JP2618544B2 - Optical fiber connection method - Google Patents

Optical fiber connection method

Info

Publication number
JP2618544B2
JP2618544B2 JP16211891A JP16211891A JP2618544B2 JP 2618544 B2 JP2618544 B2 JP 2618544B2 JP 16211891 A JP16211891 A JP 16211891A JP 16211891 A JP16211891 A JP 16211891A JP 2618544 B2 JP2618544 B2 JP 2618544B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
core
optical
softening temperature
mfd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP16211891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04360108A (en
Inventor
大一郎 田中
朗 和田
哲弥 酒井
良三 山内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP16211891A priority Critical patent/JP2618544B2/en
Publication of JPH04360108A publication Critical patent/JPH04360108A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2618544B2 publication Critical patent/JP2618544B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、互いに異なるモード
フィールド径を有する光ファイバの接続方法に関し、特
にモードフィールド径の小さな希土類元素添加光ファイ
バを他の光ファイバに低損失で接続する方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for connecting optical fibers having different mode field diameters, and more particularly to a method for connecting a rare earth element-doped optical fiber having a small mode field diameter to another optical fiber with low loss. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】ネオジム(Nd)、エルビウム(Er)等の
希土類元素をレーザ活性物質としてコアに添加した単一
モードファイバは、光ファイバレーザや光パワーアンプ
等をはじめとする光増幅器および光通信の分野で利用さ
れている。特にエルビウムを添加した光ファイバは、石
英系光ファイバにおける伝送損失が最低となる波長と、
レーザ活性物質の励起波長とが一致するために、光信号
を直接増幅することができるので有用である。このよう
な希土類元素添加光ファイバを利用した光ファイバ型光
増幅器を効率良く動作させる方法としては、例えばM. N
akazawa, et al., Topical Meeting on Optical Amplif
iers and Their Applications, PD-1, (1990)等に記載
されたように、希土類元素添加光ファイバのコアとクラ
ッドとの比屈折率差を大きくし、光ファイバのモードフ
ィールド径(以下、MFDと略記する。)を小さくするこ
とが知られている。たとえば光ファイバ型光増幅器に好
適に使用されるエルビウム添加光ファイバのMFDは6μm
以下である。
2. Description of the Related Art A single mode fiber in which a core is doped with a rare earth element such as neodymium (Nd) or erbium (Er) as a laser active material is used for an optical amplifier such as an optical fiber laser or an optical power amplifier, and for optical communication. It is used in the field. In particular, the optical fiber doped with erbium has a wavelength at which the transmission loss in the silica-based optical fiber is minimized,
Since the excitation wavelength of the laser active substance matches, the optical signal can be directly amplified, which is useful. As a method of efficiently operating an optical fiber type optical amplifier using such a rare earth element-doped optical fiber, for example, M.N.
akazawa, et al., Topical Meeting on Optical Amplif
As described in iers and Their Applications, PD-1, (1990), etc., the relative refractive index difference between the core and the clad of a rare earth element-doped optical fiber is increased, and the mode field diameter of the optical fiber (hereinafter referred to as MFD) It is known to reduce the abbreviation.). For example, the MFD of an erbium-doped optical fiber suitably used for an optical fiber type optical amplifier is 6 μm
It is as follows.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記希土類元素添加光
ファイバは光増幅器において増幅媒体として使用される
ものであるので、励起光や信号光の入射および増幅光の
出射には、通常の光ファイバが使用される。希土類元素
添加光ファイバと通常の光ファイバとの接続には、融着
接続が広く用いられている。一般に、光ファイバの融着
接続の接続損失は、接続すべき光ファイバ間のコア軸の
一致に依存しており、接続すべき光ファイバのコアが偏
心なく互いに接続されることが要求される。
Since the above-mentioned rare earth element-doped optical fiber is used as an amplification medium in an optical amplifier, ordinary optical fibers are used for inputting pumping light and signal light and outputting amplified light. used. Fusion splicing is widely used for connecting rare earth element-doped optical fibers to ordinary optical fibers. In general, the connection loss in fusion splicing of optical fibers depends on the alignment of the core axes of the optical fibers to be connected, and it is required that the cores of the optical fibers to be connected be connected to each other without eccentricity.

【0004】ところが、一般に用いられる光ファイバの
MFDは8〜10μm程度であるのに対して、希土類元素添
加光ファイバのMFDは、上記のように光増幅機能の高効
率化を目的として非常に小さく設計されている。よっ
て、これら2つの光ファイバの接続部で大きなMFD差が
生じる。このようにFMD差の大きな光ファイバを従来の
融着方法で互いに接続すると、MFD差が伝送損失増加の
原因となるという不都合があった。
However, generally used optical fibers are
While the MFD is about 8 to 10 μm, the MFD of the rare-earth-doped optical fiber is designed to be very small for the purpose of increasing the efficiency of the optical amplification function as described above. Therefore, a large MFD difference occurs at the connection between these two optical fibers. When optical fibers having a large difference in FMD are connected to each other by a conventional fusion method, there is a disadvantage that the difference in MFD causes an increase in transmission loss.

【0005】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであって、MFD差が大きな光ファイバを低伝送
損失で接続する方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and has as its object to provide a method of connecting optical fibers having a large MFD difference with low transmission loss.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の光ファイバの
接続方法は、コアと、コアよりも低い軟化温度を有する
クラッドとからなる第1の光ファイバを、第1の光ファ
イバとは異なるモードフィールド径を有する第2の光フ
ァイバに接続する方法であって、第1の光ファイバと第
2の光ファイバとを融着した後に、第1の光ファイバの
クラッドの軟化温度以上、第1の光ファイバのコアの軟
化温度以下の温度に該融着部を加熱し、ついで応力を付
与しつつ該融着部を冷却することを解決手段とした。
According to a method for connecting an optical fiber of the present invention, a first optical fiber comprising a core and a cladding having a softening temperature lower than that of the core is formed in a mode different from that of the first optical fiber. A method of connecting to a second optical fiber having a field diameter, wherein after fusing the first optical fiber and the second optical fiber, the first optical fiber is heated to a temperature higher than the softening temperature of the cladding of the first optical fiber. The solution is to heat the fused portion to a temperature equal to or lower than the softening temperature of the core of the optical fiber, and then to cool the fused portion while applying stress.

【0007】[0007]

【作用】第1の光ファイバと第2の光ファイバとの融着
部を、第1の光ファイバのクラッドの軟化温度以上、第
1の光ファイバのコアの軟化温度以下の温度で加熱する
と、第1の光ファイバのクラッドのみが軟化する。この
軟化したクラッドに応力を付与しつつ冷却すると、第1
の光ファイバのコアに応力残留部が形成される。残留応
力によりコアの屈折率は低下するので、第1の光ファイ
バのMFDが拡大する。
When the fused portion of the first optical fiber and the second optical fiber is heated at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the cladding of the first optical fiber and equal to or lower than the softening temperature of the core of the first optical fiber, Only the cladding of the first optical fiber softens. When the softened clad is cooled while applying stress, the first
A stress residual portion is formed in the core of the optical fiber. Since the refractive index of the core decreases due to the residual stress, the MFD of the first optical fiber expands.

【0008】以下、この発明を工程順に詳細に説明す
る。石英製のコアと、このコアの軟化温度よりも低い軟
化温度を有するクラッドとからなる第1の光ファイバを
用意する。この第1の光ファイバのコアには、その使用
目的に応じてネオジム、エルビウム等の希土類元素を添
加しても良い。この第1の光ファイバのコアとクラッド
との軟化温度を異ならしめるためには、コアに高粘度の
石英を使用するとともに、このコアよりも低い軟化温度
を有する低粘度の石英を使用するすることができる。さ
らにコアあるいはクラッドの一方、もしくは両方に石英
の軟化温度を変化させるドーパントを添加しても良い。
なお、コアとクラッドとの軟化温度の差異は、第1の光
ファイバの接続部分でのみ存在すれば良く、第1の光フ
ァイバの全長にわたって形成する必要はない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail in the order of steps. A first optical fiber including a quartz core and a clad having a softening temperature lower than the softening temperature of the core is prepared. A rare earth element such as neodymium or erbium may be added to the core of the first optical fiber according to the purpose of use. In order to make the softening temperature of the core and the cladding of the first optical fiber different, use high-viscosity quartz for the core and use low-viscosity quartz having a softening temperature lower than that of the core. Can be. Further, a dopant for changing the softening temperature of quartz may be added to one or both of the core and the clad.
Note that the difference in softening temperature between the core and the clad only needs to exist at the connection portion of the first optical fiber, and need not be formed over the entire length of the first optical fiber.

【0009】つぎに上記第1の光ファイバと第2の光フ
ァイバとの軸を一致させた後、接続部を第1の光ファイ
バのコアの軟化温度以上に加熱して第1の光ファイバと
第2の光ファイバとを互いに融着する。この軸合わせ工
程と融着工程とは、汎用の光ファイバ融着方法を利用す
ることができる。このようにして互いに融着接続された
第1の光ファイバと第2の光ファイバとの融着部の近傍
を、第1の光ファイバのクラッドの軟化温度以上、第1
の光ファイバのコアの軟化温度以下に加熱する。この加
熱によって第1の光ファイバのクラッドの融着部のみを
軟化させことができる。
Next, after the axes of the first optical fiber and the second optical fiber are made to coincide with each other, the connecting portion is heated to a temperature equal to or higher than the softening temperature of the core of the first optical fiber, and the first optical fiber is connected to the first optical fiber. The second optical fiber is fused to the second optical fiber. For the axis alignment step and the fusion step, a general-purpose optical fiber fusion method can be used. The vicinity of the fusion portion of the first optical fiber and the second optical fiber thus fusion-spliced to each other is set to a temperature equal to or higher than the softening temperature of the cladding of the first optical fiber.
Is heated below the softening temperature of the core of the optical fiber. By this heating, only the fused portion of the clad of the first optical fiber can be softened.

【0010】ついで軟化した第1の光ファイバに応力を
付与しつつ冷却する。この第1の光ファイバへの応力付
与方法は特に限定されるものではないが、たとえば光フ
ァイバの長手方向に沿って、張力を付与する方法等を好
適に使用することができる。この応力付与は第1の光フ
ァイバのクラッドが完全に固化するまで連続して付与す
ることが好ましい。このように応力を付与しつつ第1の
光ファイバのクラッドを冷却、固化することによって、
第1の光ファイバのコアに応力残留部を形成することが
できる。
Next, the softened first optical fiber is cooled while applying stress. The method of applying stress to the first optical fiber is not particularly limited, but a method of applying tension along the longitudinal direction of the optical fiber, for example, can be suitably used. This stress is preferably applied continuously until the cladding of the first optical fiber is completely solidified. By thus cooling and solidifying the cladding of the first optical fiber while applying stress,
A stress residual portion can be formed in the core of the first optical fiber.

【0011】光ファイバのコアの残留応力が光ファイバ
の特性に及ぼす影響に関しては、例えばR. Yamauchi, e
t, al., OFC'89, THI3, (1989)等に記載されており、応
力残留部の屈折率が低下することが知られている。よっ
て、応力残留部を形成することによって、第1の光ファ
イバの融着部のコアの屈折率が低下し、その結果、第1
の光ファイバのMFDが拡大されることとなる。一方、第
2の光ファイバにはこの応力残留部が形成されることが
ないので、この工程によって第2の光ファイバはなんら
影響を受けることがない。よって、この冷却工程を経る
ことによって、第1の光ファイバと第2の光ファイバと
のMFD差を減少させることができる。この結果、MFDを起
因とする融着部の伝送損失の増加を防止することができ
る。
Regarding the effect of the residual stress of the optical fiber core on the characteristics of the optical fiber, see, for example, R. Yamauchi, e.
t, al., OFC'89, THI3, (1989) and the like, and it is known that the refractive index of the stress residual portion decreases. Therefore, by forming the stress residual portion, the refractive index of the core of the fusion spliced portion of the first optical fiber decreases, and as a result, the first
The MFD of the optical fiber will be expanded. On the other hand, since this residual stress portion is not formed in the second optical fiber, the second optical fiber is not affected at all by this step. Therefore, through this cooling step, the MFD difference between the first optical fiber and the second optical fiber can be reduced. As a result, it is possible to prevent an increase in the transmission loss of the fusion splice due to the MFD.

【0012】[0012]

【実施例】 (実施例)公知の方法によって、エルビウムを添加して
なる石英ロッドを用意した。このコアロッドの外周上
に、コアとの比屈折率差がΔ=0.7%となるように、
フッ素ドープ石英からなるクラッドを形成した。このク
ラッド形成の際に、上記ロッドを線引きした後に得られ
る光ファイバのMFDが最小値となるように、クラッドの
形成厚さを調整した。この後、このロッドを線引きし
て、コア径が5.3μm、MFDが7.06μm、カットオ
フ波長が1.14μmの第1の光ファイバを得た。一
方、第2の光ファイバとして、純粋石英クラッドを有
し、MFDが10μmの光ファイバを用意した。
Example A quartz rod to which erbium was added was prepared by a known method. On the outer periphery of this core rod, a relative refractive index difference from the core becomes Δ = 0.7%,
A cladding made of fluorine-doped quartz was formed. During the formation of the clad, the thickness of the clad was adjusted so that the MFD of the optical fiber obtained after drawing the rod was a minimum value. Thereafter, the rod was drawn to obtain a first optical fiber having a core diameter of 5.3 μm, an MFD of 7.06 μm, and a cutoff wavelength of 1.14 μm. On the other hand, as the second optical fiber, an optical fiber having a pure silica cladding and an MFD of 10 μm was prepared.

【0013】ついで上記第1の光ファイバと第2の光フ
ァイバとを加熱融着した。ついでこの接続された光ファ
イバの両端から15gの引張り応力を付与した状態で、
純粋石英が軟化しない温度範囲で融着部を10秒間加熱
し、冷却してエルビウムが添加されたコア内に応力を残
留させた状態で融着部を固化した。
Next, the first optical fiber and the second optical fiber were heated and fused. Then, with 15 g of tensile stress applied from both ends of the connected optical fiber,
The fused portion was heated for 10 seconds in a temperature range where the pure quartz did not soften, and then cooled to solidify the fused portion while maintaining the stress in the erbium-added core.

【0014】このようにして接続された第1の光ファイ
バと第2の光ファイバとの接続損失を調べたところ、
0.3dBと非常に小さいことが判明した。この結果、
本願発明の接続方法によれば、エルビウム添加光ファイ
バのコアの屈折率が低下し、そのMFDは拡大されたこと
が確認できた。また第1の光ファイバに付与した歪、す
なわち15gの引張り応力から、コアの屈折率は0.7
%から0.43%に低下していると推定され、さらにこ
の屈折率の変化からMFDは7.06μmから9.95μm
に増加していると推定された。
When the connection loss between the first optical fiber and the second optical fiber thus connected was examined,
It turned out to be very small at 0.3 dB. As a result,
According to the connection method of the present invention, it was confirmed that the refractive index of the core of the erbium-doped optical fiber was reduced and the MFD thereof was expanded. Further, based on the strain applied to the first optical fiber, that is, the tensile stress of 15 g, the refractive index of the core becomes 0.7.
% To 0.43%, and from this change in the refractive index, the MFD is from 7.06 μm to 9.95 μm.
Was estimated to be increasing.

【0015】さらに、このようにして接続された光ファ
イバを用いてエルビウム添加光ファイバ増幅器を構成
し、その出力変換効率を測定したところ、55%と高い
値が得られた。
Further, an erbium-doped optical fiber amplifier was constructed using the optical fibers connected in this manner, and its output conversion efficiency was measured. As a result, a high value of 55% was obtained.

【0016】(比較例)実施例で用いたと全く同様の第
1の光ファイバと第2の光ファイバとを用意した。これ
らの光ファイバを、通常の融着接続法によって接続し
た。すなわち第1の光ファイバと第2の光ファイバとを
融着する際に、なんら応力を付与せずに、固化させて融
着部に応力残留部を形成せずに接続した。この融着接続
部の接続損失を調べたところ、1dBと非常に大きなも
のであった。さらにこのようにして接続された光ファイ
バを用いてエルビウム添加光ファイバ増幅器を構成し、
その出力変換効率を測定したところ、40%と低い値し
か得られなかった。
Comparative Example A first optical fiber and a second optical fiber exactly the same as those used in the examples were prepared. These optical fibers were connected by a usual fusion splicing method. That is, at the time of fusing the first optical fiber and the second optical fiber, they were connected without applying any stress and solidifying without forming a residual stress portion at the fused portion. When the connection loss of the fusion spliced portion was examined, it was very large, 1 dB. Further, an erbium-doped optical fiber amplifier is configured using the optical fibers connected in this manner,
When the output conversion efficiency was measured, only a low value of 40% was obtained.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光ファ
イバの接続方法は、互いに異なるMFDを有する光ファイ
バを融着接続するにあたって、応力を付与した状態で融
着部を固化させることによって、接続部に応力残留部を
形成し、これによって一方の光ファイバのMFD径を拡大
するものであるので、互いにMFDの異なる光ファイバを
低伝送損失で接続することができる。
As described above, according to the optical fiber connection method of the present invention, when the optical fibers having different MFDs are fusion-spliced, the fusion spliced portion is solidified in a state where a stress is applied. Since a stress residual portion is formed at the connection portion, thereby increasing the MFD diameter of one optical fiber, optical fibers having different MFDs can be connected with low transmission loss.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コアと、コアよりも低い軟化温度を有す
るクラッドとからなる第1の光ファイバを、第1の光フ
ァイバとは異なるモードフィールド径を有する第2の光
ファイバに接続する方法であって、第1の光ファイバと
第2の光ファイバとを融着した後に、第1の光ファイバ
のクラッドの軟化温度以上、第1の光ファイバのコアの
軟化温度以下の温度に該融着部を加熱し、ついで応力を
付与しつつ該融着部を冷却することを特徴とする光ファ
イバの接続方法。
1. A method for connecting a first optical fiber comprising a core and a cladding having a softening temperature lower than that of the core to a second optical fiber having a mode field diameter different from that of the first optical fiber. Then, after the first optical fiber and the second optical fiber are fused, the fusion is performed at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the cladding of the first optical fiber and equal to or lower than the softening temperature of the core of the first optical fiber. A method for connecting an optical fiber, comprising heating a portion and then cooling the fused portion while applying stress.
【請求項2】 第1の光ファイバが、コアに希土類元素
を添加してなる希土類元素添加光ファイバであることを
特徴とする請求項1記載の光ファイバの接続方法。
2. The optical fiber connection method according to claim 1, wherein the first optical fiber is a rare earth element-doped optical fiber obtained by adding a rare earth element to a core.
JP16211891A 1991-06-06 1991-06-06 Optical fiber connection method Expired - Lifetime JP2618544B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16211891A JP2618544B2 (en) 1991-06-06 1991-06-06 Optical fiber connection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16211891A JP2618544B2 (en) 1991-06-06 1991-06-06 Optical fiber connection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04360108A JPH04360108A (en) 1992-12-14
JP2618544B2 true JP2618544B2 (en) 1997-06-11

Family

ID=15748386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16211891A Expired - Lifetime JP2618544B2 (en) 1991-06-06 1991-06-06 Optical fiber connection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2618544B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003066266A (en) 2001-06-12 2003-03-05 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical fiber connecting method
CN102354024B (en) * 2011-07-05 2013-06-12 华南理工大学 Optical fiber splicing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04360108A (en) 1992-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6724528B2 (en) Polarization-maintaining optical fiber amplifier employing externally applied stress-induced birefringence
US7720340B2 (en) Device for coupling radiation into or out of an optical fibre
EP0469792B1 (en) Optical communication system comprising a fiber amplifier
Becker et al. Erbium-doped fiber amplifiers: fundamentals and technology
US5907652A (en) Article comprising an air-clad optical fiber
USRE44262E1 (en) Optical coupler comprising multimode fibers and method of making the same
US5790722A (en) High power optical fiber amplifier/laser system
US7711238B2 (en) Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same
JP2002506225A (en) Optical coupler for multimode fiber
JP2002526787A (en) Optical fiber having an enlarged mode field diameter and method for increasing the mode field diameter of an optical fiber
JP2003114350A (en) Optical fiber, optical fiber component, and optical transmission method
JP2003337238A (en) Polarization preserving optical fiber
KR20010071667A (en) Monolithic coaxial device
US5035477A (en) Method of changing the spot diameter of single-mode step-index fibers, and single-mode fiber coupling unit made by said method
JPH08313749A (en) Rare earth added polarization maintaining optical fiber
JP2618544B2 (en) Optical fiber connection method
JP3993198B2 (en) Optical fiber, optical fiber coupler using the same, erbium-doped optical fiber amplifier, optical waveguide
CN215340419U (en) High-power fiber grating and laser
JP2573890B2 (en) Optical multiplexing / demultiplexing coupler and method of manufacturing the same
Nishide Specialty fibers and optical fiber devices following development of vapor-phase axial deposition
JPH04219706A (en) Structure and method for fusingly connecting dissimilar optical fibers
Kanamori et al. High efficiency erbium-doped fibers and high performance optical components for optical fiber amplifiers
JP2001013345A (en) Multicore fiber with addition of rare earth element
JPH0692665A (en) Production of fluoride glass optical waveguide
JPH08304661A (en) Optical fiber cable and its production

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970128