JP3940066B2 - フォトニック結晶ファイバの融着接続方法 - Google Patents
フォトニック結晶ファイバの融着接続方法 Download PDFInfo
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、これまでの光ファイバにない特性を有するフォトニック結晶ファイバを接続する際の融着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多様で広帯域なマルチメディアサービスを提供するため、低損失・広帯域という特徴を有する光ファイバが通信網に導入されている。さらに、大容量のデータを高速に伝送するため、種々の光ファイバ構造及び光ファイバシステムが提案されている。これらの中で、図１（ａ）に示すように、ガラスよりなる光ファイバの中心部付近に多数の空孔を設け、等価的に光ファイバ中心部よりも屈折率を下げることで中心部に光を閉じ込め導波させるフォトニック結晶ファイバと呼ばれる光ファイバが提案されている。
【０００３】
この光ファイバは、光ファイバの零分散波長が幅広く変化するため、可視領域での零分散、スポットサイズ制御が可能である等のこれまでの光ファイバと異なった大きな特徴を有している。したがって、これまで光通信で用いてきた１．５μｍ帯から可視領域までの広波長領域でシングルモード光ファイバとして使用できる等、使用できる波長域の拡大を図ることができる。このため、伝送容量を拡大でき、次世代の光ファイバとして期待されている。さらに、図１（ｂ）に示すように光が導波する部分もガラスではなく、空孔にするタイプのフォトニック結晶ファイバも提案されている。
【０００４】
一方、光ファイバの接続する方法としては、融着接続、メカニカルスプライス、コネクタ接続の３つが用いられている。特に、光ファイバ同士を放電により数秒から１０秒程度加熱、溶融して接続する融着接続は、低損失でかつ信頼性が高いことから光ファイバネットワークを構築する際等に広く使用されている。
【０００５】
なお、本件については、出願時点において先行技術文献情報を知らず、また、以下のように検索を行ったが、先行技術文献情報を探し当てることはできなかった。
【０００６】
検索対象：平成５年以降平成１４年１１月公開分までの公開公報及び平成６年以降平成１４年１１月掲載分までの特許公報
検索方法：以下の検索式で全文検索
（フォトニック結晶ファイバ＋フォトニック結晶光ファイバ＋ホーリーファイバ＋ホーリー光ファイバ）＊（融着接続＋融着接続装置＋融着接続方法）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フォトニック結晶ファイバの接続にあたり、フォトニック結晶ファイバの特徴を生かして、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失かつ高い信頼性のもとに融着接続することが望まれている。すなわち、フォトニック結晶ファイバを伝送路として用いる場合は、フォトニック結晶ファイバ同士を、低損失かつ高い信頼性のもとに接続することが要求され、フォトニック結晶ファイバを光デバイスとして用いる場合には、フォトニック結晶ファイバ同士の接続に加えてフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失かつ高い信頼性をもって接続することも要求されている。
【０００８】
しかしながら、フォトニック結晶ファイバをこれまでの光ファイバ同様に融着接続装置を用いて融着接続を行うと接続損失が大きくなる。この原因は、フォトニック結晶ファイバを加熱することにより、中心部付近に設けた空孔がなくなってしまい、光ファイバの全断面で屈折率が等しくなってしまうため、導波してきた光を光ファイバ内に閉じ込めることができなくなることに起因している。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトニック結晶ファイバを接続する際、フォトニック結晶ファイバの特徴を生かし、低損失でかつ信頼性のある接続方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、放電融着する時間と融着する際の放電電流の積を、外径１２５μｍのフォトニック結晶ファイバに対して３．０ｍＡ・ｓ〜６．５ｍＡ・ｓとすることを特徴とするフォトニック結晶ファイバの融着接続方法をもって解決手段とする。
【００１２】
請求項１の発明によると、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバを低損失かつ高い信頼性で融着接続ができるため、低損失な伝送路の実現または伝送距離の拡大を図ることができるとともに、フォトニック結晶ファイバの性能を大いに活用できるため、伝送容量の拡大を図ることができる。また、光デバイスとしても低損失で高信頼性をもったものを実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明における数値限定の根拠について、図２に示す実験結果を用いて説明する。なお、図２が示す実験では、融着接続装置は従来のものを用い、図１（ａ）に示す断面構造を持つフォトニック結晶ファイバを用いて行った。フォトニック結晶ファイバは、中心部付近に約６０個の空孔を設けた外径１２５μｍと１８０μｍの外径の異なる２種類のフォトニック結晶ファイバを用い、フォトニック結晶ファイバ同士を融着する時間及び融着する際の放電電流を変えて接続し、その時の接続損失を測定した。なお、図１において、１０はフォトニック結晶ファイバ本体、１１は空孔、１２は光が導波する部分を示す。図１（ｂ）では、光が導波する部分１２も空孔である。
【００１４】
融着時間が長い場合や融着する際の放電電流が大きい場合（図２の接続損失が大きくなる領域）には、前述したように放電融着加熱した際の熱によりガラスが融け、フォトニック結晶ファイバ１０の空孔１１がつぶれてしまい、これによって伝搬する光を光ファイバ中心部に閉じ込めることができなくなるため、接続損失の増加をまねく。
【００１５】
一方、融着時間が短い場合や融着する際の放電電流が小さい場合（図２の十分な引張強度が得られない領域）には、フォトニック結晶ファイバ１０の空孔１１がつぶれてしまうことはないが、十分な放電加熱が行われず溶解が不十分なために、所望の強度を得ることができない。また、融着接続後に融着接続装置は、約２００ｇｆで接続部のプルーフテストを行うが、３．０ｍＡ・ｓ以下で接続したものは、このプルーフテスト時に接続部が破断してしまう等、所望の強度が得られない。このため、融着後の接続部取り扱いを慎重にしなければならず、取り扱い時間を要するにもかかわらず高い信頼性を得ることはできない。
【００１６】
しかしながら、図２の実験結果によると、光ファイバの外径が１２５μｍのときは、放電電流×時間の値が６．５ｍＡ・ｓ付近を境にして接続損失が急増しており、光ファイバの外径が１８０μｍのときは、放電電流×時間の値が８．０ｍＡ・ｓ付近を境にして接続損失が急増している。グラフは両光ファイバとも下に凸であり、接続損失の減少部分では、前記接続損失の急増部分の接続損失値は、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ付近と一致している。したがって、図２から、光ファイバの外径が１２５μｍのときは、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ〜６．５ｍＡ・ｓ、光ファイバの外径が１８０μｍのときは、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ〜８．０ｍＡ・ｓであれば、フォトニック結晶ファイバの低損失な接続ができ、所望の強度を得ることができると言える。
【００１７】
図３は従来の光ファイバを示しており、３０は光ファイバ本体、３１はクラッド、３２はコアである。図３に示すような従来の光ファイバ３０の融着接続では、融着時間×融着する際の放電電流の値は７０ｍＡ・ｓ〜１００ｍＡ・ｓ程度であり、前記値よりも１桁以上大きいことがわかる。したがって、これまでの融着接続を微小電流によりフォトニック結晶ファイバに適用するのが効果的であることは想定し難いであろう。
【００１８】
さらに、フォトニック結晶ファイバと図３に示す従来の光ファイバとを接続する場合でも、フォトニック結晶ファイバ同士を接続するのと同様に、融着時間が長いときや融着する際の放電電流が大きいときには、融着加熱した際の熱によりガラスが融けた際にフォトニック結晶ファイバの空孔がつぶれ、接続損失の増加をまねく。
【００１９】
一方、融着時間が短い場合や融着する際の放電電流が小さい場合には、フォトニック結晶ファイバが十分に溶融せず、十分な強度をえることができないため、融着後の接続部が取り扱いにくく、かつ高い信頼性を得ることができない。
【００２０】
しかしながら、本発明は、フォトニック結晶ファイバと図３に示すような従来の光ファイバを接続する場合でも適用可能である。
【００２１】
本発明は、図１（ａ）のタイプのフォトニック結晶ファイバだけでなく、図１（ｂ）に示す構造のフォトニック結晶ファイバにも適用することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失でかつ高い信頼性を保ちながら融着接続を行えるため、低損失な伝送路の実現または伝送距離の拡大を図ることができるとともに、フォトニック結晶ファイバの性能を大いに活用できるため、伝送容量の拡大を図ることができる。また、フォトニック結晶ファイバを光デバイスとして用いる際にも、低損失で高い信頼性を有したものを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フォトニック結晶ファイバの断面構造を示した図
【図２】 本発明に至った実験結果を示した図
【図３】 従来の光ファイバの断面構造を示した図
【符号の説明】
１０…フォトニック結晶ファイバ、１１…空孔、１２…光が導波する部分、３０…従来の光ファイバ、３１…クラッド、３２…コア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、これまでの光ファイバにない特性を有するフォトニック結晶ファイバを接続する際の融着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多様で広帯域なマルチメディアサービスを提供するため、低損失・広帯域という特徴を有する光ファイバが通信網に導入されている。さらに、大容量のデータを高速に伝送するため、種々の光ファイバ構造及び光ファイバシステムが提案されている。これらの中で、図１（ａ）に示すように、ガラスよりなる光ファイバの中心部付近に多数の空孔を設け、等価的に光ファイバ中心部よりも屈折率を下げることで中心部に光を閉じ込め導波させるフォトニック結晶ファイバと呼ばれる光ファイバが提案されている。
【０００３】
この光ファイバは、光ファイバの零分散波長が幅広く変化するため、可視領域での零分散、スポットサイズ制御が可能である等のこれまでの光ファイバと異なった大きな特徴を有している。したがって、これまで光通信で用いてきた１．５μｍ帯から可視領域までの広波長領域でシングルモード光ファイバとして使用できる等、使用できる波長域の拡大を図ることができる。このため、伝送容量を拡大でき、次世代の光ファイバとして期待されている。さらに、図１（ｂ）に示すように光が導波する部分もガラスではなく、空孔にするタイプのフォトニック結晶ファイバも提案されている。
【０００４】
一方、光ファイバの接続する方法としては、融着接続、メカニカルスプライス、コネクタ接続の３つが用いられている。特に、光ファイバ同士を放電により数秒から１０秒程度加熱、溶融して接続する融着接続は、低損失でかつ信頼性が高いことから光ファイバネットワークを構築する際等に広く使用されている。
【０００５】
なお、本件については、出願時点において先行技術文献情報を知らず、また、以下のように検索を行ったが、先行技術文献情報を探し当てることはできなかった。
【０００６】
検索対象：平成５年以降平成１４年１１月公開分までの公開公報及び平成６年以降平成１４年１１月掲載分までの特許公報
検索方法：以下の検索式で全文検索
（フォトニック結晶ファイバ＋フォトニック結晶光ファイバ＋ホーリーファイバ＋ホーリー光ファイバ）＊（融着接続＋融着接続装置＋融着接続方法）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フォトニック結晶ファイバの接続にあたり、フォトニック結晶ファイバの特徴を生かして、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失かつ高い信頼性のもとに融着接続することが望まれている。すなわち、フォトニック結晶ファイバを伝送路として用いる場合は、フォトニック結晶ファイバ同士を、低損失かつ高い信頼性のもとに接続することが要求され、フォトニック結晶ファイバを光デバイスとして用いる場合には、フォトニック結晶ファイバ同士の接続に加えてフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失かつ高い信頼性をもって接続することも要求されている。
【０００８】
しかしながら、フォトニック結晶ファイバをこれまでの光ファイバ同様に融着接続装置を用いて融着接続を行うと接続損失が大きくなる。この原因は、フォトニック結晶ファイバを加熱することにより、中心部付近に設けた空孔がなくなってしまい、光ファイバの全断面で屈折率が等しくなってしまうため、導波してきた光を光ファイバ内に閉じ込めることができなくなることに起因している。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フォトニック結晶ファイバを接続する際、フォトニック結晶ファイバの特徴を生かし、低損失でかつ信頼性のある接続方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１の発明では、放電融着する時間と融着する際の放電電流の積を、外径１２５μｍのフォトニック結晶ファイバに対して３．０ｍＡ・ｓ〜６．５ｍＡ・ｓとすることを特徴とするフォトニック結晶ファイバの融着接続方法をもって解決手段とする。
【００１２】
請求項１の発明によると、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバを低損失かつ高い信頼性で融着接続ができるため、低損失な伝送路の実現または伝送距離の拡大を図ることができるとともに、フォトニック結晶ファイバの性能を大いに活用できるため、伝送容量の拡大を図ることができる。また、光デバイスとしても低損失で高信頼性をもったものを実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明における数値限定の根拠について、図２に示す実験結果を用いて説明する。なお、図２が示す実験では、融着接続装置は従来のものを用い、図１（ａ）に示す断面構造を持つフォトニック結晶ファイバを用いて行った。フォトニック結晶ファイバは、中心部付近に約６０個の空孔を設けた外径１２５μｍと１８０μｍの外径の異なる２種類のフォトニック結晶ファイバを用い、フォトニック結晶ファイバ同士を融着する時間及び融着する際の放電電流を変えて接続し、その時の接続損失を測定した。なお、図１において、１０はフォトニック結晶ファイバ本体、１１は空孔、１２は光が導波する部分を示す。図１（ｂ）では、光が導波する部分１２も空孔である。
【００１４】
融着時間が長い場合や融着する際の放電電流が大きい場合（図２の接続損失が大きくなる領域）には、前述したように放電融着加熱した際の熱によりガラスが融け、フォトニック結晶ファイバ１０の空孔１１がつぶれてしまい、これによって伝搬する光を光ファイバ中心部に閉じ込めることができなくなるため、接続損失の増加をまねく。
【００１５】
一方、融着時間が短い場合や融着する際の放電電流が小さい場合（図２の十分な引張強度が得られない領域）には、フォトニック結晶ファイバ１０の空孔１１がつぶれてしまうことはないが、十分な放電加熱が行われず溶解が不十分なために、所望の強度を得ることができない。また、融着接続後に融着接続装置は、約２００ｇｆで接続部のプルーフテストを行うが、３．０ｍＡ・ｓ以下で接続したものは、このプルーフテスト時に接続部が破断してしまう等、所望の強度が得られない。このため、融着後の接続部取り扱いを慎重にしなければならず、取り扱い時間を要するにもかかわらず高い信頼性を得ることはできない。
【００１６】
しかしながら、図２の実験結果によると、光ファイバの外径が１２５μｍのときは、放電電流×時間の値が６．５ｍＡ・ｓ付近を境にして接続損失が急増しており、光ファイバの外径が１８０μｍのときは、放電電流×時間の値が８．０ｍＡ・ｓ付近を境にして接続損失が急増している。グラフは両光ファイバとも下に凸であり、接続損失の減少部分では、前記接続損失の急増部分の接続損失値は、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ付近と一致している。したがって、図２から、光ファイバの外径が１２５μｍのときは、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ〜６．５ｍＡ・ｓ、光ファイバの外径が１８０μｍのときは、放電電流×時間の値が３．０ｍＡ・ｓ〜８．０ｍＡ・ｓであれば、フォトニック結晶ファイバの低損失な接続ができ、所望の強度を得ることができると言える。
【００１７】
図３は従来の光ファイバを示しており、３０は光ファイバ本体、３１はクラッド、３２はコアである。図３に示すような従来の光ファイバ３０の融着接続では、融着時間×融着する際の放電電流の値は７０ｍＡ・ｓ〜１００ｍＡ・ｓ程度であり、前記値よりも１桁以上大きいことがわかる。したがって、これまでの融着接続を微小電流によりフォトニック結晶ファイバに適用するのが効果的であることは想定し難いであろう。
【００１８】
さらに、フォトニック結晶ファイバと図３に示す従来の光ファイバとを接続する場合でも、フォトニック結晶ファイバ同士を接続するのと同様に、融着時間が長いときや融着する際の放電電流が大きいときには、融着加熱した際の熱によりガラスが融けた際にフォトニック結晶ファイバの空孔がつぶれ、接続損失の増加をまねく。
【００１９】
一方、融着時間が短い場合や融着する際の放電電流が小さい場合には、フォトニック結晶ファイバが十分に溶融せず、十分な強度をえることができないため、融着後の接続部が取り扱いにくく、かつ高い信頼性を得ることができない。
【００２０】
しかしながら、本発明は、フォトニック結晶ファイバと図３に示すような従来の光ファイバを接続する場合でも適用可能である。
【００２１】
本発明は、図１（ａ）のタイプのフォトニック結晶ファイバだけでなく、図１（ｂ）に示す構造のフォトニック結晶ファイバにも適用することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォトニック結晶ファイバ同士またはフォトニック結晶ファイバと従来の光ファイバとを低損失でかつ高い信頼性を保ちながら融着接続を行えるため、低損失な伝送路の実現または伝送距離の拡大を図ることができるとともに、フォトニック結晶ファイバの性能を大いに活用できるため、伝送容量の拡大を図ることができる。また、フォトニック結晶ファイバを光デバイスとして用いる際にも、低損失で高い信頼性を有したものを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フォトニック結晶ファイバの断面構造を示した図
【図２】 本発明に至った実験結果を示した図
【図３】 従来の光ファイバの断面構造を示した図
【符号の説明】
１０…フォトニック結晶ファイバ、１１…空孔、１２…光が導波する部分、３０…従来の光ファイバ、３１…クラッド、３２…コア。
Claims (1)
- 光ファイバの中心部付近に多数の空孔を設けたフォトニック結晶ファイバを放電により加熱、溶融し接続する融着接続方法において、
放電融着する時間と融着する際の放電電流の積を、外径１２５μｍのフォトニック結晶ファイバに対して３．０ｍＡ・ｓ〜６．５ｍＡ・ｓとする
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの融着接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002345968A JP3940066B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | フォトニック結晶ファイバの融着接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002345968A JP3940066B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | フォトニック結晶ファイバの融着接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004177804A JP2004177804A (ja) | 2004-06-24 |
| JP3940066B2 true JP3940066B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=32707017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002345968A Expired - Lifetime JP3940066B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | フォトニック結晶ファイバの融着接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940066B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7267495B2 (en) | 2004-06-22 | 2007-09-11 | Fujikura Ltd. | Connection method and connecting structure for photonic crystal fiber |
| JP4974165B2 (ja) | 2007-08-27 | 2012-07-11 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバの接続構造の製造方法 |
-
2002
- 2002-11-28 JP JP2002345968A patent/JP3940066B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004177804A (ja) | 2004-06-24 |
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