JP2019095783A - 光ファイバのコア径変換体及び異種光ファイバ接続体 - Google Patents

Abstract

【課題】コア径が変化する部位を備えた光ファイバを構成できる光ファイバのコア径変換体及び異種光ファイバ接続体を提供する。【解決手段】コアにドーパントが添加されていないか、又はクラッドにコアの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造を備えた、コア径変化不適型光ファイバの長手方向の端部に接続される、光ファイバのコア径変換体であって、ドーパントが添加されたドーパント添加コア２と、その周囲を覆うクラッド３とを少なくとも備え、ドーパント添加コア２の直径は、ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部５を備え、長手方向の一端側はドーパント添加コア２の本来の直径である小径部４であり、他端側は大径部５であり、小径部４の直径及び大径部５の直径のいずれか一方は、コア径変化不適型光ファイバのコア径に一致し、長手方向の長さが所定長さＬに形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバのコア径変換体及び異種光ファイバ接続体に関し、さらに詳しくは、ドーパントの熱拡散によりコア径を拡大することができる光ファイバを用いてなる光ファイバのコア径変換体及びこれを用いた異種光ファイバ接続体に関する。

光ファイバ同士をその長手方向に接続する技術として、融着する方法が知られている。そうした技術のなかには、コア径が異なる光ファイバ同士を長手方向の端面同士で融着して接続するものがある。

特許文献１で提案されている技術は、モードフィールド径の異なる２種の光ファイバ同士の端面を突き合わせて融着接続するものである。この技術は、モードフィールド径が小さい方の光ファイバを局部的に加熱してモードフィールド径を拡大し、その後、拡大したモードフィールド径部分でカットし、モールドフィールド径の大きな光ファイバに融着して接続する方法である。

特許文献２で提案されている技術は、モードフィールド径が互いに異なる異種光ファイバ同士を融着接続した後、接続部のモードフィールド径を一致させるように融着接続部の近傍を加熱する技術である。

特開２００３−７５６７７号公報 特開２００３−９８３７８号公報

上述した特許文献１，２で提案されている技術は、コアに例えば酸化ゲルマニウム等のドーパントが添加されていて、加熱したときにそのドーパントが熱拡散することによりコア径が拡大するものであり、シングルモード光ファイバにおいては特に有効な技術である。以下に記載の光ファイバは、特に断らない限りシングルモード光ファイバを示すものである。

しかし、光ファイバの中には、加熱してもコア径が拡大しないもの、又はコアの屈折率構造が乱れるものがある。例えば、（ｉ）コアが純粋石英で形成された光ファイバ、（ｉｉ）コアに酸化ゲルマニウムを添加すると共にクラッドにフッ素を添加していわゆるＷ型構造の屈折率分布にし、曲げに強い性質を有する光ファイバ又は分散を制御した光ファイバ、（ｉｉｉ）クラッドからの応力がコアに与えられ、コアに複屈折を誘起させることにより偏波を保存する光ファイバ等においては、加熱してもコア径が拡大しなかったり、光ファイバの屈折率構造が乱れて本来の機能が発揮できなかったりすることが多い。ところが、こうした光ファイバについても、コア径を変化させて用いたいという市場のニーズが存在する。

光通信分野の光伝送路に用いる光ファイバとして、コア径１０μｍ程度のものが一般的である。ところが、この光ファイバを用いて光信号を伝搬させる場合、光増幅、光変調、光スイッチ等の光信号処理を行うために用いられる光デバイスのコア径は、機能を有効に発揮させるため、光ファイバのコア径と必ずしも同一でなく設計されることが多い。最近注目されている光デバイスとして、シリコンフォトニクスや導波路型ＥＯ変調器等があるが、導波路のコア径はいずれも数μｍ以下である。このため、こうした光デバイスの入出力用に光伝送路に用いる１０μｍコアの光ファイバをそのまま用いた場合、コア径の相違により損失増となり、光デバイスの本来の性能を引き出すことが困難であるといった課題がある。

また、１０μｍコアの光ファイバを入力用光ファイバとして用いて、光機能素子に光を透過させ、透過後の光を１０μｍコアの出力用光ファイバで受光する構成の光デバイスもあるが、そのような種類の光デバイスは、効率よく光機能素子に光入出力させることが困難であり、本来の光機能素子の特性を十分に発揮できないといった課題がある。

こうした課題を解決するには、光デバイスと１０μｍコアの光ファイバとを接続する際に損失増とならず、また偏波消光比等の光ファイバの光学特性を劣化させることなく、低損失で安価なコア径変換媒体が必要となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ドーパントの熱拡散によってコア径が拡大する作用を利用することできない、又は熱拡散させるとファイバの屈折率構造が崩れ特性が劣化する光ファイバについて、コア径が変化する部位を備えた光ファイバを構成できる光ファイバのコア径変換体及びこれを用いた異種光ファイバ接続体を提供することにある。

（１）本発明に係る光ファイバのコア径変換体は、コアにドーパントが添加されていないか、又はクラッドにコアの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造を備えた、コア径変化不適型光ファイバの長手方向の端部に接続され、ドーパントが添加されたドーパント添加コアと、該ドーパント添加コアの周囲を覆うクラッドとを少なくとも備え、前記ドーパント添加コアの直径は、前記ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部を備え、前記長手方向の一端側は、拡大されていない、前記ドーパント添加コアの本来の直径である小径部であり、他端側は、コアの直径が拡大された大径部であり、前記小径部の直径及び前記大径部の直径のいずれか一方は、前記コア径変化不適型光ファイバのコア径に一致又は略一致し、前記長手方向の長さが、あらかじめ設定された所定長さに形成されている、ことを特徴とする。

この発明によれば、コアにドーパントが添加されていなかったり、クラッドにコア径の変化を妨げるコア径変化抑制構造が設けられていたりするコア径変化不適型光ファイバにコア径変換体を接続することにより、コア径変化不適型光ファイバにコア径が変化する部分を付加し、コア径が異なるコア径変化不適型光ファイバ同士を接続して用いることができる。そのため、コア径変化不適型光ファイバにコア径が変化する部分を付加し、コア径が異なるコア径変化不適型光ファイバ同士を低損失で接続して用いることができたり、伝送路である光ファイバに信号を制御する光デバイスを接続する際に、光デバイスの機能を有効に発現するため低損失な接続を可能としたりすることができる。

（２）本発明に係る異種光ファイバ接続体は、コアにドーパントが添加されていないか、又はクラッドにコアの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造を備えた、コア径変化不適型光ファイバと、前記コア径変化不適型光ファイバの長手方向の端部に接続された、光ファイバのコア径変換体と、を備えた異種光ファイバ接続体であって、前記コア径変換体は、ドーパントが添加されたドーパント添加コアと、該ドーパント添加コアの周囲を覆うクラッドとを少なくとも備え、前記ドーパント添加コアは、前記ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部を備え、前記長手方向の一端側は、拡大されていない、前記ドーパント添加コアの本来の直径である小径部であり、他端側は、コアの直径が拡大された大径部であり、前記小径部の直径及び前記大径部の直径のいずれか一方は、前記コア径変化不適型光ファイバのコア径に一致し、前記長手方向の長さが、あらかじめ設定された所定長さに形成されている、ことを特徴とする。

この発明によれば、コアにドーパントが添加されていなかったり、クラッドにコア径の変化を妨げるコア径変化抑制構造が設けられていたりするコア径変化抑制型光ファイバにコア径が変化する部分を付加する構造の光ファイバを形成することができる。そのため、通常、光通信分野で用いられる伝送路の光ファイバのコア径とコア径がことなる光信号処理用光デバイスと低損失な接続を可能とし、伝送路からの光信号を有効に処理する光デバイスとすることが可能となる。また、この発明によれば、コアにドーパントが添加されていなかったり、クラッドにコア径の変化を妨げるコア径変化抑制構造が設けられていたりするコア径変化抑制型光ファイバにコア径が変化する部分を付加する構造の光ファイバを形成することができる。そのため、コア径が異なるコア径変化抑制型光ファイバ同士を接続して用いることも可能となる。

本発明に係る異種光ファイバ接続体において、前記コア径変化不適型光ファイバと前記光ファイバのコア径変換体とが接続された接続部は、熱融着部とするよい。

本発明によれば、ドーパントの熱拡散によってコア径が拡大する作用を利用することできない、又は熱拡散させるとファイバの屈折率構造が崩れ特性が劣化する光ファイバについて、コア径が変化する部位を備えた光ファイバを構成できる光ファイバのコア径変換体及びこれを用いた異種光ファイバ接続体を提供することができる。

本発明に係る光ファイバのコア径変換体の断面図である。 本発明に係る第１タイプの異種光ファイバ接続体の断面図である。 本発明に係る第２タイプの異種光ファイバ接続体の断面図である。 本発明に係る第３タイプの異種光ファイバ接続体の断面図である。 パンダファイバの断面図である。 本発明に係るコア径変換体及び異種光ファイバ接続体の製造過程を説明する説明図である。 本発明に係るコア径変換体及び異種光ファイバ接続体の製造過程を説明する説明図である。 本発明に係るコア径変換体及び異種光ファイバ接続体の製造過程を説明する説明図である。 コアレスファイバを組み合わせてなる異種光ファイバ接続体の断面図である。 コアレスファイバの光の広がりの程度を説明するための説明図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、以下に説明する実施形態及び図面に記載した形態と同じ技術的思想の発明を含むものであり、本発明の技術的範囲は実施形態の記載や図面の記載のみに限定されるものでない。以下、本明細書において、光ファイバを構成するコアの直径を「コア径」として説明する。また、理解を容易にするために、断面図には、ハッチングを施していない。

［基本構成］
本発明に係る光ファイバのコア径変換体１は、図１から図４に示すように、コア２１Ａ，３１Ａ，４１Ａ，２１Ｂ，３１Ｂ，４１Ｂにドーパントが添加されていないか、又はクラッド２３，３３，４３にコア２１Ａ，３１Ａ，４１Ａ，２１Ｂ，３１Ｂ，４１Ｂの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造２２，３２，４２を備えた、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０の長手方向の端部に接続される構成要素である。光ファイバのコア径変換体１は、ドーパントが添加されたドーパント添加コア２と、ドーパント添加コア２の周囲を覆うクラッド３とを少なくとも備えている。ドーパント添加コア２の直径は、ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部５を備えている。長手方向の一端側は、コア径が拡大されていない、ドーパント添加コア２の本来の直径である小径部４であり、他端側は、コア径が拡大された大径部５である。小径部４の直径及び大径部５の直径の少なくとも一方は、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０のコア径に一致し、長手方向の長さが、あらかじめ設定された所定長さＬに形成されている。

また、本発明に係る異種光ファイバ接続体１０，１１，１２は、図２から図４に示すように、コア２１Ａ，２１Ｂにドーパントが添加されていないか、又はクラッド３３，４３にコア３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造３２，４２を備えた、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０と、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０の長手方向の端部に接続された、上記の構成からなる光ファイバのコア径変換体１と、を備えている。

本発明に係る光ファイバのコア径変換体１及びこれを用いた異種光ファイバ接続体１０，１１，１２によれば、ドーパントの熱拡散によってコア径が拡大する作用を利用することできないコア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０について、コア径が変化する部位を備えた光ファイバを構成できるという特有の効果を奏する。以下、光ファイバのコア径変換体１及びこれを用いた異種光ファイバ接続体１０，１１，１２の具体的な構成について説明する。本明細書において、「コア径変化不適型光ファイバ」とは、加熱してもコア径が拡大しないもの、又はコアの屈折率構造が乱れるものを意味する。例えば、（ｉ）コアが純粋石英で形成された光ファイバ、（ｉｉ）コアに酸化ゲルマニウムを添加すると共に、クラッドにフッ素を添加していわゆるＷ型構造の屈折率分布にし、曲げに強い性質を有する光ファイバ又は分散を制御した光ファイバ、（ｉｉｉ）クラッドからの応力がコアに与えられ、コアに複屈折を誘起させることにより偏波を保存する光ファイバ等である。

［光ファイバのコア径変換体］
光ファイバのコア径変換体１（以下、単に「コア径変換体１」という。）は、図１に示すように、ドーパントが添加されたドーパント添加コア２と、ドーパント添加コア２の周囲を覆うクラッド３とを少なくとも備えている。コア径変換体１は、光が進む方向である長手方向にあらかじめ設定された所定長さＬに形成されている。長手方向の一端側では、ドーパント添加コア２の直径はドーパント添加コア２の本来の直径をなしている。一方、長手方向の他端側では、ドーパント添加コア２の直径は拡大されている。ドーパント添加コア２の本来の直径をなす側を、「小径部４」として説明し、拡大された直径をなす側を「大径部５」として説明する。図１の左側が一端側である小径部４であり、右側が他端側である大径部５である。小径部４の直径及び大径部５の直径のいずれか一方は、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０のコア径に一致している。

図２から図４において、各図の（Ａ）は、小径部４のコア径が、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０である純粋石英コアファイバ２０Ａ、曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ、パンダファイバ４０Ａのコア径に一致し、各図の（Ｂ）は、大径部５のコア径が、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０である純粋石英コアファイバ２０Ｂ、曲げに強い構造の光ファイバ３０Ｂ、パンダファイバ４０Ｂのコア径に一致又は略一致している。

ドーパント添加コア２に添加されているドーパントは、光ファイバを加熱することにより熱拡散の作用を生じるものであれば、その種類は限定されない。ドーパントとしては、例えば、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（ＡＬ_２Ｏ_３）、五酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）、三酸化二ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（ＩＩＩ）（Ｙｂ_２Ｏ_３）、エルビウムイオン、テルビウムイオン等を挙げることができる。こうしたドーパント添加コア２を用いた場合、光ファイバを加熱することにより、ドーパントの熱拡散の作用によって、コア径が拡大する。大径部５は、この作用を利用して形成される。大径部５のコア径は、小径部４のコア径の１倍以上、１０倍以下に形成されている。

上述したように、コア径変換体１の長手方向の長さは、あらかじめ設定された所定長さＬに形成されている。コア径変換体１を構成する光ファイバは、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０に比べて、屈折率が小さい。そのため、光がコア径変換体１を進行する間にドーパント添加コア２から光がクラッド３に逃げるおそれがある。そのため、コア径変換体１の長さを不必要に長く形成したり、極端に短くしたりした場合、光がコア径変換体１を進行している間に、光がドーパント添加コア２から逃げる確率が高くなり、損失が高くなってしまう。本発明に係るコア径変換体１では、長手方向の長さを所定長さＬに形成することによって、光がドーパント添加コア２からクラッド３に逃げる現象が生じることを抑制し、低損失な接続を可能としている。

具体的に、コア径変換体１の長手方向の所定長さＬは、５００μｍ以上、１００００μｍ以下である。この所定長さＬは、使用される光ファイバのコア径によって定まる数値であり、コア径の５０倍以上、１０００倍以下である。

［異種光ファイバ接続体］
異種光ファイバ接続体１０，１１，１２は、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０と、上述した構成のコア径変換体１とが長手方向に接続されて構成されている。コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０は、コア２１Ａ，２１Ｂにドーパントが添加されていない光ファイバか、又はクラッド３３，４３にコア３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造３２，４２を備えた光ファイバである。以下では、コア径変化不適型光ファイバ２０，３０，４０の形態の違いによって３つのタイプの異種光ファイバ接続体１０，１１，１２について説明する。なお、異種光ファイバ接続体１０，１１，１２を構成するコア径変換体１の構成は、既に詳細を説明したので、ここではコア径変換体１の構成の説明を省略する。

〈第１タイプ〉
第１タイプの異種光ファイバ接続体１０は、コア径変化不適型光ファイバ２０として純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂが用いられている。コア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂのコアは、ドーパントが添加されていない純粋石英コア２１Ａ，２１Ｂで構成されており、加熱してもコア径が拡大しない。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂの一例をそれぞれ示す。このコア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂは、純粋石英コア２１Ａ，２１Ｂと、その周囲に設けられたフッ素ドープクラッド２２と、フッ素ドープクラッド２２の周囲に設けられた第２クラッド２３とで構成されている。フッ素ドープクラッド２２は、純粋石英コア２１Ａ，２１Ｂ内を進行する光の屈折率を下げる作用を奏する。

図２（Ａ）に示した異種光ファイバ接続体１０Ａは、コア径変換体１の一端側をなすドーパント添加コア２の小径部４側の端面と純粋石英コアファイバ２０Ａの端面とが接続された形態である。一方、図２（Ｂ）に示した異種光ファイバ接続体１０Ｂは、コア径変換体１の他端側をなすドーパント添加コア２の大径部５側の端面と純粋石英コアファイバ２０Ｂの端面とが接続された形態である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のいずれに示した異種光ファイバ接続体１０Ａ，１０Ｂについても、コア径変換体１とコア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂとは熱融着して熱融着部を形成して接続されている。

〈第２タイプ〉
第２タイプの異種光ファイバ接続体１１は、コア径変化不適型光ファイバ３０として曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂが用いられている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂの一例をそれぞれ示す。曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂは、コア３１Ａ，３１Ｂとコアの周囲に設けられたその周囲に設けられたフッ素ドープクラッド３２と、フッ素ドープクラッド３２の周囲に設けられた第２クラッド３３とで構成されている。コア３１Ａ，３１Ｂは、二酸化ゲルマニウムが添加された二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で構成されている。コアの周囲に設けられた、フッ素ドープクラッド３２は、コア３１Ａ，３１Ｂ内を進行する光の屈折率を下げる作用を奏する。また、フッ素ドープクラッド３２は、曲げに強いという機械的性質をコア径変化不適型光ファイバ３０に与えている。

この異種光ファイバ接続体１１では、コア３１Ａ，３１Ｂに二酸化ゲルマニウムが添加されているが、その周囲にフッ素ドープクラッド３２が設けられているので、加熱してもフッ素ドープクラッド３２がコア３１Ａ，３１Ｂのコア径が一様に拡大することを抑制する。そのため、熱拡散の作用によって拡大するコア径はごくわずかであったり、拡大しても一様に拡大しなかったりしてコア構造の乱れが生じて損失となる。その結果、曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂは、加熱してもコア径を所望の直径に拡大することが極めて困難である。

図３（Ａ）に示した異種光ファイバ接続体１１Ａは、コア径変換体１の一端側をなすドーパント添加コア２の小径部４側の端面とコア径変化不適型光ファイバ３０である曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａの端面とが接続された形態であり、図３（Ｂ）に示した異種光ファイバ接続体１１Ｂは、コア径変換体１の他端側をなすドーパント添加コア２の大径部５側の端面とコア径変化不適型光ファイバ３０である曲げに強い構造の光ファイバ３０Ｂの端面とが接続された形態である。この第２タイプの異種光ファイバ接続体１１Ａ，１１Ｂについても、コア径変換体１と曲げに強い構造の光ファイバ３０Ａ，３０Ｂとは熱融着して熱融着部を形成して接続されている。

〈第３タイプ〉
第３タイプの異種光ファイバ接続体１２は、コア径変化不適型光ファイバ４０としてパンダ（ＰＡＮＤＡ：Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ４０Ａ，４０Ｂが用いられている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にパンダファイバ４０Ａ，４０Ｂの一例をそれぞれ示す。パンダファイバ４０Ａ，４０Ｂは、コア４１Ａ，４１Ｂとコア４１Ａ，４１Ｂの周囲に設けられたその周囲に設けられたクラッド４３とで構成されている。クラッド４３には、コア４１Ａ，４１Ｂを間に挟んだ両側に、コア４１Ａ，４１Ｂとクラッド４３の外周面との中間部分に一対の応力付与部４２が設けられている。

パンダファイバ４０Ａ，４０Ｂの断面形態は、図５に示すように、直交する２つの偏波軸４５，４６、すなわちＳｌｏｗ軸４５とＦａｓｔ軸４６とを有する。Ｓｌｏｗ軸４５は、一対の応力付与部４２のそれぞれの中心と、コア４１Ａ，４１Ｂの中心とを通る直線で示される。Ｆａｓｔ軸４６は、Ｓｌｏｗ軸４５に直交し、コア４１Ａ，４１Ｂの中心を通る直線で示される。パンダファイバ４０Ａ，４０Ｂでは、一方の軸に偏光を入光したとき、直交する他方の軸に光が漏れだすことをクロストークといい、漏れ出し量を消光比と呼ぶ。このパンダファイバ４０Ａ，４０Ｂでは、パンダファイバ４０Ａ，４０Ｂのビート長よりも短いコヒーレンス長の光源を使用することにより、光の強度変動を抑制することができる。

図４（Ａ）に示した異種光ファイバ接続体１２Ａは、コア径変換体１の一端側をなすドーパント添加コア２の小径部４側の端面とパンダファイバ４０Ａの端面とが接続された形態であり、図４（Ｂ）に示した異種光ファイバ接続体１２Ｂは、コア径変換体１の他端側をなすドーパント添加コア２の大径部５側の端面とパンダファイバ４０Ｂの端面とが接続された形態である。この第３タイプの異種光ファイバ接続体１２でも、コア径変換体１とコア径変化不適型光ファイバ４０であるパンダファイバ４０Ａ，４０Ｂとは熱融着して熱融着部を形成することによって接続されている。

［コア径変換体及び異種光ファイバ接続体の製造方法］
コア径変換体１及び異種光ファイバ接続体１０，１１，１２の製造方法について、図６及び図７を参照して説明する。以下では、異種光ファイバ接続体１０，１１，１２を代表して異種光ファイバ接続体１０を製造する場合を例に説明する。ただし、異種光ファイバ接続体１１，１２の製造方法は、異種光ファイバ接続体１０の製造方法と同様である。また、具体的な説明とするためにコア径等の数値を例示しているが、コア径等の数値は例示した数値に限定されるものではない。異種光ファイバ接続体１０，１１，１２の製造方法は、２つの製造方法がある。まず、第１の製造方法について説明する。

図６は、コア径変換体１の一端側をなすドーパント添加コア２の小径部４側の端面と、コア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａの端面とが接続された形態を製造する過程を示し、図７は、コア径変換体１の他端側をなすドーパント添加コア２の大径部５側の端面と、コア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ｂの端面とが接続された形態を製造する過程を示している。なお、純粋石英コアファイバ２０Ａ，２０Ｂの各先端には、コネクタ６１，６２がそれぞれ設けられている。

まず、図６を参照し、コア径変換体１の一端側をなすドーパント添加コア２の小径部４側の端面とコア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａの端面とが接続された形態の異種光ファイバ接続体１０Ａを製造する過程を説明する。最初に、図６（Ａ）に示すように、一定の長さに切断された光ファイバの長手方向の一部を加熱し、ドーパント添加コア２に含まれるドーパントの熱拡散の作用を利用して長手方向の一部のドーパント添加コア２のコア径を拡大させて第１中間体５１を形成する。第１中間体５１として構成される元の光ファイバのコア径は、コア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａのコア径と同じであるものが用いられる。次いで、図６（Ｂ）に示すように、ドーパント添加コア２の長手方向のコア径が拡大されていない部分で第１中間体５１を切断し、第２中間体５２を形成する。この切断された部分を第１切断面７１とする。第１切断面７１は、小径部４側の端面として構成され、純粋石英コアファイバ２０Ａの長手方向の端面に接続される部位である。

次いで、図６（Ｃ）に示すように、第２中間体５２における第１切断面７１と純粋石英コアファイバ２０Ａの長手方向の端面を突き合わせ、両者を融着する。そして、図６（Ｃ）に示すように、第２中間体５２の長手方向における、コア径が拡大された所定の位置Ｘで第２中間体５２を切断する。所定の位置Ｘは、コア径が拡大された部分であって、切断する位置のコア径が、所望のコア径をなす位置である。例えば、完成後のコア径変換体１に接続される図示しない別の光ファイバのコア径に一致した径に形成される。この切断された部分は第２切断面７２である。図示した例では、コア径が拡大された部分のなかでコア径が最も大きな位置が切断されている。ただし、第２切断面７２の位置は、例えば、図６（Ｃ）の符号Ｐで示された位置であってもよい。第２切断面７２の位置で第２中間体５２を切断することにより、図６（Ｄ）に示すように、第２中間体５２からコア径変換体１が形成されると共に、異種光ファイバ接続体１０Ａが完成される。

以上の過程を経ることにより、コア径変換体１が形成されると共に、コア径変換体１とコア径変化不適型光ファイバ２０とが融着されてなる異種光ファイバ接続体１０Ａが形成される。

次に、図７を参照し、コア径変換体１の他端側をなすドーパント添加コア２の大径部５側の端面とコア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ｂの端面とが接続された形態の異種光ファイバ接続体１０Ｂを製造する過程を説明する。まず、図７（Ａ）に示すように、一定の長さに切断された光ファイバの長手方向の一部を加熱し、ドーパント添加コア２に含まれるドーパントの熱拡散の作用を利用してドーパント添加コア２の長手方向の一部のコア径を拡大させて第１中間体７３を形成する。第１中間体７３として構成される元の光ファイバのコア径は、図示しない光ファイバのコア径と同じものが用いられる。

次いで、図７（Ａ）に示すように、第１中間体７３の長手方向における、コア径が拡大された所定の位置Ｙで第１中間体７３を切断する。所定の位置Ｙは、コア径が拡大された部分であって、所望のコア径をなす位置である。その位置は、具体的に、次の工程で融着される純粋石英コアファイバ２０Ｂのコア２１Ｂのコア径と同じコア径か、又は、同じコア径よりも大きく、５倍のコア径以下となる位置である。この切断されて構成される要素は、図７（Ｂ）に示すように、コア径変換体１である。図示した例では、コア径が拡大された部分のなかでコア径が最も大きな位置が切断されている。ただし、切断する所定の位置Ｙは、例えば、図７（Ａ）の符号Ｑで示された位置であってもよい。こうした過程を経て、コア径変換体１が形成される（図７（Ｂ）参照）。このコア径変換体１において、図７（Ｂ）の左側の端部は一端側をなす小径部４であり、第１切断部は他端側をなす大径部５である。

そして、図７（Ｃ）に示すように、コア径変換体１における大径部５とコア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ｂの長手方向の端面とを突き合わせ、両者を融着する。以上の過程を経ることにより、コア径変換体１と純粋石英コアファイバ２０Ｂとが融着されてなる異種光ファイバ接続体１０Ｂが形成される。

次に、本発明のファイバについての第２の製造方法について異種光ファイバ接続体１２を例に説明する。ただし、異種光ファイバ接続体１０，１１の製造方法についても、以下で説明する異種光ファイバ接続体１２の製造方法と同じ方法が適用できる。

具体的に、ドーパント添加コアを有する光ファイバ１０１(コア径：４μｍ)とパンダファイバ４０Ａ（コア径：１０μｍ）とを用いて本発明の光ファイバのコア径変換体及びこれを用いた異種光ファイバ接続体の第２の製造方法による実施例を説明する。

まず、図８（Ａ）に示すように、ドーパント添加コアを有する光ファイバ１０１の長手方向の端面とパンダファイバ４０Ａの長手方向の端面とを突き合わせ、突き合わせた部分を加熱して融着し、両者を一体化する。図８（Ａ）に示した形態のものでは、光ファイバ１０１のコア１０２からパンダファイバ４０Ａのコア４１Ａに光を導入した場合、損失はほぼ０．１ｄＢ以下である。これに対し、パンダファイバ４０Ａのコアから光ファイバ１０１のコア１０２に光を導入した場合、損失は３ｄＢ程度である。

光ファイバ１０１とパンダファイバ４０Ａとを融着した後、図８（Ｂ）に示すように、その融着部分をさらに加熱する。その加熱により、ドーパント添加コア１０２に含まれるドーパントの熱拡散の作用によってドーパント添加コア１０２のコア径を拡大させて大径部５とし、パンダファイバ４０Ａのコア４１Ａのコア径と一致させる。この過程を経て、異種光ファイバ接続体１２を完成させる。

［損失測定値の一例］
第２の製造方法によって完成させた異種光ファイバ接続体１２の損失を測定した一例を示すと、パンダファイバ４０Ａから光ファイバ１０１に光を入射し場合も、光ファイバ１０１からパンダファイバ４０Ａに光を入射し場合も共に、損失は、０．１ｄＢ以下である。

［偏波消光比の一例］
パンダファイバ４０Ａ側からＦａｓｔ軸４６に沿って偏波した光を導入した場合、光ファイバ１０１から出射する光の偏波消光比の測定値は、端面の位置から光ファイバ１０１の長手方向に１００ｍｍ離れた位置までの領域では、２５ｄＢ以上の値を確認できる。同様にＳｌｏｗ軸４５に沿って偏波した光を導入した場合、光ファイバ１０１から出射する光の偏波消光比も同様に２５ｄＢ以上の値を確認できる。

［コアレスファイバを組み合わせてなる異種光ファイバ接続体］
次に図９を参照してコアレスファイバ８１を組み合わせてなる異種光ファイバ接続体１３について説明する。

図９（Ａ）は、純粋石英コアファイバ２０Ａの端面にコアレスファイバ８０を融着したものを示している。図９（Ａ）に示すように、純粋石英コアファイバ２０Ａを進行した光がコアレスファイバ８０に進入したとき、光は、径方向の外側に所定の角度で広がりを持って進行する。コアレスファイバ８０のこうした性質を利用して形成された異種光ファイバ接続体１３を図９（Ｂ）に示している。図９（Ｂ）に示した異種光ファイバ接続体１３は、コア径変化不適型光ファイバ２０である純粋石英コアファイバ２０Ａと、コア径変換体１と、コアレスファイバ８１とがこの順番で長手方向に融着されて構成されている。

図１０は、コアレスファイバ８１に光を入射する光ファイバ９０のコア径と、コアレスファイバ８１から出射する光の直径と、コアレスファイバ８１の長さとの関係を表す図である。例えば、コアレスファイバ８１に光を入射する光ファイバ９０のコア径が１０μｍであるとする。コアレスファイバ８１から出射する光の直径を５０μｍにするには、コアレスファイバ８１の長さを１９０μｍにすればよい。このとき、光の直径の交差を±２μｍとした場合、光の広がり角θからコアレスファイバ８１の長さ交差は±１０μｍにすることが必要であることが計算できる。また、コアレスファイバ８１に光を入射する光ファイバのコア径が３０μｍに拡大された場合では、コアレスファイバ８１から出射する光の直径を５０μｍにするには、コアレスファイバ８１の長さを４１０μｍにすればよい。このときの光の直径の公差を±２μｍにするには、光の広がり角からコアレスファイバの長さ公差は±４０μｍに緩和できることが計算される。

図１０に示すように、コアレスファイバ８１から出射させる光の直径が同じ大きさである場合、コア径が大きい光ファイバ９０から光が入射される場合の方が、コア径が小さい光ファイバ９０から光が入射される場合よりも、コアレスファイバ８１の長さの変化の許容量を大きくすることができる。図９（Ｂ）に示した形態の異種光ファイバ接続体１３では、図１０に示したコアレスファイバ８１の性質を利用して、コアレスファイバ８１に光を入射させるコア径変化不適型光ファイバ２０のコア径、コアレスファイバ８１から光が入射されるコア径変化不適型光ファイバ２０のコア径、及びコアレスファイバ８１の長さが設定される。

１ コア径変換体
２ ドーパント添加コア
３ クラッド
４ 小径部
５ 大径部
１０，１０Ａ，１０Ｂ 異種光ファイバ接続体
１１，１１Ａ，１１Ｂ 異種光ファイバ接続体
１２，１２Ａ，１２Ｂ 異種光ファイバ接続体
１３ 異種光ファイバ接続体
２０，３０，４０ コア径変化不適型光ファイバ
２０Ａ，２０Ｂ 純粋石英コアファイバ（コア径変化不適型光ファイバ）
２１Ａ，２１Ｂ 純粋石英コア（コア）
２２ フッ素ドープクラッド（コア径変化抑制構造）
２３ 第２クラッド
３０Ａ，３０Ｂ 曲げに強い構造の光ファイバ（コア径変化不適型光ファイバ）
３２ フッ素ドープクラッド（コア径変化抑制構造）
３３ 第２クラッド
４０Ａ，４０Ｂ パンダファイバ（コア径変化不適型光ファイバ）
４２ 応力付与部（コア径変化抑制構造）
４３ クラッド
４５ Ｓｌｏｗ軸
４６ Ｆａｓｔ軸
５１ 第１中間体
５２ 第２中間体
６１，６２ コネクタ
７１ 第１切断面
７２ 第２切断面
７３ 第１中間体
８０ コアレスファイバ
８１ コアレスファイバ
９０ 光ファイバ

Claims (3)

1. コアにドーパントが添加されていないか、又はクラッドにコアの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造を備えた、コア径変化不適型光ファイバの長手方向の端部に接続される、光ファイバのコア径変換体であって、
   ドーパントが添加されたドーパント添加コアと、該ドーパント添加コアの周囲を覆うクラッドとを少なくとも備え、
   前記ドーパント添加コアの直径は、前記ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部を備え、
   前記長手方向の一端側は、拡大されていない、前記ドーパント添加コアの本来の直径である小径部であり、他端側は、コアの直径が拡大された大径部であり、
   前記小径部の直径及び前記大径部の直径のいずれか一方は、前記コア径変化不適型光ファイバのコア径に一致又は略一致し、
   前記長手方向の長さが、あらかじめ設定された所定長さに形成されている、ことを特徴とする光ファイバのコア径変換体。
2. コアにドーパントが添加されていないか、又はクラッドにコアの直径の変化を抑制するコア径変化抑制構造を備えた、コア径変化不適型光ファイバと、前記コア径変化不適型光ファイバの長手方向の端部に接続された、光ファイバのコア径変換体と、を備えた異種光ファイバ接続体であって、
   前記コア径変換体は、ドーパントが添加されたドーパント添加コアと、該ドーパント添加コアの周囲を覆うクラッドとを少なくとも備え、前記ドーパント添加コアの直径は、前記ドーパントの熱拡散の作用によって拡大された大径部を備え、
   前記長手方向の一端側は、拡大されていない、前記ドーパント添加コアの本来の直径である小径部であり、他端側は、コアの直径が拡大された大径部であり、
   前記小径部の直径及び前記大径部の直径のいずれか一方は、前記コア径変化不適型光ファイバのコア径に一致し、
   前記長手方向の長さが、あらかじめ設定された所定長さに形成されている、ことを特徴とする異種光ファイバ接続体。
3. 前記コア径変化不適型光ファイバと前記光ファイバのコア径変換体とが接続された接続部が、熱融着部である、請求項２に記載の異種光ファイバ接続体。
   

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