JP2004077890A

JP2004077890A - フォトニッククリスタルファイバの接続方法

Info

Publication number: JP2004077890A
Application number: JP2002239303A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Hachiwaka; 八若　正義; Shinya Yamatori; 山取　真也
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP4065162B2

Abstract

【課題】細孔が潰れるのを防ぐことができるフォトニッククリスタルファイバの接続方法を提供する。
【解決手段】一対のフォトニッククリスタルファイバ２０，２０を、それらのファイバ端面同士が１５μｍ未満の間隔をおいて対向するように配置する。一対のフォトニッククリスタルファイバ２０，２０の対向部で放電させる。放電によって加熱された一対のフォトニッククリスタルファイバ２０，２０の少なくとも一方を、ファイバ端面同士が突き合わされるように移動させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニッククリスタルファイバ（以下「ＰＣファイバ」という）の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ同士を融着接続する方法は、ファイバ端面同士を対向させるように配置し、次いで、その対向部において放電させることにより両ファイバ端面を加熱溶融させ、最後に、ファイバ端面同士を突き合わせる、というものである。
【０００３】
一方、従来の光ファイバに比べて著しく優れた諸特性を有する光ファイバとしてＰＣファイバが注目を集めている。かかるＰＣファイバは、ファイバ中心をなすコアと、そのコアを覆うように設けられコアに沿って延びる複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されたクラッドと、を備えたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＣファイバ同士又はＰＣファイバと細孔を有さない中実の光ファイバとを融着接続する場合、従来の光ファイバ同士を融着接続するのと同じようにしたのでは放電による熱によってＰＣファイバの細孔が潰れてしまい、ＰＣファイバの機能が損なわれると共に、高い接続損失を生じてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、細孔が潰れるのを防ぐことができるＰＣファイバの接続方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、第１の解決手段は、ファイバ中心をなすコアと、該コアを覆うように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されたクラッドと、を備えたＰＣファイバ同士を接続する方法であって、
一対のＰＣファイバを、それらのファイバ端面同士が１５μｍ未満の間隔をおいて対向するように配置するステップと、
上記一対のＰＣファイバの対向部で放電させるステップと、
上記放電によって加熱された一対のＰＣファイバの少なくとも一方を、ファイバ端面同士が突き合わされるように移動させるステップと、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記のようにすれば、ＰＣファイバのファイバ端面同士を対向させて配置する際のファイバ端面間の間隔を狭くしているので、放電によるファイバ端面への熱の影響が低く抑えられ、それによってファイバ端面で細孔が潰れるのを防ぐことができる。しかも、放電をＰＣファイバの対向部で行うようにしているので、放電によるファイバ中間部への熱の影響もが低く抑えられ、それによってファイバ中間部で細孔が潰れるのをも防ぐことができる。
【０００８】
第１の解決手段において、上記一対のＰＣファイバのファイバ端面同士を突き合わせた後、それらの少なくとも一方を、相互に所定長さが押し込められるように長手方向に沿って移動させるステップをさらに備えることが望ましい。
【０００９】
ファイバ端面の熱による軟化度が低いと融着が不十分となって強固なファイバ接続構造が形成されない可能性があるが、上記のようにすれば、ファイバ端面同士を突き合わせた後に所定長さを押し込むようにいずれか一方のＰＣファイバを移動させるようにしているので、ファイバ端面同士が相互に圧接されて強固なファイバ接続構造を形成することができる。
【００１０】
その場合、上記一対のＰＣファイバの少なくとも一方の移動による押し込み長さを１μｍ以上５０μｍ以下とすることが望ましく、５μｍ以上３０μｍ以下とするとさらによい。
【００１１】
上記のようにすれば、ファイバ端面同士を相互に圧接させて強固なファイバ接続構造を形成するという作用が適正に営まれる。つまり、押し込み長さが１μｍより短いと、ファイバ端面同士の圧接が不十分となる可能性がある。一方、押し込み長さが５０μｍより長いとファイバ接続部が塊状となってしまう。
【００１２】
次に、第２の解決手段は、ファイバ中心をなすコアと該コアを覆うように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されたクラッドとを備えたＰＣファイバと、ファイバ中心をなし機能性物質がドープされたコアと該コアを覆うように設けられたクラッドとを備えた中実光ファイバと、を接続する方法であって、
ＰＣファイバ及び中実光ファイバを、それらのファイバ端面同士が対向するように間隔をおいて配置するステップと、
上記ＰＣファイバ及び中実光ファイバの対向部よりも中実光ファイバ側の位置で放電させるステップと、
上記放電によって加熱されたＰＣファイバ及び中実光ファイバの少なくとも一方を、ファイバ端面同士が突き合わされるように移動させるステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記のようにすれば、放電を中実光ファイバ側の位置で行うようにしているので、放電位置からＰＣファイバまでの距離が長くなるため、放電によるＰＣファイバへの熱の影響が低く抑えられ、それによってＰＣファイバのファイバ端面及びファイバ中間部で細孔が潰れるのを防ぐことができる。また、中実光ファイバ側で放電を行うようにしているので、放電による熱によってコアにドープされた機能性物質が拡散し、ファイバ端部で実質的なコア径が拡大することとなり、それによってＰＣファイバと接続された際のコアの位置ずれを防止することができる。
【００１４】
ここで、中実光ファイバとは、従来から一般的に使用されているシングルモードファイバや偏波保存ファイバや分散補償ファイバ等を含む。また、中実光ファイバのコアの機能性物質とは、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）やエルビウム（Ｅｒ）等である。
【００１５】
第２の解決手段において、上記中実光ファイバのファイバ端から１０μｍ以上２００μｍ以下の位置で放電させることが望ましい。
【００１６】
上記のようにすれば、第２の解決手段による作用が適正に営まれる。つまり、放電位置がファイバ端から１０μｍより短いと、放電によるＰＣファイバへの熱の影響が大きくなる。一方、放電位置がファイバ端から２００μｍより長いと、放電によるＰＣファイバへの熱の影響が小さくなりすぎてファイバ同士の接続が適正に行われない可能性がある。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、放電によってＰＣファイバに及ぶ熱の影響を低く抑えるようにしているので、ＰＣファイバの細孔が潰れるのを防ぐことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（光ファイバ融着接続装置の構成）
図１は、光ファイバ融着接続装置１０の構成を示す。
【００２０】
この光ファイバ融着接続装置１０は、接続対象である一対の光ファイバＦ１，Ｆ２のそれぞれを保持するファイバ保持部（図示せず）と、そのファイバ保持部で保持された光ファイバＦ１，Ｆ２を挟むように配設された一対の電極１１ａ，１１ｂと、両電極１１ａ，１１ｂに繋がった電源１２とを備えている。ファイバ保持部は、一対の光ファイバＦ１，Ｆ２の少なくとも一方をその長手方向に移動させる移動機構を備えている。一対の電極１１ａ，１１ｂは、それぞれが針状に形成されており、先端同士が対向するように設けられている
この光ファイバ融着接続装置１０では、電極間隔、電極径、放電電流、放電時間等の設定が可能である。
【００２１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１として一対のＰＣファイバ２０同士を接続する方法について説明する。
【００２２】
図２は、ＰＣファイバ２０を示す。
【００２３】
このＰＣファイバ２０は、全体が純石英製のものであり、ファイバ中心をなすコア２１と、コア２１を被覆するように設けられたクラッド２２と、クラッド２２を被覆するように設けられた被覆部２３と、を備えている。クラッド２２は、コア２１に沿って延びる複数の細孔２２ａによりファイバ横断面において三角格子パターンが形成されてファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されている。
【００２４】
このＰＣファイバ２０同士を接続する際、まず、光ファイバ融着接続装置１０のファイバ保持部に各ＰＣファイバ２０を保持させる。
【００２５】
次いで、図３（ａ）に示すように、移動機構によりファイバ保持部を移動させて一対のＰＣファイバ２０，２０を、それらのファイバ端面同士が１５μｍ未満の間隔をおいて対向し、しかも、対向部（ＰＣファイバ２０間の間隙）が電極位置に位置付けられるように配置する。
【００２６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、一対の電極１１ａ，１１ｂ間で放電させる（例えば、放電強度：１０．９〜１２．４ｍＡ、放電時間：３００〜８００ｍｓ）。このとき、対向部で放電が生じ、その放電によって両ＰＣファイバ２０，２０のファイバ端面が加熱されて溶融する。しかしながら、ファイバ端面間の間隔が狭いので、放電によるファイバ端面への熱の影響が低く抑えられ、ファイバ端面で細孔２２ａが潰れることはない。
【００２７】
次いで、図３（ｃ）に示すように、移動機構によりファイバ保持部を移動させて放電によって加熱された一対のＰＣファイバ２０，２０を、ファイバ端面同士が突き合わされた後にそれに続いて１〜５０μｍ（好ましくは５〜３０μｍ）の長さが押し込められるように長手方向に沿って移動させる。これによって、ＰＣファイバ２０のファイバ端面同士が相互に圧接し、強固なファイバ接続構造が形成される。
【００２８】
以上のようなＰＣファイバ２０の接続方法によれば、ＰＣファイバ２０のファイバ端面同士を対向させて配置する際のファイバ端面間の間隔を狭くしているので、放電によるファイバ端面への熱の影響が低く抑えられ、それによってファイバ端面で細孔２２ａが潰れるのを防ぐことができる。
【００２９】
また、放電をＰＣファイバ２０の対向部で行うようにしているので、放電によるファイバ中間部への熱の影響もが低く抑えられ、それによってファイバ中間部で細孔が潰れるのをも防ぐことができる。
【００３０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２としてＰＣファイバ２０とシングルモードファイバ（以下「ＳＭファイバ」という）（中実光ファイバ）３０とを接続する方法について説明する。
【００３１】
ＰＣファイバ２０の構成は実施形態１と同一であり、また、ＳＭファイバ３０は従来から一般に使用されているものであって、ファイバ中心をなし機能性物質としてゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされたコアとコアを覆うように設けられたクラッドとを備えた石英製のものである。
【００３２】
このＰＣファイバ２０とＳＭファイバ３０とを接続する際、まず、光ファイバ融着接続装置１０のファイバ保持部にＰＣファイバ２０及びＳＭファイバ３０をそれぞれ保持させる。
【００３３】
次いで、図４（ａ）に示すように、移動機構によりファイバ保持部を移動させてＰＣファイバ２０及びＳＭファイバ３０を、それらのファイバ端面同士を対向させるように所定間隔をおき、しかも、対向部（ＰＣファイバ２０とＳＭファイバ３０との間の間隙）よりもＳＭファイバ３０側、具体的には、ＳＭファイバ３０のファイバ端から１０〜２００μｍの位置が電極位置に位置付けられるように配置する。
【００３４】
次いで、図４（ｂ）に示すように、一対の電極１１ａ，１１ｂ間で放電させる。このとき、対向部よりもＳＭファイバ３０側の位置で放電が生じ、その放電によってＰＣファイバ２０及びＳＭファイバ３０のそれぞれのファイバ端面が加熱されて溶融する。しかしながら、放電位置からＰＣファイバ２０のファイバ端面までの距離が長いので、放電によるＰＣファイバ２０のファイバ端面への熱の影響は低く抑えられ、ファイバ端面で細孔２２ａが潰れることはない。また、ＳＭファイバ３０のファイバ端部では、放電による熱によってコアにドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）が拡散し、ファイバ端部で実質的なコア径が拡大する。
【００３５】
次いで、図４（ｃ）に示すように、移動機構によりファイバ保持部を移動させて放電によって加熱されたＰＣファイバ２０及びＳＭファイバ３０を、ファイバ端面同士が突き合わされた後にそれに続いて所定長さが押し込められるように長手方向に沿って移動させる。これによって、ＰＣファイバ２０及びＳＭファイバ３０のファイバ端面同士が相互に圧接し、強固なファイバ接続構造が形成される。
【００３６】
以上のようなＰＣファイバ２０の接続方法によれば、放電をＳＭファイバ３０側の位置で行うようにしているので、放電位置からＰＣファイバ２０までの距離が長くなるため、放電によるＰＣファイバ２０への熱の影響が低く抑えられ、それによってＰＣファイバ２０のファイバ端面及びファイバ中間部で細孔が潰れるのが防がれる。
【００３７】
また、ＳＭファイバ３０側で放電を行うようにしているので、放電による熱によってコアにドープされたゲルマニウム（Ｇｅ）が拡散し、ＳＭファイバ３０のファイバ端部で実質的なコア径が拡大することとなり、それによって両ファイバを接続した際のコアの位置ずれが防止される。
【００３８】
なお、以上のことはＰＣファイバ２０と偏波保存ファイバ又は分散補償ファイバとを接続する場合でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ接続装置の構成を示す説明図である。
【図２】ＰＣファイバの斜視図である。
【図３】ＰＣファイバ同士の接続方法の説明図である。
【図４】ＰＣファイバとＳＭファイバとの接続方法の説明図である。
【符号の説明】
１０　光ファイバ接続装置
１１ａ，１１ｂ　電極
１２　電源
２０　ＰＣファイバ
２１　コア
２２　クラッド
２２　細孔
２３　被覆部
３０　ＳＭファイバ

Claims

ファイバ中心をなすコアと、該コアを覆うように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されたクラッドと、を備えたフォトニッククリスタルファイバ同士を接続する方法であって、
一対のフォトニッククリスタルファイバを、それらのファイバ端面同士が１５μｍ未満の間隔をおいて対向するように配置するステップと、
上記一対のフォトニッククリスタルファイバの対向部で放電させるステップと、
上記放電によって加熱された一対のフォトニッククリスタルファイバの少なくとも一方を、ファイバ端面同士が突き合わされるように移動させるステップと、を備えたことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
請求項１に記載されたフォトニッククリスタルファイバの接続方法において、
上記一対のフォトニッククリスタルファイバのファイバ端面同士を突き合わせた後、それらの少なくとも一方を、相互に所定長さが押し込められるように長手方向に沿って移動させるステップをさらに備えたことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
請求項２に記載されたフォトニッククリスタルファイバの接続方法において、
上記一対のフォトニッククリスタルファイバの少なくとも一方の移動による押し込み長さを１〜５０μｍとすることを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
請求項３に記載されたフォトニッククリスタルファイバの接続方法において、
上記押し込み長さを５〜３０μｍとすることを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
ファイバ中心をなすコアと該コアを覆うように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されたクラッドとを備えたフォトニッククリスタルファイバと、ファイバ中心をなし機能性物質がドープされたコアと該コアを覆うように設けられたクラッドとを備えた中実光ファイバと、を接続する方法であって、
フォトニッククリスタルファイバ及び中実光ファイバを、それらのファイバ端面同士が対向するように間隔をおいて配置するステップと、
上記フォトニッククリスタルファイバ及び中実光ファイバの対向部よりも中実光ファイバ側の位置で放電させるステップと、
上記放電によって加熱されたフォトニッククリスタルファイバ及び中実光ファイバの少なくとも一方を、ファイバ端面同士が突き合わされるように移動させるステップと、
を備えたことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
請求項５に記載されたフォトニッククリスタルファイバの接続方法において、
上記中実光ファイバのファイバ端から１０〜２００μｍの位置で放電させることを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続方法。