JP2007322628A - Method for splicing optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバの接続方法、特にモードフィールド径の異なる単一(シングル)モードファイバ同士を接続する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for connecting optical fibers, and more particularly to a method for connecting single mode fibers having different mode field diameters.
光の強度がコアの中心の最大値の1/e2になる部分の直径であるモードフィールド径(MFD)の異なる光ファイバ、例えば、シングルモードファイバの一種である分散補償ファイバ(DCF)と標準的なシングルモードファイバ(SMF)とは外径こそ同じであるが、MFDに関してはおよそ2倍の差があり、これらを接続する場合、接続損失の他、次式に示す結合損失が発生する。 An optical fiber having a different mode field diameter (MFD), which is the diameter of the portion where the light intensity is 1 / e 2 of the maximum value of the center of the core, for example, a dispersion compensating fiber (DCF) which is a kind of single mode fiber and a standard Although the outer diameter is the same as that of a typical single mode fiber (SMF), there is a difference of about twice as much with respect to MFD. When these are connected, a coupling loss shown in the following equation is generated in addition to a connection loss.
結合損失(dB)=−10logTw
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)。
Coupling loss (dB) =-10 log Tw
Where Tw = [2 (w 1 / w 2 ) / {(w 1 / w 2 ) 2 +1}] 2 ,
w 1 and w 2 are optical fiber MFDs
Therefore, conventionally, in order to reduce the coupling loss due to these MFD mismatches, as shown in FIG. 1, between the DCF1 and the SMF2, the TEC (the MFD changes in a taper shape from one end to the other end). Thermally Expanded Core) The fiber 3 and the like were sandwiched (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、前述した従来の接続方法では、TECファイバ等の、MFDを変換するための機構を別途用意する必要があり、その分、コストが上昇し、特に多量接続においては大きなボトルネックになるという問題があった。 However, in the conventional connection method described above, a mechanism for converting the MFD, such as a TEC fiber, needs to be prepared separately, and the cost is increased by that amount. was there.
一方、より簡易で調心を不要化できる経済的な光接続技術の侯補として、自己形成光導波路技術に注目が集まってきている。 On the other hand, self-forming optical waveguide technology has attracted attention as a supplement to an economical optical connection technology that is simpler and requires no alignment.
自己形成光導波路技術は、硬化後の屈折率が異なる第1及び第2の光硬化性樹脂を用いて、これらの混合溶液を接続するファイバの一端同士の間に充填し、少なくとも一方の光ファイバの他端から第1の光硬化性樹脂の硬化用の波長の光を入射してコア部を形成し、その後、各ファイバの一端同士の間に第2の光硬化性樹脂の硬化用の波長の光を照射してクラッド部を形成する、あるいは第1の光硬化樹脂の溶液を接続するファイバの一端同士の間に充填し、少なくとも一方の光ファイバの他端から第1の光硬化性樹脂の硬化用の波長の光を入射してコア部を形成し、その後、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から除去するとともに第2の光硬化性樹脂の溶液を充填し、各ファイバの一端同士の間に第2の光硬化性樹脂の硬化用の波長の光を照射してクラッド部を形成することにより、光ファイバ同士の簡易な光接続を可能とするものである(特許文献1参照)。
しかし、前述した自己形成光導波路技術をそのまま用いて、MFDの異なるシングルモードファイバ同士を接続した場合、前記同様に、接続損失とともに結合損失が発生するという問題があった。 However, when the single-mode fibers having different MFDs are connected using the self-forming optical waveguide technology as described above, there is a problem that a coupling loss is generated together with a connection loss as described above.
本発明の目的は、MFDの異なるシングルモードファイバ同士を、MFDを変換するための機構を別途用意することなく、自己形成光導波路技術により結合損失を低減して接続することにある。 An object of the present invention is to connect single mode fibers having different MFDs by reducing the coupling loss by a self-forming optical waveguide technique without separately preparing a mechanism for converting the MFD.
本発明では、前述した問題を解決するため、MFDの異なるシングルモードファイバ同士を、硬化後の屈折率が異なるコア部形成用の第1の光硬化性樹脂及びクラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂を用いて、その間に自己形成光導波路を形成して接続する際、第1及び第2の光硬化性樹脂を硬化させて形成する自己形成光導波路のモードフィールド径を適切に設定、具体的には、接続しようとするシングルモードファイバのモードフィールド径がw1,w2(w1≠w2)である場合、自己形成光導波路のモードフィールド径w3を、w1>w2であればw1>w3>w2、w1<w2であればw1<w3<w2に設定することを特徴とする。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the first mode curable resin for forming the core part and the second light for forming the clad part having different refractive indexes after curing are used for the single mode fibers having different MFDs. When forming and connecting a self-forming optical waveguide between them using a curable resin, the mode field diameter of the self-forming optical waveguide formed by curing the first and second photocurable resins is appropriately set, Specifically, when the mode field diameter of the single mode fiber to be connected is w 1 , w 2 (w 1 ≠ w 2 ), the mode field diameter w 3 of the self-formed optical waveguide is set to w 1 > w 2. If w 1 > w 3 > w 2 , w 1 <w 2 , w 1 <w 3 <w 2 is set.
なぜなら、2本の光ファイバを自己形成光導波路により接続した場合の結合損失は、一方の光ファイバ及び自己形成光導波路間の結合損失と、自己形成光導波路及び他方の光ファイバ間の結合損失との和であり、w1=w3>w2、w1=w3<w2、w1>w3=w2、w1<w3=w2のいずれかであると、自己形成光導波路を形成せずに2本の光ファイバを直接接続した場合と全く同様な結合損失を生じ、また、w1<w3>w2もしくはw1>w3<w2であると、w1とw2との差に基づく結合損失より大きな結合損失が生じてしまうためである。 Because the coupling loss when two optical fibers are connected by a self-forming optical waveguide is the coupling loss between one optical fiber and the self-forming optical waveguide, and the coupling loss between the self-forming optical waveguide and the other optical fiber. And w 1 = w 3 > w 2 , w 1 = w 3 <w 2 , w 1 > w 3 = w 2 , w 1 <w 3 = w 2 A coupling loss exactly the same as when two optical fibers are directly connected without forming a waveguide, and when w 1 <w 3 > w 2 or w 1 > w 3 <w 2 is satisfied, w 1 This is because a coupling loss larger than the coupling loss based on the difference between w and w 2 occurs.
この際、2つの結合損失の和が最小となるのは幾何平均の時、即ち
w3=w1(w2/w1)1/2
の時であり、このように自己形成光導波路におけるモードフィールド径w3を設定した場合、最適となる。
At this time, the sum of the two coupling losses is the smallest when the geometric mean, that is, w 3 = w 1 (w 2 / w 1 ) 1/2
When the mode field diameter w 3 in the self-formed optical waveguide is set in this way, it is optimum.
自己形成光導波路におけるモードフィールド径w3は、当該自己形成光導波路におけるコア部とクラッド部との比屈折率差Δ、言い換えればコア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore及び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ncladによって制御することができる。 The mode field diameter w 3 in the self-forming optical waveguide is the relative refractive index difference Δ between the core portion and the cladding portion in the self-forming optical waveguide, in other words, the refraction after curing of the first photocurable resin for forming the core portion. It can be controlled by the refractive index n clad after the curing of the refractive index n core and the second photo-curing resin for forming the cladding part.
具体的には、自己形成光導波路のコア部の半径をa、使用する通信光の波長をλとした時、
w3/2a=0.65+1.619ν-1.5+2.879ν-6
ν=a(2π/λ)ncore(2Δ)1/2
Δ=(ncore 2−nclad 2)/2ncore 2
を満足するように、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore及び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ncladを設定すれば良い。
Specifically, when the radius of the core part of the self-forming optical waveguide is a and the wavelength of the communication light to be used is λ,
w 3 /2a=0.65+1.619ν −1.5 + 2.879ν −6
ν = a (2π / λ) n core (2Δ) 1/2
Δ = (n core 2 −n clad 2 ) / 2n core 2
The refractive index n core after curing of the first photocurable resin for forming the core portion and the refractive index n clad after curing of the second photocurable resin for forming the cladding portion are set so as to satisfy It ’s fine.
ここで、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore及び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nclad自体は、主として光硬化性樹脂の材料の選定や硬化温度の調節により設定できる。 Here, the refractive index n core after curing of the first photocurable resin for forming the core part and the refractive index n clad itself after curing of the second photocurable resin for forming the cladding part are mainly photocured. Can be set by selecting the material of the adhesive resin and adjusting the curing temperature.
なお、本発明でいうシングルモードファイバとは、前述した標準的なシングルモードファイバ(SMF)、分散補償ファイバ(DCF)の他、分散シフトファイバ(DSF)、偏波保持ファイバ(PMF)など、コアを伝搬する光のモードが1つのみの光ファイバを指す。 The single mode fiber referred to in the present invention includes the standard single mode fiber (SMF) and dispersion compensation fiber (DCF) described above, as well as a core such as a dispersion shifted fiber (DSF) and a polarization maintaining fiber (PMF). Refers to an optical fiber having only one mode of light propagating through.
本発明によれば、モードフィールド径w1,w2(w1≠w2)のシングルモードファイバ同士の間に自己形成光導波路を形成して接続する際、自己形成光導波路のモードフィールド径w3を、w1>w2であればw1>w3>w2、w1<w2であればw1<w3<w2に設定することで、MFDの異なるシングルモードファイバ同士を、結合損失を低減して接続でき、従来のようなTECファイバ等のMFDを変換するための機構が不要となり、その分、コストダウンが見込める。
According to the present invention, when a self-forming optical waveguide is formed and connected between single mode fibers having mode field diameters w 1 and w 2 (w 1 ≠ w 2 ), the mode field diameter w of the self-forming optical waveguide is set. the 3, w 1> w if 2 w 1> w 3> w 2,
<事前準備>
本発明の光ファイバの接続方法により、MFDの異なるシングルモードファイバ同士を接続する場合、事前に、[1]自己形成光導波路のMFDの設定(計算)、[2]光硬化性樹脂の硬化後の屈折率の設定(計算)を行い、これらの設定を満たす光硬化性樹脂や光源を選定する必要がある。
<Preparation>
When connecting single mode fibers having different MFDs by the optical fiber connection method of the present invention, [1] setting (calculation) of MFD of self-forming optical waveguide, [2] after curing of photocurable resin It is necessary to set (calculate) the refractive index of the light and select a photocurable resin and a light source that satisfy these settings.
[1]自己形成光導波路のMFDの設定(計算)
MFDがw1,w2(w1≠w2)のシングルモードファイバ同士の間に自己形成光導波路を形成して接続する際、自己形成光導波路のモードフィールド径w3を、w1>w2であればw1>w3>w2、w1<w2であればw1<w3<w2に設定する。
[1] Setting (calculation) of MFD of self-forming optical waveguide
When a self-forming optical waveguide is formed and connected between single-mode fibers having MFDs w 1 and w 2 (w 1 ≠ w 2 ), the mode field diameter w 3 of the self-forming optical waveguide is set to w 1 > w If it is 2 , w 1 > w 3 > w 2 , and if w 1 <w 2 , w 1 <w 3 <w 2 is set.
例えば、w1=5μm、w2=10μmである場合、そのまま接続すると約1.94dBの結合損失が発生する。この際、w1=5μmのファイバとw2=10μmのファイバとの間を、w3=8μmの自己形成光導波路で接続すると、w1=5μmのファイバとw3=8μmの自己形成光導波路との間の結合損失は0.926dBであり、また、w3=8μmの自己形成光導波路とw2=10μmのファイバとの間の結合損失は0.214dBであるため、トータルの結合損失は、0.926dB+0.214dB=1.140dBとなり、そのまま接続した場合に比べて結合損失を大幅に低減できる。 For example, when w 1 = 5 μm and w 2 = 10 μm, a coupling loss of about 1.94 dB occurs when connected as they are. At this time, when a w 1 = 5 μm fiber and a w 2 = 10 μm fiber are connected by a w 3 = 8 μm self-forming optical waveguide, a w 1 = 5 μm fiber and a w 3 = 8 μm self-forming optical waveguide are obtained. And the coupling loss between w 3 = 8 μm self-forming optical waveguide and w 2 = 10 μm fiber is 0.214 dB, so the total coupling loss is 0.926 dB + 0.214 dB = 1.140 dB, and the coupling loss can be greatly reduced as compared with the case where the connection is made as it is.
さらに、2つの結合損失の和が最小となるのは幾何平均の時、即ち
w3=w1(w2/w1)1/2
の時であり、このように自己形成光導波路のモードフィールド径w3を設定した場合、最適となる。前述した例では、
w3=w1(w2/w1)1/2
=5(10/5)1/2
=7.07...
であるため、最適のw3は約7.07μmとなる。
Furthermore, the sum of the two coupling losses is the smallest when the geometric mean, that is, w 3 = w 1 (w 2 / w 1 ) 1/2
When the mode field diameter w 3 of the self-formed optical waveguide is set in this way, it is optimum. In the example above,
w 3 = w 1 (w 2 / w 1 ) 1/2
= 5 (10/5) 1/2
= 7.07 ...
Therefore, the optimum w 3 is about 7.07 μm.
この場合、w1=5μmのファイバとw3=7.07μmの自己形成光導波路との間の結合損失は0.503dBであり、また、w3=7.07μmの自己形成光導波路とw2=10μmのファイバとの間の結合損失は0.503dBであるため、トータルの結合損失は、0.503dB+0.503dB=1.006dBとなり、これが最低結合損失である。
[2]光硬化性樹脂の硬化後の屈折率の設定(計算)
前述した自己形成光導波路におけるモードフィールド径w3は、当該自己形成光導波路におけるコア部とクラッド部との比屈折率差Δ、言い換えればコア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore及び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ncladによって制御することができる。
In this case, the coupling loss between the w 1 = 5 μm fiber and the w 3 = 7.07 μm self-forming optical waveguide is 0.503 dB, and the w 3 = 7.07 μm self-forming optical waveguide and w 2 = 10 μm coupling loss is 0.503 dB, so the total coupling loss is 0.503 dB + 0.503 dB = 1.006 dB, which is the lowest coupling loss.
[2] Setting of refractive index after photocuring resin is cured (calculation)
The mode field diameter w 3 in the self-forming optical waveguide described above is the relative refractive index difference Δ between the core portion and the cladding portion in the self-forming optical waveguide, in other words, after the first photocurable resin for forming the core portion is cured. The refractive index n core and the refractive index n clad after curing of the second photo-curing resin for forming the cladding part can be controlled.
具体的には、自己形成光導波路のコア部の半径をa、使用する通信光の波長をλとした時、
w3/2a=0.65+1.619ν-1.5+2.879ν-6
ν=a(2π/λ)ncore(2Δ)1/2
Δ=(ncore 2−nclad 2)/2ncore 2
を満足するように、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore及び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ncladを設定すれば良い。
Specifically, when the radius of the core part of the self-forming optical waveguide is a and the wavelength of the communication light to be used is λ,
w 3 /2a=0.65+1.619ν −1.5 + 2.879ν −6
ν = a (2π / λ) n core (2Δ) 1/2
Δ = (n core 2 −n clad 2 ) / 2n core 2
The refractive index n core after curing of the first photocurable resin for forming the core portion and the refractive index n clad after curing of the second photocurable resin for forming the cladding portion are set so as to satisfy It ’s fine.
例えば、前述したw3=7.07μmの自己形成光導波路を、コア部の半径a=2.6μm、通信波長λ=1.31μmで実現する場合、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率ncore=1.453にすると、上記式より、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nclad=1.4326となる。 For example, when the above-described self-formed optical waveguide with w 3 = 7.07 μm is realized with the core portion radius a = 2.6 μm and the communication wavelength λ = 1.31 μm, the first photocuring property for forming the core portion is used. When the refractive index n core after the resin is cured is n core = 1.453, the refractive index n clad after the curing of the second photocurable resin for forming the cladding portion is 1.4326 from the above formula.
なお、自己形成光導波路のコア部の半径aは、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂の硬化開始波長の光を入射するファイバのMFDと同程度の直径で作成される。コア部形成用の光は、MFDの大きいファイバまたはMFDの小さいファイバのいずれから入射しても良いが、前述した理由により、MFDの大きいファイバから入射する場合と、MFDの小さいファイバから入射する場合とでは、第1及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率の設定値(計算値)は異なることになる。また、コア部の屈折率ncoreはフレネル反射を勘案し、接続するファイバのコアと同程度が望ましい。 The radius “a” of the core portion of the self-forming optical waveguide is formed with a diameter similar to that of the MFD of the fiber that enters the light having the curing start wavelength of the first photocurable resin for forming the core portion. The light for forming the core part may be incident from either a fiber having a large MFD or a fiber having a small MFD. For the reasons described above, the light is incident from a fiber having a large MFD or a fiber having a small MFD. In this case, the set values (calculated values) of the refractive indexes after curing of the first and second photocurable resins are different. The refractive index n core of the core portion by considering the Fresnel reflection, the core and comparable connection to the fiber is preferable.
<実施の形態1>
図2は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態1、ここでは硬化開始波長の異なる第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液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。
<
FIG. 2 shows an example of the case of connecting using a mixed solution of first and second photocurable resins having different curing start wavelengths in
光硬化性樹脂の混合溶液4は、硬化後の屈折率及び硬化開始波長(反応波長)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の光硬化性樹脂と、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂とを含む混合溶液であり、予め用意しておくものとする。なお、第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料としては、アクリル系、エポキシ系、オキセタン系、ビニルエーテル系等がある。 A mixed solution 4 of a photocurable resin includes two types of photocurable resins whose refractive index and curing start wavelength (reaction wavelength) after curing are adjusted, that is, a first photocurable resin for forming a core part, and a clad It is a mixed solution containing the second photocurable resin for forming the part, and is prepared in advance. Examples of resin materials for the first and second photocurable resins include acrylic, epoxy, oxetane, and vinyl ether.
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ncore及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率nclad(但し、ncore>nclad)が、事前準備の際に計算した値、即ち最適な自己形成光導波路のモードフィールド径w3を実現する値となるように第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定することを指す。 Here, adjustment of the refractive index after curing may be an arbitrary value for the refractive index before curing, but the refractive index n core after curing of the first photocurable resin and the second photocurable resin. The first refractive index n clad (where n core > n clad ) after curing is a value calculated in advance preparation, that is, a value that realizes an optimum mode field diameter w 3 of the self-forming optical waveguide. And selecting a resin material of the second photocurable resin.
また、硬化開始波長の調整とは、コア部形成用の光源5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6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第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定することを指す。なお、硬化後の屈折率と異なり、硬化開始波長自体は任意の値で良いから、第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定して調整する代わりに、コア部形成用の光源5及びクラッド部形成用の光源6の波長を変更して調整しても良い。
Further, the adjustment of the curing start wavelength means that only the first curable resin starts the curing reaction by the light from the
コア部形成用の光源5は、混合溶液4中の第1の光硬化性樹脂のみが硬化反応を開始する波長の光を発生するもので、DCF1またはSMF2のいずれか一方、例えばDCF1の他端に接続される。
The
また、後述する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される光の光パワーが、第1の光硬化性樹脂における硬化閾値の光パワーを大きく越えると、形成されるコア部のコア径が均一にならず、モードフィールド径w3に影響を与えてしまう。硬化閾値の光パワーは光硬化性樹脂の種類毎に異なるため、光源5は、前記ファイバの一端から出射される光の光パワーが、混合溶液4中の第1の光硬化性樹脂における硬化閾値の光パワーを大きく越えないようなパワーの光を発生するものとする。例えば、第1の光硬化性樹脂としてアクリル系樹脂を用いた場合、0.5mW〜5mWが好適であり、1mWの時、最適である。
In addition, the optical power of light emitted from one end of the fiber, which will be described later, into the mixed solution of the first and second photocurable resins or the first photocurable resin solution is in the first photocurable resin. If the optical power of the curing threshold is greatly exceeded, the core diameter of the formed core portion will not be uniform, and the mode field diameter w 3 will be affected. Since the light power of the curing threshold varies depending on the type of the photocurable resin, the
クラッド部形成用の光源6は、混合溶液4中の第2の光硬化性樹脂のみが硬化反応を開始する波長の光を発生するもので、後述する各ファイバ(ここではDCF1及びSMF2)の一端同士の間を照射する如く配置される。 The light source 6 for forming the clad part generates light having a wavelength at which only the second photocurable resin in the mixed solution 4 starts the curing reaction, and is one end of each fiber (DCF1 and SMF2 here) described later. It arrange | positions so that between may be irradiated.
図3は本実施の形態における接続工程を示すもので、以下、図2及び図3を用いて本発明の光ファイバの接続方法について説明する。 FIG. 3 shows a connection process in the present embodiment. Hereinafter, the optical fiber connection method of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図2または図3(a)に示すように、DCF1及びSMF2を、それぞれの接続すべき一端が所定の間隙を隔てて略対向するように配置するとともに、DCF1及びSMF2の一端同士の端面間に光硬化性樹脂の混合溶液4を介在させる。 First, as shown in FIG. 2 or FIG. 3 (a), DCF1 and SMF2 are arranged so that the ends to be connected are substantially opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and the end faces of the ends of DCF1 and SMF2 are arranged. A photocurable resin mixed solution 4 is interposed therebetween.
なお、DCF1及びSMF2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。)。 DCF1 and SMF2 are held by holding means (not shown), for example, holding means comprising a support base having a V-groove and a pressing plate for fixing the fiber to this base, and the above-described arrangement relationship is maintained until the end of the connection work. Shall. 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).
また、DCF1及びSMF2の端面間に混合溶液4を介在させる(充填する)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DCF1及びSMF2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4を滴下すれば良い。
Further, as a specific method for interposing (filling) the mixed solution 4 between the end faces of the
次に、DCF1の他端に接続したコア部形成用の光源5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、DCF1の一端からコア部形成用の波長の光が混合溶液4中に出射され、これによって混合溶液4中の第1の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図3(b)に示すように、DCF1及びSMF2の端面間にコア径がほぼ均一の導波路(コア部)7が形成される。
Next, the core forming
次に、DCF1及びSMF2の端面間にコア部7が確実に形成されていることを確認した後、クラッド部形成用の光源6を動作させ、DCF1及びSMF2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4中の第2の光硬化性樹脂のみが反応して硬化し、図3(c)に示すように、コア部7の周囲にクラッド部8が形成される。
Next, after confirming that the
以上により、そのまま接続すると結合損失が発生することになるMFDの異なるシングルモードファイバ同士の接続において、最適のMFDを有する自己形成光導波路を形成することにより、MFDを変換するための機構を別途用意することなく、結合損失を低減して接続することが可能である。 As described above, a separate mechanism for converting the MFD is prepared by forming a self-forming optical waveguide having the optimum MFD in the connection between single mode fibers having different MFDs that will cause coupling loss if they are connected as they are. Therefore, it is possible to reduce the coupling loss and connect.
<実施の形態2>
図4は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態2、ここでは硬化開始波長の代わりに硬化に要する時間が異なる第1及び第2の光硬化性樹脂の混合溶液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、10a,10bは光源である。
<
FIG. 4 shows a second embodiment of an optical fiber connecting method according to the present invention, in which a connection is made using a mixed solution of first and second photocurable resins having different curing times in place of the curing start wavelength. In the figure, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. That is, 1 is a dispersion compensating fiber (DCF), 2 is a single mode fiber (SMF), 9 is a mixed solution of a photocurable resin, and 10a and 10b are light sources.
光硬化性樹脂の混合溶液9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の光硬化性樹脂とを含む混合溶液であり、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ncore及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率nclad(但し、ncore>nclad)が、事前準備の際に計算した値、即ち最適な自己形成光導波路のモードフィールド径w3を実現する値となるように第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定することを指す。 Here, adjustment of the refractive index after curing may be an arbitrary value for the refractive index before curing, but the refractive index n core after curing of the first photocurable resin and the second photocurable resin. The first refractive index n clad (where n core > n clad ) after curing is a value calculated in advance preparation, that is, a value that realizes an optimum mode field diameter w 3 of the self-forming optical waveguide. And selecting a resin material of the second photocurable resin.
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第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定することを指す。
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
The selection of the resin material of the first and second photo-curing resins so as to satisfy the above condition.
なお、硬化開始波長は、第1及び第2の光硬化性樹脂とも、同一波長の光源10a,10bからの光によって硬化反応を開始するように調整するものとする。
The curing start wavelength is adjusted so that the curing reaction is started by light from the
光源10a,10bは共に、混合溶液9中の第1及び第2の光硬化性樹脂が硬化反応を開始する波長の光を発生するもので、光源10aはDCF1またはSMF2のいずれか一方、例えばDCF1の他端に接続され、また、光源10bは、後述する各ファイバ(ここではDCF1及びSMF2)の一端同士の間を照射する如く配置される。
Both the
また、実施の形態1の場合と同様、光源10aは、ファイバの一端から出射される光の光パワーが、混合溶液9中の第1の光硬化性樹脂における硬化閾値の光パワーを大きく越えないようなパワーの光を発生するものとする。
As in the case of the first embodiment, the
図5は本実施の形態における接続工程を示すもので、以下、図4及び図5を用いて本発明の光ファイバの接続方法について説明する。 FIG. 5 shows a connection process in the present embodiment. Hereinafter, the optical fiber connection method of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
まず、図4または図5(a)に示すように、DCF1及びSMF2を、それぞれの接続すべき一端が所定の間隙を隔てて略対向するように配置するとともに、DCF1及びSMF2の一端同士の端面間に光硬化性樹脂の混合溶液9を介在させる。
First, as shown in FIG. 4 or FIG. 5 (a), DCF1 and SMF2 are arranged so that one end to be connected to each other is substantially opposed with a predetermined gap therebetween, and the end faces of one end of DCF1 and SMF2 are arranged. A
次に、DCF1の他端に接続した光源10aを動作させ、該他端から光を入射させる。すると、DCF1の一端から光が混合溶液9中に出射され、これによって混合溶液9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9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、図5(b)に示すように、DCF1及びSMF2の端面間にコア径がほぼ均一の導波路(コア部)11が形成される。
Next, the
次に、DCF1及びSMF2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、光源10bを動作させ、DCF1及びSMF2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9中の第1及び第2の光硬化性樹脂とも反応して硬化し、図5(c)に示すように、硬化した部分がDCF1及びSMF2間のクラッド部12となるが、前述したコア部11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11との間に屈折率差が生じる。
Next, after confirming that the
なお、前述したような比屈折率差を得るためには、コア部11の形成終了時に混合溶液9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 addition, in order to obtain the relative refractive index difference as described above, the clad considering 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 connection using a light source of one kind of wavelength.
<実施の形態3>
図6は本発明の光ファイバの接続方法の実施の形態3、ここでは第1の光硬化性樹脂と第2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)、10a,10bは光源、13,14は光硬化性樹脂の溶液である。
<Embodiment 3>
FIG. 6 shows an example of the case where the optical fiber connection method of the present invention is used in Embodiment 3, where the first photocurable resin and the second photocurable resin are used separately, In the figure, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. That is, 1 is a dispersion compensating fiber (DCF), 2 is a single mode fiber (SMF), 10a and 10b are light sources, and 13 and 14 are photocurable resin solutions.
光硬化性樹脂の溶液13は、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂を含む溶液であり、また、光硬化性樹脂の溶液14は、クラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂を含む溶液であり、それぞれ予め用意しておくものとする。
The
ここで、実施の形態1,2の場合と同様、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ncore及び第2の光硬化性樹脂の硬化後の屈折率nclad(但し、ncore>nclad)は、事前準備の際に計算した値、即ち最適な自己形成光導波路のモードフィールド径w3を実現する値となるように第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定して調整しておくものとする。 Here, as in the first and second embodiments, the refractive index before curing may be any value, but the refractive index n core after curing of the first photocurable resin and the second photocurable resin. The refractive index n clad after curing (where n core > n clad ) is the value calculated in advance preparation, that is, the value that realizes the optimum mode field diameter w 3 of the self-formed optical waveguide. The resin material of the 1st and 2nd photocurable resin shall be selected and adjusted.
また、この場合、硬化開始波長は、第1及び第2の光硬化性樹脂とも、同一波長の光源10a,10bからの光によって硬化反応を開始するように調整しておくものとするが、硬化に要する時間の調整は必要ない。
In this case, the curing start wavelength is adjusted so that both the first and second photocurable resins start the curing reaction by light from the
光源10a,10bは共に、光硬化性樹脂の溶液13中の第1の光硬化性樹脂及び光硬化性樹脂の溶液14中の第2の光硬化性樹脂が硬化反応を開始する波長の光を発生するもので、光源10aはDCF1またはSMF2のいずれか一方、例えばDCF1の他端に接続され、また、光源10bは、後述する各ファイバ(ここではDCF1及びSMF2)の一端同士の間を照射する如く配置される。
The
また、実施の形態1、2の場合と同様、光源10aは、ファイバの一端から出射される光の光パワーが、光硬化性樹脂の溶液13中の第1の光硬化性樹脂における硬化閾値の光パワーを大きく越えないようなパワーの光を発生するものとする。
Similarly to the first and second embodiments, the
なお、実際には、溶液13,14が同時に各ファイバの一端同士の間に充填されることはないが、図6では便宜上、両方の溶液を示した。
In practice, the
図7は本実施の形態における接続工程を示すもので、以下、図6及び図7を用いて本発明の光ファイバの接続方法について説明する。 FIG. 7 shows a connection process in the present embodiment. Hereinafter, the optical fiber connection method of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図7(a)に示すように、DCF1及びSMF2を、それぞれの接続すべき一端が所定の間隙を隔てて略対向するように配置するとともに、DCF1及びSMF2の一端同士の端面間に光硬化性樹脂の溶液13を介在させ、さらにDCF1の他端に接続した光源10aを動作させ、該他端から光を入射させる。すると、DCF1の一端から光が溶液13中に出射され、これによって溶液13中の第1の光硬化性樹脂が反応して硬化し、DCF1及びSMF2の端面間にコア径がほぼ均一の導波路(コア部)15が形成される。
First, as shown in FIG. 7 (a), DCF1 and SMF2 are arranged so that one ends to be connected are substantially opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and light is transmitted between the end faces of one end of DCF1 and SMF2. The
次に、DCF1及びSMF2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7(b)に示すように、DCF1及びSMF2の一端同士の端面間から光硬化性樹脂の溶液13を除去して、その代わりに光硬化性樹脂の溶液14を介在させるとともに光源10bを動作させ、DCF1及びSMF2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、溶液14中の第2の光硬化性樹脂が反応して硬化し、コア部15の周囲にクラッド部16が形成される。
Next, after confirming that the
以上により、実施の形態1,2と同じ効果を、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た接続においても発現することが可能である。 As described above, the same effects as those of the first and second embodiments can be exhibited in the connection using the photocurable resin for forming the core part and the photocurable resin for forming the clad separately.
なお、本実施の形態では、第1及び第2の光硬化性樹脂の硬化開始波長がそれぞれ異なるものであっても良く、その場合は、光源10aの波長が第1の光硬化性樹脂の硬化開始波長と一致し、また、光源10bの波長が第2の光硬化性樹脂の硬化開始波長と一致するよう、第1及び第2の光硬化性樹脂の樹脂材料を選定し、もしくは光源10a及び10bの波長を調整するものとする。
In the present embodiment, the curing start wavelengths of the first and second photocurable resins may be different from each other. In this case, the wavelength of the
1:分散補償ファイバ(DCF)、2:シングルモードファイバ(SMF)、3:TECファイバ、4,9:光硬化性樹脂の混合溶液、5:コア部形成用の光源、6:クラッド部形成用の光源、7,11,15:導波路(コア部)、8,12,16:クラッド部、10a,10b:光源、13,14:光硬化性樹脂の溶液。
1: dispersion compensation fiber (DCF), 2: single mode fiber (SMF), 3: TEC fiber, 4, 9: mixed solution of photocurable resin, 5: light source for forming core part, 6: for forming
Claims (6)
接続しようとするシングルモードファイバのモードフィールド径がw1,w2である場合、コア部形成用の第1の光硬化性樹脂及びクラッド部形成用の第2の光硬化性樹脂を硬化させて形成する自己形成光導波路のモードフィールド径w3を、w1>w2であればw1>w3>w2、w1<w2であればw1<w3<w2に設定する
ことを特徴とする光ファイバの接続方法。 Single mode fibers having different mode field diameters are bonded to each other using a first photocurable resin for forming a core part and a second photocurable resin for forming a clad part, which have different refractive indexes after curing. A method of forming and connecting a formed optical waveguide,
When the mode field diameters of the single mode fibers to be connected are w 1 and w 2 , the first photocurable resin for forming the core part and the second photocurable resin for forming the clad part are cured. the mode field diameter w 3 of the self-forming optical waveguide to be formed is set to w 1> if w 2 w 1> w 3> w 2, w 1 < if w 2 w 1 <w 3 < w 2 An optical fiber connection method.
w3=w1(w2/w1)1/2
に設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの接続方法。 The mode field diameter w 3 of the self-forming optical waveguide is
w 3 = w 1 (w 2 / w 1 ) 1/2
The optical fiber connection method according to claim 1, wherein:
w3/2a=0.65+1.619ν-1.5+2.879ν-6
ν=a(2π/λ)ncore(2Δ)1/2
Δ=(ncore 2−nclad 2)/2ncore 2
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバの接続方法。 When the radius of the core portion of the self-forming optical waveguide is a and the wavelength of communication light to be used is λ, the refractive index after curing of the first photocurable resin for forming the core portion satisfies the following formula: The refractive index n clad after curing of the second photo-curing resin for forming the n core and the clad part is set. w 3 /2a=0.65+1.619ν −1.5 + 2.879ν −6
ν = a (2π / λ) n core (2Δ) 1/2
Δ = (n core 2 −n clad 2 ) / 2n core 2
The optical fiber connection method according to claim 1 or 2.
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、
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、
第1の光硬化性樹脂の硬化開始波長に対応する波長の光源からの光をいずれか一方の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コア部を形成し、
各ファイバの一端同士の間に第2の光硬化性樹脂の硬化開始波長に対応する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。 Using a first photocurable resin for forming a core part and a second photocurable resin for forming a clad part, wherein at least one of the curing start wavelength or the time required for curing is different,
Each single mode fiber is arranged so that one end of each single mode fiber is substantially opposed with a predetermined gap therebetween,
Interposing a mixed solution of the first and second photocurable resins between one end of each fiber;
Light from a light source having a wavelength corresponding to the curing start wavelength of the first photocurable resin is incident from the other end of one of the single mode fibers to cure the first photocurable resin to form the core portion. And
Forming a clad portion by irradiating light from a light source having a wavelength corresponding to the curing start wavelength of the second photocurable resin between one end of each fiber to cure the second photocurable resin. The optical fiber connection method according to any one of claims 1 to 3.
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、
第1の光硬化性樹脂の硬化開始波長に対応する波長の光源からの光をいずれか一方の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コア部を形成し、
各ファイバの一端同士の間から第1の光硬化性樹脂の溶液を除去するとともに第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第2の光硬化性樹脂の硬化開始波長に対応する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。 Each single mode fiber is arranged so that one end of each single mode fiber is substantially opposed with a predetermined gap therebetween,
Interposing a solution of the first photocurable resin between one end of each fiber;
Light from a light source having a wavelength corresponding to the curing start wavelength of the first photocurable resin is incident from the other end of one of the single mode fibers to cure the first photocurable resin to form the core portion. And
Removing the first photocurable resin solution from between the ends of each fiber and interposing the second photocurable resin solution between the ends of each fiber;
Forming a clad portion by irradiating light from a light source having a wavelength corresponding to the curing start wavelength of the second photocurable resin between one end of each fiber to cure the second photocurable resin. The optical fiber connection method according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4または5に記載の光ファイバの接続方法。 As a light source having a wavelength corresponding to the curing start wavelength of the first photocurable resin, the light is emitted from one end of the fiber into a mixed solution of the first and second photocurable resins or a solution of the first photocurable resin. The light source according to claim 4 or 5, wherein a light source that generates light having an optical power that does not greatly exceed an optical power of a curing threshold in the first photocurable resin is used. Fiber connection method.
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