JP2737158B2

JP2737158B2 - 光合流器

Info

Publication number: JP2737158B2
Application number: JP63151227A
Authority: JP
Inventors: 光三有井; 憲夫武田; 茂生片岡
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JPH01319707A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の概略〕この発明の光合流器は、導波路本体の複数の枝導波路
に接続する第１の光ファイバをグレーテッドインデック
ス光ファイバとするとともに、複数の枝導波路のコア幅
をグレーテッドインデックス光ファイバのコア直径の42
％〜70％とすることにより、低損失で導波光を合流させ
ることができるものである。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、光情報伝送システムに用いられる光合流
器に関するものである。

〔従来の技術〕

光情報伝送システムにおいては、複数本の光ファイバ
を伝播してきた光を１本の光ファイバへ合流させたるこ
とが必要であり、この用途に光合流器が使用されてい
る。

このような光合流器は作製が容易で、量産性に優れた
導波路フィルムを用いたものが提案されているが、導波
路フィルムは、例えば特願昭48−72442号に記載されて
いる「光回路の製造方法」で作製することによって容易
に得ることができる。

このような導波路フィルムは、第４図（ａ）に示すよ
うに、光重合性のモノマーとしてアクリル酸メチルを含
有するポリカーボネートフィルム11を作製し、第４図
（ｂ）に示すように、このポリカーボネートフィルム11
に所定のパターンを有するマスク21を重ねて紫外線で露
光し、露光部11aのアクリル酸メチルモノマーを重合さ
せる。

そして、第４図（ｃ）に示すように、ポリカーボネー
トフィルム11Aの非露光部11bのアクリル酸メチルモノマ
ーを真空乾燥によって除去すると、露光部11aはポリカ
ーボネートとアクリル酸メチルモノマーとの混合相によ
って低屈折率のクラッドとなり、非露光部11bはポリカ
ーボネート単独相で高屈折率のコアとなる。

次に、第４図（ｄ）に示すように、ポリカーボネート
フィルム11Aの表裏に低屈折率ポリマー層12を形成し、
表裏方向のクラッドとすると、導波路フィルム13とな
る。

このような非露光部11bを光の導波路とし、第５図に
示すように、枝導波路11b₁₁,11b₁₂を合流させて１本の
幹導波路11b₂とするパターンに形成すると、光導波路本
体が形成できる。

上述のようにして得た導波路フィルム（光導波路本
体）13を、第６図に示すように、適当な厚みの基板14で
挾むとともに、接着剤で固定することにより、光回路15
が構成できる。

さらに、第７図（ａ），（ｂ）に示すように、光ファ
イバ31A,31Bをそれぞれの基板32A,32Bで固定した光ファ
イバアレイ33A,33Bを光回路15の枝導波路11b₁₁,11b₁₂の
端面11f₁₁,11f₁₂（第５図）および幹導波路11b₂の端面1
1f₂（第５図）にそれぞれ突き合わせる。

なお、光ファイバアレイ33A,33Bを端面11f₁₁,11f₁₂,1
1f₂に突き合わせるとき、光ファイバ31Aの端面11f₁₁,11
f₁₂と突き合わせない端面にLED光源を、光ファイバ31B
の端面11f₂に光パワーメータをそれぞれ接続し、光軸を
調整しながら接着剤で最も損失の少ない位置で固定する
ことにより、第８図に示す光合流器を得ることができ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光合流器は以上のように構成されているので、
複数の枝導波路11b₁₁,11b₁₂を１本の幹導波路11b₂に合
流させたテーパ部分での導波光の漏洩が大きいという問
題点があった。

上述した幹導波路11b₂のテーパ部分は、第９図に示す
ように、全反射で伝播する導波光のコアークラッド界面
での反射角は次第に大きくなるため、導波光の一部はテ
ーパ部分内で臨界角θ_ｃを越えて放射する。

また、テーパ部分の全長Ｌを長くした場合、１回当た
りの反射角の増加角Δθは小さくなるが、テーパ部分の
長さが長くなるにつれて導波光の反射回数が増加するた
め、やはり反射角は臨界角θ_ｃを越えて導波光の一部は
放射する。

結局、幅を絞ったテーパ部分の合流損失はテーパ部分
の入口幅W_Iと出口幅W₀とで次式のように与えられるの
で、合流損失＝−10×log（W₀/W_I）合流部分における導波光の漏洩がないように、例えば特
開昭54−119258号公報に記載されているように、幹導波
路11b₂のコア幅を太くすることが提案されている。

しかしながら、各導波路11b₁₁,11b₁₂,11b₂と光ファイ
バ31A,31Bとを接合する場合、断面形状差に起因する結
合損失（形状損失）をも考慮する必要があり、上述した
特開昭54−119258号公報に記載されているように、幹導
波路11b₂のコア幅を太くすると、幹導波路11b₂から出射
される導波光が十分に光ファイバ31B内に入らず、大き
な結合損失が生ずる。

すなわち、ステップインデックス光ファイバからの出
射光および第４図に示したような方法で作製した導波路
端からの出射光のパワー分布はほぼ均一と見なすことが
できるので、第10図に示すように、幹導波路11b₂からス
テップインデックス光ファイバ（31B）に導波光を導く
場合、ステップインデックス光ファイバ（31B）のコア
径よりも外側になる部分Ｐの総面積S_Pの幹導波路11b₂の
断面積S_W1に対する割合、つまり−10×log（S_P/S_W1）が
そのまま結合損失になる。

そこで、幹導波路11b₂とステップインデックス光ファ
イバ（31B）との結合損失を低減させるために幹導波路1
1b₂を細くすると、枝導波路11b₁₁,11b₁₂も細くなるた
め、今度は光ファイバ31Bから枝導波路11b₁₁,11b₁₂に導
波光を導く際、第10図に示すように、斜線を施した部分
Ｑの総面積S_Qの光ファイバ31Bの断面積S_W2に対する割
合、つまり−10×log（S_Q/S_W2）の結合損失が大きくな
る。

したがって、合流部分における導波光の漏れがないよ
うに幹導波路11b₂のコア幅を太くした場合でも、光ファ
イバ31A,31Bと各導波路11b₁₁,11b₁₂,11b₂との結合損失
の一方あるいは両方が避けられず、損失が大きくなると
いう問題点があった。

この発明は上述したような問題点を解消するためにな
されたもので、低損失で導波光を合流させることのでき
る光合流器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の光合流器は、導波路本体の複数の枝導波路
に接続する第１の光ファイバをグレーテッドインデック
ス光ファイバとするとともに、複数の枝導波路のコア幅
をグレーテッドインデックス光ファイバのコア直径の42
％〜70％としたものである。

〔作用〕

この発明の光合流器は、複数の第１の光ファイバをグ
レーテッドインデックス光ファイバとすることにより、
グレーテッドインデックス光ファイバと枝導波路との結
合損失を低減することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

この発明の光合流器は、第３図に示すように、枝導波
路11b₁₁（11b₁₂）および幹導波路11b₂にそれぞれ第1,第
２のグレーテッドインデックス光ファイバ41A,41Bを接
合させたものである。

なお、枝導波路11b₁₁（11b₁₂），幹導波路11b₂と第1,
第２のグレーテッドインデックス光ファイバ41A,41Bと
は後述する関係とされている。

第３図は損失を測定する構成図である。

まず、0.85μｍのLED光源51に一端を接合した光ファ
イバ41の他端にモードスクランブラ52を接合し、このモ
ードスクランブラ52に一端を接合した第１のグレーテッ
ドインデックス光ファイバ41Aの他端を第２のグレーテ
ッドインデックス光ファイバ41Bの一端に接合させると
ともに、この第２のグレーテッドインデックス光ファイ
バ41Bの他端にパワーメータ53を接続する。

このように各部を接合したときのパワーメータ53の読
み（指示値）をA₁（dB）とする。

次に、第１のグレーテッドインデックス光ファイバ41
Aの他端を枝導波路11b₁₁の端面11f₁₁に接合し、幹導波
路11b₂の端面11f₂に第２のグレーテッドインデックス光
ファイバ41Bの一端を接合する。

このように各部を接合したときのパワーメータ53の読
み（指示値）をB₁（dB）とすると、光回路15の端面11f
₁₁から端面11f₂までの損失C₁（dB）は、損失C₁＝B₁−A₁ で与えられる。

そして、枝導波路11b₁₂の端面11f₁₂に第１のグレーテ
ッドインデックス光ファイバ41Aの他端を接合した場合
も、同様に損失C₂（dB）を測定することができる。

なお、各接合はマッチングオイルを使用して行った。

上述のように、第1,第２のグレーテッドインデックス
光ファイバ41A,41Bのコア直径を50μｍとし、枝導波路1
1b₁₁,11b₁₂のコア幅を変化させたときの損失Ｃ（dB:損
失C₁と損失C₂との平均値）は第１図の特性となる。

また、第1,第２のグレーテッドインデックス光ファイ
バ41A,41Bのコア直径を50μｍとし、枝導波路11b₁₁,11b
₁₂のコア幅を30μm,35μｍとしたとき、コア厚み（μ
ｍ）に対する損失Ｃ（dB）は第２図の特性となる。

第１図，第２図の特性図から理解できるように、枝導
波路11b₁₁,11b₁₂のコア幅が21μｍ〜35μｍ（コア直径5
0μｍに対する比率42％〜70％）で、枝導波路11b₁₁,11b
₁₂の厚みが35μｍ〜45μｍ（コア直径50μｍに対する比
率70％〜90％）の範囲で損失が少なくなるので、両者の
関係をこの範囲に設定することにより、低損失とするこ
とができる。

なお、上記実施例では、幹導波路11b₂に第１のグレー
テッドインデックス光ファイバ41Aと同種の第２のグレ
ーテッドインデックス光ファイバ41Bを接続した例で説
明したが、幹導波路11b₂に接続される光ファイバはグレ
ーテッドインデックス光ファイバに限定されるものでは
ないが、枝導波路11b₁₁,11b₁₂に接続される第１のグレ
ーテッドインデックス光ファイバ41Aのコア径と実質的
に同一径のものを使用することが望ましい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、導波路本体の複数
の枝導波路に接続する第１の光ファイバをグレーテッド
インデックス光ファイバとするとともに、複数の枝導波
路のコア幅をグレーテッドインデックス光ファイバのコ
ア直径の42％〜70％としたので、第1,第２のグレーテッ
ドインデックス光ファイバを伝播してきた導波光を低損
失で、効率よく合流，分流させることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるグレーテッドインデ
ックス光ファイバのコア直径が50μｍのときに枝導波路
のコア幅を変化させたときの損失を示す特性図、第２図はこの発明の他の実施例によるグレーテッドイン
デックス光ファイバのコア直径が50μｍ、枝導波路のコ
ア幅が30μm,35μｍのときにコア厚みを変化させたとき
の損失を示す特性図、第３図は損失を測定する構成図、第４図（ａ）〜（ｄ）は導波路フィルムの作製工程を示
す工程図、第５図は導波路の一例を示すパターン図、第６図は光回路の一部を破断して示す斜視図、第７図（ａ），（ｂ）は光ファイバアレイを示す斜視
図、第８図は光合流器を示す平面図、第９図は合流部分の導波光の伝播を説明するための説明
図、第10図は光ファイバをステップインデックス光ファイバ
としたときの接合損失を説明するための説明図である。 11b₁₁,11b₁₂……枝導波路、11b₂……幹導波路、13……
導波路フィルム、15……光回路、41A……第１のグレー
テッドインデックス光ファイバ、41B……第２のグレー
テッドインデックス光ファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−12518（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−48006（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−111103（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の枝導波路を１本の幹導波路に合流さ
せた導波路フィルムからなる導波路本体と、前記複数の
枝導波路にそれぞれ接合される複数の第１の光ファイバ
と、前記幹導波路に接合される第２の光ファイバとから
なる光合流器において、前記複数の第１の光ファイバをグレーテッドインデック
ス光ファイバとするとともに、前記複数の枝導波路のコ
ア幅を前記グレーテッドインデックス光ファイバのコア
直径の42％〜70％としたことを特徴とする光合流器。
【請求項２】複数の枝導波路のコア厚みをグレーテッド
インデックス光ファイバのコア直径の70％〜90％とした
ことを特徴とする請求項１記載の光合流器。