JP2005301024A

JP2005301024A - フォトニッククリスタルファイバの接続方法及び接続構造

Info

Publication number: JP2005301024A
Application number: JP2004118859A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Suzuki; 龍次鈴木; Kazuhiko Aikawa; 和彦愛川; Kuniharu Himeno; 邦治姫野; Yasushi Kan; 寧官
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: JP4271613B2

Abstract

【課題】フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を簡単に低損失で接続する方法の提供。
【解決手段】クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部の周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲むようにクラッド部に設けられた４個以上の空孔３とを有してなるフォトニッククリスタルファイバ１０ａと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続方法において、フォトニッククリスタルファイバの接続部１４近傍を加熱して、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部１５を形成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。
【選択図】図５

Description

本発明は、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を低損失で接続するための接続方法及び接続構造に関する。

フォトニッククリスタルファイバは、クラッド部に空孔を有する光ファイバであり、従来のコア／クラッド構造の光ファイバでは実現不可能な特性を達成することが可能であり、様々な種類の機能性ファイバや将来の伝送用ファイバとして開発が行われている。フォトニッククリスタルファイバは、コア部の周囲に配置した空孔の低屈折率性を利用し、等価的に低屈折率のクラッドを構成している。空孔配置の設計によってフォトニッククリスタルファイバは、様々な特性を得ることができ、クラッド部より高い屈折率をもつコアの周囲に複数の空孔を設ける孔アシスト型のフォトニッククリスタルファイバは、曲げ損失の小さい低曲げ損失ファイバとして提案されている。

このようなフォトニッククリスタルファイバを伝送用ファイバや各種光部品用ファイバとして実使用する場合、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を低損失で接続する必要がある。
従来、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を低損失で接続する方法として、特許文献１，２に開示された技術が提案されている。
特開２００２−２４３９７２号公報特開２００４−６１９１７号公報

特許文献１に開示された接続方法は、フォトニッククリスタルファイバの細孔を封止し接続するものである。細孔を封止することにより、その部分は被接続ファイバと同一構造になるため、接続損失が大きく低減される。またフォトニッククリスタルファイバの接続端部のモードフィールド径が大きくなるので、モードフィールド径の大きいファイバと接続することにより、接続損失を抑えることができる。しかし、この接続方法では、接続部の低損失化が十分に達成できない問題がある。

特許文献２に開示された接続方法は、フォトニッククリスタルファイバと接続する光ファイバの間にフォトニッククリスタルファイバより低い融点を有する接続用光ファイバを挿入して低損失で接続する方法である。しかし、この方法は、接続用の中間ファイバが必要であること、及び中間ファイバとの接続作業工程が増えてしまうことにより、接続作業に手間と時間がかかり、コスト上昇をまねく問題がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を簡単に低損失で接続する方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、クラッド部より高い屈折率のコア部と、該コア部の周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲むようにクラッド部に設けられた４個以上の空孔とを有してなるフォトニッククリスタルファイバと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続方法において、フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍を加熱して、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部を形成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を提供する。
本発明の接続方法において、フォトニッククリスタルファイバは空孔が１層であり、空孔が３〜８個であることが好ましい。
本発明の接続方法において、フォトニッククリスタルファイバは空孔が内外２層に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内外の空孔径は同じ径、もしくは内側の空孔が外側の空孔よりも小さく、内外の空孔がコア部中心からみて、同じ位置にない配列であることが好ましい。
本発明の接続方法において、フォトニッククリスタルファイバは空孔が内外２層以上に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内側の空孔径は外側の空孔径よりも小さく、空孔がコア部中心からみて、すぐ内側の空孔が同じ位置にない配列であることが好ましい。
本発明の接続方法において、テーパー空孔部の長さを１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。
テーパー空孔部の長さは、空孔径が同径の場合は各空孔の接続前の空孔径である部分から、空孔がなくなるまでの距離を平均したものとする。空孔が異径の場合は空孔のうち一番大きい空孔の接続前の空孔径部分である部分から、空孔がなくなるまでの距離を平均したものとする。
本発明の接続方法において、フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍を加熱してテーパー空孔部を形成する工程は、融着接続機のアーク放電をファイバ長手方向に移動させながら空孔が先窄まりのテーパー状となるように加熱することにより行われることが好ましい。

また本発明は、クラッド部より高い屈折率のコア部と、該コア部の周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲むようにクラッド部に設けられた４個以上の空孔とを有してなるフォトニッククリスタルファイバと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続構造において、フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍に、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部が設けられ、該テーパー空孔部側の端面と接続ファイバの端面とが融着接続されてい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構造を提供する。
本発明の接続構造において、フォトニッククリスタルファイバは空孔が１層であり、空孔が３〜８個であることが好ましい。
本発明の接続構造において、フォトニッククリスタルファイバは空孔が内外２層に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内外の空孔径は同じ径、もしくは内側の空孔が外側の空孔よりも小さく、内外の空孔がコア部中心からみて、同じ位置にない配列であることが好ましい。
本発明の接続構造において、フォトニッククリスタルファイバの空孔が内外２層以上に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内側の空孔径は外側の空孔径よりも小さく、空孔がコア部中心からみて、すぐ内側の空孔が同じ位置にない配列であることが好ましい。
本発明の接続構造において、テーパー空孔部の長さを１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。

本発明は、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する際に、接続部近傍のフォトニッククリスタルファイバを加熱して空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部を形成することにより、接続部近傍のフォトニッククリスタルファイバ空孔径の変化をなだらかにすることができるので、空孔のテーパー部分の過剰損失を下げることができ、より低損失で接続することができる。したがって、本発明によれば、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を簡単に低損失で接続できる接続方法及び接続構造を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の接続方法及び接続構造において用いられるフォトニッククリスタルファイバの幾つかの例を示す図であり、図１（ａ）〜（ｅ）中、符号１はコア部、２はクラッド部、３〜９は空孔、１０ａ〜１０ｅはフォトニッククリスタルファイバである。

図１（ａ）はフォトニッククリスタルファイバの第１例を示し、このフォトニッククリスタルファイバ１０ａは、クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部１の周囲に設けられたクラッド部２と、コア部１を囲む同心円に沿ってクラッド部２に設けられた複数の（図示した例では６個の）空孔３‥とを備えた構成になっている。これらの空孔３‥の断面はそれぞれ円形をなしている。複数の空孔３‥の直径ｄ_１はそれぞれ同じであり、またコア部中心から各空孔３‥の中心までの距離Λ_１は等しくなっている。
コア部１は屈折率の高い石英系ガラス、例えばＧｅＯ_２をドープした石英ガラスなどからなっている。またクラッド部２は、コア部１より屈折率の低い透明材料、例えば純粋石英ガラスなどからなっている。

図１（ｂ）はフォトニッククリスタルファイバの第２例を示し、このフォトニッククリスタルファイバ１０ｂは、クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部１の周囲に設けられたクラッド部２と、コア部１を囲んでクラッド部２に設けられた内外２層の空孔４，５を備えて構成されている。前記内側空孔層（第１層）は６つの内側空孔４‥を備え、また外側空孔層（第２層）もまた６つの外側空孔５‥を備えている。これらの内側空孔４‥と外側空孔５‥の断面は、それぞれ円形をなしている。６つの内側空孔４‥の直径ｄ_１はそれぞれ同じであり、また６つの外側空孔５‥の直径ｄ_２もそれぞれ同じである。また、外側空孔５‥は、コア部１の中心から見て内側空孔４‥が配置されていない位置に配置されている。コア部１中心から内側空孔４中心までの距離Λ_１とコア部１中心から外側空孔５中心までの距離Λ_２とは、Λ_１＜Λ_２の関係になっており、また内側空孔直径ｄ_１と外側空孔直径ｄ_２とは、ｄ_１＜ｄ_２になっている。

図１（ｃ）はフォトニッククリスタルファイバの第３例を示し、このフォトニッククリスタルファイバ１０ｃは、クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部１の周囲に設けられたクラッド部２と、コア部１を囲んでクラッド部２に設けられた内外２層の空孔４，５を備えて構成されている。前記内側空孔層（第１層）は３つの内側空孔４‥を備え、また外側空孔層（第２層）もまた３つの外側空孔５‥を備えている。これらの内側空孔４‥と外側空孔５‥の断面は、それぞれ円形をなしている。３つの内側空孔４‥の直径ｄ_１はそれぞれ同じであり、また３つの外側空孔５‥の直径ｄ_２もそれぞれ同じである。また、外側空孔５‥は、コア部１の中心から見て内側空孔４‥が配置されていない位置に配置されている。コア部１中心から内側空孔４中心までの距離Λ_１とコア部１中心から外側空孔５中心までの距離Λ_２とは、Λ_１＜Λ_２の関係になっており、また内側空孔直径ｄ_１と外側空孔直径ｄ_２とは、ｄ_１＜ｄ_２になっている。

図１（ｄ）はフォトニッククリスタルファイバの第４例を示し、このフォトニッククリスタルファイバ１０ｄは、クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部１の周囲に設けられたクラッド部２と、コア部１を囲んでクラッド部２に設けられた内外２層の空孔４，５を備えて構成されている。前記内側空孔層（第１層）は４つの内側空孔４‥を備え、また外側空孔層（第２層）もまた４つの外側空孔５‥を備えている。これらの内側空孔４‥と外側空孔５‥の断面は、それぞれ円形をなしている。４つの内側空孔４‥の直径ｄ_１はそれぞれ同じであり、また４つの外側空孔５‥の直径ｄ_２もそれぞれ同じである。また、外側空孔５‥は、コア部１の中心から見て内側空孔４‥が配置されていない位置に配置されている。コア部１中心から内側空孔４中心までの距離Λ_１とコア部１中心から外側空孔５中心までの距離Λ_２とは、Λ_１＜Λ_２の関係になっており、また内側空孔直径ｄ_１と外側空孔直径ｄ_２とは、ｄ_１＜ｄ_２になっている。

図１（ｅ）はフォトニッククリスタルファイバの第５例を示し、このフォトニッククリスタルファイバ１０ｅは、クラッド部２より高い屈折率のコア部１と、該コア部１の周囲に設けられたクラッド部２と、コア部１を囲んでクラッド部２に設けられた４層の空孔６〜９を備えて構成されている。４層の空孔は、６個の第１層空孔６‥からなる第１層と、それらの第１層空孔６‥の間に設けられ中心が第１層空孔６‥の中心よりも若干外側にある６個の第２層空孔７‥からなる第２層と、コア部１の中心と第１層空孔６‥の中心を結ぶ線の延長線上に設けられた６個の第３層空孔８‥からなる第３層と、第３層空孔８‥の間に設けられ中心が第３層空孔８‥の中心よりも若干外側にある６個の第４層空孔９‥からなる第４層とからなっている。コア部１中心から第１層空孔６中心までの距離Λ_１、コア部１中心から第２層空孔７中心までの距離Λ_２、コア部１中心から第３層空孔８中心までの距離Λ_３およびコア部１中心から第４層空孔９中心までの距離Λ_４は、Λ_１＜Λ_２＜Λ_３＜Λ_４の関係になっている。また、第１層空孔６の直径ｄ_１、第２層空孔７の直径ｄ_２、第３層空孔８の直径ｄ_３及び第４層空孔９の直径ｄ_４は、ｄ_１＜ｄ_２＜ｄ_３＜ｄ_４の関係になっている。

なお、本発明において接続するために用いるフォトニッククリスタルファイバは図１の例示にのみ限定されず、クラッド部２に４個以上の空孔を有するフォトニッククリスタルファイバを用いることができる。本発明の接続方法によってテーパー空孔部を形成することで低損失の接続構造が得られるフォトニッククリスタルファイバは、曲げ損失の小さい低曲げ損失ファイバとして提案されており、低接続損失であることが望まれる。

図２は、本実施形態において前記フォトニッククリスタルファイバ１０ａ〜１０ｅと接続する被接続ファイバの一例として、石英系のシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦと記す。）を示す図である。このＳＭＦ２０は、屈折率の高いコア部２１と、コア部２１の周囲に設けられたクラッド部２２とからなっている。コア部２１は屈折率の高い石英系ガラス、例えばＧｅＯ_２をドープした石英ガラスなどからなっている。またクラッド部２２は、コア部２１より屈折率の低い透明材料、例えば純粋石英ガラスなどからなっている。なお、以下の記載は、前述したフォトニッククリスタルファイバ１０ａ〜１０ｅとこのＳＭＦ２０とを接続する場合を例として説明しているが、本発明は本例示に限定されず、被接続ファイバとして前記ＳＭＦ以外のファイバやフォトニッククリスタルファイバ同士を接続することもできる。

図５は本発明の接続構造の第１実施形態を示す側面断面図である。この接続構造は、前述したフォトニッククリスタルファイバ１０ａの端面と、ＳＭＦ２０の端面とが突き合わされ、融着接続された接続部１４が形成され、かつフォトニッククリスタルファイバ１０ａの接続部近傍に、空孔３が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部１５が形成された構成になっている。

前記テーパー空孔部１５の長さは、１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。このテーパー空孔部１５の長さが１００μｍ未満であると、テーパー空孔部１５の空孔径の変化が急激となって、テーパー空孔部１５の過剰損失が発生してしまう。また、テーパー空孔部１５の長さが１０００μｍを超えると、空孔のテーパー制御が難しくなり、テーパー部で過剰損失が増加してしまう場合があるので好ましくない。

クラッド部２にコア部１を囲む４個以上の空孔３‥を有するフォトニッククリスタルファイバ１０ａの接続において、図４に示すように、接続部１３のフォトニッククリスタルファイバ１０ａを加熱し、空孔３がつぶれるように接続を行うことにより、図３に示すように、接続部１２のフォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３をつぶさないように接続する方法よりも低損失で接続することができる。図３に示すように空孔３をつぶしていない状態では、接続部１２で屈折率が急激に変化するために接続損失が大きくなるが、図４に示すように、空孔３をつぶすようにして接続すると、接続部１３は被接続ファイバ（ＳＭＦ２０）と同一構造になり、低損失で接続することができる。この時、空孔３は接続時の加熱により数１０μｍ程度の長さでテーパー状につぶれているが空孔径の変化が大きい部分での過剰損失が高くなってしまう。

そこで本発明では、フォトニッククリスタルファイバ１０ａとＳＭＦ２０などの他の光ファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する際に、接続部１４近傍のフォトニッククリスタルファイバ１０ａを加熱して空孔３が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部１５を形成することにより、接続部１４近傍のフォトニッククリスタルファイバ１０ａにおける空孔径の変化をなだらかにすることができるので、空孔３のテーパー部分の過剰損失を下げることができ、より低損失で接続することができる。

図６は本発明の接続構造の第２実施形態を示す側面断面図である。この接続構造は、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す、コア部１の周囲を囲む内外２層の空孔４，５を備えたフォトニッククリスタルファイバ１０ｂ〜１０ｄの端面と、ＳＭＦ２０の端面とが突き合わされ、融着接続され、かつフォトニッククリスタルファイバ１０ｂ〜１０ｄの接続部近傍に、空孔４，５が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部１５，１６が形成された構成になっている。

テーパー空孔部１５，１６の長さは、１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。テーパー空孔部１５，１６の長さは、空孔径が同径の場合は各空孔４，５の接続前の空孔径である部分から、空孔がなくなるまでの距離を平均したものとする。空孔４，５が異径の場合は空孔４，５のうち一番大きい空孔５の接続前の空孔径部分である部分から、空孔がなくなるまでの距離を平均したものとする。

次に、本発明の接続方法を説明する。
本発明の接続方法は、４個以上の空孔とを有してなるフォトニッククリスタルファイバと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続方法において、フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍を加熱して、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部を形成することを特徴としている。本発明の接続方法の一例として、図１（ａ）に示す６個の空孔３‥を有するフォトニッククリスタルファイバ１０ａと図２に示すＳＭＦ２０とを接続し、図５に示す接続構造を作製する場合を説明する。

本発明の接続方法において、テーパー空孔部１５の形成手段は特に限定されず、アーク放電により接続端面同士を融着する融着接続機や酸水素バーナーを加熱源とした融着装置などを用いることができるが、融着接続機を用いると、接続部の融着接続とテーパー空孔部１５の形成が一連の操作で行うことができ、利便性が高いため、本例示にあっては融着接続機を用いている。この接続方法において好適な融着接続機としては、例えば、フジクラ社製融着接続機ＦＳＭ−４０Ｆ／ＰＭ等が挙げられる。

この接続方法では、まず、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの端部とＳＭＦ２０の端部とを融着接続機にセットし、コア部の光軸合わせを行った後、それぞれの端面を突き合わせた部分をアーク放電により加熱し、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの端面とＳＭＦ２０の端面とを融着接続させて接続部１４を形成する。この融着接続の加熱条件は、接続部１４のフォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３がつぶれた状態（図４参照）で接続がなされる加熱条件に設定することが望ましい。

次に、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの接続部近傍を加熱してテーパー空孔部１５を形成する。
図７は、融着接続機を用いてテーパー空孔部１５を形成する方法を示す図である。この例示では、融着接続後、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの接続部近傍に放電電極棒１７を位置させ、これら放電電極棒１７間に生じるアーク放電１８の加熱領域をファイバ長手方向に移動（スイープ）させながら加熱を行う（以下、スイープ放電と記す。）ことにより、空孔３が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部１５を形成する。これによって、図５に示す接続構造が得られる。

このスイープ放電による加熱条件は、使用するフォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔径、テーパー空孔部１５の形成長さなどによって適宜設定可能である。テーパー空孔部１５の長さは、前述した通り、１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。

この接続方法では、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの長手方向に融着接続機のスイープ放電による加熱を行うことにより、空孔径の変化をなだらかにすることができる。その結果、空孔３のテーパー部分の過剰損失を下げることができるため、より低損失で接続することができる。
フォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３をテーパー状にするための加熱は、融着接続機によるアーク放電で行うことにより、融着接続と一連の作業で行うことができるので、接続作業の手間と時間をあまり増加させずに、フォトニッククリスタルファイバ１０ａとＳＭＦ２０などの他の被接続ファイバとを低損失で接続することができる。

［参考例１］
融着接続機として、フジクラ社製融着接続機ＦＳＭ−４０Ｆを用い、図１（ａ）に示すようにクラッド部に６個の空孔が形成されたフォトニッククリスタルファイバ１０ａと図２に示すようなコア／クラッド構造を有するＳＭＦ２０との接続を行った。フォトニッククリスタルファイバ１０ａは、表１中に示す各パラメータを有する２種（サンプル１，サンプル２）を用いた。またＳＭＦ２０は、外径１２５μｍ、波長１５５０μｍでのモードフィールド径は１００μｍである。

フォトニッククリスタルファイバ１０ａとＳＭＦ２０を融着接続機にセットし、それぞれの端面を突き合わせ、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３がつぶれないように融着接続機の放電パワー、放電時間（５ｂｉｔ，５００ｍｓｅｃ）を設定して融着接続を行い、図３に示す接続構造を作製した。サンプル１，サンプル２のフォトニッククリスタルファイバを用いたそれぞれの接続構造について、波長１５５０ｎｍにおける接続損失を測定した。結果を表１中に示す。

［参考例２］
フォトニッククリスタルファイバ１０ａとＳＭＦ２０及び融着接続機は実施例１で使用したものと同一品を使用した。フォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３がつぶれるように融着接続機の放電パワー、放電時間（２０ｂｉｔ，５００ｍｓｅｃ）を設定して融着接続を行い、図４に示す接続構造を作製した。サンプル１，サンプル２のフォトニッククリスタルファイバ１０ａを用いたそれぞれの接続構造について、波長１５５０ｎｍにおける接続損失を測定した。結果を表２に示す。

表２に示すように、空孔がつぶれないように接続した場合（参考例１）とつぶれるように接続した場合（参考例２）では、空孔がつぶれるように接続した場合の方が低損失で接続することができる。空孔は徐々につぶれるため、通常の接続の場合でも数十μｍ程度のテーパー長が発生するが、空孔径の変化が急激であるため過剰損失が発生してしまう。

［実施例１］
フォトニッククリスタルファイバ１０ａとＳＭＦ２０及び融着接続機は実施例１で使用したものと同一品を使用した。フォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３がつぶれるように融着接続機の放電パワー、放電時間を前記参考例２と同じ設定とし、融着接続を行った後、フォトニッククリスタルファイバ１０ａ側の接続部１４近傍に融着接続機によるスイープ放電加熱を行い、フォトニッククリスタルファイバ１０ａの空孔３がテーパー状につぶれるようにテーパー空孔部１５を形成し、図５に示す接続構造を作製した。
サンプル１，サンプル２のフォトニッククリスタルファイバ１０ａを用いたそれぞれの接続構造について、テーパ長、波長１５５０ｎｍにおける接続損失を測定した。結果を表３に示す。
なお、スイープ放電では放電パワーを同じにして、放電時間を変更し、それぞれの条件でテーパー空孔部を形成した。スイープ放電は放電距離、放電距離、放電パワー、放電時間が設定できるが、放電距離（５００μｍ）と放電パワー（０ｂｉｔ）は一定にして行った。

表３に示すように、スイープ放電の時間を変更することで、空孔のテーパー長を変化させたが、スイープ時間に最適値があることがわかる。スイープ時間が短いとテーパー長が短く損失が高くなる。またスイープ時間が長すぎるとスイープの際に空孔がつぶれてしまい、テーパー長が短くなってしまい損失が増加する。フォトニッククリスタルファイバの空孔径、空孔間隔により、融着条件およびスイープ放電条件を最適化することにより低損失で接続することができる。

［実施例２］
フォトニッククリスタルファイバ１０ａに代えて、図１（ｃ）に示す空孔構造を持つフォトニッククリスタルファイバ１０ｃ（サンプル３）、図１（ｄ）に示す空孔構造を持つフォトニッククリスタルファイバ１０ｄ（サンプル４）及び図１（ｂ）に示す空孔構造を持つフォトニッククリスタルファイバ１０ｂ（サンプル５）をそれぞれ用い、それ以外は前記実施例１と同様にして、ＳＭＦ２０との接続を行い、図６に示す接続構造を作製した。使用した各フォトニッククリスタルファイバ１０ｂ〜１０ｄの構造パラメータを表４に示す。
サンプル３〜５のそれぞれのフォトニッククリスタルファイバ１０ｂ〜１０ｄを用いて作製した接続構造のテーパ長、波長１５５０ｎｍにおける接続損失を測定した。結果を表４に示す。

表４に示すように、コア部を囲むように内外２層の空孔を有するフォトニッククリスタルファイバ１０ｂ〜１０ｄを用いることで、実施例１で用いた空孔が１層のタイプのフォトニッククリスタルファイバ１０ａよりも、さらに低損失でＳＭＦと接続することが可能であった。

フォトニッククリスタルファイバの断面図である。ＳＭＦの断面図である。フォトニッククリスタルファイバとＳＭＦとの従来の接続構造の一例を示す側面断面図である。フォトニッククリスタルファイバとＳＭＦとの従来の接続構造の別な例を示す側面断面図である。本発明の第１実施形態を示し、フォトニッククリスタルファイバとＳＭＦとの接続構造を示す側面断面図である。本発明の第２実施形態を示し、フォトニッククリスタルファイバとＳＭＦとの接続構造を示す側面断面図である。本発明の接続方法でテーパ状空孔部を形成する工程を説明するための一部断面視した側面図である。

符号の説明

１‥コア部、２‥クラッド部、３〜９‥空孔、１０ａ〜１０ｅ‥フォトニッククリスタルファイバ、１２〜１４‥接続部、１５，１６‥テーパー空孔部、１７‥放電電極棒、１８‥アーク放電、２０‥ＳＭＦ、２１‥コア部、２２‥クラッド部。

Claims

クラッド部より高い屈折率のコア部と、該コア部の周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲むようにクラッド部に設けられた４個以上の空孔とを有してなるフォトニッククリスタルファイバと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続方法において、
フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍を加熱して、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部を形成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。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が１層であり、空孔径は同じ径であることを特徴とする請求項１に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が内外２層に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内外の空孔径は同じ径、もしくは内側の空孔が外側の空孔よりも小さく、内外の空孔がコア部中心からみて、同じ位置にない配列であることを特徴とする請求項１に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が内外２層以上に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内側の空孔径は外側の空孔径よりも小さく、空孔がコア部中心からみて、すぐ内側の空孔が同じ位置にない配列であることを特徴とする請求項１に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
各層の空孔数が３〜８個の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
フォトニッククリスタルファイバのコア部が、接続しようとするファイバのコア部と同じ構造パラメータを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
テーパー空孔部の長さを１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍を加熱してテーパー空孔部を形成する工程が、融着接続機のアーク放電をファイバ長手方向に移動させながら空孔が先窄まりのテーパー状となるように加熱することにより行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続方法。
クラッド部より高い屈折率のコア部と、該コア部の周囲に設けられたクラッド部と、コア部を囲むようにクラッド部に設けられた４個以上の空孔とを有してなるフォトニッククリスタルファイバと他のファイバ又はフォトニッククリスタルファイバ同士を融着接続する接続構造において、
フォトニッククリスタルファイバの接続部近傍に、空孔が先窄まりのテーパー状となったテーパー空孔部が設けられ、該テーパー空孔部側の端面と接続ファイバの端面とが融着接続されてい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構造。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が１層であり、空孔径は同じ径であることを特徴とする請求項９に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が内外２層に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内外の空孔径は同じ径、もしくは内側の空孔が外側の空孔よりも小さく、内外の空孔がコア部中心からみて、同じ位置にない配列であることを特徴とする請求項９に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
フォトニッククリスタルファイバの空孔が内外２層以上に設けられ、各層の空孔数は同じであり、内側の空孔径は外側の空孔径よりも小さく、空孔がコア部中心からみて、すぐ内側の空孔が同じ位置にない配列であることを特徴とする請求項９に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
各層の空孔数が３〜８個の範囲内であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
フォトニッククリスタルファイバのコア部が、接続しようとするファイバのコア部と同じ構造パラメータを有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
テーパー空孔部の長さを１００μｍ〜１０００μｍの範囲内とすることを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造。