JP3099858B2 - Optical fiber connection - Google Patents

Optical fiber connection

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JP3099858B2
JP3099858B2 JP05165379A JP16537993A JP3099858B2 JP 3099858 B2 JP3099858 B2 JP 3099858B2 JP 05165379 A JP05165379 A JP 05165379A JP 16537993 A JP16537993 A JP 16537993A JP 3099858 B2 JP3099858 B2 JP 3099858B2
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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、光通信および光計測の
分野において必要となるファイバ増幅器で用いられる低
損失特性を有する光ファイバの接続部に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connection portion of an optical fiber having a low loss characteristic used in a fiber amplifier required in the fields of optical communication and optical measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】コア部あるいはクラッド部にレーザ遷移
準位を有する希土類元素を添加した光ファイバは光ファ
イバ増幅器用のファイバとして注目を集めている。信号
波長1.5μm帯では、石英系ファイバにEr(エルビ
ウム)元素を添加することにより、高効率,高出力パワ
ー,偏波無依存特性,低雑音等に優れる光ファイバ増幅
器が実現されている。一方、信号波長1.3μm帯で
は、Pr(プラセオジウム)を添加したフッ化物ファイ
バが提案され、現在、同光ファイバ増幅器を実現に向け
盛んに研究されている。
2. Description of the Related Art An optical fiber doped with a rare earth element having a laser transition level in a core or a clad has attracted attention as a fiber for an optical fiber amplifier. In the 1.5 μm signal wavelength band, an optical fiber amplifier excellent in high efficiency, high output power, polarization independent characteristics, low noise, and the like is realized by adding an Er (erbium) element to a silica-based fiber. On the other hand, for the signal wavelength band of 1.3 μm, a fluoride fiber doped with Pr (praseodymium) has been proposed, and is being actively studied for realizing the optical fiber amplifier.

【0003】従来技術にかかる1.3μm帯光ファイバ
増幅器の基本構成を図6に示す。図6において、Pr添
加フッ化物ファイバ01は、利得係数を上げるため比屈
折率差Δが2%以上の高Δファイバであり、この両端に
は高Δ石英系ファイバ02が接続されている。高Δ石英
系ファイバ02は、Pr添加フッ化物ファイバ01との
接続端とは反対の一端がそれぞれTEC(熱拡散コア拡
大)によりコアが拡大されたTEC処理部02aとなっ
ており、Pr添加フッ化物ファイバ01とほぼ同様のΔ
およびカットオフ波長を有している。一方の高Δ石英系
ファイバ02には、Pr添加フッ化物光ファイバ01を
励起する励起光および信号光を入力するためのファイバ
カップラ03が接続されている。ファイバカップラ03
の高Δ石英系ファイバ02との接続端とは逆側の2つの
入力端の一方は信号入力端03aとなり、他方には励起
光源(励起波長は1.02μm)04が接続されてい
る。他方の高Δ石英系ファイバ02のPr添加フッ化物
光ファイバ01との接続端とは逆側には、光増幅器の発
振を抑えるためのファイバ型光アイソレータ05が接続
されている。ファイバカップラ03およびファイバ型光
アイソレータ05で使用されるファイバは各々、石英系
光ファイバであり、これらの比屈折率差Δは通常0.3
%である。
FIG. 6 shows a basic configuration of a 1.3 μm band optical fiber amplifier according to the prior art. In FIG. 6, a Pr-doped fluoride fiber 01 is a high Δ fiber having a relative refractive index difference Δ of 2% or more to increase the gain coefficient, and high Δ quartz-based fibers 02 are connected to both ends thereof. One end of the high Δ quartz-based fiber 02 opposite to the connection end with the Pr-doped fluoride fiber 01 is a TEC processing portion 02a whose core is expanded by TEC (expansion of thermal diffusion core), and the Pr-doped fluorine is used. Δ which is almost the same as
And a cutoff wavelength. On the other hand, a fiber coupler 03 for inputting excitation light and signal light for exciting the Pr-doped fluoride optical fiber 01 is connected to the high Δ quartz-based fiber 02. Fiber coupler 03
One of the two input ends opposite to the connection end to the high Δ quartz-based fiber 02 is a signal input end 03a, and the other is connected to an excitation light source (excitation wavelength: 1.02 μm) 04. A fiber type optical isolator 05 for suppressing oscillation of the optical amplifier is connected to the other side of the other side of the high Δ quartz-based fiber 02 connected to the Pr-doped fluoride optical fiber 01. Each of the fibers used in the fiber coupler 03 and the fiber type optical isolator 05 is a silica-based optical fiber, and their relative refractive index difference Δ is usually 0.3.
%.

【0004】かかる光増幅器では、励起光源04からの
励起光および信号光はファイバカップラ03で合波され
てPr添加フッ化物光ファイバ01に入力され、信号光
は増幅されて出力される。なお、高Δ石英系ファイバ0
2は、光ファイバカップラ03とPr添加フッ化物ファ
イバ01との間、およびファイバ型光アイソレータ05
とPr添加フッ化物ファイバ01との間の結合効率を向
上させるために使用されている。
In such an optical amplifier, pump light and signal light from a pump light source 04 are multiplexed by a fiber coupler 03 and input to a Pr-doped fluoride optical fiber 01, and signal light is amplified and output. Note that the high Δ quartz-based fiber 0
2 is between the optical fiber coupler 03 and the Pr-doped fluoride fiber 01 and the fiber type optical isolator 05
It is used to improve the coupling efficiency between the Si and the Pr-doped fluoride fiber 01.

【0005】上記光増幅器を実際に作製する場合、各部
品は、通常、低損失・低反射接続可能で信頼性に優れる
融着あるいは光コネクタ接続技術が用いられる。しか
し、Pr添加フッ化物ファイバ01と高Δ石英系光ファ
イバ02と間の接続は、(1)両ファイバの軟化温度の
差(石英系ファイバ〜1400℃、フッ化物ファイバ〜
300℃)により融着技術が適用できない、(2)高Δ
ファイバ同士の接続のため光コネクタ作製上の軸ずれに
よる挿入損失が大きくなり光コネクタ接続技術が適用で
きない、等の理由により融着あるいは光コネクタ接続法
に代わる方法が必要となる。
When actually manufacturing the above-described optical amplifier, each component is usually formed by a fusion or optical connector connection technique which can be connected with low loss and low reflection and is excellent in reliability. However, the connection between the Pr-doped fluoride fiber 01 and the high Δ quartz-based optical fiber 02 is based on (1) the difference between the softening temperatures of the two fibers (quartz-based fiber ~ 1400 ° C, fluoride fiber ~
(300 ° C), the fusion technology cannot be applied, (2) high Δ
For connection between fibers, insertion loss due to misalignment in the production of optical connectors increases, and optical connector connection technology cannot be applied. For this reason, a method that replaces fusion or optical connector connection is required.

【0006】図7および図8には、融着および光コネク
タ接続に代わる接続法(特開平5−34543号および
特願平4−178650号)を示す。両図に示すよう
に、各々のファイバ01および02を結合するための光
ファイバ保持筐体011Aおよび011Bは、ファイバ
01および02をそれぞれ位置決め支持するV溝を有す
るV溝基板012Aおよび012Bと、これらV溝基板
012Aおよび012Bにそれぞれ重ねられてV溝上の
ファイバ01および02を保持固定する光ファイバ固定
用板013Aおよび013Bと、これらV溝基板012
Aおよび012Bと光ファイバ固定用板013Aおよび
013Bとをそれぞれ保持する光ファイバ用筐体014
Aおよび014Bと、ファイバ01および02をそれぞ
れ固定するための接着剤015Aおよび015Bとから
なる。これら光ファイバ保持筐体011Aおよび011
Bを用いてファイバ01および02を光結合するには、
まず、ファイバ01および02をV溝基板012Aおよ
び012Bにより位置決め支持し、これを接着剤015
Aおよび015Bと光ファイバ固定用板013Aおよび
013Bとにより光ファイバ用筐体014Aおよび01
4Bにそれぞれ固定する(図7)。次に、光ファイバ保
持筐体011Aおよび011Bの接続面を研磨後、互い
に光軸が一致するようにファイバ保持筐体011Aおよ
び011Bの位置を調整後、両者を接着剤016を用い
て接続する(図8)。なお、通常、V溝基板012Aお
よび012B,光ファイバ固定用板013Aおよび01
3B,並びに光ファイバ用筐体014Aおよび014B
には、熱的安定性および加工性の容易さから石英系ガラ
スあるいはパイレックスガラスが用いられ、接着剤01
5A,015Bおよび016としては、硬化時の軸ずれ
の少ない紫外線硬化接着剤が主に使用されている。
FIGS. 7 and 8 show a connection method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-34543 and Japanese Patent Application No. 4-178650) as an alternative to fusion bonding and optical connector connection. As shown in both figures, the optical fiber holding housings 011A and 011B for coupling the respective fibers 01 and 02 include V-groove substrates 012A and 012B having V-grooves for positioning and supporting the fibers 01 and 02, respectively. Optical fiber fixing plates 013A and 013B which are respectively superimposed on V-groove substrates 012A and 012B to hold and fix fibers 01 and 02 on the V-groove;
A and 012B and optical fiber casings 014 respectively holding optical fiber fixing plates 013A and 013B.
A and 014B, and adhesives 015A and 015B for fixing the fibers 01 and 02, respectively. These optical fiber holding housings 011A and 011
To optically couple fibers 01 and 02 using B,
First, the fibers 01 and 02 are positioned and supported by the V-groove substrates 012A and 012B.
A and 015B and the optical fiber fixing plates 013A and 013B, the optical fiber housings 014A and 01A.
4B (FIG. 7). Next, after polishing the connection surfaces of the optical fiber holding housings 011A and 011B, adjusting the positions of the fiber holding housings 011A and 011B so that the optical axes coincide with each other, and then connecting them using an adhesive 016 ( (FIG. 8). Usually, the V-groove substrates 012A and 012B, the optical fiber fixing plates 013A and 01
3B, and optical fiber housings 014A and 014B
Is made of quartz glass or Pyrex glass because of its thermal stability and ease of workability.
As 5A, 015B and 016, an ultraviolet-curing adhesive having a small axis deviation at the time of curing is mainly used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した光フ
ァイバ保持筐体011Aおよび011Bを用いたV溝接
続では、Pr添加フッ化物ファイバ01と高Δ石英系光
ファイバ02との間の接続時に生ずるフレネル反射を低
減することに関して大きな問題がある。例えば、比屈折
率3.7%、カットオフ波長1.0μm、コア屈折率
1.56のフッ化物ファイバと、比屈折率2.3%、カ
ットオフ波長0.7μm、コア屈折率1.49の石英系
ファイバを接続する場合、フレネル反射率は−32.8
dB(0.053%)である。このフレネル反射により
レーザ発振が生じてしまうので、Pr添加フッ化物ファ
イバを用いた光増幅器の利得の上限は約30dBに制限
される。
However, the above-described V-groove connection using the optical fiber holding housings 011A and 011B occurs at the time of connection between the Pr-doped fluoride fiber 01 and the high Δ quartz-based optical fiber 02. There is a major problem with reducing Fresnel reflection. For example, a fluoride fiber having a relative refractive index of 3.7%, a cutoff wavelength of 1.0 μm, and a core refractive index of 1.56, a relative refractive index of 2.3%, a cutoff wavelength of 0.7 μm, and a core refractive index of 1.49. When connecting a silica-based fiber, the Fresnel reflectivity is −32.8.
dB (0.053%). Since the laser oscillation occurs due to the Fresnel reflection, the upper limit of the gain of the optical amplifier using the Pr-doped fluoride fiber is limited to about 30 dB.

【0008】このような光ファイバ保持筐体011Aお
よび011Bの端面の反射問題を解決する方法として、
図9および図10に記載する技術を先に提案した(特願
平4−178650号)。なお、図9および図10にお
いて、図7および図8と同一部材には同一符号を付す。
この方法では、ファイバを保持した一方の光ファイバ保
持筐体(図9ではファイバ02を保持した光ファイバ保
持筐体011B)の接続端面に、誘電体膜(誘電体多層
膜を含む)017を設ける(図9)。そして、光ファイ
バ保持筐体011Aおよび011Bを互いに光軸が一致
するように位置調整した後、、図10に示すように、紫
外線硬化接着剤016を用いて接続する。
As a method for solving the problem of reflection at the end faces of the optical fiber holding casings 011A and 011B,
The technology described in FIGS. 9 and 10 has been previously proposed (Japanese Patent Application No. 4-178650). 9 and 10, the same members as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals.
In this method, a dielectric film (including a dielectric multilayer film) 017 is provided on the connection end face of one optical fiber holding case holding the fiber (the optical fiber holding case 011B holding the fiber 02 in FIG. 9). (FIG. 9). Then, after adjusting the positions of the optical fiber holding casings 011A and 011B so that the optical axes are aligned with each other, the optical fiber holding casings are connected using an ultraviolet curing adhesive 016 as shown in FIG.

【0009】しかし、この接続で反射率を低減するため
には、接着剤016の屈折率と、誘電体膜017の屈折
率および膜厚とを精密に調整する必要がある。すなわ
ち、光ファイバ01の等価屈折率をn1 、光ファイバ0
2の等価屈折率をn2 とする場合、接着剤016の屈折
率はn1 に調整し、また、誘電体膜017は屈折率n1
とn2 との境界面で無反射特性を有するように作製する
必要がある。さらに、誘電体膜017として1層膜を使
用して無反射特性を実現する場合、その膜の屈折率nお
よび膜厚tは以下の式(1)および(2)の条件を満足
しなければならない。
However, in order to reduce the reflectance in this connection, it is necessary to precisely adjust the refractive index of the adhesive 016 and the refractive index and the thickness of the dielectric film 017. That is, the equivalent refractive index of the optical fiber 01 is n 1 ,
When the equivalent refractive index of No. 2 is n 2 , the refractive index of the adhesive 016 is adjusted to n 1, and the refractive index of the dielectric film 017 is n 1
The need to made to have a non-reflective properties at the interface between the n 2. Furthermore, in the case of realizing non-reflection characteristics using a one-layer film as the dielectric film 017, the refractive index n and the film thickness t of the film must satisfy the following expressions (1) and (2). No.

【0010】[0010]

【数1】 n2 =n1 ・n2 (1)[Number 1] n 2 = n 1 · n 2 (1)

【0011】[0011]

【数2】 n・t=λ/4 (2) ただし、λは使用波長であり、Pr添加フッ化物ファイ
バを用いた1.3μm用の光増幅器ではλ=1.3μm
である。
## EQU2 ## where λ is the wavelength used, and λ = 1.3 μm in a 1.3 μm optical amplifier using a Pr-doped fluoride fiber.
It is.

【0012】以上述べたように、誘電体膜を用いて低反
射の接続部を構成するためには、接着剤016の屈折率
と誘電体膜017の屈折率および膜厚とを精密に調整す
る必要があり、特性の優れる接続部を再現性良く(歩留
り良く)実現する上で大きな問題がある。
As described above, in order to form a low-reflection connection using a dielectric film, the refractive index of the adhesive 016 and the refractive index and the film thickness of the dielectric film 017 are precisely adjusted. Therefore, there is a large problem in realizing a connection portion having excellent characteristics with good reproducibility (yield).

【0013】一方、図11に示すように、各々のファイ
バ01および02を保持した光ファイバ保持筐体011
Aおよび011Bのそれぞれの接続端面011aを、筐
体側面011b(保持されたファイバの光軸と平行)に
対する垂直軸に対してθだけ傾斜するように研磨し、光
ファイバ保持筐体011Aおよび011Bのそれぞれの
光軸が一致するように筐体同士を位置調整した後、紫外
線硬化あるいは熱硬化接着剤016を用いて接続して反
射を防止する斜め接続方法が考えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 11, an optical fiber holding housing 011 holding the respective fibers 01 and 02.
The connection end surfaces 011a of A and 011B are polished so as to be inclined by θ with respect to a vertical axis with respect to the housing side surface 011b (parallel to the optical axis of the held fiber), and the optical fiber holding housings 011A and 011B are polished. After adjusting the positions of the housings so that the respective optical axes coincide with each other, a diagonal connection method in which reflection is prevented by connecting with the use of an ultraviolet curing or thermosetting adhesive 016 is conceivable.

【0014】しかし、かかる斜め接続方法では、光ファ
イバ保持筐体011Aおよび011Bを調芯装置に固定
し光軸を一致する場合、図12に示すように、徐々に両
筐体間の間隔を挟めならがら調芯を繰り返さなければな
らず(図中(a)→(b)→(c)→(d)の順)、接
続時間がかかると共に、両光ファイバ保持筐体011A
および011Bを密着した状態で調芯ができずに低損失
接続を実現することができない虞がある。なお、図中、
018Aおよび018Bは調芯装置、矢印はその調芯方
向を示す。
However, in such an oblique connection method, when the optical fiber holding casings 011A and 011B are fixed to the alignment device and the optical axes coincide with each other, as shown in FIG. The alignment must be repeated (in the order of (a) → (b) → (c) → (d) in the figure), it takes a long time to connect, and both optical fiber holding housings 011A are required.
And 011B may not be aligned in a state where they are in close contact with each other and low-loss connection may not be realized. In the figure,
Reference numerals 018A and 018B denote alignment devices, and arrows indicate the alignment directions.

【0015】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、その目的は1.3μm帯光増幅器を構成する場
合に必要なPr添加フッ化物ファイバ等の非石英系光フ
ァイバと石英系光ファイバの接続において、光増幅器の
高利得特性化(30dB以上)のために必要不可欠で、
低反射,低損失でかつ再現性良く短時間で作製できる光
ファイバ接続部を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a non-quartz optical fiber such as a Pr-doped fluoride fiber and a silica optical fiber necessary for forming a 1.3 μm band optical amplifier. Is indispensable for high gain characteristics (30 dB or more) of the optical amplifier.
An object of the present invention is to provide an optical fiber connecting portion which can be manufactured in a short time with low reflection, low loss and high reproducibility.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明にかかる光ファイバ接続部は、非石英系光ファイバの
端部を保持した第1の筐体とこの非石英系光ファイバに
接続する石英系ファイバの端部を保持した第2の筐体と
のそれぞれがその側壁に対して垂直になるように研磨さ
れた接続端面を有し、これら第1および第2の筐体が、
前記非石英系光ファイバと石英系ファイバとの光軸が一
致するように調芯された状態で、光学接着剤を介して接
続されている光ファイバ接続部において、前記非石英系
光ファイバおよび前記石英系ファイバが前記接続端面の
垂直軸に対してそれぞれ傾斜していることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided an optical fiber connecting portion for connecting a first housing holding an end of a non-quartz optical fiber and the non-quartz optical fiber. Each of the second housing holding the end of the quartz fiber has a connection end face polished so as to be perpendicular to the side wall thereof, and the first and second housings are
In a state where the optical axes of the non-quartz optical fiber and the silica fiber are aligned so that the optical axes thereof coincide with each other, the non-quartz optical fiber and the non-quartz optical fiber are connected via an optical adhesive. The quartz fiber is characterized by being inclined with respect to a vertical axis of the connection end face.

【0017】また、上記構成において、前記非石英系光
ファイバが、そのコア部あるいはクラッド部にレーザ遷
移準位を有する希土類元素あるいは遷移金属を添加した
ファイバ増幅器用光ファイバであることを特徴とする。
Further, in the above structure, the non-quartz optical fiber is an optical fiber for a fiber amplifier in which a rare earth element or a transition metal having a laser transition level is added to a core portion or a cladding portion. .

【0018】[0018]

【作用】本発明では、筐体の接続端面が側面と垂直であ
り、密着させた状態で調芯ができるので、筐体同士をを
調芯装置で調芯する作業が容易である。一方、ファイバ
端面同士は斜め接続されるので、低損失な低反射特性を
有する接続部が実現できる。
According to the present invention, since the connection end surface of the housing is perpendicular to the side surface and alignment can be performed in a state in which the housings are in close contact with each other, it is easy to align the housings with each other by the alignment device. On the other hand, since the fiber end faces are obliquely connected to each other, a connection portion having low loss and low reflection characteristics can be realized.

【0019】[0019]

【実施例】以下に図面を参照して本発明をより具体的に
詳述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例
示に過ぎず、本発明の範囲を何ら限定するものではな
い。図1,図2および図3を参照して本発明の一実施例
を説明する。図1に示す非石英系光ファイバ1は、Pr
を500ppm添加したZrF4 系のフッ化物ファイバ
であり、比屈折率3.7%、カットオフ波長1.0μ
m、コア屈折率1.56である。石英系光ファイバ2
は、高Δ石英系光ファイバであり、比屈折率3.5%、
カットオフ波長0.9μm、コア屈折率1.49であ
る。これらのファイバ1および2をそれぞれ保持する光
ファイバ保持筐体11Aおよび11Bは、図3に示すよ
うに、ファイバ1および2をそれぞれ位置決め支持する
V溝12aを有するV溝基板12Aおよび12Bと、こ
れらV溝基板12Aおよび12Bにそれぞれ重ねられて
V溝12a上のファイバ1および2を保持固定する光フ
ァイバ固定用板13Aおよび13Bと、これらV溝基板
12Aおよび12Bと光ファイバ固定用板13Aおよび
13Bとをそれぞれ保持する光ファイバ用筐体14Aお
よび14Bと、ファイバ1および2をそれぞれ固定する
ための接着剤15Aおよび15Bとからなる。ここで、
V溝基板12Aおよび12BのV溝12aは、光ファイ
バ保持筐体11Aおよび11Bの接続端面11a側の端
部が幅方向中央に位置するが、反対側の端部が幅方向中
央からずれて形成されており、その軸は光ファイバ保持
筐体11Aおよび11Bの側壁11bと平行な中心線に
対して角度θ(本実施例では8゜)傾斜している。な
お、V溝基板012Aおよび012B,光ファイバ固定
用板013Aおよび013B,光ファイバ用筐体014
Aおよび014Bの材質には石英ガラスを用いた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. However, the embodiments disclosed below are merely examples of the present invention and do not limit the scope of the present invention. . An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The non-quartz optical fiber 1 shown in FIG.
Is a ZrF 4 -based fluoride fiber doped with 500 ppm, having a relative refractive index of 3.7% and a cutoff wavelength of 1.0 μm.
m, the core refractive index is 1.56. Silica-based optical fiber 2
Is a high Δ quartz optical fiber having a relative refractive index of 3.5%,
The cut-off wavelength is 0.9 μm and the core refractive index is 1.49. As shown in FIG. 3, optical fiber holding housings 11A and 11B holding the fibers 1 and 2 respectively include V-groove substrates 12A and 12B having V-grooves 12a for positioning and supporting the fibers 1 and 2, respectively. Optical fiber fixing plates 13A and 13B which are respectively superimposed on V-groove substrates 12A and 12B to hold and fix fibers 1 and 2 on V-groove 12a, V-groove substrates 12A and 12B and optical fiber fixing plates 13A and 13B And housings 14A and 14B for optical fibers, respectively, and adhesives 15A and 15B for fixing the fibers 1 and 2, respectively. here,
The V-grooves 12a of the V-groove substrates 12A and 12B are formed such that the ends of the optical fiber holding housings 11A and 11B on the connection end face 11a side are located at the center in the width direction, but the opposite ends are shifted from the center in the width direction. The axis is inclined at an angle θ (8 ° in this embodiment) with respect to a center line parallel to the side wall 11b of the optical fiber holding housings 11A and 11B. The V-groove substrates 012A and 012B, the optical fiber fixing plates 013A and 013B, and the optical fiber housing 014.
Quartz glass was used as the material of A and 014B.

【0020】これらの光ファイバ保持筐体11Aおよび
11Bを用いてファイバ1および2を光結合するには、
まず、ファイバ1および2をV溝基板12Aおよび12
Bにより位置決め支持し、これを接着剤15Aおよび1
5Bと光ファイバ固定用板13Aおよび13Bとにより
光ファイバ用筐体14Aおよび14Bに固定する。次
に、光ファイバ保持筐体11Aおよび11Bの接続端を
側壁11bに対して垂直に光学研磨することにより接続
端面11aを形成する。その後、ファイバ1および2の
光軸が互いに一致するように光ファイバ保持筐体11A
および11Bの位置を調整した後、両者を紫外線硬化接
着剤16を用いて接続する。
To optically couple the fibers 1 and 2 using these optical fiber holding housings 11A and 11B,
First, fibers 1 and 2 were connected to V-groove substrates 12A and 12A.
B to position and support the adhesives 15A and 1A.
5B and the optical fiber fixing plates 13A and 13B are fixed to the optical fiber casings 14A and 14B. Next, a connection end face 11a is formed by optically polishing the connection end of the optical fiber holding housings 11A and 11B perpendicularly to the side wall 11b. Thereafter, the optical fiber holding housing 11A is set so that the optical axes of the fibers 1 and 2 coincide with each other.
After the positions of 11B and 11B are adjusted, both are connected using the ultraviolet curing adhesive 16.

【0021】このときの調芯作業を図2に示す。図2に
示すように、まず、光ファイバ保持筐体11Aおよび1
1Bの接続端面11aに紫外線硬化接着剤塗布し、両者
をそれぞれファイバ調芯装置18Aおよび18Bに取付
ける。その後、まず、両者の接続端面11a間の間隔を
15μm程度あるいはそれ以下として粗調を行い(図中
(a))、次に接続端面11a間の間隔をほぼ0μm、
すなわち密着状態にして、両者の光軸が互いに一致する
ように微調する(図中(b))。この状態で接続端面1
1a部に紫外線を照射して、紫外線硬化接着剤16を硬
化し、光ファイバ保持筐体11Aおよび11B2を接続
する。なお、紫外線硬化接着剤16の屈折率は1.56
(波長1.3μm)である。本接続の調芯時間は1分以
下であり、図11および図12に示した斜め研磨接続の
調芯時間の3分程度に比べ大幅な時間低減ができた。
FIG. 2 shows the alignment work at this time. As shown in FIG. 2, first, the optical fiber holding casings 11A and 11A
An ultraviolet curable adhesive is applied to the connection end face 11a of 1B, and both are attached to the fiber alignment devices 18A and 18B, respectively. After that, first, coarse adjustment is performed by setting the distance between the connection end faces 11a to about 15 μm or less ((a) in the figure).
That is, they are brought into close contact with each other and finely adjusted so that their optical axes coincide with each other ((b) in the figure). In this state, the connection end face 1
The portion 1a is irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curing adhesive 16 and connect the optical fiber holding housings 11A and 11B2. The UV curable adhesive 16 has a refractive index of 1.56.
(Wavelength 1.3 μm). The alignment time of this connection is 1 minute or less, which is much shorter than the alignment time of about 3 minutes of the oblique polishing connection shown in FIGS.

【0022】また、本接続法を用いた接続部を103個
構成し、全接続部の反射減衰量および接続損失を評価し
たところ、反射減衰量は−41dB以上、接続損失は
0.2dB以下であり、これにより高性能な接続部が歩
留り良く構成できることが確認された。
Further, when 103 connection portions using this connection method were formed and the return loss and the connection loss of all the connection portions were evaluated, the return loss was −41 dB or more, and the connection loss was 0.2 dB or less. It was confirmed that a high-performance connecting portion can be configured with a good yield.

【0023】さらに、図4に示すように、本発明の接続
部を有する1.3μm帯光ファイバ増幅器を構成した。
Pr添加フッ化物ファイバ1の両端には高Δ石英系ファ
イバ2が接続されている。高Δ石英系ファイバ2は、P
r添加フッ化物ファイバ1との接続端とは反対の一端が
それぞれTECによりコアが拡大されたTEC処理部2
aとなっている。一方の高Δ石英系ファイバ2には、P
r添加フッ化物光ファイバ1を励起する励起光および信
号光を入力するためのファイバカップラ3が接続されて
いる。ファイバカップラ3の高Δ石英系ファイバ2との
接続端とは逆側の2つの入力端の一方は信号入力端3a
となり、他方には励起光源(励起波長は1.02μm、
Tiサファイヤレーザ使用)4が接続されている。他方
の高Δ石英系ファイバ2のPr添加フッ化物光ファイバ
1との接続端とは逆側には、光増幅器の発振を抑えるた
めのファイバ型光アイソレータ5が接続されている。フ
ァイバカップラ3およびファイバ型光アイソレータ5で
使用されるファイバは各々、石英系光ファイバであり、
これらの比屈折率差Δは通常0.3%である。なお、図
中、11Aおよび11Bは、上述した光ファイバ保持筐
体を示す。
Further, as shown in FIG. 4, a 1.3 μm band optical fiber amplifier having the connecting portion of the present invention was constructed.
A high Δ quartz-based fiber 2 is connected to both ends of the Pr-doped fluoride fiber 1. The high Δ silica-based fiber 2 has a P
One end opposite to the connection end with the r-doped fluoride fiber 1 is a TEC processing unit 2 whose core is enlarged by TEC, respectively.
a. On the other hand, the high Δ quartz-based fiber 2 has P
A fiber coupler 3 for inputting excitation light and signal light for exciting the r-doped fluoride optical fiber 1 is connected. One of two input ends of the fiber coupler 3 opposite to the connection end with the high Δ silica-based fiber 2 is a signal input end 3a.
And the other is an excitation light source (the excitation wavelength is 1.02 μm,
Ti sapphire laser 4) is connected. A fiber-type optical isolator 5 for suppressing oscillation of the optical amplifier is connected to the other side of the other side of the high Δ silica-based fiber 2 connected to the Pr-doped fluoride optical fiber 1. The fibers used in the fiber coupler 3 and the fiber-type optical isolator 5 are silica-based optical fibers, respectively.
The relative refractive index difference Δ is usually 0.3%. In the drawings, 11A and 11B indicate the optical fiber holding housing described above.

【0024】かかる光増幅器では、励起光源4からの励
起光および信号光はファイバカップラ3で合波されてP
r添加フッ化物光ファイバ1に入力され、信号光は増幅
されて出力される。なお、高Δ石英系ファイバ2は、光
ファイバカップラ3とPr添加フッ化物ファイバ1との
間、およびファイバ型光アイソレータ5とPr添加フッ
化物ファイバ1との間の結合効率を向上させるために使
用されている。
In such an optical amplifier, the pump light and the signal light from the pump light source 4 are multiplexed by the fiber coupler 3 and
The signal light is input to the r-doped fluoride optical fiber 1, and the signal light is amplified and output. The high Δ silica-based fiber 2 is used to improve the coupling efficiency between the optical fiber coupler 3 and the Pr-doped fluoride fiber 1 and between the fiber type optical isolator 5 and the Pr-doped fluoride fiber 1. Have been.

【0025】図5に図4に示す増幅器の増幅特性を示
す。これにより信号利得30dB以上の特性を有する光
増幅器が構成されたことが確認できた。従って、本発明
の接続部を用いることにより高利得な光増幅器を構成で
きることが判明した。
FIG. 5 shows the amplification characteristics of the amplifier shown in FIG. This confirmed that an optical amplifier having a signal gain of 30 dB or more was configured. Therefore, it has been found that a high-gain optical amplifier can be configured by using the connection section of the present invention.

【0026】なお、上記実施例を非石英系ファイバとし
て、 1)InF3 系フッ化物ファイバ(西田他、第40回応
用物理学関係連合講演会、講演予稿集No.3,30p
−ZL−3,pp1066,1993)、 2)Ge−S系,As−S系,Ge−P−S系,As−
Ge−S系カルコゲナイドガラス等のガラスからなる光
ファイバ、 3)ThCl4 −PbCl2 −NaCl系等の塩化物ガ
ラス,AgBr−PbBr2 −CsBr−CdBr2
の臭化物ガラス,CdF2 −BaCl2 −NaCl系の
フッ化−塩化物ガラス,ZnBr2 −TlBr−Tl1
系の臭化−ヨウ化物ガラス(“ニューガラスハンドブッ
ク”、ニューガラスハンドブック編集委員会編、丸善株
式会社、1991年参照)からなる光ファイバ、 4)燐酸ガラス,弗燐酸ガラス,Al−硅酸系多成分ガ
ラスファイバを用いて実施例と同様な接続を行い反射減
衰量−40dB以上の特性を確認した。ただし、斜め角
θは全て12゜とした。
The above-mentioned embodiment is used as a non-quartz fiber. 1) InF 3 -based fluoride fiber (Nishida et al., The 40th Joint Lecture on Applied Physics, Proceedings No. 3, 30p.
-ZL-3, pp 1066, 1993), 2) Ge-S system, As-S system, Ge-PS system, As-
Optical fiber made of glass such as Ge-S chalcogenide glass; 3) chloride glass such as ThCl 4 —PbCl 2 —NaCl; bromide glass based on AgBr—PbBr 2 —CsBr—CdBr 2 ; CdF 2 —BaCl 2 — NaCl-based fluoride-chloride glass, ZnBr 2 -TlBr-Tl 1
An optical fiber composed of a bromide-iodide glass ("New Glass Handbook", edited by New Glass Handbook Editing Committee, Maruzen Co., Ltd., 1991). 4) Phosphate glass, fluorophosphate glass, Al-silicate system The same connection as in the example was made using a multi-component glass fiber, and characteristics with a return loss of -40 dB or more were confirmed. However, all the oblique angles θ were 12 °.

【0027】本発明の光ファイバ接続部は、例えば比屈
折率差2%以上という高Δ(高NA)の光ファイバに用
いて好適であり、かかるファイバを用いても低損失で低
反射特性の接続が実現できる。
The optical fiber connecting portion of the present invention is suitable for use in an optical fiber having a high Δ (high NA) having, for example, a relative refractive index difference of 2% or more. Even when such a fiber is used, it has low loss and low reflection characteristics. Connection can be realized.

【0028】また、光ファイバ保持筐体の側壁と平行な
中心線と保持される光ファイバの光軸との成す角度θ
は、低反射特性を得るため、8゜以上とするのが好まし
いなお、以上の実施例では、ファイバ保持筐体を接続す
るために紫外線硬化接着剤を用いたが、熱硬化接着剤を
使用してもよい。ファイバ保持筐体の材質もガラスだけ
でなく金属等を用いてもよい。
The angle θ formed between the center line parallel to the side wall of the optical fiber holding housing and the optical axis of the held optical fiber.
In order to obtain a low reflection characteristic, it is preferable that the thickness be 8 mm or more. In the above embodiment, an ultraviolet curing adhesive is used to connect the fiber holding housing, but a thermosetting adhesive is used. You may. The material of the fiber holding case may be not only glass but also metal.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、接続
する各々のファイバの端部を筐体側面に対して斜め(角
度θ)に保持し、接続端面を両ファイバ保持筐体の側壁
に対して垂直に形成し、両ファイバ保持筐体の光軸が一
致するように調整後、接着剤3を用いて接続するため、
短時間に、低損失な低反射特性を有する斜め接続が実現
できた。また、本発明の接続部を1.3μm帯光ファイ
バ増幅器に適用することにより高利得特性を有せる光増
幅器を構成できた。
As described above, according to the present invention, the ends of the respective fibers to be connected are held obliquely (at an angle θ) with respect to the side surface of the housing, and the connection end surfaces are formed on the side walls of both fiber holding housings. In order to connect them using the adhesive 3 after adjusting them so that the optical axes of both the fiber holding housings coincide with each other,
Diagonal connection with low loss and low reflection characteristics was realized in a short time. In addition, an optical amplifier having high gain characteristics can be configured by applying the connection section of the present invention to a 1.3 μm band optical fiber amplifier.

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

【図1】本発明の光ファイバ接続部の一実施例を説明す
る平面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating an embodiment of an optical fiber connecting portion according to the present invention.

【図2】本発明の光ファイバ接続部を形成する際の調芯
を説明する概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating alignment when forming an optical fiber connection portion of the present invention.

【図3】本発明の光ファイバ接続部の一実施例を説明す
る平面図および側面図である。
FIG. 3 is a plan view and a side view illustrating an embodiment of an optical fiber connecting portion according to the present invention.

【図4】本発明の光ファイバ接続部を有する光増幅器の
一例を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of an optical amplifier having an optical fiber connection according to the present invention.

【図5】図4の光増幅器の増幅特性を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing amplification characteristics of the optical amplifier of FIG.

【図6】従来技術にかかる光増幅器を示す概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical amplifier according to the related art.

【図7】従来技術にかかるV溝を用いた接続を説明する
斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view illustrating a connection using a V-groove according to the related art.

【図8】従来技術にかかるV溝を用いた接続を説明する
側面図である。
FIG. 8 is a side view illustrating a connection using a V-groove according to the related art.

【図9】図7および図8のV溝接続の改良を説明する斜
視図である。
FIG. 9 is a perspective view illustrating an improvement of the V-groove connection of FIGS. 7 and 8;

【図10】図7および図8のV溝接続の改良を説明する
側面図である。
FIG. 10 is a side view illustrating the improvement of the V-groove connection of FIGS. 7 and 8;

【図11】図7および図8のV溝接続の改良を説明する
平面図である。
FIG. 11 is a plan view illustrating the improvement of the V-groove connection of FIGS. 7 and 8;

【図12】図11のV溝接続の調芯を説明する概略図で
ある。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating alignment of the V-groove connection in FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Pr添加フッ化物ファイバなどの非石英系ファイバ 2 石英系ファイバ 3 光ファイバカップラ 4 励起光源 5 ファイバ型アイソレータ 11A,11B 光ファイバ保持筐体 12A,12B V溝基板 12a V溝 13A,13B 光ファイバ固定用板 14A,14B 光ファイバ用筐体 15A,15B 光ファイバ固定用接着剤 16 接着剤 18A,18B 光ファイバ調芯装置 Reference Signs List 1 Non-quartz fiber such as Pr-doped fluoride fiber 2 Silica fiber 3 Optical fiber coupler 4 Excitation light source 5 Fiber type isolator 11A, 11B Optical fiber holding housing 12A, 12B V-groove substrate 12a V-groove 13A, 13B Optical fiber fixing Plate 14A, 14B Optical fiber housing 15A, 15B Optical fiber fixing adhesive 16 Adhesive 18A, 18B Optical fiber alignment device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−53006(JP,A) 特開 平4−360108(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/24 - 6/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Sudo 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-2-53006 (JP, A) JP-A-Hei 4-360108 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 6/24-6/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 非石英系光ファイバの端部を保持した第
1の筐体とこの非石英系光ファイバに接続する石英系フ
ァイバの端部を保持した第2の筐体とのそれぞれがその
側壁に対して垂直になるように研磨された接続端面を有
し、これら第1および第2の筐体が、前記非石英系光フ
ァイバと石英系ファイバとの光軸が一致するように調芯
された状態で、光学接着剤を介して接続されている光フ
ァイバ接続部において、 前記非石英系光ファイバおよび前記石英系ファイバが前
記接続端面の垂直軸に対してそれぞれ傾斜していること
を特徴とする光ファイバ接続部。
1. A first housing holding an end of a non-silica-based optical fiber and a second housing holding an end of a silica-based fiber connected to the non-silica-based optical fiber. A connection end face polished so as to be perpendicular to the side wall, and the first and second housings are aligned so that the optical axes of the non-quartz optical fiber and the silica fiber coincide. In this state, the non-quartz optical fiber and the silica fiber are inclined with respect to a vertical axis of the connection end face, respectively, in the optical fiber connecting portion connected via the optical adhesive. Optical fiber connection section.
【請求項2】 請求項1において、前記非石英系光ファ
イバが、そのコア部あるいはクラッド部にレーザ遷移準
位を有する希土類元素あるいは遷移金属を添加したファ
イバ増幅器用光ファイバであることを特徴とする光ファ
イバ接続部。
2. The fiber amplifier according to claim 1, wherein the non-quartz optical fiber is a fiber amplifier optical fiber in which a rare earth element or a transition metal having a laser transition level is added to a core portion or a cladding portion thereof. Optical fiber connection.
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