JP2828276B2 - Manufacturing method of polarization maintaining optical fiber coupler - Google Patents
Manufacturing method of polarization maintaining optical fiber couplerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、高性能の偏波保持形光ファイバカプラに
係わり、特に低損失の偏波保持形光ファイバカプラの製
造方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-performance polarization-maintaining optical fiber coupler, and more particularly to a method for manufacturing a low-loss polarization-maintaining optical fiber coupler.
「従来の技術」 従来、光信号を結合または分岐する際などに使用され
る光ファイバカプラの１つとして、融着延伸形光ファイ
バカプラが知られている。この融着延伸形光ファイバカ
プラは、複数本の光ファイバを接触状態で並列させ、一
部を加熱融着し、更に延伸を行って融着延伸部を形成し
て作製される。2. Description of the Related Art Conventionally, a fusion-stretched optical fiber coupler is known as one of optical fiber couplers used for coupling or splitting optical signals. This fusion-stretched optical fiber coupler is manufactured by arranging a plurality of optical fibers in contact with each other in a contact state, heat-fusing a part of the optical fibers, and further performing stretching to form a fusion-stretched portion.
この融着延伸形光ファイバカプラは、使用する光ファ
イバの種類によって、単一モード光ファイバカプラ、偏
波保持形光ファイバカプラ等を構成することができる。This fusion-stretched optical fiber coupler can constitute a single mode optical fiber coupler, a polarization maintaining optical fiber coupler, or the like, depending on the type of optical fiber used.
第11図は、従来の偏波保持形光ファイバカプラ（以
下、カプラという）の一例を示す図である。このカプラ
１は、２本の偏波保持形光ファイバ２の一部に融着延伸
部３を形成して構成されている。FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional polarization-maintaining optical fiber coupler (hereinafter, referred to as a coupler). The coupler 1 is configured by forming a fusion-stretched portion 3 on a part of two polarization-maintaining optical fibers 2.
ところで、上記カプラ１を作製する場合に使用される
偏波保持形光ファイバ２は、一種の単一モード光ファイ
バであるが、厳密には伝搬する二つのモードの縮退が解
けているので、伝搬定数の異なる二つの直交モードが存
在する。第12図は、偏波保持形光ファイバの一例を示す
図であって、この偏波保持形光ファイバ２は、中心部の
コア３と、コア両側方に配された応力付与部５と、それ
らを囲むクラッド６とから構成されている。この応力付
与部５はファイバ内に不均一の応力を発生させるための
ものであり、コア４およびその周辺領域には、いわゆる
異方性の応力がかかり、主としてコア４を伝搬する光
は、直交する２つのモード（x,y）に分かれて伝搬する
ようになっている。このような偏波保持形光ファイバ２
は、パンダ形偏波保持形光ファイバと呼ばれ、偏波面を
一定に保持したままで光を伝送することができるため、
コヒーレント光通信や、ファイバ型の光干渉計を原理と
するファイバセンサ、光ファイバジャイロスコープなど
に応用されている。The polarization-maintaining optical fiber 2 used to manufacture the coupler 1 is a kind of single-mode optical fiber. There are two orthogonal modes with different constants. FIG. 12 is a diagram showing an example of a polarization maintaining optical fiber. The polarization maintaining optical fiber 2 includes a core 3 at a central portion, stress applying portions 5 disposed on both sides of the core, And a clad 6 surrounding them. The stress applying section 5 is for generating non-uniform stress in the fiber. A so-called anisotropic stress is applied to the core 4 and its peripheral region, and light mainly propagating through the core 4 is orthogonal. And propagates in two modes (x, y). Such a polarization maintaining optical fiber 2
Is called a panda-type polarization-maintaining optical fiber, which can transmit light while keeping the polarization plane constant.
It is applied to coherent optical communication, fiber sensors based on fiber-type optical interferometers, and optical fiber gyroscopes.
上記偏波保持形光ファイバ２の材料としては、通常は
コア材料としてGeO2添加石英ガラス、クラッド材料とし
て石英ガラスが使用され、また応力付与部の材料として
は石英にB2O3のような石英の熱膨張係数を高めるような
材料を添加した材料が使用される。そしてB2O3を添加し
た石英ガラスからなるように応力付与部５の屈折率は、
第13図に示すように、クラッド部６の屈折率よりも低く
なる。また応力付与部のドーパントとしてGeO2、Al2O3
を使用した場合には、第14図に示すように応力付与部の
屈折率がコアよりも高くなる場合もある。As the material of the polarization maintaining optical fiber 2, GeO 2 -doped quartz glass is usually used as a core material, and quartz glass is used as a cladding material. As a material of the stress applying portion, quartz such as B 2 O 3 is used. A material to which a material that increases the thermal expansion coefficient of quartz is added is used. The refractive index of the stress applying portion 5 is made of quartz glass to which B 2 O 3 is added.
As shown in FIG. 13, the refractive index is lower than the refractive index of the clad portion 6. GeO 2 , Al 2 O 3
In the case where is used, the refractive index of the stress applying portion may be higher than that of the core as shown in FIG.
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、応力付与部５の屈折率がクラッド６の
屈折率と異なる偏波保持形光ファイバ２を用いてカプラ
１を構成する場合、次の問題があった。"Problems to be Solved by the Invention" However, when the coupler 1 is configured using the polarization maintaining optical fiber 2 in which the refractive index of the stress applying section 5 is different from the refractive index of the cladding 6, there is the following problem.
応力付与部５の屈折率がクラッド６の屈折率よりも低
い場合には、２本の偏波保持形光ファイバ２を融着延伸
する際、融着が進むにつれてコア４径が細くなり、モー
ドのパワーはコア４から大きくはみ出して隣接するファ
イバーのモードと結合するようになるが、この時、応力
付与部５の屈折率がクラッド６よりも低いとすると、コ
ア４の光パワーは、この応力付与部５が一種のポテンシ
ャル障壁となってその外側には余り広がらない。しか
し、カプラ１のモードのパワーの広がりはかなり大きい
ので、いくらかの光はポテンシャル障壁を乗り越えてそ
の外側に到達する。またカプラ１では、ファイバが太い
状態から一旦細められ２本のファイバ間で結合した後、
再び元の太さに戻ってゆくが、この「一旦細められた」
状態で応力付与部を越えてその外側に結合した光パワー
は、「再び太くなる」ときに必ずしもすべての元のファ
イバのコアに戻ってこない。すなわち応力付与部５がこ
の場合にもポテンシャル障壁として働き、ファイバ径が
再び太くなったときにクラッド６外周部にまで達した光
パワーがコアに再び戻ってくるのを妨げるものと考えら
れる。When the refractive index of the stress applying section 5 is lower than the refractive index of the clad 6, when the two polarization maintaining optical fibers 2 are fused and drawn, the diameter of the core 4 becomes smaller as the fusion proceeds, and Power largely protrudes from the core 4 and couples with the mode of the adjacent fiber. At this time, if the refractive index of the stress applying section 5 is lower than that of the cladding 6, the optical power of the core 4 The application part 5 serves as a kind of potential barrier and does not spread much outside the potential barrier. However, since the power spread of the mode of the coupler 1 is quite large, some light will cross the potential barrier and reach outside. Also, in the coupler 1, after the fiber is once narrowed from a thick state and coupled between the two fibers,
It returns to the original thickness again, but this "once thinned"
In this state, the optical power coupled outside the stress applying portion does not necessarily return to the cores of all the original fibers when the optical power becomes “thick again”. That is, it is considered that the stress applying section 5 also functions as a potential barrier in this case, and prevents the optical power reaching the outer peripheral portion of the clad 6 from returning to the core again when the fiber diameter becomes large again.
また応力付与部５の屈折率をコア４よりも高くした場
合にも、それと同様の現象が起こる。すなわち延伸前の
光パワーは、コア４に十分に閉じ込められているが、延
伸されるとコア４から外に大きくはみ出すようになる。
コア４からはみ出した光は、今度はこの屈折率の高い応
力付与部５に結合して応力付与部５中を伝搬するように
なる。しかし、融着延伸部３から離れて再び元のファイ
バ径に戻ったとき、応力付与部５に結合した光パワーが
再びコア４に再結合しないことが普通である。なぜな
ら、屈折率の高い応力付与部５を１つのコアとみなす
と、このコアを伝搬する光の伝搬定数は、ファイバ中心
部の真のコアを伝搬する光の伝搬モードの伝搬定数とは
一般に等しくなく、一旦応力付与部のモードに結合する
と100％元のコアに戻ってくることがないからである。The same phenomenon occurs when the refractive index of the stress applying section 5 is higher than that of the core 4. That is, the optical power before stretching is sufficiently confined in the core 4, but largely extends out of the core 4 after stretching.
The light protruding from the core 4 is now coupled to the stress applying section 5 having a high refractive index and propagates through the stress applying section 5. However, when the fiber diameter returns to the original fiber diameter after being separated from the fusion-stretched portion 3, it is normal that the optical power coupled to the stress applying portion 5 does not re-couple to the core 4. Because, if the stress applying part 5 having a high refractive index is regarded as one core, the propagation constant of light propagating through this core is generally equal to the propagation constant of the propagation mode of light propagating through the true core at the center of the fiber. The reason is that once the mode is coupled to the mode of the stress applying portion, the core does not return to the 100% original core.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、融着延
伸量を少なくして不必要にコアからの光の漏出を防止し
て、カプラの低損失化を図ることのできる製造方法の提
供を目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a manufacturing method capable of reducing the amount of fusion stretching to prevent unnecessary leakage of light from the core and reducing the loss of the coupler. It is an object.
「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するための手段として、本発明は複数
のパンダ型偏波保持形光ファイバを各々接触状態で並列
し、次いでその一部を加熱融着し、更に延伸を行って融
着延伸部を形成する偏波保持形光ファイバカプラの製造
方法において、上記偏波保持形光ファイバの一部をその
応力付与部の近傍までエッチング処理し、細径化して断
面形状が円形の細径部分を形成した細径ファイバを作製
し、次いでこの細径ファイバどうしあるいは細径ファイ
バと細径化しない偏波保持形光ファイバとを並列させ、
次いで該細径部分を融着延伸することを特徴とする偏波
保持形光ファイバカプラの製造方法である。"Means for Solving the Problems" As means for solving the above problems, the present invention parallels a plurality of panda-type polarization maintaining optical fibers in contact with each other, and then heat-welds a part thereof, In the method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler in which the fusion-extending portion is formed by further stretching, a part of the polarization-maintaining optical fiber is etched to a position near the stress applying portion, and the diameter is reduced. A small-diameter fiber in which a cross-sectional shape is formed into a small-diameter portion having a circular shape is produced, and then the small-diameter fibers or the small-diameter fiber and a polarization-maintaining optical fiber not reduced in diameter are arranged in parallel,
Next, a method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler, characterized by fusing and stretching the small diameter portion.
以下、図面を参照して本発明方法を詳細に説明する。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図ないし第７図は、本発明によるカプラの製造方
法の一例を示す図である。なおこの例では、第２図に示
すようにコア４と、その両側に配された応力付与部５
と、それらを囲んだクラッド６とからなるパンダ型偏波
保持形光ファイバ２（以下、ファイバという）を用いて
カプラを作製する例を示すものである。1 to 7 are views showing an example of a method for manufacturing a coupler according to the present invention. In this example, as shown in FIG. 2, the core 4 and the stress applying portions 5 arranged on both sides thereof are used.
This shows an example in which a coupler is manufactured using a panda-type polarization maintaining optical fiber 2 (hereinafter, referred to as a fiber) including a cladding 6 surrounding them.
この例では、まずファイバ２の一部をエッチング処理
して細径化し、第１図に示すように一部に断面形状が円
形の細径部分７が形成された細径ファイバ８を作製す
る。この細径部分７は、第２図に示すように２つの応力
付与部５の近傍までクラッド６を除去して形成される。
なお、このエッチング処理に使用されるエッチング剤と
しては、クラッド６を構成する石英ガラスを腐食させる
フッ酸などのエッチング液が好適に使用される。また細
径部分７の長さは特に限定されないが、通常10〜50mm程
度とするのが望ましい。In this example, first, a part of the fiber 2 is etched to reduce the diameter, and as shown in FIG. 1, a small-diameter fiber 8 in which a small-diameter portion 7 having a circular cross-sectional shape is partially formed. The small diameter portion 7 is formed by removing the clad 6 up to the vicinity of the two stress applying portions 5 as shown in FIG.
In addition, as an etching agent used for this etching treatment, an etching solution such as hydrofluoric acid that corrodes the quartz glass constituting the clad 6 is preferably used. The length of the small-diameter portion 7 is not particularly limited, but it is generally preferable that the length be about 10 to 50 mm.
次に、第３図に示すように、２本の細径ファイバ８を
並列させ、各々の細径部分７を接触状態とし、好ましく
は接触状態とした細径部分７の両側を固定治具で固定す
る。またこのときの各ファイバの偏波方向は、第４図に
示すように各々のｘ偏波軸が平行に、ｙ偏波軸が同一直
線上に並ぶように各々のファイバの位置微調整を行う。
次に、第５図に示すように、接触状態とした細径部分７
を酸水素バーナ９で加熱融着させ、更に融着部分10を延
伸して融着延伸部11を形成する。以上の各操作によって
第６図に示すカプラ12が作製される。Next, as shown in FIG. 3, two small-diameter fibers 8 are arranged in parallel, and each small-diameter portion 7 is brought into a contact state. Fix it. At this time, the polarization directions of the respective fibers are finely adjusted so that the respective x-polarization axes are parallel and the y-polarization axes are aligned on the same straight line as shown in FIG. .
Next, as shown in FIG.
Is fused by heating with an oxyhydrogen burner 9, and the fused portion 10 is further stretched to form a fused stretched portion 11. Through the above operations, the coupler 12 shown in FIG. 6 is manufactured.
この融着延伸部11では、第７図に示すように各々のフ
ァイバ２のコア４が接近して光パワーの結合がなされる
ようになっている。例えばこのカプラ12の４つのポート
A,B,C,Dのうち、ポートＡにｘ偏波或いはｙ偏波の光を
入射させると、ポートＣとポートＤから所定の分岐比で
分岐された偏波光が出射されるようになっている。In the fusion drawing section 11, the cores 4 of the respective fibers 2 come close to each other to couple optical power as shown in FIG. For example, the four ports of this coupler 12
When x-polarized light or y-polarized light is incident on port A of A, B, C, and D, polarized light branched at a predetermined branching ratio is emitted from ports C and D. ing.
ところで、上記カプラ12は、２本の細径ファイバ８の
各々の細径部分７を融着延伸して融着延伸部11を形成す
るので、融着延伸前の２つのコア４間の距離が小さいた
めに、所定の分岐比を得るために必要な延伸量を少なく
することができる。その結果、融着延伸部11においてコ
ア４から漏出した光が応力付与部５に乗り移ったり、応
力付与部５を乗り越えてその外側のクラッド６に結合し
て非可逆的な結合を生じる不具合を防止することがで
き、カプラの挿入損失の低下を抑制して低損失のカプラ
を作製することができる。By the way, since the coupler 12 fusion-stretches each of the small-diameter portions 7 of the two small-diameter fibers 8 to form the fusion-stretched portion 11, the distance between the two cores 4 before fusion-stretching is reduced. Because it is small, the amount of stretching required to obtain a predetermined branching ratio can be reduced. As a result, it is possible to prevent the light leaked from the core 4 from being transferred from the core 4 to the stress applying section 5 in the fusion stretching section 11 or from being irreversible due to overcoming the stress applying section 5 and bonding to the cladding 6 outside the stress applying section 5. Therefore, it is possible to manufacture a low-loss coupler by suppressing a decrease in the insertion loss of the coupler.
なお、先の例ではファイバ２外周を湿式エッチング法
により細径化したが、エッチング法はこれに限定される
ことなく、例えばフッ素ガスなどの石英ガラス腐食性ガ
スを含むバーナ炎でエッチングすべき部分を乾式エッチ
ングする方法なども好適に使用される。In the above example, the outer circumference of the fiber 2 was reduced in diameter by a wet etching method, but the etching method is not limited to this. For example, a portion to be etched with a burner flame containing a quartz glass corrosive gas such as a fluorine gas. Is preferably used.
「実施例 １」 第２図に示すものと同じ断面構造を有し、コア径10μ
ｍ、応力付与部径33μｍ、クラッド外径125μｍの偏波
保持形光ファイバを用い、このファイバの一部のフッ酸
エッチング液中に浸漬してエッチング処理を行った。こ
のエッチング処理によって上記ファイバの一部に長さ30
mmの細径部分を形成したこの細径部分の外径（第２図の
図中符号Ｌの長さ）は90μｍであった。次に、２本の細
径ファイバを並列させ、各々の細径部分を接触させ、酸
水素バーナで細径部分を融着し、更に延伸して融着延伸
部を形成してカプラを作製した。この実際の延伸部の長
さは約15mmであった。"Example 1" has the same cross-sectional structure as that shown in FIG.
A polarization maintaining optical fiber having a diameter of m, a stress applying part diameter of 33 μm, and a cladding outer diameter of 125 μm was used, and a part of the fiber was immersed in a hydrofluoric acid etching solution to perform an etching treatment. By this etching process, a length of 30
The outer diameter (the length of the symbol L in FIG. 2) of the small-diameter portion having the small-diameter portion of 90 mm was 90 μm. Next, two small-diameter fibers were arranged in parallel, the respective small-diameter portions were brought into contact, the small-diameter portions were fused with an oxyhydrogen burner, and further stretched to form a fusion-stretched portion, thereby producing a coupler. . The length of this actual stretched portion was about 15 mm.
得られたカプラの挿入損失を測定した結果、損失は0.
05dBと非常に低く、また偏波モード間のクロストークは
−30dB以上と良好であった。As a result of measuring the insertion loss of the obtained coupler, the loss was 0.
It was as low as 05 dB, and the crosstalk between polarization modes was as good as -30 dB or more.
「発明の効果」 以上説明したように、本発明方法では次のような効果
を奏する。“Effects of the Invention” As described above, the method of the present invention has the following effects.
クラッドを応力付与部の近傍までエッチング処理し
て、断面形状が円形の細径部分を形成した細径ファイバ
を作製し、この細径ファイバの細径部分どうしあるいは
細径ファイバの細径部分と細径化しない偏波保持光ファ
イバとを並列させ、細径部分を融着延伸して融着延伸部
を形成するので、融着延伸前の２つのコア間の距離が小
さく、所定の分岐比を得るために必要な延伸量を少なく
することができる。その結果、融着延伸部においてコア
から漏出した光が応力付与部に乗り移ったり、応力付与
部を乗り越えてその外側のクラッドに結合して非可逆的
な結合を生じる不具合を防止することができ、挿入損失
の低い低損失のカプラを作製することができる。The cladding is etched to the vicinity of the stress applying portion to produce a small diameter fiber having a circular cross section and a small diameter portion. The small diameter portions of the small diameter fibers are connected to each other or the small diameter portion of the small diameter fiber. Since the polarization maintaining optical fiber having no diameter is arranged in parallel and the narrow diameter portion is fusion-stretched to form a fusion-stretched portion, the distance between the two cores before fusion-stretching is small, and the predetermined branching ratio is reduced. It is possible to reduce the amount of stretching necessary to obtain. As a result, it is possible to prevent a problem in which light leaked from the core in the fusion-stretched portion is transferred to the stress applying portion, and the irreversible coupling is caused by overcoming the stress applying portion and being coupled to the outer clad. A low-loss coupler with low insertion loss can be manufactured.
第１図ないし第７図は本発明方法の一例を示す図であっ
て、第１図は細径ファイバの斜視図、第２図は細径ファ
イバの正面図、第３図は２本の細径ファイバを並列させ
た状態を示す側面図、第４図は並列させた２本のファイ
バの配置状態を示す正面図、第５図は融着延伸の状態を
示す側面図、第６図はカプラの斜視図、第７図はカプラ
の融着延伸部の正面断面図、第８図は従来の融着延伸形
光ファイバカプラの一例を示す側面図、第９図は偏波保
持形光ファイバの一例を示す正面図、第10図および第11
図は偏波保持形光ファイバの屈折率分布の例を示す図で
ある。 ２……ファイバ（偏波保持形光ファイバ） ４……コア ５……応力付与部 ６……クラッド ７……細径部分 ８……細径ファイバ 11……融着延伸部 12……カプラ（偏波保持形光ファイバカプラ）1 to 7 are views showing an example of the method of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a small-diameter fiber, FIG. 2 is a front view of a small-diameter fiber, and FIG. FIG. 4 is a front view showing an arrangement state of two fibers arranged side by side, FIG. 5 is a side view showing a state of fusion drawing, and FIG. 6 is a coupler. 7, FIG. 7 is a front sectional view of a fusion-spreading portion of the coupler, FIG. 8 is a side view showing an example of a conventional fusion-stretching type optical fiber coupler, and FIG. 9 is a polarization maintaining optical fiber. Front view showing an example, FIG. 10 and FIG.
The figure shows an example of the refractive index distribution of a polarization maintaining optical fiber. 2 ... Fiber (Polarization maintaining optical fiber) 4 ... Core 5 ... Stress applying part 6 ... Clad 7 ... Small diameter part 8 ... Small diameter fiber 11 ... Fused fusion part 12 ... Coupler ( Polarization maintaining optical fiber coupler)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 登 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭60−242406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−203904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−116903（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43510（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/28──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Noboru Kawakami 1440 Mutsuzaki, Sakura-shi, Chiba Pref. Inside the Sakura Plant of Fujikura Electric Cable Co., Ltd. (56) References 65205 (JP, A) JP-A-60-203904 (JP, A) JP-A-62-116903 (JP, A) JP-A-2-43510 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/28
Claims (1)
の応力付与部と、これらコアと応力付与部を囲むクラッ
ドを有する偏波保持形光ファイバを複数本各々接触状態
で並列し、次いでその一部を加熱融着し、更に延伸を行
って融着延伸部を形成する偏波保持形光ファイバカプラ
の製造方法において、 上記偏波保持形光ファイバの一部をその応力付与部の近
傍までエッチング処理し、断面形状が円形の細径部分を
形成した細径ファイバを作製し、次いでこの細径ファイ
バの細径部分どうしあるいは細径ファイバの細径部分と
細径化しない偏波保持形光ファイバとを並列させ、次い
で該細径部分を融着延伸することを特徴とする偏波保持
形光ファイバカプラの製造方法。1. A plurality of polarization maintaining optical fibers having a core, a pair of stress applying portions disposed on both sides of the core, and a cladding surrounding the core and the stress applying portion, each of which is arranged in parallel in a contact state. Then, a part of the polarization-maintaining optical fiber is heated and fused, and further stretched to form a fusion-stretched portion. Etching is performed up to the vicinity of the portion to produce a small-diameter fiber in which a small-diameter portion having a circular cross-section is formed. A method for manufacturing a polarization-maintaining optical fiber coupler, comprising: arranging a wave-maintaining optical fiber in parallel, and then fusing and stretching the small-diameter portion.
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|---|---|---|---|
| JP1193156A JP2828276B2 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Manufacturing method of polarization maintaining optical fiber coupler |
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| JPH0356907A JPH0356907A (en) | 1991-03-12 |
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| JPH0356907A (en) | 1991-03-12 |
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