JP2925253B2 - 光ファイバカプラおよびその製造方法 - Google Patents

光ファイバカプラおよびその製造方法

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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、光ファイバセンサ用あるいは光ファイバ通
信用部品などとして使用される光ファイバカプラおよび
その製造方法に関するものである。
「従来の技術」 光ファイバカプラは、光ファイバ内を伝搬する光信号
を分岐し、あるいは複数の光ファイバを伝搬する光信号
を合流させる際に使用される。
また上記光ファイバセンサ等では、光ファイバとし
て、直線偏光状態を維持することができる偏波保持光フ
ァイバが用いられており、光ファイバカプラとしては、
偏波保持光ファイバを用いて構成された偏波保持光ファ
イバカプラが用いられている。
第14図は、代表的な光ファイバセンサの例として干渉
型光ファイバジャイロを示すものであって、図中符号1,
2は偏波保持光ファイバカプラ、3は光源、4は光ファ
イバ偏光子、5は位相変調器、6はファイバジャイロで
ある。このような偏波保持光ファイバを用いたセンサに
あっては、センサの高精度を達成するために、直線偏光
状態を維持することが必要であり、そのためのものとし
て光ファイバ偏光子4が用いられている。
上記偏波保持光ファイバカプラ1,2は、偏波保持光フ
ァイバを用いて研摩法や融着延伸法により製造される。
また光ファイバ偏光子4は、偏波保持光ファイバをコイ
ル状に巻回し、直交する2つの偏波光の曲げ損失の差を
利用する方法により製造される。
[発明が解決しようとする課題」 しかしながら、これらの光部材は、各々単独に製造さ
れ、光ファイバセンサを構成する際にそれぞれのリード
部を融着接続等の方法で接続して用いられるために、接
続部位における接続損失の増加が発生したり、これら各
光部材自体の寸法および接続用のリード部を必要とする
ことから設置スペースが大きくなり、光ファイバセンサ
等の小型化を妨げる要因の1つとなっていた。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイ
バカプラに光ファイバ偏光子の機能を組み合わせ、光フ
ァイバセンサ等のシステムの小型化を図ることができる
光ファイバカプラを提供することを目的としている。
「課題を解決するための手段」 前記課題を解決するために、本発明においては、2本
の偏波保持光ファイバの一部が、2つの偏波軸のどちら
かに平行な面で、そのコア近傍まで研磨され、これらの
研磨面が接合されてなる光ファイバカプラ本体が収納部
材内に収められ、 前記収納部材内の光ファイバカプラの伝搬部位を構成
する一方あるいは双方の偏波保持光ファイバに、該偏波
保持光ファイバの2軸ある偏波光のうち、一方を吸収
し、他方の偏光を通過させる積層型偏光子が設けられて
いることを特徴とする光ファイバカプラを提案する。
この光ファイバカプラは、2本の偏波保持光ファイバ
を、それぞれ溝付ブロックの溝内に挿入し、その溝側の
面が、前記偏波保持光ファイバの2つの偏波軸のどちら
か一方に平行になるように固定した後、一方あるいは双
方の溝付ブロックに、その溝側の面に、偏波保持光ファ
イバの光の伝搬方向に対して交差する方向に沿ってファ
イバ切断溝を形成することにより、光ファイバカプラの
伝搬部位を構成する偏波保持光ファイバを切断して隙間
部を形成し、ついで、該隙間部に積層型偏光子を、その
多層膜の積層方向が偏波保持光ファイバの一方の偏波軸
に正確に一致するように設置し、ついで双方の溝付ブロ
ックの溝側の面を、光ファイバカプラの光結合部位を構
成する偏波保持光ファイバのコア近傍まで研磨して研磨
面を形成し、ついで、これらの溝付ブロックを、双方の
研磨面を重ね合わせて接合して製造すると好ましい。
「実施例」 第1図および第2図は、本発明に係わる光ファイバカ
プラの一実施例を示す図であって、これらの図中符号10
は光ファイバカプラである。
この光ファイバカプラ10は、応力付与型の偏波保持光
ファイバ(以下、ファイバという)11を、溝付ブロック
12の溝13内に挿入固定し、そのファイバ11の一部をコア
14近傍まで研磨する。このようにして形成された偏波保
持光ファイバ11の研磨面が、光ファイバカプラの光結合
部位となり、この研磨面の形成部以外の偏波保持光ファ
イバ11が光ファイバカプラの光の伝搬部位となる。そし
て、研磨後に得られた2つの研摩ブロック15a,15bを、
それぞれの研摩面16,16を重ね合わせて接合し、かつ一
方のファイバ11の研磨面が形成されていない部分、すな
わち伝搬部位に形成された隙間部17に、積層型偏光子18
を、その多層膜の積層方向がファイバ11のY偏波軸に正
確に一致するように設置して構成されている。
すなわち、ふたつの溝付ブロック12、12が一体化され
た収納部材は、これら溝付ブロック12,12にそれぞれ設
けられた溝13,13が一体化された収納部を有している。
そして、この収納部内に、2本の偏波保持光ファイバ1
1,11の一部に形成された研磨面が接合された光ファイバ
カプラ本体が収納、固定されている。
そして、この収納部材内の一方の偏波保持光ファイバ
11においては、光ファイバカプラの伝搬部位に積層型光
偏光子18が挿入され、この積層型偏光子18を介して偏波
保持光ファイバ11内を光が伝搬するようになっている。
上記ファイバ11は、第3図に示すように、中心部のコ
ア14と、この両側部に配設された応力付与部19,19と、
これらを囲むクラッド20とから構成されている。
このようなファイバ11には、2つの複屈折の主軸であ
るところのX偏波軸,Y偏波軸(応力付与部19,19の中心
線を結ぶ方向をX偏波軸とし、それと直交する方向をY
偏波軸とする。)が存在する。上記コア14にはGeO2を添
加したSiO2が使用され、応力付与部19,19にはB2O3を添
加したSiO2が使用され、クラッド20にはSiO2が使用され
ている。応力付与部19,19の屈折率は、クラッド20の屈
折率よりも低く、このファイバ11を側方から目視すると
応力付与部19,19が黒く目視される。
上記積層型偏光子18は、金属と誘電体とを交互に多数
積層してなるものであり、任意に偏光した光が入射する
と、その多層膜の積層方向と一致する方向に偏光した光
のみが通過し、それと直交する方向に偏光した光は金属
の自由電子により吸収されようになっている。
第4図は、本発明に係わる光ファイバカプラの他の実
施例を説明するための図で、この光ファイバカプラ21
は、ファイバ11を、溝付ブロック12の溝13内に挿入固定
し、かつ双方のファイバ11,11の光ファイバカプラの伝
搬部位を構成する部分に形成された隙間部17,17に、そ
れぞれ積層型偏光子18,18を、その多層膜の積層方向が
ファイバ11の2軸ある偏波軸の一方の偏波軸に正確に一
致するように設置し、ファイバ11の一部(光ファイバカ
プラの光結合部位を構成する部分)をコア14近傍まで研
摩した2つの研摩ブロック15a,15aを、それぞれの研摩
面16,16を重ね合わせて接合した構成になっている。
すなわち、ふたつの溝付ブロック12、12が一体化され
た収納部材は、これら溝付ブロック12,12にそれぞれ設
けられた溝13,13が一体化された収納部を有している。
そして、この収納部内に、2本の偏波保持光ファイバ1
1,11の一部に形成された研磨面が接合された光ファイバ
カプラ本体が、収納、固定されている。
そして、この収納部材内の双方の偏波保持光ファイバ
11,11においては、光ファイバカプラの伝搬部位に積層
型光偏光子18,18が挿入され、これらの積層型偏光子18,
18を介して偏波保持光ファイバ11,11内を光が伝搬する
ようになっている。
次に、本発明に係わる光ファイバカプラの製造方法の
一例として、第1図に示す光ファイバカプラ10の製造方
法について説明する。
まず、石英ガラス、プラスチックなどの透明硬質材料
からなる溝付ブロック12の溝13内にファイバ11を挿入す
る。この溝13はブロック12の中央部で浅く、両端部で深
くなるように任意の曲率をなすように形成されている。
次に、顕微鏡を用いて溝13内のファイバ11の応力付与
部19,19の位置を観察し、このファイバのY偏波軸がブ
ロック12の溝形成側の面12aに平行となるようにファイ
バ11を回転させて軸方向の調整を行う。次にこのブロッ
ク12の溝13内に接着剤22を注入し、これを固化させてフ
ァイバ11を溝13内に固定する(第5図)。
続いて第6図に示すように、ブロック12の溝側の面12
aに、ファイバ11の伝搬方向と交差する方向に沿ってフ
ァイバ切断溝23を形成し、ファイバ11の一部に積層型偏
光子18を形成するための隙間部17を形成する。このファ
イバ切断溝23の形成方向は、ファイバ11の伝搬方向に対
し垂直でも良いが、この部分での反射を減少させるため
に、第7図および第8図に示すように7〜8゜の角度を
設けたり、あるいは各種の反射防止処理が施されること
が望ましい。
次に、ファイバ切断溝23によりファイバ11に形成され
た隙間部17内に、第9図に示すように積層型偏光子18
を、その多層膜の積層方向がファイバ11のいずれか一方
の偏波軸に正確に一致するように設置し、透光性の高い
接着剤等により固定する。
ここで得られたブロックは光ファイバ偏光子の機能を
有している。この第9図に示すブロックにより直線偏光
が得られるのは次の理由による。まずファイバ11の一端
から無偏光を入射する。このファイバ11では、入射され
た光はX偏波軸に沿って伝播するX偏波と、Y偏波軸に
沿って伝播するY偏波とに分かれてファイバ11内を伝播
する。そして第10図に示すように積層型偏光子18の積層
方向Tとファイバ11のX偏波軸とが一致している場合に
は、Y偏波が吸収されてX偏波のみが取り出される。ま
た第11図に示すように積層型偏光子18の積層方向Tとフ
ァイバ11のY偏波軸とが一致している場合には、X偏波
が吸収されてY偏波のみが取り出される。
次に、第9図に示す積層型偏光子18を組み込んだブロ
ックの溝側の面12aを、ファイバ11の一部(ブロック中
央に固定された部分)をコア近傍まで研摩して研摩面16
を形成し、第12図に示す研摩ブロック15aを形成する。
次に、この研摩ブロック15aと、溝付ブロック12にファ
イバ11を固定し積層型偏光子18を組み込まないで溝側の
面12aを研摩して作製した研摩ブロック15bを、第13図に
示すようにそれぞれの研摩面16,16どうしを重ね合わ
せ、接着剤等を用いて接合させて、ブロック12,12(研
磨ブロック15a,15a)どうしを一体化した収納部材を構
成する。以上の操作により第1図に示す光ファイバ偏光
子の機能を有する光ファイバカプラ10が得られる。
この例による製造方法によれば、従来は独立して製造
していた光ファイバカプラと光ファイバ偏光子を、同時
に製造することができ、これら光部材の製造工程を短縮
することができる。
また、得られた光ファイバカプラは、通常の光ファイ
バカプラが有する光結合機能と偏光子としての機能とを
持ち、この光ファイバカプラを用いて光ファイバセンサ
等のシステムを構成する場合に、2つの光部材(光ファ
イバカプラと光ファイバ偏光子)を1つにできるので、
システムの小型化が図れる。またこれら2つの部材間の
接続も不要となるため接続損失を低減することができ
る。
なお、積層型偏光子18を組み込んだ研摩ブロック15a
どうしを接合させることにより、第4図に示す構成の光
ファイバカプラ21が得られる。
また上述した例では、ブロックの溝内にファイバを挿
入し固定する際に、ファイバのY偏波軸とブロックの溝
側の面が平行になるように揃えて構成したが、ファイバ
のX偏波軸と溝側の面が平行となるようにファイバを揃
えて構成することもできる。
(実験例) 第1図に示す光ファイバカプラを作製した。
ファイバは次に示すものを用いた。
ファイバ径…125μm コア…8μm、GeO2添加SiO2、屈折率1.488 クラッド…SiO2、屈折率1.458 応力付与部…30μm径、B2O3添加SiO2、屈折率1.342、
応力付与部間隔24.7μm このファイバを、第5図に示すように石英製ブロック
の溝に挿入し、X偏波軸を12aの面に垂直に向けてアク
リル系接着剤で固着した。1本のファイバはそのままコ
アの近傍まで研摩してクラッドを除去して研摩ブロック
15bとした。
別の1本のブァイバは、ブロックの端部に、ファイバ
の伝搬方向に対し垂直に、幅約40μmの溝を形成し、こ
の溝によって形成されたファイバの隙間に2mm×1mm×30
μmの積層型偏光子(住友セメント(株)製)を、多層
膜の積層方向とファイバのX偏波軸とを一致させた状態
で設置し、上記接着剤で固定して偏光子の機能を有する
ブロックを作製した。得られたブロックは、ファイバの
Y偏波光が吸収され、X偏波光のみが通過するものであ
る。さらに、このように得られたブロックの溝側の面を
ファイバのコア近傍まで研摩して研摩ブロック15aを得
た。
次に、上記2つの研摩ブロック15a,15bを、それぞれ
の研摩面を重ね合わせ、各研摩面間に、硬化後の屈折率
が1.4〜1.5になる透明度の高い紫外線硬化型接着剤を用
いて双方の研摩ブロックを接合させ、第1図に示す光フ
ァイバカプラを得た。
このようにして得られた光ファイバカプラの4つのポ
ート(ポート〜ポート)のうちポートからX偏波
軸に直線偏光を入射した場合、ポートおよびポート
からはほぼ50%に分岐された直線偏光が出射されるが、
ポートからY偏波軸に直線偏光を入射した場合、ポー
トからはX偏波軸に入射した場合と同程度の光量が出
射されX偏波軸とのクロストークは−30dB以下であっ
た。このときポートからは、X偏波軸に入射した場合
に比較して30dB以上少ない光量しか出射されない。この
ことはポートから入射した直線偏光は、クロストーク
を−30dB以下に維持して分岐され、さらに、ポート側
には消光比30dB以上の特性を持つ直線偏光として出射さ
れるということを示している。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる光ファイバカプ
ラは、通常の光ファイバカプラが有する光結合機能と偏
光子としての機能とを有し、この光ファイバカプラを用
いて光ファイバセンサ等のシステムを構成する場合に、
2つの光部材(光ファイバカプラと光ファイバ偏光子)
を1つにできるので、システムの小型化が図れる。また
これら2つの部材間の接続も不要となるため接続損失を
低減することができる。
また本発明に係わる光ファイバカプラの製造方法によ
れば、従来は独立して製造していた光ファイバカプラと
光ファイバ偏光子を、同時に製造することができ、これ
ら光部材の製造工程を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係わる光ファイバカプラ
の一実施例を示すもので、第1図は光ファイバカプラの
側断面図、第2図は同正面断面図、第3図は、本発明の
光ファイバカプラに好適なファイバを例示する断面図、
第4図は、本発明に係わる光ファイバカプラの他の実施
例を示す側面断面図、第5図ないし第13図は本発明に係
わる光ファイバカプラの製造方法の一例を説明するため
のもので、第5図はブロックにファイバを挿入した状態
の斜視図、第6図は切断溝を形成した状態の斜視図、第
7図および第8図は切断溝の変形例を示す図、第9図は
積層型偏光子の組込み状態を示す斜視図、第10図および
第11図はファイバ偏波軸と積層型偏光子の積層方向との
関係を説明するための概略図、第12図は研摩ブロックの
断面図、第13図は2つの研摩ブロックの接合状態を説明
するための断面図、第14図は、従来の光ファイバセンサ
の一例を説明するための概略構成図である。 10,21……光ファイバカプラ 11……ファイバ(偏波保持光ファイバ) 12……溝付ブロック 13……溝 14……隙間部 15a,15b……研摩ブロック 16……研摩面 17……隙間部 18……積層型偏光子 19……応力付与部 20……クラッド 23……ファイバ切断溝
フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 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 平2−79804(JP,A) 特開 平2−15232(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2本の偏波保持光ファイバの一部が、2つ
    の偏波軸のどちらかに平行な面で、そのコア近傍まで研
    磨され、これらの研磨面が接合されてなる光ファイバカ
    プラ本体が収納部材内に収められ、 前記収納部材内の光ファイバカプラの伝搬部位を構成す
    る一方あるいは双方の偏波保持光ファイバに、該偏波保
    持光ファイバの2軸ある偏波光のうち、一方を吸収し、
    他方の偏光を通過させる積層型偏光子が設けられている
    ことを特徴とする光ファイバカプラ。
  2. 【請求項2】2本の偏波保持光ファイバを、それぞれ溝
    付ブロックの溝内に挿入し、その溝側の面が、前記偏波
    保持光ファイバの2つの偏波軸のどちらか一方に平行に
    なるように固定した後、一方あるいは双方の溝付ブロッ
    クに、その溝側の面に、偏波保持光ファイバの光の伝搬
    方向に対して交差する方向に沿ってファイバ切断溝を形
    成することにより、光ファイバカプラの伝搬部位を構成
    する偏波保持光ファイバを切断して隙間部を形成し、つ
    いで、該隙間部に積層型偏光子を、その多層膜の積層方
    向が偏波保持光ファイバの一方の偏波軸に正確に一致す
    るように設置し、ついで双方の溝付ブロックの溝側の面
    を、光ファイバカプラの光結合部位を構成する偏波保持
    光ファイバのコア近傍まで研磨して研磨面を形成し、つ
    いで、これらの溝付ブロックを、双方の研磨面を重ね合
    わせて接合することを特徴とする光ファイバカプラの製
    造方法。
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