JP3009746B2 - Optical fiber coupler and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical fiber coupler and manufacturing method thereof

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JP3009746B2
JP3009746B2 JP2412519A JP41251990A JP3009746B2 JP 3009746 B2 JP3009746 B2 JP 3009746B2 JP 2412519 A JP2412519 A JP 2412519A JP 41251990 A JP41251990 A JP 41251990A JP 3009746 B2 JP3009746 B2 JP 3009746B2
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朗 和田
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信で用い
られる光ファイバカプラを効率よく、安価に製造するこ
とが可能な光ファイバカプラおよびその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber coupler capable of efficiently and inexpensively manufacturing an optical fiber coupler used in optical fiber communication, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信においては、光源から出
射した光や、光ファイバ中を伝搬する光を分岐、合流、
分波または合波する技術が非常に重要である。ここで、
分岐、合流という表現は、光の波長とは無関係に複数の
光を分けたり、重ね合わせ特定の方向に流すことを言
う。また分波、合波という表現は、異なる波長の複数の
光を扱う時に用い、分波は複数の波長の光が存在する光
ビームの中から特定の波長の光を取り出す際に、一方、
合波は複数の波長の光を一つの光ビームにまとめるとき
に用いる。分岐、合流、分波、合波の技術は、光ファイ
バ通信に限るものではないが、光ファイバ通信では、光
ファイバ中を伝搬する光を可能な限り外に出さないで処
理することが望まれている。すなわち、光ファイバ内を
伝搬している光を一旦外に出すと、再び光ファイバ中に
入射するためにレンズなどの光学系を使用する必要があ
り、このときに結合損を生じる。また様々な光学系の表
面では、通常、光の反射が生じるので、不必要な光が逆
方向に戻って行き、これにより通信で使用している光
源、例えばレーザダイオードの動作状態を不安定にした
りする。
2. Description of the Related Art In optical fiber communication, light emitted from a light source or light propagating in an optical fiber is branched, merged,
The technique of demultiplexing or multiplexing is very important. here,
The expressions “branch” and “merge” mean that a plurality of lights are divided or superimposed and flow in a specific direction regardless of the wavelength of the light. Also, the expressions of demultiplexing and multiplexing are used when treating a plurality of lights of different wavelengths, and demultiplexing is used when extracting light of a specific wavelength from a light beam in which light of a plurality of wavelengths exists.
The multiplexing is used to combine lights of a plurality of wavelengths into one light beam. The techniques of branching, merging, demultiplexing, and multiplexing are not limited to optical fiber communication, but in optical fiber communication, it is desirable to process light propagating in an optical fiber as far as possible without leaving it outside. ing. That is, once the light propagating in the optical fiber goes out, it is necessary to use an optical system such as a lens to make the light enter the optical fiber again, and a coupling loss occurs at this time. In addition, since light is usually reflected on the surface of various optical systems, unnecessary light returns in the opposite direction, thereby destabilizing the operation state of the light source used for communication, for example, a laser diode. Or

【0003】これらの観点から、光ファイバ中の光をな
るべくファイバ外に出さないようにして、光の分岐、合
流、分波、合波を行わせる素子として、光ファイバカプ
ラがある。光ファイバカプラにも種々のタイプがあり、
最も量産されているのは融着延伸型の光ファイバカプラ
である。この融着延伸の光ファイバカプラは、図13に
示すように、2本の光ファイバ1,1を互いに添わせた
後、適当な熱源、例えば水素などの燃焼ガスバーナ2で
加熱して融着させ、更に長手方向に引っ張って延伸す
る。この結果、延伸部分3のファイバのコアは細めら
れ、延伸前にコア中を伝搬していた光は、大きくクラッ
ド側にしみ出すようになる。この結果、2つのコアの伝
搬モード間に電磁的な結合が生じてカプラとしての作用
をするようになる。使用するファイバの種類によって、
様々なカプラ、例えば単一モードファイバカプラ、多モ
ードファイバカプラ、偏波保持ファイバカプラなどがあ
るが、現在の光ファイバ通信では単一モードファイバが
主流となっているために、光ファイバカプラにおいても
単一モードファイバカプラが主流となっている。
[0003] From these viewpoints, there is an optical fiber coupler as an element for branching, merging, demultiplexing, and multiplexing light so that the light in the optical fiber is not emitted outside the fiber as much as possible. There are various types of optical fiber couplers,
The most mass-produced is a fusion-stretched optical fiber coupler. As shown in FIG. 13, in this fusion drawn optical fiber coupler, two optical fibers 1, 1 are attached to each other, and then heated and fused by an appropriate heat source, for example, a combustion gas burner 2 such as hydrogen. , And further stretched by pulling in the longitudinal direction. As a result, the core of the fiber in the stretched portion 3 is thinned, and the light that has propagated in the core before stretching greatly leaks to the cladding side. As a result, electromagnetic coupling occurs between the propagation modes of the two cores, thereby acting as a coupler. Depending on the type of fiber used,
There are various couplers such as single mode fiber couplers, multimode fiber couplers, and polarization maintaining fiber couplers.Single mode fibers are the mainstream in current optical fiber communications, so even optical fiber couplers Single mode fiber couplers have become mainstream.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな融着延伸型の光ファイバカプラにあっては次のよう
な問題があった。
However, such a fusion-stretched optical fiber coupler has the following problems.

【0005】すなわち、1組の光ファイバカプラの作製
は、カプラの端末から光を入射して出射端での光の様子
をモニターしながら再現性良く製造することができる
が、複数のファイバ対を並べておいて同時に作製しよう
とすると、モニターしたデータのフィードバックは、1
組のカプラに対してのみしか出来ないので、他のカプラ
は言わば盲で作製することになる。仮に図14に示すよ
うに、複数組のファイバ対3を大形のバーナ4で加熱し
つつ、同時に融着延伸するにしても、作製されたカプラ
の結合度のばらつきが非常に大きい。その理由は、それ
ぞれのカプラの融着延伸部が分離しているので、加熱条
件を全て揃えることが困難となるからである。
That is, a set of optical fiber couplers can be manufactured with good reproducibility while receiving light from the end of the coupler and monitoring the state of light at the output end. If you try to create them side by side, the feedback of the monitored data will be 1
The other couplers are, so to speak, made blind, since they can only be done for pairs of couplers. As shown in FIG. 14, even if a plurality of fiber pairs 3 are simultaneously heated and fused and drawn by a large burner 4, the degree of coupling of the manufactured couplers is very large. The reason for this is that it is difficult to make all the heating conditions uniform since the fusion-stretched portions of the respective couplers are separated.

【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、特性の揃った複数のカプラを同時に再現性良く製造
することが可能な光ファイバカプラおよびその製造方法
の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical fiber coupler capable of simultaneously manufacturing a plurality of couplers having uniform characteristics with good reproducibility, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1の発明は、コアとクラッドを有する導
波路の複数からなる組を、複数組、該クラッドの屈折率
よりも低い屈折率のガラス中に配設したマルチコアファ
イバの一部に延伸部を形成してなり、上記各組の導波路
のコア間で光結合を行うことを特徴とする光ファイバカ
プラである。第2の発明は、複数のコアがひとつのクラ
ッド内に収められた導波路を、複数、該クラッドの屈折
率よりも低い屈折率のガラス中に配設したマルチコアフ
ァイバの一部に延伸部を形成してなり、各導波路のコア
間で光結合を行うことを特徴とする光ファイバカプラで
ある。
According to a first aspect of the present invention , a plurality of sets of a waveguide having a core and a cladding are provided, and a plurality of sets of waveguides having a core and a cladding are provided with a refractive index higher than the refractive index of the cladding. An extended portion is formed in a part of the multi-core fiber disposed in the glass having a low refractive index, and each of the above-described sets of waveguides is formed.
An optical fiber coupler characterized in that optical coupling is performed between the cores . In the second invention, a plurality of cores are
A plurality of waveguides housed in a cladding,
Multi-core glass placed in a glass with a lower refractive index
An extension is formed in a part of the fiber, and the core of each waveguide
An optical fiber coupler characterized by performing optical coupling between
is there.

【0008】また、上記第1の発明の光ファイバカプラ
の製造方法としては、コアとクラッドを有する導波路母
材の複数からなる組を、複数組、該クラッドの屈折率よ
りも低い屈折率を有するガラス母材に形成した複数の貫
通孔内にそれぞれ挿入し、次いで該ガラス母材を加熱し
導波路母材とガラス母材を一体化し、さらに線引きし
てマルチコアファイバを形成し、次いで該マルチコアフ
ァイバの一部を加熱延伸する製造方法が好ましい。第2
の発明の光ファイバカプラの製造方法としては、複数の
コアがひとつのクラッド内に収められた導波路母材を、
複数、該クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有するガ
ラス母材に形成した複数の貫通孔内にそれぞれ挿入し、
次いで該ガラス母材を加熱して導波路母材とガラス母材
を一体化し、さらに線引きしてマルチコアファイバを形
成し、次いで該マルチコアファイバの一部を加熱延伸す
る製造方法が好ましい。
[0008] In the method for manufacturing an optical fiber coupler according to the first aspect of the present invention, a waveguide mother having a core and a clad is provided.
A plurality of sets of a plurality of members are formed on a glass base material having a refractive index lower than the refractive index of the clad.
Each is inserted into the through hole, and then the glass preform is heated to integrate the waveguide preform and the glass preform, and further drawn to form a multi-core fiber, and then a part of the multi-core fiber is heated and drawn. Manufacturing methods are preferred. Second
The method for manufacturing the optical fiber coupler of the invention of
The waveguide base material whose core is contained in one clad,
A plurality of gases having a refractive index lower than that of the cladding;
Insert each into a plurality of through holes formed in the lath base material,
Next, the glass base material is heated to form a waveguide base material and a glass base material.
Into a multi-core fiber.
And then heat drawing a part of the multi-core fiber.
Is preferred.

【0009】上記導波路の構造としては、全て同一であ
っても良く、また2本1組の導波路の構造が互いに異な
っていても良い。
The structures of the above waveguides may be all the same, or the structure of a pair of waveguides may be different from each other.

【0010】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明に係わる光ファイバカプラ
の一例を示すものであって、この光ファイバカプラ10
は、コア11とクラッド12を有する導波路13の複数
(この例においては2本)からなる組を、複数(この例
においては4組)、クラッド12の屈折率よりも低い屈
折率のガラスからなる支持ガラス体14中に配設したマ
ルチコアファイバ15の一部に延伸部16を形成して構
成されている。
FIG. 1 shows an example of an optical fiber coupler according to the present invention.
Is a plurality of waveguides 13 having a core 11 and a cladding 12.
(In this example, two pairs)
, Four sets), a multi-core fiber 15 disposed in a supporting glass body 14 made of glass having a refractive index lower than the refractive index of the cladding 12, and a stretched portion 16 is formed.

【0012】上記導波路13は、光ファイバと同様に、
例えば酸化ゲルマニウムを添加した石英からなる高屈折
率のコア11と、その周囲の石英からなるクラッド12
を備えたものである。複数の導波路13は、接触状態に
配された2本を1組とし、4組をガラス母材14中にそ
れぞれ間隔をあけて配置されている。
The waveguide 13 is, like an optical fiber,
For example, a core 11 made of quartz to which germanium oxide is added and having a high refractive index, and a clad 12 made of quartz surrounding the core 11
It is provided with. The plurality of waveguides 13 are arranged such that two arranged in contact with each other constitute one set, and four sets are arranged in the glass base material 14 at intervals.

【0013】上記支持ガラス体14は、フッ素或いはボ
ロン添加石英を材料とし、その屈折率を上記クラッド1
2を構成する石英よりも低く設定されている。
The supporting glass body 14 is made of fluorine or boron-added quartz and has a refractive index of the cladding 1.
2 is set lower than quartz.

【0014】図2は、図1に示す符号A,B間の屈折率
分布を示すものであって、この図に示すように低屈折率
の支持ガラス体14中に、石英からなるクラッド12と
それよりも高屈折率のコア11とからなる導波路13が
配置されている。
FIG. 2 shows a refractive index distribution between reference numerals A and B shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, a clad 12 made of quartz is provided in a supporting glass body 14 having a low refractive index. A waveguide 13 composed of a core 11 having a higher refractive index than that is arranged.

【0015】上記延伸部分16では、各組の2本の導波
路13が細められて接近し、それぞれのコア間で光結合
が生じるようになっている。したがって、この2本1組
の導波路13により、1つの光ファイバカプラ(2×2
型カプラ)が構成され、この光ファイバカプラ10にお
いては、4組の導波路により4つの2×2型カプラ17
が形成されている。
In the extending portion 16, the two waveguides 13 of each set are narrowed and approach each other so that optical coupling occurs between the respective cores. Accordingly, one optical fiber coupler (2 × 2
In this optical fiber coupler 10, four 2 × 2 type couplers 17 are provided by four sets of waveguides.
Are formed.

【0016】この光ファイバカプラ10は、図3に示す
ように、両端面に光接続器(コネクタ)18を取り付け、
光ファイバカプラの各導波路13の端面と、光ファイバ
19の端面とを突き合わせて接続する。このように構成
することにより、各組の2本の導波路13のそれぞれの
両端に接続された計4本の光ファイバ19は、図4に示
す2×2型カプラ17において符号P1〜P4で示すポ
ートとなる。そしてこれらのポートのうちの1つ(例え
ばP1)に光を入射すれば、反対側の2つのポート(P
3,P4)から光パワーが得られる。
As shown in FIG. 3, the optical fiber coupler 10 has optical connectors (connectors) 18 attached to both end surfaces thereof.
The end face of each waveguide 13 of the optical fiber coupler and the end face of the optical fiber 19 are abutted and connected. With this configuration, a total of four optical fibers 19 connected to both ends of each of the two waveguides 13 in each set are denoted by reference numerals P1 to P4 in the 2 × 2 type coupler 17 shown in FIG. Port. Then, when light enters one of these ports (for example, P1), two ports on the opposite side (P1
The optical power is obtained from (3, P4).

【0017】この光ファイバカプラ10は、ひとつの支
持ガラス体14内に複数の導波路13からなる組を、複
数組配置して、その一部に延伸部16を形成することに
より、各組の導波路13のコア間に光結合を生じさせて
カプラを形成し、複数のカプラを集合した構成なので、
複数のカプラを別個に配置する場合に比べ、全体の形状
を小さくすることができる。また、通常の融着延伸型光
ファイバカプラよりも延伸部分の径が太いので、外力に
対して安定であり、更に延伸部分(カプラ部分)全体を
低屈折率のガラス内に埋め込んだ構造なので、カプラに
外部から異物が接触しても、光学特性が変化することな
く、機械的、光学的に安定である。
This optical fiber coupler 10 includes a plurality of sets of a plurality of waveguides 13 in one supporting glass body 14.
By arranging several sets and forming an extension 16 in a part thereof , optical coupling is caused between the cores of the waveguides 13 of each set to form a coupler, and a plurality of couplers are assembled.
The overall shape can be made smaller than when a plurality of couplers are separately arranged. In addition, since the diameter of the stretched portion is larger than that of a normal fusion-stretched optical fiber coupler, it is stable against external forces, and since the entire stretched portion (coupler portion) is embedded in glass with a low refractive index, Even if foreign matter comes into contact with the coupler from outside, the optical characteristics are not changed and the coupler is mechanically and optically stable.

【0018】次に、本発明に係わる光ファイバカプラの
製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing an optical fiber coupler according to the present invention will be described.

【0019】図5ないし図8は、本発明の一例を示す図
であって、この例による製造方法では、まず図5に示す
ように、低屈折率ガラスからなり、導波路母材22を挿
入するための8個の貫通孔20を有する円筒状のガラス
母材21と、コア11とクラッド12を有する導波路母
材22とをそれぞれ作成する。ついで、このガラス母材
21の貫通孔20に内に導波路母材22をそれぞれ挿入
する。
[0019] FIGS. 5 to 8 are views showing an example of the present invention, in the manufacturing method according to this embodiment, first, as shown in FIG. 5 consists of a low refractive index glass, inserted in the waveguide preform 22
First , a cylindrical glass base material 21 having eight through holes 20 for insertion and a waveguide base material 22 having a core 11 and a clad 12 are formed. Next, the waveguide base materials 22 are inserted into the through holes 20 of the glass base material 21, respectively.

【0020】次にガラス母材21と導波路母材22の集
合体を加熱路内に入れ、1800℃程度に加熱し、貫通
孔20と導波路母材22との隙間を潰し(コラプス)、図
6に示すようにガラス母材21と8本の導波路母材22
とを一体化したマルチコアファイバ母材23を作製す
る。
Next, the aggregate of the glass preform 21 and the waveguide preform 22 is placed in a heating path and heated to about 1800 ° C. to collapse the gap between the through hole 20 and the waveguide preform 22 (collapse). As shown in FIG. 6, a glass preform 21 and eight waveguide preforms 22 are provided.
To produce a multi-core fiber preform 23 in which is integrated.

【0021】次に、図7に示すようにマルチコアファイ
バ母材23を線引炉に取り付け、母材先端を加熱装置2
4で局部加熱しつつファイバ状に引き出し、図6に示し
たマルチコアファイバ母材23と同じ断面形状のマルチ
コアファイバ25を作製する。作製されたマルチコアフ
ァイバ25は、図示略の巻き取りボビンに巻き取られ
る。
Next, as shown in FIG. 7, the multi-core fiber preform 23 is attached to a drawing furnace,
In step 4, the fiber is drawn out into a fiber shape while being locally heated, and a multi-core fiber 25 having the same cross-sectional shape as the multi-core fiber preform 23 shown in FIG. 6 is produced. The manufactured multi-core fiber 25 is wound on a winding bobbin (not shown).

【0022】次に、作製されたマルチコアファイバ25
を適宜な長さに切断し、切断したファイバの中央を、図
8に示すように酸水素バーナ26などの加熱手段により
加熱しつつ、長さ方向に引っ張って、加熱部分を延伸す
る。この操作によって、図1に示す光ファイバカプラ1
0が作製される。
Next, the manufactured multi-core fiber 25
Is cut into an appropriate length, and the center of the cut fiber is pulled in the length direction while being heated by a heating means such as an oxyhydrogen burner 26 as shown in FIG. By this operation, the optical fiber coupler 1 shown in FIG.
0 is created.

【0023】この加熱、延伸操作にあっては、マルチコ
アファイバ25内の導波路13の両端に光ファイバ19
を接続し、一方側の1本の光ファイバに光を入射し、こ
れに接続する導波路と、これと対をなす導波路の双方の
反対側(出射側)に接続された2本の光ファイバ19の出
射光強度をモニターしておき、2本の出射側光ファイバ
からの出射光強度から結合度を求め、適宜な結合度が得
られるように延伸量を調節することが望ましい。
In this heating and drawing operation, the optical fibers 19 are placed at both ends of the waveguide 13 in the multi-core fiber 25.
Are connected to each other, light is incident on one optical fiber on one side, and a waveguide connected to this optical fiber and two optical fibers connected on opposite sides (outgoing sides) of both the paired waveguides. It is desirable to monitor the intensity of the emitted light from the fiber 19, determine the degree of coupling from the intensity of the emitted light from the two exit-side optical fibers, and adjust the amount of stretching so as to obtain an appropriate degree of coupling.

【0024】ここで、光ファイバカプラにおける結合度
とは、図4に示す構成の2×2型カプラ17にあって
は、ポートP1に特定強度の光(その強度をP1とする)
を入射し、出射側のポートP3,P4からの出射光(その
強度をそれぞれP3,P4とする)を求め、次の数1の式
により得られる。
Here, the degree of coupling in the optical fiber coupler means that, in the 2 × 2 type coupler 17 having the configuration shown in FIG. 4, light having a specific intensity is applied to the port P1 (the intensity is defined as P1).
And the light emitted from the ports P3 and P4 on the emission side (the intensities thereof are assumed to be P3 and P4, respectively) is obtained by the following equation (1).

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】またこのカプラにおける過剰損失は、次の
数2により得られる。
The excess loss in this coupler is obtained by the following equation (2).

【0027】[0027]

【数2】 (Equation 2)

【0028】上記製造方法によれば、複数のカプラを作
製する時に、個々のカプラへの加熱条件を容易に揃える
ことができるため、特性のそろった光ファイバカプラを
複数同時に再現性良く作製することができる。
According to the above manufacturing method, when a plurality of couplers are manufactured, the heating conditions for the individual couplers can be easily adjusted, so that a plurality of optical fiber couplers having the same characteristics can be manufactured simultaneously with good reproducibility. Can be.

【0029】図9は、本発明方法の他の例を示す図であ
る、この例による製造方法では、4つの貫通孔20を形
成したガラス母材21と、クラッド12内に2つのコア
11を対向して設けたツインコアファイバ母材(導波路
母材)27とを用い、ガラス母材21の各貫通孔20内
に、ツインコアファイバ母材27を挿入する。このツイ
ンコアファイバ27は、酸化ゲルマニウム添加石英の2
つのコア11とその周囲の石英からなるクラッド12を
備えてなるものである。
FIG. 9 is a view showing another example of the method of the present invention. In the manufacturing method according to this example, a glass base material 21 having four through holes 20 formed therein and two cores 11 in a clad 12 are provided. Twin-core fiber base material (waveguide
The base material 27 is used to insert the twin core fiber base material 27 into each through hole 20 of the glass base material 21. The twin-core fiber 27 is made of germanium oxide-doped quartz.
It comprises a core 11 and a clad 12 made of quartz surrounding the core.

【0030】次に、この集合体を加熱炉内に入れ、ガラ
ス母材21と4本のツインコアファイバ母材27とを一
体化してマルチコアファイバ母材とする。次に、このマ
ルチコアファイバ母材を線引し、マルチコアファイバを
作製する。次に、得られたマルチコアファイバを所望の
長さに切断し、その一部を加熱しつつ延伸して延伸部分
を形成する。
Next, this assembly is placed in a heating furnace, and the glass preform 21 and the four twin-core fiber preforms 27 are integrated into a multi-core fiber preform. Next, the multi-core fiber preform is drawn to produce a multi-core fiber. Next, the obtained multi-core fiber is cut into a desired length, and a part thereof is drawn while being heated to form a drawn part.

【0031】この延伸によって4本のツインコアファイ
バは細められ、コア間が接近し、各ツインコアファイバ
は2×2型カプラとして機能する。
By this stretching, the four twin-core fibers are thinned, and the cores approach each other, and each twin-core fiber functions as a 2 × 2 coupler.

【0032】この例により製造された光ファイバカプラ
は、図1に示す光ファイバカプラと同様に、カプラ両端
面のツインコアファイバ部分に、光ファイバ19をそれ
ぞれのコアとコアとを接触させて接続し、図3に示すよ
うに4つの2×2型カプラを備えた光ファイバカプラの
集合体として使用することができる。
In the optical fiber coupler manufactured according to this embodiment, similarly to the optical fiber coupler shown in FIG. 1, an optical fiber 19 is connected to a twin core fiber portion on both end surfaces of the coupler by bringing the respective cores into contact with each other. As shown in FIG. 3, it can be used as an aggregate of optical fiber couplers provided with four 2 × 2 type couplers.

【0033】この例による製造方法では、先の例と同様
に、特性のそろった光ファイバカプラを複数同時に再現
性良く作製することができるという効果が得られる他、
ガラス母材21に形成する貫通孔の数を減らすことがで
きるので、製造を簡略化できる、またツインコアファイ
バにおける各コア間の隙間を小さく設定できるので、延
伸量が小さくなるなどの効果が得られる。
In the manufacturing method according to this example, similarly to the previous example, an effect that a plurality of optical fiber couplers having uniform characteristics can be simultaneously manufactured with good reproducibility is obtained.
Since the number of through holes formed in the glass base material 21 can be reduced, the production can be simplified, and the gap between the cores in the twin-core fiber can be set small, so that the effect of reducing the amount of stretching can be obtained. .

【0034】なお、上記各例では、2本1組の導波路を
4組配置して光ファイバカプラを構成したが、導波路の
配置はこれに限定されることなく、3本以上の導波路を
1組とすることもでき、また導波路の組を4組以外の複
数組とすることもできる。
In each of the above examples, four sets of two waveguides are arranged to constitute the optical fiber coupler. However, the arrangement of the waveguides is not limited to this, and three or more waveguides are arranged. May be set as one set, and a plurality of sets of waveguides other than four sets may be used.

【0035】〔実験例〕本発明方法に基づいて光ファイ
バカプラの製造を実施した。
Experimental Example An optical fiber coupler was manufactured based on the method of the present invention.

【0036】低屈折率のガラス母材として、直径40m
m、長さ220mmのフッ素添加石英ガラスの円柱を容易
した。次にこのガラス円柱に、図5に示すように8個の
貫通孔を形成した。これら貫通孔の径は1.8mm、1組
の孔の隙間を0.15mm、孔中心からガラス母材中心の
間隔を13.35mmとした。
As a low refractive index glass base material, a diameter of 40 m
Fluorine-added quartz glass cylinder with a length of 220 mm and a length of 220 mm was facilitated. Next, eight through holes were formed in the glass cylinder as shown in FIG. The diameter of these through holes was 1.8 mm, the gap between a pair of holes was 0.15 mm, and the distance from the center of the hole to the center of the glass preform was 13.35 mm.

【0037】一方、酸化ゲルマニウム添加石英ガラスの
コア材と、その周囲の石英製クラッド材からなる外径
1.67mmの導波路母材を作製し、長さ220mmに切り
揃え、上記ガラス母材のそれぞれの貫通孔内に挿入し
た。
On the other hand, a waveguide base material having an outer diameter of 1.67 mm made of a core material made of germanium oxide-added quartz glass and a surrounding clad material made of quartz was prepared and cut into a length of 220 mm. It was inserted into each through hole.

【0038】次に、このガラス母材と導波路母材の複合
体を加熱炉内に入れ、1850℃に加熱し、貫通孔と導
波路母材間の隙間を潰し、一体化した。
Next, the composite of the glass base material and the waveguide base material was placed in a heating furnace and heated to 1850 ° C. to crush the gap between the through hole and the waveguide base material and integrated them.

【0039】次に、得られた一体化母材を線引用の加熱
炉に入れ、図6に示すマルチコアファイバを作製した。
マルチコアファイバの外径は3mm、1つの導波路のパラ
メータは表1に示す通りであった。
Next, the obtained integrated preform was placed in a heating furnace for drawing, and a multi-core fiber shown in FIG. 6 was produced.
The outer diameter of the multi-core fiber was 3 mm, and the parameters of one waveguide were as shown in Table 1.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】次に、得られたマルチコアファイバを約6
0mmの長さに切断し、その両端に専用コネクタを用いて
それぞれ8本の光ファイバを接続した。そして一方の端
の任意の1組のファイバの内で、1本のファイバを選
び、そこに測定光を入射した。またこれに対応する出射
側の2本のファイバの出力光をモニターしながら、マル
チコアファイバの中央を酸水素バーナで加熱し、加熱部
分の延伸を行った。延伸量とモニターしたカプラの結合
度の関係を図10に示した。
Next, the obtained multi-core fiber was
The optical fiber was cut to a length of 0 mm, and eight optical fibers were connected to both ends using dedicated connectors. Then, one fiber was selected from an arbitrary set of fibers at one end, and measurement light was incident thereon. The center of the multi-core fiber was heated with an oxyhydrogen burner while monitoring the output light of the two fibers on the emission side corresponding to this, and the heated portion was stretched. FIG. 10 shows the relationship between the amount of stretching and the degree of coupling of the monitored coupler.

【0042】図10のピークを与える延伸量条件(延
伸長16mm)で延伸を終了し、図1に示すものと同様な
構成の光ファイバカプラを得た。
The stretching was completed under the stretching amount conditions (stretch length 16 mm) giving the peak in FIG. 10, and an optical fiber coupler having the same configuration as that shown in FIG. 1 was obtained.

【0043】得られた光ファイバカプラの4組のカプラ
について、結合度の波長依存性を測定した結果を図11
に示した。この光ファイバカプラの4つのカプラ(2×
2型カプラ)は、いわゆるWDM(波長多重型)カプラで
あり、得られたカプラでは、波長1.3μmと1.55μm
の波長の光を分波したり、合波する機能を有していた。
図11に示したように、4組のカプラの光結合特性はか
なり良く揃っており、また表2に示すように挿入損失、
波長、分離度は全て満足すべき結果であった。
FIG. 11 shows the results of measuring the wavelength dependence of the coupling degree for the four sets of the obtained optical fiber couplers.
It was shown to. This optical fiber coupler has four couplers (2 ×
The type-2 coupler is a so-called WDM (wavelength multiplexing type) coupler, and the obtained coupler has a wavelength of 1.3 μm and a wavelength of 1.55 μm.
Wavelengths of light having different wavelengths.
As shown in FIG. 11, the optical coupling characteristics of the four sets of couplers are fairly uniform, and as shown in Table 2, the insertion loss,
The wavelength and the degree of separation were all satisfactory results.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】次に、別の例として、結合度の波長依存性
を抑えたカプラの製造を実施した。この例では、表3に
示す構造パラメータを持つファイバ(ファイバとファ
イバ)の2本が1組となって、4組が支持ガラス体に
埋め込まれた構造のマルチコアファイバを使用した。
Next, as another example, a coupler was manufactured in which the wavelength dependence of the degree of coupling was suppressed. In this example, a multi-core fiber having a structure in which two fibers (fiber and fiber) having the structural parameters shown in Table 3 form one set and four sets are embedded in a supporting glass body.

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】このマルチコアファイバを用いて先の例と
同様に光ファイバカプラを作製した。得られた光ファイ
バカプラの4つのカプラの結合度と波長依存性の関係を
測定し、その結果を図12に示した。
Using this multi-core fiber, an optical fiber coupler was produced in the same manner as in the previous example. The relationship between the coupling degree of the four optical fiber couplers and the wavelength dependence was measured, and the results are shown in FIG.

【0048】図12に示したように、得られた光ファイ
バカプラに含まれる4つのカプラ(2×2型カプラ)は、
いわゆるWIC型(波長非依存性)のカプラであり、それ
らの特性はよく揃っており、特に波長1.55μmの近傍
では、1端から入射した光はほぼ50%:50%に分岐
されていることがわかる。
As shown in FIG. 12, four couplers (2 × 2 type couplers) included in the obtained optical fiber coupler are:
It is a so-called WIC type (wavelength independent) coupler, and its characteristics are well-aligned. In particular, near the wavelength of 1.55 μm, light incident from one end is split into almost 50%: 50%. You can see that.

【0049】ところで、マルチコアファイバを作製する
場合の基本的な条件としては、マルチコアファイバのコ
アのピッチは、一般に使用されている光ファイバの外径
と等しいかそれ以上であることが望ましい。
As a basic condition for producing a multi-core fiber, the core pitch of the multi-core fiber is desirably equal to or larger than the outer diameter of a generally used optical fiber.

【0050】またマルチコアファイバの個々のファイバ
群、すなわち延伸することによりカプラを形成する1組
のファイバ群と隣接するファイバ群との距離Lと、個々
のファイバのクラッドの屈折率とマルチコアファイバ全
体を支える低屈折率領域の屈折率との差ΔS(%)は、カ
プラを形成するために延伸した時でも、カプラ相互間で
実質的に電磁波的な結合を起こさないようなものでなけ
ればならない。実験的な検討では、マルチコアファイバ
延伸後で次式数3の関係を満たせば良い。
The distance L between each fiber group of the multi-core fiber, that is, a pair of fiber groups forming a coupler by stretching, and the adjacent fiber group, the refractive index of the cladding of each fiber, and the entire multi-core fiber are represented by The difference ΔS (%) from the refractive index of the supporting low refractive index region must be such that substantially no electromagnetic wave coupling occurs between the couplers even when the couplers are stretched to form them. In an experimental study, it is sufficient that the relationship represented by the following equation 3 is satisfied after the multi-core fiber is drawn.

【0051】[0051]

【数3】 (Equation 3)

【0052】この程度であれば、実質的に、隣接カプラ
間の電磁波的な結合、いわゆる漏話は問題とならないこ
とが分かった。
It has been found that, to this extent, electromagnetic coupling between adjacent couplers, so-called crosstalk, does not substantially cause a problem.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のカプラを作製する時、個々のカプラへの加熱条件
を容易にそろえることができるため、特性の揃った光カ
プラを複数同時に再現性良く作製することができる。ま
た、1つの支持ガラス内に複数の延伸型カプラが作製で
きるので、個々のカプラを別個に接続する場合に比べ、
全体の大きさを小さくすることができる。また通常の融
着延伸型光ファイバカプラよりも融着延伸部の形状が太
くなるので、外力に対し機械的、光学的に安定である。
さらに各カプラの融着延伸部分を低屈折率の支持ガラス
体中に埋め込むことができるので、カプラに外部から異
物が接触しても光学的、伝送的な特性が変化せず、極め
て安定性に優れたカプラが得られる。
As described above, according to the present invention,
When manufacturing a plurality of couplers, the heating conditions for the individual couplers can be easily adjusted, so that a plurality of optical couplers having uniform characteristics can be simultaneously manufactured with good reproducibility. In addition, since a plurality of drawn couplers can be manufactured in one supporting glass, compared with a case where individual couplers are separately connected,
The overall size can be reduced. In addition, since the shape of the fusion-stretched portion is thicker than that of a normal fusion-stretched optical fiber coupler, it is mechanically and optically stable against external force.
Furthermore, since the fused and stretched portion of each coupler can be embedded in a supporting glass body with a low refractive index, even if foreign matter comes into contact with the coupler from the outside, the optical and transmission characteristics do not change and extremely stable. Excellent coupler is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光ファイバカプラの一実施例を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of an optical fiber coupler of the present invention.

【図2】図1中の符号A,B間の屈折率分布を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing a refractive index distribution between symbols A and B in FIG.

【図3】図1の光ファイバカプラの接続状態を示す概略
平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a connection state of the optical fiber coupler of FIG.

【図4】図3における1つのカプラの作用を示す概略図
である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation of one coupler in FIG. 3;

【図5】本発明によ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図であって、ガラス母材に導波路母
材を挿入する工程の斜視図である。
FIG. 5 is a view for explaining an example of a method for manufacturing an optical fiber coupler according to the present invention, and is a perspective view of a step of inserting a waveguide base material into a glass base material.

【図6】ガラス母材と導波路母材との一体化工程を示す
斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a step of integrating a glass base material and a waveguide base material.

【図7】一体化母材の線引工程を示す概略側面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic side view showing a step of drawing an integrated base material.

【図8】マルチコアファイバの延伸工程を示す斜視図で
ある。
FIG. 8 is a perspective view showing a step of drawing a multi-core fiber.

【図9】本発明による光ファイバカプラの製造方法の他
の例を説明するための図であって、ガラス母材にツイン
コアファイバ母材を挿入する工程の斜視図である。
FIG. 9 is a view for explaining another example of the method of manufacturing an optical fiber coupler according to the present invention, and is a perspective view of a step of inserting a twin-core fiber preform into a glass preform.

【図10】本発明に係わる光ファイバカプラにおける結
合度と延伸長の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the coupling degree and the extension length in the optical fiber coupler according to the present invention.

【図11】本発明に係わる光ファイバカプラにおける結
合度の波長依存性の1例を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing an example of the wavelength dependence of the coupling degree in the optical fiber coupler according to the present invention.

【図12】本発明に係わる光ファイバカプラにおける結
合度の波長依存性の別の例を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing another example of the wavelength dependence of the coupling degree in the optical fiber coupler according to the present invention.

【図13】従来の光カプラの製造方法の一例を説明する
ための側面図である。
FIG. 13 is a side view for explaining an example of a conventional optical coupler manufacturing method.

【図14】従来の光カプラの製造方法の他の例を説明す
るための斜視図である。
FIG. 14 is a perspective view for explaining another example of the conventional optical coupler manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光ファイバカプラ 11 コア 12 クラッド 13 導波路 14 支持ガラス体 15 マルチコアファイバ 16 延伸部分 17 カプラ 20 貫通孔 21 ガラス母材 22 導波路母材 23 マルチコアファイバ母材 25 マルチコアファイバ 27 ツインコアファイバ母材 Reference Signs List 10 optical fiber coupler 11 core 12 clad 13 waveguide 14 supporting glass body 15 multi-core fiber 16 extending portion 17 coupler 20 through-hole 21 glass base material 22 waveguide base material 23 multi-core fiber base material 25 multi-core fiber 27 twin-core fiber base material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−154006(JP,A) 特開 昭63−129307(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/28 - 6/293 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-154006 (JP, A) JP-A-63-129307 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 6/28-6/293

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コアとクラッドを有する導波路の複数か
らなる組を、複数組、該クラッドの屈折率よりも低い屈
折率のガラス中に配設したマルチコアファイバの一部に
延伸部を形成してなり、上記各組の導波路のコア間で光
結合を行うことを特徴とする光ファイバカプラ。
Claims: 1. A plurality of waveguides having a core and a cladding
Ranaru sets of a plurality of sets, it forms a stretched portion in a part of the multi-core fiber which is arranged in a glass of lower refractive index than the refractive index of the cladding, light between the cores of the each set of waveguide An optical fiber coupler for performing coupling.
【請求項2】 複数のコアがひとつのクラッド内に収め2. A plurality of cores are housed in one clad.
られた導波路を、複数、該クラッドの屈折率よりも低いMultiple waveguides, lower than the refractive index of the cladding
屈折率のガラス中に配設したマルチコアファイバの一部Part of a multi-core fiber placed in a refractive index glass
に延伸部を形成してなり、各導波路のコア間で光結合をThe optical coupling between the cores of each waveguide
行うことを特徴とする光ファイバカプラ。An optical fiber coupler characterized by performing.
【請求項3】 コアとクラッドを有する導波路母材の複
数からなる組を、複数組、該クラッドの屈折率よりも低
い屈折率を有するガラス母材に形成した複数の貫通孔内
にそれぞれ挿入し、次いで該ガラス母材を加熱して導波
路母材とガラス母材を一体化し、さらに線引きしてマル
チコアファイバを形成し、次いで該マルチコアファイバ
の一部を加熱延伸することを特徴とする光ファイバカプ
ラの製造方法。
3. A composite of a waveguide base material having a core and a clad.
A plurality of sets, a plurality of sets, in a plurality of through holes formed in a glass base material having a refractive index lower than the refractive index of the cladding
And then heat the glass preform to guide
A method of manufacturing an optical fiber coupler, comprising: integrating a road preform and a glass preform; further forming a multi-core fiber by drawing; and heating and drawing a part of the multi-core fiber.
【請求項4】(4) 複数のコアがひとつのクラッド内に収めMultiple cores in one clad
られた導波路母材を、複数、該クラッドの屈折率よりもA plurality of waveguide preforms, the refractive index of the cladding
低い屈折率を有するガラス母材に形成した複数の貫通孔Multiple through-holes formed in glass base material with low refractive index
内にそれぞれ挿入し、次いで該ガラス母材を加熱して導And then heating and guiding the glass preform
波路母材とガラス母材を一体化し、さらに線引きしてマWave base material and glass base material are integrated,
ルチコアファイバを形成し、次いで該マルチコアファイForming a multi-core fiber, and then forming the multi-core fiber
バの一部を加熱延伸することを特徴とする光ファイバカAn optical fiber cable characterized in that a part of the fiber is heated and stretched.
プラの製造方法。Plastic manufacturing method.
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