JP3966978B2 - Optical filter and optical communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は特定波長を選択的に減衰させることができる光フィルタに関し、特に光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる光フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図10は従来の光フィルタの一例を示す概略構成図である。
符号21,21は光ファイバであって、これらの光ファイバ21,21は、それぞれ光ファイバ保持部22,22によって保持されている。
一方、符号23,23はコリメートレンズであって、これらのコリメートレンズ23,23は、誘電体多層膜フィルタ25を間にはさんで、それぞれレンズ保持部24,24によって保持されている。
この光フィルタにおいて、一方の光ファイバ21から出力された光は、一方のコリメートレンズ23を介して誘電体多層膜フィルタ25に入射し、ここで特定波長の光が損失させられる。ついでこの特定波長が損失した光は、他方のコリメートレンズ23を介して他方の光ファイバ21に入射し、出力される。
【0003】
図11は従来の光フィルタの他の例を示す斜視図であって、符号31は入出力光ファイバ、32は導波路基板、33はスリット、34は導波路、35は誘電体多層膜フィルタである。
導波路基板32の導波路34の両端にはそれぞれ入出力光ファイバ31,31が接続されている。
一方、導波路基板32の中央付近には、導波路34に対して斜めに、かつこの導波路34を横切るように形成されたスリット33に、誘電体多層膜フィルタ35が挿入され、接着、固定されている。
この光フィルタにおいては、一方の入出力光ファイバ31から出力された光が導波路34を介して誘電体多層膜フィルタ35に入射し、ここで特定波長の光が損失させれられる。そして誘電体多層膜フィルタ35を通って特定波長が損失した光は、他方の導波路34から他方の入出力光ファイバ31に入射し、出力される。
【0004】
しかしながら、図10に示す構成の光フィルタの製造においては、光ファイバ21,21、コリメートレンズ23,23、および誘電体多層膜フィルタ25を正確に配置して光軸を調整する必要があり、製造効率や製品歩留まりが低かった。
また図11に示す構成の光フィルタの製造においては、導波路基板32にスリット33を形成した後、このスリット33に誘電体多層膜フィルタ35を挿入し、接着、固定する工程があり、精密な加工が必要であった。また、導波路34と入出力光ファイバ31との接続において、光軸の調整が面倒であるという問題もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる光フィルタを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、基本モードのLP01モード以外に、少なくともひとつのモードが導波する導波構造を有する光ファイバの長さ方向に、1箇所に局所的に摂動が付与されることによってモードフィールドを変化させる摂動付与部が、2箇所以上形成されてなり、該摂動は屈折率分布の変化又は屈折率の変化であり、各摂動付与部において、モードフィールドの変化により、基本モードのLP01モードとそれ以外の少なくともひとつのモードとの間でモード間結合が発生し、それぞれのモード間結合の光の位相差が伝搬光の波長の変化に対して周期的に変化することを利用して特定波長を選択的に減衰させるものであることを特徴とする光フィルタを提案する。
前記光ファイバは、コアとクラッドを有し、このクラッドは、前記コアの周上に設けられ、このコアよりも低屈折率の第1の層と、この第1の層の周上に設けられ、この第1の層よりも低屈折率の第2の層を備えていると好ましい。また、前記光ファイバは、基本モードのLP01モード以外に、LP02モードのみが導波するものであると好ましい。また、本発明においては、本発明の光フィルタを使用したことを特徴とする光通信システムを提案する。また、本発明において光ファイバとは、裸光ファイバ、光ファイバ素線、光ファイバ心線などを包含するものとする。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の光フィルタの構成の一例を示したものである。
符号2は光ファイバであって、この光ファイバ2は、裸光ファイバ2aの上に、被覆層2bが設けられなるものである。
この光ファイバ2は、途中の被覆層2bが一部除去されて、裸光ファイバ2aが露出している。
この裸光ファイバ2aが露出した部分には、2つの摂動付与部2c,2dが形成されている。
そしてこれらの摂動付与部2c,2dによって、前記光ファイバ2が第1の区間1aと第2の区間1bと第3の区間1cとに区切られて、この光フィルタが構成されている。
【0008】
前記裸光ファイバ2aは、純石英ガラス、あるいはフッ素、ゲルマニウムなどのドーパントの添加によって屈折率が調整された石英ガラスから形成されている。
前記被覆層2bは、光ファイバ素線とするために裸光ファイバ2aの上に設けられた1次被覆と、さらにこの光ファイバ素線を光ファイバ心線とするために、この1次被覆の上に設けられた2次被覆とからなるものである。
被覆層2bを構成する1次被覆は、通常紫外線硬化型樹脂、シリコーン樹脂などからなり、2次被覆は、ナイロンなどからなるものである。
【0009】
裸光ファイバ2aは、後述する通り、クラッドが二層以上の構造をなしており、中心部のコアと、このコアの上に設けられたクラッドの第1の層までの構造では、基本モード(LP01モード)のみが導波するシングルモード光ファイバの構造となっている。
さらに、本発明において裸光ファイバ2aは、基本モード以外のモードのうち、少なくともひとつのモードがクラッドをほとんど損失なく伝搬するように、クラッドに導波構造をもつことを必須とする。
以下、裸光ファイバ2aのクラッドをほとんど損失なく伝搬する基本モード以外のモードをクラッドモードということにする。
これに対して前記中心部を導波するモード、すなわちLP01モードを基本モードとよぶことにする。
またこれらのモード以外のモードを放射モードとよぶことにする。
本発明は、光ファイバ2において、基本モードとクラッドモードを導波させ、さらに摂動付与部2c,2dにおける前記基本モードと前記クラッドモードとのモード結合関係を制御することによって、光フィルタとしての特性を得るものである。
【0010】
裸光ファイバ2aはコアとクラッドを有し、このクラッドが、前記コアの周上に設けられた、このコアよりも低屈折率の第1の層と、この第1の層の周上に設けられた、この第1の層よりも低屈折率の第2の層を備えているものが好適である。
【0011】
図2(a)、図2(b)は、裸光ファイバ2aの屈折率分布の例を示すものである。
図2(a)に示すデプレスドクラッド型は、高屈折率のコア3aと、この周上に形成された前記コア3aより低屈折率の第1のクラッド(第1の層)3bと、この周上に形成された前記第1のクラッド3bより低屈折率の中間部(第2の層)3cと、この周上に形成された前記中間部3cよりも高屈折率で、前記コア3aよりも低屈折率の第2のクラッド3dとから構成されている。
すなわちこのデプレスドクラッド型においては、第1のクラッド3bと中間部3cと第2のクラッド3dとの三層からクラッド3eが形成されている。
これらコア3a,第1のクラッド3b,中間部3c,第2のクラッド3dは同心円状に配置されている。
【0012】
例えば、前記コア3aと前記第1のクラッド3bとの比屈折率差は0.2〜4%、この第1のクラッド3bと前記中間部3cとの比屈折率差は0.1〜0.4%、この中間部3cと前記第2のクラッド3dとの比屈折率差は0%以上とされる。
前記第1のクラッド3bの屈折率と前記第2のクラッド3dの屈折率とは、等しくても異なっていてもよい。
またコア3aの外径は3〜10μm、第1のクラッド3bの外径は20〜50μm、中間部3cの外径は第1のクラッド3bの外径に5μmを足した値以上、第2のクラッド3dの外径は約125μmとされる。
また例えば、前記コア3aはゲルマニウム添加石英ガラスからなり、第1のクラッド3bと第2のクラッド3dは純石英ガラスからなり、前記中間部3cはフッ素添加石英ガラスからなるものである。
【0013】
図2(b)に示す階段型クラッド型は、高屈折率のコア4aと、この周上に形成された前記コア4aより低屈折率の第1のクラッド(第1の層)4bと、この周上に形成された前記第1のクラッド4bより低屈折率の第2のクラッド(第2の層)4cとから構成されている。
すなわちこの階段型クラッド型においては、第1のクラッド4bと第2のクラッド4cとの二層からクラッド4dが形成されている。
これらコア4a,第1のクラッド4b,第2のクラッド4cは同心円状に配置されている。
【0014】
前記コア4aと前記第1のクラッド4bとの比屈折率差は0.2〜4%、前記第1のクラッド4bと前記第2のクラッド4cとの比屈折率差は0.1〜0.4%とされる。
また前記コア4aの外径は3〜10μm、前記第1のクラッド4bの外径は20〜50μm、前記第2のクラッド4cの外径は約125μmとされる。
また例えば、前記コア4aはゲルマニウム添加石英ガラスからなり、前記第1のクラッド4bは純石英ガラスからなり、前記第2のクラッド4cはフッ素添加石英ガラスからなるものである。
【0015】
図3は、図2(b)に示す階段型クラッド型の屈折率分布を有する裸光ファイバ2aの、波長1500〜1600nm帯域におけるLP01モード(基本モード)とLP02モードとLP03モードの電界分布の一例を示すグラフである。
ここで、これらの電界分布は、コア4aと第1のクラッド4bと第2のクラッド4cまでの屈折率分布構造を考慮して求めたものである。
この例において、コア4a、第1のクラッド4b、第2のクラッド4cの半径は、それぞれ4.5μm、20μm、62.5μm(層の厚さでいうと、それぞれ4.5μm、15.5μm、42.5μm)である。
【0016】
このグラフからわかるように、この光ファイバのLP01モード(基本モード)の電界は、裸光ファイバ2aの中心のコア4aとその近傍に分布している。
これは例えば、コア4aと第1のクラッド4bとからなるシングルモード光ファイバを想定した場合、このシングルモード光ファイバのLP01モードの電界とほぼ同様の分布となっている。
LP02モードの電界は、コア4aの周上に設けられた第1のクラッド4bとその近傍に分布している。すなわちこの裸光ファイバ2aは、LP02モードがクラッド4dを導波する導波構造を有することがわかる。
LP03モードの電界は、コア4a、第1のクラッド4b、第2のクラッド4cにわたって分布している。
【0017】
図2(a)に示すデプレスドクラッド型の屈折率分布を有する裸光ファイバ2aにおいても、LP01モードの電界は、コア3aとその近傍に分布し、LP02モードの電界は、コア3aの周上に設けられた第1のクラッド3bとその近傍に分布している。
【0018】
このように、デプレスドクラッド型あるいは階段型クラッド型の屈折率分布を有するものは、第1のクラッド3b,4bの周上に、これらよりも低屈折率の中間部3cあるいは第2のクラッド4cが設けられているため、LP02モードなどの高次モードは、コア3a,4aの周上に設けられた第1のクラッド3b,4bあるいはその近傍に選択的に分布し、クラッド3e,4dをほとんど損失なく伝搬するクラッドモードとなっている。
【0019】
前記摂動付与部2c,2dは、裸光ファイバ2aに、その長さ方向において局所的に摂動を付与した部分である。摂動とは「屈折率分布の変化」、あるいは「屈折率の変化」のことである。
すなわち摂動付与部2c,2dにおいては、「屈折率分布の変化」、あるいは「屈折率の変化」によって、他の部分とはモードフィールドが変化している。
このモードフィールドの変化によって、摂動付与部2c,2dにおいては、複数のモード間でのモード結合が発生する。
「屈折率分布の変化」あるいは「屈折率の変化」とは、具体的には、例えば裸光ファイバ2aのコア径の縮径または拡径、あるいは裸光ファイバ2aに添加されたドーパンドの拡散、あるいは裸光ファイバ2aのコアの屈折率の変化の形成である。
【0020】
以下図4を用いて光フィルタの基本的な動作について説明する。
第1の区間1aに光を入射すると、第1の区間1aを基本モードが伝搬する。
第1の区間1aを伝搬した基本モードは、摂動付与部2cにおいて第2の区間1bの基本モードとクラッドモードに結合し、分割された状態で第2の区間1bを伝搬する。
ついで摂動付与部2dにおいて、第2の区間1bを伝搬した基本モードのほとんどは、第3の区間1cの基本モードに結合する。一方、第2の区間1bを伝搬したクラッドモードは第3の区間1cの基本モードとクラッドモードに結合する。
【0021】
このとき、第2の区間1bを伝搬したクラッドモードのほとんどが、第3の区間1cの基本モードに結合すれば、第1の区間1aを伝搬した基本モードの光を、第3の区間1cから少ない損失で出力させることができる。すなわち第1の区間1aの基本モードの光の強度と、第3の区間1cから出力される基本モードの光の強度との差が小さくなる。
【0022】
これに対して第2の区間1bを伝搬したクラッドモードの光のほとんどが、第3の区間1cの基本モードに結合しなければ、第1の区間1aを伝搬した基本モードの光を、第3の区間1cから大きい損失で出力させることができる。
すなわち第1の区間1aの基本モードの光の強度と、第3の区間1cから出力される基本モードの光の強度との差が大きくなる。
【0023】
さらに、前記第1の区間1aの基本モードの光の強度と、第3の区間1cの基本モードの光の強度との差には、波長依存性がある。
すなわち摂動付与部2dにおいて、第2の区間1bの基本モードから第3の区間1cの基本モードに結合する光の位相と、第2の区間1bのクラッドモードから第3の区間1cの基本モードに結合する光の位相とが一致し、これらの間の差(以下、位相差と記す)がなければ、第2の区間1bのクラッドモードの光のほとんどが、第3の区間1cの基本モードに結合する。
一方、前記位相差が半波長存在する場合、第2の区間1bのクラッドモードの光のほとんどは、第3の区間1cの基本モードに結合しない。
そして前記位相差は波長依存性があり、伝搬光の波長の変化に対応して周期的に変化する。
この結果、この光フィルタの波長−透過損失特性においては、波長の変化に対応して、周期的な透過損失の増加と低下が繰り返される。
【0024】
厳密には、第1の区間1aの基本モードは、第2の区間1bの基本モードとクラッドモードの他に、一部放射モードにも結合する。
また第2の区間1bの基本モードは、第3の区間1cの基本モードの他に、一部クラッドモードや放射モードにも結合する。
第2の区間1bのクラッドモードは、第3の区間1cの基本モードやクラッドモードの他に、一部放射モードにも結合する。
ここで、複数のクラッドモードや放射モードへの結合も考慮すると、モード結合関係が複雑になって、明確な波長に対する周期的な損失変化が得られなくなる。このため基本モードはひとつのクラッドモードにのみ結合することが望ましい。
ただし、デプレスドクラッド型、あるいは階段型クラッド型の屈折率分布を有するものは、基本モードがコア3a,4aに分布し、これらに隣接する第1のクラッド3b,4bにクラッドモードが選択的に分布しているので、実質的には、放射モードへの結合は無視することができる。
そこで、クラッドモードの中でLP02モードのみが導波されることが望ましい。これは例えば以下のようにすることで可能となる。
使用波長範囲における第1のクラッド3b,4bにおける正規化周波数νが、4〜7の範囲内の値となるようにすることにより、LP03モード以上の高次モードがカットオフとなって、LP02モードのみが導波される。ここでνは、
ν=2π/λ・na・(2Δ)1/2
で表される。式中、λは光の波長、nは第1のクラッド3b,4bの屈折率、aは第1のクラッド3b,4bの半径、Δは第1のクラッド3b,4bと中間部3c,第2のクラッド4cとの比屈折率差を表している。
ここで、前記正規化周波数νの数値範囲では、LP11モードなどのLPkmモード(k≠0)の中の低次モードが導波される場合があるが、光ファイバの延伸、紫外光露光などによる摂動を、異方性がないように付与することにより、LP01モードからLPkmモードへの結合をほとんどないようにすることができる。
【0025】
以下、数式を用いてさらに詳細に説明する。
第1の区間1aを伝搬する基本モードの電界は、以下の式(1)で表される。
【0026】
【数1】
【0027】
前記式(1)において、Aは電界の振幅、ωは光の周波数、tは時間、βiは第1の区間1aの基本モードの伝搬定数である。
ここで、第1の区間1aの基本モードと第2の区間1bの基本モードとの結合効率をa1、結合時の位相のずれをφ1、第2の区間1bの基本モードの伝搬定数をβ01としたとき、第2の区間1bの基本モードの電界は、以下の式(2)で表される。
【0028】
【数2】
【0029】
また、第1の区間1aの基本モードと第2の区間1bのクラッドモードとの結合効率をa2とし、結合時の位相のずれをφ2、第2の区間1bのクラッドモードの伝搬定数をβ02としたとき、第2の区間1bのクラッドモードの電界は、以下の式(3)で表される。
【0030】
【数3】
【0031】
ついで、第2の区間1bの基本モードから第3の区間1cの基本モードに結合する光の電界は、以下の式(4)で表される。
【0032】
【数4】
【0033】
前記式(4)において、b1は第1の区間1aの基本モードと第2の区間1bの基本モードとの結合効率、φ3は結合時の位相のずれ、β3は第3の区間1cの基本モードの伝搬定数、Lは第2の区間1bの長さを表している。
また第2の区間1bのクラッドモードから第3の区間1cのクラッドモードに結合する光の電界は、以下の式(5)で表される。
【0034】
【数5】
【0035】
前記式(5)において、b2は第2の区間1bのクラッドモードと第3の区間1cの基本モードとの結合効率、φ4は結合時の位相のずれを示している。
またここで、ΔΦを以下の式(6)のように定義する。
【0036】
【数6】
【0037】
すると第3の区間1cを伝搬する基本モードの光の振幅の自乗は、以下の式(7)で表される。
【0038】
【数7】
【0039】
したがって、第1の区間1aを伝搬する基本モードの光の強度と、第3の区間1cを伝搬する基本モードの光の強度との比率は、第1の区間1aから第3の区間1cへの光の透過効率を表しており、これは以下の式(8)で表される。
【0040】
【数8】
【0041】
ここで、モードの実効屈折率をne、真空中での光の波長をλとすると、モードの伝搬定数は、以下の式(9)で表される。
【0042】
【数9】
【0043】
この式(9)を、前記式(8)に代入すると、光の透過効率は以下の式(10)のようになる。
【0044】
【数10】
【0045】
この式(10)において、n01は第2の区間1bの基本モードの実効屈折率、n02は第2の区間1bのクラッドモードの実効屈折率を示している。
この式(10)の右辺の第3項は、光の透過効率を表しており、これにより、この光ファイバの構成は、波長λに対して周期的な透過損失変化を有するものであって、光フィルタとして用いることができることがわかる。
【0046】
そしてこの式(10)より、損失ピークの波長間隔は、第2の区間1bの長さLによって決定されることがわかる。
すなわち第2の区間1bの長さLが大きい場合には、損失ピークの波長間隔は短くなり、第2の区間1bの長さLが小さい場合には、損失ピークの波長間隔は長くなる。
したがって、第2の区間1bの長さLを変化させることによって、損失ピークの波長間隔を調整し、光フィルタの特性を変化させることができる。
さらに前記式(10)より、摂動付与部2c,2dにおける結合効率a1,a2,b1,b2を調整することによって、損失ピークの大きさを調整できることがわかる。
【0047】
ところで、本発明の光フィルタは、例えば以下のようにして製造することができる。
図5(a)は、本発明の光フィルタの製造装置と製造方法の一例を示す概略構成図である。
図中符号5aは炭酸ガスレーザで、この炭酸ガスレーザ5aから発生したレーザ光は、ミラー5bを介して進行方向が調整され、さらにレンズ5cによって集光され、照射されるようになっている。
【0048】
一方光ファイバ2は、その中央部の被覆層2bが除去され、裸光ファイバ2aが露出された状態になっている。
またクランプ5d,5dは支持ネジ5eによって支持されており、これらのクランプ5d,5dは、前記光ファイバ2の裸光ファイバ2aが露出された部分の両側の被覆層2bの終端部分を把持している。
これらのクランプ5d,5dは支持ネジ5eを回転させることによって、この支持ネジ5eの長さ方向にそって移動させることができるようになっている。
【0049】
摂動付与部2c,2dを形成するにおいては、炭酸ガスレーザ5aから発生したレーザ光を、ミラー5bとレンズ5cを介して裸光ファイバ2aに照射して加熱し、この裸光ファイバ2aを局所的に軟化させる。ついで一方のクランプ5dを、他方のクランプ5dから遠ざかる方向に移動させる。
すると図5(b)に示すように、裸光ファイバ2aにおいて、前記レーザ光の照射によって軟化した部分が延伸されて縮径部2eが形成され、これが摂動付与部2cとなる。
ついで、レーザ光の照射位置を裸光ファイバ2aの長さ方向にそって移動させ、同様の操作を繰り返すと、図5(b)に示すように縮径部2fが形成され、これが摂動付与部2dとなる。
裸光ファイバ2aを軟化させて延伸する際の加熱温度は、通常1500〜2200℃とされる。また加熱時間は0.1〜10秒とされる。
【0050】
また、延伸を行わずに摂動付与部2c,2dを形成することもできる。
例えばレーザ光の照射によって、裸光ファイバ2aを局所的に800〜2000℃に加熱すると、裸光ファイバ2aを構成している石英ガラスに添加されているドーパントが拡散する。この結果、この加熱部分のモードフィールドが変化し、摂動付与部2c,2dを形成することができる。
また、紫外光を照射して、露光することによって摂動付与部2c,2dを形成することもできる。
すなわち、ゲルマニウム添加石英ガラスに、紫外光を照射すると、屈折率が上昇することが知られている。したがって、ゲルマニウム添加石英ガラスからなるコアを有する裸光ファイバ2aに、その長さ方向において局所的に紫外光を照射すると、この部分のコアの屈折率が上昇する。
この結果、モードフィールドが変化し、摂動付与部2c,2dを形成することができる。
【0051】
また、この光フィルタの特性に係るパラメータである前記第2の区間1bの長さL、あるいは結合効率a1,a2,b1,b2は、以下のようにして調整することができる。
第2の区間1bの長さLは、設計時に設定することもできるし、摂動付与部2c,2dを形成した後に、第2の区間1bの一部あるいは全体を加熱し、長さ方向に延伸することによって変化させることができる。
このときの加熱温度は、一般に約1000℃以上とされる。また、第2の区間1bのモードフィールドに大きな変化を生じないように、第2の区間1b全体を加熱し、緩やかに延伸すると好ましい。
【0052】
また、摂動付与部2c,2dを形成する際の条件を変更することによって、結合効率a1,a2,b1,b2を調整することができる。
例えば加熱、延伸によって縮径部2e,2fを形成する場合には、延伸長などを調整することによって、結合効率a1,a2,b1,b2を調整することができる。
加熱によってドーパンドを拡散させる場合には、加熱温度、加熱時間を変更することによって、結合効率a1,a2,b1,b2を調整することができる。
また紫外光の照射によって屈折率の上昇を図る場合には、紫外光の照射時間、照射回数などを変更することによって、結合効率a1,a2,b1,b2を調整することができる。
【0053】
実際の摂動付与部2c,2dの形成作業は、光フィルタの波長−透過損失特性を測定しながら、条件を調整しつつ行う。
あるいは、摂動付与部2c,2dを形成した後に、光フィルタの特性をモニターしながら、さらに上述の操作を繰り返して、その特性を調整することもできる。
また、上述の摂動付与部2c,2dの形成方法から2つ以上の方法を組み合わせて用いてもよい。
さらに摂動付与部2c,2dは、2箇所以上であればよく、少なくとも基本モードとクラッドモードとのモード結合関係を制御することができれば、その数を限定するものではない。しかし前記モード結合関係の制御が容易なので、2箇所とするのが通常である。
【0054】
図6は、本発明の光フィルタの第1の実施例において得られた波長−透過損失特性の関係を示すグラフである。
この第1の実施例において、光ファイバ2の裸光ファイバ2aは、デプレスドクラッド型の屈折率分布を有するものである。そのコア3aと第1のクラッド3bとの比屈折率差は0.4%、第1のクラッド3bと中間部3cとの比屈折率差は0.15%、中間部3cと第2のクラッド3dとの比屈折率差は0.15%であった。またコア3aの外径は9μm、第1のクラッド3bの外径は35μm、中間部3cの外径は50μm、第2のクラッド3dの外径は約125μmであった。 摂動付与部2c,2dは、加熱、延伸によって形成した縮径部2e,2fであった。第2の区間1bの長さLは20mmであった。
縮径部2e,2fは、光ファイバ2の長さ方向においていずれも0.5mmの長さの範囲に形成し、いずれも最小外径は105μmであった。
【0055】
この第1の実施例の光フィルタにおいては、図6に示すように、波長λに対して周期的な損失ピークが生じた。このグラフにおいて、隣接する損失ピークの中心波長間の間隔は25〜30nmであった。また、損失ピークの中心波長の損失値は0.8〜1.2dBであった。
さらに、この光フィルタの第2の区間1bを加熱して延伸し、第2の区間1bの長さLを22mmとして第2の実施例の光フィルタを得た。この光フィルタの波長−透過損失特性のグラフにおいて、隣接する損失ピークの中心波長間の間隔は22〜27nmであった。
したがって、第2の区間1bの長さLを調整することによって光フィルタの特性を調節することができることが確認できた。
【0056】
また第1の実施例と同様の光フィルタを形成した後、摂動付与部2c,2dをそれぞれ、1100℃,10時間加熱してドーパントを拡散させて、第3の実施例の光フィルタを得た。
この結果、この光フィルタの波長−透過損失特性のグラフにおいて、損失ピークの中心波長の損失値は0.6〜1.0dBであった。
したがって、結合効率a1,a2,b1,b2を調整することによって、損失ピークの大きさを変化させることができることが確認できた。
【0057】
このように本発明の光フィルタは、光ファイバ2に摂動付与部2c,2dを形成するだけで製造することができるので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる。
また、第2の区間1bの長さLによって損失ピークの波長間隔を調整することができる。また、摂動付与部2c,2dにおける結合効率a1,a2,b1,b2を調整することによって、損失ピークの大きさを調整することができる。
したがって、前記第2の区間1bの長さLや摂動付与部2c,2dにおける結合効率a1,a2,b1,b2を変更することによって、異なる特性を有する様々な光フィルタを提供することができる。
また、光フィルタを製造した後にも、前記第2の区間1bの長さLや摂動付与部2c,4bにおける結合効率a1,a2,b1,b2を調整することができるので、特性の制御が容易である。
【0058】
ところで、裸光ファイバ2aが露出した部分は脆弱なので、保護された状態で使用するのが好ましい。
図7(a)、図7(b)は、図5(b)に示す光フィルタを保護ケースに収めた状態の一例を示すものであって、図7(a)は平面図、図7(b)は、図7(a)におけるA−Aで切断した断面図である。
【0059】
符号5aは台座であって、この台座6aは断面半円状で、平面部6a’を有している。この平面部6a’には、光フィルタの裸光ファイバ2aが露出した部分と、被覆層2bの終端が配置され、裸光ファイバ2aが露出した部分の両側付近と、被覆層2bが、それぞれ接着剤6cによって固定されている。
そして、前記台座6aの平面部6a’の上から、断面半円状の中空部6b’を有する蓋6bがかぶせられて、外形円筒状の保護ケース6が形成され、裸光ファイバ2aが露出した部分が保護されている。
前記保護ケース6の材料としては、好ましくは石英ガラスなどが用いられるが、金属、セラミックスなどを用いることもできる。
【0060】
また、保護ケースにかわって熱収縮チューブを用いることもできる。
図8(a)、図8(b)、図8(c)は、熱収縮チューブを用いて図5(b)に示す光フィルタを保護した場合の構造の一例を示すものである。
図8(a)、図8(b)は、熱収縮チューブを加熱する前の状態を示したもので、図8(c)は熱収縮チューブを加熱し、収縮させた後の状態を示している。
以下、この構造の作製手順を追って説明する。
【0061】
すなわち、最初に図8(a)、図8(b)に示すように、裸光ファイバ2aが露出した部分と、被覆層2bの終端を、細径チューブ(熱収縮チューブ)6a内に配置する。
さらにこの細径チューブ7aを、テンションメンバ7bと平行に、太径チューブ(熱収縮チューブ)6c内に配置する。
テンションメンバ7bの長さは、前記細径チューブ7aの長さと同程度とされる。
太径チューブ7cの長さは、収縮後に細径チューブ7aと太径チューブ7cの両端を覆うことができるように、細径チューブ7aの長さよりも長くなっている。
【0062】
この状態で所定の温度にまで加熱すると、図8(c)に示すように細径チューブ7aと太径チューブ7cが収縮する。
そして細径チューブ7aの内面は、裸光ファイバ2aの外面と、被覆層2bの終端付近の外面に密着する。
一方、太径チューブ7cの内面は、細径チューブ7aの外面と、テンションメンバ7bの外面に密着する。そして、太径チューブ7cの両端は、前記細径チューブ7aとテンションメンバ7bの両端を覆うようにして、被覆層2bの外面に密着した状態となる。
【0063】
前記テンションメンバ7bは、裸光ファイバ2aが露出した部分に曲げが付与されて劣化するのを防ぐために設けられているもので、金属、セラミックス、ガラスなどからなるものである。
熱収縮チューブ(細径チューブ7a、太径チューブ7c)はポリエチレンなどのプラスチックからなるものであって、通常100〜250℃に加熱することによって、収縮させることができるものである。
【0064】
また本発明の光フィルタの用途の一例として、エルビウムドープ光ファイバ増幅器があげられる。
図9は従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の一例を示す概略構成図である。
図中符号11は光ファイバ(光伝送路)11であって、この光ファイバ11には、入射側から順に、エルビウムドープ光ファイバを収容したエルビウムドープ光ファイバ収容部12、WDM(波長合分波)カプラ13、光アイソレータ15が設けられている。
前記WDMカプラ13は入射側にひとつのポートを有し、出射側にふたつのポートを有している。
そして入射側のポートと、出射側のひとつポートとが光ファイバ11の途中に挿入、接続されている。一方、出射側の他方のポートは、ポンプ光源14に接続されている。
【0065】
すなわち、光ファイバ11に入射した光はエルビウムドープ光ファイバ収容部12を経て伝搬し、途中でポンプ光源14から光ファイバ11にポンプ光が入射され、このポンプ光はWDMカプラ13において光ファイバ11を進行する伝搬光と合波し、これにより増幅された光が光ファイバ11から出射される。
光アイソレータ15は、光ファイバ11において反射をおさえ、安定させるために設けられているものである。
【0066】
しかし、従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器においては、利得に波長依存性があるという問題がある。波長多重伝送を行うにおいて、波長依存性が大きいと、波長によって利得がばらつくため不都合である。
このため本発明の光フィルタを、このエルビウムドープ光ファイバ増幅器に挿入し、利得が大きい波長範囲の光を損失させることによって、波長−利得特性の平坦化を図ることができる。
このとき、光フィルタの挿入位置は光ファイバ11の入射端から出射端までの間であれば特に限定するものではなく、図9に符号11a,11b,11c,11dで示した挿入位置のいずれでもよい。
ここで、本発明の光フィルタの光ファイバの基本モード(LP01モード)のモードフィールドと、光ファイバ(光伝送路)11に使用されるシングルモード光ファイバの基本モード(LP01モード)のモードフィールドとがほぼ一致するように設定されることが望ましい。
前記モードフィールドがほぼ一致していないと、光フィルタの入射側に接続されている光ファイバ11の基本モードから、光フィルタの光ファイバの第1の区間に、基本モード以外にクラッドモードも励起されてしまい、このクラッドモードが、上述のモード結合に加わって、光フィルタの波長に対する損失の周期的変化の特性が乱れてしまうからである。
モードフィールドをほぼ一致させるには、光ファイバ11のシングルモード光ファイバのモードフィールド径と、光フィルタの光ファイバの、コアと第1のクラッドとからなるシングルモード光ファイバ構造の部分のモードフィールド径とを、ほぼ等しくしておいてもよい。
さらに望ましくは、光フィルタの光ファイバのコアと第1のクラッドとからなるシングルモード光ファイバ構造の部分と、光伝送路11に使用するシングルモード光ファイバとにおいて、コア径、屈折率分布などをほぼ等しくするか、さらには、光フィルタの前記シングルモード光ファイバ構造の部分に、光伝送路11と同じ光ファイバを使用してもよい。
なお本発明の光フィルタは、上述の組み合わせに限定されず、光伝送装置や光線路設備などの光通信システムに広く適用されるものである。この場合、前述のように本発明の光フィルタの光ファイバの基本モードのモードフィールドと、これらの装置の光伝送路に使用されるシングルモード光ファイバのモードフィールドとがほぼ等しくなるように設定されることが望ましい。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光フィルタは、クラッドに導波構造を有する光ファイバの2箇所以上に摂動付与部を形成するだけで構成することができるので、光軸の煩雑な調整や、精密な加工を行わずに作製することができる。
また第2の区間の長さによって損失ピークの波長間隔を調整することができる。また、接続部における結合効率を調整することによって、損失ピークの大きさを調整することができる。
したがって、第2の区間の長さや摂動付与部における結合効率を変更することによって、異なる特性を有する様々な光フィルタを提供することができる。
また、例えば光フィルタの製造後においても前記第2の区間の長さや摂動付与部における結合効率を調整することができるので、特性の制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光フィルタの構成の一例を示す一部側断面図である。
【図2】 図2(a)、図2(b)は、本発明の光ファイバの屈折率分布の例を示すものであって、図2(a)はデプレスドクラッド型の屈折率分布を示すグラフ、図2(b)は階段型クラッド型の屈折率分布を示すグラフである。
【図3】 階段型クラッド型の屈折率分布を有する光ファイバにおける、LP01モード(基本モード)とLP02モードとLP03モードの電界分布を示すグラフである。
【図4】 本発明の光フィルタの動作の一例を示す説明図である。
【図5】 図5(a)は、加熱、延伸によって摂動付与部を形成する本発明の光フィルタの製造装置と製造方法の一例を示す概略構成図である。
図5(b)は図5(a)に示す製造装置によって製造された本発明の光フィルタの一例を示す平面図である。
【図6】 本発明の光フィルタの第1の実施例において得られる波長−透過損失特性の関係を示すグラフである。
【図7】 図7(a)、図7(b)は、図5(b)に示す光フィルタを、保護ケースに収めた状態の一例を示すものであって、図7(a)は平面図、図7(b)は、図7(a)におけるA−Aで切断した断面図である。
【図8】 図8(a)、図8(b)、図8(c)は、熱収縮チューブを用いて本発明の光フィルタを保護する場合の構造の一例を示すものである。
図8(a)、図8(b)は、それぞれ熱収縮チューブを加熱する前の状態を示した斜視図と断面図で、図8(c)は熱収縮チューブを加熱し、収縮させた状態を示す一部側断面図である。
【図9】 従来のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の一例を示す概略構成図である。
【図10】 従来の光フィルタの一例を示す概略構成図である。
【図11】 従来の光フィルタの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1a…第1の区間、1b…第2の区間、1c…第3の区間、
2…光ファイバ、2a…裸光ファイバ、2b…被覆層、2c,2d…摂動付与部、2e,2f…縮径部、3a…コア、3b…第1のクラッド(第1の層)、3c…中間部(第2の層)、3d…第2のクラッド、3e…クラッド、
4a…コア、4b…第1のクラッド(第1の層)、4c…第2のクラッド(第2の層)、4d…クラッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical filter capable of selectively attenuating a specific wavelength, and more particularly to an optical filter that can be manufactured without complicated adjustment of an optical axis and precise processing.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional optical filter.
On the other hand,
In this optical filter, the light output from one
[0003]
FIG. 11 is a perspective view showing another example of a conventional optical filter.
Input / output
On the other hand, in the vicinity of the center of the
In this optical filter, light output from one input / output
[0004]
However, in the manufacture of the optical filter having the configuration shown in FIG. 10, it is necessary to accurately arrange the
Further, in the manufacture of the optical filter having the configuration shown in FIG. 11, there is a process in which a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical filter that can be manufactured without complicated adjustment of the optical axis and precise processing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the present invention, in addition to the LP01 mode of the fundamental mode, a perturbation is locally generated at one location in the length direction of an optical fiber having a waveguide structure in which at least one mode is guided. GrantedByThe perturbation imparting part that changes the mode field,Two or more places are formed,The perturbation is a change in the refractive index distribution or a change in the refractive index. In each perturbation imparting section, a mode field change causes a coupling between modes between the LP01 mode of the fundamental mode and at least one other mode. In addition, a specific wavelength is selectively attenuated by utilizing the fact that the phase difference of the coupling light between the modes changes periodically with respect to the change of the wavelength of the propagating light.An optical filter characterized by the above is proposed.
The optical fiber has a core and a clad, and the clad is provided on the circumference of the core, and is provided on the circumference of the first layer having a lower refractive index than the core and the circumference of the first layer. It is preferable that a second layer having a lower refractive index than that of the first layer is provided. Further, it is preferable that the optical fiber guides only the LP02 mode in addition to the LP01 mode of the fundamental mode. Further, the present invention proposes an optical communication system characterized by using the optical filter of the present invention. In the present invention, the optical fiber includes a bare optical fiber, an optical fiber, an optical fiber core, and the like.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the configuration of the optical filter of the present invention.
In this
Two
These
[0008]
The bare
The
The primary coating constituting the
[0009]
As will be described later, the bare
Furthermore, in the present invention, the bare
Hereinafter, modes other than the fundamental mode propagating through the cladding of the bare
On the other hand, the mode that guides the central portion, that is, the LP01 mode is called a fundamental mode.
Further, modes other than these modes are referred to as radiation modes.
The present invention guides the fundamental mode and the clad mode in the
[0010]
The bare
[0011]
2A and 2B show examples of the refractive index distribution of the bare
The depressed clad type shown in FIG. 2 (a) has a high
That is, in this depressed clad type, the clad 3e is formed from three layers of the first clad 3b, the
The
[0012]
For example, the relative refractive index difference between the core 3a and the
The refractive index of the
The outer diameter of the
For example, the
[0013]
The step-type clad type shown in FIG. 2B has a high refractive index core 4a, a first clad (first layer) 4b having a lower refractive index than the core 4a formed on the periphery thereof, A second clad (second layer) 4c having a lower refractive index than the first clad 4b formed on the periphery is formed.
That is, in this step-type clad type, the clad 4d is formed from two layers of the first clad 4b and the second clad 4c.
The core 4a, the
[0014]
The relative refractive index difference between the core 4a and the
The outer diameter of the core 4a is 3 to 10 μm, the outer diameter of the
For example, the core 4a is made of germanium-added quartz glass, the first clad 4b is made of pure quartz glass, and the second clad 4c is made of fluorine-added quartz glass.
[0015]
FIG. 3 shows an example of the LP01 mode (fundamental mode), LP02 mode, and LP03 mode electric field distributions in the wavelength band of 1500-1600 nm of the bare
Here, these electric field distributions are obtained in consideration of the refractive index distribution structure up to the core 4a, the
In this example, the radii of the core 4a, the
[0016]
As can be seen from this graph, the LP01 mode (fundamental mode) electric field of this optical fiber is distributed in the core 4a at the center of the bare
For example, when a single mode optical fiber composed of a core 4a and a
The LP02 mode electric field is distributed in and around the
The LP03 mode electric field is distributed over the core 4a, the
[0017]
Also in the bare
[0018]
As described above, the one having the depressed clad type or stepped clad type refractive index distribution is provided on the circumference of the first clad 3b, 4b on the
[0019]
The
That is, in the
Due to the change of the mode field, mode coupling occurs between the plurality of modes in the
Specifically, “change in refractive index distribution” or “change in refractive index” means, for example, reduction or expansion of the core diameter of the bare
[0020]
Hereinafter, the basic operation of the optical filter will be described with reference to FIG.
When light enters the
The fundamental mode propagated through the
Next, in the
[0021]
At this time, if most of the cladding modes propagated through the
[0022]
On the other hand, if most of the cladding mode light propagated through the
That is, the difference between the intensity of the fundamental mode light in the
[0023]
Furthermore, the difference between the fundamental mode light intensity of the
That is, in the
On the other hand, when the phase difference is a half wavelength, most of the light in the cladding mode in the
The phase difference is wavelength-dependent and changes periodically in response to changes in the wavelength of propagating light.
As a result, in the wavelength-transmission loss characteristic of this optical filter, the increase and decrease of the periodic transmission loss are repeated corresponding to the change of the wavelength.
[0024]
Strictly speaking, the fundamental mode of the
Further, the fundamental mode of the
The cladding mode in the
Here, considering the coupling to a plurality of cladding modes and radiation modes, the mode coupling relationship becomes complicated, and periodic loss variation with respect to a clear wavelength cannot be obtained. For this reason, it is desirable that the fundamental mode be coupled to only one cladding mode.
However, in the case of a depressed cladding type or stepped cladding type refractive index profile, the fundamental mode is distributed in the
Therefore, it is desirable that only the LP02 mode is guided in the cladding mode. This can be achieved, for example, as follows.
By setting the normalized frequency ν in the
ν = 2π / λ · na · (2Δ)1/2
It is represented by In the equation, λ is the wavelength of light, n is the refractive index of the
Here, in the numerical range of the normalized frequency ν, a low-order mode in the LPkm mode (k ≠ 0) such as the LP11 mode may be guided, but due to stretching of the optical fiber, ultraviolet light exposure, or the like. By giving the perturbation so that there is no anisotropy, there is almost no coupling from the LP01 mode to the LPkm mode.
[0025]
Hereinafter, it demonstrates still in detail using numerical formula.
The electric field of the fundamental mode propagating through the
[0026]
[Expression 1]
[0027]
In the equation (1), A is the amplitude of the electric field, ω is the frequency of light, t is time, and β i is the propagation constant of the fundamental mode in the
Here, the coupling efficiency between the fundamental mode of the
[0028]
[Expression 2]
[0029]
The coupling efficiency between the fundamental mode of the
[0030]
[Equation 3]
[0031]
Next, the electric field of light coupled from the fundamental mode of the
[0032]
[Expression 4]
[0033]
In the above equation (4), b1 is the coupling efficiency between the fundamental mode of the
The electric field of light coupled from the cladding mode of the
[0034]
[Equation 5]
[0035]
In the equation (5), b2 represents the coupling efficiency between the cladding mode of the
Here, ΔΦ is defined as in the following formula (6).
[0036]
[Formula 6]
[0037]
Then, the square of the amplitude of the light in the fundamental mode propagating through the third section 1c is expressed by the following equation (7).
[0038]
[Expression 7]
[0039]
Therefore, the ratio between the intensity of the fundamental mode light propagating in the
[0040]
[Equation 8]
[0041]
Here, when the effective refractive index of the mode is ne and the wavelength of light in vacuum is λ, the propagation constant of the mode is expressed by the following equation (9).
[0042]
[Equation 9]
[0043]
When this equation (9) is substituted into the equation (8), the light transmission efficiency is expressed by the following equation (10).
[0044]
[Expression 10]
[0045]
In this equation (10), n01 represents the effective refractive index of the fundamental mode in the
The third term on the right side of the equation (10) represents the light transmission efficiency, whereby the configuration of this optical fiber has a periodic transmission loss change with respect to the wavelength λ. It can be seen that it can be used as an optical filter.
[0046]
From this equation (10), it can be seen that the wavelength interval of the loss peak is determined by the length L of the
That is, when the length L of the
Therefore, by changing the length L of the
Furthermore, from the above equation (10), it can be seen that the magnitude of the loss peak can be adjusted by adjusting the coupling efficiencies a1, a2, b1, b2 in the
[0047]
By the way, the optical filter of this invention can be manufactured as follows, for example.
Fig.5 (a) is a schematic block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus and manufacturing method of the optical filter of this invention.
In the figure,
[0048]
On the other hand, the
The
These
[0049]
In forming the
Then, as shown in FIG. 5 (b), in the bare
Next, when the irradiation position of the laser beam is moved along the length direction of the bare
The heating temperature when the bare
[0050]
Further, the
For example, when the bare
Further, the
That is, it is known that when a germanium-doped quartz glass is irradiated with ultraviolet light, the refractive index increases. Accordingly, when the bare
As a result, the mode field changes and the
[0051]
The length L of the
The length L of the
The heating temperature at this time is generally about 1000 ° C. or higher. Further, it is preferable that the entire
[0052]
Further, the coupling efficiencies a1, a2, b1, and b2 can be adjusted by changing the conditions for forming the
For example, when the reduced
When the dopant is diffused by heating, the coupling efficiencies a1, a2, b1, and b2 can be adjusted by changing the heating temperature and the heating time.
When the refractive index is increased by irradiation with ultraviolet light, the coupling efficiencies a1, a2, b1, and b2 can be adjusted by changing the irradiation time and the number of times of irradiation with ultraviolet light.
[0053]
The actual
Alternatively, after the
Moreover, you may use combining two or more methods from the formation method of the above-mentioned
Further, the number of
[0054]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between wavelength and transmission loss characteristics obtained in the first embodiment of the optical filter of the present invention.
In the first embodiment, the bare
The reduced
[0055]
In the optical filter of the first embodiment, as shown in FIG. 6, a periodic loss peak occurs with respect to the wavelength λ. In this graph, the interval between the central wavelengths of adjacent loss peaks was 25 to 30 nm. The loss value at the center wavelength of the loss peak was 0.8 to 1.2 dB.
Further, the
Therefore, it was confirmed that the characteristics of the optical filter can be adjusted by adjusting the length L of the
[0056]
Further, after forming the same optical filter as in the first example, the
As a result, in the graph of wavelength-transmission loss characteristics of this optical filter, the loss value at the center wavelength of the loss peak was 0.6 to 1.0 dB.
Therefore, it was confirmed that the magnitude of the loss peak can be changed by adjusting the coupling efficiencies a1, a2, b1, and b2.
[0057]
As described above, since the optical filter of the present invention can be manufactured by simply forming the
Further, the wavelength interval of the loss peak can be adjusted by the length L of the
Therefore, various optical filters having different characteristics can be provided by changing the length L of the
Even after the optical filter is manufactured, the length L of the
[0058]
By the way, since the part where the bare
FIGS. 7A and 7B show an example of a state in which the optical filter shown in FIG. 5B is housed in a protective case. FIG. 7A is a plan view, and FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0059]
Then, a
As a material of the
[0060]
Further, a heat shrinkable tube can be used instead of the protective case.
FIG. 8A, FIG. 8B, and FIG. 8C show an example of the structure when the optical filter shown in FIG. 5B is protected using a heat shrinkable tube.
8 (a) and 8 (b) show the state before heating the heat-shrinkable tube, and FIG. 8 (c) shows the state after heating and shrinking the heat-shrinkable tube. Yes.
Hereinafter, the manufacturing procedure of this structure will be described.
[0061]
That is, first, as shown in FIGS. 8A and 8B, the exposed portion of the bare
Further, the small-
The length of the
The length of the
[0062]
When heated to a predetermined temperature in this state, the small-
The inner surface of the small-
On the other hand, the inner surface of the large-
[0063]
The
The heat-shrinkable tubes (the small-
[0064]
An example of the use of the optical filter of the present invention is an erbium-doped optical fiber amplifier.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a conventional erbium-doped optical fiber amplifier.
In the figure,
The
The incident-side port and the emission-side port are inserted and connected in the middle of the
[0065]
That is, the light incident on the
The
[0066]
However, the conventional erbium-doped optical fiber amplifier has a problem that the gain has wavelength dependency. In wavelength division multiplexing transmission, if the wavelength dependency is large, the gain varies depending on the wavelength, which is inconvenient.
Therefore, the wavelength-gain characteristic can be flattened by inserting the optical filter of the present invention into this erbium-doped optical fiber amplifier and losing light in a wavelength range with a large gain.
At this time, the insertion position of the optical filter is not particularly limited as long as it is between the incident end and the emission end of the
Here, the mode field of the fundamental mode (LP01 mode) of the optical fiber of the optical filter of the present invention, and the mode field of the fundamental mode (LP01 mode) of the single mode optical fiber used for the optical fiber (optical transmission line) 11 Are preferably set so as to substantially match.
If the mode fields do not substantially match, the cladding mode is excited in addition to the fundamental mode from the fundamental mode of the
In order to make the mode fields substantially coincide with each other, the mode field diameter of the single mode optical fiber of the
More preferably, the core diameter, refractive index distribution, and the like of the single mode optical fiber structure portion formed of the optical fiber core and the first clad of the optical filter and the single mode optical fiber used for the
In addition, the optical filter of this invention is not limited to the above-mentioned combination, but is widely applied to optical communication systems, such as an optical transmission apparatus and optical line equipment. In this case, as described above, the mode field of the fundamental mode of the optical fiber of the optical filter of the present invention and the mode field of the single mode optical fiber used in the optical transmission line of these devices are set to be substantially equal. It is desirable.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, the optical filter of the present invention can be configured only by forming the perturbation imparting portions at two or more locations of the optical fiber having a waveguide structure in the clad. It can be produced without performing any processing.
Further, the wavelength interval of the loss peak can be adjusted by the length of the second section. Moreover, the magnitude of the loss peak can be adjusted by adjusting the coupling efficiency in the connection portion.
Therefore, various optical filters having different characteristics can be provided by changing the length of the second section or the coupling efficiency in the perturbation imparting unit.
Further, for example, even after the optical filter is manufactured, the length of the second section and the coupling efficiency in the perturbation imparting unit can be adjusted, so that the characteristics can be easily controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial side sectional view showing an example of a configuration of an optical filter of the present invention.
FIGS. 2A and 2B show examples of the refractive index distribution of the optical fiber of the present invention, and FIG. 2A shows a depressed cladding type refractive index distribution. FIG. 2B is a graph showing a refractive index distribution of a staircase clad type.
FIG. 3 is a graph showing electric field distributions of an LP01 mode (fundamental mode), an LP02 mode, and an LP03 mode in an optical fiber having a step-type cladding type refractive index distribution.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the optical filter of the present invention.
FIG. 5 (a) is a schematic configuration diagram showing an example of an optical filter manufacturing apparatus and a manufacturing method of the present invention in which a perturbation imparting portion is formed by heating and stretching.
FIG.5 (b) is a top view which shows an example of the optical filter of this invention manufactured with the manufacturing apparatus shown to Fig.5 (a).
FIG. 6 is a graph showing the relationship between wavelength and transmission loss characteristics obtained in the first example of the optical filter of the present invention.
7 (a) and 7 (b) show an example of a state in which the optical filter shown in FIG. 5 (b) is housed in a protective case, and FIG. 7 (a) is a plan view. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
8A, FIG. 8B, and FIG. 8C show an example of a structure in the case of protecting the optical filter of the present invention using a heat-shrinkable tube.
FIGS. 8A and 8B are a perspective view and a cross-sectional view showing a state before heating the heat-shrinkable tube, respectively, and FIG. 8C is a state where the heat-shrinkable tube is heated and contracted. FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional erbium-doped optical fiber amplifier.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional optical filter.
FIG. 11 is a perspective view showing another example of a conventional optical filter.
[Explanation of symbols]
1a ... 1st section, 1b ... 2nd section, 1c ... 3rd section,
2 ... optical fiber, 2a ... bare optical fiber, 2b ... coating layer, 2c, 2d ... perturbation imparting part, 2e, 2f ... reduced diameter part, 3a ... core, 3b ... first clad (first layer), 3c ... intermediate part (second layer), 3d ... second clad, 3e ... clad,
4a ... core, 4b ... first clad (first layer), 4c ... second clad (second layer), 4d ... clad.
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