JP2012027402A - 光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コア周囲を空孔で囲んだ構造を有するようなフォトニック結晶ファイバやフォトニックバンドギャップファイバを用いた場合を含めて、所望の性能を有するカプラを製造することができる光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】２本の光ファイバ１０から構成される方向性結合器の製造方法であって、
前記２本の光ファイバの各々の側面の一部を研磨により除去し、除去面１５を形成する研磨工程と、
前記除去面同士を対向させて接合させる接合工程とを有し、
前記研磨工程において、前記光ファイバのコア１１中に参照光を伝搬させ、該参照光の出力光強度を測定しながら前記研磨を行い、該出力光強度が所定の強度まで減衰したときに前記研磨を終了することを特徴とする。
【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法に関し、特に、２本の光ファイバから構成される方向性結合器の製造方法に関する。

従来から、光に対して高い透過率を有する石英ガラスやプラスチックを用い、中心のコアの屈折率を周囲のクラッドよりも高くした標準単一モードの光ファイバ２本を用いた方向性結合器（カプラ）が知られている。

図１は、従来から知られている一般的な光ファイバを用いた方向性結合器の構成を示す図である。図１において、方向性結合器は、２本の光ファイバ１１０が、結合部１１４において結合されて構成される。結合部１１４において、光ファイバ１１０のコアがお互いに接近して配置され、一方の光ファイバ１１０を伝搬する光が他の光ファイバ１１０に移行し、光信号の分岐や合波が行われる。

従来実用化されている光ファイバカプラの作製法としては、光ファイバを二本密着したのち加熱して融着し、延伸することで結合部を構成する手法が知られている（例えば、非特許文献１参照)。

一方、近年、コアの周囲を格子状に配列した空孔が囲む構造を有するフォトニック結晶ファイバ（Photonic Crystal Fiber、ＰＣＦ）やフォトニックバンドギャップファイバ（Photonic Bandgap Fiber、ＰＢＦ）が利用されはじめている。しかしながら、従来の融着延伸技術を用いてフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）やフォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＦ）のカプラを作製しようとすると、融着時にファイバの空孔がつぶれてしまい、所望の性能を有するカプラが作製できないという問題点があった。

光ファイバカプラを作製する他の方法として、側面を研磨によって一部取り除いた構造を有する偏波保持ファイバを２本、お互いに取り除いた部分が対向するように結合させ、結合部を構成する手法も知られている(例えば、非特許文献２参照)。かかる作製方法では、加熱延伸作業が不要であるため、フォトニック結晶ファイバやフォトニックバンドギャップファイバのカプラも作製可能である。

［平成２２年６月２５日検索］、インターネット＜URL: http://www.tatsuta.co.jp/products/electronics/optical_coupler.html＞ ［平成２２年６月２５日検索］、インターネット＜URL: http://www.hanamuraoptics.com/device/cir/cirfixedcoupler904p.htm＞

しかしながら、上述の非特許文献２の方法において光ファイバの側面を研磨する場合、ファイバを外側からコアに研磨していく過程のどの時点で研磨を完了するのかを判定するのが困難であった。すなわち、従来は、研磨速度を経験的に会得して、研磨する深さに必要な研磨時間を割り出して研磨する方法が用いられていたため、研磨する深さに多少の誤差が生じる可能性があった。

かかる誤差が生じたとしても、光ファイバとしてガラスコアとガラスクラッドのシングルモードファイバを用いた場合には、コアの屈折率が周囲のクラッドに比べて高いため、多少研磨の深さに誤差が生じても方向性結合器の特性に与える影響は大きくなかった。しかしながら、空気がコアであり、クラッドに空孔を有するフォトニックバンドギャップファイバを用いた場合、あるいは、コアは固体であるが、やはりクラッドに空孔を有するフォトニック結晶ファイバを用いた場合には、コア近辺の形状の変化はその特性に大きな影響を与える。そして、研磨の深さに誤差があるファイバを用いた場合には、方向性結合器として機能しなくなってしまうため、研磨の深さを極めて精密に制御しなければならない。

しかしながら、上述の研磨時間を経験的に割り出す方法では、研磨の深さを高精度に制御するのは極めて困難であり、クラッドに空孔を有するフォトニックバンドギャップファイバやフォトニック結晶ファイバの研磨には対応できず、所望の性能を有する方向性結合器を製造するのが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、コア周囲を空孔で囲んだ構造を有するようなフォトニック結晶ファイバやフォトニックバンドギャップファイバを用いた場合を含めて、所望の性能を有するカプラを製造することができる光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る方向性結合器の製造方法は、２本の光ファイバから構成される方向性結合器の製造方法であって、
前記２本の光ファイバの各々の側面の一部を研磨により除去し、除去面を形成する研磨工程と、
前記除去面同士を対向させて接合させる接合工程とを有し、
前記研磨工程において、前記光ファイバのコア中に参照光を伝搬させ、該参照光の出力光強度を測定しながら前記研磨を行い、該出力光強度が所定の強度まで低下したときに前記研磨を終了することを特徴とする。

これにより、２本の光ファイバを、所望の光強度を有する深さで研磨を終了することができ、所定の光パワーの結合比を有する方向性結合器を製造することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、中空コアと、該中空コアの周囲に配置され、フォトニックバンドギャップ構造の回折格子を備えたクラッドとを有し、該回折格子はブラッグ回折格子を形成するために規則的に配置された複数の格子部からなり、各格子部は前記光ファイバの長手方向に伸びる空孔により構成されるフォトニックバンドギャップファイバであることを特徴とする。

これにより、研磨対象のクラッドに空孔により構成される回折格子が配置され、所望の光強度を出力するように研磨することが困難なフォトニックバンドギャップファイバについて、所望の光出力強度を有するように研磨加工を行うことができ、所定の光パワーの結合比を有する方向性結合器を製造することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、コアと、該コアの周囲に規則的に配列され、前記光ファイバの長手方向に伸びる複数の空孔を備えるクラッドとを有するフォトニック結晶ファイバであることを特徴とする。

これにより、フォトニックバンドギャップファイバと同様にクラッドに空孔を有するフォトニック結晶ファイバについても所定の光出力強度を有するように研磨加工を行うことができ、所定の光パワーの結合比を有する方向性結合器を製造することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、コアと、該コアの周囲に配置され、該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有する標準単一モードファイバであることを特徴とする。

これにより、従来から用いられている標準単一モードファイバについても、正確な光パワーの結合比を有する方向性結合器を製造することが可能となる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記２本の光ファイバは、互いに材質又は構造が異なることを特徴とする。

これにより、異なる種類の光ファイバ同士、又は同じ種類の光ファイバ同士で材質や構造が異なるものを結合することができ、種々の幅広い用途に応じた方向性結合器を製造することができる。

第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記光ファイバは、前記研磨が行われる部分が周囲から固定部材に固定された状態で、該固定部材とともに前記研磨が行われることを特徴とする。

これにより、光ファイバを補強及び固定した状態で研磨することができ、安定した状態で確実に研磨を行うことができる。

第７の発明は、第６の発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記固定部材は、接着剤であることを特徴とする。

これにより、容易に入手できるとともに、取り扱い容易な接着剤を用いて光ファイバを固定することができ、安価かつ容易に確実な研磨を行うことができる。

第８の発明は、第６又は第７の発明に係る方向性結合器の製造方法において、
前記接合工程は、前記２本の光ファイバを固定している前記固定部材同士を接合することにより前記２本の光ファイバを接合固定することを特徴とする。

これにより、光ファイバ同士を容易に接合固定することができ、方向性結合器を容易に製造することができる。

本発明によれば、一定の性能を有する方向性結合器を高精度に確実に製造することができる。

従来から知られている光ファイバを用いた方向性結合器の構成図である。 フォトニックバンドギャップファイバの断面構成図である。 フォトニック結晶ファイバの断面構成図である。 標準単一モードファイバの断面構成図である。 本実施例に係る方向性結合器の製造方法の研磨工程の一例を示した図である。 本実施例に係る方向性結合器の製造方法の接合工程の一例を示した図である。 ２本のフォトニックバンドギャップファイバから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。 ２本のフォトニック結晶ファイバから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。 フォトニックバンドギャップファイバとフォトニック結晶ファイバとから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。 フォトニックバンドギャップファイバと標準単一モードファイバとから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。 フォトニック結晶ファイバと標準単一モードファイバとから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図２は、本発明の光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法に用いられる光ファイバの一例として、フォトニックバンドギャップファイバ２０を示した断面構成図である。

図２において、フォトニックバンドギャップファイバ２０は、中空コア２１と、空孔２３が形成されたクラッド２２とを備える。中空コア２１は、文字通り中空に構成され、空気で構成されたコアであり、中心に配置される。中空コア２１の周囲には、空孔２３が中空コア２１を取り囲むように規則的に配列されている。図２においては、フォトニックバンドギャップファイバ２０の断面構成が示されているが、空孔２３は、フォトニックバンドギャップファイバ２０の長手方向（軸方向）に延伸して存在する。かかる空孔２３の配列は、ブラッグ回折格子を構成し、かかる回折格子により、中空コア２１の周囲にクラッド２２が構成されている。中空コア２１の屈折率は、周囲のクラッド２２の等価屈折率よりも低く、屈折率差による光の閉じ込め機構は存在しない。フォトニックバンドギャップファイバ２０で光の閉じ込めを実現するのは、中空コア２１の周囲部分に配置されたブラッグ回折格子によって形成されるフォトニックバンドギャップ構造である。フォトニックバンドギャップは、特定の波長の光を遮断するバンドギャップであり、中空コア２１を伝搬する光の波長を遮断するようにクラッド２２を構成することにより、中空コア２１への特定波長の光の閉じ込めを実現することができる。このフォトニックバンドギャップを形成するブラッグ回折格子は、中空コア２１の周囲に周期的に配置された空孔２３によって形成される。この空孔２３は、フォトニックバンドギャップファイバの長手方向に対しては一定の形状を保持している。空孔２３の格子配置や空孔２３間の間隔を適当に選択すると、フォトニックバンドギャップファイバ２０に、任意の波長を中心波長とし、ある程度の帯域を有するフォトニックバンドギャップが生成される。このとき、中空コア２１を伝播する光はフォトニックバンドギャップの効果でコア部分に閉じ込められ、フォトニックバンドギャップファイバ２０内に光を閉じ込めて伝播させることが可能となる。

このような、中空コア２１と、規則的に配列された空孔２３によりブラッグ回折格子を構成するクラッド２２とを有するフォトニックバンドギャップファイバ２０を用いて、方向性結合器を製造することができる。

図３は、本発明の光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法に用いる光ファイバの一例として、フォトニック結晶ファイバ３０を示した断面構成図である。

図３において、フォトニック結晶ファイバ３０は、コア３１と、クラッド３２と、空孔３３とを備える。中心にコア３１が配置され、コア３１の周囲に空孔３３を備えるクラッド３２が配置される点は、図２に示したフォトニックバンドギャップファイバ２０と同様である。フォトニック結晶ファイバ３０は、固体のコア３１を有する点で、図２に示したフォトニックバンドギャップファイバ２０と異なる。コア３１には、光に対して透過性の高い石英ガラス等が用いられてよい。クラッド３２も、コア３１と同様の材料が用いられるが、規則正しく周期的に配列された空孔３３により、等価的に屈折率が低下している。かかるクラッド３２の等価的な屈折率の低下により、コア３１の屈折率が相対的に高くなり、屈折率差による全反射により、光はコア３１内に閉じ込められ、フォトニック結晶ファイバ３０中を伝搬する。なお、空孔３３は、フォトニックバンドギャップファイバ２０の場合と同様に、フォトニック結晶ファイバ３０の長手方向（軸方向）に延伸して存在する。

このように、固体のコア３１を有し、クラッド３２に空孔３３を有するフォトニック結晶ファイバ３０を用いる場合にも、本発明の光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法を好適に適用することができる。

図４は、本発明の光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法に用いる光ファイバの一例として、標準単一モードファイバ４０の断面構成を示した図である。図４において、標準単一モードファイバ４０は、コア４１と、クラッド４２とを有し、中心に配置されたコア４１の周囲に、クラッド４２が配置される。コア４１は、光に対して透過性の高い石英ガラスやプラスチック等の高屈折率を有する材料が用いられる。また、クラッド４２には、添加物が添加され、コア４１よりも低屈折率を有するように構成されている。よって、標準単一モードファイバ４０においても、コア４１とクラッド４２との屈折率差を利用した全反射により、光が標準単一モードファイバ４０の中を伝搬する。

このように、本発明の光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法は、従来から用いられている標準単一モードファイバ４０にも適用することができる。

次いで、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、本発明の実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法の一例について説明する。

図５Ａは、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法の研磨工程の一例を示した図である。図５Ａにおいて、光ファイバ１０が、固定部材１６に周囲から包囲されて固定され、用意された状態が示されている。また、研磨工程を行うのに用いられる設備として、光源５１と、パワーメータ５２と、研磨板５３が示されている。また、研磨板５３の上には、必要に応じて、研磨粉等の研磨材５４が用意される。

光ファイバ１０には、図２乃至図４において説明した、フォトニックバンドギャップファイバ２０、フォトニック結晶ファイバ３０又は標準単一モードファイバ４０を含む種々の光ファイバ１０が用いられる。本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法は、クラッド２２、３２に空孔２３、３３を有するフォトニックバンドギャップファイバ２０又はフォトニック結晶ファイバ３０を用いて方向性結合器を製造する場合に特に適するが、標準単一モードファイバ４０を含む種々の光ファイバ１０を用いる場合にも適用することができる。よって、図５Ａにおいては、適用する光ファイバ１０の種類を限定せずに、総括的に光ファイバ１０として示している。また、光ファイバ１０の断面中心に、やはり総括的にコア１１が示され、コア１１の周囲にやはり総括的にクラッド１２が示されている。

固定部材１６は、光ファイバ１０を固定して補強するための部材であり、必要に応じて用いる。固定部材１６は、光ファイバ１０を固定し、光ファイバ１０とともに研磨して除去することが可能であれば、種々の部材が用いられてよい。図５Ａにおいては、固定部材１６には接着剤が用いられており、光ファイバ１０は、両端を一部残し、中央部分を接着剤の中に埋め込んでして固化（モールド）させてある。図５Ａにおいて、固定部材１６は、下面が平坦な直方体の形状をしているので、固定部材１６の下面を研磨板５３に接触させて押圧し、研磨板５３を回転させることにより、光ファイバ１０を固定部材１６とともに精度よく研磨して、光ファイバ１０の側面（図５Ａにおいては下面）を研磨除去することが可能となる。

光源５１は、光ファイバ１０のコア１１に参照光を入力するための手段である。光源３１は、通常はレーザ光を用いるが、光ファイバ１０のコア１１を伝搬する光を発生させる光源であれば、発光ダイオード等の他の光源を用いてもよく、用途に応じて種々の光源を用いることができる。

光源５１は、光ファイバ１０のコア１１に入力する参照光の光強度を調整できることが好ましい。光ファイバ１０の種類、用途は様々であり、参照光の光強度を調整することができれば、種々の光ファイバ１０の研磨に共通の光源５１を利用することができる。

パワーメータ５２は、参照光が光ファイバ１０のコア１１を伝搬して出力された出力光の強度を測定する手段である。これにより、参照光の入力強度に対する出力光強度を知ることができ、研磨する光ファイバ１０を所望の光パワーを有する性能とすることができる。

研磨板３５は、摩擦により光ファイバ１０の側面の一部を除去する研磨手段である。研磨板３５が回転することにより、研磨面に接触した部分が摩擦により研磨除去される。図５Ａに示すように、光ファイバ１０の中央部分のみを固定部材１６で固定し、固定部材１６の存在する光ファイバ１０の中央部分のみ研磨板３５に接触させ、他の部分は研磨板５３と接触しないようにすることにより、光ファイバ１０の中央部分のみを研磨除去することができる。

また、研磨板３５により研磨を行う際には、必要に応じて研磨材５４が用いられてよい。研磨材５４は、例えば、アルミナ等の研磨粉等が用途に応じて用いられてよく、研磨板５３の上に、紙ヤスリのように研磨粉が塗布されて用いられてよい。

次に、研磨工程の具体的な処理内容について説明する。研磨工程においては、まず、光ファイバ１０の一方の端面に、光源３１から発射された参照光が入力され、光ファイバ１０の他方の端面から出力した光のパワーがパワーメータ５２で測定される。

この状態で、モールドした接着剤からなる固定部材１６の一面を研磨板５３で研磨し、固定部材１６および光ファイバ１０の側面の一部を取り除いていく。このとき、研磨板５３の上には、紙ヤスリのように研磨材５４の研磨粉が塗布されていてよい。研磨が進んでいくと光ファイバ１０の側面が削られて、光ファイバ１０のコア１１近くのクラッド１２が研磨されるようになる。そうすると、光ファイバ１０のコア１１を伝搬する光の一部が漏れ出して、パワーメータ５２の出力が低下する。この研磨の深さとパワーメータ５２の出力低下の間には一定の関係があり、パワーメータ５２の出力の低下をモニタすることによって、光ファイバ１０の側面の研磨深さを正確に知ることができる。そして、パワーメータ５２で測定される参照光に対応する出力光の光強度が、所定の値の強度まで低下したときに研磨を終了する。

このような研磨工程を、２本の光ファイバ１０に対して行うことにより、正確な研磨深さで側面が除去され、所定の光パワーを有する２本の光ファイバ１０を用意することができる。２本の光ファイバ１０が、所定の光パワーを有するので、これらから所定の結合比を有する方向性結合器を作製することが可能となる。

図５Ｂは、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法の接合工程の一例を示した図である。図５Ｂにおいて、２本の光ファイバ１０が、結合部１４で結合されている。結合部１４において、２本の光ファイバ１０が対向している面は、研磨工程で側面の一部が除去されて形成された除去面１５である。つまり、除去面１５同士が対向し、接合することにより、結合部１４が構成される。除去面１５は、クラッド１２がコア１１付近まで除去されているので、除去面１５同士を接合することによりコア１１同士が接近した構造となり、２本の光ファイバ１０が有効に結合され、方向性結合器が構成される。

このように、接合工程においては、研磨工程で２本の光ファイバ１０の各々の側面の一部が除去されて形成された除去面１５同士を対向させて接合し、方向性結合器を形成する。このとき、２本の光ファイバ１０同士の接合固定は、例えば、固定部材１６同士を接合することにより行うようにしてもよい。２本の光ファイバ１０のコア１１付近のクラッド１２同士は、必ずしも強い接合力を有する訳ではないので、そのような場合には、２本の光ファイバ１０を固定している固定部材１６同士を接合することにより、２本の光ファイバ１０同士を接合固定することができる。なお、固定部材１６同士は、接着剤を用いて接合するようにしてもよいし、その他の手法や手段によってもよい。例えば、固定部材１６が、加熱することにより複数回接着力を発揮する性質を有する接着剤であれば、そのような性質を有する接着剤を用いて、２本の光ファイバ１０同士を接合固定するようにしてもよい。また、ガラス基板等の基板を固定部材１６とし、基板で両側から対向する２本の光ファイバ１０を挟み、基板同士を固定したり接合したりするような構成としてもよい。

このように、研磨工程及び接合工程を行うことにより、所定の性能を有する光ファイバ１０を用いた方向性結合器を製造することができる。

次に、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法により製造される方向性結合器の具体例について説明する。

図６は、２本のフォトニックバンドギャップファイバ２０を用いて製造した方向性結合器の一例を示した断面構成図である。なお、図６において、固定部材１６は省略されているが、紙面の都合上、以後の実施例においても、固定部材１６は省略して示すものとする。図６において、２本のフォトニックバンドギャップファイバ２０とも、接合固定されている除去面２５が、中空コア２１付近ではあるが、中空コア２１までには到達しない微妙な研磨深さに形成されている。これにより、中空コア２１間のエネルギー結合を実現することができる。このように、側面が研磨された２本のフォトニックバンドギャップファイバ２０を対向させて接着させるとフォトニックバンドギャップファイバカプラとなるが、当該カプラの光パワーの結合比はこの研磨深さによって決定される。よって、所望の分岐比を有するカプラを再現性よく作製するためには、研磨深さを高精度で所望の値にする必要がある。本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法では、光パワーをモニタすることによって研磨中に常時研磨深さを知ることができるため、光パワーが所定の値になったところで研磨を終了すれば、研磨しすぎる危険を回避することができる。そして、本方法によって、フォトニックバンドギャップファイバ２０によるカプラを所望の性能で作製することが可能となる。

図７は、２本のフォトニック結晶ファイバ３０を用いて製造した方向性結合器の一例を示した断面構成図である。図７において、２本のフォトニック結晶ファイバ３０が、除去面３５で接合されており、各々のコア３１が、中央で接近した状態で接合されている。フォトニック結晶ファイバ３０の場合も、クラッド３２が空孔３３を有するため、所望の分岐比を有するカプラを再現性よく作製するためには、研磨深さを高い正確性で所望の値にする必要があるが、研磨中に光パワーを監視することにより、研磨深さを正確に知り、高精度の研磨を行うことができる。

このように、２本のフォトニック結晶ファイバ３０同士の接合においても、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法によれば、空孔３３を有するクラッド３２を適切な深さに研磨し、所望の分岐性能を有する方向性結合器を製造することができる。

なお、２本の標準単一モードファイバ４０同士を接合した方向性結合器については、特に図示はしないが、図６及び図７と同様に、適切な研磨深さの除去面が形成された、所望の分岐比を有する方向性結合器を製造することができる。

図８は、フォトニックバンドギャップファイバ２０とフォトニック結晶ファイバ３０とから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法は、光ファイバ１０の種類、材質、構造等が異なった２本の光ファイバを用いた場合にも適用することができる。

図８において、フォトニックバンドギャップファイバ２０の除去面２５と、フォトニック結晶ファイバ３０の除去面３５が対向して接合され、方向性結合器を構成している。フォトニックバンドギャップファイバ２０の中空コア２１と、フォトニック結晶ファイバ３０のコア３１は接近して配置されているが、微妙に残った互いのクラッド２２、３２を介して配置されている。両者とも、クラッド２２、２３に空孔２３、３３が存在し、正確な分岐比を達成するためには、微妙な研磨深さの精度が要求されるが、研磨中に参照光が伝搬した出力強度を測定することにより、正確な研磨深さで除去面２５、３５を形成することができる。

このように、互いに種類、構造が異なる２本の光ファイバ２０、３０を用いた場合であっても、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法によれば、所望の分岐比を有する方向性結合器を製造することができる。

図９は、フォトニックバンドギャップファイバ２０と標準単一モードファイバ４０とから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。図９において、フォトニックバンドギャップファイバ２０の除去面２５と、標準単一モードファイバ４０との除去面４５とが接合された方向性結合器が示されている。フォトニックバンドギャップファイバ２０の中空コア２１と、標準単一モードファイバ４０のコア４１が接近して配置されているが、除去面２５が中空コア２１、除去面４５がコア４１に到達しない程度で研磨が終了している点は、今までの実施例と同様である。

このように、近年開発されたフォトニックバンドギャップファイバ２０と、従来から用いられている標準単一モードファイバ４０とによる２本の光ファイバ２０、４０を用いた場合にも、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法を適用することができる。既に配設された光ファイバ４０と、新たに設ける最新の光ファイバ２０との光信号の分岐や合波は、実用的にも十分考えられる用途であり、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法によれば、そのような用途に適切に対応できる高精度の方向性結合器を製造することができる。

図１０は、フォトニック結晶ファイバ３０と標準単一モードファイバ４０とから構成される方向性結合器の一例を示した断面構成図である。図１０において、フォトニック結晶ファイバ３０の除去面３５と、標準単一モードファイバ４０との除去面４５とが接合された方向性結合器が示されている。フォトニック結晶ファイバ３０のコア３１と、標準単一モードファイバ４０のコア４１が接近して配置されているが、除去面３５がコア３１、除去面４５がコア４１に到達しない程度で研磨が終了している点は、今までの実施例と同様である。

図９の場合と同様に、近年開発されたフォトニック結晶ファイバ３０と、従来から用いられている標準単一モードファイバ４０との２本の光ファイバ３０、４０同士の光信号の分岐や合波は、今後も十分予想される用途である。本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法によれば、かかる用途に適切に対応した方向性結合器を製造することができる。

以上説明したように、本実施例に係る光ファイバを用いた方向性結合器の製造方法は、フォトニックバンドギャップファイバ２０のみならず、フォトニック結晶ファイバ３０、従来の石英コアを用いた標準単一モードファイバ４０等のファイバ２本の組み合わせにも適用することができる。更に、種類や材質が異なったファイバ２本、例えば、従来の石英コアの標準単一モードファイバ４０とフォトニックバンドギャップファイバ２０や、石英コアの標準単一モードファイバ４０と他の材質と構造の光ファイバ１０を用いても、容易に所望の分岐性能でカプラを作成することができる。

なお、光ファイバを用いた方向性結合器は、光ファイバ通信や光ファイバセンサにおいて最も基本的なデバイスであり、広く使われている。本発明によれば、今までにないフォトニックバンドギャップファイバカプラやフォトニック結晶ファイバカプラ、更に、２本異なった種類や材質を有する光ファイバを用いたカプラを容易に且つ所望の分岐性能で作製することが可能となり、光ファイバ通信や光ファイバセンサ分野に応用する価値が大きい。

例えば、空気コアを有するフォトニックバンドギャップファイバのコアを直接接合させ、所望の性能で光ファイバカプラが作製できるため、このカプラを用いて、フォトニック結晶ファイバのみによる光ファイバジャイロなどの光ファイバセンサを構成することができ、従来の空間系カップリング手法に比べると、安定性の向上と空気コアと空間系ガラス表面における光の反射をなくす効果が得られ、ファイバジャイロの高性能化に効果が大きい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。特に、本実施例においては、３種類の光ファイバ２０、３０、４０を用いた例のみを挙げて説明したが、今後新たに開発される新種の光ファイバにも本発明を適用することができ、種々の光ファイバに本発明を応用することができる。

本発明は、種々の光ファイバを用いた光ファイバカプラに利用することができ、更に光ファイバカプラを用いた光ファイバジャイロ等の光ファイバセンサに利用することができる。

１０ 光ファイバ
１１、３１、４１ コア
１２、２２、３２、４２ クラッド
１４ 結合部
１５、２５、３５、４５ 除去面
１６ 固定部材
２０ フォトニックバンドギャップファイバ
２１ 中空コア
２３、３３ 空孔
３０ フォトニック結晶ファイバ
４０ 標準単一モードファイバ
５１ 光源
５２ パワーメータ
５３ 研磨板
５４ 研磨材

Claims (8)

1. ２本の光ファイバから構成される方向性結合器の製造方法であって、
   前記２本の光ファイバの各々の側面の一部を研磨により除去し、除去面を形成する研磨工程と、
   前記除去面同士を対向させて接合させる接合工程とを有し、
   前記研磨工程において、前記光ファイバのコア中に参照光を伝搬させ、該参照光の出力光強度を測定しながら前記研磨を行い、該出力光強度が所定の強度まで低下したときに前記研磨を終了することを特徴とする方向性結合器の製造方法。
2. 前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、中空コアと、該中空コアの周囲に配置され、フォトニックバンドギャップ構造の回折格子を備えたクラッドとを有し、該回折格子はブラッグ回折格子を形成するために規則的に配置された複数の格子部からなり、各格子部は前記光ファイバの長手方向に伸びる空孔により構成されるフォトニックバンドギャップファイバであることを特徴とする請求項１に記載の方向性結合器の製造方法。
3. 前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、コアと、該コアの周囲に規則的に配列され、前記光ファイバの長手方向に伸びる複数の空孔を備えるクラッドとを有するフォトニック結晶ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性結合器の製造方法。
4. 前記２本の光ファイバのうち少なくとも１本は、コアと、該コアの周囲に配置され、該コアよりも屈折率が低いクラッドとを有する標準単一モードファイバであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方向性結合器の製造方法。
5. 前記２本の光ファイバは、互いに材質又は構造が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方向性結合器の製造方法。
6. 前記光ファイバは、前記研磨が行われる部分が周囲から固定部材に固定された状態で、該固定部材とともに前記研磨が行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方向性結合器の製造方法。
7. 前記固定部材は、接着剤であることを特徴とする請求項６に記載の方向性結合器の製造方法。
8. 前記接合工程は、前記２本の光ファイバを固定している前記固定部材同士を接合することにより前記２本の光ファイバを接合固定することを特徴とする請求項６又は７に記載の方向性結合器の製造方法。

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