JP2005234078A - Manufacturing method of optical fiber depolarizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光した光を無偏光の光に変換する光ファイバ方式デポラライザの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical fiber depolarizer that converts polarized light into non-polarized light.
デポラライザは偏光した光を無偏光の光に変換する素子であり、光デバイスの偏光依存性を取り除く為に用いられるものである。光ファイバを用いた光通信デバイスやセンサには、その特性が光ファイバ中を伝播する光の偏波に依存するものが多く存在するため、偏波状態を制御する必要がある。例えば、光ファイバラマン増幅器では、その動作特性が励起光の偏波状態に依存する。そのため、励起光はデポラライザにより無偏光化されてから光ファイバラマン増幅器に入射される。 A depolarizer is an element that converts polarized light into non-polarized light, and is used to remove the polarization dependence of an optical device. Since there are many optical communication devices and sensors using optical fibers whose characteristics depend on the polarization of light propagating in the optical fiber, it is necessary to control the polarization state. For example, in an optical fiber Raman amplifier, its operating characteristics depend on the polarization state of pumping light. Therefore, the excitation light is depolarized by the depolarizer and then incident on the optical fiber Raman amplifier.
従来の光ファイバ用デポラライザには、長さLと2Lの2本の偏波保持光ファイバを、お互いの偏波保持光ファイバの複屈折方向が45度傾くように接続するライオット型のデポラライザがある。しかし、このデポラライザにおける上記の長さLは数10m程度となってしまい、収納スペースが大きくなってしまうと言う問題がある。また、ファブリペロー型のレーザダイオードに対しては、複屈折結晶を用いたデポラライザが考案されているが、このデポラライザはファブリペロー型のレーザダイオードに対してのみ有効であり、汎用性が低い。 A conventional optical fiber depolarizer is a Riot depolarizer that connects two polarization-maintaining optical fibers of length L and 2L so that the birefringence directions of the polarization-maintaining optical fibers are inclined by 45 degrees. . However, the length L in this depolarizer is about several tens of meters, and there is a problem that the storage space becomes large. In addition, a depolarizer using a birefringent crystal has been devised for a Fabry-Perot laser diode, but this depolarizer is effective only for a Fabry-Perot laser diode and has low versatility.
そこで、我々は光ファイバ外部から、光ファイバのコアにイオンを注入することによって、デポラライザを作製する手法を発明して開示した。(特許文献1参照)しかしながら、本手法で作製した光ファイバ型デポラライザには、偏光解消特性(デポラライズ特性)が入射光の偏光状態に大きく依存しており、入射光の全ての偏光状態に対応して無偏光に変換することができないという問題があった。
本発明の課題は、上記のような問題に鑑み、短い長さの光ファイバにおいて、光の偏光状態を、入射光の全ての偏光状態に対して容易に解消して、無偏光に変換する光ファイバデポラライザの製造方法を提供することである。 In view of the above problems, the problem of the present invention is that light in a short length of optical fiber can be easily canceled with respect to all polarization states of incident light and converted to non-polarized light. It is to provide a method of manufacturing a fiber depolarizer.
本発明では、上記の課題を解決するため、請求項1に示す方法では、コアの部分にイオン注入された光ファイバの一端から偏光された光を入射し、その光ファイバの他端とコアの部分にイオン注入された第2の光ファイバの一端とを接触させ、該第2の光ファイバの他端からの出射光の偏光度を観測しながら、該第2の光ファイバを回転させて、偏光解消効果が最も大きいところで、双方の光ファイバを融着する光ファイバデポラライザの製造方法である。この製造方法によって、入射光の全ての偏光状態に対してほぼ無偏光状態の出射光が簡単に得られる光ファイバデポラライザを製造することができる。
In the present invention, in order to solve the above problems, in the method according to
さらに、請求項2に示す方法では、上記の方法を順次繰り返し、3本以上の複数の光ファイバを融着する光ファイバデポラライザの製造方法である。この製造方法によって、さらにデポラライズ特性が改善され、入射光の全ての偏光状態に対して無偏光状態の出射光を効果的に得ることができる光ファイバデポラライザを製造することができる。
Further, the method according to
また、請求項3に示す方法では、光ファイバを融着するのではなくて、光ファイバの複数の所定の位置にそれぞれ複数の所定の方向から、少なくともコアの部分にイオンが停止するような条件でイオン注入を行う光ファイバデポラライザの製造方法である。この製造方法によって、入射光の全ての偏光状態に対してほぼ無偏光状態の出射光を得る光ファイバデポラライザを、さらに簡単に製造することができる。 Further, in the method according to the third aspect, the condition is such that the ions stop at least at the core portion from a plurality of predetermined directions at a plurality of predetermined positions of the optical fiber, instead of fusing the optical fibers. Is a method of manufacturing an optical fiber depolarizer that performs ion implantation. With this manufacturing method, an optical fiber depolarizer that obtains output light that is substantially non-polarized with respect to all the polarization states of incident light can be manufactured more easily.
請求項4に示す方法では、光ファイバの一端から偏光された光を入射し、該光ファイバの他端からの出射光の偏光度を観測しながら、偏光解消効果が最も大きくなるように、上記の方法で複数の所定の位置にそれぞれ複数の所定の方向から、該光ファイバのコア部分にイオン注入を行う光ファイバデポラライザの製造方法である。この製造方法によって、さらにデポラライズ特性が改善され、入射光の全ての偏光状態に対して無偏光状態の出射光を効果的に得ることができる光ファイバデポラライザを簡単に製造することができる。 In the method according to claim 4, the polarized light is incident from one end of the optical fiber, and the depolarization effect is maximized while observing the degree of polarization of the outgoing light from the other end of the optical fiber. This is a method for manufacturing an optical fiber depolarizer in which ions are implanted into a core portion of an optical fiber from a plurality of predetermined directions respectively at a plurality of predetermined positions. By this manufacturing method, the depolarization characteristic is further improved, and an optical fiber depolarizer that can effectively obtain the output light in the non-polarized state with respect to all the polarization states of the incident light can be easily manufactured.
本発明に係わる光ファイバデポラライザの製造方法によれば、短い長さの光ファイバにおいて、光の偏光状態を、入射光の全ての偏光状態に対して容易に解消して、無偏光に変換する光ファイバデポラライザを簡単な方法で製造できる効果がある。 According to the method of manufacturing an optical fiber depolarizer according to the present invention, in a short length of optical fiber, the polarization state of light is easily canceled with respect to all polarization states of incident light and converted to non-polarized light. There exists an effect which can manufacture an optical fiber depolarizer by a simple method.
以下、本発明について、好ましい実施形態を、図を参照しながら詳述する。光ファイバのコア部分に1方向からイオン注入された状態を表す光ファイバの断面図を図1に示す。図1において、1はコアと呼ばれる部分で、光が通る部分である。2はクラッドと呼ばれ、コア1を保護すると同時に、コア1の部分の屈折率より小さな屈折率をもつ材料で作られてコアを通る光をコアに閉じ込める役割を果たしている。このような構造の光ファイバに、例えば、上方からイオン注入を行うと注入されたイオン3が停止する位置は、図1に示すように、円弧状になる。このような光ファイバに、例えば斜め方向に偏光した光を入射させると、無偏光状態の出射光が得られるが、水平方向に偏光した光や垂直方向に偏光した光を入射させても、無偏光状態の出射光が得られないという現象がある。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical fiber showing a state in which ions are implanted into the core portion of the optical fiber from one direction. In FIG. 1, 1 is a part called a core, which is a part through which light passes. 2 is called a clad, and protects the
上記のような現象の実験データを以下に示す。1×1015個/cm2の水素イオンがコアに注入された長さ50cmの光ファイバに対して、1480nmのスーパールミネセントダイオードの光源を用いて、デポラライズ効果を測定した。ここで、この入射光の偏光度(degree of polarization, DOP)は100%である。この時、イオン注入光ファイバを透過してきた光の偏光度は、入射光の偏波状態に依存し、最もデポラライズ効果が見られた場合ではDOPは2.4%まで減少したが、デポラライズ効果が無い場合ではDOPは95%と殆ど効果が無かった。以下このデポラライズ効果が最も見られている状態の偏光度をMinDOP、最もデポラライズ効果が見られていない状態の偏光度をMaxDOPと呼ぶ。 Experimental data for the above phenomenon is shown below. The depolarization effect was measured using a light source of a 1480 nm superluminescent diode with respect to an optical fiber having a length of 50 cm in which hydrogen ions of 1 × 10 15 ions / cm 2 were implanted into the core. Here, the degree of polarization (DOP) of the incident light is 100%. At this time, the degree of polarization of the light transmitted through the ion-implanted optical fiber depends on the polarization state of the incident light. When the most depolarization effect is observed, the DOP decreases to 2.4%, but there is no depolarization effect. So DOP was 95%, which was almost ineffective. Hereinafter, the polarization degree in the state where the depolarization effect is most seen is called MinDOP, and the polarization degree in the state where the depolarization effect is hardly seen is called MaxDOP.
本発明について、好ましい第1の実施形態を図2に示す。図2に示す様に、上記と同じ条件でイオン注入した長さ50cmの光ファイバ10、11の2本を用意し、この2本を回転融着機にセットして、一方の光ファイバをもう一方の光ファイバに対して回転させながら、片方の光ファイバから光を入射し、出射光のMaxDOPが最も小さくなる角度でこの2本の光ファイバの融着を行った。この結果、MinDOP=0.29%、MaxDOP=29%のデポラライザを得ることができた。このように、長さ50cmの2本の光ファイバを偏光解消効果が最も大きいところで融着することにより、わずか1mの長さで、ほぼ無偏光状態の出射光を得る光ファイバデポラライザを製造することができた。
A preferred first embodiment for the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 2, prepare two
さらに、このデポラライザに対して、上記と同じ工程にて、さらにもう1本、イオン注入光ファイバを融着することによって、MinDOP=0.56%、MaxDOP=8.58%のデポラライザを得ることができた。この場合のデポラライザの長さは1.5mであり、従来のライオット型デポラライザの10分の1以下の長さでほぼ同程度の効果をもつデポラライザを得ることができた。このようにして、光ファイバの数を増してゆけば、さらに高性能のデポラライザを簡単に製造することができる。 Furthermore, another ion-implanted optical fiber was fused to this depolarizer in the same process as described above, whereby a depolarizer with MinDOP = 0.56% and MaxDOP = 8.58% could be obtained. In this case, the length of the depolarizer was 1.5 m, and a depolarizer having almost the same effect could be obtained with a length of 1/10 or less of the conventional riot depolarizer. In this way, if the number of optical fibers is increased, a higher-performance depolarizer can be easily manufactured.
ここで、光ファイバ10、11は、光ファイバの長さ方向に渡って全体にイオン注入されている必要は無い。全長70cmの光ファイバで、中央部分50cmにのみ上記と同じ条件でイオン注入を行い、両端10cmの部分にはイオン注入を行わなかった光ファイバを用いて、上記と同に工程にてデポラライザの作製を試みたところ、全く同じ結果を得ることができた。
Here, the
さらに、本発明についての好ましい第2の実施形態を図3に示す。第1の実施形態では、イオン注入した光ファイバの複数本を最適な角度になるように入射光に対して出射光を観測しながら融着することによりデポラライザを得た。好ましい第2の実施形態では、融着する工程をなくして、より簡単にデポラライザを製造する方法を示す。 Furthermore, a preferred second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the first embodiment, a depolarizer is obtained by fusing a plurality of ion-implanted optical fibers while observing the emitted light with respect to the incident light so as to have an optimum angle. In the second preferred embodiment, a method of manufacturing a depolarizer more easily without the step of fusing is described.
イオン注入法では、図3に示すように、イオン注入時にイオンの注入方向を変化させることができる。実際には、被注入物である光ファイバを回転させることによって注入方向を変化させる。よって、上記の3本のイオン注入光ファイバを融着して得られたデポラライザと同等のデポラライザを、1本の光ファイバ中に、イオン注入方向を変化させて形成することも可能である。 In the ion implantation method, as shown in FIG. 3, the ion implantation direction can be changed during ion implantation. Actually, the injection direction is changed by rotating an optical fiber which is an injection target. Therefore, a depolarizer equivalent to the depolarizer obtained by fusing the above three ion-implanted optical fibers can be formed in one optical fiber by changing the ion implantation direction.
図3において、工程Aで所定の位置(a)の部分にイオンがコア1の部分に停止する条件でイオン注入を行う、次の工程Bでは、光ファイバを長さ方向に所定の長さ(この実施例では50cm)スライドさせて(b)の位置に、所定の角度だけ回転させて、イオンがコア1の部分に停止する条件でイオンを注入する。さらに、工程Cでは、再度光ファイバを長さ方向に所定の長さ(この実施例では50cm)スライドさせて(c)の位置に、所定の角度だけ回転させて、イオンがコア1の部分に停止する条件でイオンを注入する。ここで、イオン注入方向の角度変化は上記の実施例1から得た適切な値とすることができる。勿論、所定の位置および所定の角度は3箇所を越えて複数箇所にすることもできる。また、所定の長さも自由に変えることができる。また、図3においては、所定の位置(a)、(b)、(c)は近接している様に描いたが、これらの所定の位置(a)と(b)、(b)と(c)の間は離れていても良い。
In FIG. 3, in the next process B in which ion implantation is performed under the condition that ions are stopped at the part of the
ここで、注入するイオンはどのようなイオンでもよい。注入するイオンとしては、例えば、水素イオン、ヘリウムイオン単体イオンでもよいし、分子のイオン、クラスターのイオンでもよい。しかし、注入されたイオンがクラッド2を通りコア1の部分に到達して停止する必要があるので、加速するための印加電圧の実用的なレベルの制限とイオンの物質中への進入深さを考慮すると、水素イオンやヘリウムイオンなどが適当である。また、加速電圧も10MeV以下が実用的である。また、図1では、イオン3はコア1のほぼ中心に注入されているが、これは、コア1の部分内であればよく、必ずしもコア1の中心である必要はない。また、実施例1では複数本のイオン注入された光ファイバが用いられているが、それぞれの光ファイバにおいて、コア1の部分内で注入されたイオン3の位置、つまりイオンが注入される深さは異なっていても良く、同様に、実施例2では、複数箇所へのイオン注入を行っているが、このときもそれぞれの箇所で、コア1の部分内で注入されたイオン3の位置が異なっていても良い。
Here, any ions may be implanted. The ions to be implanted may be, for example, hydrogen ions, single helium ion ions, molecular ions, or cluster ions. However, since it is necessary for the implanted ions to pass through the clad 2 and reach the
イオンを注入する部分の長さは、イオンの注入密度との関係で決まるが、一般に、同じ効果を得るには、イオンの注入密度が大きくなれば、イオンを注入する部分の長さは短くてよいという関係がある。 The length of the ion-implanted portion is determined by the relationship with the ion implantation density. Generally, to obtain the same effect, the larger the ion implantation density, the shorter the length of the ion-implanted portion. There is a good relationship.
好ましい第3の実施形態は、上記第2の実施形態において、入射光に対して出射光を観測しながらイオン注入密度を制御する方法である。この具体的方法は、図3に示すように所定の位置(a)、(b)、(c)と所定の角度を予め決めておき、入射光に対して出射光を観測しながらイオン注入密度を最適に制御する方法である。勿論、この場合も上記第2の実施形態と同様に、所定の位置および所定の角度は3箇所を越えて複数箇所にすることもできる。また、所定の長さも自由に変えることができる。 A preferred third embodiment is a method of controlling the ion implantation density while observing outgoing light with respect to incident light in the second embodiment. In this specific method, as shown in FIG. 3, predetermined positions (a), (b), (c) and a predetermined angle are determined in advance, and the ion implantation density is observed while observing the outgoing light with respect to the incident light. This is a method for optimally controlling. Of course, in this case as well, as in the second embodiment, the predetermined position and the predetermined angle can be more than three and a plurality of positions. Also, the predetermined length can be freely changed.
本発明は、この実施例に限定されるべきものではなく、実質的に同等の思想により当業者が置き換えや変更により、同等の効果が得られるものも、本発明の範囲に属するものとする。 The present invention should not be limited to this embodiment, and those that can achieve equivalent effects by replacement or modification by those skilled in the art based on substantially equivalent ideas shall also fall within the scope of the present invention.
1 コア
2 クラッド
3 注入されたイオン
10 イオン注入された第1の光ファイバ
11 イオン注入された第2の光ファイバ
1
10 ion-implanted first optical fiber
11 Ion-implanted second optical fiber
Claims (4)
4. The method according to claim 3, wherein polarized light is incident from one end of the optical fiber and the depolarization effect is maximized while observing the degree of polarization of the outgoing light from the other end of the optical fiber. A method of manufacturing an optical fiber depolarizer, characterized by performing ion implantation on a fiber.
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JP2004041002A JP2005234078A (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Manufacturing method of optical fiber depolarizer |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106094099A (en) * | 2016-06-13 | 2016-11-09 | 重庆大学 | Optical fiber optical tweezers based on four core Helical Fibers and preparation method thereof |
-
2004
- 2004-02-18 JP JP2004041002A patent/JP2005234078A/en active Pending
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