JP2015152871A - Optical fiber device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光ファイバデバイスに関する。 The present invention relates to an optical fiber device.
マルチコア光ファイバを用いた光通信システムでは、光信号を入出力する箇所において、ファンイン・ファンアウト部品が必要となる。ファンイン・ファンアウト部品は、１本のマルチコア光ファイバとそのコアの数に対応した複数本のシングルコア光ファイバとの間に介設され、マルチコア光ファイバの各コアとそれに対応するシングルコア光ファイバとの間の光信号の入出力を行うための光ファイバデバイスである。そして、かかるファンイン・ファンアウト部品として、複数本の光ファイバの一端部が溶融延伸されて一体化したマルチコア光ファイバ接続部に構成された溶融延伸型のものが検討されている（例えば非特許文献１参照）。 In an optical communication system using a multi-core optical fiber, fan-in / fan-out components are required at locations where optical signals are input / output. The fan-in / fan-out component is interposed between one multi-core optical fiber and a plurality of single-core optical fibers corresponding to the number of cores, and each core of the multi-core optical fiber and the corresponding single-core optical fiber. An optical fiber device for inputting and outputting optical signals to and from a fiber. As such a fan-in / fan-out component, a melt-stretching type composed of a multi-core optical fiber connecting portion in which one end portions of a plurality of optical fibers are melt-stretched and integrated has been studied (for example, non-patent) Reference 1).
本発明の課題は、マルチコア光ファイバと複数本のシングルコア光ファイバとの間に介設される光ファイバデバイスによる挿入損失を抑えることである。 An object of the present invention is to suppress insertion loss due to an optical fiber device interposed between a multi-core optical fiber and a plurality of single-core optical fibers.
本発明は、マルチコア光ファイバと複数本のシングルコア光ファイバとの間に介設される光ファイバデバイスであって、
各々、コア及びクラッドを有する複数本の光ファイバを備え、前記複数本の光ファイバの一端部が溶融延伸されて一体化することによりマルチコア光ファイバ接続部が構成されており、
前記複数本の光ファイバのそれぞれは、前記マルチコア光ファイバ接続部に、コアの直径が漸次小さくなるように形成された部分を含み、その部分におけるコアの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコアの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコアの直径が存在する。
The present invention is an optical fiber device interposed between a multi-core optical fiber and a plurality of single-core optical fibers,
Each includes a plurality of optical fibers having a core and a cladding, and a multi-core optical fiber connection portion is configured by melting and extending one end portions of the plurality of optical fibers,
Each of the plurality of optical fibers includes a portion formed in the multi-core optical fiber connection portion so that the diameter of the core is gradually reduced, and between the maximum value and the minimum value of the core diameter in the portion. In the middle, there is a core diameter at which the mode field diameter has a minimum value in the relationship between the diameter of the core and the mode field diameter when light having a wavelength of 1.55 μm is transmitted.
本発明によれば、各光ファイバが、一端部のマルチコア光ファイバ接続部に、溶融延伸により外径が漸次小さくなるように形成された部分を含み、その部分におけるコアの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコアの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコアの直径が存在するので、一端側のマルチコア光ファイバとの接続部と他端側のシングルコア光ファイバとの接続部との間において、モードフィールド径の差を小さくすることができ、その結果、光ファイバデバイスによる挿入損失を抑えることができる。 According to the present invention, each optical fiber includes a portion formed at the multi-core optical fiber connection portion at one end so that the outer diameter is gradually reduced by melt drawing, and the maximum and minimum core diameters at that portion In the middle between the values, there is a core diameter at which the mode field diameter shows a minimum value in the relationship between the core diameter and the mode field diameter when transmitting light with a wavelength of 1.55 μm. The difference in mode field diameter can be reduced between the connection portion with the optical fiber and the connection portion with the single core optical fiber on the other end side, and as a result, insertion loss due to the optical fiber device can be suppressed. .
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
図１は、実施形態に係るファンアウト部品１０を示す。本実施形態に係るファンアウト部品は、例えば光通信システムにおいて、マルチコア光ファイバ２０と複数本のシングルコア光ファイバ３０（デリバリ光ファイバ）との間に介設される光ファイバデバイスである。 FIG. 1 shows a fan-out component 10 according to the embodiment. The fan-out component according to the present embodiment is an optical fiber device that is interposed between a multi-core optical fiber 20 and a plurality of single-core optical fibers 30 (delivery optical fibers), for example, in an optical communication system.
本実施形態に係るファンアウト部品１０は複数本の光ファイバ心線１１を備える。光ファイバ心線１１の本数は、本実施形態では、１本の光ファイバ心線１１の周囲に６本の光ファイバ心線１１を配した７本構成の例を示すが、特にこれに限定されるものではなく、例えば７〜１９本である。 The fan-out component 10 according to the present embodiment includes a plurality of optical fiber core wires 11. In the present embodiment, the number of the optical fiber cores 11 is an example of seven configurations in which six optical fiber cores 11 are arranged around one optical fiber core 11, but the number of the optical fiber core wires 11 is particularly limited to this. It is not a thing, for example, it is 7-19.
図２は光ファイバ心線１１を示す。 FIG. 2 shows the optical fiber core wire 11.
光ファイバ心線１１は、断面円形の光ファイバ１１１とそれを被覆するように設けられた被覆層１１２とを有する。光ファイバ心線１１の外径は例えば１３０〜２００μｍである。 The optical fiber core 11 includes an optical fiber 111 having a circular cross section and a coating layer 112 provided to cover the optical fiber 111. The outer diameter of the optical fiber core wire 11 is, for example, 130 to 200 μm.
光ファイバ１１１は、ファイバ中心の断面円形のコア１１１ａとそれを被覆するように設けられたクラッド１１１ｂとを有し、例えば石英ガラスで形成されている。光ファイバ１１１の外径は、接続対象のシングルコア光ファイバ３０の外径とほぼ同一であり、例えば６０〜１００μｍである。 The optical fiber 111 includes a core 111a having a circular cross section at the center of the fiber and a clad 111b provided so as to cover the core 111a, and is made of, for example, quartz glass. The outer diameter of the optical fiber 111 is substantially the same as the outer diameter of the single core optical fiber 30 to be connected, and is, for example, 60 to 100 μm.
コア１１１ａは、相対的に高屈折率であり、例えば、屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。コア１１１ａの直径は例えば７〜１４μｍであり、好ましくは９〜１２μｍである。 The core 111a has a relatively high refractive index, and is made of, for example, quartz glass doped with a dopant such as germanium (Ge) that increases the refractive index. The diameter of the core 111a is, for example, 7 to 14 μm, and preferably 9 to 12 μm.
クラッド１１１ｂは、相対的に低屈折率であり、例えば、ドーパントがドープされていない純粋な石英ガラス或いは屈折率を低くするフッ素（Ｆ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。 The clad 111b has a relatively low refractive index, and is made of, for example, pure silica glass not doped with a dopant or quartz glass doped with a dopant such as fluorine (F) that lowers the refractive index.
光ファイバ１１１の屈折率分布は、ステップ・インデックス型及びグレーデッド・インデックス型のいずれでもよいが、ステップ・インデックス型であることが好ましい。 The refractive index distribution of the optical fiber 111 may be either a step index type or a graded index type, but is preferably a step index type.
光ファイバ１１１の比屈折率差Δは、好ましくは０．２％以上、より好ましくは０．３％以上であり、また、好ましくは０．７％以下、より好ましくは０．５％以下である。 The relative refractive index difference Δ of the optical fiber 111 is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more, and preferably 0.7% or less, more preferably 0.5% or less. .
光ファイバ１１１のカットオフ波長λｃは、好ましくは１．５３μｍ以下、より好ましくは１．５０μｍ以下である。なお、カットオフ波長λｃは、曲げ法（ＩＥＣ６０７９３−１準拠）により測定される。 The cut-off wavelength λc of the optical fiber 111 is preferably 1.53 μm or less, more preferably 1.50 μm or less. The cut-off wavelength λc is measured by a bending method (compliant with IEC 60793-1).
被覆層１１２は、例えば紫外線硬化型樹脂で形成されている。被覆層１１２の厚さは例えば１５〜７０μｍである。 The covering layer 112 is made of, for example, an ultraviolet curable resin. The thickness of the coating layer 112 is, for example, 15 to 70 μm.
本実施形態に係るファンアウト部品１０は、複数本の光ファイバ心線１１の一端部において被覆層１１２が所定長剥がされ、そして、それにより露出した複数本の光ファイバ１１１の一端部が、それぞれマルチホールキャピラリ１２の各孔に挿入されたものが溶融延伸されて一体化することによりマルチコア光ファイバ接続部１３が構成されている。ここで、光ファイバ１１１がマルチホールキャピラリ１２の孔の開口端に直接接触するのを規制する観点からは、基端側において、被覆層１１２を有する光ファイバ心線１１がマルチホールキャピラリ１２に所定長挿入されていることが好ましい。このマルチコア光ファイバ接続部１３は、先端面が接続対象のマルチコア光ファイバ２０との接続端面１３ａであり、その接続端面１３ａにおけるコア間隔が接続対象のマルチコア光ファイバ２０のコア間隔に一致するように加工されたものである。なお、本実施形態に係るファンアウト部品１０は、マルチコア光ファイバ接続部１３から他端側に分岐して延びる複数本の光ファイバ心線１１によりシングルコア光ファイバ接続部１４が構成され、それぞれの先端面が接続対象のシングルコア光ファイバ３０との接続端面である。 In the fan-out component 10 according to the present embodiment, the coating layer 112 is peeled off at a predetermined length at one end of the plurality of optical fiber cores 11, and one end of the plurality of optical fibers 111 exposed thereby is respectively A multi-core optical fiber connection portion 13 is configured by melting and extending the ones inserted into the holes of the multi-hole capillary 12 and integrating them. Here, from the viewpoint of restricting the optical fiber 111 from coming into direct contact with the opening end of the hole of the multi-hole capillary 12, the optical fiber core wire 11 having the coating layer 112 is predetermined on the multi-hole capillary 12 on the base end side. It is preferable that it is inserted long. The multi-core optical fiber connection portion 13 has a tip end surface that is a connection end surface 13a with the multi-core optical fiber 20 to be connected, and a core interval in the connection end surface 13a matches a core interval of the multi-core optical fiber 20 to be connected. It has been processed. In the fan-out component 10 according to the present embodiment, a single-core optical fiber connection portion 14 is configured by a plurality of optical fiber core wires 11 that branch off from the multi-core optical fiber connection portion 13 to the other end side. The front end surface is a connection end surface with the single core optical fiber 30 to be connected.
マルチコア光ファイバ接続部１３は、複数本の光ファイバ１１１が束ねられてそのまま溶融延伸されて構成されていてもよく、また、複数本の光ファイバ１１１が単孔のキャピラリに挿入されて溶融延伸されて構成されていてもよいが、接続対象のマルチコア光ファイバ２０との接続端面１３ａにおけるコア１１１ａの位置ずれを抑える観点から、上記のようにマルチホールキャピラリが用いられて構成されていることが好ましい。 The multi-core optical fiber connecting portion 13 may be configured by bundling a plurality of optical fibers 111 and melt-stretching them as they are, or by inserting a plurality of optical fibers 111 into a single-hole capillary and melt-stretching them. However, from the viewpoint of suppressing the positional deviation of the core 111a at the connection end surface 13a with the multicore optical fiber 20 to be connected, the multihole capillary is preferably used as described above. .
マルチホールキャピラリ１２は、例えば石英ガラスで形成されており、光ファイバ１１１のクラッド１１１ｂと同一材料で形成されていることが好ましい。マルチホールキャピラリ１２の外径は例えば１４０〜１０００μｍである。 The multi-hole capillary 12 is made of, for example, quartz glass, and is preferably made of the same material as the clad 111b of the optical fiber 111. The outer diameter of the multi-hole capillary 12 is, for example, 140 to 1000 μm.
図３は、マルチコア光ファイバ接続部１３を示す。 FIG. 3 shows the multi-core optical fiber connection 13.
マルチコア光ファイバ接続部１３は、基端側の大径部１３１と先端側の小径部１３２とそれらの間のテーパ部１３３とを有し、小径部１３２の先端面が接続対象のマルチコア光ファイバ２０との接続端面１３ａである。なお、マルチコア光ファイバ接続部１３は、図４に示すように、小径部１３２を有さず、テーパ部１３３の先端面が接続対象のマルチコア光ファイバ２０との接続端面１３ａであってもよい。 The multi-core optical fiber connecting portion 13 has a proximal-side large-diameter portion 131, a distal-end-side small-diameter portion 132, and a tapered portion 133 therebetween, and the distal-end surface of the small-diameter portion 132 is the multi-core optical fiber 20 to be connected. It is the connection end surface 13a. As shown in FIG. 4, the multicore optical fiber connection portion 13 may not have the small diameter portion 132 and the tip end surface of the taper portion 133 may be a connection end surface 13 a with the multicore optical fiber 20 to be connected.
大径部は、溶融延伸されていない部分であるため、外径が長さ方向に沿って均一で且つマルチホールキャピラリ１２の外径と同一であり、そして、光ファイバ１１１とマルチホールキャピラリ１２とは融着していない。従って、大径部１３１におけるコア１１１ａの直径もまた、長さ方向に沿って均一であり、元々の光ファイバ１１１のコア１１１ａの直径に等しい。大径部１３１の長さは例えば５〜５０ｍｍである。 Since the large diameter portion is a portion that is not melt-drawn, the outer diameter is uniform along the length direction and is the same as the outer diameter of the multi-hole capillary 12, and the optical fiber 111, the multi-hole capillary 12, Is not fused. Accordingly, the diameter of the core 111 a in the large diameter portion 131 is also uniform along the length direction and equal to the diameter of the core 111 a of the original optical fiber 111. The length of the large diameter portion 131 is, for example, 5 to 50 mm.
小径部１３２は、溶融延伸された部分であって、外径が長さ方向に沿って均一で且つ接続対象のマルチコア光ファイバ２０の外径とほぼ同一であり、そして、溶融延伸によって光ファイバ１１１とマルチホールキャピラリ１２とが融着している。従って、小径部１３２におけるコア１１１ａの直径もまた、長さ方向に沿って均一であり、元々の光ファイバ１１１のコア１１１ａの直径よりも小さい。この小径部１３２におけるコア１１１ａの直径は、例えば３．５〜７μｍである。小径部１３２の長さは例えば０〜１０ｍｍである。小径部１３２の外径は、接続対象のマルチコア光ファイバ２０の外径とほぼ同一であり、例えば１５０〜２５０μｍである。 The small-diameter portion 132 is a melt-stretched portion, the outer diameter is uniform along the length direction, and is substantially the same as the outer diameter of the multi-core optical fiber 20 to be connected, and the optical fiber 111 is melt-stretched. And the multi-hole capillary 12 are fused. Therefore, the diameter of the core 111a in the small diameter portion 132 is also uniform along the length direction and is smaller than the diameter of the core 111a of the original optical fiber 111. The diameter of the core 111a in this small diameter part 132 is 3.5-7 micrometers, for example. The length of the small diameter portion 132 is, for example, 0 to 10 mm. The outer diameter of the small diameter portion 132 is almost the same as the outer diameter of the multi-core optical fiber 20 to be connected, and is, for example, 150 to 250 μm.
テーパ部１３３は、溶融延伸された部分であって、外径が長さ方向に沿って大径部１３１側（基端側）から小径部１３２側（先端側）に向かってテーパ状に漸次小さくなるように形成された円錐台形状に形成されており、そして、溶融延伸によって光ファイバ１１１とマルチホールキャピラリ１２とが融着している。テーパ部１３３の長さは例えば３〜３０ｍｍである。 The taper portion 133 is a melt-drawn portion, and the outer diameter gradually decreases in a tapered shape from the large diameter portion 131 side (base end side) to the small diameter portion 132 side (tip end side) along the length direction. The optical fiber 111 and the multi-hole capillary 12 are fused by melt drawing. The length of the taper part 133 is 3-30 mm, for example.
テーパ部１３３におけるコア１１１ａの直径は、大径部１３１側の端においては大径部１３１におけるコア１１１ａの直径、つまり、元々の光ファイバ１１１のコア１１１ａの直径に等しく、一方、小径部１３２側の端においては小径部１３２におけるコア１１１ａの直径に等しい。そのため、テーパ部１３３におけるコア１１１ａの直径は、大径部１３１側（基端側）から小径部１３２側（先端側）に向かって漸次小さくなるように形成されており、大径部１３１側の端がコア１１１ａの直径の最大値であり且つ小径部１３２側の端がコア１１１ａの直径の最小値である。そして、これらのコア１１１ａの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコア１１１ａの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコア１１１ａの直径が存在する。つまり、複数本の光ファイバ１１１のそれぞれは、マルチコア光ファイバ接続部１３において、コア１１１ａの直径が漸次小さくなるように形成された部分を含み、その部分におけるコア１１１ａの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコア１１１ａの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコア１１１ａの直径が存在することとなる。 The diameter of the core 111a in the tapered portion 133 is equal to the diameter of the core 111a in the large-diameter portion 131 at the end on the large-diameter portion 131 side, that is, the diameter of the core 111a of the original optical fiber 111. Is equal to the diameter of the core 111a in the small-diameter portion 132. Therefore, the diameter of the core 111a in the tapered portion 133 is formed so as to gradually decrease from the large diameter portion 131 side (base end side) toward the small diameter portion 132 side (tip end side). The end is the maximum value of the diameter of the core 111a, and the end on the small diameter portion 132 side is the minimum value of the diameter of the core 111a. The mode field diameter is a minimum value in the relationship between the diameter of the core 111a and the mode field diameter when light having a wavelength of 1.55 μm is transmitted between the maximum value and the minimum value of the diameters of the cores 111a. There is a diameter of the core 111a. That is, each of the plurality of optical fibers 111 includes a portion formed so that the diameter of the core 111a gradually decreases in the multi-core optical fiber connecting portion 13, and the maximum value and the minimum value of the diameter of the core 111a in the portion. In between, the diameter of the core 111a in which the mode field diameter shows a minimum value exists in the relationship between the diameter of the core 111a and the mode field diameter when light having a wavelength of 1.55 μm is transmitted.
ここで、光ファイバ１１１を溶融延伸したときには、光ファイバ１１１が先端に向かって長さ方向に沿って外径が漸次小さくなると共に、コア１１１ａの直径も先端に向かって長さ方向に沿って漸次小さくなる。このとき、モードフィールド径は、図５に示すように、コア１１１ａの直径が先端に向かって長さ方向に沿って小さくなるのに伴って一旦は小さくなるものの、極小値を示し、その後は、コア１１１ａの直径が小さくなるに伴って大きくなる。その結果、本実施形態に係るファンアウト部品１０では、マルチコア光ファイバ接続部１３のテーパ部１３３において、上記の通り、コア１１１ａの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコア１１１ａの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコア１１１ａの直径が存在することとなる。 Here, when the optical fiber 111 is melt-drawn, the outer diameter of the optical fiber 111 gradually decreases along the length direction toward the tip, and the diameter of the core 111a also gradually increases along the length direction toward the tip. Get smaller. At this time, as shown in FIG. 5, the mode field diameter shows a local minimum value although it decreases once as the diameter of the core 111a decreases along the length direction toward the tip. The core 111a increases as the diameter decreases. As a result, in the fan-out component 10 according to the present embodiment, at the taper portion 133 of the multi-core optical fiber connection portion 13, as described above, the wavelength 1... Is intermediate between the maximum value and the minimum value of the diameter of the core 111a. In the relationship between the diameter of the core 111a and the mode field diameter when light of 55 μm is transmitted, the diameter of the core 111a in which the mode field diameter shows a minimum value exists.
以上の構成により本実施形態に係るファンアウト部品１０によれば、コア１１１ａの直径が最小である一端側のマルチコア光ファイバ２０との接続部とコア１１１ａの直径が最大である他端側のシングルコア光ファイバ３０との接続部との間において、モードフィールド径の差を小さくすることができ、その結果、本実施形態に係るファンアウト部品１０による挿入損失を小さく抑えることができる。そのコア１１１ａの最大値及び最小値でのモードフィールド径の差は、コア１１１ａの直径の最大値におけるモードフィールド径を基準として、好ましくは±２０％の範囲内、より好ましくは±１０％の範囲内、さらに好ましくは±５％の範囲内、最も好ましくは０％である、つまり、コア１１１ａの直径の最大値及び最小値においてモードフィールド径が一致していることである。 With the fan-out component 10 according to the present embodiment having the above configuration, the connecting portion between the multi-core optical fiber 20 on one end side where the diameter of the core 111a is minimum and the single end on the other end side where the diameter of the core 111a is maximum. The difference in mode field diameter can be reduced between the connecting portion with the core optical fiber 30 and, as a result, the insertion loss due to the fan-out component 10 according to the present embodiment can be kept small. The difference in mode field diameter between the maximum value and the minimum value of the core 111a is preferably within a range of ± 20%, more preferably within a range of ± 10%, based on the mode field diameter at the maximum value of the diameter of the core 111a. Of these, more preferably within a range of ± 5%, and most preferably 0%, that is, the mode field diameter is the same at the maximum value and the minimum value of the diameter of the core 111a.
なお、光ファイバ１１１を溶融延伸した場合、コア１１１ａの直径が、モードフィールド径が極小値を示すコア１１１ａの直径よりも小さい部分は、通常、曲げ損失が非常に大きくなるため、実用に供されることはない。しかしながら、本実施形態に係るファンアウト部品１０では、コア１１１ａの直径が、モードフィールド径が極小値を示すコア１１１ａの直径よりも小さい部分、つまり、小径部１３２及びテーパ部１３３の一部分が使用されるものの、それらは、容器内に収容されるために曲げ変形が加えられることがなく、かかる曲げ損失を考慮する必要がない。 When the optical fiber 111 is melt-drawn, a portion where the diameter of the core 111a is smaller than the diameter of the core 111a in which the mode field diameter shows a minimum value is usually put into practical use because the bending loss becomes very large. Never happen. However, in the fan-out component 10 according to the present embodiment, a portion where the diameter of the core 111a is smaller than the diameter of the core 111a in which the mode field diameter exhibits a minimum value, that is, a portion of the small diameter portion 132 and the taper portion 133 is used. However, they are not subjected to bending deformation because they are accommodated in the container, and it is not necessary to consider such bending loss.
また、テーパ部１３３においては、中心の１つのコア１１１ａは真っ直ぐに延びているが、その周囲に配設されたコア１１１ａは先端に向かって中心のコア１１１ａに近付くように曲がっている（図３参照）。仮に、テーパ部１３３の基端側の端における光ファイバ１１１の外径ｄ＝８０μｍ及び光ファイバ１１１間のクリアランスδ＝１０μｍ、従って、コア１１１ａの間隔Λ１＝９０μｍ、テーパ部１３３の先端側の端におけるコア１１１ａの間隔Λ２＝４５μｍ、及びテーパ部１３３の長さＬ＝１０ｍｍ、コア１１１ａの曲げ形状が２つの円弧が連なった形状である場合には、周囲のコア１１１ａの曲げの曲率半径が約５００ｍｍと算出され、この曲げによる曲げ損失はほとんど無視し得るものである。中心のコア１１１ａの周囲に配設されたコア１１１ａのテーパ部１３３における曲げ損失を小さく抑える観点からは、光ファイバ１１１の外径は、好ましくは６０〜１５０μｍであり、汎用の光ファイバ１１１を用いることができるということを考慮すると、より好ましくは８０μｍ及び１２５μｍ、特に好ましくは８０μｍである。非特許文献１に開示された技術では、比屈折率差Δの大きい光ファイバを使用するため、汎用性に難があるが、本実施形態に係るファンアウト部品１０において、汎用の光ファイバ１１１を用いる場合には、国際標準化されているＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２の比屈折率差Δの光ファイバ１１１を適用でき、また、かかる光ファイバ１１１は、汎用の母材のものをそのまま利用して製造することができるという利点がある。同様に、中心のコア１１１ａの周囲に配設されたコア１１１ａのテーパ部１３３における曲げ損失を小さく抑える観点からは、テーパ部１３３の長さは、好ましくは３〜３０ｍｍ、より好ましくは３〜１５ｍｍであり、また、大径部１３１の外径よりも大きいことが好ましい。 Further, in the taper portion 133, one core 111a at the center extends straight, but the core 111a disposed around the core 111a is bent toward the tip toward the center core 111a (FIG. 3). reference). Temporarily, the outer diameter d of the optical fiber 111 at the proximal end of the tapered portion 133 is 80 μm and the clearance δ between the optical fibers 111 is 10 μm. Therefore, the interval Λ 1 of the core 111 a is 90 μm, and the distal end side of the tapered portion 133 is When the interval Λ 2 = 45 μm of the core 111a at the end, the length L of the tapered portion 133 = 10 mm, and the bending shape of the core 111a is a shape in which two arcs are connected, the radius of curvature of the bending of the surrounding core 111a Is calculated to be about 500 mm, and the bending loss due to this bending is almost negligible. From the viewpoint of suppressing the bending loss at the taper portion 133 of the core 111a disposed around the central core 111a, the outer diameter of the optical fiber 111 is preferably 60 to 150 μm, and a general-purpose optical fiber 111 is used. In view of the fact that it is possible, 80 μm and 125 μm are more preferable, and 80 μm is particularly preferable. In the technique disclosed in Non-Patent Document 1, since an optical fiber having a large relative refractive index difference Δ is used, versatility is difficult. However, in the fan-out component 10 according to the present embodiment, the general-purpose optical fiber 111 is used. When used, ITU-TG, which has been internationally standardized. An optical fiber 111 having a relative refractive index difference Δ of 652 can be applied, and the optical fiber 111 has an advantage that it can be manufactured using a general-purpose base material as it is. Similarly, from the viewpoint of minimizing bending loss in the taper portion 133 of the core 111a disposed around the central core 111a, the length of the taper portion 133 is preferably 3 to 30 mm, more preferably 3 to 15 mm. Moreover, it is preferable that it is larger than the outer diameter of the large diameter part 131.
次に、本実施形態に係るファンアウト部品１０の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the fan-out component 10 according to this embodiment will be described.
まず、複数本の光ファイバ心線１１とマルチホールキャピラリ１２とを準備し、各光ファイバ心線１１の一端部において被覆層１１２を剥がして光ファイバ１１１を露出させる。 First, a plurality of optical fiber cores 11 and multi-hole capillaries 12 are prepared, and the coating layer 112 is peeled off at one end of each optical fiber core 11 to expose the optical fiber 111.
次いで、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、マルチホールキャピラリ１２の各孔に光ファイバ１１１を挿入する。このとき、光ファイバ１１１がマルチホールキャピラリ１２の孔の開口端に直接接触するのを規制する観点からは、基端側において、被覆層１１２を有する光ファイバ心線１１をマルチホールキャピラリ１２に所定長挿入することが好ましい。 Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, the optical fiber 111 is inserted into each hole of the multi-hole capillary 12. At this time, from the viewpoint of restricting the optical fiber 111 from coming into direct contact with the opening end of the hole of the multi-hole capillary 12, the optical fiber core wire 11 having the coating layer 112 is fixed to the multi-hole capillary 12 on the base end side. Long insertion is preferred.
続いて、図７に示すように、複数本の光ファイバ１１１が挿入されたマルチホールキャピラリ１２の中間部を加熱すると共に長さ方向に延伸する。このとき、複数本の光ファイバ１１１が挿入されたマルチホールキャピラリ１２が溶融延伸されてダンベル状に形成され、その部分において複数本の光ファイバ１１１とマルチホールキャピラリ１２とが融着して一体化する。 Subsequently, as shown in FIG. 7, the intermediate portion of the multi-hole capillary 12 into which the plurality of optical fibers 111 are inserted is heated and stretched in the length direction. At this time, the multi-hole capillary 12 into which the plurality of optical fibers 111 are inserted is melt-drawn and formed into a dumbbell shape, and the plurality of optical fibers 111 and the multi-hole capillary 12 are fused and integrated at that portion. To do.
そして、図８に示すように、ダンベル状に溶融延伸された部分の中間部を切断し、必要に応じて切断面の研磨等を行うことにより本実施形態に係るファンアウト部品１０が得られる。 And as shown in FIG. 8, the fan-out component 10 which concerns on this embodiment is obtained by cut | disconnecting the intermediate part of the part melt-drawn by dumbbell shape, and grind | polishing a cut surface as needed.
なお、本実施形態では、光ファイバデバイスとしてファンアウト部品１０を示したが、特にこれに限定されるものではなく、同様の構造によりファンイン部品を構成することもできる。 In the present embodiment, the fan-out component 10 is shown as an optical fiber device. However, the fan-out component 10 is not particularly limited thereto, and the fan-in component can be configured with the same structure.
（光ファイバ心線）
外径が８０μｍ、コアの直径が９．１８μｍ、比屈折率差Δが０．３６％、及びカットオフ波長λｃが１．３８μｍであるステップ・インデックス型の屈折率分布の石英ガラス製の光ファイバを有する光ファイバ心線Ａ、外径が８０μｍ、コアの直径が９．６μｍ、比屈折率差Δが０．３６％、及びカットオフ波長λｃが１．４８μｍであるステップ・インデックス型の屈折率分布の石英ガラス製の光ファイバを有する光ファイバ心線Ｂ、並びに外径が８０μｍ、コアの直径が１０．５μｍ、比屈折率差Δが０．３６％、及びカットオフ波長λｃが１．５８μｍであるステップ・インデックス型の屈折率分布の石英ガラス製の光ファイバを有する光ファイバ心線Ｃを準備した（表１参照）。カットオフ波長λｃは、曲げ法（ＩＥＣ６０７９３−１準拠）により測定したものである。
(Optical fiber core)
An optical fiber made of silica glass of step index type refractive index distribution with an outer diameter of 80 μm, a core diameter of 9.18 μm, a relative refractive index difference Δ of 0.36%, and a cutoff wavelength λc of 1.38 μm. Step-index type refractive index having an optical fiber core A having an outer diameter of 80 μm, a core diameter of 9.6 μm, a relative refractive index difference Δ of 0.36%, and a cutoff wavelength λc of 1.48 μm An optical fiber core B having an optical fiber made of silica glass having a distribution, an outer diameter of 80 μm, a core diameter of 10.5 μm, a relative refractive index difference Δ of 0.36%, and a cutoff wavelength λc of 1.58 μm. An optical fiber core C having an optical fiber made of silica glass having a step index type refractive index distribution is prepared (see Table 1). The cut-off wavelength λc is measured by a bending method (according to IEC 60793-1).
光ファイバ心線Ａ及びＢは、Ｃ帯（１．５３〜１．５６５μｍ）、Ｌ帯（１．５６５〜１．６２５μｍ）のいずれにおいてもシングルモードである。一方、光ファイバ心線Ｃは、カットオフ波長λｃがＣ帯の境界波長である１．５３μｍを越えている。 The optical fibers A and B are single mode in both the C band (1.53 to 1.565 μm) and the L band (1.565 to 1.625 μm). On the other hand, in the optical fiber core C, the cutoff wavelength λc exceeds 1.53 μm which is the boundary wavelength of the C band.
（試験評価方法及び結果）
＜モードフィールド径の変化＞
光ファイバ心線Ａ〜Ｃのそれぞれについて、図９（ａ）に示すように、中間部において所定長の被覆層１１２を剥がして露出した光ファイバ１１１を加熱及び延伸してダンベル状に形成した。このとき、テーパ状に形成された部分の長さが約４ｍｍとなり、また、外径が均一に延伸された部分の長さが約２０ｍｍとなるようにした。
(Test evaluation method and results)
<Change in mode field diameter>
For each of the optical fiber cores A to C, as shown in FIG. 9A, the optical fiber 111 exposed by peeling off the coating layer 112 having a predetermined length at the intermediate portion was heated and stretched to form a dumbbell shape. At this time, the length of the tapered portion was about 4 mm, and the length of the portion having the outer diameter uniformly extended was about 20 mm.
そして、図９（ｂ）に示すように、外径が均一に延伸された部分の中間部を切断して試験片を作製した。試験片は、光ファイバ１１１の端面の外径が７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、及び４０μｍである４種を作製した。なお、いずれの試験片も、テーパ状に形成された部分において、コア１１１ａの直径も先端側に向かって漸次小さくなるように形成される。 And as shown in FIG.9 (b), the intermediate part of the part by which the outer diameter was extended | stretched uniformly was cut | disconnected, and the test piece was produced. Four types of test pieces having an outer diameter of the end face of the optical fiber 111 of 70 μm, 60 μm, 50 μm, and 40 μm were prepared. Each test piece is formed so that the diameter of the core 111a gradually decreases toward the tip in the tapered portion.
各試験片について、光ファイバ１１１の端面における波長１．５５μｍの光を伝送したときのモードフィールド径を測定した。 About each test piece, the mode field diameter when the light of wavelength 1.55 micrometer in the end surface of the optical fiber 111 was transmitted was measured.
図１０〜１２は、光ファイバ心線Ａ〜Ｃのそれぞれの光ファイバの端面の外径と波長１．５５μｍの光を伝送したときのモードフィールド径との関係を示す。なお、実線は理論値である。 10 to 12 show the relationship between the outer diameters of the end faces of the optical fibers of the optical fiber cores A to C and the mode field diameter when transmitting light having a wavelength of 1.55 μm. The solid line is the theoretical value.
図１０〜１２によれば、光ファイバ心線Ａ〜Ｃのいずれも、光ファイバの端面の外径が４０〜８０μｍの中間、従って、この間におけるコアの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのモードフィールド径の極小値を示す光ファイバの端面の外径、従って、コアの直径が存在することが分かる。 According to FIGS. 10 to 12, any of the optical fiber cores A to C has an outer diameter of the end face of the optical fiber in the middle of 40 to 80 μm, and therefore between the maximum value and the minimum value of the core diameter during this period. In the middle, it can be seen that there is an outer diameter of the end face of the optical fiber showing the minimum value of the mode field diameter when transmitting light having a wavelength of 1.55 μm, and hence the diameter of the core.
＜溶融延伸による損失＞
光ファイバ心線Ａ及びＢのそれぞれについて、図９（ａ）に示すように、光ファイバを加熱及び延伸してダンベル状に形成したものに、波長１．５５μｍの光を伝送したときの透過光量を測定して伝送損失を算出した。
<Loss due to melt drawing>
For each of the optical fiber cores A and B, as shown in FIG. 9 (a), the amount of light transmitted when light having a wavelength of 1.55 μm is transmitted to a dumbbell formed by heating and stretching the optical fiber. Was measured to calculate the transmission loss.
測定の結果、光ファイバ心線Ａ及びＢのいずれについても、光ファイバの端面の外径が７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、及び４０μｍのいずれの場合でも伝送損失が０．０５ｄＢより小さいことを確認した。 As a result of the measurement, it was confirmed that the transmission loss was smaller than 0.05 dB for any of the optical fiber end faces A and B when the outer diameter of the end face of the optical fiber was 70 μm, 60 μm, 50 μm, and 40 μm.
この結果によれば、光ファイバの溶融延伸による伝送損失は極めて小さいことが分かる。 According to this result, it can be seen that the transmission loss due to the melt drawing of the optical fiber is extremely small.
＜曲げ損失＞
光ファイバ心線Ｂについて、マンドレルに１０回巻き付けた状態における曲げ損失の波長依存性を、光ファイバの曲げ半径が１５ｍｍの場合及び１７．５ｍｍの場合でそれぞれ測定した。
<Bending loss>
With respect to the optical fiber core B, the wavelength dependence of the bending loss in a state where the optical fiber was wound around the mandrel was measured for each of the cases where the bending radius of the optical fiber was 15 mm and 17.5 mm.
図１３は、光ファイバ心線Ｂの光ファイバの溶融延伸前における伝送する光の波長と曲げ損失との関係を示す。 FIG. 13 shows the relationship between the wavelength of transmitted light and the bending loss before the optical fiber of the optical fiber core B is melt-drawn.
図１３によれば、光ファイバ心線Ｂでは、光ファイバの曲げ半径が１５ｍｍまでの曲げ変形であれば、曲げ損失が低く、許容されると考えられる。 According to FIG. 13, in the optical fiber core B, if the bending radius of the optical fiber is a bending deformation up to 15 mm, the bending loss is considered to be low and allowed.
また、光ファイバ心線Ｂについて、図９（ａ）に示すように、光ファイバを加熱及び延伸してダンベル状に形成したもののうち均一に延伸された部分の外径が４０μｍであるもののマンドレルに巻き付けた状態における曲げ損失の波長依存性を、光ファイバの曲げ半径が３０ｍｍの場合、６０ｍｍの場合、７５ｍｍの場合、１００ｍｍの場合、及び１３５ｍｍの場合でそれぞれ測定した。 For the optical fiber core B, as shown in FIG. 9 (a), a mandrel having an outer diameter of 40 μm that is uniformly stretched out of a dumbbell formed by heating and stretching the optical fiber. The wavelength dependence of the bending loss in the wound state was measured when the bending radius of the optical fiber was 30 mm, 60 mm, 75 mm, 100 mm, and 135 mm.
図１４は、光ファイバ心線Ｂの光ファイバの溶融延伸後における伝送する光の波長と曲げ損失との関係を示す。 FIG. 14 shows the relationship between the wavelength of transmitted light and the bending loss after melt drawing of the optical fiber of the optical fiber core B.
図１４によれば、光ファイバ心線Ｂでは、曲げ半径が１００ｍｍを越えれば、Ｃ帯及びＬ帯において曲げ損失が大きくなるのが抑えられることが分かる。 As can be seen from FIG. 14, in the optical fiber core B, if the bending radius exceeds 100 mm, an increase in bending loss in the C band and the L band can be suppressed.
＜接続損失＞
光ファイバ心線Ｂを用い、光ファイバの外径が４０μｍとなるまで溶融延伸することにより上記実施形態と同様のファンアウト部品を構成した場合について、マルチコア光ファイバ及びシングルコア光ファイバのそれぞれの接続損失を計算により算出したところ、シングルコア光ファイバとの接続損失は、伝送する光の波長によらず極めて小さく、また、マルチコア光ファイバとの接続損失は、Ｌ帯の境界波長である１．６２５μｍの光を伝送した場合でも０．２ｄＢ以下であった。
<Connection loss>
When a fan-out component similar to that of the above embodiment is configured by melt drawing until the outer diameter of the optical fiber becomes 40 μm using the optical fiber core B, each connection of the multi-core optical fiber and the single-core optical fiber When the loss is calculated by calculation, the connection loss with the single core optical fiber is extremely small regardless of the wavelength of the transmitted light, and the connection loss with the multi-core optical fiber is 1.625 μm which is the boundary wavelength of the L band. Even in the case of transmitting the light of 0.2 dB or less.
本発明は光ファイバデバイスについて有用である。 The present invention is useful for optical fiber devices.
１０ ファンアウト部品（光ファイバデバイス）
１１ 光ファイバ心線
１１１ 光ファイバ
１１１ａ コア
１１１ｂ クラッド
１１２ 被覆層
１２ マルチホールキャピラリ
１３ マルチコア光ファイバ接続部
１３ａ 接続端面
１３１ 大径部
１３２ 小径部
１３３ テーパ部
１４ シングルコア光ファイバ接続部
２０ マルチコア光ファイバ
３０ シングルコア光ファイバ
10 Fan-out parts (optical fiber devices)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical fiber core wire 111 Optical fiber 111a Core 111b Clad 112 Coating layer 12 Multihole capillary 13 Multicore optical fiber connection part 13a Connection end surface 131 Large diameter part 132 Small diameter part 133 Tapered part 14 Single core optical fiber connection part 20 Multicore optical fiber 30 Single core optical fiber
Claims (3)
各々、コア及びクラッドを有する複数本の光ファイバを備え、前記複数本の光ファイバの一端部が溶融延伸されて一体化することによりマルチコア光ファイバ接続部が構成されており、
前記複数本の光ファイバのそれぞれは、前記マルチコア光ファイバ接続部に、コアの直径が漸次小さくなるように形成された部分を含み、その部分におけるコアの直径の最大値と最小値との間の中間に、波長１．５５μｍの光を伝送したときのコアの直径とモードフィールド径との関係においてモードフィールド径が極小値を示すコアの直径が存在する光ファイバデバイス。 An optical fiber device interposed between a multi-core optical fiber and a plurality of single-core optical fibers,
Each includes a plurality of optical fibers having a core and a cladding, and a multi-core optical fiber connection portion is configured by melting and extending one end portions of the plurality of optical fibers,
Each of the plurality of optical fibers includes a portion formed in the multi-core optical fiber connection portion so that the diameter of the core is gradually reduced, and between the maximum value and the minimum value of the core diameter in the portion. An optical fiber device having a core diameter in which the mode field diameter shows a minimum value in the relationship between the diameter of the core and the mode field diameter when transmitting light having a wavelength of 1.55 μm.
前記コアの直径の最大値及び最小値でのモードフィールド径の差が、コアの直径の最大値におけるモードフィールド径を基準として、±２０％の範囲内である光ファイバデバイス。 The optical fiber device of claim 1, wherein
An optical fiber device in which a difference in mode field diameter between the maximum value and the minimum value of the core diameter is within a range of ± 20% with reference to the mode field diameter at the maximum value of the core diameter.
前記複数本の光ファイバの外径が８０μｍである光ファイバデバイス。
The optical fiber device according to claim 1 or 2,
An optical fiber device in which an outer diameter of the plurality of optical fibers is 80 μm.
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