JP2004279745A - テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 - Google Patents
テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004279745A JP2004279745A JP2003071232A JP2003071232A JP2004279745A JP 2004279745 A JP2004279745 A JP 2004279745A JP 2003071232 A JP2003071232 A JP 2003071232A JP 2003071232 A JP2003071232 A JP 2003071232A JP 2004279745 A JP2004279745 A JP 2004279745A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photonic crystal
- crystal fiber
- core
- tapered
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02295—Microstructured optical fibre
- G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
- G02B6/02342—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by cladding features, i.e. light confining region
- G02B6/02376—Longitudinal variation along fibre axis direction, e.g. tapered holes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02295—Microstructured optical fibre
- G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
- G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
- G02B6/02333—Core having higher refractive index than cladding, e.g. solid core, effective index guiding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
【課題】コア径の異なるフォトニック結晶ファイバを容易、且つ良好に接続可能とするテーパー加工フォトニック結晶ファイバを提供する。
【解決手段】ファイバ中心軸方向に延びるコア１０と、上記コア１０に沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔９ａを有するクラッド９と、を備えたフォトニック結晶ファイバ２の一端に保護パイプ３を被覆する。該保護パイプ３を加熱し、上記フォトニック結晶ファイバ２と融着一体化させ、保護パイプ３を被覆した部分をテーパー加工する。
【選択図】 図１
【解決手段】ファイバ中心軸方向に延びるコア１０と、上記コア１０に沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔９ａを有するクラッド９と、を備えたフォトニック結晶ファイバ２の一端に保護パイプ３を被覆する。該保護パイプ３を加熱し、上記フォトニック結晶ファイバ２と融着一体化させ、保護パイプ３を被覆した部分をテーパー加工する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極細コアを有する伝搬用フォトニック結晶ファイバ等に接続して使用されるテーパー加工フォトニック結晶ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通常のコア及びクラッドからなる光ファイバでは実現することができない光学特性を発現する光ファイバとして、非常に小さい実効コア断面積を持ったフォトニック結晶ファイバが注目されている。このフォトニック結晶ファイバのなかには、実効コア断面積が１０μｍ２を下回るような光ファイバも実用化されている。
【０００３】
ところが、このようなフォトニック結晶ファイバを伝搬用光ファイバとして使用する場合、以下の問題があった。即ち、伝搬用フォトニック結晶ファイバは、コア径が２μｍ程度と非常に小さいため、このコアに直接信号光を入射しようとする際、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことが困難であった。また、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことができた場合であっても、光源光のスポットと上記コアとのアライメントが非常に困難であった。また、接続時のアライメントを高精度に調整できた場合であっても、使用中に振動等の外乱によりいわゆる軸ズレが生じ、ファイバの導波特性が安定しないという問題があった。
【０００４】
そのため、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端に通常のシングルモードファイバを入射用ファイバとして融着接続し、このシングルモードファイバ介して上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入力することで導波特性の安定化が図られていた。しかし、通常のシングルモードファイバと上記フォトニック結晶ファイバとでは、光のモード径に大きな差がある。そのため、上記両ファイバの融着接続部におけるモード変換ロスが非常に大きいという問題があった。
【０００５】
一方、フォトニック結晶ファイバはコア径の大きなものでもシングルモード動作をすることが確認されている。さらに、コア径の大きなシングルモードフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ状に加工することにより、損失なくモード径の細径化が可能であることも確認されている。（例えば、非特許文献１参照。）
そこで、コア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバの端部に、コア径の大きなフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ加工してコア径を小さく揃えた入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、融着接続部におけるコア径が揃っているため、モード不整合による融着接続部のモード変換ロスは防止することができる。
【０００６】
また、このような入射用フォトニック結晶ファイバは、入力端側コア径が大きいため、光源から容易に信号光を入射することができる。さらに、上記入射用フォトニック結晶ファイバは、使用中の外乱に対しても比較的安定した特性を維持することができる。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｇ．Ｅ．ｔｏｗｎ ａｎｄ Ｊ．Ｔ．Ｌｉｚｉｅｒ， Ｔａｐｅｒｄ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｓｐｏｔ−ｓｉｚｅ ｓｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ−ａｐｅｒｔｕｒｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ， 「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ」，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１４（Ｊｕｌｙ １５，２００１）
【特許文献１】
国際公開第００／４９４３５号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに、テーパ加工を施した入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法では、以下の問題があった。即ち、テーパ加工前において、入射用フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバより大きいコア径を有するが、両者の外径は略同等である。
【０００９】
そのため、入射用フォトニック結晶ファイバの接続端にテーパ加工を施してコア径を小さくした場合、入射用フォトニック結晶ファイバの外径が極端に細くなり、伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続が困難になるといった問題があった。
【００１０】
例えば、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が２μｍであったとする。これに接続される入射用フォトニック結晶ファイバは、接続部におけるモード変換ロスを防止するため、その出射端のコア径を２μｍとしなければならない。そこで、テーパ加工前の入射用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が１０μｍであるとすると、コア径を２μｍにまでテーパ加工を施した場合、細径化率は１／５となる。このため、入射用フォトニック結晶ファイバの出射端において、テーパー加工前に１２５μｍであった外径が、テーパ加工により２５μｍ程度にまで細くなってしまう。その結果、外径が１２５μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射端の外径が２５μｍの入射用フォトニック結晶ファイバを接続する場合、外径の差が大きくなりすぎることから融着接続が非常に困難であった。
【００１１】
この問題を回避するために、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径を８０μｍ、コア径を２μｍに設定する一方、入射用フォトニック結晶ファイバのテーパ加工前の外径を２５０μｍ、コア径を１０μｍ程度として、このフォトニック結晶ファイバの出射端を１／５にテーパ加工し、接続することも試みられてきた。
【００１２】
しかし、このような試みにおいても出射端においてなおコア径及び外径に多少の差があるため、高精度のアライメントで融着接続することは困難であった。
【００１３】
また、外径が８０μｍ、コア径が２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバを使用する場合、入射用フォトニック結晶ファイバに外径が４００μｍ、コア径が１０μｍのフォトニック結晶ファイバを用いることも考えられる。即ちこのようなフォトニック結晶ファイバの出射端を上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに合わせて外径を８０μｍ、コア径を２μｍにテーパー加工することにより、上記外径が８０μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続は可能となる。
【００１４】
しかし、この方策では材料費の上昇は免れない。また、一般的なファイバの外径が８０〜１２５μｍ程度であることに鑑みれば、外径が４００μｍという大口径のフォトニック結晶ファイバの作製には、付加的な労力を要するといった問題もある。
【００１５】
従って、伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続して使用される入射用フォトニック結晶ファイバに関し、入射端のコア径は比較的大きく、出射端の外径及びコア径は伝搬用フォトニック結晶ファイバのそれらと一致したフォトニック結晶ファイバが望まれていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記入射用フォトニック結晶ファイバに用いられるテーパー加工フォトニック結晶ファイバであって、テーパー加工された出射端の外径とコア径が伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径とコア径に一致するようにした。
【００１７】
具体的には、請求項１に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００１８】
請求項１の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、その外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径が、入射端におけるコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００１９】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２０】
請求項２に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施され、該保護パイプの先端部近傍の外径が上記フォトニック結晶ファイバの他端の外径と同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００２１】
請求項２の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径は、入射端におけるコア径よりも小さく、且つ出射端の外径と入射端の外径とが同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００２２】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２３】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その出射端の外径と入射端の外径が同等に形成されている。これにより、規格化された外径を有し、コア径の異なる光ファイバの接続を容易、且つ良好に行うことができる。
【００２４】
請求項３に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に被覆された保護パイプを加熱し、上記フォトニック結晶ファイバと保護パイプとを融着一体化させるステップと、上記フォトニック結晶ファイバに保護パイプを被覆した部分をテーパー加工するステップとを包含したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法である。
【００２５】
請求項３の構成であれば、当初、両端で同等の外径及びコア径を有するフォトニック結晶ファイバの一端において、その外径が他端と同等であり、且つそのコア径が他端のコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを容易に製造することができる。
【００２６】
請求項４に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバと、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバにおいてテーパー加工が施された一端の外径及びコア径と同等の外径及びコア径を有する伝搬用フォトニック結晶ファイバと、を上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバのテーパー加工が施された一端で融着接続するフォトニック結晶ファイバの接続方法である。
【００２７】
請求項４の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端と伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端とにおける外径及びコア径が同等で一致しているため、それらを良好に融着接続することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入射する入射用フォトニック結晶ファイバとして使用される。即ち、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その入射端に光源から延びるシングルモードファイバが接続され、出射端に伝搬用フォトニック結晶ファイバが接続される。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の概略構成図である。該テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と保護パイプ３とから形成されている。本実施形態では、上記保護パイプとして石英パイプ３を用いる。
【００３０】
テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。上記出射端７における石英パイプ３の先端部の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の外径と同等であり、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ（図１では図示せず。）のコア径に等しく形成される。
【００３１】
テーパー部６は、テーパー加工を施す前の上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端部近傍に、所定肉厚の石英パイプ３が被覆され、該石英パイプ３とともに上記フォトニック結晶ファイバを先細り状になるようテーパー加工が施されて形成されている。
【００３２】
図５は、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の拡大図である。本実施形態において、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、ファイバ中心軸Ｐを含んで該ファイバ中心軸方向に延びるコア１０と、該コア１０に沿って延び、且つ上記コア１０の周囲に配置されている複数の小孔９ａを有するクラッド９と、により構成されている。
【００３３】
具体的に上記フォトニック結晶ファイバ２は、石英から形成されており、径方向の最外部には中実なオーバークラッド部９ｂを有し、その内側にはファイバ中心軸方向に延びる多数の小孔９ａ、９ａ…が周期的に配置されてなるクラッド９を有する。クラッド９のファイバ径方向の最もファイバ中心軸Ｐに近い部分には、ファイバ中心軸Ｐを挟んで対向する６つの小孔９ａ、９ａ…が正六角形状に配置されている。本実施形態において、これら６つの小孔９ａ、９ａ…に囲まれた中実の内部領域がコア１０となる。
【００３４】
上記クラッド９における小孔９ａ、９ａ…は、隣り合う小孔間の距離が全て同じであって、隣接する三つの孔が正三角形をなす周期的な配置を取る。そして上記コア１０は、このような小孔の周期的配置の欠陥部分ともいえ、周期的に配置された小孔の一つが消失して中実に形成されている部分である。
【００３５】
また、本発明において、上記コアを中空に形成することもできる。この場合、入射された光は中空部分とクラッドとのフォトニックバンドギャップによって、該中空部分に閉じ込められて伝搬する。
【００３６】
次に、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法について説明する。
【００３７】
本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを用いて製造される。
【００３８】
本実施形態に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、図６にその断面図を示すように、中実の石英ロッド１１と中心部に孔１５を有する石英キャピラリ１２とを石英管１３で束ねて作製される。これらの石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２の外径は全て同じである。石英ロッド１１は、石英母材を所望の径にまで加熱延伸して作製する。石英キャピラリ１２は石英棒材にそれぞれ所定の孔を開けた後、所望の径に加熱延伸して作製する。
【００３９】
次に、上記石英管１３の中心軸部分に上記中実の石英ロッド１１を挿入し、該石英ロッド１１に接するように６本の石英キャピラリ１２を配置して、石英ロッド１１の周りを石英キャピラリ１２で一重に取り囲む。次に、上記６本の石英キャピラリ１２の周囲に１２本の石英キャピラリ１２、１２…を配置し、更にその周囲に１８本の石英キャピラリ１２、１２…を配置する、というよう上記石英ロッド１１の周囲を数重に石英キャピラリ１２で取り囲む。上記石英管１３の内壁に接するまで、上記石英キャピラリ１２を詰め込んでゆく。
【００４０】
このように石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２を詰め込んだ石英管１３の両端を閉鎖した後、加熱延伸すると石英ロッド１１、石英キャピラリ１２及び石英管１３の相互の境界が溶融し互いに密着した状態で延伸される。上記石英キャピラリ１２の孔１５は上記フォトニック結晶ファイバの小孔９ａとなり、石英管１３は上記オーバークラッド９ｂとなる。また、上記石英ロッド１１と該石英ロッドに接する石英キャピラリの一部が溶融してコア１０を形成する。
【００４１】
次に、本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の製造方法について説明する。
【００４２】
本実施形態に使用される上記石英パイプ３は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のクラッド９と同質の石英から形成された管状の部材であって、その長さは数センチ程度が適当である。また、石英パイプ３の内径は、これに挿通される上記フォトニック結晶ファイバ２の外径より１〜５０μｍ程度大きく形成されている。上記石英パイプ３の外径は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のコア径と、先端部に施されるテーパー加工の程度によって決定される。
【００４３】
即ち、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のテーパー加工前のコア径に対する伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径の比率を求める。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径をこの比率で除した値が概ね石英パイプ３の外径となる。
【００４４】
図３に示すように、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端を上記石英パイプ３の一端から他端に達するまで挿通する。大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２が石英パイプ３によって被覆された部分をバーナー等の適当な方法で加熱し、上記フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを融着一体化させる。この際、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３との間に隙間ができないように融着させる。
【００４５】
次に上記融着一体化した石英パイプ３の適当な部位を再びバーナー等で加熱し、軟化させて延伸する。このように延伸した領域の外径を測定し、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しい部位で切断する。このように延伸され先細り状にテーパー加工された領域がテーパー部６となる。テーパー部６は、その先端部の外径が上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しく、また、コア径も上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径と等しい。このようにテーパ加工により形成されたテーパー部６の先端が上記出射端７となる。
【００４６】
（その他の実施形態）
これまで説明した実施形態は一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に示した大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバの製造方法に関し、ロッドとキャピラリとを束ねる方法でも、石英製母材に小孔を開ける方法でもその他の方法でも構わない。
【００４７】
上記フォトニック結晶ファイバのコア１０及びクラッド９には、他の元素は添加されてていないものが一般的であるが、コア１０の屈折率を高めるためにＧｅやその他金属元素、又は希土類元素などを添加することや、コア以外の部分の屈折率を下げるためにＦ等を添加することも可能である。また、複数種の元素をそれぞれの領域に添加することも可能である。
【００４８】
コア１０の形状も限定されず、菱形などでもよく、ほぼ扁平で長軸と短軸とが直交していればよいし、その外形線が滑らかではなく例えば鋸刃状のジグザグ形状であってもよい。小孔９ａの形状も円形以外でもよく、例えば楕円形や正多角形などでもよい。孔の内径もすべて同一であってもよいし、偏波保持機能を持たせるために一部の孔のみ他より大きい径とするなど、適宜変化させることも可能である。
【００４９】
また、上記石英パイプ３に関し、その材質は、フォトニック結晶ファイバ２と同質のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００５０】
【実施例】
本発明の一実施例を具体的に説明する。図４に示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、その入射端５に光源から延ばされたシングルモードファイバ３０が接続され、出射端７に伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０が接続される。
【００５１】
図２の（ａ）に示す伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０は、外径１２５μｍ、コア径２μｍのフォトニック結晶ファイバである。また、図２の（ｂ）に示す光源から延ばされた光ファイバは、外径１２５μｍ、コア径が１０μｍのシングルモード光ファイバ３０である。
【００５２】
図１に概略構成を示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とから形成される。テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。本実施例において、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１のファイバ部４における入射端５の外径は１２５μｍであり、コア径は１０μｍである。一方、テーパー部６における出射端７の外径は１２５μｍであり、コア径は２μｍである。
【００５３】
本実施例に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、上記実施形態で示した製造方法により、外径１２５μｍ、コア径１０μｍに形成した。この大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と、外径１２５μｍ、コア径２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０とを接続するために、石英パイプ３を用いてテーパー加工を施した。
【００５４】
本実施例に係る石英パイプ３の内径は、上記フォトニック結晶ファイバ２がスムーズに挿通でき、且つ該フォトニック結晶ファイバ２との融着が良好に行われるよう、フォトニック結晶ファイバ２の外径より僅かに大きい１３０μｍと設定した。
【００５５】
上記石英パイプ３の外径は以下のように決定される。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径２μｍを上記フォトニック結晶ファイバ２のコア径１０μｍで除すると０．２となる。即ち、コア径が１０μｍであるフォトニック結晶ファイバ２のコア径を２μｍにまでテーパー加工を施すとすると、細径化率は１／５（＝０．２）となる。従って、テーパー加工後に石英パイプ３の外径が１２５μｍとなるために、テーパー加工前の石英パイプ３の外径は、１２５μｍを０．２で除した６２５μｍと決定することができる。
【００５６】
図３に示すように、上記フォトニック結晶ファイバ２の一端部近傍を、外径６２５μｍ、内径１３０μｍ、長さ１０ｃｍの石英パイプ３に挿通した。この状態で、石英パイプ３の被覆された部分をバーナーで加熱し、フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３を融着一体化した。
【００５７】
融着一体化したフォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３の端から数ｃｍの部分を更に加熱して延伸した。上記石英パイプ３の延伸部分の最小径部分の外径が、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の入射端５の外径である１２５μｍとなるまでテーパー加工を施した。その後、延伸されて最小径が１２５μｍとなる部分で石英パイプ３を切断した。
【００５８】
このように得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、入射端５の外径が１２５μｍ、コア径が１０μｍであり、出射端７の外径が１２５μｍ、コア径が２μｍとなる。従って、本実施例において、上記テーパー加工を施された石英パイプ３の先端部近傍の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の他端（入射端）の外径と等しく、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径に等しい。
【００５９】
図４に示すように、上記製造方法で得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７には、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０を融着法により接続した。
【００６０】
一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の入射端５には、光源から延伸された外径１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモードファイバ３０を融着法により接続した。
【００６１】
これら各ファイバの融着接続は、各ファイバの外径が同等であるため、容易、且つ良好に行うことができた。特に、テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７と伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の接続は、両ファイバのコア径がともに２μｍと非常小さいにも拘わらず、それらの外径が１２５μｍと等しいため、高精度にアライメントを調整することができた。
【００６２】
その他の実施例として、各ファイバ同士の接続方法に関し、上記融着法による接続の他、透明スリーブと紫外線硬化型接着剤を使用する方法など選択した場合であっても、同様の効果を得ることができた。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００６４】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、入射端のコア径が出射端のコア径よりも大きく形成される。これにより、比較的大きい入射端側のコアに信号光を入射することにより、極めてコア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバへ確実に信号光を入射することができる。
【００６５】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端の外径と、その入射端の外径とが同等であるフォトニック結晶ファイバを得ることができる。これにより、規格化された外径を有しコア径の異なる光ファイバ同士を本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバを用いることによって容易、且つ良好に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの概略構成図である。
【図２】実施形態に係る伝搬用フォトニック結晶ファイバ、及び光源から延ばされたシングルモード光ファイバの端面の一部拡大図である。
【図３】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造工程を表す概略図である。
【図４】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバに伝搬用フォトニック結晶ファイバと光源から延ばされたシングルモードファイバを接続した状態を表す概略構成図である。
【図５】フォトニック結晶ファイバの端面の一部拡大図である。
【図６】フォトニック結晶ファイバの母材の端面の一部拡大図である。
【符号の説明】
１ テーパー加工フォトニック結晶ファイバ
２ 大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ
３ 石英パイプ
４ ファイバ部
５ 入射端
６ テーパー部
７ 出射端
９ クラッド
１０ コア
２０ 伝搬用フォトニック結晶ファイバ
３０ シングルモードファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、極細コアを有する伝搬用フォトニック結晶ファイバ等に接続して使用されるテーパー加工フォトニック結晶ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通常のコア及びクラッドからなる光ファイバでは実現することができない光学特性を発現する光ファイバとして、非常に小さい実効コア断面積を持ったフォトニック結晶ファイバが注目されている。このフォトニック結晶ファイバのなかには、実効コア断面積が１０μｍ２を下回るような光ファイバも実用化されている。
【０００３】
ところが、このようなフォトニック結晶ファイバを伝搬用光ファイバとして使用する場合、以下の問題があった。即ち、伝搬用フォトニック結晶ファイバは、コア径が２μｍ程度と非常に小さいため、このコアに直接信号光を入射しようとする際、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことが困難であった。また、光源からの光を上記コア径以下に絞り込むことができた場合であっても、光源光のスポットと上記コアとのアライメントが非常に困難であった。また、接続時のアライメントを高精度に調整できた場合であっても、使用中に振動等の外乱によりいわゆる軸ズレが生じ、ファイバの導波特性が安定しないという問題があった。
【０００４】
そのため、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端に通常のシングルモードファイバを入射用ファイバとして融着接続し、このシングルモードファイバ介して上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入力することで導波特性の安定化が図られていた。しかし、通常のシングルモードファイバと上記フォトニック結晶ファイバとでは、光のモード径に大きな差がある。そのため、上記両ファイバの融着接続部におけるモード変換ロスが非常に大きいという問題があった。
【０００５】
一方、フォトニック結晶ファイバはコア径の大きなものでもシングルモード動作をすることが確認されている。さらに、コア径の大きなシングルモードフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ状に加工することにより、損失なくモード径の細径化が可能であることも確認されている。（例えば、非特許文献１参照。）
そこで、コア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバの端部に、コア径の大きなフォトニック結晶ファイバの一端をテーパ加工してコア径を小さく揃えた入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、融着接続部におけるコア径が揃っているため、モード不整合による融着接続部のモード変換ロスは防止することができる。
【０００６】
また、このような入射用フォトニック結晶ファイバは、入力端側コア径が大きいため、光源から容易に信号光を入射することができる。さらに、上記入射用フォトニック結晶ファイバは、使用中の外乱に対しても比較的安定した特性を維持することができる。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｇ．Ｅ．ｔｏｗｎ ａｎｄ Ｊ．Ｔ．Ｌｉｚｉｅｒ， Ｔａｐｅｒｄ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｓｐｏｔ−ｓｉｚｅ ｓｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ−ａｐｅｒｔｕｒｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ， 「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ」，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１４（Ｊｕｌｙ １５，２００１）
【特許文献１】
国際公開第００／４９４３５号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに、テーパ加工を施した入射用フォトニック結晶ファイバを接続する方法では、以下の問題があった。即ち、テーパ加工前において、入射用フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバより大きいコア径を有するが、両者の外径は略同等である。
【０００９】
そのため、入射用フォトニック結晶ファイバの接続端にテーパ加工を施してコア径を小さくした場合、入射用フォトニック結晶ファイバの外径が極端に細くなり、伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続が困難になるといった問題があった。
【００１０】
例えば、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が２μｍであったとする。これに接続される入射用フォトニック結晶ファイバは、接続部におけるモード変換ロスを防止するため、その出射端のコア径を２μｍとしなければならない。そこで、テーパ加工前の入射用フォトニック結晶ファイバの外径が１２５μｍ、そのコア径が１０μｍであるとすると、コア径を２μｍにまでテーパ加工を施した場合、細径化率は１／５となる。このため、入射用フォトニック結晶ファイバの出射端において、テーパー加工前に１２５μｍであった外径が、テーパ加工により２５μｍ程度にまで細くなってしまう。その結果、外径が１２５μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射端の外径が２５μｍの入射用フォトニック結晶ファイバを接続する場合、外径の差が大きくなりすぎることから融着接続が非常に困難であった。
【００１１】
この問題を回避するために、伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径を８０μｍ、コア径を２μｍに設定する一方、入射用フォトニック結晶ファイバのテーパ加工前の外径を２５０μｍ、コア径を１０μｍ程度として、このフォトニック結晶ファイバの出射端を１／５にテーパ加工し、接続することも試みられてきた。
【００１２】
しかし、このような試みにおいても出射端においてなおコア径及び外径に多少の差があるため、高精度のアライメントで融着接続することは困難であった。
【００１３】
また、外径が８０μｍ、コア径が２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバを使用する場合、入射用フォトニック結晶ファイバに外径が４００μｍ、コア径が１０μｍのフォトニック結晶ファイバを用いることも考えられる。即ちこのようなフォトニック結晶ファイバの出射端を上記伝搬用フォトニック結晶ファイバに合わせて外径を８０μｍ、コア径を２μｍにテーパー加工することにより、上記外径が８０μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバとの接続は可能となる。
【００１４】
しかし、この方策では材料費の上昇は免れない。また、一般的なファイバの外径が８０〜１２５μｍ程度であることに鑑みれば、外径が４００μｍという大口径のフォトニック結晶ファイバの作製には、付加的な労力を要するといった問題もある。
【００１５】
従って、伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続して使用される入射用フォトニック結晶ファイバに関し、入射端のコア径は比較的大きく、出射端の外径及びコア径は伝搬用フォトニック結晶ファイバのそれらと一致したフォトニック結晶ファイバが望まれていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記入射用フォトニック結晶ファイバに用いられるテーパー加工フォトニック結晶ファイバであって、テーパー加工された出射端の外径とコア径が伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径とコア径に一致するようにした。
【００１７】
具体的には、請求項１に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００１８】
請求項１の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、その外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径が、入射端におけるコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００１９】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２０】
請求項２に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施され、該保護パイプの先端部近傍の外径が上記フォトニック結晶ファイバの他端の外径と同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバである。
【００２１】
請求項２の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの一端において、保護パイプが被覆された状態でテーパー加工が施されることにより、その外径及びコア径を伝搬用フォトニック結晶ファイバの外径及びコア径に一致させることができる。一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの他端において、外径及びコア径はテーパー加工前の大きさに維持されている。そのため、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの上記一端を出射端、他端を入射端とした場合、該出射端におけるコア径は、入射端におけるコア径よりも小さく、且つ出射端の外径と入射端の外径とが同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバを得ることができる。
【００２２】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の大きい上記入射端から光源の信号光を容易に入射できる。一方、該テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、コア径の小さい上記出射端を伝搬用フォトニック結晶ファイバに接続し、モード変換ロスを発生させずに信号光を伝搬用フォトニック結晶ファイバに出射する。
【００２３】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その出射端の外径と入射端の外径が同等に形成されている。これにより、規格化された外径を有し、コア径の異なる光ファイバの接続を容易、且つ良好に行うことができる。
【００２４】
請求項３に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に被覆された保護パイプを加熱し、上記フォトニック結晶ファイバと保護パイプとを融着一体化させるステップと、上記フォトニック結晶ファイバに保護パイプを被覆した部分をテーパー加工するステップとを包含したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法である。
【００２５】
請求項３の構成であれば、当初、両端で同等の外径及びコア径を有するフォトニック結晶ファイバの一端において、その外径が他端と同等であり、且つそのコア径が他端のコア径よりも小さいテーパー加工フォトニック結晶ファイバを容易に製造することができる。
【００２６】
請求項４に係る発明は、ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバと、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバにおいてテーパー加工が施された一端の外径及びコア径と同等の外径及びコア径を有する伝搬用フォトニック結晶ファイバと、を上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバのテーパー加工が施された一端で融着接続するフォトニック結晶ファイバの接続方法である。
【００２７】
請求項４の構成であれば、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端と伝搬用フォトニック結晶ファイバの入射端とにおける外径及びコア径が同等で一致しているため、それらを良好に融着接続することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、伝搬用フォトニック結晶ファイバに信号光を入射する入射用フォトニック結晶ファイバとして使用される。即ち、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバは、その入射端に光源から延びるシングルモードファイバが接続され、出射端に伝搬用フォトニック結晶ファイバが接続される。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の概略構成図である。該テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と保護パイプ３とから形成されている。本実施形態では、上記保護パイプとして石英パイプ３を用いる。
【００３０】
テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。上記出射端７における石英パイプ３の先端部の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の外径と同等であり、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ（図１では図示せず。）のコア径に等しく形成される。
【００３１】
テーパー部６は、テーパー加工を施す前の上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端部近傍に、所定肉厚の石英パイプ３が被覆され、該石英パイプ３とともに上記フォトニック結晶ファイバを先細り状になるようテーパー加工が施されて形成されている。
【００３２】
図５は、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ２の入射端５の拡大図である。本実施形態において、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、ファイバ中心軸Ｐを含んで該ファイバ中心軸方向に延びるコア１０と、該コア１０に沿って延び、且つ上記コア１０の周囲に配置されている複数の小孔９ａを有するクラッド９と、により構成されている。
【００３３】
具体的に上記フォトニック結晶ファイバ２は、石英から形成されており、径方向の最外部には中実なオーバークラッド部９ｂを有し、その内側にはファイバ中心軸方向に延びる多数の小孔９ａ、９ａ…が周期的に配置されてなるクラッド９を有する。クラッド９のファイバ径方向の最もファイバ中心軸Ｐに近い部分には、ファイバ中心軸Ｐを挟んで対向する６つの小孔９ａ、９ａ…が正六角形状に配置されている。本実施形態において、これら６つの小孔９ａ、９ａ…に囲まれた中実の内部領域がコア１０となる。
【００３４】
上記クラッド９における小孔９ａ、９ａ…は、隣り合う小孔間の距離が全て同じであって、隣接する三つの孔が正三角形をなす周期的な配置を取る。そして上記コア１０は、このような小孔の周期的配置の欠陥部分ともいえ、周期的に配置された小孔の一つが消失して中実に形成されている部分である。
【００３５】
また、本発明において、上記コアを中空に形成することもできる。この場合、入射された光は中空部分とクラッドとのフォトニックバンドギャップによって、該中空部分に閉じ込められて伝搬する。
【００３６】
次に、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法について説明する。
【００３７】
本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを用いて製造される。
【００３８】
本実施形態に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、図６にその断面図を示すように、中実の石英ロッド１１と中心部に孔１５を有する石英キャピラリ１２とを石英管１３で束ねて作製される。これらの石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２の外径は全て同じである。石英ロッド１１は、石英母材を所望の径にまで加熱延伸して作製する。石英キャピラリ１２は石英棒材にそれぞれ所定の孔を開けた後、所望の径に加熱延伸して作製する。
【００３９】
次に、上記石英管１３の中心軸部分に上記中実の石英ロッド１１を挿入し、該石英ロッド１１に接するように６本の石英キャピラリ１２を配置して、石英ロッド１１の周りを石英キャピラリ１２で一重に取り囲む。次に、上記６本の石英キャピラリ１２の周囲に１２本の石英キャピラリ１２、１２…を配置し、更にその周囲に１８本の石英キャピラリ１２、１２…を配置する、というよう上記石英ロッド１１の周囲を数重に石英キャピラリ１２で取り囲む。上記石英管１３の内壁に接するまで、上記石英キャピラリ１２を詰め込んでゆく。
【００４０】
このように石英ロッド１１及び石英キャピラリ１２を詰め込んだ石英管１３の両端を閉鎖した後、加熱延伸すると石英ロッド１１、石英キャピラリ１２及び石英管１３の相互の境界が溶融し互いに密着した状態で延伸される。上記石英キャピラリ１２の孔１５は上記フォトニック結晶ファイバの小孔９ａとなり、石英管１３は上記オーバークラッド９ｂとなる。また、上記石英ロッド１１と該石英ロッドに接する石英キャピラリの一部が溶融してコア１０を形成する。
【００４１】
次に、本実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の製造方法について説明する。
【００４２】
本実施形態に使用される上記石英パイプ３は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のクラッド９と同質の石英から形成された管状の部材であって、その長さは数センチ程度が適当である。また、石英パイプ３の内径は、これに挿通される上記フォトニック結晶ファイバ２の外径より１〜５０μｍ程度大きく形成されている。上記石英パイプ３の外径は、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のコア径と、先端部に施されるテーパー加工の程度によって決定される。
【００４３】
即ち、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２のテーパー加工前のコア径に対する伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径の比率を求める。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径をこの比率で除した値が概ね石英パイプ３の外径となる。
【００４４】
図３に示すように、上記大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２の一端を上記石英パイプ３の一端から他端に達するまで挿通する。大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２が石英パイプ３によって被覆された部分をバーナー等の適当な方法で加熱し、上記フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とを融着一体化させる。この際、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３との間に隙間ができないように融着させる。
【００４５】
次に上記融着一体化した石英パイプ３の適当な部位を再びバーナー等で加熱し、軟化させて延伸する。このように延伸した領域の外径を測定し、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しい部位で切断する。このように延伸され先細り状にテーパー加工された領域がテーパー部６となる。テーパー部６は、その先端部の外径が上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の外径と等しく、また、コア径も上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径と等しい。このようにテーパ加工により形成されたテーパー部６の先端が上記出射端７となる。
【００４６】
（その他の実施形態）
これまで説明した実施形態は一例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に示した大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバの製造方法に関し、ロッドとキャピラリとを束ねる方法でも、石英製母材に小孔を開ける方法でもその他の方法でも構わない。
【００４７】
上記フォトニック結晶ファイバのコア１０及びクラッド９には、他の元素は添加されてていないものが一般的であるが、コア１０の屈折率を高めるためにＧｅやその他金属元素、又は希土類元素などを添加することや、コア以外の部分の屈折率を下げるためにＦ等を添加することも可能である。また、複数種の元素をそれぞれの領域に添加することも可能である。
【００４８】
コア１０の形状も限定されず、菱形などでもよく、ほぼ扁平で長軸と短軸とが直交していればよいし、その外形線が滑らかではなく例えば鋸刃状のジグザグ形状であってもよい。小孔９ａの形状も円形以外でもよく、例えば楕円形や正多角形などでもよい。孔の内径もすべて同一であってもよいし、偏波保持機能を持たせるために一部の孔のみ他より大きい径とするなど、適宜変化させることも可能である。
【００４９】
また、上記石英パイプ３に関し、その材質は、フォトニック結晶ファイバ２と同質のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００５０】
【実施例】
本発明の一実施例を具体的に説明する。図４に示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、その入射端５に光源から延ばされたシングルモードファイバ３０が接続され、出射端７に伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０が接続される。
【００５１】
図２の（ａ）に示す伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０は、外径１２５μｍ、コア径２μｍのフォトニック結晶ファイバである。また、図２の（ｂ）に示す光源から延ばされた光ファイバは、外径１２５μｍ、コア径が１０μｍのシングルモード光ファイバ３０である。
【００５２】
図１に概略構成を示すように、本実施例に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３とから形成される。テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、ファイバ部４とテーパー部６から構成され、ファイバ部４の端部が入射端５となり、テーパー部６の端部が出射端７となる。本実施例において、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１のファイバ部４における入射端５の外径は１２５μｍであり、コア径は１０μｍである。一方、テーパー部６における出射端７の外径は１２５μｍであり、コア径は２μｍである。
【００５３】
本実施例に係る大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２は、上記実施形態で示した製造方法により、外径１２５μｍ、コア径１０μｍに形成した。この大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ２と、外径１２５μｍ、コア径２μｍの伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０とを接続するために、石英パイプ３を用いてテーパー加工を施した。
【００５４】
本実施例に係る石英パイプ３の内径は、上記フォトニック結晶ファイバ２がスムーズに挿通でき、且つ該フォトニック結晶ファイバ２との融着が良好に行われるよう、フォトニック結晶ファイバ２の外径より僅かに大きい１３０μｍと設定した。
【００５５】
上記石英パイプ３の外径は以下のように決定される。伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径２μｍを上記フォトニック結晶ファイバ２のコア径１０μｍで除すると０．２となる。即ち、コア径が１０μｍであるフォトニック結晶ファイバ２のコア径を２μｍにまでテーパー加工を施すとすると、細径化率は１／５（＝０．２）となる。従って、テーパー加工後に石英パイプ３の外径が１２５μｍとなるために、テーパー加工前の石英パイプ３の外径は、１２５μｍを０．２で除した６２５μｍと決定することができる。
【００５６】
図３に示すように、上記フォトニック結晶ファイバ２の一端部近傍を、外径６２５μｍ、内径１３０μｍ、長さ１０ｃｍの石英パイプ３に挿通した。この状態で、石英パイプ３の被覆された部分をバーナーで加熱し、フォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３を融着一体化した。
【００５７】
融着一体化したフォトニック結晶ファイバ２と石英パイプ３の端から数ｃｍの部分を更に加熱して延伸した。上記石英パイプ３の延伸部分の最小径部分の外径が、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の入射端５の外径である１２５μｍとなるまでテーパー加工を施した。その後、延伸されて最小径が１２５μｍとなる部分で石英パイプ３を切断した。
【００５８】
このように得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１は、入射端５の外径が１２５μｍ、コア径が１０μｍであり、出射端７の外径が１２５μｍ、コア径が２μｍとなる。従って、本実施例において、上記テーパー加工を施された石英パイプ３の先端部近傍の外径は、上記フォトニック結晶ファイバ２の他端（入射端）の外径と等しく、出射端７のコア径は、伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０のコア径に等しい。
【００５９】
図４に示すように、上記製造方法で得られたテーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７には、上記伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０を融着法により接続した。
【００６０】
一方、上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の入射端５には、光源から延伸された外径１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモードファイバ３０を融着法により接続した。
【００６１】
これら各ファイバの融着接続は、各ファイバの外径が同等であるため、容易、且つ良好に行うことができた。特に、テーパー加工フォトニック結晶ファイバ１の出射端７と伝搬用フォトニック結晶ファイバ２０の接続は、両ファイバのコア径がともに２μｍと非常小さいにも拘わらず、それらの外径が１２５μｍと等しいため、高精度にアライメントを調整することができた。
【００６２】
その他の実施例として、各ファイバ同士の接続方法に関し、上記融着法による接続の他、透明スリーブと紫外線硬化型接着剤を使用する方法など選択した場合であっても、同様の効果を得ることができた。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００６４】
本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバは、入射端のコア径が出射端のコア径よりも大きく形成される。これにより、比較的大きい入射端側のコアに信号光を入射することにより、極めてコア径の小さい伝搬用フォトニック結晶ファイバへ確実に信号光を入射することができる。
【００６５】
また、本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの出射端の外径と、その入射端の外径とが同等であるフォトニック結晶ファイバを得ることができる。これにより、規格化された外径を有しコア径の異なる光ファイバ同士を本発明に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバを用いることによって容易、且つ良好に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの概略構成図である。
【図２】実施形態に係る伝搬用フォトニック結晶ファイバ、及び光源から延ばされたシングルモード光ファイバの端面の一部拡大図である。
【図３】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造工程を表す概略図である。
【図４】実施形態に係るテーパー加工フォトニック結晶ファイバに伝搬用フォトニック結晶ファイバと光源から延ばされたシングルモードファイバを接続した状態を表す概略構成図である。
【図５】フォトニック結晶ファイバの端面の一部拡大図である。
【図６】フォトニック結晶ファイバの母材の端面の一部拡大図である。
【符号の説明】
１ テーパー加工フォトニック結晶ファイバ
２ 大口径シングルモード型フォトニック結晶ファイバ
３ 石英パイプ
４ ファイバ部
５ 入射端
６ テーパー部
７ 出射端
９ クラッド
１０ コア
２０ 伝搬用フォトニック結晶ファイバ
３０ シングルモードファイバ
Claims (4)
- ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、
上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバ。 - ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、
上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施され、該保護パイプの先端部近傍の外径が上記フォトニック結晶ファイバの他端の外径と同等であるテーパー加工フォトニック結晶ファイバ。 - ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に被覆された保護パイプを加熱し、上記フォトニック結晶ファイバと保護パイプとを融着一体化させるステップと、上記フォトニック結晶ファイバに保護パイプを被覆した部分をテーパー加工するステップとを包含したテーパー加工フォトニック結晶ファイバの製造方法。
- ファイバ中心軸方向に延びる中実または中空のコアと、上記コアに沿って延び、且つ上記コアの周囲に配置されている複数の細孔を有するクラッドと、を備えたフォトニック結晶ファイバの一端に、保護パイプを被覆した状態でテーパー加工が施されてなるテーパー加工フォトニック結晶ファイバと、
上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバにおいてテーパー加工が施された一端の外径及びコア径と同等の外径及びコア径を有する伝搬用フォトニック結晶ファイバと、を上記テーパー加工フォトニック結晶ファイバのテーパー加工が施された一端で融着接続するフォトニック結晶ファイバの接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003071232A JP4116479B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003071232A JP4116479B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004279745A true JP2004279745A (ja) | 2004-10-07 |
| JP4116479B2 JP4116479B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=33287718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003071232A Expired - Fee Related JP4116479B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4116479B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076047A1 (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Matthew Henderson | Optical product with integral terminal part |
| JP2007279228A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光部品 |
| JP2007293259A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-11-08 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光出射装置 |
| JP2008009067A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光導波構造体 |
| JP2008102357A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光出射装置 |
| JP2009230080A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フォトニック結晶ファイバ |
| JP2009545012A (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | 中空コアのファイバテーパを用いる装置および方法 |
| US11409033B2 (en) | 2014-12-18 | 2022-08-09 | Nkt Photonics A/S | Photonic crystal fiber, a method of production thereof and a supercontinuum light source |
| CN116608891A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-08-18 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤f-p腔传感器及其制造方法 |
| US11988940B2 (en) | 2008-07-11 | 2024-05-21 | Nkt Photonics A/S | Lifetime extending and performance improvements of optical fibers via loading |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219006A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Fujitsu Ltd | 光フアイバ加工法 |
| JPH01118811A (ja) * | 1987-05-21 | 1989-05-11 | Corning Glass Works | モード・フィールド・モディファィア |
| JPH02163708A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-06-25 | Corning Inc | モード・フィールド変更器および光学装置 |
| JPH06148469A (ja) * | 1991-04-29 | 1994-05-27 | Corning Inc | 同軸光カプラおよびその製造方法ならびに双方向光通信システムのための結合装置 |
| JPH07301735A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Corning Inc | 二方向光通信装置のための入力／出力装置 |
| JP2001004877A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Hitachi Ltd | 光導波路、光モジュールおよび光システム |
| JP2002537574A (ja) * | 1999-02-19 | 2002-11-05 | ブレイズフォトニクス リミティド | フォトニック結晶ファイバ及びこれに係る改良 |
| JP2003528339A (ja) * | 1999-11-09 | 2003-09-24 | コーニング インコーポレイテッド | 多モード光ファイバシステムのモード適応 |
-
2003
- 2003-03-17 JP JP2003071232A patent/JP4116479B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61219006A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Fujitsu Ltd | 光フアイバ加工法 |
| JPH01118811A (ja) * | 1987-05-21 | 1989-05-11 | Corning Glass Works | モード・フィールド・モディファィア |
| JPH02163708A (ja) * | 1988-10-24 | 1990-06-25 | Corning Inc | モード・フィールド変更器および光学装置 |
| JPH06148469A (ja) * | 1991-04-29 | 1994-05-27 | Corning Inc | 同軸光カプラおよびその製造方法ならびに双方向光通信システムのための結合装置 |
| JPH07301735A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Corning Inc | 二方向光通信装置のための入力／出力装置 |
| JP2002537574A (ja) * | 1999-02-19 | 2002-11-05 | ブレイズフォトニクス リミティド | フォトニック結晶ファイバ及びこれに係る改良 |
| JP2001004877A (ja) * | 1999-06-22 | 2001-01-12 | Hitachi Ltd | 光導波路、光モジュールおよび光システム |
| JP2003528339A (ja) * | 1999-11-09 | 2003-09-24 | コーニング インコーポレイテッド | 多モード光ファイバシステムのモード適応 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005076047A1 (en) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Matthew Henderson | Optical product with integral terminal part |
| JP2007293259A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-11-08 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光出射装置 |
| JP2007279228A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光部品 |
| JP2008009067A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光導波構造体 |
| JP2009545012A (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | 中空コアのファイバテーパを用いる装置および方法 |
| JP2008102357A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光出射装置 |
| JP2009230080A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フォトニック結晶ファイバ |
| US11988940B2 (en) | 2008-07-11 | 2024-05-21 | Nkt Photonics A/S | Lifetime extending and performance improvements of optical fibers via loading |
| US11409033B2 (en) | 2014-12-18 | 2022-08-09 | Nkt Photonics A/S | Photonic crystal fiber, a method of production thereof and a supercontinuum light source |
| JP7244205B2 (ja) | 2014-12-18 | 2023-03-22 | エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブ | フォトニック結晶ファイバ、その作製方法、及びスーパーコンティニューム光源 |
| US11719881B2 (en) | 2014-12-18 | 2023-08-08 | Nkt Photonics A/S | Photonic crystal fiber, a method of production thereof and a supercontinuum light source |
| CN116608891A (zh) * | 2023-07-20 | 2023-08-18 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤f-p腔传感器及其制造方法 |
| CN116608891B (zh) * | 2023-07-20 | 2023-11-03 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤f-p腔传感器及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4116479B2 (ja) | 2008-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6078716A (en) | Thermally expanded multiple core fiber | |
| KR100647378B1 (ko) | 광자결정 광섬유 관련 및 광자결정 광섬유에 있어서의 개량 | |
| KR100822953B1 (ko) | 광 도파관 렌즈 및 그 제조방법 | |
| JP5175282B2 (ja) | 放射光を光ファイバに結合し又は光ファイバから出力するための装置 | |
| US20080037939A1 (en) | Splicing small core photonic crystal fibers and conventional single mode fiber | |
| CA2523930A1 (en) | Method of making fiber optic couplers with precise positioning of fibers | |
| JP4116479B2 (ja) | テーパー加工フォトニック結晶ファイバ、その製造方法、及びフォトニック結晶ファイバの接続方法 | |
| JP5128913B2 (ja) | 光コンバイナの製造方法 | |
| JP2002148468A (ja) | フォトニッククリスタルファイバの融着方法 | |
| JP6835827B2 (ja) | ファイバカプラの製造 | |
| JP2006010961A (ja) | フォトニッククリスタルファイバおよびレーザ加工機 | |
| JP2004271860A (ja) | フォトニック結晶ファイバ | |
| KR101984640B1 (ko) | 광섬유 빔 결합기 제조장치 및 그 제조방법 | |
| JP2018531406A6 (ja) | ファイバカプラの製造 | |
| US20040161199A1 (en) | Photonic crystal fiber coupler and fabricating method thereof | |
| JP2005326888A (ja) | ガラス毛細管及びその製造方法 | |
| JP3130363B2 (ja) | 光ファイバカプラの製造方法 | |
| JP3260162B2 (ja) | スターカプラの製造方法 | |
| JP2006064804A (ja) | 偏波保持フォトニックバンドギャップファイバの製造方法 | |
| JPH05288953A (ja) | 光ファイバカプラとその製法 | |
| JPS6241733A (ja) | 光導波路ロツドの製造方法 | |
| JPH11167041A (ja) | 多分岐光カプラ | |
| JP2000206361A (ja) | 光ファイバ型多分岐カプラ―及びその製造方法 | |
| JPS60150012A (ja) | 光スタ−カプラおよびその製造方法 | |
| JP2005326889A (ja) | ガラス毛細管及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060228 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071019 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080318 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080417 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |