JP2509580B2 - 光ファイバ及びその方向性カプラ - Google Patents
光ファイバ及びその方向性カプラInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は一般的にはファイバオプティクスの分野に関
し、特に、単一モード、二重偏光維持ファイバオプティ
ク導波路に関する。
し、特に、単一モード、二重偏光維持ファイバオプティ
ク導波路に関する。
（従来の技術） ファイバオプティクスは一般的には、その周りより屈
折率が高い透明ファイバ構造に沿って光を伝搬すること
に関する。現在、長い距離にわたってそれ程減衰させな
いで信号を伝搬できる光ファイバの長くかつ連続したス
トランド（strand）を製造することが可能である。前も
って選択されたモードの光だけがファイバ中を伝わる光
学導波路としてのファイバ構造を製造することも可能で
ある。ファイバを通しての波伝搬を単一モードによって
限定することによって光ファイバの帯域幅は非常に高く
なり高い情報転送能力を得ることができる。
折率が高い透明ファイバ構造に沿って光を伝搬すること
に関する。現在、長い距離にわたってそれ程減衰させな
いで信号を伝搬できる光ファイバの長くかつ連続したス
トランド（strand）を製造することが可能である。前も
って選択されたモードの光だけがファイバ中を伝わる光
学導波路としてのファイバ構造を製造することも可能で
ある。ファイバを通しての波伝搬を単一モードによって
限定することによって光ファイバの帯域幅は非常に高く
なり高い情報転送能力を得ることができる。
電気通信システムに関する光ファイバの開発はかなり
高度に進んでいるのに対し、検知制御システムにおける
光ファイバの使用はまだ開発が初期の段階にある。検知
・制御システムでは、光ファイバ内で多モード、単一モ
ードのいずれかの光伝搬を活用するファイバオプティク
トランスジューサが用いられる。
高度に進んでいるのに対し、検知制御システムにおける
光ファイバの使用はまだ開発が初期の段階にある。検知
・制御システムでは、光ファイバ内で多モード、単一モ
ードのいずれかの光伝搬を活用するファイバオプティク
トランスジューサが用いられる。
多モードセンサは光信号内の振幅変化を用いて所望の
情報を検知，伝送するのに対し、単一モードセンサは振
幅変化ではなく、位相変化を用いる。単一モードセンサ
は通常、光信号において所望の位相変化を行わせるた
め、経路長や屈折率のようなファイバの特性を変化させ
る機構を有している。ファイバオプティックジャイロス
コピー（fiber−optic gyroscopy）の場合、単一モード
センサは、ファイバが影響を受けない場合でも光伝搬を
変化させる性質を有する加速度を測定する。従って、多
モードセンサとは異なって、単一モードセンサでは光伝
搬の均一性、機構従ってファイバの特性が特に重要であ
る。
情報を検知，伝送するのに対し、単一モードセンサは振
幅変化ではなく、位相変化を用いる。単一モードセンサ
は通常、光信号において所望の位相変化を行わせるた
め、経路長や屈折率のようなファイバの特性を変化させ
る機構を有している。ファイバオプティックジャイロス
コピー（fiber−optic gyroscopy）の場合、単一モード
センサは、ファイバが影響を受けない場合でも光伝搬を
変化させる性質を有する加速度を測定する。従って、多
モードセンサとは異なって、単一モードセンサでは光伝
搬の均一性、機構従ってファイバの特性が特に重要であ
る。
単一モードセンサ及び方向性結合器のようなファイバ
要素はファイバ中の偏光状態に敏感である。従って、単
一モードトランスジューサに対しては、楕円コア又は他
の種類の偏光保持ファイバを用いることが望ましい。例
えば、McMahon et al,“Fiber Optic Transducers,"IEE
E Spectrum,December 1981,pages24−27を参照された
い。これらの偏光保持ファイバの多くは、例えば楕円コ
アの長軸及び短軸のような通常は直交している２つの異
なった軸に沿って信号の偏波を保持することができる。
要素はファイバ中の偏光状態に敏感である。従って、単
一モードトランスジューサに対しては、楕円コア又は他
の種類の偏光保持ファイバを用いることが望ましい。例
えば、McMahon et al,“Fiber Optic Transducers,"IEE
E Spectrum,December 1981,pages24−27を参照された
い。これらの偏光保持ファイバの多くは、例えば楕円コ
アの長軸及び短軸のような通常は直交している２つの異
なった軸に沿って信号の偏波を保持することができる。
長い連続した単一モード光ファイバを製造する周知の
技術がある。例えば、1973年１月16日に発行されたKeck
et alの米国特許第3711262号は、まずガラス管の内壁
に所定の屈折率をもったガラス膜を形成し、次にそのガ
ラス膜化合物を引張って断面積を減少させるとともに、
そのガラス膜をつぶして中実状ファイバを形成すること
によって光学導波管を製造する従来の方法を開示してい
る。この方法の結果として、コアはガラス膜で形成さ
れ、クラッドはガラス管で形成されることになる。プリ
フォーム管がコア及びクラッドの周りの支持ジャケット
となるように、プリフォーム管の内部に複数のコア及び
クラッドを被着してそれからプリフォーム管をつぶして
引っ張ることも公知である。このようにして形成された
ファイバを介して伝搬された光はコア及びクラッドによ
って形成された導波領域に閉じ込められ、支持ジャケッ
トとはそれほど相互に作用し合わない。結局、支持ジャ
ケットの光学的性質はコア及びクラッドの光学的性質よ
りかなり劣ることがある。複数のコア及びクラッドを形
成する上記方法の詳細はMacChesney et al,“A New Tec
hnique for the Preparation of Low−Loss and Graden
−Index Optical Fiber,"Proceedings of the IEEE,62,
at 1280（1974），及びTasker and Enck,“Low−Loss O
ptical Waveguides with Pure Fused Si02 Cores,"Proc
eedings of the IEEE,62,at 1281（1974）に開示されて
いる。
技術がある。例えば、1973年１月16日に発行されたKeck
et alの米国特許第3711262号は、まずガラス管の内壁
に所定の屈折率をもったガラス膜を形成し、次にそのガ
ラス膜化合物を引張って断面積を減少させるとともに、
そのガラス膜をつぶして中実状ファイバを形成すること
によって光学導波管を製造する従来の方法を開示してい
る。この方法の結果として、コアはガラス膜で形成さ
れ、クラッドはガラス管で形成されることになる。プリ
フォーム管がコア及びクラッドの周りの支持ジャケット
となるように、プリフォーム管の内部に複数のコア及び
クラッドを被着してそれからプリフォーム管をつぶして
引っ張ることも公知である。このようにして形成された
ファイバを介して伝搬された光はコア及びクラッドによ
って形成された導波領域に閉じ込められ、支持ジャケッ
トとはそれほど相互に作用し合わない。結局、支持ジャ
ケットの光学的性質はコア及びクラッドの光学的性質よ
りかなり劣ることがある。複数のコア及びクラッドを形
成する上記方法の詳細はMacChesney et al,“A New Tec
hnique for the Preparation of Low−Loss and Graden
−Index Optical Fiber,"Proceedings of the IEEE,62,
at 1280（1974），及びTasker and Enck,“Low−Loss O
ptical Waveguides with Pure Fused Si02 Cores,"Proc
eedings of the IEEE,62,at 1281（1974）に開示されて
いる。
楕円コア偏光保持光ファイバが楕円コアプリフォーム
から引っ張り製造することができることは公知である。
プリフォームは中央をわずかな真空にして円筒プリフォ
ームをつぶすことによって製造できる。楕円コアプリフ
ォームを製造する別の方法は不均一な厚さの壁を持つよ
う基板管を製造し、それを軟化点まで加熱することによ
ってつぶすものである。形成壁の表面張力（これはつぶ
し工程及びその次の引っ張り工程の間に生じる）によっ
て、生成されたファイバコアは断面は楕円となる。例え
ば、1981年６月23日発行のPleihel等の米国特許第42748
54号参照。
から引っ張り製造することができることは公知である。
プリフォームは中央をわずかな真空にして円筒プリフォ
ームをつぶすことによって製造できる。楕円コアプリフ
ォームを製造する別の方法は不均一な厚さの壁を持つよ
う基板管を製造し、それを軟化点まで加熱することによ
ってつぶすものである。形成壁の表面張力（これはつぶ
し工程及びその次の引っ張り工程の間に生じる）によっ
て、生成されたファイバコアは断面は楕円となる。例え
ば、1981年６月23日発行のPleihel等の米国特許第42748
54号参照。
例えば、文献、Dyott et al“Preservation of Polar
ization in Optical−Fiber Wavequides with Ellipfic
al Cores",Electronics Letters,June 21,1979,Vol.15,
No.13 pp380−382において公知のように、楕円コア及び
コアとクラッドとの間の大きな屈折率差を有するファイ
バは楕円の長軸及び短軸と並列した基本モード、すなわ
ち楕円の長軸及び短軸と平行な電場をもつモードの偏光
を維持する。コア−クラッドの屈折率差及び楕円の長軸
と短軸の長さの差が２つの基本モードの結合を避ける程
十分に大きい場合、両モードの偏光は保持される。
ization in Optical−Fiber Wavequides with Ellipfic
al Cores",Electronics Letters,June 21,1979,Vol.15,
No.13 pp380−382において公知のように、楕円コア及び
コアとクラッドとの間の大きな屈折率差を有するファイ
バは楕円の長軸及び短軸と並列した基本モード、すなわ
ち楕円の長軸及び短軸と平行な電場をもつモードの偏光
を維持する。コア−クラッドの屈折率差及び楕円の長軸
と短軸の長さの差が２つの基本モードの結合を避ける程
十分に大きい場合、両モードの偏光は保持される。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明の主目的は、ファイバの２つの外部基準面にお
いて、２つの直交転送軸に沿って内部導波領域が正確に
配置されている改良されたファイバを提供することにあ
る。この点について本発明の関連目的は継手（splice）
を横切る際の損失が極めて低い正確な接続が可能な改良
された光ファイバを提供することにある。
いて、２つの直交転送軸に沿って内部導波領域が正確に
配置されている改良されたファイバを提供することにあ
る。この点について本発明の関連目的は継手（splice）
を横切る際の損失が極めて低い正確な接続が可能な改良
された光ファイバを提供することにある。
本発明の別の重要な目的は共偏光カプラ、直交偏光カ
プラのいずれかを形成するのに用いることができる改良
された偏光保持光ファイバを提供することである。従っ
て、本発明の関連目的は単一のカプラ内で２つまたはそ
れ以上のファイバの横軸の、一方又は両方の間で信号を
結合することのできるカプラを提供することにある。
プラのいずれかを形成するのに用いることができる改良
された偏光保持光ファイバを提供することである。従っ
て、本発明の関連目的は単一のカプラ内で２つまたはそ
れ以上のファイバの横軸の、一方又は両方の間で信号を
結合することのできるカプラを提供することにある。
本発明の他の目的及び利点は添付図面を参照した次の
詳細な説明から明らかであろう。
詳細な説明から明らかであろう。
発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明によれば、上記目的は、異なった屈折率を有
し、単一モード導波領域を形成するコア及びクラッドを
含む光ファイバであって、そのファイバの外部表面は導
波領域の位置がファイバの外部表面の形状から確認でき
るように一対の直交外部平坦表面を形成する断面を有
し、前記導波領域が、当該導波領域の電磁場の露出又は
拡張によってファィバの表面の１つの側を介して導波さ
れた波への結合を可能にするようファイバの横断面の重
心からずれ、かつファイバの表面の前記１つの側に十分
近づけて配置されており、前記光ファイバによって実現
される。本発明の好適実施例において、コアはまた、２
つの直交軸を規定する非円形断面を有し、さらに、２つ
の基本モードを導波する直交軸の他方に沿ってよりも一
方に沿って長い横断寸法を有し、基本モードの一方は長
い横断寸法の軸に平行な電場を有し、基本モードの他方
は短い横断寸法の軸に平行な電場を有し、直交軸に沿っ
たコア寸法の差及びコアとクラッドとの屈折率の差は２
つの基本モードを減結合させる程十分に大きいので、こ
の２つのモードの偏光はファイバ内で維持され、導波領
域が、当該導波領域の電磁場の露出又は拡張によって前
記少なくとも一方の平坦表面を介して導波された波への
結合を可能にするようファイバの横断面の重心からず
れ、かつ前記平坦表面の少なくとも一方の平坦表面に十
分近づけて配置されているさらに、導波領域の位置及び
軸の配向がファイバの外側の基準表面の形状から確認で
きるように導波領域及び直交軸と所定の形状関係をもっ
た基準表面を形成する非円形断面をファイバの断面が有
する。
し、単一モード導波領域を形成するコア及びクラッドを
含む光ファイバであって、そのファイバの外部表面は導
波領域の位置がファイバの外部表面の形状から確認でき
るように一対の直交外部平坦表面を形成する断面を有
し、前記導波領域が、当該導波領域の電磁場の露出又は
拡張によってファィバの表面の１つの側を介して導波さ
れた波への結合を可能にするようファイバの横断面の重
心からずれ、かつファイバの表面の前記１つの側に十分
近づけて配置されており、前記光ファイバによって実現
される。本発明の好適実施例において、コアはまた、２
つの直交軸を規定する非円形断面を有し、さらに、２つ
の基本モードを導波する直交軸の他方に沿ってよりも一
方に沿って長い横断寸法を有し、基本モードの一方は長
い横断寸法の軸に平行な電場を有し、基本モードの他方
は短い横断寸法の軸に平行な電場を有し、直交軸に沿っ
たコア寸法の差及びコアとクラッドとの屈折率の差は２
つの基本モードを減結合させる程十分に大きいので、こ
の２つのモードの偏光はファイバ内で維持され、導波領
域が、当該導波領域の電磁場の露出又は拡張によって前
記少なくとも一方の平坦表面を介して導波された波への
結合を可能にするようファイバの横断面の重心からず
れ、かつ前記平坦表面の少なくとも一方の平坦表面に十
分近づけて配置されているさらに、導波領域の位置及び
軸の配向がファイバの外側の基準表面の形状から確認で
きるように導波領域及び直交軸と所定の形状関係をもっ
た基準表面を形成する非円形断面をファイバの断面が有
する。
（実施例） 本発明は種々の修正形式及び代替形式で実現可能であ
るけれども、特定の実施例を図示して、それをここで詳
細に説明する。しかし、本発明を開示された特定形式に
限定する趣旨ではなく、特許請求の範囲によって限定さ
れた本発明の精神及び範囲内の全ての修正、均等物及び
代替例をカバーする趣旨である。
るけれども、特定の実施例を図示して、それをここで詳
細に説明する。しかし、本発明を開示された特定形式に
限定する趣旨ではなく、特許請求の範囲によって限定さ
れた本発明の精神及び範囲内の全ての修正、均等物及び
代替例をカバーする趣旨である。
第１図には、軸方向における電磁場E,H（フィール
ド）の伝搬を支持する誘導コア20が示されている。この
特定のコア20は長径2a及び短軸2b（すなわち、a,bはそ
れぞれ長軸、短軸でのコアの半径を示す）を有する楕円
断面を有する。単一モード光ファイバでは、コア軸に沿
って電磁エネルギ（すなわち光）を閉じ込め、導波する
傾向がある比較的高い比誘導率／屈折率をコア20は有す
る。コア20の屈折率が周囲媒体の屈折率、コア寸法a,b
及び光の波長に対して適切に選択される場合、電磁場E,
Hの分布は単一の明確なパターン（モード）を持って生
じる傾向がある。第１図には0HE11モードの電磁場パタ
ーンが示されている。
ド）の伝搬を支持する誘導コア20が示されている。この
特定のコア20は長径2a及び短軸2b（すなわち、a,bはそ
れぞれ長軸、短軸でのコアの半径を示す）を有する楕円
断面を有する。単一モード光ファイバでは、コア軸に沿
って電磁エネルギ（すなわち光）を閉じ込め、導波する
傾向がある比較的高い比誘導率／屈折率をコア20は有す
る。コア20の屈折率が周囲媒体の屈折率、コア寸法a,b
及び光の波長に対して適切に選択される場合、電磁場E,
Hの分布は単一の明確なパターン（モード）を持って生
じる傾向がある。第１図には0HE11モードの電磁場パタ
ーンが示されている。
単一モード伝搬はファイバを光学装置に結合する明確
な電磁場パターンを与える利点を有している。別の利点
は位相速度及びグループ（群）速度のような光伝搬の属
性は光がファイバ中を伝搬されて下降（propagate dow
n）するとき比較的一定しているということである。群
速度は変調又は情報がどの程度の速さでファイバ中を下
降するかを規定する。従って、長距離にわたって情報を
送信するためには、情報がファイバを下降するときその
情報がにじみ出るように出てくるのではなく特定の領域
に局部化されるように群速度が比較的一定で、特に周波
数に依存しないことが重要である。単一の一定位相速度
は、センサファイバの信号の位相が基準ファイバの基準
信号の位相と比較されるファイバオプティックセンサの
分野で重要である。
な電磁場パターンを与える利点を有している。別の利点
は位相速度及びグループ（群）速度のような光伝搬の属
性は光がファイバ中を伝搬されて下降（propagate dow
n）するとき比較的一定しているということである。群
速度は変調又は情報がどの程度の速さでファイバ中を下
降するかを規定する。従って、長距離にわたって情報を
送信するためには、情報がファイバを下降するときその
情報がにじみ出るように出てくるのではなく特定の領域
に局部化されるように群速度が比較的一定で、特に周波
数に依存しないことが重要である。単一の一定位相速度
は、センサファイバの信号の位相が基準ファイバの基準
信号の位相と比較されるファイバオプティックセンサの
分野で重要である。
しかし、単一モード伝搬は信号の偏波がコア20に対し
て一定の角度関係で固定されることを保証しない。偏光
は電場ベクトルＥの方向として定義される。従って，第
１図に示された例では、光は直角方向に偏光される。
て一定の角度関係で固定されることを保証しない。偏光
は電場ベクトルＥの方向として定義される。従って，第
１図に示された例では、光は直角方向に偏光される。
単一モードファイバオプティックセンサでは、センサ
ファイバの端部での光信号の位相は測定しようとした環
境パラメータの関数とされる。典型的には、この位相の
変化はファイバを物理的に長くするか、又はコア20の屈
折率をかえることによって導かれる。しかし、導波路が
偏光を保持するものでない場合は、光がコア20の軸を降
下するとき偏光はばらばらに変化する傾向がある。偏光
の方向の180゜回転はファイバの端部で180゜の位相の変
化と等価であるから、このような偏光の不規則な変化に
よって、検出信号のゆらぎが生じる。従って、センサの
使用に際しては、偏光は、光がコアを降下伝搬されると
きファイバに対して一定の角度関係で維持されなければ
ならない。
ファイバの端部での光信号の位相は測定しようとした環
境パラメータの関数とされる。典型的には、この位相の
変化はファイバを物理的に長くするか、又はコア20の屈
折率をかえることによって導かれる。しかし、導波路が
偏光を保持するものでない場合は、光がコア20の軸を降
下するとき偏光はばらばらに変化する傾向がある。偏光
の方向の180゜回転はファイバの端部で180゜の位相の変
化と等価であるから、このような偏光の不規則な変化に
よって、検出信号のゆらぎが生じる。従って、センサの
使用に際しては、偏光は、光がコアを降下伝搬されると
きファイバに対して一定の角度関係で維持されなければ
ならない。
光ファイバにおいて信号の偏波を維持するためには、
ファイバの光特性は異方性（anisotropic）、すなわち
ファイバに対して偏光角の関数でなければならない。光
ファイバを異方性にする１つの方法は、２つの直交軸を
有するとともに、これら２軸に沿って偏光された波の減
結合（de−coupling）を可能にする楕円又は他の非円形
の断面をコア20に持たせることである。直交軸の一方に
並列してこのようなファイバに発射される信号は、ファ
イバを伝搬されるときもその軸と並列状態を保つ傾向が
あり、それによって信号の偏波が維持される。
ファイバの光特性は異方性（anisotropic）、すなわち
ファイバに対して偏光角の関数でなければならない。光
ファイバを異方性にする１つの方法は、２つの直交軸を
有するとともに、これら２軸に沿って偏光された波の減
結合（de−coupling）を可能にする楕円又は他の非円形
の断面をコア20に持たせることである。直交軸の一方に
並列してこのようなファイバに発射される信号は、ファ
イバを伝搬されるときもその軸と並列状態を保つ傾向が
あり、それによって信号の偏波が維持される。
第２図の実施例では、光ファイバ25は比較的高い屈折
率の楕円コア26と比較的低い屈折率のクラッド27とを有
し、屈折率に大きな差（例えばΔｎ＝0.06）を与えてい
る。コア26及びクラッド27の寸法及び屈折率は単一モー
ド導波領域を与えるように選択される。その楕円形状及
び大きな屈折率差のために、この導波領域は又楕円のい
ずれかの軸と並列してそこを伝搬される光信号の偏光を
保持する。すなわち、楕円断面の長軸及び短軸は、コア
とクラッドの屈折率の差と組み合わせて、２本の直交軸
に沿って偏光された光波を減結合するその２本の直交軸
を表す。
率の楕円コア26と比較的低い屈折率のクラッド27とを有
し、屈折率に大きな差（例えばΔｎ＝0.06）を与えてい
る。コア26及びクラッド27の寸法及び屈折率は単一モー
ド導波領域を与えるように選択される。その楕円形状及
び大きな屈折率差のために、この導波領域は又楕円のい
ずれかの軸と並列してそこを伝搬される光信号の偏光を
保持する。すなわち、楕円断面の長軸及び短軸は、コア
とクラッドの屈折率の差と組み合わせて、２本の直交軸
に沿って偏光された光波を減結合するその２本の直交軸
を表す。
コア26及びクラッド27によって形成された導波領域を
囲むのはファイバに大きな物理的強度と取扱いの容易さ
を与える支持層28である。この支持層28は導波領域の一
部ではないから、その光学的性質はコア26及びクラッド
27のもの程重要なものではない。光がクラッド27でトラ
ップされるのを防ぐために、支持層28はクラッド27の屈
折率より高い屈折率を有している。
囲むのはファイバに大きな物理的強度と取扱いの容易さ
を与える支持層28である。この支持層28は導波領域の一
部ではないから、その光学的性質はコア26及びクラッド
27のもの程重要なものではない。光がクラッド27でトラ
ップされるのを防ぐために、支持層28はクラッド27の屈
折率より高い屈折率を有している。
本発明の重要な一態様によれば、直交した偏光保持軸
すなわち複屈折軸を有する導波領域をもった光ファイバ
は、導波領域の位置及び複屈折軸の方向がファイバの外
部表面の形状から確認できるように、偏光保持軸の一方
と各々が平行である一対の直交した平坦表面をもつ上記
外部表面を備えている。従って、第２図の実施例では、
支持層28の外部表面は楕円導波路領域の長軸と平行な第
１の平坦表面29及び楕円導波領域の短軸と平行な第２の
平坦表面30を形成する。平坦表面29は、ファイバの外部
表面から層Δａを除去すると表面29において楕円導波領
域の長軸を露出させることになる程、十分に導波領域に
近づけて配置される。この実施例では、他の平坦表面30
は導波領域から距離Δｂだけ離れているので、楕円導波
領域の短軸は厚さΔａだけ除去しただけでは露出されな
い。
すなわち複屈折軸を有する導波領域をもった光ファイバ
は、導波領域の位置及び複屈折軸の方向がファイバの外
部表面の形状から確認できるように、偏光保持軸の一方
と各々が平行である一対の直交した平坦表面をもつ上記
外部表面を備えている。従って、第２図の実施例では、
支持層28の外部表面は楕円導波路領域の長軸と平行な第
１の平坦表面29及び楕円導波領域の短軸と平行な第２の
平坦表面30を形成する。平坦表面29は、ファイバの外部
表面から層Δａを除去すると表面29において楕円導波領
域の長軸を露出させることになる程、十分に導波領域に
近づけて配置される。この実施例では、他の平坦表面30
は導波領域から距離Δｂだけ離れているので、楕円導波
領域の短軸は厚さΔａだけ除去しただけでは露出されな
い。
本発明の重要な特徴の一つは正確で低損失の継手を製
造できることである。すなわち、２つの同様のファイバ
端の導波領域は、その２つのファイバ端上の直交平坦表
面を共通基板31の直交壁32,33に載せたまま、その直交
壁32,33をもった溝を有する基板31上に２つのファイバ
端を置くだけで両者29,30,32,33の心合わせをすること
ができる。この２つのファイバ端は、適当な接着または
封止手段によって、望ましくはファイバ端の２つの隣接
表面の間の界面に結合剤を加えて、互いにまた基板にし
っかりと接合、接続される。１つの接着技術は、“Opti
cal−Fiber Directional Coupler Using Boron Oxide A
s Interstitial Material"なるタイトルの本願出願人に
よる係属中の米国特許出願第594,478号（出願日:1984年
３月28日）に記載されている。
造できることである。すなわち、２つの同様のファイバ
端の導波領域は、その２つのファイバ端上の直交平坦表
面を共通基板31の直交壁32,33に載せたまま、その直交
壁32,33をもった溝を有する基板31上に２つのファイバ
端を置くだけで両者29,30,32,33の心合わせをすること
ができる。この２つのファイバ端は、適当な接着または
封止手段によって、望ましくはファイバ端の２つの隣接
表面の間の界面に結合剤を加えて、互いにまた基板にし
っかりと接合、接続される。１つの接着技術は、“Opti
cal−Fiber Directional Coupler Using Boron Oxide A
s Interstitial Material"なるタイトルの本願出願人に
よる係属中の米国特許出願第594,478号（出願日:1984年
３月28日）に記載されている。
この改良された継手が特に有用な一つの応用例は、あ
る長さのこのファイバの端部を接続することによって形
成される閉ファイバリングを用いる高性能ファイバリン
グ共振器の製造である。複屈折の内部軸と整列している
ファイバの２つの直交した平坦表面により、ファイバの
２つの端部において双方の導波領域を正確に整合させて
接続することが可能となる。即ち、２つのファイバの外
側の平坦表面はファイバ内の楕円コアの長軸及び短軸に
完全に平行であり、かつそれぞれの軸から等距離離間し
ているので、２つのファイバの外側の平坦表面を単純に
整合させることにより２つのファイバの双方の楕円コア
の内部軸を互いに正確に整合させることができる。接続
されたファイバにおける双方の楕円コア及びこれらの軸
の得られた正確な整合は、非常に少ないロスしか呈しな
い優秀な継ぎ手、即ち接続部を生じる。結果として、継
手（splice）は無視できる程の損失しかない。この継手
によって形成された閉リングは、入力信号をそのリング
に伝達し、出力信号を検出器に伝達するファイバに疎結
合できる。
る長さのこのファイバの端部を接続することによって形
成される閉ファイバリングを用いる高性能ファイバリン
グ共振器の製造である。複屈折の内部軸と整列している
ファイバの２つの直交した平坦表面により、ファイバの
２つの端部において双方の導波領域を正確に整合させて
接続することが可能となる。即ち、２つのファイバの外
側の平坦表面はファイバ内の楕円コアの長軸及び短軸に
完全に平行であり、かつそれぞれの軸から等距離離間し
ているので、２つのファイバの外側の平坦表面を単純に
整合させることにより２つのファイバの双方の楕円コア
の内部軸を互いに正確に整合させることができる。接続
されたファイバにおける双方の楕円コア及びこれらの軸
の得られた正確な整合は、非常に少ないロスしか呈しな
い優秀な継ぎ手、即ち接続部を生じる。結果として、継
手（splice）は無視できる程の損失しかない。この継手
によって形成された閉リングは、入力信号をそのリング
に伝達し、出力信号を検出器に伝達するファイバに疎結
合できる。
このようなファイバリング共振器の概略が第３図に示
されている。ここでは、レーザ40は、ループ41aを形成
する光ファイバ41を通って周波数f0の光信号SDを供給す
る。このループ41aの２つの端部は、信号を２つの要素S
1とS2に分離する3dBカプラ42を介して結合される。これ
ら２つの要素はファイバループ41a及び3dBカプラ43,44
を通って反対方向に伝搬され、さらに、検知リング46に
疎結合を与える10dBカプラ45を通って伝搬される。本発
明のファイバによって低損失継手47とともに形成される
のがこのリング46である。
されている。ここでは、レーザ40は、ループ41aを形成
する光ファイバ41を通って周波数f0の光信号SDを供給す
る。このループ41aの２つの端部は、信号を２つの要素S
1とS2に分離する3dBカプラ42を介して結合される。これ
ら２つの要素はファイバループ41a及び3dBカプラ43,44
を通って反対方向に伝搬され、さらに、検知リング46に
疎結合を与える10dBカプラ45を通って伝搬される。本発
明のファイバによって低損失継手47とともに形成される
のがこのリング46である。
結合されてリング46に入るこれら２つの信号S1・S2の
一部分はリングの周りを反対方向に伝搬され、リングの
任意の回転により反対方向にある両信号の周波数にずれ
Δｆが生じる。すなわち、リングが矢印48で示される方
向に回転する場合、信号S1は周波数（f0−Δｆ）にシフ
トし、信号S2は周波数（f0＋Δｆ）にシフトする。次に
これらのシフト信号の一部は10dBカプラ45を介して再び
結合され、ファイバループ41aに入り同ループ41aを通っ
て3dBカプラ43,44に反対方向で伝搬される。こうして、
カプラ43は反対方向に周波数（f0＋Δｆ）で伝搬される
シフト信号S2を受信し、カプラ44は反対方向に周波数
（f0−Δｆ）で伝搬されるシフト信号S1を受信する。こ
れらの信号は、光信号をΔｆの大きさを測定するのに用
いることができる電気信号であって当該光信号に相似の
電気信号に変換するそれぞれの検出器49及び50に結合さ
れる。たとえば、電気信号はf0の局部発振器周波数を有
するスーパーヘテロダイン受信装置に送ることができ
る。必要に応じて、２つのカプラ43及び44の一方及びそ
れに対応する検出器49または50は省略してもよい（もっ
とも、両方のカプラ、検出器を用いれば検知周波数シフ
トを２にできる利点はある）。
一部分はリングの周りを反対方向に伝搬され、リングの
任意の回転により反対方向にある両信号の周波数にずれ
Δｆが生じる。すなわち、リングが矢印48で示される方
向に回転する場合、信号S1は周波数（f0−Δｆ）にシフ
トし、信号S2は周波数（f0＋Δｆ）にシフトする。次に
これらのシフト信号の一部は10dBカプラ45を介して再び
結合され、ファイバループ41aに入り同ループ41aを通っ
て3dBカプラ43,44に反対方向で伝搬される。こうして、
カプラ43は反対方向に周波数（f0＋Δｆ）で伝搬される
シフト信号S2を受信し、カプラ44は反対方向に周波数
（f0−Δｆ）で伝搬されるシフト信号S1を受信する。こ
れらの信号は、光信号をΔｆの大きさを測定するのに用
いることができる電気信号であって当該光信号に相似の
電気信号に変換するそれぞれの検出器49及び50に結合さ
れる。たとえば、電気信号はf0の局部発振器周波数を有
するスーパーヘテロダイン受信装置に送ることができ
る。必要に応じて、２つのカプラ43及び44の一方及びそ
れに対応する検出器49または50は省略してもよい（もっ
とも、両方のカプラ、検出器を用いれば検知周波数シフ
トを２にできる利点はある）。
本発明のファイバはまた、共偏光及び／または直交偏
光カプラを含めて種々の型式のカプラを形成するのに特
に有用である。たとえば、第４図は楕円コアの短軸に沿
って偏光された信号を結合するのに配列された一対のフ
ァイバ51,52を示し、第５図は楕円コアの長軸に沿って
偏光された信号を結合するのに配列された別の対のファ
イバ53,54を示す。ここで、第４図または第５図のいず
れかのカプラは同じ対のファイバで形成できることに注
意を要する。第６図は同様の対のファイバ55,56で形成
できるさらに別のカプラを示し、この場合は一方のファ
イバ55の楕円コアの長軸及び他方のファイバ56の楕円コ
アの短軸に沿って偏光された信号を結合する。
光カプラを含めて種々の型式のカプラを形成するのに特
に有用である。たとえば、第４図は楕円コアの短軸に沿
って偏光された信号を結合するのに配列された一対のフ
ァイバ51,52を示し、第５図は楕円コアの長軸に沿って
偏光された信号を結合するのに配列された別の対のファ
イバ53,54を示す。ここで、第４図または第５図のいず
れかのカプラは同じ対のファイバで形成できることに注
意を要する。第６図は同様の対のファイバ55,56で形成
できるさらに別のカプラを示し、この場合は一方のファ
イバ55の楕円コアの長軸及び他方のファイバ56の楕円コ
アの短軸に沿って偏光された信号を結合する。
三路カプラ及び四路カプラを本発明のファイバから容
易に形成できる。すなわち、第７図は４本のファイバ57
〜60から形成される四路カプラを示し、それは、単一の
一体的カプラ内で２つの共偏光結合（ファイバ57,60間
及びファイバ58,59間）及び２つの直交偏光結合（ファ
イバ57,58間及びファイバ59,60間）を与える。
易に形成できる。すなわち、第７図は４本のファイバ57
〜60から形成される四路カプラを示し、それは、単一の
一体的カプラ内で２つの共偏光結合（ファイバ57,60間
及びファイバ58,59間）及び２つの直交偏光結合（ファ
イバ57,58間及びファイバ59,60間）を与える。
本発明の光ファイバは、所望の横断面形状を有するプ
リフォームを形成し、さらに引っ張り速度及び温度をプ
リフォームの形状と同じ断面形状を有するファイバを製
造するために制御して、光ファイバをプリフォームから
引っ張ることによって形成するのがよい。従って、プリ
フォームは第２図に示されたファイバ25と同じ断面形状
（それより大きいが）でよい。このようなプリフォーム
は、まず中心に楕円コア及びクラッドが配置されている
円筒プリフォームを（公知の技術を用いて）形成し、次
に、そのプリフォームの２つの隣接側面を研摩して楕円
コアの長軸に平行な１つの平坦面及び楕円コアの短軸に
平行な別の平坦面を有する断面形状に形成することによ
って形成できる。次に、光ファイバは、第２図のすなわ
ち、小スケールではあるがプリフォームとほぼ同じ断面
形状のファイバ25を形成するために制御された引っ張り
速度及び温度で、上記研摩済のプリフォームから引っ張
られる。
リフォームを形成し、さらに引っ張り速度及び温度をプ
リフォームの形状と同じ断面形状を有するファイバを製
造するために制御して、光ファイバをプリフォームから
引っ張ることによって形成するのがよい。従って、プリ
フォームは第２図に示されたファイバ25と同じ断面形状
（それより大きいが）でよい。このようなプリフォーム
は、まず中心に楕円コア及びクラッドが配置されている
円筒プリフォームを（公知の技術を用いて）形成し、次
に、そのプリフォームの２つの隣接側面を研摩して楕円
コアの長軸に平行な１つの平坦面及び楕円コアの短軸に
平行な別の平坦面を有する断面形状に形成することによ
って形成できる。次に、光ファイバは、第２図のすなわ
ち、小スケールではあるがプリフォームとほぼ同じ断面
形状のファイバ25を形成するために制御された引っ張り
速度及び温度で、上記研摩済のプリフォームから引っ張
られる。
引っ張り工程の精密な制御に適した引っ張り機は第８
図に示されている。プリフォームをほぼ軟化温度まで加
熱するため、引っ張り機の中央構成要素として外側誘導
コイル61及び内側グラファイトトロイド（graphite tor
oid）62を有する誘導炉Ａが配置される。この周知であ
る通常の誘導炉の使用により、ガラスのプリフォームが
所望の温度に加熱される。トロイド62は長さ約10.16cm
（４インチ）、直径2.54cm（１インチ）であり、直径約
0.635cm（1/4インチ）のコア穴を有している。誘導コイ
ル61は電気的加熱電流がグラファイトトロイド62におい
て誘起されるように無線周波電源63によって励磁され
る。発生された温度は光学高温計（pyrometer）64によ
って測定され、電源63を調整する制御ユニット65によっ
てモニタされる。グラファイトトロイド62が焼けるのを
防ぐために、トロイド62は、源67から供給されるアルゴ
ンのような比較的不活性のガスで満たされたガラス円筒
66内に配置される。
図に示されている。プリフォームをほぼ軟化温度まで加
熱するため、引っ張り機の中央構成要素として外側誘導
コイル61及び内側グラファイトトロイド（graphite tor
oid）62を有する誘導炉Ａが配置される。この周知であ
る通常の誘導炉の使用により、ガラスのプリフォームが
所望の温度に加熱される。トロイド62は長さ約10.16cm
（４インチ）、直径2.54cm（１インチ）であり、直径約
0.635cm（1/4インチ）のコア穴を有している。誘導コイ
ル61は電気的加熱電流がグラファイトトロイド62におい
て誘起されるように無線周波電源63によって励磁され
る。発生された温度は光学高温計（pyrometer）64によ
って測定され、電源63を調整する制御ユニット65によっ
てモニタされる。グラファイトトロイド62が焼けるのを
防ぐために、トロイド62は、源67から供給されるアルゴ
ンのような比較的不活性のガスで満たされたガラス円筒
66内に配置される。
プリフォーム68は円筒66の上部に入れられ、グラファ
イトトロイド62の中心を通過する。トロイド62は白熱す
るまで加熱されプリフォーム68は軟化する。プリフォー
ム68からのファイバ69の引抜きはトロイド62のほぼ中央
で生じる。トロイド62はガラス円筒66に取付けられた支
持リング72上に立つ脚71を有している。
イトトロイド62の中心を通過する。トロイド62は白熱す
るまで加熱されプリフォーム68は軟化する。プリフォー
ム68からのファイバ69の引抜きはトロイド62のほぼ中央
で生じる。トロイド62はガラス円筒66に取付けられた支
持リング72上に立つ脚71を有している。
引っ張り工程に影響する重要なパラメータは、引っ張
り点に向かってのプリフォーム68の送り速度Vp、引っ張
り点の温度及びファイバ69が引っ張り点から引っ張られ
る速度Vfである。温度及び引っ張り速度Vfによりファイ
バ69が引っ張られる張力が設定される。プリフォーム68
の送り速度Vpは駆動モータ75によって駆動される親ねじ
を有する垂直スライダ74によって決定される。同スライ
ダ74の上端には、プリフォーム68の上部がクランプされ
たＶ溝を含むブロック76がある。引っ張り速度Vfはガラ
ス円筒66の下方にあるキャプスタンホイール78によって
決定される。ファイバはキャプスタンホイール78と可撓
性プラスチックベルト79（これはキャプスタンモータス
ピンドル80で駆動され、２つのアイドラロール81にて間
隔を置かれている）の間に把持される。ファイバは次
に、２つの固定アイドラプーリ83及びおもり86を支持す
るダンサアーム（dancer arm）85に取付けられた可動プ
ーリ84からなる巻取り機構によってドラム82上に巻取ら
れる。アーム85は巻取りドラム82に対して従来の速度制
御を行い、ファイバはおもり86によって決定される張力
でドラム82上に巻かれる。ファイバは、その湾曲した表
面がキャプスタンホイール78及びドラム82の表面とかみ
合うように配置されるのがよく、これによってファイバ
の導波領域は大きな曲率半径を有する側に配置され導波
領域上の圧力が最少にされる。
り点に向かってのプリフォーム68の送り速度Vp、引っ張
り点の温度及びファイバ69が引っ張り点から引っ張られ
る速度Vfである。温度及び引っ張り速度Vfによりファイ
バ69が引っ張られる張力が設定される。プリフォーム68
の送り速度Vpは駆動モータ75によって駆動される親ねじ
を有する垂直スライダ74によって決定される。同スライ
ダ74の上端には、プリフォーム68の上部がクランプされ
たＶ溝を含むブロック76がある。引っ張り速度Vfはガラ
ス円筒66の下方にあるキャプスタンホイール78によって
決定される。ファイバはキャプスタンホイール78と可撓
性プラスチックベルト79（これはキャプスタンモータス
ピンドル80で駆動され、２つのアイドラロール81にて間
隔を置かれている）の間に把持される。ファイバは次
に、２つの固定アイドラプーリ83及びおもり86を支持す
るダンサアーム（dancer arm）85に取付けられた可動プ
ーリ84からなる巻取り機構によってドラム82上に巻取ら
れる。アーム85は巻取りドラム82に対して従来の速度制
御を行い、ファイバはおもり86によって決定される張力
でドラム82上に巻かれる。ファイバは、その湾曲した表
面がキャプスタンホイール78及びドラム82の表面とかみ
合うように配置されるのがよく、これによってファイバ
の導波領域は大きな曲率半径を有する側に配置され導波
領域上の圧力が最少にされる。
一つの特定の例では、プリフォームはシリカ管の内面
に純粋シリカクラッド及びゲルマニウムコアを被着する
ことによって形成された。クラッドとコアは四塩化シリ
コンと四塩化ゲルマニウム（これらは誘導炉Ａ内で約18
00℃でシリカ管の穴を介して循環される）の熱分解によ
って形成された。次に、シリカ管の外部表面の直径方向
において正反対の側に位置する部分が平らにみがかれ、
その後管はつぶされ、軽く引っ張られて、約2.8mmの直
径の円筒断面をもった外表面と楕円断面の中央コア及び
クラッドを有するプリフォームを形成した。楕円コアプ
リファームの２つの隣接する側面は平らに研摩され、そ
の平坦面を互いに垂直に楕円コアの長軸及び短軸に平行
にした。これらの平坦表面はクラッドの千分の数インチ
内（within a few thousands of an inch of the cladd
ing）で配置された。光ファイバは、約0.3mm/秒の速度
でプリフォームを送り、また約0.5m/秒の速度でプリフ
ォームからファイバを引きながら約1550℃でこのプリフ
ォームを引っ張ることにより形成された。これらのパラ
メータはファイバを破壊することなく実際と同じ位大き
な引っ張り力を生じるように選ばれた。完成したファイ
バは第２図に示される断面形状を有し、楕円導波領域は
長軸方向の長さが3.79ミクロンで、短軸方向の長さが1.
9ミクロンであった。第２図のΔａ及びΔｂはそれぞれ
7.86ミクロン、5.24ミクロンであった。その断面形状
は、高い張っ張り力、プリフォームの比較的小さな直径
及び誘導炉の正確な温度と局所加熱のため、プリフォー
ムがファイバに引っ張られたときの形状にて保持され
た。
に純粋シリカクラッド及びゲルマニウムコアを被着する
ことによって形成された。クラッドとコアは四塩化シリ
コンと四塩化ゲルマニウム（これらは誘導炉Ａ内で約18
00℃でシリカ管の穴を介して循環される）の熱分解によ
って形成された。次に、シリカ管の外部表面の直径方向
において正反対の側に位置する部分が平らにみがかれ、
その後管はつぶされ、軽く引っ張られて、約2.8mmの直
径の円筒断面をもった外表面と楕円断面の中央コア及び
クラッドを有するプリフォームを形成した。楕円コアプ
リファームの２つの隣接する側面は平らに研摩され、そ
の平坦面を互いに垂直に楕円コアの長軸及び短軸に平行
にした。これらの平坦表面はクラッドの千分の数インチ
内（within a few thousands of an inch of the cladd
ing）で配置された。光ファイバは、約0.3mm/秒の速度
でプリフォームを送り、また約0.5m/秒の速度でプリフ
ォームからファイバを引きながら約1550℃でこのプリフ
ォームを引っ張ることにより形成された。これらのパラ
メータはファイバを破壊することなく実際と同じ位大き
な引っ張り力を生じるように選ばれた。完成したファイ
バは第２図に示される断面形状を有し、楕円導波領域は
長軸方向の長さが3.79ミクロンで、短軸方向の長さが1.
9ミクロンであった。第２図のΔａ及びΔｂはそれぞれ
7.86ミクロン、5.24ミクロンであった。その断面形状
は、高い張っ張り力、プリフォームの比較的小さな直径
及び誘導炉の正確な温度と局所加熱のため、プリフォー
ムがファイバに引っ張られたときの形状にて保持され
た。
単一カプラは第２図のファイバを２本以上所望の“相
互作用長”すなわち、２本のファイバの電磁場を結合す
る際に必要な長さにそってエッチングすることによって
形成することができる。エッチングは、約50分間ファイ
バと接触させたままにすることが可能で、次に蒸留水で
除去される濃度10％のフッ化水素酸を使って行われる。
エッチングによりクラッドは各ファイバの少なくとも１
つの平坦側面に所望の長さに沿って露出する。次に、フ
ァイバはその平坦面を対向させて、0.2mmの壁厚を有
し、約５ミクロンの間隙を持って２本のファイバを収容
するに十分な内径を有する長さ40mmのバイコール（vyco
r）管を通して送られる。ファイバのエッチングされた
部分はバイコール管のほぼ中央で互いに心合わせされ
る。次いで、バイコール管の各端部から延在するファイ
バは、それらを安定な位置に保持するためクランプされ
る一方、バイコール管の両端部に吸引力が加えられて、
バイコール管内は約43.18cm（17インチ）の水銀中に相
当する真空状態になる。管は次にその中央領域がファイ
バ上につぶれるのが観察されるまで加熱される。上記方
法によって形成された第７図に示された形式の四路カプ
ラが第９図に示されている。４本のファイバ57〜60は周
りのバイコール管によって封止されている。かかる状態
にされたカプラの一端における複数のファイバのうちの
２つのファイバの端部でLEDを介して光信号を受け取る
ようにし、かつ当該カプラの他端における複数のファイ
バの端部が単一のチャートレコーダの個別のチャンネル
に接続されている状態にして、適当量の熱をを付与する
ことにより、コア材料とクラッド材料との相互拡散を生
じさせ、この拡散により、コア領域のサイズが増大して
コア領域における場の重なりが増大し、その結果カプラ
の結合係数を増大させることが可能となる。このよう
に、コア材料とクラッド材料との相互拡散によりカプラ
の結合程度を調整することから、本方法を、出願人は
「拡散同調」と称しており、本願と同一の譲受人に譲受
された係属中の米国特許出願第755,929号に詳細を記載
している。たとえば、バイコール管は各々約２秒のバー
スト（burst）において約1500℃の温度で加熱できる。
各加熱バースト後、チャートレコーダの記録を調べ、そ
の記録が所望の電力分割比を示すときに加熱バーストは
停止される。
互作用長”すなわち、２本のファイバの電磁場を結合す
る際に必要な長さにそってエッチングすることによって
形成することができる。エッチングは、約50分間ファイ
バと接触させたままにすることが可能で、次に蒸留水で
除去される濃度10％のフッ化水素酸を使って行われる。
エッチングによりクラッドは各ファイバの少なくとも１
つの平坦側面に所望の長さに沿って露出する。次に、フ
ァイバはその平坦面を対向させて、0.2mmの壁厚を有
し、約５ミクロンの間隙を持って２本のファイバを収容
するに十分な内径を有する長さ40mmのバイコール（vyco
r）管を通して送られる。ファイバのエッチングされた
部分はバイコール管のほぼ中央で互いに心合わせされ
る。次いで、バイコール管の各端部から延在するファイ
バは、それらを安定な位置に保持するためクランプされ
る一方、バイコール管の両端部に吸引力が加えられて、
バイコール管内は約43.18cm（17インチ）の水銀中に相
当する真空状態になる。管は次にその中央領域がファイ
バ上につぶれるのが観察されるまで加熱される。上記方
法によって形成された第７図に示された形式の四路カプ
ラが第９図に示されている。４本のファイバ57〜60は周
りのバイコール管によって封止されている。かかる状態
にされたカプラの一端における複数のファイバのうちの
２つのファイバの端部でLEDを介して光信号を受け取る
ようにし、かつ当該カプラの他端における複数のファイ
バの端部が単一のチャートレコーダの個別のチャンネル
に接続されている状態にして、適当量の熱をを付与する
ことにより、コア材料とクラッド材料との相互拡散を生
じさせ、この拡散により、コア領域のサイズが増大して
コア領域における場の重なりが増大し、その結果カプラ
の結合係数を増大させることが可能となる。このよう
に、コア材料とクラッド材料との相互拡散によりカプラ
の結合程度を調整することから、本方法を、出願人は
「拡散同調」と称しており、本願と同一の譲受人に譲受
された係属中の米国特許出願第755,929号に詳細を記載
している。たとえば、バイコール管は各々約２秒のバー
スト（burst）において約1500℃の温度で加熱できる。
各加熱バースト後、チャートレコーダの記録を調べ、そ
の記録が所望の電力分割比を示すときに加熱バーストは
停止される。
本発明は、楕円導波領域（その物理的形状によって複
屈折の直交軸を形成する）について特に説明したが、複
屈折の圧力誘起軸をもつファイバについても有効に用い
ることができる。この場合、複屈折を発生するのにファ
イバに与えられる圧力は、複屈折の内部軸が外部平坦表
面から正確に決定できるようにファイバの外面の平坦表
面に対して一定の方位を有していなければならない。本
発明はまた、偏光保持的ではないが、ファイバの横断面
の重心からずれ上記平坦表面の少なくとも１つに十分に
接近して配置された導波領域を有する円形コアファイバ
にも有利に用いることが可能で、そのファイバに、導波
領域（この導波領域はこのようなファイバを高精度に接
続できるようにファイバの外部形状から正確に配置でき
る）の物理位置に対して所定の関係を有する一対の直交
外部表面を与えることによる導波領域の電磁場の露出ま
たは拡張によって上記少なくとも１つの平坦表面を介し
て導波された波への結合を可能にする。
屈折の直交軸を形成する）について特に説明したが、複
屈折の圧力誘起軸をもつファイバについても有効に用い
ることができる。この場合、複屈折を発生するのにファ
イバに与えられる圧力は、複屈折の内部軸が外部平坦表
面から正確に決定できるようにファイバの外面の平坦表
面に対して一定の方位を有していなければならない。本
発明はまた、偏光保持的ではないが、ファイバの横断面
の重心からずれ上記平坦表面の少なくとも１つに十分に
接近して配置された導波領域を有する円形コアファイバ
にも有利に用いることが可能で、そのファイバに、導波
領域（この導波領域はこのようなファイバを高精度に接
続できるようにファイバの外部形状から正確に配置でき
る）の物理位置に対して所定の関係を有する一対の直交
外部表面を与えることによる導波領域の電磁場の露出ま
たは拡張によって上記少なくとも１つの平坦表面を介し
て導波された波への結合を可能にする。
発明の効果 上記詳細な説明から明らかなように、本発明は、内部
導波領域が、ファイバの２つの外部基準面において、２
つの直交軸に沿って正確に配置されている改良された偏
光保持光ファイバを提供する。これらの外部基準面はま
た、偏光保持ファイバ内に複屈折の内部軸を正確に配置
するのにも用いることができる。内部導波領域はファイ
バ上の外部基準面から正確に配置できるので、極めて正
確な継手が低損失で形成できる。偏光保持ファイバは、
単一カプラに２本以上のファイバがある共偏光または直
交偏光カプラを、それらの信号を複屈折の一方または双
方の軸の間で結合しながら形成するのに用いることがで
きる。本発明はまた、光学ファイバジャイロスコープの
ような回転センサにおいて特に有用な改良された光ファ
イバ共振器を与える。
導波領域が、ファイバの２つの外部基準面において、２
つの直交軸に沿って正確に配置されている改良された偏
光保持光ファイバを提供する。これらの外部基準面はま
た、偏光保持ファイバ内に複屈折の内部軸を正確に配置
するのにも用いることができる。内部導波領域はファイ
バ上の外部基準面から正確に配置できるので、極めて正
確な継手が低損失で形成できる。偏光保持ファイバは、
単一カプラに２本以上のファイバがある共偏光または直
交偏光カプラを、それらの信号を複屈折の一方または双
方の軸の間で結合しながら形成するのに用いることがで
きる。本発明はまた、光学ファイバジャイロスコープの
ような回転センサにおいて特に有用な改良された光ファ
イバ共振器を与える。
第１図は、単一モードの光ファイバ導波管の楕円コアの
所望の偏光方向における電場及び磁場を図示する一部破
断斜視図、第２図は本発明の一実施例による光ファイバ
の端面図、第３図は本発明の光ファイバ導波管を用いた
ファイバリング共振器の概略図、第４図は本発明の光フ
ァイバ導波管を用いた共偏光カプラを示す横断面図、第
５図は本発明の光ファイバ導波管を用いた別の共偏光カ
プラを示す横断面図、第６図は本発明の光ファイバ導波
管を用いた直交偏光カプラを示す横断面図、第７図は本
発明の光ファイバ導波管を用いた回路カプラを示す横断
面図、第８図は本発明の光ファイバを引っ張る装置の一
部概略側面図、第９図は本発明によって製造された単一
方向性カプラの横断面図である。 コア20、光ファイバ25、楕円コア26、クラッド27、平坦
表面29,30、基板31、直交壁32,33、光ファイバ41、ルー
プ41a、3dBカプラ42,43,44、10dBカプラ45、検知リング
46、ファイバ51,52,53,54,55,56,57,58,59,60、源67、
プリフォーム68、ファイバ69、電磁場E,H。
所望の偏光方向における電場及び磁場を図示する一部破
断斜視図、第２図は本発明の一実施例による光ファイバ
の端面図、第３図は本発明の光ファイバ導波管を用いた
ファイバリング共振器の概略図、第４図は本発明の光フ
ァイバ導波管を用いた共偏光カプラを示す横断面図、第
５図は本発明の光ファイバ導波管を用いた別の共偏光カ
プラを示す横断面図、第６図は本発明の光ファイバ導波
管を用いた直交偏光カプラを示す横断面図、第７図は本
発明の光ファイバ導波管を用いた回路カプラを示す横断
面図、第８図は本発明の光ファイバを引っ張る装置の一
部概略側面図、第９図は本発明によって製造された単一
方向性カプラの横断面図である。 コア20、光ファイバ25、楕円コア26、クラッド27、平坦
表面29,30、基板31、直交壁32,33、光ファイバ41、ルー
プ41a、3dBカプラ42,43,44、10dBカプラ45、検知リング
46、ファイバ51,52,53,54,55,56,57,58,59,60、源67、
プリフォーム68、ファイバ69、電磁場E,H。
Claims (13)
- 【請求項１】異なった屈折率を有しかつ単一モードの導
波領域を形成するコア（26）及びクラッド（27）を有す
る連続引っ張り光ファイバであって、 前記コアは一対の直交する偏光保持軸を有し、 前記ファイバ（25）の外部表面は、前記導波領域の位置
がファイバの外部形状から確認できるように一対の直交
外部平坦表面（29,30）を形成する断面を有し、 前記一対の直交外部平坦表面は、前記光ファイバの任意
の断面において前記一対の直交する偏光保持軸の交点に
対して所定の位置関係に配置されており、 前記導波領域が、当該導波領域の電磁場の露出又は拡張
によって前記平坦表面の少なくとも一方の平坦表面を介
して導波された波への結合を可能にするようファイバの
横断面の重心からずれかつ前記少なくとも一方の平坦表
面に十分近づけて配置されている ことを特徴とする光ファイバ。 - 【請求項２】前記平坦表面の各々は、当該平坦表面から
前記導波領域の反対側のファイバ表面より前記導波領域
に一層近づけて配置されることにより、導波領域がファ
イバの外部表面のエッチングにより前記平坦領域のみで
露出することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の光ファイバ。 - 【請求項３】前記コアが楕円断面を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の項ファイバ。 - 【請求項４】前記導波領域を囲みかつ前記ファイバに前
記外部平坦表面を形成する支持層（28）を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ。 - 【請求項５】前記支持層が、前記クラッドより高い屈折
率を有することを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
載の光ファイバ。 - 【請求項６】ファイバが、当該ファイバの外部表面の断
面形状と類似した非円形断面を有するプリフォーム（6
8）から引っ張り形成されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の光ファイバ。 - 【請求項７】ファイバの前記コアが、横断方向の２つの
直交軸を規定する非円形断面を有し、かつ、２つの基本
モードを導波する前記２つの直交軸のうちの一方に沿う
より他方に沿ってより長い横断寸法を有し、 前記２つの基本モードのうちの一方は前記より長い横断
寸法の軸に平行な電場を有し、前記２つの基本モードの
うちの他方は短い横断寸法の軸に平行な電場を有し、 前記横断方向の２つの直交軸に沿った前記コアの寸法の
差と、前記コアとクラッドとの屈折率の差とは、前記２
つの基本モードの偏光がファイバ内で保持されるように
前記２つの基本モードを減結合させるのに十分な大きさ
であり、 ファイバの外側の前記平坦表面は、前記導波領域の位置
及び前記２つの直交軸の方位がファイバの外側の前記平
坦表面の形状から確認できるように、前記導波領域及び
前記横断方向の２つの直交軸と所定の形状関係を有する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファ
イバ。 - 【請求項８】異なった屈折率を有しかつ単一モードの導
波領域を形成するコア及びクラッドを有する連続引っ張
り光ファイバであって、前記コアは一対の直交する偏光
保持軸を有し、前記ファイバの外部表面は、前記導波領
域の位置がファイバの外部形状から確認できるように一
対の直交外部平坦表面を形成する断面を有し、かつ前記
一対の直交外部平坦表面は、前記一対の直交する偏光保
持軸に実質的に平行であり、前記導波領域が、当該導波
領域の電磁場の露出又は拡張によって前記平坦表面の少
なくとも一方の平坦表面を介して導波された波への結合
を可能にするようファイバの横断面の重心からずれかつ
前記少なくとも一方の平坦表面に十分近づけて配置され
ている、当該光ファイバを一対備え、 前記の一対の光ファイバ（51〜56）は、その各々の光フ
ァイバの２つの直交軸のうちの当該一対の光ファイバに
とって共通の軸に平行でかつ互いに対向している平坦表
面を有し、また相互作用長に沿って互いに結合された電
磁場を有する ことを特徴とする共偏光方向性カプラ。 - 【請求項９】前記光ファイバ（53,54）が楕円断面のコ
アを有し、互いに対向している前記平坦表面が前記の楕
円コアの長軸に平行であることを特徴とする特許請求の
範囲第８項に記載の共偏光方向性カプラ。 - 【請求項１０】前記光ファイバ（51,52）が楕円断面の
コアを有し、互いに対向している前記平坦表面が前記の
楕円コアの短軸に平行であることを特徴とする特許請求
の範囲第８項に記載の共偏光方向性カプラ。 - 【請求項１１】異なった屈折率を有しかつ単一モードの
導波領域を形成するコア及びクラッドを有する連続引っ
張り光ファイバであって、前記コアは一対の直交する偏
光保持軸を有し、前記ファイバの外部表面は、前記導波
領域の位置がファイバの外部形状から確認できるように
一対の直交外部平坦表面を形成する断面を有し、かつ前
記一対の直交外部平坦表面は、前記一対の直交する偏光
保持軸に実質的に平行であり、前記導波領域が、当該導
波領域の電磁場の露出又は拡張によって前記平坦表面の
少なくとも一方の平坦表面を介して導波された波への結
合を可能にするようファイバの横断面の重心からずれか
つ前記少なくとも一方の平坦表面に十分近づけて配置さ
れている、当該光ファイバを一対備え、 前記の一対の光ファイバ（55,56）はそれぞれ楕円断面
のコアを有し、 前記の一対の光ファイバのうちの一方の光ファイバ（5
6）の前記の楕円コアの短軸に平行な平坦表面が、他方
の光ファイバ（55）の前記の楕円コアの長軸に平行な平
坦表面に対向している ことを特徴とする直交偏光方向性カプラ。 - 【請求項１２】異なった屈折率を有しかつ単一モードの
導波領域を形成するコア及びクラッドを有する連続引っ
張り光ファイバであって、前記コアは一対の直交する偏
光保持軸を有し、前記ファイバの外部表面は、前記導波
領域の位置がファイバの外部形状から確認できるように
一対の直交外部平坦表面を形成する断面を有し、かつ前
記一対の直交外部平坦表面は、前記一対の直交する偏光
保持軸に実質的に平行であり、前記導波領域が、当該導
波領域の電磁場の露出又は拡張によって前記平坦表面の
少なくとも一方の平坦表面を介して導波された波への結
合を可能にするようファイバの横断面の重心からずれか
つ前記少なくとも一方の平坦表面に十分近づけて配置さ
れている、４つの当該光ファイバを備え、 前記の４つの光ファイバ（57〜60）は、その各々の光フ
ァイバの各平坦表面が別の光ファイバの平坦表面と対向
するように配置されている ことを特徴とする四路方向性カプラ。 - 【請求項１３】異なった屈折率を有しかつ単一モードの
導波領域を形成するコア及びクラッドを各々が有する一
対の光学的ファイバ（25）であって、前記コアは一対の
直交する偏光保持軸を有し、前記ファイバはそれぞれ、
前記導波領域の位置がファイバの外部形状から確認でき
るように一対の直交外部平坦表面を形成する横断面を有
する外部表面を有し、前記一対の直交外部平坦表面は、
前記光ファイバの任意の断面において前記一対の直交す
る偏光保持軸の交点に対して所定の位置関係に配置され
ており、前記一対の光ファイバの導波領域のそれぞれ
が、当該導波領域の電磁場の露出又は拡張によって前記
平坦表面の少なくとも一方の平坦表面を介して導波され
た波への結合を可能にするようそれぞれの光ファイバの
横断面の重心から同等にずれ、かつ前記平坦表面の少な
くとも一方の平坦表面に十分近づけて配置されている、
当該一対の光学的ファイバと、 それぞれの前記光ファイバの接続部に沿って長手方向に
延在し、それぞれの前記光ファイバの横断面を補完する
横断面を有する基板（31）と、を備え、 それぞれの前記光ファイバの平坦表面は、当該基板の対
応する平坦表面と係合することにより長手方向において
整合され、 それぞれの前記光ファイバの端部が、互いにかつ前記基
板に接着されていることを特徴とする光ファイバ継手。
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