JP2007206309A - 光ファイバの接続方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接続しようとするDCF1及びSMF2の所定の間隙を隔てて略対向するように配置した一端同士の間に、硬化後の屈折率及び硬化開始波長をそれぞれ、第1の屈折率n1及びコア部形成用の光源の波長に調整した第1の光硬化性樹脂と、第1の屈折率n1より低い第2の屈折率n2及びクラッド部形成用の光源の波長に調整した第2の光硬化性樹脂との混合溶液4を介在させ、DCF1の他端にコア部形成用の波長の光を入射してテーパー状のコア部7を形成し、各ファイバの一端同士の間にクラッド部形成用の波長の光を照射してクラッド部8を形成する。
【選択図】図3
Description
但し、Tw=[2(w1/w2)/{(w1/w2)2+1}]2、
w1,w2は光ファイバのMFD
そこで、従来は、これらMFD不整合に起因する結合損失を低減するため、図1に示すように、DCF1とSMF2との間に、一端から他端に向けてMFDがテーパー状に変化するTEC(Thermally Expanded Core)ファイバ3等を挟んで接続していた(非特許文献1参照)。
川上、白石、大橋 共著「光ファイバとファイバ形光デバイス」培風館、1996年、pp.201−225 山下、各務、伊藤「マルチモード光ファイバを用いた光硬化性樹脂中の光導波路形成」電子情報通信学会研究報告OME99−94、1999年、pp.31−36
図2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、1は分散補償ファイバ(DCF)、2はシングルモードファイバ(SMF)、4は光硬化性樹脂の混合溶液、5はコア部形成用の光源、6はクラッド部形成用の光源である。
n1>n2
の条件を満たすように調整することを指す。
図4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、1は分散補償ファイバ(DCF)、2はシングルモードファイバ(SMF)、9は光硬化性樹脂の混合溶液、10は光源である。
n1>n2
の条件を満たすように調整することを指す。
t1<t2
の条件を満たすように調整することを指す。
図6は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態3、ここではコア部形成用の光硬化性樹脂とクラッド形成用の光硬化性樹脂とを別々に用いるようにした場合の例を示すもので、図中、実施の形態1,2と同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、1は分散補償ファイバ(DCF)、2はシングルモードファイバ(SMF)、10は光源、13,14は光硬化性樹脂の溶液である。
n1>n2
の条件を満たすように調整しておくものとする。
ここで、自己形成光導波路技術により、MFDの異なるシングルモードファイバ同士の間に適正なテーパー状のコア部を形成するためには、前述した硬化後の屈折率、硬化開始波長、硬化に要する時間等の他、
1.第1及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率差
2.コア部形成用の光源の光パワー
3.コア部形成用の光源の出射モード(波長)
4.所定の間隙
に関するパラメータ(条件)を調整する必要がある。
第1の光硬化性樹脂によって形成されるコア部及び第2の光硬化性樹脂によって形成されるクラッド部からなる光導波路における光の導波のみを考慮した場合、該第1及び第2の光硬化性樹脂における硬化後の屈折率n1,n2は、前述した如くn1>n2の条件を満たせば良い。しかし、図8に示すように、光導波路におけるコア部の屈折率とクラッド部の屈折率との差(屈折率差)Δnが異なる場合、MFDも異なる。第1及び第2の光硬化性樹脂によって形成される光導波路におけるコア部及びクラッド部の屈折率差Δnが、接続しようとするファイバにおけるコア部及びクラッド部の屈折率差Δnと大きく異なり、MFDも異なる場合、MFD不整合による結合損失が発生する。
また、光硬化性樹脂は、ファイバ端面からの出射光の光パワーが、所定の硬化閾値を越えることにより硬化・形成を開始する。そして、この光パワーを大きくしていくと、形成される導波路形状がテーパー形状となる。つまり、光硬化性樹脂への入射光パワーと形成される導波路形状のテーパー角との間には相関関係がある(非特許文献2参照)。
Pt<Pin
となるようにコア部形成用の光源5または光源10で発生する光の光パワーを設定する必要がある。
また、形成される導波路形状のテーパー角は、ファイバ端面からの出射光の出射モードとも相関関係がある。即ち、ファイバ端面からの出射光の出射モードが基本モードのみであると、形成される導波路は直線状になる傾向があるが、高次モードの光が出射すると先端部において放射するため、テーパー構造が拡大する(非特許文献2参照)。
さらにまた、形成される導波路形状のテーパー角は、ファイバ端面からの光の出射角θによる制限を受けるため、図9から解るように、ファイバ端面から光を出射する光ファイバ、即ちMFDがより小さいシングルモードファイバのMFDをaとし、また、他方のシングルモードファイバのMFDをbとした場合、ファイバ同士の一端間の所定の間隙dを、
d=(b−a)/tanθ
に設定する必要がある。
θ=sin-1(NA/nr)
と表され、また、開口数NAは前記光ファイバのコア部及びクラッド部の屈折率をそれぞれncore及びncladとすると、
NA=(ncore 2−nclad 2)1/2
で表される。
d=(5−2.5)/tan5.1=28.012μm
となる。
Claims (7)
- モードフィールド径の異なるシングルモードファイバ同士を接続する方法であって、
各シングルモードファイバ同士を、それぞれの一端が所定の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第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液を、各ファイバの一端同士の間に介在させ、
コア部形成用の波長の光源からの光を、モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバの他端から入射して第1の光硬化性樹脂を硬化させてテーパー状のコア部を形成し、
各ファイバの一端同士の間にクラッド部形成用の波長の光源からの光を照射して第2の光硬化性樹脂を硬化させて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。 - モードフィールド径の異なるシングルモードファイバ同士を接続する方法であって、
各シングルモードファイバ同士を、それぞれの一端が所定の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第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液を、各ファイバの一端同士の間に介在させ、
光源からの光を、モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバの他端から入射して第1の光硬化性樹脂を硬化させてテーパー状のコア部を形成し、
各ファイバの一端同士の間に光源からの光を照射して第2の光硬化性樹脂を硬化させて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。 - モードフィールド径の異なるシングルモードファイバ同士を接続する方法であって、
各シングルモードファイバ同士を、それぞれの一端が所定の間隙を隔てて略対向するように配置し、
コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の溶液を各ファイバの一端同士の間に介在させ、
光源からの光を、モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバの他端から入射して第1の光硬化性樹脂を硬化させてテーパー状のコア部を形成し、
各ファイバの一端同士の間からコア部形成用の第1の光硬化性樹脂の溶液を除去するとともに、硬化後の屈折率が第1の光硬化性樹脂と異なるクラッド形成用の第2の光硬化性樹脂の溶液を各ファイバの一端同士の間に介在させ、
各ファイバの一端同士の間に光源からの光を照射して第2の光硬化性樹脂を硬化させて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。 - 第1及び第2の光硬化性樹脂としてその硬化後の屈折率の差が、モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバにおけるコア部及びクラッド部の屈折率差と一致する光硬化性樹脂をそれぞれ用いる
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の光ファイバの接続方法。 - コア部形成用の波長の光源または光源として、ファイバの一端から第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液もしくは第1の光硬化性樹脂の溶液中に出射する光の光パワーが、第1の光硬化性樹脂における硬化閾値の光パワーより大きくなるような光パワーの光を発生する光源を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の光ファイバの接続方法。 - コア部形成用の波長の光源または光源として、モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバにおけるファイバカットオフ波長以下の波長の光を発生する光源を用いる
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の光ファイバの接続方法。 - モードフィールド径がより小さいシングルモードファイバのコア部及びクラッド部の屈折率をそれぞれncore及びncladとし、そのモードフィールド径をaとし、また、他方のシングルモードファイバのモードフィールド径をbとし、さらに第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液もしくは第1の光硬化性樹脂の溶液の屈折率をnrとした時、所定の間隙dを、
d=(b−a)/tanθ
但し、θ=sin-1(NA/nr)、NA=(ncore 2−nclad 2)1/2
に設定する
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の光ファイバの接続方法。
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2006
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