JP2007218597A

JP2007218597A - ファイバ導波型光干渉計

Info

Publication number: JP2007218597A
Application number: JP2006036271A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Asami; 圭助浅見; Hironori Takai; 浩典高井
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】所望の光路長差を正確に得ることができ、更に光路長差の増減を自由に行うことで微調整や修正も容易に行えるファイバ導波型光干渉計を提供する。
【解決手段】２本の光ファイバの途中を結合部で結合させ、分岐した２本の光ファイバを光路差を持たせて再び結合することにより光干渉作用を発生させ、前記光ファイバの一方から入射する光の波長情報を得るようにしたファイバ導波型光干渉計において、前記結合部間の光ファイバの少なくとも一方に溶融延伸領域を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信分野における光路長調整方法およびファイバ導波型光干渉計に関し、光路長差を増減自在としたファイバ導波型光干渉計に関するものである。

図４（ａ）は従来の光干渉計の要部を示す構成図である。
図４（ａ）において、２本の光ファイバのうち１本の光ファイバに入射した入力光Ｐ１は結合部（光カプラ）１で分岐され、一方の光ファイバ１Ａと、この光ファイバ１Ａの光路長Ｌに対しｄＬだけ光路長差をもった他方の光ファイバ１Ｂとをそれぞれ通過した後、再び光カプラ２により結合され、図４（ｂ）に示すような透過パワーと波長λからなる出力光Ｐ２として取り出される。

こうして分岐・結合される干渉計はマッハツェンダ型干渉計として知られ、波長計測等に広く用いられている。出力光の干渉周期（強度変化の周期）は光路長差ｄＬに依存する。

図５（ａ）は図４の光干渉計を組み合わせた他の従来例を示すもので、光カプラ４で分岐された各出力を更に光カプラ５および光カプラ７により分岐したものである。光カプラ５で分岐された光は光路長差ｄＬを与えられたのち、光カプラ６で結合し出力光Ｐ２として取り出され、光カプラ７で分岐された光は光路長差ｄＬ+λ／４を与えられたのち光カプラ８で結合し出力光Ｐ３として取り出される。

この例では図４（ｂ）に示すように、各出力光として互いにπ／２だけ位相シフトした光干渉信号が得られるため、サーボモータに使用されるインクリメンタル型エンコーダのように波長変化方向（モータの場合は回転方向）を識別することができ、波長可変光源などの波長モニタとして有効である。

なお、光導波路を加熱する先行技術としては例えば下記の特許文献に示されたものがある。

特開平７−６３９３６号公報特開２００２−２２１６３１号公報

しかしながら、上述の従来例においては、一般的に各光カプラ間を融着や光コネクタで接続するため光路長差を所望の値に正確に調整することが極めて困難であった。
また、光路長差の調整をファイバの切断で行うため、切断長が不適切だった場合に再調整するのにも非常に手間がかかる反面、再調整を行ったとしても所望とする光路長差を確実に得ることは困難であった。

本発明は、所望の光路長差を正確に得ることができ、更に光路長差の増減を自由に行うことで微調整や修正も容易に行えるファイバ導波型光干渉計を提供することを目的としている。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項１記載のファイバ導波型光干渉計の発明においては、
２本の光ファイバの途中を結合部で結合させ、分岐した２本の光ファイバを光路差を持たせて再び結合することにより光干渉作用を発生させ、前記光ファイバの一方から入射する光の波長情報を得るようにしたファイバ導波型光干渉計において、前記結合部間の光ファイバの少なくとも一方に溶融延伸領域を設けたことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載のファイバ導波型光干渉計において、
前記溶融延伸領域をＵＶ硬化樹脂でリコート若しくは補強スリーブで補強したことを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１,２によれば、次のような効果がある。
１）溶融延伸により光路長差を増減自在且つ正確に調整できる。
２）粗調整（融着やコネクタ接続）時のファイバの切断は所望の光路長差±数ｍｍ程度に合わせておけばよい。
３）出力特性（光干渉特性）をモニタしながらのリアルタイムな光路長調整も可能である。

図１は本発明のファイバ導波型光干渉計の要部を示すブロック構成図、図２は図１に示すファイバ導波型光干渉計の出力例を示している。
はじめに図１により従来例の図４で示したファイバ導波路型光干渉計を例として本発明に用いる光路長調整方法を説明する。

図１において、入力光Ｐ１は光カプラ１で分岐され、一方の光ファイバ１Ａとこの光ファイバの光路長Ｌに対しｄＬだけ光路長差をもった他方の光ファイバ１Ｂとをそれぞれ通過した後、再び光カプラ２により結合され出力光Ｐ２として取り出される。

本実施例では光カプラ１と光カプラ２の各光ファイバ１Ａ，１Ｂを接続する際、所望の光路長差に近い光学長となるよう粗調整し従来技術同様に融着或いは光コネクタ等によって接続する。

勿論、光カプラの製造技術を有していれば融着等の粗調整段階における接続点は省略可能であり、分岐用と結合用とを継ぎ目無くアッセンブリしても良い。
ここで、本実施例では光路長を調整する光ファイバ１Ａ、１Ｂのいずれか一方または両方に溶融延伸領域３を備えている。

一例として、所望の光路長差が１２ｍｍで光ファイバ１Ａ＝１０００ｍｍ、光ファイバ１Ｂ＝１０１０ｍｍで粗調整された場合について説明する。
粗調整の段階で目標光路長差１２ｍｍに対し１０ｍｍと光路長差が不足しているため、長尺側の光ファイバ１Ｂの溶融延伸領域を放電加熱し延伸（微調整）する。

粗調整過程で光ファイバ１Ｂ側を長尺側として且つ目標光路長差よりも若干少なめとなるよう粗調整すれば溶融延伸領域は光ファイバ１Ｂ側だけで良いが、特に定めずできるだけ目標光路長差に近い値をねらって粗調整する場合や前述の放電加熱により目標光路長差を超えてしまった場合には光ファイバ１Ａ側にも溶融延伸領域を備えておくことでより柔軟な追い込みが可能となる。
溶融延伸後は補強のためＵＶ硬化樹脂のリコートまたはインバーや石英等の補強スリーブで補強することが望ましい。

図１（ｂ）は上述のファイバ導波路型光干渉計における波長（横軸）と出力光パワー（縦軸）の関係を示すもので、目標光路長差をｄＬとしたとき、（イ）は光路長差＜ｄＬのときの干渉振幅の周期（ｄλ）、（ロ）は光路長差＝ｄＬのときの干渉振幅の周期（ｄλ）、（ハ）は光路長差＞ｄＬのときの干渉振幅の周期（ｄλ）を示している。

尚、溶融延伸手法は図２（ａ）のような入力光Ｐ１を出力光Ｐ２，Ｐ３に分岐する光カプラの製作手段として現在広く普及しており、図２（ｂ）の延伸時間（ｔ）と透過係数の関係に示すように放電電圧や延伸時間、延伸張力といったパラメータにより分岐特性の調整を可能とし、本実施例に示すような正確なファイバ長の調整手段としても最適である。

導波路型光ファイバ干渉計において、光路長差をｄＬ、波長をλとした場合、出力光の光干渉振幅の周期ｄλは下式により求めることができる。

ｄλ＝λ²／（ｎ・ｄＬ）

このため、波長可変光源によりｄλ（例えばｄＬ＝１２ｍｍ、ｎ＝1の場合、１５５０．０００ｎｍ〜１５５０．２００ｎｍ間の０．２ｎｍ）だけ繰り返し掃引した光を入力光として入射した状態で、図１（ｂ）で示すように出力光の光干渉振幅がちょうど１周期となるよう溶融延伸領域で微調整すれば、特性をモニタしながら正確な光路長差調整を行うことができる。なお、モニタ方法は光干渉反射点計測など他の手段を用いても構わない。

図３（ａ）は本発明の応用例を示す構成図である。図４の従来例の導波路型光ファイバ干渉計と同一要素には同一符号を付している。
図３（ａ）において、入力光Ｐ１は光カプラ４で分岐され、更に光カプラ５および光カプラ７により分岐される。

光カプラ５で分岐された光は光路長差ｄＬを与えられたのち光カプラ６で結合し、出力光Ｐ１として取り出される。
光カプラ７で分岐された光は光路長差ｄＬ＋λ／４を与えられたのち光カプラ８で結合され出力光Ｐ２として取り出される。

この光干渉計では光路長差ｄＬを得るため粗調整後に光ファイバ５Ａまたは光ファイバ５Ｂに備えられた溶融延伸領域９により光路長差の微調整が行われる。
また、同様に光路長差ｄＬ＋λ／４を得るために粗調整後に光ファイバ７Ａまたは光ファイバ７Ｂに備えられた溶融延伸領域９で光路長差の微調整が行われる。

この例では特にｄＬ＋λ／４というサブミクロンレベルの極めて正確な光路長差調整が必要となるため、出力光Ｐ１および出力光Ｐ２をモニタしながらの溶融延伸調整が望ましい。図１の調整手段で説明したように出力光Ｐ１の出力により光干渉振幅の周期をモニタしながらｄＬとなるように調整したのち、出力光Ｐ１と出力光Ｐ２の双方の出力をそれぞれＸ軸，Ｙ軸としたとき、出力波形が円を描くように溶融延伸すればよい。

図３（ｂ）（イ）〜（二）は図３（ａ）において、光ファイバ５Ａ，５Ｂおよび７Ａ，７Ｂの光路長に差を持たせたときの出力光Ｐ１とＰ２の関係を示すものである。これらの図において、（イ）は出力光Ｐ１における光路長差をｄＬとし、出力光Ｐ２における光路長差をｄＬ＋０としたときの出力波形を示すもので、出力波形は直線となっている。

（ロ）は出力光Ｐ１における光路長差をｄＬとし、出力光Ｐ２における光路長差をｄＬ＋λ／８としたときの出力波形を示すもので、出力波形は右肩上がりの楕円形となっている。

（ハ）は出力光Ｐ１における光路長差をｄＬとし、出力光Ｐ２における光路長差をｄＬ＋λ／４としたときの出力波形を示すもので、出力波形は円形となっている。

（二）は出力光Ｐ１における光路長差をｄＬとし、出力光Ｐ２における光路長差をｄＬ＋３λ／８としたときの出力波形を示すもので、出力波形は右肩下がりの楕円形となっている。

尚、位相差π／２が低次のものであるか高次のものであるかは、入力光の波長を広範囲で掃引したときの円の崩れの大小で判断することができる（低次ほど崩れが小さい）。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の一実施例を示す導波路型光ファイバ干渉計の構成図である。一般的な溶融延伸手法の説明図である。本発明の応用例を示す構成図である。従来の導波路型光ファイバ干渉計の構成図である。従来の応用例を示す構成図である。

符号の説明

Ｐ１入力光
Ｐ２，Ｐ３出力光
１，２，４〜８光結合器（光カプラ）
３,９溶融延伸領域
１Ａ,１Ｂ，５Ａ，５Ｂ，7Ａ，7Ｂ光ファイバ

Claims

２本の光ファイバの途中を結合部で結合させ、分岐した２本の光ファイバを光路差を持たせて再び結合することにより光干渉作用を発生させ、前記光ファイバの一方から入射する光の波長情報を得るようにしたファイバ導波型光干渉計において、前記結合部間の光ファイバの少なくとも一方に溶融延伸領域を設けたことを特徴とするファイバ導波型光干渉計。
前記溶融延伸領域をＵＶ硬化樹脂でリコート若しくはインバーや石英で補強したことを特徴とする請求項１記載のファイバ導波型光干渉計。