JP3630767B2 - Rare earth doped polarization maintaining optical fiber - Google Patents

Rare earth doped polarization maintaining optical fiber Download PDF

Info

Publication number
JP3630767B2
JP3630767B2 JP11603195A JP11603195A JP3630767B2 JP 3630767 B2 JP3630767 B2 JP 3630767B2 JP 11603195 A JP11603195 A JP 11603195A JP 11603195 A JP11603195 A JP 11603195A JP 3630767 B2 JP3630767 B2 JP 3630767B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cladding
optical fiber
rare earth
core
clad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP11603195A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08313749A (en
Inventor
邦治 姫野
稔 澤田
哲也 酒井
良三 山内
朗 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP11603195A priority Critical patent/JP3630767B2/en
Publication of JPH08313749A publication Critical patent/JPH08313749A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3630767B2 publication Critical patent/JP3630767B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、希土類が添加された偏波保持光ファイバに関し、コアとクラッドとの比屈折率差を大きく保持するとともに、そのためにクラッドと応力付与部との屈折率差がほとんどなくなっても、接続の際には偏光軸の調心を光学的にファイバを側面視する方法によって行えるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、コアにエルビウム(Er)などの希土類を添加した単一モード光ファイバの光増幅機能を利用して、波長1.55μm帯域用の光増幅器が構成され、注目されている。このような光増幅器はEr添加光ファイバ増幅器などと呼ばれている。
ところで、Er添加光ファイバ自体は、その利得特性が、信号光や励起光の偏波にほとんど依存されないことが知られているが、Er添加光ファイバ増幅器を構成する他の光部品、例えば光ファイバカプラやアイソレータには偏波依存性がある。このためEr添加光ファイバ増幅器には、偏波保持特性を有するEr添加光ファイバが好適に用いられる。
【0003】
またEr添加光ファイバは、これを用いて共振器を構成してレーザーとして用いることも可能である。Er添加光ファイバをレーザーに用いる場合には次のような理由で偏波保持特性を有することが不可欠である。
すなわち、レーザーの発振周波数は、共振器中に存在可能な定在波の波長で決まる。つまり、共振器中を光が1往復する時間、つまりEr添加光ファイバの伝送モードの群遅延時間で決まる。ところが、実際の単一モード光ファイバには、光ファイバへの外力やコアの非円によって生じた複屈折により2つの直交する偏波モードが存在しているために、レーザーを構成した場合には、これら2つの偏波モードのそれぞれの群遅延時間に応じた2つの周波数(縦モード)で発振してしまい、縦単一モードレーザー発振ができないという不都合が生じてしまう。これに対して、適当な偏波制御を用いることにより、1つの縦モードのみを取り出すことが可能ではあるが、単一モード光ファイバ中の偏光状態は外乱によって変動しやすく、安定して発振させるのは容易ではない。そこで、Er添加光ファイバでレーザーを構成する場合には、偏波保持特性を有するものを用いて、光ファイバ中で偏波を安定して保持できるようにすることが必要である。
【0004】
一方、偏波保持特性を有する光ファイバとしては種々の構造のものが提案されているが(Juichi Noda,”Polarization−maintaining fibers and their applications”, J. lightwave technol., Vol. LT−4, No.8, pp.1071−1089, 1986)、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に2個の応力付与部を配したPANDAファイバは、複屈折率が大きく偏波保持特性に優れていることから広く用いられている。
図5は従来のPANDAファイバの例を示したもので、(a)は断面形状、(b)は図中X−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)は図中Y−Y’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。この例のPANDAファイバは、酸化ゲルマニウム(GeO)を添加した石英ガラスからなるコア11、純石英ガラスからなるクラッド12、および酸化ホウ素(B)を比較的多量に添加した石英ガラスからなる応力付与部13からなっている。
【0005】
またPANDAファイバを接続する際の偏光軸の軸合せは、クラッド12と応力付与部13との屈折率が異なることを利用して、光学的にファイバを側面視して応力付与部の位置を定める方法によって行われている。
この方法は、PANDAファイバ側面視像を画像処理して、左右のファイバの偏光軸が一致するようにファイバ軸を中心としてファイバを回転させて調心を行うもので、その機能を有する自動融着接続装置も実用化されており、短時間で簡単に軸合せ作業を行うことができる(特開平1−147506号公報、特開平1−225906号公報、H.Taya, K.Ito, T.Yamada and M.Yoshinuma:Proc. of OFC’89, THJ2, pp164,1989 参照)。
【0006】
PANDAファイバは、所望のコア/クラッド構造を形成する工程と、応力付与部を形成する工程とを別々に行うことができるので、通常のEr添加光ファイバ用母材を用いて、偏波保持型のEr添加光ファイバを得るのに好適である。したがって、Er添加偏波保持光ファイバにはPANDAファイバ型構造が好ましく用いられる。
図6は従来のEr添加PANDAファイバの例を示したもので、(a)は断面形状、(b)は図中X−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)は図中Y−Y’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。この例のPANDAファイバにおいて、コア11はEr、アルミニウム(Al)、およびGeOを添加した石英ガラスからなり、クラッド12はフッ素(F)が添加された石英ガラスからなり、応力付与部13は酸化ホウ素(B)が比較的多量に添加した石英ガラスからなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光増幅器に用いられるEr添加光ファイバにあっては、コア11にGeOを添加するとともにクラッド12にFを添加して、コア/クラッドの比屈折率差を大きくし、モードフィールド径を小さくすることによって効率の高い増幅作用が得られるように構成される。
しかしながら、PANDAファイバ型構造のEr添加光ファイバにあっては、クラッド12と応力付与部13との比屈折率差が小さくなってしまい、ファイバを側面視する方法によって軸合せができないという問題があった。
すなわち、図5に示すような通常のPANDAファイバにおいては、クラッド12と応力付与部13との比屈折率差△が0.5〜0.8%であるのに対して、図6に示すようなEr添加PANDAファイバにおける△は0.05〜0.3%となる。このように△が非常に小さいと、PANDAファイバを側面視しても応力付与部の判別が困難であり、側面視像を画像処理しても正確な偏光軸調整ができなかった。
【0008】
これに対して、Er添加PANDAファイバに直線偏波を入射して、消光比をモニターしながら偏光軸の調整を行うことも可能であるが、非常に手間がかかるものであった。また、励起光を入射しない場合は、動作波長(1.55μm)帯において無偏光の自然放出光が生じ、これによって消光比が劣化してしまうため、動作波長での正確な偏光軸合せができないという不都合があった。
【0009】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して軸合せする方法を適用できるようにした希土類添加偏波保持光ファイバを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第1クラッドと、第1クラッドの周上に形成され第1クラッドよりも屈折率が高い第2クラッドとからなり、前記第1クラッドの直径が、モードフィールド径の3倍以上で、かつ前記応力付与部の中心間の距離より小さく、前記第1クラッドと前記第2クラッドとの比屈折率の差が−0.3〜−0.7%であり、前記第2クラッドと前記応力付与部との比屈折率の差が−0.3〜−0.7%であり、かつ融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して偏光軸を調心する用途に用いられることを特徴とするものである。
前記コアにはゲルマニウム添加石英ガラスを好適に用い、前記第1クラッドにはフッ素添加石英ガラスを好適に用いることができる。
【0011】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、PANDAファイバを側面視する方法によって軸合せを行う原理について概説する。
図3は、図5に示した通常のPANDAファイバに、側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図であり、(a)は2つの応力付与部13,13’の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、(b)は同軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示す。
この例のPANDAファイバは、クラッド12が純粋石英ガラスからなるとともに、応力付与部13がB添加石英ガラスからなり、純粋石英ガラスの屈折率に対する比屈折率△(以下、単に△と記載する)=−0.7%である。
【0012】
図3(a)の状態においては、まずクラッド12に入射した光線はクラッド12を凸レンズとして収束する。またクラッド12よりも低屈折率の応力付与部13を通過した光線は、この応力付与部13を凹レンズとして発散する。したがって、光源と反対側からこのPANDAファイバを側面視すると、応力付与部13がわずかに暗い部分として透視されて見える。また2つの応力付与部13の間を通過した光線は、クラッド12を直進するので、この光線と応力付与部13で発散された光線とが重なる点Lが存在する。さらに図3(b)の状態においても、応力付与部13’によって発散した光がクラッド12中を通過した光線と重なる点Lが存在する。これらの点Lを含む面をフォーカス面Fとしてファイバの側面から観視すると、これらは輝線となって観察され、このような輝線はPANDAファイバの周方向の回転によって移動する。したがって、融着接続機などの画像処理において、これらの輝線Lがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部の位置角度を判断することが可能である。
例えば図3(b)の状態では、PANDAファイバの周方向のわずかな回転によって輝線が移動するので、現在のPANDAファイバの自動融着装置においては、図3(b)の状態を見出し、これを基準として応力付与部の位置角度を決定している。
【0013】
図4は、従来の希土類添加PANDAファイバのように、クラッド12と応力付与部13の屈折率がほぼ等しい場合に、PANDAファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。(a)は2つの応力付与部13の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、(b)は前記の軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示す。
この例のPANDAファイバは、例えばクラッド12がF添加石英ガラスからなり、応力付与部13がB添加石英ガラスからなる。
【0014】
図4(a)の状態において、2つの応力付与部13の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態で、クラッド12に入射した光線はクラッド12を凸レンズとして収束する。しかしクラッド12と応力付与部13との屈折率が等しいか、またはこれらの差が僅かである場合には、光線は応力付与部13を通過しても屈折せずに直進する。したがって、応力付与部13が暗い部分として見えず、輝線も観察されないので、応力付与部の位置角度を判断することはできない。
また(b)の状態においても光線は(a)と同様の軌跡を示す。したがって(a)の状態であるか(b)の状態であるか、すなわち入射光線に対して2つの応力付与部13の中心を結ぶ軸線が平行であるか垂直であるかの判断はできない。
【0015】
以下、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバについて説明する。図1は本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、(a)は断面形状、(b)は図中X−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)は図中Y−Y’線で示した断面での屈折率分布をそれぞれ示している。また図2は、図1に示した希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図であり、(a)は2つの応力付与部4の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射した状態、(b)は同軸線に対して平行な方向から平行光を入射した状態をそれぞれ示している。
この希土類添加偏波保持光ファイバは、コア1の周上に第1クラッド2、その周上に第2クラッド3が形成され、コア1の外方に2つの応力付与部4,4’がコアに対して対称的に配されている。外径は、通常、裸光ファイバの状態で125μmに形成される。
コア1は、石英ガラスに屈折率を上げるドーパント、希土類元素、および必要に応じて金属が添加され、△=1.0〜1.5%程度の高屈折率に形成される。ドーパントとしては、加熱により拡散されやすいものが好ましく、GeOが好適に用いられる。希土類としては、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、ネオジウム(Nd)等が好適に用いられ、金属としてはリン(P)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)等が好適に用いられる。
【0016】
第1クラッド2は、石英ガラスに屈折率を下げるドーパントが添加され、その屈折率は△=−0.5〜−0.7%程度の範囲で、モードフィールド径(MFD)が5μm以下となるように形成される。ドーパントとしてフッ素(F)を用いると、加熱によってコア中のGeの第1クラッド2内への拡散係数が大きくなるので好ましい。
【0017】
第1クラッド2の直径は、小さすぎると希土類添加偏波保持光ファイバを曲げたときに導波光が第2クラッドに結合して、この第1クラッド2がない構造の従来の希土類添加偏波保持光ファイバよりもカットオフ波長が小さくなる、または曲げ損失が大きくなるといった影響がでてくる。したがって、第1クラッド2の直径をMFDの3倍以上とすれば実用上これらの影響が出ないと考えられ、好ましくは5倍以上とすることによってこれらの影響を確実に排除することができる。
また第1クラッド2の直径が大きすぎると、応力付与部4,4’が、屈折率がほぼ等しい第1クラッド2の中に包みこまれるようになって、図4のように、応力付与部4,4’を暗い部分として識別することが困難となる。又図2(a)のように2つの応力付与部4,4’の中心を結ぶ軸線に対して垂直な方向から平行光を入射したときに、応力付与部4または4’で発散した光線と、第1クラッド2で発散した光線とが交わらず、輝線が得られなくなる。暗い部分としての識別は、応力付与部4および4’の半分以上の領域が第1クラッド2と隣接した状態になると困難になると考えられる。したがって第1クラッド2の直径は応力付与部4,4’の中心間の距離よりも小さい範囲で適宜設定するのが好ましい。
【0018】
第2クラッド3は、純粋石英ガラス、または屈折率を下げるドーパントが添加され、その屈折率が△=−0.0〜−0.4%程度となるように形成される。ドーパントとしては適宜のものを用いることができるが、例えばFを好適に用いることができ、第1クラッド2よりも少なく添加される。
応力付与部4は、Bをドープした石英ガラスで好ましく形成される。
【0019】
このような構造の希土類添加偏波保持光ファイバは、以下のようにして製造することができる。
まず、VAD法により、GeOを添加した石英ガラスからなる多孔質ガラス材を作成し、これをErClおよびAlClを含有するアルコール溶液中に浸す。充分に含浸させた後、乾燥させ、さらに脱水、焼結を行ってコア母材とする。このコア母材に石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによってFを適量添加して第1クラッドに相当するガラス層を形成する。さらに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによってFを適量添加して第2クラッドに相当するガラス層を形成する。このようにして得られたコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に、超音波ドリル等で貫通孔を穿設し、この孔の内面に対して研磨および火炎研磨を行いPANDAファイバ母材とする。
これとは別に、Bを添加した石英ガラスロッドを作成し、外周面を研磨して、応力付与母材とする。
応力付与母材をPANDAファイバ母材の貫通孔内に挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得ることができる。
【0020】
次に、図2を用いて本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの作用について説明する。
図2(a)の状態においては、まず第2クラッド3に入射した光線は第2クラッド3を凸レンズとして収束する。そして第2クラッド3よりも低屈折率の応力付与部4を通過した光線は、この応力付与部4を凹レンズとして発散する。また2つの応力付与部4の間には第2クラッド3よりも低屈折率の第1クラッド2が形成されているので、この第1クラッド2を通過した光線は、第1クラッド2を凹レンズとして発散する。
この結果、第1クラッド2で発散された光線と応力付与部4で発散された光線が重なる点が存在する。
また図2(b)の状態においては、第2クラッド3に入射した光のうち第1クラッド2を通るものは、第1クラッド2および応力付与部4’を凹レンズとして発散する。この結果、応力付与部4’で発散された光線と第2クラッド3を通過した光線が重なる点Lが存在する。
【0021】
これらの重なる点を含む面をフォーカス面Fとしてファイバの側面から観視すると、これらは輝線として観察され、このような輝線はPANDAファイバの周方向の回転によって移動する。したがって、融着接続機などの画像処理において、これらの輝線Lがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部の位置角度を判断することが可能である。
したがって、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、通常のPANDAファイバと同様に、例えば融着接続機などの画像処理において、2つの応力付与部4による2つの輝線Lがファイバの中心から等距離にある場合を基準にして、応力付与部4の位置角度を精密に判断することができる。
【0022】
また、Er添加光ファイバにおいて、コアにGeを添加し、クラッドにFを添加することによって、MFDが異なる他の光ファイバと接続する際に、コア内のGeを熱拡散させて両ファイバのMFDの整合を好適に行うことがすでに提案されているが(A.Wada, T.Sakai, D.Tanaka, T.Nozawa and R.Yamauchi:Technical Digest of Optical Amprifiers and Their Applications vol.13, FD3, pp258−261,1991参照)、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザを構成する他の光ファイバと接続する場合にも、融着接続部を追加放電などにより加熱することによって、コア1内のドーパントを第1クラッド2へ拡散させてMFDを拡大することができる。これによって、他のMFDが大きい通常の光ファイバとのMFDの整合性を容易に達成でき、接続損失を抑えることができる。
ここで、MFDを拡大させることによって、コア1を導波するモードフィールドの一部が比較的屈折率が高い第2クラッド3に達して、第2クラッド3に光が結合するおそれもあるが、MFD拡大のために加熱を施す領域は光ファイバ端部から短い距離であるので、この加熱によって第2クラッド3に結合する導波光は非常にわずかであり、問題は生じない。
【0023】
尚、ここでは偏波保持構造としてPANDA型を例にとって述べているが、本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの偏波保持構造は、PANDA型に限らず、コアに対して対称的に配された応力付与部を有する構造、いわゆるボータイ型、楕円ジャケット型も同様に適用可能である。
【0024】
【実施例】
本発明の実施例1〜3として下記表1に示す構造パラメータを有する希土類添加偏波保持光ファイバを作成した。また比較例1として下記表1に示す構造パラメータを有する従来の希土類添加偏波保持光ファイバを作成した。
すなわち、まず、VAD法により、△=1.3%となるようにGeOを添加した石英ガラスからなる多孔質ガラス材を作成し、これをErClおよびAlClを含有するアルコール溶液中に浸した。充分に含浸させた後、乾燥させ、さらに脱水、焼結を行ってコア母材とした。Erの添加濃度は850重量ppm、Alの添加濃度は17500重量ppmとした。
このコア母材に石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによって△=−0.7%となるようにFを添加して第1クラッドに相当するガラス層を形成した。ここで得られたガラスロッドをロッドAとする。ロッドAを2分割し、その一方はさらに2分割した。
他方のロッドAには、さらに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによって△=−0.7%となるようにFを添加して第1クラッドに相当するガラス層を形成した。このようにして第1クラッドが厚く形成されたガラスロッドをロッドBとする。ロッドBは2分割した。
【0025】
(実施例1)
上記ロッドAに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによって△=−0.4%となるようにFを添加して第2クラッドに相当するガラス層を形成した。
このようにして得られたコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に、超音波ドリルで貫通孔を穿設し、この孔の内面に対して研磨および火炎研磨を行いPANDAファイバ母材とした。
これとは別に、Bを第1クラッドと等しい屈折率(△=−0.7%)となるように添加した石英ガラスロッドを作成し、外周面を研磨して、応力付与母材とした。
この応力付与母材をPANDAファイバ母材の貫通孔内に挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。尚、MFDは波長1.55μmにて4.5μmとした。
【0026】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、ファイバを側面視する方法を用い前記の偏光軸調心自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型PANDAファイバとの融着接続を行った。ここで用いた分散シフト型PANDAファイバのMFDは波長1.55μmにて8.2μmであった。よって融着接続後、接続点を加熱して希土類添加偏波保持光ファイバのコア中のGeを拡散させ、そのMFDを9μm程度に拡大させた。
本実施例においては、融着接続機のフォーカス面を調整することによって輝線Lを観察することができ、短時間で容易に自動融着接続を行うことができた。
融着接続後、MFD拡大前の接続損失(1.55μm)およびMFD拡大後の接続損失を測定した。また偏波主軸のずれを評価するために接続後の光ファイバ全体で偏波モード間のクロストーク(1.55μm)を測定した。
これらの結果を下記表1に示す。
【0027】
(実施例2)
上記ロッドBに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、SiFガス雰囲気中で焼結することによって△=−0.4%となるようにFを添加して第2クラッドに相当するガラス層を形成した。
上記実施例1と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、PANDAファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。
【0028】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、上記実施例1と同様にして自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型PANDAファイバとの融着接続を行った。
本実施例においては、融着接続機により輝線Lを見出すことはできなかったが、作業者の目視により応力付与部の影から偏光軸を判別できた。したがって、融着接続機を手動で操作して融着接続を行った。
また、実施例1と同様に、MFD拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表1に示す。
【0029】
(実施例3)
上記ロッドBに石英ガラススートを外付けし、脱水した後に、焼結することによって純粋石英(△=0.0%)からなる第2クラッドに相当するガラス層を形成した。
上記実施例1と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、PANDAファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行って、希土類添加偏波保持光ファイバを得た。
【0030】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、上記実施例1と同様にして自動融着接続機を用いて通常の分散シフト型PANDAファイバとの融着接続を行った。
本実施例においては、融着接続機のフォーカス面を調整することによって輝線Lを観察することができ、短時間で容易に自動融着接続を行うことができた。
また、実施例1と同様に、MFD拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表1に示す。
【0031】
(比較例1)
上記ロッドAの周上に、第1クラッドと屈折率が等しい(△=−0.7%)F添加石英ガラス層を、外付け法にて形成した。
上記実施例1と同様にしてコア−クラッド母材の応力付与部形成位置に貫通孔を穿設し、PANDAファイバ母材に応力付与母材を挿通させた後、線引を行った。このようにして、第1クラッド−第2クラッド構造を持たず、クラッドの屈折率が一様な従来の希土類添加偏波保持光ファイバを得た。尚、MFDは波長1.55μmにて4.5μmとした。
【0032】
このようにして得られた希土類添加偏波保持光ファイバについて、通常の分散シフト型PANDAファイバとの融着接続を行った。融着接続後、実施例1と同様にして接続点を加熱してコア中のGeを拡散させ、そのMFDを9μm程度に拡大させた。
本比較例においては、光ファイバ側面から光を入射させても応力付与部を側面視することができなかった。そのため、予め偏光子を通過させた波長1.3μm直線偏波を光ファイバに入射させ、接続する2本の光ファイバおよび検光子を回転させて、偏波消光比が最大となるように調整した後、融着接続を行った。
また、実施例1と同様に、MFD拡大前後の接続損失および接続後のクロストークを測定した。これらの結果を下記表1に示す。
【0033】
【表1】

Figure 0003630767
【0034】
尚、表1において、応力付与部の可視性の評価は、自動融着接続機で輝線Lを観察できたものを◎、輝線Lは観察できないが、作業者の目視により応力付与部の影から偏光軸を判別できたものを○、応力付与部を側面視できなかったものを×とした。また自動融着機の適用性の評価は、自動融着接続できたものを◎、できなかったものを×として示した。
【0035】
表1の結果より、実施例1および3の希土類添加偏波保持光ファイバは、ファイバを側面視する方法による自動融着接続機の適用が可能であり、接続損失および接続後のクロストークも、光ファイバに直線偏波を入射して消光比をモニターしながら接続を行った場合と同程度の良好な値が得られた。またMFDを拡大させたことによって、拡大前に比べて接続損失が充分に低減したことが認められた。
実施例2の希土類添加偏波保持光ファイバは、輝線Lの観察は不可能であったが応力付与部の影を用いて融着接続することが可能であり、接続後のクロストークも、実施例1および3には及ばないが良好であった。またMFDを拡大させたことによって、拡大前に比べて接続損失が充分に低減したことが認められた。
尚、実施例1〜3、および比較例1の接続損失には若干のばらつきがあるが、これは測定再現性の低さによるばらつき、あるいはMFD拡大時の加熱条件が最適化されていないためのばらつきであって、構造の差異によるばらつきではないと考えられる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の希土類添加偏波保持光ファイバは、コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第1クラッドと、第1クラッドの周上に形成され第1クラッドよりも屈折率が高い第2クラッドとからなることを特徴とするものである。
したがって、ファイバを光学的に側面視する方法によって偏光軸の調心が可能であり、融着接続時には、精度よく軸合せを行うことができ、容易にかつ効率良く融着接続を行うことができる。
またコアがGeを含有し、その周上の第1クラッドがFを含有する構成とすれば、接続端部を加熱することによってコア内のGeを容易に拡散させることができ、MFDを拡大させて他のMFDが大きい光ファイバとの接続特性を向上させるのに好適である。
よって本発明の希土類添加偏波保持光ファイバを用いて、光ファイバ増幅器や光ファイバレーザを好適に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、(a)は断面図、(b)はX−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)はY−Y’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【図2】本発明の希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図3】通常のPANDAファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図4】従来の希土類添加偏波保持光ファイバに側面から平行光を入射させたときの透過光線の軌跡の例を示した説明図である。
【図5】通常のPANDAファイバの例を示したもので、(a)は断面図、(b)はX−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)はY−Y’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【図6】従来の希土類添加偏波保持光ファイバの例を示したもので、(a)は断面図、(b)はX−X’線で示した断面での屈折率分布、(c)はY−Y’線で示した断面での屈折率分布を示す。
【符号の説明】
1…コア、2…第1クラッド、3…第2クラッド、4…応力付与部。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a polarization maintaining optical fiber to which rare earth is added, and maintains a large relative refractive index difference between the core and the clad, so that even if there is almost no refractive index difference between the clad and the stress applying portion, the connection is achieved. In this case, the alignment of the polarization axis can be performed by a method of optically viewing the side of the fiber.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an optical amplifier for a wavelength of 1.55 μm band has been constructed and attracted attention by utilizing the optical amplification function of a single mode optical fiber in which a rare earth such as erbium (Er) is added to the core. Such an optical amplifier is called an Er-doped optical fiber amplifier.
By the way, although it is known that the gain characteristic of the Er-doped optical fiber itself is hardly dependent on the polarization of the signal light or the pumping light, other optical components constituting the Er-doped optical fiber amplifier, such as an optical fiber, are known. Couplers and isolators have polarization dependency. For this reason, an Er-doped optical fiber having polarization maintaining characteristics is preferably used for the Er-doped optical fiber amplifier.
[0003]
The Er-doped optical fiber can also be used as a laser by forming a resonator using the Er-doped optical fiber. When an Er-doped optical fiber is used for a laser, it is indispensable to have polarization maintaining characteristics for the following reason.
That is, the oscillation frequency of the laser is determined by the wavelength of the standing wave that can exist in the resonator. That is, it is determined by the time required for one round trip of light in the resonator, that is, the group delay time of the transmission mode of the Er-doped optical fiber. However, in an actual single mode optical fiber, there are two orthogonal polarization modes due to birefringence caused by external force on the optical fiber and non-circularity of the core. Thus, oscillation occurs at two frequencies (longitudinal mode) corresponding to the group delay time of each of these two polarization modes, resulting in inconvenience that longitudinal single mode laser oscillation cannot be performed. On the other hand, it is possible to extract only one longitudinal mode by using appropriate polarization control, but the polarization state in the single-mode optical fiber is likely to fluctuate due to disturbance and oscillates stably. It's not easy. Therefore, when a laser is composed of an Er-doped optical fiber, it is necessary to stably maintain the polarization in the optical fiber by using one having polarization maintaining characteristics.
[0004]
On the other hand, optical fibers having polarization maintaining characteristics have been proposed in various structures (Juichi Noda, “Polarization-maintaining fibers and therer applications”, J. lightwave technology, Vol. , Pp. 1071-1089, 1986), a PANDA fiber in which two stress applying portions are arranged symmetrically with respect to the core in the outer cladding of the core has a large birefringence and a polarization maintaining characteristic. Widely used because of its superiority.
FIG. 5 shows an example of a conventional PANDA fiber, where (a) is a cross-sectional shape, (b) is a refractive index distribution at a cross section indicated by a line XX ′ in the figure, and (c) is Y in the figure. The refractive index distributions in the cross section indicated by the line −Y ′ are respectively shown. The PANDA fiber in this example is germanium oxide (GeO 2 ) Added with a core 11 made of quartz glass, a clad 12 made of pure quartz glass, and boron oxide (B 2 O 3 ) Is provided with a stress applying portion 13 made of quartz glass to which a relatively large amount is added.
[0005]
Further, the alignment of the polarization axis when connecting the PANDA fiber is performed by optically viewing the fiber from the side and determining the position of the stress applying portion by utilizing the fact that the clad 12 and the stress applying portion 13 are different in refractive index. Is done by way.
This method performs image processing of the PANDA fiber side view and rotates the fiber around the fiber axis so that the polarization axes of the left and right fibers coincide with each other. A connecting device has also been put into practical use, and can be easily aligned in a short time (JP-A-1-147506, JP-A-1-225906, H. Taya, K. Ito, T. Yamada). and M. Yoshinuma: Proc. of OFC '89, THJ2, pp164, 1989).
[0006]
Since the PANDA fiber can perform a process of forming a desired core / cladding structure and a process of forming a stress applying portion separately, a polarization maintaining type is used by using a normal base material for an Er-doped optical fiber. This is suitable for obtaining an Er-doped optical fiber. Therefore, a PANDA fiber type structure is preferably used for the Er-doped polarization maintaining optical fiber.
FIG. 6 shows an example of a conventional Er-doped PANDA fiber, where (a) is a cross-sectional shape, (b) is a refractive index distribution in the cross-section indicated by line XX ′ in the figure, and (c) is a diagram. The refractive index distributions in the cross section indicated by the middle YY ′ line are shown. In this example PANDA fiber, the core 11 is composed of Er, aluminum (Al), and GeO. 2 The cladding 12 is made of quartz glass to which fluorine (F) is added, and the stress applying portion 13 is boron oxide (B 2 O 3 ) Is made of quartz glass with a relatively large amount added.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In an Er-doped optical fiber generally used for an optical amplifier, the core 11 has GeO. 2 And F is added to the clad 12 to increase the relative refractive index difference between the core and the clad, and to reduce the mode field diameter, so that a highly efficient amplification effect can be obtained.
However, an Er-doped optical fiber having a PANDA fiber structure has a problem that the relative refractive index difference between the cladding 12 and the stress applying portion 13 becomes small, and the axis cannot be aligned by the method of viewing the fiber from the side. It was.
That is, in a normal PANDA fiber as shown in FIG. 5, the relative refractive index difference Δ between the cladding 12 and the stress applying portion 13. 1 Is 0.5 to 0.8%, whereas in an Er-doped PANDA fiber as shown in FIG. 1 Is 0.05 to 0.3%. Like this 1 When the PANDA fiber is viewed from the side, it is difficult to determine the stress applying portion, and accurate polarization axis adjustment cannot be performed even when the side-view image is image-processed.
[0008]
On the other hand, it is possible to adjust the polarization axis while monitoring the extinction ratio by making linearly polarized light incident on the Er-doped PANDA fiber, but this is very time-consuming. In addition, when excitation light is not incident, unpolarized spontaneous emission light is generated in the operating wavelength (1.55 μm) band, thereby deteriorating the extinction ratio. Therefore, accurate polarization axis alignment at the operating wavelength cannot be performed. There was an inconvenience.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a rare earth-doped polarization-maintaining optical fiber capable of applying a method of optically aligning a fiber in a side view at the time of fusion splicing. With the goal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention includes a stress applying portion in which a rare earth element is added to the core and is disposed symmetrically with respect to the core in the outer cladding of the core. A rare earth-doped polarization maintaining optical fiber, wherein the clad comprises a first clad and a second clad formed on the circumference of the first clad and having a higher refractive index than the first clad, The diameter of the first cladding is not less than three times the mode field diameter and smaller than the distance between the centers of the stress applying portions; The relative refractive index difference between the first cladding and the second cladding is -0.3 to -0.7%; The relative refractive index difference between the second cladding and the stress applying portion is -0.3 to -0.7%; and It is characterized in that it is used for the purpose of aligning the polarization axis optically when the fiber is viewed from the side at the time of fusion splicing.
Said For the core, germanium-added quartz glass is preferably used, and for the first cladding, fluorine-added quartz glass can be preferably used.
[0011]
The present invention will be described in detail below.
First, an outline of the principle of axial alignment by the method of viewing the PANDA fiber from the side will be described.
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of the trajectory of transmitted light when parallel light is incident on the normal PANDA fiber shown in FIG. 5 from the side, and (a) shows two stress applying portions 13, 13B shows a state in which parallel light is incident from a direction perpendicular to the axis connecting the centers of 13 ', and (b) shows a state in which parallel light is incident from a direction parallel to the coaxial line.
In the PANDA fiber of this example, the clad 12 is made of pure quartz glass, and the stress applying portion 13 is B. 2 O 3 It is made of added silica glass and has a relative refractive index Δ (hereinafter simply referred to as Δ) = − 0.7% with respect to the refractive index of pure silica glass.
[0012]
In the state of FIG. 3A, first, the light rays incident on the clad 12 converge using the clad 12 as a convex lens. The light beam that has passed through the stress applying portion 13 having a lower refractive index than the clad 12 diverges using the stress applying portion 13 as a concave lens. Therefore, when the PANDA fiber is viewed from the side opposite to the light source, the stress applying portion 13 is seen through as a slightly dark portion. Further, since the light beam that has passed between the two stress applying portions 13 travels straight through the clad 12, there is a point L where this light beam and the light beam diverged by the stress applying portion 13 overlap. Further, even in the state of FIG. 3B, there is a point L where the light emitted by the stress applying portion 13 ′ overlaps the light beam that has passed through the cladding 12. When the plane including these points L is viewed from the side of the fiber as the focus plane F, these are observed as bright lines, and such bright lines are moved by the rotation of the PANDA fiber in the circumferential direction. Therefore, in the image processing of a fusion splicer or the like, it is possible to determine the position angle of the stress applying portion on the basis of the case where these bright lines L are equidistant from the center of the fiber.
For example, in the state of FIG. 3B, the bright line moves by a slight rotation in the circumferential direction of the PANDA fiber. Therefore, in the current automatic fusion device of the PANDA fiber, the state of FIG. The position angle of the stress applying portion is determined as a reference.
[0013]
FIG. 4 shows an example of the trajectory of transmitted light when parallel light is incident on the PANDA fiber from the side surface when the refractive indexes of the cladding 12 and the stress applying portion 13 are substantially equal as in the conventional rare earth-doped PANDA fiber. It is explanatory drawing shown. (A) is a state in which parallel light is incident from a direction perpendicular to the axis connecting the centers of the two stress applying portions 13, and (b) is a state in which parallel light is incident from a direction parallel to the axis. Each is shown.
In this example of the PANDA fiber, for example, the clad 12 is made of F-added quartz glass, and the stress applying portion 13 is B. 2 O 3 It consists of added quartz glass.
[0014]
In the state shown in FIG. 4A, in a state where parallel light is incident from a direction perpendicular to the axis connecting the centers of the two stress applying portions 13, the light incident on the clad 12 converges with the clad 12 as a convex lens. However, when the refractive indexes of the clad 12 and the stress applying portion 13 are the same or the difference between them is slight, the light beam goes straight without being refracted even when passing through the stress applying portion 13. Therefore, the stress applying part 13 is not visible as a dark part, and no bright line is observed, so the position angle of the stress applying part cannot be determined.
Also in the state of (b), the light ray shows the same locus as in (a). Therefore, it cannot be determined whether the state is (a) or (b), that is, whether the axis connecting the centers of the two stress applying portions 13 is parallel or perpendicular to the incident light beam.
[0015]
The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an example of a rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention, where (a) is a cross-sectional shape, (b) is a refractive index distribution at a cross-section indicated by line XX ′ in the figure, c) shows the refractive index distribution in the cross section indicated by the line YY 'in the figure. FIG. 2 is an explanatory view showing an example of the trajectory of transmitted light when parallel light is incident on the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber shown in FIG. 1, and FIG. The state in which parallel light is incident from a direction perpendicular to the axis connecting the centers of the portions 4 is shown, and (b) shows the state in which parallel light is incident from a direction parallel to the coaxial line.
In this rare earth-doped polarization maintaining optical fiber, the first clad 2 is formed on the circumference of the core 1, the second clad 3 is formed on the circumference, and the two stress applying portions 4, 4 ′ are arranged on the outer side of the core 1. Are arranged symmetrically. The outer diameter is usually 125 μm in the state of a bare optical fiber.
The core 1 is formed with a high refractive index of Δ = 1.0 to 1.5% by adding a dopant that raises the refractive index to the silica glass, a rare earth element, and, if necessary, a metal. As the dopant, those which are easily diffused by heating are preferable. GeO 2 Are preferably used. As the rare earth, erbium (Er), ytterbium (Yb), neodymium (Nd) or the like is preferably used, and as the metal, phosphorus (P), aluminum (Al), gallium (Ga) or the like is preferably used.
[0016]
The first cladding 2 is doped with a dopant that lowers the refractive index of quartz glass, the refractive index is in the range of Δ = −0.5 to −0.7%, and the mode field diameter (MFD) is 5 μm or less. Formed as follows. Use of fluorine (F) as a dopant is preferable because the diffusion coefficient of Ge in the core into the first cladding 2 is increased by heating.
[0017]
If the diameter of the first cladding 2 is too small, the waveguide light is coupled to the second cladding when the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber is bent, and the conventional rare earth-doped polarization maintaining structure without the first cladding 2 is provided. There is an effect that the cutoff wavelength is smaller than that of the optical fiber or the bending loss is increased. Therefore, if the diameter of the first cladding 2 is set to 3 times or more of the MFD, it is considered that these effects do not appear in practice, and preferably 5 times or more can reliably eliminate these effects.
If the diameter of the first cladding 2 is too large, the stress applying portions 4 and 4 'are encased in the first cladding 2 having substantially the same refractive index, and as shown in FIG. It becomes difficult to identify 4, 4 ′ as a dark part. Also, as shown in FIG. 2A, when parallel light is incident from a direction perpendicular to the axis connecting the centers of the two stress applying portions 4 and 4 ′, the light beam diverged from the stress applying portion 4 or 4 ′ The light rays diverging in the first cladding 2 do not intersect, and no bright line can be obtained. It is considered that identification as a dark part becomes difficult when a region more than half of the stress applying portions 4 and 4 ′ is adjacent to the first cladding 2. Therefore, the diameter of the first cladding 2 is preferably set as appropriate in a range smaller than the distance between the centers of the stress applying portions 4 and 4 ′.
[0018]
The second cladding 3 is formed such that pure quartz glass or a dopant that lowers the refractive index is added, and the refractive index is about Δ = −0.0 to −0.4%. Any appropriate dopant can be used. For example, F can be preferably used and is added in a smaller amount than the first cladding 2.
The stress applying part 4 is B 2 O 3 It is preferably formed of quartz glass doped with.
[0019]
The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber having such a structure can be manufactured as follows.
First, GeO 2 A porous glass material made of quartz glass to which is added 3 And AlCl 3 Soak in an alcohol solution containing After being sufficiently impregnated, it is dried, further dehydrated and sintered to obtain a core base material. After silica glass soot is externally attached to the core base material and dehydrated, SiF 4 A glass layer corresponding to the first cladding is formed by adding an appropriate amount of F by sintering in a gas atmosphere. After adding quartz glass soot and dehydrating, SiF 4 A glass layer corresponding to the second cladding is formed by adding an appropriate amount of F by sintering in a gas atmosphere. A through-hole is drilled with an ultrasonic drill or the like at the position where the stress-applying portion of the core-clad base material obtained in this way is formed, and the inner surface of this hole is polished and flame-polished to form a PANDA fiber base material. To do.
Apart from this, B 2 O 3 A quartz glass rod to which is added is prepared, and the outer peripheral surface is polished to obtain a stress-applying base material.
After inserting the stress applying base material into the through hole of the PANDA fiber base material, drawing can be performed to obtain a rare earth-doped polarization maintaining optical fiber.
[0020]
Next, the operation of the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention will be described with reference to FIG.
In the state of FIG. 2A, first, the light rays incident on the second cladding 3 converge using the second cladding 3 as a convex lens. Then, the light beam that has passed through the stress applying portion 4 having a lower refractive index than the second cladding 3 diverges using the stress applying portion 4 as a concave lens. In addition, since the first cladding 2 having a lower refractive index than the second cladding 3 is formed between the two stress applying portions 4, the light beam that has passed through the first cladding 2 uses the first cladding 2 as a concave lens. Diverge.
As a result, there is a point where the light beam diverged by the first cladding 2 and the light beam diverged by the stress applying unit 4 overlap.
In the state of FIG. 2B, light that has entered the second cladding 3 that passes through the first cladding 2 diverges with the first cladding 2 and the stress applying portion 4 ′ as a concave lens. As a result, there is a point L where the light beam diverged from the stress applying portion 4 ′ and the light beam that has passed through the second cladding 3 overlap.
[0021]
When the plane including these overlapping points is viewed from the side surface of the fiber as the focus plane F, these are observed as bright lines, and such bright lines are moved by the rotation of the PANDA fiber in the circumferential direction. Therefore, in the image processing of a fusion splicer or the like, it is possible to determine the position angle of the stress applying portion on the basis of the case where these bright lines L are equidistant from the center of the fiber.
Accordingly, in the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention, in the image processing of a fusion splicer or the like, for example, in the case of image processing such as a fusion splicer, the two bright lines L by the two stress applying portions 4 are from the center of the fiber. The position angle of the stress applying portion 4 can be accurately determined based on the case where the distance is present.
[0022]
In addition, by adding Ge to the core and adding F to the cladding in the Er-doped optical fiber, when connecting to another optical fiber having a different MFD, the Ge in the core is thermally diffused, and the MFD of both fibers (A. Wada, T. Sakai, D. Tanaka, T. Nozawa and R. Yamauchi: Technical Digest of Optical Amplifiers and Thirp. -261, 1991), even when the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention is connected to another optical fiber constituting an optical fiber amplifier or an optical fiber laser, the fusion splice is heated by additional discharge or the like. By doing To diffuse the dopants in the 1 to the first cladding 2 can be enlarged MFD by. This makes it possible to easily achieve MFD consistency with other ordinary optical fibers having a large MFD, and to suppress connection loss.
Here, by enlarging the MFD, a part of the mode field guided through the core 1 may reach the second cladding 3 having a relatively high refractive index, and light may be coupled to the second cladding 3. Since the region to be heated for MFD expansion is a short distance from the end of the optical fiber, very little guided light is coupled to the second cladding 3 by this heating, and no problem occurs.
[0023]
Although the PANDA type is described here as an example of the polarization maintaining structure, the polarization maintaining structure of the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention is not limited to the PANDA type, and is symmetrically arranged with respect to the core. A structure having a stress applying portion, that is, a so-called bow tie type or an elliptical jacket type is also applicable.
[0024]
【Example】
As Examples 1 to 3 of the present invention, rare earth-doped polarization maintaining optical fibers having the structural parameters shown in Table 1 below were prepared. As Comparative Example 1, a conventional rare earth-doped polarization maintaining optical fiber having the structural parameters shown in Table 1 below was prepared.
That is, first, GeO is set so that Δ = 1.3% by the VAD method. 2 A porous glass material made of quartz glass to which is added 3 And AlCl 3 Soaked in an alcohol solution containing After sufficiently impregnating, it was dried, further dehydrated and sintered to obtain a core base material. The addition concentration of Er was 850 ppm by weight, and the addition concentration of Al was 17500 ppm by weight.
After silica glass soot is externally attached to the core base material and dehydrated, SiF 4 By sintering in a gas atmosphere, F was added so that Δ = −0.7% to form a glass layer corresponding to the first cladding. Let the glass rod obtained here be the rod A. Rod A was divided into two parts, one of which was further divided into two parts.
To the other rod A, a quartz glass soot is further externally attached and dehydrated. 4 By sintering in a gas atmosphere, F was added so that Δ = −0.7% to form a glass layer corresponding to the first cladding. The glass rod in which the first cladding is formed thick in this way is referred to as rod B. Rod B was divided into two.
[0025]
(Example 1)
After silica glass soot is externally attached to the rod A and dehydrated, SiF 4 By sintering in a gas atmosphere, F was added so that Δ = −0.4% to form a glass layer corresponding to the second cladding.
A through-hole was drilled with an ultrasonic drill at the stress-applying portion forming position of the core-clad base material thus obtained, and the inner surface of this hole was polished and flame-polished to obtain a PANDA fiber base material. .
Apart from this, B 2 O 3 A silica glass rod added with a refractive index equal to that of the first cladding (Δ = −0.7%) was prepared, and the outer peripheral surface was polished to obtain a stress-applying base material.
The stress-applying base material was inserted into the through hole of the PANDA fiber base material and then drawn to obtain a rare earth-doped polarization maintaining optical fiber. The MFD was 4.5 μm at a wavelength of 1.55 μm.
[0026]
The thus obtained rare-earth-doped polarization maintaining optical fiber is fusion spliced with a normal dispersion-shifted PANDA fiber by using the above-described polarization axis aligning automatic fusion splicer using a method of side-viewing the fiber. Went. The MFD of the dispersion shifted PANDA fiber used here was 8.2 μm at a wavelength of 1.55 μm. Therefore, after the fusion splicing, the connection point was heated to diffuse Ge in the core of the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber, and the MFD was expanded to about 9 μm.
In this embodiment, the bright line L can be observed by adjusting the focus surface of the fusion splicer, and automatic fusion splicing can be easily performed in a short time.
After fusion splicing, the connection loss (1.55 μm) before MFD expansion and the connection loss after MFD expansion were measured. In order to evaluate the deviation of the polarization main axis, the crosstalk (1.55 μm) between the polarization modes was measured for the entire connected optical fiber.
These results are shown in Table 1 below.
[0027]
(Example 2)
After silica glass soot is externally attached to the rod B and dehydrated, SiF 4 By sintering in a gas atmosphere, F was added so that Δ = −0.4% to form a glass layer corresponding to the second cladding.
In the same manner as in Example 1 above, a through-hole was formed at the stress applying portion forming position of the core-cladding base material, the stress applying base material was inserted into the PANDA fiber base material, drawing was performed, and a rare earth added A polarization maintaining optical fiber was obtained.
[0028]
The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber thus obtained was fused and connected to an ordinary dispersion-shifted PANDA fiber using an automatic fusion splicer in the same manner as in Example 1.
In this example, the bright line L could not be found by the fusion splicer, but the polarization axis could be discriminated from the shadow of the stress applying portion by the operator's visual observation. Therefore, the fusion splicer was manually operated to perform the fusion splicing.
Further, similarly to Example 1, connection loss before and after MFD expansion and crosstalk after connection were measured. These results are shown in Table 1 below.
[0029]
(Example 3)
A quartz glass soot was externally attached to the rod B, dehydrated, and then sintered to form a glass layer corresponding to a second cladding made of pure quartz (Δ = 0.0%).
In the same manner as in Example 1 above, a through-hole was formed at the stress applying portion forming position of the core-cladding base material, the stress applying base material was inserted into the PANDA fiber base material, drawing was performed, and a rare earth added A polarization maintaining optical fiber was obtained.
[0030]
The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber thus obtained was fused and connected to an ordinary dispersion-shifted PANDA fiber using an automatic fusion splicer in the same manner as in Example 1.
In this embodiment, the bright line L can be observed by adjusting the focus surface of the fusion splicer, and automatic fusion splicing can be easily performed in a short time.
Further, similarly to Example 1, connection loss before and after MFD expansion and crosstalk after connection were measured. These results are shown in Table 1 below.
[0031]
(Comparative Example 1)
On the circumference of the rod A, an F-added quartz glass layer having the same refractive index as that of the first cladding (Δ = −0.7%) was formed by an external method.
In the same manner as in Example 1, a through-hole was formed in the stress-applying portion forming position of the core-clad base material, the stress-applying base material was inserted into the PANDA fiber base material, and then drawing was performed. In this way, a conventional rare earth-doped polarization maintaining optical fiber having no first clad-second clad structure and uniform clad refractive index was obtained. The MFD was 4.5 μm at a wavelength of 1.55 μm.
[0032]
The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber thus obtained was fusion spliced with an ordinary dispersion-shifted PANDA fiber. After the fusion splicing, the connection point was heated in the same manner as in Example 1 to diffuse the Ge in the core, and the MFD was expanded to about 9 μm.
In this comparative example, even when light was incident from the side surface of the optical fiber, the stress applying portion could not be viewed from the side. Therefore, the wavelength of 1.3 μm linearly polarized light previously passed through the polarizer was made incident on the optical fiber, and the two optical fibers to be connected and the analyzer were rotated to adjust the polarization extinction ratio to the maximum. Later, fusion splicing was performed.
Further, similarly to Example 1, connection loss before and after MFD expansion and crosstalk after connection were measured. These results are shown in Table 1 below.
[0033]
[Table 1]
Figure 0003630767
[0034]
In Table 1, the evaluation of the visibility of the stressed portion is ◎ when the bright line L can be observed with an automatic fusion splicer, but the bright line L cannot be observed, but from the shadow of the stressed portion by the operator's visual observation. The case where the polarization axis could be discriminated was indicated by ◯, and the case where the stress application portion could not be viewed from the side was indicated by ×. In addition, the applicability of the automatic fusion machine was indicated as “◎” when the automatic fusion splicing was possible, and “x” when it was not possible.
[0035]
From the results in Table 1, the rare earth-doped polarization maintaining optical fibers of Examples 1 and 3 can be applied to an automatic fusion splicer by a method of viewing the fiber from the side, and connection loss and crosstalk after connection are also obtained. Good values comparable to those obtained when linear polarization was incident on the optical fiber and the connection was made while monitoring the extinction ratio were obtained. In addition, it was confirmed that the connection loss was sufficiently reduced by expanding the MFD as compared to before expansion.
Although the rare-earth-doped polarization maintaining optical fiber of Example 2 was not able to observe the bright line L, it could be fusion-bonded using the shadow of the stress applying portion, and crosstalk after connection was also performed. Although it did not reach Example 1 and 3, it was favorable. In addition, it was confirmed that the connection loss was sufficiently reduced by expanding the MFD as compared to before expansion.
The connection loss in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 has some variation, but this is due to variation due to low measurement reproducibility, or because the heating conditions during MFD expansion are not optimized. It is considered that the variation is not due to the difference in structure.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber according to the present invention includes a rare earth element having a stress-applying portion in which a rare earth element is added to a core and symmetrically arranged with respect to the core in a cladding outside the core. A polarization-maintaining optical fiber, wherein the clad includes a first clad and a second clad formed on the circumference of the first clad and having a higher refractive index than the first clad. .
Therefore, it is possible to align the polarization axis by optically viewing the fiber side-by-side, and at the time of fusion splicing, it is possible to accurately align the axes and to perform fusion splicing easily and efficiently. .
If the core contains Ge and the first cladding on the circumference contains F, the Ge in the core can be easily diffused by heating the connection end, and the MFD can be expanded. It is suitable for improving the connection characteristics with other optical fibers having a large MFD.
Therefore, an optical fiber amplifier or an optical fiber laser can be suitably configured using the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an example of a rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view, FIG. 1B is a refractive index distribution in a cross section indicated by line XX ′, ) Shows the refractive index distribution in the cross section indicated by the YY ′ line.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a trajectory of transmitted light when parallel light is incident from the side surface on the rare earth-doped polarization maintaining optical fiber of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a trajectory of transmitted light when parallel light is incident on a normal PANDA fiber from a side surface.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a trajectory of transmitted light when parallel light is incident from a side surface on a conventional rare earth-doped polarization maintaining optical fiber.
FIGS. 5A and 5B show an example of a normal PANDA fiber, in which FIG. 5A is a cross-sectional view, FIG. 5B is a refractive index distribution in a cross section indicated by line XX ′, and FIG. 5C is YY ′. The refractive index distribution in the cross section shown by the line is shown.
6A and 6B show examples of a conventional rare earth-doped polarization maintaining optical fiber, in which FIG. 6A is a cross-sectional view, FIG. 6B is a refractive index distribution in a cross section indicated by line XX ′, and FIG. Indicates a refractive index distribution in a cross section indicated by a YY ′ line.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Core, 2 ... 1st clad, 3 ... 2nd clad, 4 ... Stress application part.

Claims (2)

コアに希土類元素が添加され、コアの外方のクラッド内にコアに対して対称的に配された応力付与部を有する希土類添加偏波保持光ファイバであって、前記クラッドが、第1クラッドと、第1クラッドの周上に形成され第1クラッドよりも屈折率が高い第2クラッドとからなり、前記第1クラッドの直径が、モードフィールド径の3倍以上で、かつ前記応力付与部の中心間の距離より小さく、前記第1クラッドと前記第2クラッドとの比屈折率の差が−0.3〜−0.7%であり、前記第2クラッドと前記応力付与部との比屈折率の差が−0.3〜−0.7%であり、かつ融着接続の際に、光学的にファイバを側面視して偏光軸を調心する用途に用いられることを特徴とする希土類添加偏波保持光ファイバ。A rare-earth-added polarization-maintaining optical fiber having a rare-earth element added to a core and having a stress-applying portion disposed symmetrically with respect to the core in a cladding outside the core, wherein the cladding includes a first cladding and A second clad formed on the circumference of the first clad and having a refractive index higher than that of the first clad , wherein the diameter of the first clad is not less than three times the mode field diameter and the center of the stress applying portion. smaller than the distance between, the difference in specific refractive index between the second cladding from the first cladding is the -0.3 0.7%, the relative refractive index of the second cladding and the stress applying section The rare earth addition is characterized in that the difference of −0.3 to −0.7% is used, and at the time of fusion splicing, the fiber is optically viewed from the side and used for the purpose of aligning the polarization axis. Polarization maintaining optical fiber. 前記コアがゲルマニウム添加石英ガラスからなり、前記第1クラッドがフッ素添加石英ガラスからなることを特徴とする請求項1記載の希土類添加偏波保持光ファイバ。2. The rare earth-doped polarization maintaining optical fiber according to claim 1, wherein the core is made of germanium-doped quartz glass, and the first cladding is made of fluorine-doped quartz glass.
JP11603195A 1995-05-15 1995-05-15 Rare earth doped polarization maintaining optical fiber Expired - Lifetime JP3630767B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11603195A JP3630767B2 (en) 1995-05-15 1995-05-15 Rare earth doped polarization maintaining optical fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11603195A JP3630767B2 (en) 1995-05-15 1995-05-15 Rare earth doped polarization maintaining optical fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08313749A JPH08313749A (en) 1996-11-29
JP3630767B2 true JP3630767B2 (en) 2005-03-23

Family

ID=14677045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11603195A Expired - Lifetime JP3630767B2 (en) 1995-05-15 1995-05-15 Rare earth doped polarization maintaining optical fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3630767B2 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999030391A1 (en) * 1997-12-09 1999-06-17 Scientific-Atlanta, Inc. Double-clad rare earth doped optical fibers
JP2001056416A (en) 1999-08-20 2001-02-27 Fujikura Ltd Polarized wave maintaining optical fiber and polarized wave maintaining optical fiber part
JP3732705B2 (en) * 2000-02-29 2006-01-11 株式会社フジクラ Method for manufacturing polarization maintaining optical amplification fiber
JP2001326404A (en) * 2000-05-16 2001-11-22 Fujikura Ltd Rare earth element doped optical fiber
JP4531941B2 (en) * 2000-07-14 2010-08-25 古河電気工業株式会社 Optical fiber for optical amplification
JP2002158384A (en) * 2000-09-07 2002-05-31 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical fiber for amplification, optical fiber amplifier, optical transmitter, and optical communication system
US6825974B2 (en) * 2001-11-06 2004-11-30 Sandia National Laboratories Linearly polarized fiber amplifier
JP3833621B2 (en) * 2002-03-15 2006-10-18 株式会社フジクラ Polarization maintaining optical fiber
US8193004B2 (en) 2004-03-18 2012-06-05 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Method for forming ferroelectric spontaneous polarization reversal
JP2007273600A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical fiber laser
JP2010117600A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Furukawa Electric Co Ltd:The Fusion splicer, and connection control method for fusion splicer
US8641274B2 (en) 2010-08-18 2014-02-04 Fujikura Ltd. Polarization-maintaining fiber and optical fiber sensor using same
JP6312760B2 (en) * 2016-08-30 2018-04-18 株式会社フジクラ Optical fiber
CN112666651B (en) * 2020-12-25 2022-03-01 长飞光纤光缆股份有限公司 Panda type polarization maintaining optical fiber and optical fiber ring

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08313749A (en) 1996-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6724528B2 (en) Polarization-maintaining optical fiber amplifier employing externally applied stress-induced birefringence
US6825974B2 (en) Linearly polarized fiber amplifier
JP3630767B2 (en) Rare earth doped polarization maintaining optical fiber
US4447127A (en) Low loss single mode fiber
JP3410374B2 (en) Structure of cladding pump fiber
US6411762B1 (en) Optical fiber with irregularities at cladding boundary
US7406236B2 (en) Optical fiber and optical fiber coupler, erbium-doped optical fiber amplifier, and optical waveguide using the same
JP3833621B2 (en) Polarization maintaining optical fiber
US9014522B2 (en) Optical couplers and methods for making same
JPH11142672A (en) Article having optical fiber of silica base
Amitay et al. Optical fiber tapers--A novel approach to self-aligned beam expansion and single-mode hardware
US6742939B2 (en) Optical fiber fusion splice having a controlled mode field diameter expansion match
Zheng et al. Erbium-doped fiber splicing and splice loss estimation
JP2774963B2 (en) Functional optical waveguide medium
Peterka et al. Twin-core fiber design and preparation for easy splicing
Dyott et al. Polarization holding directional couplers using D fiber
JP3993198B2 (en) Optical fiber, optical fiber coupler using the same, erbium-doped optical fiber amplifier, optical waveguide
Hansen et al. High-power photonic crystal fiber lasers: Design, handling and subassemblies
US7085461B2 (en) Optical fiber with visualization features
Presby et al. Optical fiber up-tapers with high beam expansion ratios for component fabrication
Walton et al. Challenges in single-polarization fibers
JPS63289981A (en) Rare earth added optical fiber laser
Handerek et al. Fused D-fibre couplers
Yu et al. Ultralow-Loss and Polarization-Maintained Fusion Splicing for Asymmetric Antiresonant Hollow-Core Fibers
JPS5836941A (en) Manufacture of double-refractive optical fiber having internal stress and retaining single polarization

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040622

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040823

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20041007

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20041110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041215

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071224

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101224

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101224

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111224

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111224

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121224

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121224

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term