JP2003232955A

JP2003232955A - 光ファイバ形偏光子

Info

Publication number: JP2003232955A
Application number: JP2002031499A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Otsuka; 正明大塚; Taiichiro Tanaka; 大一郎田中; Kenji Nishide; 研二西出
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイパワー耐性に優れ、接続損失を小さく抑え
ることができ、小型化が可能な光ファイバ形偏光子を提
供する。【解決手段】直交する２つの直線偏波光に対する伝搬定
数が異なる偏波保持光ファイバ１を２本、それらの偏波
軸をそろえて並列し、溶融延伸して溶融延伸部２が形成
されている。この光ファイバ形偏光子のポート１から無
偏光を入射すると、それぞれの偏波保持光ファイバ１の
外径が徐々に細くなっている、溶融延伸部２のテーパ状
部分おいてコア３から光が染み出し、隣接する光ファイ
バ間でモード結合が起こる。２本の偏波保持ファイバ１
はともに複屈折性を持つため、Ｘ偏波とＹ偏波で結合度
に差を持たせることができ、Ｘ偏波とＹ偏波をポート２
とポート３に選択して出力することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ形偏光子
に関し、特に、光ファイバジャイロなどの偏光を利用し
た光センサ、あるいは光の干渉を利用したコヒーレント
方式光ファイバ通信などに適用可能な光ファイバ形偏光
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏光子とは、無偏光や楕円偏光等から直
線偏光を選択するために用いられるものであり、バルク
形偏光子と光ファイバ形偏光子とに大別できる。このう
ち、バルク形偏光子には多層膜プリズムを用いるものや
光学結晶を用いるもの等がある。多層膜プリズムを用い
るものは、光の入射角を工夫して、直交する２つの偏光
軸に対して、一方の偏光を反射し他方の偏光を透過させ
ることで偏光子をなす。一方、光学結晶を用いるもの
は、複屈折性を持つ光学結晶に光を入射した時、光が直
交した２つの直線偏光に分かれて伝搬する特性を利用し
て、一方の直線偏光を遮断することで他方の直線偏光を
取り出すようにした偏光子である。また、光ファイバ形
偏光子は、偏波保持光ファイバをある曲率を持った機
器、例えばプラスチックボビンに巻き付け、その曲げ損
失が偏波依存性を持つことを利用したものであり、直交
する偏波方向の内、伝搬速度が速いＹ偏波を除去し、伝
搬速度が遅いＸ偏波を取り出すことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、バルク形偏光
子は、バルクと光ファイバを接続する際に、アラインメ
ントや接続性において、高い精度が求められる。また、
バルク型偏光子では、光伝送部分と偏光子とを接続する
際に、樹脂で接続するものやレンズで集光するものがあ
り、樹脂で接続するものは、ハイパワー光を入力すると
この樹脂が焼き付いてしまい、ハイパワー耐性が問題と
なることがある。また、レンズを用いるものは、光ファ
イバから外部空気とレンズを介して偏光子に集光される
為、接続損失が大きくなる。一方、光ファイバ形偏光子
は、所望の偏波面を取り出すためには、ある一定の曲率
を確保しなければならないために、小型化するには限界
があった。また、この曲げ損失は、波長依存性が大き
く、適用波長帯が狭帯域に限られていた。本発明は、こ
のような事情を考慮してなされたもので、ハイパワー耐
性に優れ、接続損失を小さく抑えることができ、小型化
が可能な光ファイバ形偏光子を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明において、２本の偏波保持光
ファイバを並列させ、溶融延伸してなる光ファイバ形偏
光子であって、無偏光からX偏波光あるいはY偏波光を選
択的に取り出すことを特徴とする光ファイバ形偏光子で
ある。これにより、光伝送路と偏光分離素子との接続の
ための樹脂を必要としないため、ハイパワー耐性に優
れ、融着接続が可能であることから、接続損失を小さく
抑えることができる。請求項２記載の発明は、請求項１
に記載の光ファイバ形偏光子において、前記偏波保持光
ファイバの複屈折率が1×10^-4以上であることを特徴と
する。これにより、X偏波とＹ偏波との偏波間の結合度
の差を大きくして、十分に偏光分離することが可能な偏
光子を実現することができる。請求項３記載の発明は、
請求項１又は２に記載の光ファイバ形偏光子において、
前記偏波保持光ファイバは、ＰＡＮＤＡ型光ファイバで
あることを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１に、本発明の光ファイバ形偏光子の構造を示す。図
１中、符号１は直交する２つの直線偏波光に対する伝搬
定数が異なる偏波保持光ファイバであり、この偏波保持
光ファイバ１を２本、それらの偏波軸をそろえて並列
し、溶融延伸して溶融延伸部２が形成されている。符号
３はコアであり、符号４はコア３を挟んで対称に設けら
れた２つの応力付与部である。符号５は、コア３の周囲
に設けられたクラッドである。２つの応力付与部４を結
ぶ方向は伝搬定数が小さいためslow軸またはＸ軸と呼ば
れ、これに垂直な方向は伝搬定数が大きいためfast軸ま
たはＹ軸と呼ばれる。偏波保持光ファイバ１は応力付与
部４によってコア３に複屈折を生じさせる構造となって
いる。偏波保持光ファイバ１として、図１に示すよう
に、コア３を両側から挟むように、クラッド５中に円形
状の一対の応力付与部４が設けられたＰＡＮＤＡ型光フ
ァイバ（Polarization maintaining AND Absorption
reducing fiber）が用いられる。この応力付与部４
は、扇状に変形していてもよく、コア３に所望の複屈折
率を与える構造であれば他のものであってもよく、ＰＡ
ＮＤＡ型光ファイバの形状に限定されるものではない。

【０００６】次に、本発明の光ファイバ形偏光子の動作
について説明する。光ファイバ形偏光子のポート１から
無偏光を入射すると、それぞれの偏波保持光ファイバ１
の外径が徐々に細くなっている、溶融延伸部２のテーパ
状部分おいてコア３から光が染み出し、隣接する光ファ
イバ間でモード結合が起こる。このとき、２本の偏波保
持ファイバ１はともに複屈折性を持つため、Ｘ偏波とＹ
偏波で結合度に差を持たせることができる。この結合度
の差を利用して、Ｘ偏波を結合度ゼロでポート２に出力
し、Ｙ偏波を結合度１００％でポート３に出力されるよ
うにすると、Ｘ偏波とＹ偏波をポート２とポート３に選
択して出力することが可能となる。

【０００７】この例の光ファイバ形偏光子においては、
コア３の外径6.5μm、クラッド５の外径125μm、コア３
とクラッド５との間の比屈折率差0.35％、応力付与部４
とクラッド５との間の比屈折率差0.6％、使用波長980nm
におけるモード複屈折率４×１０^-4の偏波保持光ファイ
バ１を用いて光ファイバ形偏光子を作製した。溶融延伸
部２の長さは２０ｍｍとした。この光ファイバ形偏光子
１に対して、入力ポート１に無偏光を入射した時、X偏
波、Y偏波の結合度は、図２に示すような延伸長依存性
を持つ。これより、溶融延伸後において、ポート２では
ゼロに近い結合度を持つX偏波が取り出され、ポート３
では100％に近い結合度を持つY偏波が取り出される。つ
まり、それぞれの出力ポートにおいて、X偏波とY偏波が
ほぼ完全に分離されるので、高い消光比を得ることがで
きる。

【０００８】ここで、偏波保持光ファイバ１の複屈折率
と、光ファイバ形偏光子の消光比との関係について説明
する。偏波保持光ファイバ１の複屈折率が５×10^-5とい
う比較的小さい値を持つPANDA型光ファイバを用いた場
合の結合度の測定結果を図３に示す。この場合には、Ｘ
偏波とＹ偏波との間の結合度の差が小さくなっているた
め、ポート３では１００％に近い結合度を持つY偏波が
取り出される一方、X偏波の結合度は４０％程度であ
り、Ｘ偏波とＹ偏波が十分に分離されておらず、良好な
偏光子とは言えない。これに対し、偏波保持光ファイバ
１の複屈折率差が1×10^-4の値を持つPANDA型光ファイバ
を用いた場合の結合度の測定結果を図4に示す。この場
合には、２つの偏波間の結合度の差が大きく、ポート３
では１００％に近い結合度を持つY偏波が取り出され、
かつＸ偏波の結合度は５％程度と小さく、このときのＸ
偏波とＹ偏波との結合度の差が、偏光子として機能する
ための限界値と考えられる。これらの結果から、偏波保
持光ファイバ１を用いて光ファイバ形偏光子を作製する
際には、1×10^-4以上の複屈折率を持つ偏波保持光ファ
イバ１を用いることが好ましい。また、溶融延伸部２の
長さは５ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましい。

【０００９】この例の光ファイバ形偏光子によると、２
本の偏波保持光ファイバ１を並列させ、溶融延伸して光
ファイバ形偏光子を形成することにより、無偏光からX
偏波光あるいはY偏波光を選択的に取り出すことが可能
な光ファイバ形偏光子を実現することができる。また、
光ファイバ形偏光子であるため、光伝送路と偏光素子部
分が共に光ファイバからなるので、その接続には融着接
続が可能であり、接続のための樹脂を必要とせず、従っ
てハイパワー耐性に優れ、かつ融着接続が可能であるこ
とから、接続損失を小さく抑えることができる。さら
に、従来の光ファイバ形偏光子のようにある一定の曲率
を保つという必要がなく、波長依存性の大きい曲げによ
る損失がないため波長依存性が低く、偏光子として動作
する波長帯域を従来の光ファイバ形偏光子に比して広帯
域とすることができる。また、複屈折率が1×10^-4以上
の偏波保持光ファイバを用いて光ファイバ形偏光子を形
成することにより、X偏波とＹ偏波との偏波間の結合度
の差を大きくして、十分に偏光分離することが可能な偏
光子を実現することができる。また、偏波保持光ファイ
バとしてＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いることにより、
上記の特性を持つ光ファイバ形偏光子を実現することが
できる。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２本の偏波保持光ファイバを並列させ、溶融延伸して光
ファイバ形偏光子を形成することにより、無偏光からX
偏波光あるいはY偏波光を選択的に取り出すことが可能
な光ファイバ形偏光子を実現することができる。また、
光ファイバ形偏光子であるため、光伝送路と偏光素子部
分が共に光ファイバからなるので、その接続には融着接
続が可能であり、接続のための樹脂を必要とせず、従っ
てハイパワー耐性に優れ、かつ融着接続が可能であるこ
とから、接続損失を小さく抑えることができる。さら
に、従来の光ファイバ形偏光子のようにある一定の曲率
を保つという必要がなく、波長依存性の大きい曲げによ
る損失がないため波長依存性が低く、偏光子として動作
する波長帯域を従来の光ファイバ形偏光子に比して広帯
域とすることができる。また、複屈折率が1×10^-4以上
の偏波保持光ファイバを用いて光ファイバ形偏光子を形
成することにより、X偏波とＹ偏波との偏波間の結合度
の差を大きくして、十分に偏光分離することが可能な偏
光子を実現することができる。また、偏波保持光ファイ
バとしてＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いることにより、
上記の特性を持つ光ファイバ形偏光子を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ形偏光子の一例を示す図で
ある。

【図２】本発明の光ファイバ形偏光子において、Ｘ偏波
とＹ偏波との分離の様子を示す図である。

【図３】偏波保持光ファイバの複屈折率が５×10^-5の場
合のＸ偏波とＹ偏波との分離結果を示す図である。

【図４】偏波保持光ファイバの複屈折率が１×10^-4の場
合のＸ偏波とＹ偏波との分離結果を示す図である。

【符号の説明】

１…偏波保持光ファイバ、２…溶融延伸部、３…コア、
４…応力付与部、５…クラッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西出研二千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA42 BB06 BC25 2H050 AA02 AC44 AC83 AD00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の偏波保持光ファイバを並列させ、
溶融延伸してなる光ファイバ形偏光子であって、無偏光
からX偏波光あるいはY偏波光を選択的に取り出すことを
特徴とする光ファイバ形偏光子。
【請求項２】前記偏波保持光ファイバの複屈折率が1
×10^-4以上であることを特徴とする請求項１に記載の光
ファイバ形偏光子。
【請求項３】前記偏波保持光ファイバは、ＰＡＮＤＡ
型光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に
記載の光ファイバ形偏光子。