JP2016033618A - マルチコアファイバと偏波面保存ファイバの光接続部品および光接続部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコアファイバと偏波面保存ファイバとの間で良好な偏波面保持と光結合を得ることができる光接続部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】光接続部品１００は、マルチコアファイバに接する第１端面と偏波面保存ファイバに接する第２端面とを有する石英ガラス４の部材と、石英ガラス４の部材の中に配置された、マルチコアファイバ１のコア８及び偏波面保存ファイバ２のコア５とモードフィールド径が同じコアを有するＮ個のガラスファイバ３とを備え、第１端面におけるＮ個のガラスファイバ３のコアの間隔がマルチコアファイバ１のコア８の配置と等しく、第２端面におけるガラスファイバ３のコアの間隔が偏波面保存ファイバ２の外径と同じであるか又は外径よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチコアファイバと偏波面保存ファイバのコア同士を接続するために用いられる光接続部品およびその製造方法に関する。

従来、光ファイバは１個の低屈折率のクラッド内の中心に屈折率の高いコアを１個有する構造が用いられてきた。ところが、最近になって、１個のクラッド内に屈折率の高いコアを複数個有する、いわゆるマルチコアファイバが大容量情報伝送、高速伝送を期待できることで注目されるようになってきた。マルチコアファイバはすでに提案されている構造である。

図２１から図２３はマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続する際の構成図を示しているが、これに用いるマルチコアファイバ５０は、それぞれクラッド５１内に高屈折率のコア５２（コア径ｄ：１０μｍ程度、波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径a：９．５μｍ）が４個および７個を有する例を示している。このように、一般的なマルチコアファイバは、１個のクラッド内に４個から７個、あるいは1５個程度のコア５２を有している。それぞれのコア５２の間隔Ｓｍは互いにコア５２内を伝搬している光信号が干渉しない程度の３０μｍから６０μｍに設定され、マルチコアファイバ５０の外径Ｄmは１２０μｍから１８０μｍに設定されている。このようなマルチコアファイバ５０を用いて偏波変動のほとんどない情報伝送を実現するためには、上記マルチコアファイバ５０内の複数個のコア５２にそれぞれ１個の偏波面保存ファイバ６０を接続して各偏波面保存ファイバ（パンダファイバ（PANDA（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ）、楕円ジャケットファイバ、ボウタイ型ファイバがあり、この例ではパンダファイバを示す。）６０のコア６１内を伝搬してきた光情報の偏波面を保持した状態でマルチコアファイバ５０を介して受光器で受信する、あるいは複数個の光送信器からの光信号をそれぞれ個別の偏波面保存ファイバ６０を介して偏波面を保持した状態でマルチコアファイバ５０の複数個のコア５２内に送り込まなければならない。

ところが、１５５０ｎｍの光通信用として用いる場合には、この偏波面保存ファイバ６０はコア６１の径が１０μｍ程度（モードフィールド径：９．５μｍ）で、ファイバ外径Ｄｈ（クラッド６３の外径）は応力付与部６２を設けなければならないために余裕を見て１２５μｍが必要であり、上記マルチコアファイバ５０のそれぞれのコア５２に偏波面保存ファイバ６０を接続しようとするとコア間隔がＳｈ：１２５μｍになるので、上記偏波面保存ファイバがはみだしてしまい、構造寸法上無理があった。すなわち、マルチコアファイバのコア間隔Ｓｍに比して偏波面保存ファイバの外径が大きいために、上記マルチコアファイバのそれぞれのコアに偏波面保存ファイバのコアを接続しようとすると、偏波面保存ファイバがはみ出してしまう。そのために現在までに偏波面保存ファイバを接続したマルチコアファイバ伝送系は実現されていなかった。また偏波面保存ファイバ６０の外径は、応力付与部６３を設けなければならないために、最悪でも最小で８０μｍまでしか小さくできないために上記コア間隔Ｓｍが３０μｍから６０μｍのマルチコアファイバ５０のそれぞれのコア５２に接続することはできなかった。

特開2010-286548号公報 特開2010-286661号公報 特開2010-286718号公報

マルチコアファイバ５０の直径は最大でも３００μｍ程度であり、その中に有するコア数が多いほど大容量の情報を一度に伝送することができるが、上記マルチコアファイバ５０の断面積の制約、コア（使用する波長帯６３０ｎｍから１５５０ｎｍによって異なり、そのモードフィールド径は４μｍから１１μｍの範囲から選ばれるが、通常、大容量伝送を実現する１５５０ｎｍ帯ではコア径１０μｍでモードフィールド径はそれよりもわずかに小さい値９．５μｍである。）５２間の干渉などを考慮に入れると、コア数は4個から１９個の範囲であることが望ましい。そして上記コア間隔Ｓｍは３０μｍから６０μｍに設定される。これに対して、上記通信用波長帯１５５０ｎｍでは上記コア５２から出射した光を取り込む偏波面保存ファイバ６０は、応力付与部６２があるためにクラッド外径６３は１２５μｍよりも小さくできず、コア６１の径は上記と同じ１０μｍである（モードフィールド径は波長１５５０nmにおいて９．５μｍであり、コア径よりもわずかに小さい値である。）。このため、上記マルチコアファイバ５０の断面内に有するコア５２のそれぞれに１対１で光結合するように上記偏波面保存ファイバ６０を配置させると、上記偏波面保存ファイバ６０のほとんどが上記断面からはみ出してしまい、マルチコアファイバ５０の各コア５２と偏波面保存ファイバ６０のコア６１との間で良好な偏波面保持と光結合を得ることが困難となってしまう。そのために未だ実現されていなかった。

本発明が解決しようとする課題は、前記した課題を解決することができるマルチコアファイバと偏波面保存ファイバの光接続部品およびその製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために成された本発明の第１態様は、
１個のクラッド内にＮ個のコアが所定の間隔Ｓｍで配置されたマルチコアファイバと、外径Ｄｈが前記間隔Ｓｍよりも大きく、前記マルチコアファイバのコアとモードフィールド径が同じである、Ｎ個の偏波面保存ファイバとを接続するための光接続部品であって、
前記マルチコアファイバに接する第１端面と、前記偏波面保存ファイバに接する第２端面とを有する石英ガラス部材と、
該石英ガラス部材の中に配置された前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるＮ個のガラスファイバであって、前記マルチコアファイバのコア及び前記偏波面保存ファイバのコアとモードフィールド径が同じコアを有するＮ個のガラスファイバを備え、
前記第１端面における前記Ｎ個のガラスファイバのコアの間隔が前記マルチコアファイバのコアの配置と等しく、前記第２端面における前記ガラスファイバのコアの間隔が前記偏波面保存ファイバの外径と同じであるか又は該外径よりも大きいことを特徴とする光接続部品である。

本発明に係る光接続部品は、Ｎの数が４〜１５のマルチコアファイバと４〜１５個の偏波面保存ファイバを接続する部品に適しているが、コアの数が２個又は３個、あるいは１６個以上のマルチコアファイバと該マルチコアファイバのコアの数と同数の偏波面保存ファイバを接続する光接続部品にも適用可能である。

本発明に係る光接続部品においては、前記ガラスファイバが、前記コアと、該コアの外周を取り囲む厚みが一定の、前記コアよりも屈折率が低い低屈折層とから構成されていることが好ましい。

また、本発明に係る光接続部品は、前記石英ガラス部材の中の前記Ｎ個のガラスファイバのそれぞれの両側に、前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるように配置された一対の空孔を備えており、前記Ｎ対のガラスファイバのＮ対の空孔が対向する方向が全て同じであることが好ましい。
上記構成によれば、光接続部品の第２端面に接続されるＮ個の偏波面保存ファイバの偏波面を保持したままマルチコアファイバに接続することができる。

さらに、本発明に係る光接続部品は、
前記石英ガラス部材の第２端面に、該第２端面に接続されるＮ個の偏波面保存ファイバの偏波面の方向を示す偏波面指示手段が設けられていることが好ましい。
偏波面指示手段は、例えば、石英ガラス部材の第２端面に偏波面の方向を表す凹部や凸部を形成することにより実現できる。また、石英ガラス部材の凹部や凸部に対応する凸部や凹部を偏波面保存ファイバの端面に形成しておき、石英ガラス部材の凹部又は凸部と、偏波面保存ファイバの凹部又は凸部を付き合わせて、光接続部品と偏波面保存ファイバを接続するようにしても良い。
さらに、石英ガラス部材の第１端面にも、マルチコアファイバの接続方向を示す目印を設けても良い。

また、本発明に係る光接続部品においては、
石英ガラス部材の第１端面に、第１接続凹部又は第１接続凸部を設け、第２端面に、第２接続凹部又は第２接続凸部を設けても良い。

上記課題を解決するために成された本発明の第２態様は、上述の光接続部品の製造方法であって、
柱状の石英ガラス母材と、この石英ガラス母材の内部に、該石英ガラス母材の一方の端面から他方の端面に向かって互いの間隔が放射状に拡がるように配置されたＮ本のガラスファイバ用母材とからなる光接続部品用母材を加熱、延伸することにより光接続部品を得ることを特徴とする光接続部品の製造方法である。

この場合、前記ガラスファイバ用母材が、コア用母材と該コア用母材の外周を取り囲む低屈折率層用母材からなり、
前記コア用母材の外径が前記マルチコアファイバのコアの外径のＰ倍であり、且つ、前記石英ガラス母材の一方の端面における前記コア用母材の間隔が前記マルチコアファイバのコアの間隔のＰ倍であり（ただし、Ｐは８〜１５の数）、
前記光接続部品用母材を、その外径が１／Ｐ倍に縮小するように加熱、延伸することにより光接続部品を製造することが好ましい。

また、上記光接続部品の製造方法においては、
前記光接続部品用母材を複数、直列に連結し、連結部分を溶融して接続することにより、複数個の光接続部品を連結した連結光接続部品に対応する連結光接続部品用母材を形成し、該連結光接続部品用母材を加熱、延伸した後、切り分けることにより一度に複数個の光接続部品を得るようにしても良い。

さらに、前記光接続部品用母材を複数、石英ガラス管内に挿入し、溶融して該石英ガラス管に前記複数の光接続部品用母材を固定することにより、複数個の光接続部品を連結した連結光接続部品に対応する連結光接続部品用母材を形成し、該連結光接続部品用母材を加熱、延伸した後、切り分けることにより一度に複数個の光接続部品を得ることも良い方法である。

この場合、前記光接続部品用母材が、その両端部のうちの一方に凸部を、他方に凹部を有し、一の光接続部品用母材の凸部を別の光接続部品用母材の凹部に嵌め込むことにより複数個の光接続部品用母材を直列に連結するようにすると、複数の光接続部品用母材の端部同士を確実に接続することができる。

本発明は、一つのファイバ内にＮ個のコアを所望間隔ｄで配置されたマルチコアファイバのそれぞれのコア（モードフィールド径がＭＦ）にモードフィールド径aが該マルチコアファイバのコアのそれと同じ値を持つガラスファイバを介して同じモードフィールド径aを有し、外径Ｄｈが上記Ｓｍよりも大きい偏波面保存ファイバのコア（モードフィールド径がa）を１対１でそれぞれ接続したことを特徴とし、かつ該それぞれのファイバに接続された偏波面保存ファイバのそれぞれの応力付与部の方向が同じであることを特徴とする光接続部品であるので、Ｎ（Ｎ：４から１５）個のコアをコア間隔Ｓｍを有する種々の構造のマルチコアファイバのそれぞれのコアにモードフィールド径が同じａのガラスファイバを通して外径が上記コア間隔Ｓｍ（ｄ：３０μｍから６０μｍ）よりもはるかに大きいＤｈ（Ｄｈ：１２５μｍ）を有する偏波面保存ファイバを該マルチコアファイバ端面にＮ個並べて低結合損失で接続することができる。

しかも該偏波面保存ファイバのモードフィールド径も上記と同じaなので、複屈折率特性を維持した反射の無い低結合損失で接続することができる。すなわち、マルチコアファイバ、ガラスファイバ、偏波面保存ファイバを低結合損失で各接続ファイバ間での屈折率のミスマッチングによる反射のほとんどない伝送系を実現することができる。また光接続部品に接続する偏波面保存ファイバのそれぞれの応力付与部の方向を同じになるように設定して接続することにより、それぞれのマルチコアファイバのコア内を伝搬してきた偏波変動のある光信号の光の偏波面を常に一定に保つことができる。

またモードフィールド径が同じａのガラスファイバを通してマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続することができるので、マルチコアファイバ内を伝搬してきた光信号、あるいは偏波面保存ファイバ内を伝搬してきた光信号を変動させることなく安定して偏波面保存ファイバへ、あるいはマルチコアファイバへ伝搬させることができる。本発明の光接続部品はＮ（Ｎ：４から１５）個のコア間隔Ｓｍ（Ｓｍ：３０から６０μｍ）を有するマルチコアファイバの種々の構造のものに対応することができる汎用的な光接続部品である。しかも後述するように、光接続部品の長さが少なくとも１０００ｍｍよりも長いので、今までのように極めて短い光接続部品という概念のものに比して、両端面からの多重の端面反射の影響を受けにくい。

また第１の発明において、ガラスファイバのモードフィールド径a、その外周の低屈折率層の厚みは該接続部品の長さ方向に亘って一様で、かつ十分に厚い低屈折率層であることを特徴とする光接続部品であるので、この光接続部品での光伝搬の状態（モード）が変化することなしにマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを良好に光接続することができる。ただしＮ（Ｎ：４から１５）個のコア間隔Ｓｍを有する種々の構造を有するマルチコアファイバのそれぞれのコアにモードフィールド径が同じaのガラスファイバを通して外径が上記コア間隔Ｓｍ（Ｓｍ：３０μｍから６０μｍ）よりもはるかに大きいＤｈ（Ｄｈ：１２５μｍ）を有する偏波面保存ファイバを該マルチコアファイバ端面にＮ個並べて低結合損失で接続することができる。マルチコアファイバから偏波面保存ファイバへのガラスファイバを通しての接続は構造的に長い光接続部品の伝送路を伝搬して放射状に徐々に広がってガラスファイバが張り巡らせられるので、ガラスファイバの軸の傾きによる軸ずれ損失を小さく抑える事が出来る。しかも、ガラスファイバの外周の低屈折率層の厚みは該接続部品の長さ方向に亘って一様で、かつ十分に厚い層であることにより、光接続部品での光伝搬条件を一定に維持することができる。

また本発明において、該光接続部品は石英ガラス母材の中に一方の第１端面はマルチコアファイバのそれぞれＮ本のコア間隔Ｓｍに、そして他方の第２端面はＮ本の束ねた偏波面保存ファイバのコア間隔Ｓｈ（Ｓｍ＜Ｓｈ）に向かって中心を軸として放射状に埋め込まれたガラスファイバからなる光接続部品用母材を加熱、延伸することによって得られることを特徴とする光接続部品であるので、構造寸法の異なる種々のマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを良好な光学特性を保って接続することができる。すなわち、これはガラスファイバから成る光接続部品用母材を１／Ｐに加熱して、Ｐ^２倍の長い長さに延伸することによって実現されている。これは、該接続部品用母材の断面積及びガラスファイバのモードフィールド径の断面積は該マルチコアファイバのモードフィールド径ａのＰ倍（Ｐ：８倍から１５倍）の大きさに設定され、それを１／Ｐに加熱して、Ｐ^２倍の長い長さに、延伸することによってはじめて本発明者が見出して得ることができたまったく新規の発想の結果による光接続部品である。

また、本発明は、石英ガラス母材の中のＮ個のガラスファイバのそれぞれの両側に一対ずつ空孔を配置させ、全てのガラスファイバの両側の空孔の対向方向を偏波面保存ファイバの応力付与部の対向方向（つまり、偏波方向）と同じにしたことを特徴とする光接続部品である。このように光接続部品の中の複数のガラスファイバの両側に空孔を配置させ、該両側の空孔の方向を偏波面保存ファイバの応力付与部の方向と同じにすることにより、光接続部品と偏波面保存ファイバとの位置合わせが容易になると共に光接続部品の位置で偏波状態を一定に保つ、すなわち、複屈折率特性を維持した安定した光信号を得ることができる。また光接続部品内のガラスファイバの両端に空孔を設けた構造を容易に実現できる製造方法を用いることにより、結果的にガラスファイバの比屈折率差を大きくすることができ、マルチコアファイバ、偏波面保存ファイバとの接続が容易に行えるようにもなる。また光接続部品内に空孔を形成することにより、ガラスファイバのクラッドの等価屈折率を低くでき、その結果、コアの屈折率を低くすることができ、コアの中に添加する屈折率制御用添加物の添加量を下げることができ、コアとクラッドとの軟化温度の差が小さくなり、製造しやすくなる。

また、本発明の光接続部品の製造方法では、複数個の光接続部品用母材の端面同士を溶融、一体化することにより、長さ方向に複数本溶融接続された連結光接続部品用母材を得、さらにこれを加熱、延伸した後、切り出して一度に複数個の光接続部品とすることにより、数多くの光接続部品を量産ができるようになり、これにより大幅な低コストを期待することができる。なお、延伸工程の後に光接続部品の外周をポリマ材料で被覆すれば、機械的強度のすぐれた光接続部品を実現することができる。ここで、複数の光接続部品用母材端面同士を溶融する際に母材同士を圧着して融着するが、端面の不具合により、隙間が生じる場合には端面にゾルゲル用塗布液（たとえば高純度化学研究所製のＳｉ−０5Ｓ）を塗布して隙間の無いように埋めつくしてその後に加熱すれば加熱によって上記液体はＳｉＯ_２になるので、好都合良く上記隙間を埋め尽くすことができる。

また、該複数本の光接続部品用母材を石英ガラス管内に挿入して一体的に溶融、固定してより太い母材棒として、該石英ガラス管を加熱、延伸、その外周にポリマ材料を被覆して得た連結光接続部品用母材から切り出して得た光接続部品とすることにより、より安定的に量産することができ、さらなる低コスト化を期待することができる。またこの複数本の光接続部品用母材を石英ガラス管内に溶融して隙間の無いように密封溶融固定することにより、それを加熱して連続的に延伸することにより外形変動を抑えた連結光接続部品用母材を実現することができ、その結果、ガラスファイバ内のコア径の大きさ、低屈折率層の厚みの均一性を向上させることができる。この場合にも上記塗布液が有効である。なお、上記石英ガラス管はガラスファイバのクラッドと屈折率がほぼ同じであるので、厚い膜厚のクラッド層として作用し、光接続部品の中を伝搬する光信号を安定的に伝搬させる保護的な層としての役割をもつ。このガラス管には石英ガラス管よりも融点のわずかに低いバイコールガラス管（コーニング社の商品名）でもよい。

また、光接続部品の端面にマルチコアファイバの目印となる代表的なコアの位置や偏波面保存ファイバの応力付与部の方向を示す偏波面指示手段を形成することにより、上記目印や偏波面指示手段を、光接続部品にマルチコアファイバおよび偏波面保存ファイバを接続する際の基準面として活用することもでき、またより短時間で接続することができる。また確実にそれぞれのコア内を伝搬してきた光信号の偏波状態を一定に維持して偏波面保存ファイバから光信号をとりだしたりすることができる。

また、光接続部品用母材の一方の第１端面に凹部又は凸部をもたせ、反対の第２端面にも上記と同じ凹部又は凸部をもたせ、第１端面及び第２端面に凸部を持たせた光接続部品用母材と、第１端面及び第２端面に凹部を持たせた別の光接続部品用母材を、第１端面同士の凹凸部、第２端面同士の凹凸部をつなぎ合わせて一体的に順次つなぎ合わせて融着接続することにより、複数の連続した光接続部品用母材を量産することができる。また量産する際のつなぎ合わせの部分が凹凸であるので、複数の光接続部品用母材を確実に一体的に融着接続することができる。特に石英ガラス部品は確実に融着しておかないと加熱、延伸の際の接続部での変形が生じやすいが、これを解消することができる。また該接続部が確実に融着されていると、加熱、延伸工程を経ることにより、光ファイバの線引きのように、光接続部品の外径の安定したものを連続して製造することができる。

また、複数本の光接続部品用母材を石英ガラス管内に溶融、固定化し、該石英ガラス管を加熱、延伸して得た該複数本の光接続部品が連なった状態のものから個々の光接続部品を切り出して得ることにより、さらに安定して複数本の光接続部品を実現することができる。

また光接続部品用母材は円形あるいは角型の石英ガラスロッドを用い、該ロッド内に機械研削、ドリル加工などによって形成されたＮ個の空孔内にマルチコアファイバのコア及び偏波面保存ファイバのコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさのガラスファイバを挿入した構成とし、一方の第１端面側はＮ個のコアを有するマルチコアファイバのコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさのコアとそのコア間隔を有する構造からなり、反対の第２端面側はＮ個の偏波面保存ファイバを束ねた構造でコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさのコアとそのコア間隔を有する構造からなり、それを１／Ｐに加熱、延伸することによって長さがＰ^２に延伸されたことを特徴とする光接続部品とすると良い。また上記光接続部品用母材を複数本つなぎ合わせた連結光接続部品用母材とし、該母材を加熱、延伸してその後に１本ずつに切りだせば複数本の光接続部品を一度に大量生産することができる。なお、上記光接続部品用母材の長さは１０ｍｍから数１０ｍｍ程度の短い長さであるので、機械加工でも容易に空孔形成することができる。

また上記光接続部品用母材を複数本接続、溶融した連結光接続部品用母材を石英ガラス管内に挿入、融着、固定して加熱、延伸することによって大量生産してもよい。その後に上記のように、１本ずつに切りだせば一度に複数本の光接続部品を大量生産することができる。

なお、以上に示した光接続部品用母材の外形は円形、角型、三角形のいずれでもよく、またサイズも特に限らない。

本発明の第１実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図、（d）はＣ−Ｃ矢視断面図。 本発明の第２実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 本発明の第３実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 本発明の第４実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 本発明の第５実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 本発明の第６実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 本発明の第７実施例に係る光接続部品の第１端面にマルチコアファイバを、第２端面にパンダファイバを束ねたものを接続した図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ矢視断面図、（c）はＢ−Ｂ矢視断面図。 光接続部品用母材製造のための金型の実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品用母材製造のための金型の半割の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図。 図８で得た多孔質ガラスの光接続部品用母材を示したものである。同図（a）は多孔質ガラスの光接続部品用母材の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図。 図８に用いるガラスファイバ１３の構造図を示したものである。 図８で得た多孔質ガラスの光接続部品用母材を燒結して得た光接続部品用母材内の空孔内にガラスファイバ１３を挿入した上記母材の実施例を示したものである。同図（a）は燒結した光接続部品用母材１６の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図。 図１１の母材を加熱して断面積が１／Ｐになるように延伸して得た光接続部品を示したものである。同図（a）は光接続部品の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図。 本発明の光接続部品用母材を大量生産する方法を示したものである。 本発明の光接続部品用母材を大量生産する方法の第２の実施例を示したものである。 本発明の光接続部品用母材を大量生産する方法の第３の実施例を示したものである。 図１３で得た、つながった母材を石英ガラス管内に入れずに加熱して1／Ｐに断面積を引き伸ばして延伸することにより、つながった複数本の光接続部品を実現し、ついで個々の光接続部品を切断することにより得る方法の実施例。 光接続部品用母材の一方の第１端面にマルチコアファイバを突き合わせる凸部を設け、反対の偏波面保存ファイバを束ねたものを接続する第２端面にも上記と同じ凸部を持たせた光接続部品用母材を製造するための金型構造の実施例。 図１７の金型を用いて実現した光接続部品用母材を焼結して透明ガラス化した母材の実施例。 光接続部品用母材の一方の第１端面にマルチコアファイバを突き合わせる凹部を設け、反対の偏波面保存ファイバを束ねたものを接続する第２端面にも上記と同じ凹部を持たせた光接続部品用母材を製造するための金型構造の実施例。 図１９の金型を用いて実現した光接続部品用母材の実施例 従来のマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続する際の構成図。 従来のマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続する際の構成図。 従来のマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続する際の構成図。

以下、本発明に係る光接続用部品に関するいくつかの実施例について図１〜図７を用いて説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る光接続部品の構成図を示す。同図（a）は光接続部品の正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図、同図（d）は第２端面に接続する７個の偏波面保存ファイバを７個束ねたＣ−Ｃ矢視断面図を示したものである。上記光接続部品１００は石英ガラス４で構成され、その石英ガラス４内の空孔内にモードフィールド径が９．５μｍのガラスファイバ３が挿入、融着、固定されている。この例ではガラスファイバ３のコアにはマルチコアファイバ１のコア８と同じように、ＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２を用い、クラッドにはＳｉＯ_２層を用いた（ガラスファイバ３の構造については後述する。）。なお、ガラスファイバ３のクラッドの外周にＦを添加したＳｉＯ_２層を設けてもよい。この例では７個のガラスファイバ３が空孔内に挿入、融着、固定されている。この光接続部品１００はマルチコアファイバ１のコア間隔Ｓｍが４０μmでコアのモードフィールド径が９．５μｍのマルチコアファイバ１が第１端面側に接続され、第２端面側にはモードフィールド経が９．５μｍのコアを有する偏波面保存ファイバ（この例では通常良く用いられるパンダファイバを用いた。）２を７個束ねたものが接続され、それぞれのパンダファイバ２のコア５の間隔Ｓｈはパンダファイバ２の外径と同じ１２５μｍである。すなわち、パンダファイバ２の外径に等しい値である。

これにより、マルチコアファイバ１のそれぞれのコアに外径が１２５μｍのパンダファイバ２のコア５を１対１で光接続されている。上記光接続部品内のガラスファイバ３はマルチコアファイバ１側からパンダファイバ２側に向けて中心を軸として徐々に放射状に拡がる様に配置されている。この構成はマルチコアファイバ１の構造による。ここで、それぞれのパンダファイバ２のクラッド７に設けられた一対の応力付与部６の対向方向（これは、一対の応力付与部６が並ぶ方向をいい、偏波面の２方向の一つを指す。）は同一方向に揃えてある。この場合には紙面の上下方向である。

これにより、パンダファイバ２を伝搬した光信号は偏波保持されて出力される。この光接続部品の外形は円形であり、その外径はパンダファイバ２を７個束ねた外径（この場合、３７５μｍ）と同等か、それよりも大きくても良い。なお、上記光接続部品の外形は矩形でも多角形構造でも良い。上記光接続部品の長さは、後述するように、Ｐ（Ｐ:８から１５）倍に大きい光接続部品用母材を加熱して、断面を１／Ｐになるように延伸して作るので、その長さはＰ^２になり、１０００ｍｍから５０００ｍｍの範囲の長い長さを有することが特徴である。この光接続部品はマルチコアファイバ１のコア８の間隔Ｓｍが３０μｍでも対応でき、また大きい方は容易であり、例えば６０μｍは容易に実現できる値である。

図２は光接続部品１００Ａの外形が矩形構造の第２実施例である。同図（a）は光接続部品１００Ａの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。このように外形が矩形の場合には両端に接続するそれぞれのファイバ接続を容易に行うことができる。また後述するように、光接続部品用母材を重ねて接続して加熱、延伸する際に、矩形同士であるので、位置合わせが容易のため、接続を簡単に、容易に行うことができる。なお、光接続部品１００Ａの外形が円形から矩形に変わっている以外は図１と同じであるため、同じ符号を付している。

図３は光接続部品１００Ｂの第３実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品１００Ｂの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。これは、第２端面に接続するそれぞれのパンダファイバ２の応力付与部６の方向を紙面の左右方向に全て揃えた例である。光接続部品の長さは１０００ｍｍから５０００ｍｍの範囲が好ましい。またその外径は、全体が低屈折率のＳｉＯ_２ガラスで覆われているので、光信号の伝搬にはあまり影響を与えないので、マルチコアファイバ１の外径に合わせるか、あるいはパンダファイバ２を７本束ねた外径にあわせても良い。さらにはそれよりも大きくして取り扱いを容易にしても良い。ここでマルチコアファイバ１にはコア８を７個有し、そのまわりをクラッド９で覆った構造のものを用いた。そのマルチコアファイバ１の外径は７個のコア８を有する構造のため、コア８の間隔Ｓｍを考慮して１６０μｍとしたが、それよりも大きくても、あるいはわずかに小さい値でも接続ができればよい。

図４は光接続部品１００Ｃの第４実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品１００Ｃの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。この実施例では、第１端面に接続するマルチコアファイバ１の外径を前記と同様に１６０μｍとし、コア８の数が５個でコア８の間隔Ｓｍが４０μｍであり、第２端面に接続するパンダファイバ２の数量も５個であり、その外径は１２５μｍ、そのコア５の間隔Ｓｈは１２５μｍの場合である。この場合もそれぞれのパンダファイバ２の応力付与部６の方向は紙面の左右方向に揃えてある。

図５は光接続部品１００Ｄの第５実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品１００Ｄの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。この実施例では、第１端面に接続するマルチコアファイバ１のコア８の数が４個であるので、外径は１２５μｍとし、コア８の間隔Ｓｍが４０μｍであり、第２端面に接続するパンダファイバ２の数量も４個であり、その外径は１２５μｍ、そのコア５の間隔Ｓｈは１２５μｍの場合である。このように、本発明は種々のコア数を有するマルチコアファイバ構造に対しても１対１でそれぞれのコア８にパンダファイバ２のコア５を接続することができる。マルチコアファイバ１のコア８の間隔Ｓｍは３０μｍから６０μｍ程度までならば容易に接続することができる。

図６は光接続部品１００Ｅの第６実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品１００Ｅの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。この実施例は、マルチコアファイバ１のコア８の数が４個の場合である。コア８の間隔Ｓｍは縦方向に４０μｍ、横方向に１００μmに定めた。そして光接続部品１００Ｅの中のガラスファイバ３の両端に空孔１０を設けてガラスファイバ３内へのマルチコアファイバ１からの光信号を効率良く閉じ込めるようにし、かつガラスファイバ３からの光信号をパンダファイバ２へ効率良く結合させるために設けたものである。上記空孔１０は光接続部品用母材を製造する際にガラスファイバの両端に細径の金属棒を張り巡らして置き、後述の図８の金型内に硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液１５を注入、充填し、その後、硬化性樹脂と硬化剤の反応により自己硬化反応を生じさせて上記該原料溶液１５を固化させて上記ガラスファイバ（あるいは金属線）と細径の金属棒、金型を脱離し、その後、乾燥、脱脂、加熱して多孔質ガラス状の光接続部品用母材を形成する。そしてこの多孔質ガラス状の光接続部品用母材を塩素雰囲気下で高温加熱して透明なＳｉＯ_２ガラスからなる光接続部品用母材を得る。上記ガラスファイバ３の両端の空孔１０の形成位置と第２端面に接続されたパンダファイバ２のコア５の両側の応力付与部６との形成位置はほぼ同じ方向、同じ位置に形成されている。これにより、ガラスファイバ３からパンダファイバ２への光信号の伝搬が効率良く実現される。上記ガラスファイバ３の両端に形成する空孔１０は紙面に向かって水平方向以外に垂直方向でも良い。その際はパンダファイバ２のコア５の両端の応力付与部６の形成方向も上記と同様に垂直方向にすれば良い。なお、空孔１０の外径はガラスファイバ３と同程度の大きさかそれよりも小さく、応力付与部６よりも小さい値が好ましい。空孔１０の間隔は４０μmかそれよりもわずかに大きい値がよい。すなわち、上記母材内のクラッド内に空孔を設けることによりクラッドの等価屈折率を下げることができ、それにともない母材のコアの屈折率を低くすることができ、コアの中の屈折率制御用添加物を少なくすることができ、母材全体がＳｉＯ_２に近づくので、軟化温度がＳｉＯ_２のそれに近くなり、製造しやすくなる。

図７も光接続部品１００Ｆの第７実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品１００Ｆの正面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。この実施例は第１端面に接続するマルチコアファイバ１のコア８の数が１１個で、真ん中に１個、その外周に１０個、合計１１個のコア８を配置したマルチコアファイバ用光接続部品であり、その第２端面にはパンダファイバ２を上記マルチコアファイバ１のコア８の配置に対応して配置させたものである。上記マルチコアファイバ１のコア８の間隔Ｓｍは４０μｍである。第２端面のそれぞれのパンダファイバ２はその中心は外周のパンダファイバ２と空間的に離れた状態で接続されている。この実施例ではマルチコアファイバ１の外径はコア８の数が多いことから２５０μｍとした。なお、コア８の間隔Ｓｍは上記値に限定されない。３０μmでも良い。

次に、本発明に係る光接続部品の製造方法の実施例について図８〜図２１を参照して説明する。
図８は光接続部品用母材の製造のための金型の実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品用母材製造のための金型の半割の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。この金型１４はマルチコアファイバのコア数が７個の場合を想定した光接続部品用母材を製造することを考えた金型である。その金型１４の長さLは１０ｍｍから５０ｍｍの範囲が好ましい。あまり短いと金型１４内に張り巡らすガラスファイバ１３が斜めになり、損失増加を招き、またあまり長いと加熱、延伸した際の光接続部品の長さが長くなりすぎて取り扱いが面倒になる。この金型１４内にはその第１端面側の仕切り板１１から第２端面側の仕切り板１２に向けてモードフィールド径がＰ（Ｐ：８から１５）倍の大きさのガラスファイバ１３が張り巡らされている。

ここで、上記ガラスファイバ１３の代りに直径がガラスファイバの直径の金属線を用いてもよい。そしてもう一つの同じサイズの半割金型１４−２をかぶせ、その金型１４内に硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液１５を注入、充填し、その後、硬化性樹脂と硬化剤の反応により自己硬化反応を生じさせて上記該原料溶液１５を固化させて上記ガラスファイバ１３（あるいは金属線）と金型１４を脱離し、その後、乾燥、脱脂、加熱して多孔質ガラス状の光接続部品用母材を形成する。そしてこの多孔質ガラス状の光接続部品用母材を塩素雰囲気下で高温加熱して透明なＳｉＯ_２ガラスからなる光接続部品用母材を得る。ついでこの母材を加熱して１／Ｐに断面を延伸することにより前記光接続部品を得る。

なお、上記金型１４の両端の仕切り板１１、１２は厚みＦ（Ｆ：５ｍｍから１５ｍｍの範囲がこのましい。）の板壁で構成され、その板にガラスファイバ１３を真直ぐに通す貫通孔１６が設けられている。そして金型１４内でガラスファイバ１３が第１端面側から第２端面側に向かって張り巡らせてある。上記第１および第２端面をでたガラスファイバ１３は接続の際の軸折れによる接続損失を低くするためには出来る限り水平に張り巡らせられていることが望ましい。なお金型１４の内径はマルチコアファイバの外径のＰ倍かそれよりも大きい値であれば良い。また第１端面側の仕切り板１１及び第２端面側の仕切り板１２の厚みＦは金型１４に開けた貫通孔１６が水平になるように形成するために５ｍｍ以上、２０ｍｍ程度が好ましい。

図９は図８に示す金型１４で得られた多孔質ガラスの光接続部品用母材を示したものである。同図（a）は多孔質ガラスの光接続部品用母材の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。これはマルチコアファイバのコア数が7個の場合を想定した、ガラスファイバ１３が引きぬかれた状態の多孔質ガラスの光接続部品用母材である。その母材の長さLは１０ｍｍから５０ｍｍの範囲である。１８はＳｉＯ_２の多孔質ガラスである。マルチコアファイバのコア間隔Ｓｍは40μｍの場合の光接続部品の実施例として、ガラスファイバを挿入する空孔１７の間隔は、燒結により、元の大きさに対する収縮後の大きさの比率：約８２％（収縮率：約１８％）を考慮に入れて４０Ｐ×（１／０．８２）＝４８８μｍ、空孔１７の直径はモードファイールド径１０μmのガラスファイバを挿入するとして、１０Ｐ×（１／０．８２）＝１３４μｍ、外径は7個のシングルモードファイバを束ねた場合の外径として、３７５Ｐ×（１／０．８２）＝４５７３μｍである。なお、１９は多孔質ガラス１８の第１端面、２０は第２端面を示す。

図１０は図８に示す金型１４と共に用いるガラスファイバ１３の構造を示したものである。このガラスファイバ１３はコア２１の直径が１００μｍ、クラッド層２２の外径が１３４μｍであるが、コア２１のモードフィールド径が光接続部品で接続されるマルチコアファイバ、偏波面保存ファイバのモールドフィールド径と同じ値×Ｐ倍、この例ではコアのモールドフィールド径が９．５μｍであるので、そのＰ（この例ではＰ:１０）倍の９５μｍのものを用いた。そしてそのクラッド層２２の厚みは５μｍから５０μｍの範囲のものを用いる。あまり薄いとクラッド層として十分な機能を発揮せず、またあまり厚いとガラスファイバ同士が接触するので好ましくない。ここではクラッド層２２の厚みは１７μｍを用いた。それゆえに上記値が好ましい。そしてコア２１にＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２を用い、クラッド層２２にはＳｉＯ_２を用いた。上記以外にコア２２には屈折率を高めるＰ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｂなどを添加したＳｉＯ_２を用いてもよい。またクラッド層２２にはＦ、Ｂなどを添加したＳｉＯ_２を用いてもよい。

図１１は図８に示す金型１４を用いて得られた多孔質ガラスの光接続部品用母材を燒結して得た光接続部品用母材内の空孔内にガラスファイバ１３を挿入した本発明に係る光接続部品用母材２４の実施例を示したものである。同図（a）は光接続部品用母材２４の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。燒結により多孔質ガラスの光接続部品用母材は透明なＳｉＯ_２ガラスの光接続部品用母材２４となる。該母材２４の両端面は垂直に形成され、挿入したガラスファイバ１３もその端面でカットされている。このカットした端面は研磨され、火炎研磨され、母材を複数個接続して大量生産できるように、綺麗な端面に加工されている。

図１２は図１１に示す光接続部品用母材２４を加熱して断面積が１／Ｐになるように延伸して得た光接続部品１００を示したものである。同図（a）は光接続部品１００の断面図、同図（b）は同図（a）の第１端面Ａ−Ａ矢視断面図、同図（c）は同図（a）の第２端面Ｂ−Ｂ矢視断面図を示したものである。光接続部品１００の第１端面（左側）のコア間隔は７個のコア３を有するマルチコアファイバに接続できるように４０μｍに形成されている。そして光接続部品１００の第２端面（右側）のコア間隔は７本のパンダファイバ（外径１２５μｍ）を束ねて接続できるように１２５μｍに形成されている。なお、コアのモードフィールド径はこの場合、９．５μｍである。また光接続部品４の外径は、７本のパンダファイバを束ねた場合の外径に相当する３７５μｍに定めてある。

図１２に示した光接続部品１００の両端面にファイバを接続した実施例が上述の第１実施例（図１）である。光接続部品１００の第１端面には外径１６０μmの７個のコア８を有するマルチコアファイバ１が接続され、光接続部品の第２端面には外径１２５μｍのパンダファイバ２が７本束ねられた状態で接続されている。ここで、それぞれのパンダファイバ２の応力付与部６の方向は同一方向に並べられている。パンダファイバ２を束ねた外径は３７５μｍになっている。光接続部品の外形は円形、あるいは多角形でもよい。そしてその外形の大きさはパンダファイバを束ねた外径と等しいか、それよりも大きい方が扱い上好ましい。

図１３は光接続部品用母材を大量生産する方法を示したものである。これは、光接続部品用の第１の母材２４Ａの第２端面側に上記と同じ第２の母材２４Ｂの第２端面を接続（融着）し、ついでその第２の母材２４Ｂの第１端面側に第１の母材２４Ａと同じ第３の母材２４Ｃ第１端面を順次繰り返し接続（融着）してつながった連結母材を石英ガラス管２５内に挿入し、該つながった連結母材と石英ガラス管２５とを融着接続して一つのつながった母材棒１２５としたものである。そしてこのつながった母材棒１２５を加熱して１／Ｐに断面積を引き伸ばして延伸することにより、複数本の光接続部品１００がつながった連結光接続部品を実現し、ついで切断することにより個々の光接続部品１００を得る方法である。すなわち、一度に大量の光接続部品を得る方法である。なお、この方法において、ガラスファイバは事前に母材内の空孔に挿入した母材（例えば図１１）を用いた方が良い。

図１４も図１３と同様に、複数の光接続部品用母材がつながった連結母材を実現した実施例を示したものである。これは、光接続部品用の第１の母材２４Ａの第１端面側に上記と同じ第２の母材２４Ｂの第１端面を接続（融着）し、ついでその第２の母材２４Ｂの第２端面側に第１の母材と同じ第３の母材２４Ｃの第２端面を順次繰り返し接続（融着）してつながった連結母材を石英ガラス管２５内に挿入し、該つながった連結母材と石英ガラス管２５を融着接続して一つのつながった母材棒１２５としたものである。

図１５は図１３で得た、複数の光接続部品用母材がつながった連結母材を石英ガラス管２５内に入れずに加熱して１／Ｐに断面積を引き伸ばして延伸することにより、つながった複数本の光接続部品の連結光接続部品を実現し、ついで個々の光接続部品を切断することにより得る方法の実施例である。すなわち、一度に大量の光接続部品を得る方法である。

図１６は上記の光接続部品用母材がつながった連結母材を融着接続した母材棒１２５を所定速度Ｖｐで電気炉２７内に送り込みながら、溶融した母材棒１２５を電気炉２７から所定速度Ｖｆで引っ張って線引きする。そして、ポリマ溶液２０の入ったルツボ２８内を通過させて外周にポリマ材を塗布し、その後に低温電気炉２９で加熱してポリマ材を硬化させ、硬化ポリマ材で被覆された連結光接続部品３０を得る。その後に、その連結光接続部品３０を切り出すことにより複数の光接続部品が得られる。
ここで、Ｖｆは次式（１）で求められる。
Ｖｆ＝ＰＶｐ ・・・・（１）
光接続部品用母材２４が石英系ガラスを用いたものであるので、電気炉２７の温度は１９５０℃から２０００℃までの範囲で実現することができた。

図１７は、光接続部品用母材２４の一方の第１端面に凸部を設け、反対の偏波面保存ファイバを束ねたものを接続する第２端面にも上記と同じ凸部を持たせた光接続部品用母材を製造するための金型１４の構造を示したものである。すなわち、母材の第１端面及び第２端面に凸部を持たせるために、金型１４の内部に３３−１、３３-２、３３−３、３３-４のごとく段差部を設けたものである。そして段差部の外径Diはパンダファイバを７本束ねた外径よりも大きいことが望ましい。

図１８は図１７の金型を用いて実現した光接続部品用母材を焼結して透明ガラス化した母材の実施例である。この場合、段差部の外径Diはパンダファイバを７本束ねた外径よりも大きいことが望ましく、３０００μｍ＋０．２μｍとした。なお、この凸部はそれぞれの偏波面保存ファイバの応力付与部の方向を揃えて接続する際の水平方向の目印としても用いることができる。すなわち、凸部内にそれぞれの偏波面保存ファイバを束ねて配置させ、それぞれの偏波面保存ファイバのコアの両端の応力付与部が水平になるように配置させて接続することができる。またこれ以外に凸部の頂点を水平に加工してその水平面にそれぞれの偏波面保存ファイバのコアの両端の応力付与部が水平になるように配置させて接続することができる。

図１９は、光接続部品用母材の一方の第１端面に凹部を設け、反対の偏波面保存ファイバを束ねたものを接続する第２端面にも上記と同じ凹部を持たせた光接続部品用母材を製造するための金型１４の構造を示したものである。すなわち、母材の第１端面及び第２端面に凹部を持たせるために、金型１４の内部に３５−１、３５-２、３５−３、３５-４のごとく段差部を設けたものである。

図２０は図１９の金型１４を用いて実現した光接続部品用母材２４の実施例である。この場合、段差部の外径Ｄ_０はパンダファイバを７本束ねた外径よりも大きいことが望ましく、３０００μｍ―０．１μｍとして図１８の母材の凸部とぴたりとつなぎこめるようにした。なお、この場合の凹部も上記と同様にそれぞれの偏波面保存ファイバの応力付与部の方向を揃えて接続する際の水平方向の目印として用いることができる。また、上記凹凸部の形状は円形以外に矩形、多角形でもよく、偏波面保存ファイバの目印になるように加工してもよい。
図１８と図２０の母材を複数本製造して複数本のつなぎ合わせた量産用母材とすることにより、それを加熱して断面積を１／Ｐになるように延伸して連続的につながった光接続部品を製造することができるその後に延伸したものを個別に切断して光接続部品を得る。なお、複数本つなぎ合わせた母材は石英ガラス管内に挿入、融着した後に加熱、延伸しても良い。

また今までの実施例では光接続部品用母材は金型を用いて実現していたが、光接続部品用母材の長さが短いので、円形あるいは角型の石英ガラスロッドを用い、該ロッド内に機械研削、ドリル加工などによって形成されたN個の空孔内にモードフィールド径のＰ倍の大きさのガラスファイバを挿入した構成とし、一方の第１端面側はＮ個のコアを有するマルチコアファイバのコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさのコアとそのコア間隔を有する構造からなり、反対の第２端面側はＮ個の偏波面保存ファイバを束ねた構造でコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさのコアとそのコア間隔を有する構造からなり、それを１／Ｐに加熱、延伸することによって長さがＰ^２に延伸されたことを特徴とする光接続部品とすることにより、製造してもよい。なお、上記母材の長さは１０ｍｍから数１０ｍｍ程度の短い長さであるので、機械加工でも容易に空孔形成することができる。

なお、上記ＳｉＯ_２ガラス原料溶液１５に代えて、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４と水、酸からなる液体を多孔質ガラス材６２の原料溶液としても良い。この場合は、加水分解反応により多孔質ガラス材６２が形成される。この他、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４に代えて、他のアルキル化物、例えば、Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_４を用いることができる。

本発明は上記実施例に限定されない。加熱、延伸方法は横型の装置を用い、母材を横方向に設置し、熱源で加熱、延伸する方法でも良い。マルチコアファイバのコア数は３個以上、１９個程度までに対応する接続部品を実現することができる。またマルチコアファイバのコア間隔Ｓｍも２０μｍから７０μｍまでに適用できる。偏波面保存ファイバのコア径も５μｍから１５μｍ程度のものまで対応でき、またその外径を化学的なエッチングにより１２５μｍｍよりも小さくした８０μｍの外径のファイバに対しては本発明はより好適である。また偏波面保存ファイバを束にした場合のそれぞれのコア間隔も１２５μｍよりも狭くなればなるほど本発明は好適である。本発明の接続部品の外周にプラスチック以外に金属材料や磁性材料で覆っても良い。

本発明は上記した実施例に限定されず、適宜の変更が可能である。実施例では偏波面保存ファイバとして、パンダファイバの例を示したが、パンダファイバの代わりに、楕円ジャケットファイバ、ボウタイ型ファイバを用いてもよい。

本発明は、コア数が３個以上、１９個程度までのマルチコアファイバと偏波面保存ファイバ集合体とを接続する光接続部品用母材に適用可能である。また、コア間隔Ｓｍが３０μｍから７０μｍまでのマルチコアファイバに適用できる。さらに、コア径が５μｍから１５μｍ程度の偏波面保存ファイバに適用できる。さらに、外周を化学的なエッチングにより１２５μｍｍよりも小さくした例えば８０μｍ程度の外径の偏波面保存ファイバに対して本発明はより好適である。また、偏波面保存ファイバを束にした場合のそれぞれのコア間隔が１２５μｍよりも狭くなればなるほど本発明は好適である。本発明の接続部品の外周にプラスチック以外に金属材料や磁性材料で覆っても良い。また偏波面保存ファイバの応力付与部は各偏波面保存ファイバのすべてが水平方向、あるいは垂直方向になっていることが必要であるが、その応力付与部の方向はいずれにも適用することができる。

１…マルチコアファイバ
２…偏波面保存ファイバ（パンダファイバ）
３…ガラスファイバ
４…石英ガラス（ＳｉＯ_２ガラス）
５…パンダファイバのコア
６…パンダファイバの応力付与部
７…パンダファイバのクラッド
８…マルチコアファイバのコア
９…マルチコアファイバのクラッド
１０…光接続部品内の空孔
１１…金型の第１端面側の仕切り板
１２…金型の第２端面側の仕切り板
１３…金型内に設置したガラスファイバ
１４…金型
１５…ガラス原料溶液
１６…金型の端面に設けた貫通孔
１７…多孔質ガラスの中の空孔
１８…多孔質ガラス
１９…多孔質ガラスからなる光接続部品用母材の第１端面
２０…多孔質ガラスからなる光接続部品用母材の第２端面
２１…ガラスファイバのコア
２２…ガラスファイバのクラッド層
２４…光接続部品用母材
２５…石英ガラス管
２７…高温電気炉
２８…ポリマ溶液を入れるルツボ
２９…低温電気炉
３０…連結光接続部品
５０…マルチコアファイバ
５１…マルチコアファイバのクラッド
５２…マルチコアファイバのコア
６０…パンダファイバ
６１…パンダファイバのコア
６２…パンダファイバの応力付与部
６３…パンダファイバのクラッド
１００…光接続部品
１２５…母材棒

図２１から図２３はマルチコアファイバと偏波面保存ファイバとを接続する際の構成図を示しているが、これに用いるマルチコアファイバ５０は、それぞれクラッド５２内に高屈折率のコア５１（コア径ｄ：１０μｍ程度、波長１５５０ｎｍでのモードフィールド径a：９．５μｍ）が４個および７個を有する例を示している。このように、一般的なマルチコアファイバは、１個のクラッド５２内に４個から７個、あるいは1５個程度のコア５１を有している。それぞれのコア５１の間隔Ｓｍは互いにコア５１内を伝搬している光信号が干渉しない程度の３０μｍから６０μｍに設定され、マルチコアファイバ５０の外径Ｄmは１２０μｍから１８０μｍに設定されている。このようなマルチコアファイバ５０を用いて偏波変動のほとんどない情報伝送を実現するためには、上記マルチコアファイバ５０内の複数個のコア５１にそれぞれ１個の偏波面保存ファイバ６０を接続して各偏波面保存ファイバ（パンダファイバ（PANDA（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ）、楕円ジャケットファイバ、ボウタイ型ファイバがあり、この例ではパンダファイバを示す。）６０のコア６１内を伝搬してきた光情報の偏波面を保持した状態でマルチコアファイバ５０を介して受光器で受信する、あるいは複数個の光送信器からの光信号をそれぞれ個別の偏波面保存ファイバ６０を介して偏波面を保持した状態でマルチコアファイバ５０の複数個のコア５１内に送り込まなければならない。

ところが、１５５０ｎｍの光通信用として用いる場合には、この偏波面保存ファイバ６０はコア６１の径が１０μｍ程度（モードフィールド径：９．５μｍ）で、ファイバ外径Ｄｈ（クラッド６３の外径）は応力付与部６２を設けなければならないために余裕を見て１２５μｍが必要であり、上記マルチコアファイバ５０のそれぞれのコア５１に偏波面保存ファイバ６０を接続しようとするとコア間隔がＳｈ：１２５μｍになるので、上記偏波面保存ファイバがはみだしてしまい、構造寸法上無理があった。すなわち、マルチコアファイバのコア間隔Ｓｍに比して偏波面保存ファイバの外径が大きいために、上記マルチコアファイバのそれぞれのコアに偏波面保存ファイバのコアを接続しようとすると、偏波面保存ファイバがはみ出してしまう。そのために現在までに偏波面保存ファイバを接続したマルチコアファイバ伝送系は実現されていなかった。また偏波面保存ファイバ６０の外径は、応力付与部６２を設けなければならないために、最悪でも最小で８０μｍまでしか小さくできないために上記コア間隔Ｓｍが３０μｍから６０μｍのマルチコアファイバ５０のそれぞれのコア５１に接続することはできなかった。

マルチコアファイバ５０の直径は最大でも３００μｍ程度であり、その中に有するコア数が多いほど大容量の情報を一度に伝送することができるが、上記マルチコアファイバ５０の断面積の制約、コア（使用する波長帯６３０ｎｍから１５５０ｎｍによって異なり、そのモードフィールド径は４μｍから１１μｍの範囲から選ばれるが、通常、大容量伝送を実現する１５５０ｎｍ帯ではコア径１０μｍでモードフィールド径はそれよりもわずかに小さい値９．５μｍである。）５１間の干渉などを考慮に入れると、コア数は4個から１９個の範囲であることが望ましい。そして上記コア間隔Ｓｍは３０μｍから６０μｍに設定される。これに対して、上記通信用波長帯１５５０ｎｍでは上記コア５１から出射した光を取り込む偏波面保存ファイバ６０は、応力付与部６２があるためにクラッド外径６３は１２５μｍよりも小さくできず、コア６１の径は上記と同じ１０μｍである（モードフィールド径は波長１５５０nmにおいて９．５μｍであり、コア径よりもわずかに小さい値である。）。このため、上記マルチコアファイバ５０の断面内に有するコア５１のそれぞれに１対１で光結合するように上記偏波面保存ファイバ６０を配置させると、上記偏波面保存ファイバ６０のほとんどが上記断面からはみ出してしまい、マルチコアファイバ５０の各コア５１と偏波面保存ファイバ６０のコア６１との間で良好な偏波面保持と光結合を得ることが困難となってしまう。そのために未だ実現されていなかった。

上記課題を解決するために成された本発明の第１態様は、
１個のクラッド内にＮ個のコアが所定の間隔Ｓｍで配置されたマルチコアファイバと、外径Ｄｈが前記間隔Ｓｍよりも大きく、前記マルチコアファイバのコアとモードフィールド径が同じである、Ｎ個の偏波面保存ファイバとを接続するための光接続部品であって、
前記マルチコアファイバに接する第１端面と、前記偏波面保存ファイバに接する第２端面とを有する石英ガラス部材と、
該石英ガラス部材の中に密着するように配置された前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるＮ個のガラスファイバであって、前記マルチコアファイバのコア及び前記偏波面保存ファイバのコアとモードフィールド径が同じコアを有するＮ個のガラスファイバを備え、
前記第１端面における前記Ｎ個のガラスファイバのコアの間隔が前記マルチコアファイバのコアの間隔と等しく、前記第２端面における前記ガラスファイバのコアの間隔が前記偏波面保存ファイバの外径と同じであるか又は該外径よりも大きいことを特徴とする光接続部品である。

また、本発明に係る光接続部品は、前記石英ガラス部材の中の前記Ｎ個のガラスファイバのそれぞれの両側に、前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるように配置された一対の空孔を備えており、前記Ｎ個のガラスファイバのＮ対の空孔が対向する方向が全て同じであることが好ましい。
上記構成によれば、光接続部品の第２端面に接続されるＮ個の偏波面保存ファイバの偏波面を保持したままマルチコアファイバに接続することができる。

上記課題を解決するために成された本発明の第２態様は、上述の光接続部品の製造方法であって、
柱状の石英ガラス母材と、この石英ガラス母材の内部に、該石英ガラス母材の一方の端面から他方の端面に向かって互いの間隔が放射状に拡がるように、且つ前記石英ガラス母材と密着するように配置されたＮ本のガラスファイバ用母材とからなる光接続部品用母材を加熱、延伸することにより光接続部品を得ることを特徴とする光接続部品の製造方法である。

この場合、前記光接続部品用母材が、両端部に凸部を有するものと、両端部に凹部を有するものから成り、一の光接続部品用母材の凸部を別の光接続部品用母材の凹部に嵌め込むことにより複数個の光接続部品用母材を直列に連結するようにすると、複数の光接続部品用母材の端部同士を確実に接続することができる。

Claims (10)

1. １個のクラッド内にＮ個のコアが所定の間隔Ｓｍで配置されたマルチコアファイバと、外径Ｄｈが前記間隔Ｓｍよりも大きく、前記マルチコアファイバのコアとモードフィールド径が同じである、Ｎ個の偏波面保存ファイバとを接続するための光接続部品であって、
   前記マルチコアファイバに接する第１端面と、前記偏波面保存ファイバに接する第２端面とを有する石英ガラス部材と、
   該石英ガラス部材の中に配置された前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるＮ個のガラスファイバであって、前記マルチコアファイバのコア及び前記偏波面保存ファイバのコアとモードフィールド径が同じコアを有するＮ個のガラスファイバを備え、
   前記第１端面における前記Ｎ個のガラスファイバのコアの間隔が前記マルチコアファイバのコアの配置と等しく、前記第２端面における前記ガラスファイバのコアの間隔が前記偏波面保存ファイバの外径と同じであるか又は該外径よりも大きいことを特徴とする光接続部品。
2. 請求項１に記載の光接続部品において、
   前記ガラスファイバが、前記コアと、該コアの外周を取り囲む厚みが一定の、前記コアよりも屈折率が低い低屈折層とから構成されていることを特徴とする光接続部品。
3. 請求項１又は２に記載の光接続部品において、
   前記石英ガラス部材の中の前記Ｎ個のガラスファイバのそれぞれの両側に、前記第１端面から前記第２端面にかけて延びるように配置された一対の空孔を備え、
   前記Ｎ対のガラスファイバのＮ対の空孔が対向する方向が全て同じであることを特徴とする光接続部品。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光接続部品において、
   前記石英ガラス部材の第２端面には、該第２端面に接続されるＮ個の偏波面保存ファイバの偏波面の方向を示す偏波面指示手段が設けられていることを特徴とする光接続部品。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光接続部品において、
   前記石英ガラス部材の前記第１端面には、第１接続凹部又は第２接続凸部が設けられ、前記第２端面には、第２接続凹部又は第２接続凸部が設けられていることを特徴とする光接続部品。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光接続部品の製造方法であって、
   柱状の石英ガラス母材と、この石英ガラス母材の内部に、該石英ガラス母材の一方の端面から他方の端面に向かって互いの間隔が放射状に拡がるように配置されたＮ本のガラスファイバ用母材とからなる光接続部品用母材を加熱、延伸することにより光接続部品を得ることを特徴とする光接続部品の製造方法。
7. 請求項６に記載の光接続部品の製造方法において、
   前記ガラスファイバ用母材が、コア用母材と該コア用母材の外周を取り囲む低屈折率層用母材からなり、
   前記コア用母材の外径が前記マルチコアファイバのコアの外径のＰ倍であり、且つ、前記石英ガラス母材の一方の端面における前記コア用母材の間隔が前記マルチコアファイバのコアの間隔のＰ倍であり（ただし、Ｐは８〜１５の数）、
   前記光接続部品用母材を、その外径が１／Ｐ倍に縮小するように加熱、延伸することにより光接続部品を製造することを特徴とする光接続部品の製造方法。
8. 請求項６又は７に記載の光接続部品の製造方法において、
   前記光接続部品用母材を複数、直列に連結し、連結部分を溶融して接続することにより、複数個の光接続部品を連結した連結光接続部品に対応する連結光接続部品用母材を形成し、該連結光接続部品用母材を加熱、延伸した後、切り分けることにより一度に複数個の光接続部品を得ることを特徴とする光接続部品の製造方法。
9. 請求項６又は７に記載の光接続部品の製造方法において、
   前記光接続部品用母材を複数、石英ガラス管内に挿入し、溶融して該石英ガラス管に前記複数の光接続部品用母材を固定することにより、複数個の光接続部品を連結した連結光接続部品に対応する連結光接続部品用母材を形成し、該連結光接続部品用母材を加熱、延伸した後、切り分けることにより一度に複数個の光接続部品を得ることを特徴とする光接続部品の製造方法。
10. 請求項８又は９に記載の光接続部品の製造方法において、
    前記光接続部品用母材が、その両端部のうちの一方に凸部を、他方に凹部を有し、
    一の光接続部品用母材の凸部を別の光接続部品用母材の凹部に嵌め込むことにより複数個の光接続部品用単位母材を直列に連結することを特徴とする光接続部品の製造方法。

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