JP2005055415A - 光ファイバ型ファブリペロ共振器 - Google Patents

光ファイバ型ファブリペロ共振器 Download PDF

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Chiemi Taichi
知栄美 大知
Toshihiro Shintaku
敏宏 新宅
Nobuyuki Ishihara
信之 石原
Takehiko Sakaguchi
武彦 坂口
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Ishihara Sangyo Kaisha Ltd
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Abstract

【課題】高フィネスかつ低損失の光ファイバ型ファブリペロ光共振器を得ること。
【解決手段】光ファイバ型ファブリペロ光共振器は、フェルール１２，１３の中に光ファイバ１０ａ、１１ａが接着固定されており，さらにスリーブ１８により二本のフェルールを整列させ、お互いのコア１０ｂとコア１１ｂの中心軸を合わせ、光ファイバの端面は凹面形状に研磨され，誘電体多層膜が形成されることにより，凹面反射鏡となっており、この一対の凹面反射鏡１６と１７を離して対向させることにより光共振器を構成している。この光共振器内での回折を小さくするため，対向する２つの光ファイバの端面を凹面形状の反射鏡にし、損失を低減している。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明
本発明は，光計測や光通信等に用いる、小型，高フィネスかつ低損失にして共振器長が可変の光共振器に関するものである．
従来の光ファイバ型ファブリペロ共振器を図４に示す．５０ａ，５１ａは単一モー光ファイバ，５０ｂ，５１ｂはコア，５２，５３はセラミックフェルール，５４，５５は多層膜反射鏡である．フェルール５２，５３はそれぞれ光ファイバ５０ａ，５１ａを接着固定している．多層膜反射鏡５４ａ，５４ｂが形成された一対の光ファイバ５０ａ，５１ａの端面を離して対向させることにより，ファブリペロ共振器を構成している．共振器長（反射鏡間の距離）をＬとすると，２Ｌ＝ｍλ（ｍは正整数）の条件を満足するとき共振し，光はコア５１ｂに透過する．非共振の状態では，光は反射し，コア５０ｂに戻る．
このような構成になっていたため，光が共振器内を往復するとき回折し損失が大きくなる欠点があった．
他の従来のファイバ・ファブリ・ペロ光共振器を図６に示す．６０ａ，６１ａは単一モード光ファイバ，６０ｂ，６１ｂはコア，６０ｃ，６１ｃはコア拡大部，６２，６３はセラミックフェルール，６４，６５は多層膜反射鏡である．図４の構成において，ファイバ先端のコアを拡大したものである．
このようにファイバ先端のコア拡大により多少回折を抑えることができたが，光損失の低減は十分でない欠点があった。
山田裕朗，花房廣明，野田寿一著，“光ファイバ型ファブリ ペロー共振器”，特開平５−７２０３５．
発明が解決しようとする課題
解決しようとする問題点は，従来の光ファイバ型ファブリペロ共振器では，光が共振器内を往復するとき大きく回折し，損失が大きくなることである．
光共振器内での回折を小さくするため，対向する２つの光ファイバの端面を凹面形状の反射鏡にすることである。
以下、本発明に係わる複数の実施の形態を関連する図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態例）
図１は本発明の第１の実施例を示すものである．同図において，１０ａ，１１ａは単一モード光ファイバ，１０ｂ，１１ｂはコア，１２，１３はセラミックフェルール，１４，１５は誘電体多層膜，１６，１７は凹面反射鏡，１８はスリーブである．フェルール１２，１３の中にそれぞれ光ファイバ１０ａ，１１ａが接着固定されており，スリーブ１８によりフェルール１２とフェルール１３を整列することにより，コア１０ｂとコア１１ｂの中心軸を合わせている．光ファイバ１０ａ，１１ａの端面は凹面形状に研磨され，誘電体多層膜１４，１５が形成されることにより，凹面反射鏡１６，１７となっている．この凹面反射鏡１６と１７を離して対向させることにより光共振器を構成している．反射鏡間の距離が共振器長Ｌとなり，２Ｌ＝ｍλ（ｍは正整数）の条件を満足するとき光は共振し，コア１１ｂに透過する．非共振の状態では，光は反射し，コア１０ｂに戻る．
凹面反射鏡１６，１７の作製方法について述べる．図３は光ファイバの先端を凹面形状に加工する方法を示した．バフシート３４が貼り付けられた金属板３５の上で，酸化セリウ厶の研磨液３３を用いて，石英光ファイバ３１が内蔵され接着固定されたセラミックフェルール３２を研磨した．石英光ファイバ３１はセラミックフェルール３２より柔らかいため，セラミックフェルール３２はほとんど研磨されず，光ファイバ３１だけが凹面状に研磨される．形成された凹面の曲率半径は約０．５ｍｍであった．次に，研磨された光ファイバ端面に誘電体多層膜を蒸着し，反射率９５％の凹面反射鏡を作製した．なお，用いた光ファイバはコア径１０μｍの単一モードであった
上記構成を有する光ファイバ型ファブリペロ光共振器に，波長可変レーザ光（波長λ＝１．５３〜１．５７μｍ）を入射して透過光を測定した結果，共振器長Ｌが９４μｍの場合，光ファイバ端面形状を平面から凹面（曲率半径０．５ｍｍ）にすることにより，光損失が２４．３ｄＢから３．９ｄＢにまで低減し，フィネスは６．９から８１．９に向上した．
（第２実施形態例）
図２は本発明の第２の実施例を示すものである．同図において，２０ａ，２１ａは単一モード光ファイバ，２０ｂ，２１ｂはコア，２０ｃ，２１ｃはコア拡大部，２２，２３はセラミックフェルール，２４，２５は誘電体多層膜，２６，２７は凹面反射鏡，２８はスリーブである．光ファイバ先端のコアを熱拡散により拡大している．その他の構造は第一の実施例と同様である．
コア外径が２０μｍに拡大された光ファイバにより構成された光ファイバ型ファブリペロ光共振器に，波長可変レーザ光（波長λ＝１．５３〜１．５７μｍ）を入射して透過光を測定した結果，共振器長Ｌが９４μｍの場合，光ファイバ端面形状を平面から凹面（曲率半径０．５１ｍｍ）にすることにより，損失１７．５ｄＢから０．９ｄＢにまで減少し，フィネスは６．８から８０．０に増加した．
以上説明したように本発明によれば，光ファイバ端面の反射鏡を凹面形状にすることにより，従来の技術に比べて，高フィネスかつ低損失の光ファイバ型ファブリペロ光共振器を得ることができる．
なお，上記実施例においては一例を示したもので，本発明はこれに限るものではなく，例えば，光ファイバ端面のコア径は５〜１００μｍ，凹面反射鏡の曲率半径は５μｍ〜１００ｃｍ，凹面反射鏡の反射率は１０％〜９９．９％，フェルールの材質はセラミック，ガラス，プラスチックまたは金属等，光ファイバ端面の凹面形状加工法はバフ研磨や切削機械加工等であってもよい．また，一方の光ファイバにピエゾ等の圧電素子を取り付けて，共振器長を微調してもよい．光ファイバを調芯するためにスリーブをもちいたが，Ｖ溝等を用いてもよく，スリーブやＶ溝に光ファイバを直接取り付けてもよい，共振器長の調整は微動台を用いても良く，精密な微調を行うためにピエゾ等の圧電素子を用いてもよい．
 発明の効果
以上、本発明の光ファイバ型ファブリペロ共振器は，光ファイバ端面の反射鏡の形状が凹面になっているため，共振器内で光が集光され回折が抑えられることにより，高フィネスかつ低損失となることである．
本発明の光ファイバ型ファブリペロ共振器の第１の実施例を示す構成図 本発明の光ファイバ型ファブリペロ共振器の第２の実施例を示す構成図 光ファイバ端面の凹面加工方法を示す図 従来の光ファイバ型ファブリペロ共振器の第１例を示す構成図 従来の光ファイバ型ファブリペロ共振器の第２例を示す構成図
符号の説明
１０ａ．．．．．単一モード光ファイバ
１１ａ．．．．．単一モード光ファイバ
１０ｂ．．．．．コア
１１ｂ．．．．．コア
１２．．．．．．セラミックフェルール
１３．．．．．．セラミックフェルール
１４．．．．．．誘電体多層膜
１５．．．．．．誘電体多層膜
１６．．．．．．凹面反射鏡
１７．．．．．．凹面反射鏡
１８．．．．．．スリーブ
２０ａ．．．．．単一モード光ファイバ
２１ａ．．．．．単一モード光ファイバ
２０ｂ．．．．．コア
２１ｂ．．．．．コア
２０ｃ．．．．．コア拡大部
２１ｃ．．．．．コア拡大部
２２．．．．．．セラミックフェルール
２３．．．．．．セラミックフェルール
２４．．．．．．誘電体多層膜
２５．．．．．．誘電体多層膜
２６．．．．．．凹面反射鏡
２７．．．．．．凹面反射鏡
２８．．．．．．スリーブ
３１．．．．．．石英光ファイバ
３２．．．．．．セラミックフェルール
３３．．．．．．酸化セリウムの研磨液
３４．．．．．．バフシート
３５．．．．．．金属板
５０ａ．．．．．単一モード光ファイバ
５１ａ．．．．．単一モード光ファイバ
５０ｂ．．．．．コア
５１ｂ．．．．．コア
５２．．．．．．セラミックフェルール
５３．．．．．．セラミックフェルール
５４．．．．．．多層膜反射鏡
５５．．．．．．多層膜反射鏡
６０ａ．．．．．単一モード光ファイバ
６１ａ．．．．．単一モード光ファイバ
６０ｂ．．．．．コア
６１ｂ．．．．．コア
６０ｃ．．．．．コア拡大部
６１ｃ．．．．．コア拡大部
６２．．．．．．セラミックフェルール
６３．．．．．．セラミックフェルール
６４．．．．．．多層膜反射鏡
６５．．．．．．多層膜反射鏡

Claims (2)

  1. 中心軸を一致させて第１，第２の光ファイバを配置するとともに，前記第１，第２の光ファイバの対向する双方の端面が反射鏡となっている光ファイバ型ファブリペロ共振器において，すくなくとも前記第１または第２の光ファイバの端面が凹面反射鏡となっていることを特徴とする光ファイバ型ファブリペロ共振器．
  2. 請求項１における光ファイバ型ファブリペロ共振器において，すくなくとも前記第１または第２の光ファイバの端面のコアが拡大されていることを特徴とする光ファイバ型ファブリペロ共振器．
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