JP2007121503A - Method for splicing optical fibers - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ、特にフォトニックバンドギャップファイバの接続方法に関するものである。 The present invention relates to a method for connecting an optical fiber, particularly a photonic bandgap fiber.
近年、コア及びクラッドからなり、全反射によって光を導波する、従来の光ファイバ(以下、全反射導波型ファイバと呼ぶ。)よりも、強力なピークパワーを導波可能であり、また、材料損失を極限まで小さくでき、さらに非線形光学効果が小さいなど、様々な特性を持ったフォトニックバンドギャップファイバ(Photonic Band Gap Fiber:以下、PBGFと呼ぶ。)が注目されている(非特許文献1参照)。 In recent years, it is possible to guide a stronger peak power than a conventional optical fiber (hereinafter referred to as a total reflection waveguide type fiber) that consists of a core and a clad and guides light by total reflection. A photonic bandgap fiber (hereinafter referred to as PBGF) having various characteristics such as a material loss that can be reduced to the limit and a small nonlinear optical effect has attracted attention (Non-Patent Document 1). reference).
PBGFとは、図1に示すような、軸方向に連続するエアホール1(空孔)が複数個、規則正しく配列され、コア部2の屈折率よりもクラッド部3の実効屈折率の方が高いという構造を備えた光ファイバのことである。特に、図1(a)に示すPBGFの構造は、エアホール1が六角形状に配置され、中央にもエアホールが1つあり、その形状からハニカム構造とも呼ばれている。また、図1(b)に示すPBGFの構造は、中心に巨大な中空部分があることを捉えて中空コア構造と呼ばれる。
As shown in FIG. 1, PBGF is a system in which a plurality of axially continuous air holes 1 (holes) are regularly arranged, and the effective refractive index of the cladding part 3 is higher than the refractive index of the
従来の光ファイバは、一般的に石英系のガラスなどで構成され、コアまたはクラッドにドーパント材料を添加して両者の間に屈折率差を与える。これにより、高屈折率のコアと低屈折率のクラッドとの境界で光が全反射し、コア内を光が導波する。一方、PBGFでは、内部の光を屈折率差による全反射ではなく、エアホールの周期構造によるフォトニックバンドギャップで光を導波する。
光ファイバの接続方法としては、従来、融着接続技術、もしくはメカニカルスプライス技術による方法があるが、これらの方法ではPBGFを低損失かつ簡易に接続することは困難であった。 Conventionally, optical fiber connection methods include fusion splicing technology or mechanical splicing technology, but it has been difficult to connect PBGF with low loss and simpleness.
その理由は、融着接続では、アーク放電を行い、高温下で光ファイバの先端部を融解させる必要があるが、放電により接続点周辺においてエアホールの周期構造が乱れ、かつ屈折率差が生じないために接続損失が発生することに加えて、フォトニックバンドギャップ構造の接続点近傍での乱れに起因する過剰な損失が発生するためである。 The reason for this is that in fusion splicing, it is necessary to perform arc discharge and melt the tip of the optical fiber at high temperature. However, the discharge disturbs the periodic structure of the air hole around the splicing point and causes a refractive index difference. This is because, in addition to the generation of connection loss, excessive loss due to disturbance near the connection point of the photonic band gap structure occurs.
また、メカニカルスプライスでは、一般に、接続点での損失及び反射を抑制するため、接続するファイバ端面間に液体状の屈折率整合剤を塗布するが、この屈折率整合剤が毛細管現象によりエアホールへ浸潤することによって、融着接続と同様にフォトニックバンドギャップ構造の接続点近傍での乱れに起因する過剰な損失が発生するためである。 In mechanical splices, a liquid refractive index matching agent is generally applied between the fiber end faces to be connected in order to suppress loss and reflection at the connection point. This refractive index matching agent is applied to the air hole by capillary action. This is because the infiltration causes an excessive loss due to disturbance near the connection point of the photonic band gap structure as in the fusion splicing.
従って、これらの問題点を解決できる低損失かつ簡易なPBGFの接続技術の確立が急務となっている。 Accordingly, there is an urgent need to establish a low-loss and simple PBGF connection technology that can solve these problems.
本発明では、前述した問題を解決するために、PBGFを接続する際に自己形成光導波路技術(特許文献1参照)を用いたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that a self-forming optical waveguide technique (see Patent Document 1) is used when connecting PBGFs.
具体的には、PBGF同士もしくはPBGFと全反射導波型ファイバとを、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、硬化後の屈折率及び硬化開始波長がそれぞれ異なる少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、少なくとも2種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成する、あるいは、硬化後の屈折率及び硬化に要する時間がそれぞれ異なり且つ硬化開始波長が同一の少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、少なくとも1種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成することを特徴とする。 Specifically, PBGFs or PBGFs and total reflection waveguide type fibers are arranged so that their one ends are substantially opposed to each other with a gap therebetween, and at least two types of refractive indexes after curing and curing start wavelengths are different from each other. The mixed solution containing the photocurable resin is interposed between the one ends of the fibers, and the core portion and the clad are cured by curing the photocurable resin in the mixed solution using light sources of at least two types of wavelengths. A mixed solution containing at least two types of photo-curing resins having different refractive indexes after curing and different times required for curing and having the same curing start wavelength between the ends of the fibers. The core portion and the clad portion are formed by interposing and curing the photocurable resin in the mixed solution using a light source having at least one wavelength.
なお、全反射導波型ファイバとは、正確には、シングルモードファイバ(SMF)、マルチモードファイバ(MMF)、分散シフトファイバ(DSF)、ホーリーファイバなど、バンドギャップ導波ではなく全反射によって光を導波する構造・原理を有する光ファイバ全般を指す。 It should be noted that the total reflection waveguide type fiber is precisely a single mode fiber (SMF), a multimode fiber (MMF), a dispersion shifted fiber (DSF), a holey fiber, etc. It refers to all optical fibers having a structure / principle that guides light.
本発明によれば、自己形成光導波路技術によって接続を行うことで、PBGF同士もしくはPBGFと全反射導波型ファイバとの接続を簡易に行うことが可能となるとともに、従来の融着接続やメカニカルスプライスによって発生していた特性劣化の問題を回避できる。 According to the present invention, it is possible to easily connect between PBGFs or between a PBGF and a total reflection waveguide fiber by performing connection using a self-forming optical waveguide technique, and to perform conventional fusion splicing or mechanical connection. It is possible to avoid the problem of characteristic deterioration that has occurred due to splicing.
その理由は、自己形成光導波路技術では、光硬化性樹脂の粘度や硬化に要する時間、硬化後の屈折率を広い値の範囲で比較的自由に制御できるので、例えば、粘度を増加し、または硬化に要する時間を短縮し、当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に浸潤するのを低減する、あるいは浸潤の深さを一定に制限する、言い換えれば、粘度を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に充填されない値に設定(調節)、または硬化に要する時間を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に浸潤するのに要する時間より短い値に調節することにより、あるいは粘度を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤する値に調節、または硬化に要する時間を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤するのに要する値に調節する(但し、各エアホールの直径は均一とする。)ことにより、PBGFのフォトニックバンドギャップ構造に影響を及ぼさない状態に保つことができる。従って、従来の接続方法を用いて接続した場合の導波構造の変化による損失や性能劣化を低減できる。 The reason is that, in the self-forming optical waveguide technology, the viscosity of the photocurable resin, the time required for curing, and the refractive index after curing can be controlled relatively freely within a wide range of values. Reduces the time required for curing, reduces the infiltration of the resin into a plurality of PBGF air holes by capillary action, or restricts the depth of infiltration to a certain extent, in other words, the resin has a capillary action To set (adjust) a value that does not fill the plurality of air holes of PBGF, or adjust the time required for curing to a value shorter than the time required for the resin to infiltrate into the plurality of air holes of PBGF by capillary action. Or the viscosity is adjusted to a value that allows the resin to infiltrate into a plurality of PBGF air holes to a certain depth by capillary action, or required for curing. By adjusting the time required for the resin to infiltrate into a plurality of PBGF air holes to a certain depth by capillary action (however, the diameter of each air hole is uniform). It can be kept in a state that does not affect the nick band gap structure. Therefore, it is possible to reduce loss and performance degradation due to changes in the waveguide structure when connected using the conventional connection method.
また、コア部形成用の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率を、クラッド部形成用の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率より高い値に設定すれば、一端同士の間に形成された導波路、即ち自己形成光導波路において全反射による光の導波を行うことができ、従来の接続方法を用いて接続した場合よりも低損失で接続が可能である。 In addition, if the refractive index after curing of the photocurable resin for forming the core portion is set to a value higher than the refractive index after curing of the photocurable resin for forming the clad portion, it was formed between the ends. Light can be guided by total reflection in a waveguide, that is, a self-forming optical waveguide, and can be connected with a lower loss than in the case of connection using a conventional connection method.
<実施の形態1>
図2乃至図4は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態1、ここではPBGF同士を2種類の波長の光源を用いて接続する場合の例を示すもので、図中、4−1,4−2はPBGF、5は光硬化性樹脂の混合溶液、6はコア部形成用の光源(d)、7はクラッド部形成用の光源(e)である。
<Embodiment 1>
FIGS. 2 to 4 show an embodiment of the optical fiber connection method of the present invention, in this case an example in which PBGFs are connected using light sources of two types of wavelengths. , 4-2 is PBGF, 5 is a mixed solution of a photocurable resin, 6 is a light source (d) for forming a core part, and 7 is a light source (e) for forming a clad part.
光硬化性樹脂の混合溶液5は、硬化後の屈折率及び硬化開始波長を調整した2種類の光硬化性樹脂、即ちコア部形成用の第1の光硬化性樹脂(例えば、ラジカル硬化性樹脂)と、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂(例えば、カチオン硬化性エポキシ樹脂)との混合溶液であり、予め用意しておくものとする。
The photo-curable resin mixed
ここで、硬化後の屈折率の調整とは、硬化前の屈折率は任意の値で良いが、第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n1及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n2が、
n1>n2
の条件を満たすように調整することを指す。
Here, the adjustment of the refractive index after curing may be any value before the curing, but the refractive index n1 after curing of the first photocurable resin and the curing of the second photocurable resin. The subsequent refractive index n2 is
n1> n2
It means to adjust to meet the condition of.
また、硬化開始波長の調整とは、コア部形成用の光源(d)6からの光によって第1の硬化性樹脂のみが硬化反応を開始し、クラッド部形成用の光源(e)7からの光によって第2の硬化性樹脂のみが硬化反応を開始するように、それぞれ各樹脂及び各光源の波長を選択することを指す。 Further, the adjustment of the curing start wavelength means that only the first curable resin starts the curing reaction by the light from the light source (d) 6 for forming the core part, and the light from the light source (e) 7 for forming the cladding part. It refers to selecting the wavelength of each resin and each light source so that only the second curable resin initiates the curing reaction by light.
まず、図2に示すように、各PBGF4−1,4−2を、それぞれの接続すべき一端が間隙を隔てて略対向するように配置する。 First, as shown in FIG. 2, the PBGFs 4-1 and 4-2 are arranged so that one ends to be connected are substantially opposed to each other with a gap therebetween.
この時の各ファイバの詳細な配置としては、コア部形成用の光源(d)6をPBGFの一方のみに接続するか、両方に接続するかによって2通りの配置が考えられる。 As the detailed arrangement of each fiber at this time, two arrangements are conceivable depending on whether the light source (d) 6 for forming the core part is connected to only one of the PBGFs or both.
即ち、PBGFの一方のみにコア部形成用の光源(d)6を接続する場合は、間隙を隔ててそれぞれの中心軸が一致するように配置する必要がある(第1の配置)。また、PBGFの両方にコア部形成用の光源(d)6を接続する場合は、中心軸を必ずしも一致させて配置せず、自己形成導波路技術における「光はんだ効果」(非特許文献2参照)によって、ある程度の軸ずれがあった場合においても低損失で接続が可能になるという作用を用いる(第2の配置)。しかし、より低損失で接続するために、PBGFの両方にコア部形成用の光源(d)6を接続する場合でも、それぞれの中心軸を一致させて配置し、接続を行うことが望ましい。
That is, when the light source (d) 6 for forming the core part is connected to only one of the PBGFs, it is necessary to arrange the respective central axes so as to coincide with each other with a gap (first arrangement). Further, when the core forming light source (d) 6 is connected to both of the PBGFs, the center axis is not necessarily aligned, and the “photo soldering effect” in the self-forming waveguide technology (see Non-Patent
なお、各PBGF4−1,4−2は図示しない保持手段、例えばV溝を有する支持台とこの台にファイバを固定する押さえ板からなる保持手段により保持され、前述した配置関係は接続作業の終了時まで維持されるものとする。また、前述した各ファイバ間の中心軸の関係は、接続すべき一端付近において保たれていれば良く、各ファイバの全長の全てにおいてそのような関係にあることを必要とするものでないことは言うまでもない(この点は本発明の全ての実施の形態において共通する。)。 Each PBGF 4-1 and 4-2 are held by a holding means (not shown), for example, a holding base comprising a support base having a V-groove and a pressing plate for fixing the fiber to this base. It shall be maintained until time. In addition, the relationship between the central axes of the fibers described above is only required to be maintained in the vicinity of one end to be connected, and it is needless to say that it is not necessary to have such a relationship in the entire length of each fiber. (This point is common to all the embodiments of the present invention).
次に、PBGF4−1,4−2の端面間に前記光硬化性樹脂の混合溶液5を介在させ、図3に示すように、PBGF4−1,4−2のいずれか一方あるいは両方の他端に接続したコア形成用の光源(d)6を動作させ、該他端からコア部形成用の波長の光を入射させる。すると、PBGF4−1,4−2のいずれか一方あるいは両方の一端からコア部形成用の波長の光が混合溶液5中に出射され、これによって混合溶液5中の第1の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、PBGF4−1,4−2の端面間に導波路(コア部)8が形成される。
Next, the
なお、各PBGF4−1,4−2の端面間に混合溶液5を介在させる具体的な方法としては、例えば、前述した保持手段を構成する支持台の各PBGF4−1,4−2の一端同士が対向する位置に液溜め用の陥没部を設けておき、該陥没部に混合溶液5を滴下すれば良い。
In addition, as a specific method of interposing the
次に、PBGFの端面間にコア部8が確実に形成されていることを確認した後、図4に示すように、クラッド部形成用の光源(e)7を動作させ、PBGF4−1,4−2の一端同士の間の、既に形成された導波路部分にクラッド部形成用の波長の光を照射する。すると、混合溶液5中の第2の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、硬化した部分がPBGF間のクラッド部9となる。
Next, after confirming that the
ここで、自己形成光導波路技術では、光硬化性樹脂の粘度や硬化に要する時間、硬化後の屈折率を広い値の範囲で比較的自由に制御できるので、例えば、粘度を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に充填されない値に設定(調節)、または硬化に要する時間を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に浸潤するのに要する時間より短い値に調節することにより、あるいは、粘度を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤する値に調節、または硬化に要する時間を当該樹脂が毛細管現象によってPBGFの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤するのに要する値に調節する(但し、各エアホールの直径は均一とする。)ことにより、PBGFのフォトニックバンドギャップ構造に影響を及ぼさない状態に保つことができる。 Here, in the self-forming optical waveguide technology, the viscosity of the photocurable resin, the time required for curing, and the refractive index after curing can be controlled relatively freely within a wide range of values. To set (adjust) a value that does not fill the plurality of air holes of PBGF, or adjust the time required for curing to a value shorter than the time required for the resin to infiltrate into the plurality of air holes of PBGF by capillary action. Or the viscosity is adjusted to a value that allows the resin to infiltrate into a plurality of PBGF air holes to a certain depth by capillary action, or the time required for curing is increased in the PBGF air holes by capillary action. By adjusting to the value required to infiltrate to a certain depth (however, the diameter of each air hole should be uniform). It can be kept in a state that does not affect the photonic band gap structure.
また、前述したように、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n1を、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n2より高い値に設定したため、PBGFの一端同士の間に形成された固体状の導波路、即ち自己形成光導波路においては全反射により光を導波することができる。つまり、PBGFのエアホールが均一に保たれている部分はフォトニックバンドギャップにより導波し、光硬化性樹脂により導波路が形成された部分は全反射により導波することになり、導波方法の変換が行われる。これにより、従来の接続方法を用いて接続した場合と比較して、低損失に接続することができる。 Further, as described above, the refractive index n1 after curing of the first photocurable resin for forming the core portion is higher than the refractive index n2 after curing of the second photocurable resin for forming the cladding portion. Therefore, light can be guided by total reflection in a solid waveguide formed between one ends of the PBGF, that is, a self-forming optical waveguide. That is, the portion where the air hole of PBGF is kept uniform is guided by the photonic band gap, and the portion where the waveguide is formed by the photocurable resin is guided by total reflection. Conversion is performed. Thereby, it can connect with a low loss compared with the case where it connects using the conventional connection method.
以上により、従来の接続方法では低損失に接続することが困難であったPBGF同士の接続において、自己形成光導波路技術を用いることにより低損失かつ簡易に接続することが可能である。 As described above, it is possible to easily connect with low loss by using the self-forming optical waveguide technology in connection between PBGFs, which is difficult to connect with low loss by the conventional connection method.
<実施の形態2>
図5乃至図7は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態2、ここではPBGFと全反射導波型ファイバとを2種類の波長の光源を用いて接続する場合の例を示すもので、図中、実施の形態1と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、4はPBGF、5は光硬化性樹脂の混合溶液、6はコア部形成用の光源(d)、7はクラッド部形成用の光源(e)、10は全反射導波型ファイバである。
<
FIGS. 5 to 7 show an embodiment of the optical fiber connection method of the present invention, in this case, an example in which PBGF and a total reflection waveguide fiber are connected using light sources of two types of wavelengths. In the figure, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. That is, 4 is PBGF, 5 is a mixed solution of a photocurable resin, 6 is a light source (d) for forming a core part, 7 is a light source (e) for forming a cladding part, and 10 is a total reflection waveguide fiber. .
まず、図5に示すように、PBGF4と全反射導波型ファイバ10とを、それぞれの接続すべき一端が間隙を隔てて略対向するように配置する。
First, as shown in FIG. 5, the PBGF 4 and the total
この時の各ファイバの詳細な配置としては、実施の形態1の場合と同様、コア部形成用の光源(d)6をPBGFまたは全反射導波型ファイバのいずれか一方のみに接続するか、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方に接続するかによって2通りの配置が考えられる。 As a detailed arrangement of each fiber at this time, as in the case of the first embodiment, the light source (d) 6 for forming the core part is connected to only one of the PBGF or the total reflection waveguide fiber, Two arrangements are conceivable depending on whether to connect to both the PBGF and the total reflection waveguide type fiber.
即ち、PBGFまたは全反射導波型ファイバのいずれか一方のみにコア部形成用の光源(d)6を接続する場合は、間隙を隔ててそれぞれの中心軸が一致するように配置する必要がある(第1の配置)。また、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方にコア部形成用の光源(d)6を接続する場合は、中心軸を必ずしも一致させて配置せず、自己形成導波路技術における「光はんだ効果」(非特許文献2参照)によって、ある程度の軸ずれがあった場合においても低損失で接続が可能になるという作用を用いる(第2の配置)。しかし、より低損失で接続するために、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方にコア部形成用の光源(d)6を接続する場合でも、それぞれの中心軸を一致させて配置し、接続を行うことが望ましい。 That is, when the core portion forming light source (d) 6 is connected to only one of the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, it is necessary to arrange them so that their central axes coincide with each other with a gap. (First arrangement). Further, when the core portion-forming light source (d) 6 is connected to both the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, the central axes are not necessarily arranged to coincide with each other. ”(See Non-Patent Document 2), an effect is used that enables connection with low loss even when there is a certain degree of axial misalignment (second arrangement). However, in order to connect with lower loss, even when the light source (d) 6 for forming the core part is connected to both the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, the respective central axes are arranged so as to coincide with each other. It is desirable to do.
次に、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の端面間に前記光硬化性樹脂の混合溶液5を介在させ、図6に示すように、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10のいずれか一方あるいは両方の他端に接続したコア形成用の光源(d)6を動作させ、該他端からコア部形成用の波長の光を入射させる。すると、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10のいずれか一方あるいは両方の一端からコア部形成用の波長の光が混合溶液5中に出射され、これによって混合溶液5中の第1の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の端面間に導波路(コア部)11が形成される。
Next, the
次に、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の端面間にコア部11が確実に形成されていることを確認した後、図7に示すように、クラッド部形成用の光源(e)7を動作させ、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の一端同士の間の、既に形成された導波路部分にクラッド部形成用の波長の光を照射する。すると、混合溶液5中の第2の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、硬化した部分がPBGF及び全反射導波型ファイバ間のクラッド部12となる。
Next, after confirming that the
以上により、実施の形態1と同じ効果を、PBGFと全反射導波型ファイバとの接続においても発現することが可能である。 As described above, the same effect as in the first embodiment can be exhibited in the connection between the PBGF and the total reflection waveguide fiber.
<実施の形態3>
図8乃至図10は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態3、ここではPBGF同士を1種類の波長の光源を用いて接続する場合の例を示すもので、図中、実施の形態1と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、4−1,4−2はPBGF、13は光硬化性樹脂の混合溶液、14は光源(f)である。
<Embodiment 3>
8 to 10 show an embodiment 3 of an optical fiber connecting method according to the present invention, in which an example in which PBGFs are connected using a light source of one type of wavelength is shown. The same components as 1 are denoted by the same reference numerals. That is, 4-1 and 4-2 are PBGF, 13 is a mixed solution of a photocurable resin, and 14 is a light source (f).
光硬化性樹脂の混合溶液13は、硬化後の屈折率及び硬化に要する時間を調節した2種類の光硬化性樹脂、即ちコア部形成用の第1の光硬化性樹脂と、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂との混合溶液であり、予め用意しておくものとする。
The photo-curable resin
ここで、硬化後の屈折率の調整とは、硬化前の屈折率は任意の値で良いが、第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n1及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率n2が、
n1>n2
の条件を満たすように調整することを指す。
Here, the adjustment of the refractive index after curing may be any value before the curing, but the refractive index n1 after curing of the first photocurable resin and the curing of the second photocurable resin. The subsequent refractive index n2 is
n1> n2
It means to adjust to meet the condition of.
また、硬化に要する時間の調整とは、第1の硬化性樹脂における光源から光を照射し始めて硬化を開始してから硬化終了までの時間t1及び第2の硬化性樹脂における光源から光を照射し始めて硬化を開始してから硬化終了までの時間t2が、
t1<t2
の条件を満たすように調整することを指す。
In addition, the adjustment of the time required for curing is the time t1 from the start of curing by starting light irradiation from the light source in the first curable resin to the end of curing and the light irradiation from the light source in the second curable resin. The time t2 from the start of curing to the end of curing is
t1 <t2
It means to adjust to meet the condition of.
なお、硬化開始波長は、第1及び第2の光硬化性樹脂とも、光源(f)14からの光によって硬化反応を開始するように、各樹脂及び光源の波長を選択するものとする。 As the curing start wavelength, the wavelength of each resin and the light source is selected so that the curing reaction is started by the light from the light source (f) 14 in both the first and second photocurable resins.
まず、図8に示すように、各PBGF4−1,4−2を、それぞれの接続すべき一端が間隙を隔てて略対向するように配置する。 First, as shown in FIG. 8, the PBGFs 4-1 and 4-2 are arranged such that one ends to be connected are substantially opposed to each other with a gap.
この時の各ファイバの詳細な配置としては、実施の形態1の場合と同様、光源(f)14をPBGFの一方のみに接続するか、両方に接続するかによって2通りの配置が考えられる。 As the detailed arrangement of each fiber at this time, as in the case of the first embodiment, two arrangements are conceivable depending on whether the light source (f) 14 is connected to only one or both of the PBGFs.
即ち、PBGFの一方のみに光源(f)14を接続する場合は、間隙を隔ててそれぞれの中心軸が一致するように配置する必要がある(第1の配置)。また、PBGFの両方に光源(f)14を接続する場合は、中心軸を必ずしも一致させて配置せず、自己形成導波路技術における「光はんだ効果」(非特許文献2参照)によって、ある程度の軸ずれがあった場合においても低損失で接続が可能になるという作用を用いる(第2の配置)。しかし、より低損失で接続するために、PBGFの両方に光源(f)14を接続する場合でも、それぞれの中心軸を一致させて配置し、接続を行うことが望ましい。 That is, when the light source (f) 14 is connected to only one of the PBGFs, it is necessary to arrange them so that their central axes coincide with each other with a gap (first arrangement). In addition, when the light source (f) 14 is connected to both PBGFs, the central axes are not necessarily arranged so that the “photo soldering effect” (see Non-Patent Document 2) in the self-forming waveguide technology is used to some extent. Even in the case where there is an axis deviation, an effect that connection can be made with low loss is used (second arrangement). However, in order to connect with lower loss, it is desirable to connect the light sources (f) 14 to both PBGFs by arranging the respective central axes to coincide with each other.
次に、PBGF4−1,4−2の端面間に前記光硬化性樹脂の混合溶液13を介在させ、図9に示すように、PBGF4−1,4−2のいずれか一方あるいは両方の他端に接続した光源(f)14を動作させ、該他端から光を入射させる。すると、PBGF4−1,4−2のいずれか一方あるいは両方の一端から光が混合溶液13中に出射され、これによって混合溶液13中の第1及び第2の光硬化性樹脂とも反応して硬化するが、混合溶液13中の第1の光硬化性樹脂と第2の光硬化性樹脂とでは硬化に要する時間が異なり、第1の光硬化性樹脂の硬化に要する時間t1の方が、第2の光硬化性樹脂の硬化に要する時間t2より短いため、第1の光硬化性樹脂の方がより多く反応して硬化し、PBGF4−1,4−2の端面間に導波路(コア部)15が形成される。
Next, the
次に、PBGFの端面間にコア部15が確実に形成されていることを確認した後、図10に示すように、ファイバに接続していない光源(f)14を動作させ、PBGF4−1,4−2の一端同士の間の、既に形成された導波路部分に光を照射する。すると、前記同様に、混合溶液13中の第1及び第2の光硬化性樹脂とも反応して硬化し、硬化した部分がPBGF間のクラッド部16となるが、前述したコア部15の形成により第1の光硬化性樹脂のモル濃度が低くなっているため、結果的にコア部15との間に屈折率差が生じる。
Next, after confirming that the
なお、導波条件に最適な屈折率差を得るためには、コア部15の形成終了時に混合溶液13中に残留するコア部形成用の第1の光硬化性樹脂のモル濃度を考慮した、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率の調整が必要である。
In order to obtain the optimum refractive index difference for the waveguide conditions, the molar concentration of the first photocurable resin for forming the core portion remaining in the
以上により、実施の形態1と同じ効果を、1種類の波長の光源を用いたPBGF同士の接続においても発現することが可能である。 As described above, the same effect as in the first embodiment can be exhibited even in the connection between PBGFs using light sources of one type of wavelength.
<実施の形態4>
図11乃至図13は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態4、ここではPBGFと全反射導波型ファイバとを1種類の波長の光源を用いて接続する場合の例を示すもので、図中、実施の形態2、3と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、4はPBGF、10は全反射導波型ファイバ、13は光硬化性樹脂の混合溶液、14は光源(f)である。
<Embodiment 4>
FIGS. 11 to 13 show an embodiment of the optical fiber connection method of the present invention, in this case, an example in which PBGF and a total reflection waveguide fiber are connected using a light source of one type of wavelength. In the figure, the same components as those in the second and third embodiments are denoted by the same reference numerals. That is, 4 is a PBGF, 10 is a total reflection waveguide fiber, 13 is a mixed solution of a photocurable resin, and 14 is a light source (f).
まず、図11に示すように、PBGF4と全反射導波型ファイバ10とを、それぞれの接続すべき一端が間隙を隔てて略対向するように配置する。
First, as shown in FIG. 11, the PBGF 4 and the total
この時の各ファイバの詳細な配置としては、実施の形態3の場合と同様、光源(f)14をPBGFまたは全反射導波型ファイバのいずれか一方のみに接続するか、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方に接続するかによって2通りの配置が考えられる。 As the detailed arrangement of each fiber at this time, as in the case of the third embodiment, the light source (f) 14 is connected to only one of the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, or the PBGF and the total reflection guide. Two arrangements can be considered depending on whether both are connected to the wave-type fiber.
即ち、PBGFまたは全反射導波型ファイバのいずれか一方のみに光源(f)14を接続する場合は、間隙を隔ててそれぞれの中心軸が一致するように配置する必要がある(第1の配置)。また、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方に光源(f)14を接続する場合は、中心軸を必ずしも一致させて配置せず、自己形成導波路技術における「光はんだ効果」(非特許文献2参照)によって、ある程度の軸ずれがあった場合においても低損失で接続が可能になるという作用を用いる(第2の配置)。しかし、より低損失で接続するために、PBGF及び全反射導波型ファイバの両方に光源(f)14を接続する場合でも、それぞれの中心軸を一致させて配置し、接続を行うことが望ましい。 That is, when the light source (f) 14 is connected to only one of the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, it is necessary to arrange them so that the respective central axes coincide with each other with a gap (first arrangement). ). Further, when the light source (f) 14 is connected to both the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, the center axis is not necessarily aligned, and the “photo solder effect” in the self-forming waveguide technology (non-patent document) 2), an operation is used in which connection is possible with low loss even when there is a certain degree of axial misalignment (second arrangement). However, in order to connect with lower loss, even when the light source (f) 14 is connected to both the PBGF and the total reflection waveguide type fiber, it is desirable that the respective central axes be arranged so as to be connected. .
次に、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の端面間に前記光硬化性樹脂の混合溶液13を介在させ、図12に示すように、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10のいずれか一方あるいは両方の他端に接続した光源(f)14を動作させ、該他端から光を入射させる。すると、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10のいずれか一方あるいは両方の一端から光が混合溶液13中に出射され、これによって混合溶液13中の第1及び第2の光硬化性樹脂とも反応して硬化するが、混合溶液13中の第1の光硬化性樹脂と第2の光硬化性樹脂とでは硬化に要する時間が異なり、第1の光硬化性樹脂の硬化に要する時間t1の方が、第2の光硬化性樹脂の硬化に要する時間t2より短いため、第1の光硬化性樹脂の方がより多く反応して硬化し、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の端面間に導波路(コア部)17が形成される。
Next, the
次に、PBGF及び全反射導波型ファイバの端面間にコア部17が確実に形成されていることを確認した後、図13に示すように、ファイバに接続していない光源(f)14を動作させ、PBGF4及び全反射導波型ファイバ10の一端同士の間の、既に形成された導波路部分に光を照射する。すると、前記同様に、混合溶液13中の第1及び第2の光硬化性樹脂とも反応して硬化し、硬化した部分がPBGF及び全反射導波型ファイバ間のクラッド部18となるが、前述したコア部17の形成により第1の光硬化性樹脂のモル濃度が低くなっているため、結果的にコア部17との間に屈折率差が生じる。
Next, after confirming that the
なお、導波条件に最適な屈折率差を得るためには、コア部17の形成終了時に混合溶液13中に残留するコア部形成用の第1の光硬化性樹脂のモル濃度を考慮した、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率の調整が必要である。
In order to obtain the optimum refractive index difference for the waveguide conditions, the molar concentration of the first photocurable resin for forming the core portion remaining in the
以上により、実施の形態1と同じ効果を、1種類の光源を用いてPBGFと全反射導波型ファイバとの接続においても発現することが可能である。 As described above, the same effect as that of the first embodiment can be exhibited in the connection between the PBGF and the total reflection waveguide fiber using one kind of light source.
1:エアホール、2:コア部、3:クラッド部、4,4−1,4−2:フォトニックバンドギャップファイバ(PBGF)、5,13:光硬化性樹脂の混合溶液、6:コア部形成用の光源(d)、7:クラッド部形成用の光源(e)、8,11,15,17:コア部(導波路)、9,12,16,18:クラッド部、10:全反射導波型ファイバ、14:光源(f)。 1: Air hole, 2: Core part, 3: Cladding part, 4,4-1, 4-2: Photonic band gap fiber (PBGF), 5,13: Mixed solution of photocurable resin, 6: Core part Light source (d) for forming, 7: Light source (e) for forming the clad part, 8, 11, 15, 17: Core part (waveguide), 9, 12, 16, 18: Clad part, 10: Total reflection Waveguide fiber, 14: light source (f).
Claims (7)
フォトニックバンドギャップファイバ同士を、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、
硬化後の屈折率及び硬化開始波長がそれぞれ異なる少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、
少なくとも2種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 A method of connecting photonic bandgap fibers,
Place the photonic bandgap fibers so that one end of each of them is facing each other with a gap between them,
Interposing a mixed solution containing at least two types of photocurable resins having different refractive indices and curing start wavelengths after curing, between one end of each of the fibers,
A method of connecting optical fibers, comprising: forming a core part and a clad part by curing a photocurable resin in the mixed solution using light sources of at least two types of wavelengths.
フォトニックバンドギャップファイバと全反射導波型ファイバとを、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、
硬化後の屈折率及び硬化開始波長がそれぞれ異なる少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、
少なくとも2種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 A method of connecting a photonic bandgap fiber and a total reflection waveguide fiber,
The photonic bandgap fiber and the total reflection waveguide fiber are arranged so that one ends of the photonic bandgap fiber and the total reflection waveguide fiber are opposed to each other with a gap therebetween,
Interposing a mixed solution containing at least two types of photocurable resins having different refractive indices and curing start wavelengths after curing, between one end of each of the fibers,
A method of connecting optical fibers, comprising: forming a core part and a clad part by curing a photocurable resin in the mixed solution using light sources of at least two types of wavelengths.
フォトニックバンドギャップファイバ同士を、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、
硬化後の屈折率及び硬化に要する時間がそれぞれ異なり且つ硬化開始波長が同一の少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、
少なくとも1種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 A method of connecting photonic bandgap fibers,
Place the photonic bandgap fibers so that one end of each of them is facing each other with a gap between them,
A mixed solution containing at least two types of photocurable resins having different refractive indexes after curing and time required for curing and having the same curing start wavelength is interposed between one end of each fiber,
A method of connecting optical fibers, comprising: forming a core portion and a cladding portion by curing a photocurable resin in the mixed solution using a light source having at least one wavelength.
フォトニックバンドギャップファイバと全反射導波型ファイバとを、それぞれの一端が間隙を隔てて略対向するように配置し、
硬化後の屈折率及び硬化に要する時間がそれぞれ異なり且つ硬化開始波長が同一の少なくとも2種類の光硬化性樹脂を含む混合溶液を、前記各ファイバの一端同士の間に介在させ、
少なくとも1種類の波長の光源を用いて前記混合溶液中の光硬化性樹脂を硬化させてコア部及びクラッド部を形成する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 A method of connecting a photonic bandgap fiber and a total reflection waveguide fiber,
The photonic bandgap fiber and the total reflection waveguide fiber are arranged so that one ends of the photonic bandgap fiber and the total reflection waveguide fiber are opposed to each other with a gap therebetween,
A mixed solution containing at least two types of photocurable resins having different refractive indexes after curing and time required for curing and having the same curing start wavelength is interposed between one end of each fiber,
A method of connecting optical fibers, comprising: forming a core portion and a cladding portion by curing a photocurable resin in the mixed solution using a light source having at least one wavelength.
少なくとも2種類の光硬化性樹脂の粘度をいずれも当該光硬化性樹脂がフォトニックバンドギャップファイバの複数のエアホール内に充填されない値に設定、または少なくとも2種類の光硬化性樹脂の硬化に要する時間をいずれも当該光硬化性樹脂がフォトニックバンドギャップファイバの複数のエアホール内に浸潤するのに要する時間より短い値に設定した
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 In the optical fiber connection method according to any one of claims 1 to 4,
The viscosity of at least two types of photocurable resins is set to a value at which the photocurable resin is not filled in the plurality of air holes of the photonic bandgap fiber, or required for curing at least two types of photocurable resins. An optical fiber connection method characterized in that the time is set to a value shorter than the time required for the photo-curable resin to infiltrate into a plurality of air holes of the photonic band gap fiber.
少なくとも2種類の光硬化性樹脂の粘度をいずれも当該光硬化性樹脂がフォトニックバンドギャップファイバの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤する値に設定、または少なくとも2種類の光硬化性樹脂の硬化に要する時間をいずれも当該光硬化性樹脂がフォトニックバンドギャップファイバの複数のエアホール内に一定の深さまで浸潤するのに要する値に設定した
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 In the optical fiber connection method according to any one of claims 1 to 4,
The viscosity of at least two types of photocurable resins is set to a value at which the photocurable resin infiltrates into a plurality of air holes of the photonic band gap fiber to a certain depth, or at least two types of photocurable resins. A method of connecting an optical fiber, characterized in that the time required for curing is set to a value required for the photocurable resin to infiltrate into a plurality of air holes of the photonic band gap fiber to a certain depth.
コア部形成用の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率を、クラッド部形成用の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率より高い値に設定した
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 In the connection method of the optical fiber in any one of Claims 1 thru | or 6,
A method of connecting optical fibers, wherein the refractive index after curing of the photocurable resin for forming the core portion is set to a value higher than the refractive index after curing of the photocurable resin for forming the cladding portion.
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