JP4087680B2 - フォトニック結晶ファイバの接続構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニック結晶ファイバの接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する方法として、メカニカルスプライスを用いた方法が知られている。このメカニカルスプライスとして、裸ファイバが内挿されるＶ溝が形成された基板と、この基板に重ね合わされる押さえ部材と、この重ね合わされた基板と押さえ部材とを挟持するコ字状のクランプ部材とからなるものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、Ｖ溝の両側それぞれから裸ファイバを挿入してその接続端面同士を突き合わし、この状態で基板と押さえ部材と重ね合わせて、これらをクランプ部材により挟持することで、一対の光ファイバの接続を行うようにしている。
【０００３】
また、これとは異なるメカニカルスプライスとして、ガラス製の細管（キャピラリ）からなるものが知られており、このものでは、上記キャピラリの両端開口のそれぞれから裸ファイバを挿入して、キャピラリ内部でこれらの端面同士を突き合せて接続するようにしている。
【０００４】
上記いずれのメカニカルスプライスにおいても、光ファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分には、接続端面での反射に起因する接続損失を低減するために、コア部の屈折率と略同じ屈折率を有する屈折率整合剤（マッチングオイル）を充填している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１８８３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光ファイバはコア部及びクラッド部を有するものであるが、これとは異なるファイバとして、ファイバ中心に中実に形成されたコア部と、このコア部を囲むように設けられかつコア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニック結晶ファイバが知られている。
【０００７】
このものは、多孔部で囲われたコア部に光を閉じ込めて伝送するものであるが、細孔の大きさやその間隔を異ならせる等して、光の波長分散を自由に制御可能であることから、従来の光ファイバでは実現できなった新しい波長域での通信が可能であり、通信の高速化とコストダウンとが期待されている。
【０００８】
このフォトニック結晶ファイバ同士、又はフォトニック結晶ファイバと光ファイバとを上記メカニカルスプライスによって接続しようとすると、フォトニック結晶ファイバの端面における各細孔の開口からその内部にマッチングオイルが入り込んでしまうことになる。このマッチングオイルはコア部と略同じ屈折率を有するため、細孔内にマッチングオイルが入り込んでしまうとコア部内を伝播している信号光が径方向に漏れ出してしまい、その結果、ファイバの接続部分で大きな損失が発生することになる。また、上記マッチングオイルが、各細孔内を長手方向に流れてしまうと、ファイバの接続部分以外でも信号光の漏れが生じることになり、伝送損失の劣化を招く虞がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メカニカルスプライスによりフォトニック結晶ファイバを接続する際に、接続損失が増大してしまうことを防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で塞ぐこととした。
【００１１】
具体的に、第１の発明は、少なくとも一方のファイバが、ファイバ中心をなしかつ中実に形成されたコア部と、該コア部を囲うように設けられかつ該コア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニック結晶ファイバである一対のファイバ同士が、メカニカルスプライスにより互いに接続されたフォトニック結晶ファイバの接続構造に係る。
【００１２】
そして、第１の発明に係る接続構造では、上記メカニカルスプライスにおいてファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分には、屈折率整合剤が充填されているとして、上記フォトニック結晶ファイバを、その各細孔の先端開口からその長手方向に閉塞剤としての樹脂を充填し、上記各細孔内に充填した閉塞剤を硬化させ、上記硬化の後に、上記フォトニック結晶ファイバ端部の閉塞剤が充填されている範囲において該ファイバの先端部を切除することによって、上記コア部と各細孔の開口とからなる接続端面における各細孔の開口のみが上記閉塞剤で閉塞されているものとする。
【００１３】
この構成によると、フォトニック結晶ファイバ同士、又はフォトニック結晶ファイバと光ファイバとの接続を行う際には、先ずフォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で塞ぐ。
【００１４】
こうした上で、メカニカルスプライスを用いて一対のファイバの接続端面同士を突き合わせて接続する。
【００１５】
ここで、メカニカルスプライスは、上述したように、Ｖ溝が形成された基板と押さえ部材とクランプ部材とからなるものであってもよいし、キャピラリからなるものであってもよいが、ファイバの端面同士が突き合わされる突き合せ部分に屈折率整合剤が充填されたものとする。
【００１６】
このようにメカニカルスプライスの突き合せ部分には、屈折率整合剤が充填されているものの、フォトニック結晶ファイバの各細孔は、その開口が閉塞剤で塞がれているため、上記屈折率整合剤が細孔内に入り込むことが防止される。こうして、フォトニック結晶ファイバをメカニカルスプライスを用いて接続する場合でも、接続損失の増大が防止される。
【００１７】
特に、前記の構成では、細孔内に閉塞剤としての樹脂を充填した後に、ファイバの先端部を切除してフォトニック結晶ファイバの接続端面を形成するため、そのコア部の端面（接続端面）に閉塞剤が付着することが防止されると共に、各細孔の開口を閉塞剤で確実に閉塞することが可能になる。つまり、フォトニック結晶ファイバの接続端面の形成を容易に行い得る。
【００１８】
前記フォトニック結晶ファイバの接続端面から閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さは、１０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００１９】
これは、通常は、各細孔内には空気が入っているためその屈折率は１であるのに対し、閉塞剤の屈折率は１よりも高くなることから、ファイバ長手方向の広い範囲に亘って細孔内に閉塞剤を充填したときには、その範囲の細孔内の屈折率が他の部分と異なることで信号孔の伝播に悪影響を及ぼす虞があるためである。そこで、こうした悪影響を低減するため、フォトニック結晶ファイバの接続端面から閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さが１０ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。尚、閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さは、フォトニック結晶ファイバの構造に応じて適宜設定すればよい。
【００２０】
上記閉塞剤としては、フォトニック結晶ファイバのコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００２１】
これは閉塞剤の屈折率がコア部の屈折率以上であると、閉塞剤により各細孔の開口を閉塞したときに、コア部を伝播する信号光が径方向に漏れ出して、フォトニック結晶ファイバの光学特性に影響を及ぼすことになるためである。
【００２２】
また、閉塞剤としては、紫外線硬化型樹脂を用いるのがよい。こうすることで、上述した硬化工程においては、フォトニック結晶ファイバの外部から紫外線を照射することだけで、各細孔内に充填した樹脂を短時間で容易に硬化させることができ、作業性の向上が図られる。
【００２３】
尚、閉塞剤としては、紫外線硬化型樹脂に限らず、例えば熱硬化型樹脂や、熱可塑性樹脂等を用いることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、フォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で閉塞することにより、屈折率整合剤が細孔内に入り込むことが防止され、その結果、メカニカルスプライスによりフォトニック結晶ファイバを接続するときにも、接続損失が増大することを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２６】
（メカニカルスプライスの構成）
図１〜図４は、１対のファイバの接続端面同士を突き合わせて接続するためのメカニカルスプライス２を示していて、このものは、一対のファイバの接続端面同士が突き合わされるＶ溝３１が形成された基板３と、この基板３と重ね合わされる押さえ部材４１，４２と、重ね合わされた基板３と押さえ部材４１，４２とを挟持するクランプ部材５１，５２とから構成されている。
【００２７】
上記基板３は例えばプラスチック製等の板材により構成されており、図２に示すように、その幅方向（同図における上下方向）の略中央であって、その長手方向（同図における左右方向）の中央部にはＶ溝３１が設けられ、その長手方向の両端部それぞれにはガイド溝３３が設けられ、この各ガイド溝３３とＶ溝３１との間には各ガイド溝３３とＶ溝３１とを連通させる固定溝３２が設けられている。
【００２８】
上記Ｖ溝３１は、ファイバ１の樹脂被覆が除去された裸ファイバ１１が内挿されるものであり、図４に示すように、裸ファイバ１１の径よりも僅かに大きい溝幅を有するＶ字状に形成されている。
【００２９】
上記ガイド溝３３は、上記裸ファイバ１１を上記Ｖ溝３１内に挿入する際の案内をするものであり、その長手方向の端部に向かって径が拡大するテーパ状に形成されている。
【００３０】
上記固定溝３２は、ファイバ１において、裸ファイバ１１に隣接して樹脂被覆が残された部分（以下これを樹脂被覆部１２という）が内挿されるものであり、この樹脂被覆部１２よりも僅かに大きい溝幅を有するように構成されている。
【００３１】
また、上記基板３における幅方向の両側部には、それぞれ後述する押さえ部材４１，４２の係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａと係合する係合溝３４，３５が形成されていて、この各係合溝３４，３５は、長手方向に延びて形成されている。
【００３２】
上記押さえ部材４１，４２は、基板３においてＶ溝３１が設けられた長手方向の中央部で、この基板３に重ね合わされる第１の押さえ部材４１と、固定溝３２及びガイド溝３３が設けられた長手方向の両端部で、基板３に重ね合わされる２つの第２の押さえ部材４２とから構成されている。
【００３３】
上記第１及び第２の押さえ部材４１，４２には、その幅方向の両側部それぞれに、上記基板３の係合溝３４，３５と係合する係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａ（図１又は図４参照）が設けられていて（尚、第２の押さえ部材４２における一方の側の係合部は図示を省略する）、これにより、第１及び第２の押さえ部材４１，４２を基板３と重ね合わせたときに、両者の位置決めがなされるようにされている。
【００３４】
また、上記２つの係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａの内の一方の係合部４１ａ，４２ａ（後述するクランプ部材５１，５２が取り付けられる側とは逆側の係合部）には、その長手方向の所定位置に切り欠き４１ｂ，４２ｂが形成されており、これら第１及び第２の押さえ部材４１，４２を基板３と重ね合わせたときには、これらの切り欠き４１ｂ，４２ｂと基板３の係合溝３５とによって、後述するくさび６が挿入されるスリット２２が形成されるようになっている。
【００３５】
また、上記各第２の押さえ部材４２には、図１又は図３に示すように、基板３と重ね合わされたときにその基板３のガイド溝３３と相対向する部分に、このガイド溝３３と同様に、長手方向の端部に向かって径が拡大するテーパ状のガイド溝５３が形成されている。これにより、各第２の押さえ部材４２を基板３と重ね合わせたときには、相対向する２つのガイド溝３３，５３によって、メカニカルスプライス２の長手方向両端に開口する挿入孔２１が形成されるようになっている。
【００３６】
上記クランプ部材５１，５２は、上記第１の押さえ部材４１と基板３とを挟持する第１のクランプ部材５１と、各第２の押さえ部材４２と基板３とを挟持する２つの第２のクランプ部材５２とから構成されている。
【００３７】
上記第１及び第２のクランプ部材５１，５２は、図１、図３又は図４に示すように、それぞれ上記押さえ部材４１，４２の上面と当接する第１アーム５１ａ，５２ａと、上記基板３の下面と当接する第２アーム５１ｂ（尚、第２のクランプ部材５２における第２アームの図示は省略する）と、これら第１及び第２アーム５１ａ，５１ｂの基端同士を互いに連結する連結部５１ｃ（尚、第２のクランプ部材５２における連結部の図示は省略する）とからなる断面略コ字状に形成されている。そして、重ね合わされた基板３と各押さえ部材４１，４２とは、各クランプ部材５１，５２の第１及び第２アーム５１ａ，５１ｂ，５２ａによって挟持されることで、一体化するようになっている。
【００３８】
尚、組み立てられた上記メカニカルスプライス２におけるＶ溝３１内には、マッチングオイルが予め充填されるようになっている。つまり、メカニカルスプライス２のＶ溝３１は、後述するように、ファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分となる。
【００３９】
このメカニカルスプライス２を用いて一対のファイバ１，１の接続を行うときには、接続をする各ファイバ１，１は、その先端部分の樹脂被覆１２を剥がして裸ファイバ１１を露出させた状態にする。
【００４０】
そして、上記メカニカルスプライス２のの側面に形成された各スリット２２にくさび６を挿入するようにし、これにより、クランプ部材５１，５２の挟持力に抗して基板３と各押さえ部材４１，４２との間に隙間を設ける（図４の一点鎖線参照）。
【００４１】
この状態で、上記一対のファイバ１，１を、上記メカニカルスプライス２の両端に形成された挿入孔２１からそれぞれ内部に挿入する。こうすることで、各ファイバ１，１の裸ファイバ１１は、メカニカルスプライス２の固定溝３２を通過してＶ溝３１内まで挿入され、その接続端面同士がＶ溝３１内の長手方向略中央で付き合わされる。このときには、各ファイバ１，１の樹脂被覆部１２は固定溝３２内に挿入された状態となる。
【００４２】
そして、上記各くさび６を各スリット２２から抜くことにより、各クランプ部材５１，５２によって基板３と各押さえ部材４１，４２とが挟持され、これにより、一対のファイバ１，１の接続端面同士が突き合わされた状態でこのファイバ１，１が固定され、一対のファイバ１，１の接続が完了する。
【００４３】
（フォトニック結晶ファイバの構成）
図５は、フォトニック結晶ファイバ１の端末部を示している。このフォトニック結晶ファイバ１は、石英やプラスチック等により形成されており、ファイバ中心をなすコア部７１と、そのコア部７１を囲うように設けられた多孔部８と、多孔部８を囲うように設けられた被覆部７２と、を備えている。
【００４４】
上記コア部７１は中実に形成されており、信号光は、このコア部７１を長手方向に伝播するようにされている。このコア部７１には、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の機能性物質をドープするようにしてもよい。
【００４５】
多孔部８は、上記コア部７１の周囲で、このコア部７１に沿って延びる複数の細孔８ａが形成されており、この複数の細孔８ａがファイバ横断面において三角格子を構成するように配設されることで、ファイバ径方向にフォトニック結晶構造を形成している。信号光は、この多孔部８によってコア部７１に閉じ込められるようになる。
【００４６】
かかるフォトニック結晶ファイバ１は、以下のようにして製造すればよい。すなわち、先ず、円筒状のサポート管と、複数本のキャピラリと、１本の棒状コア部材とを用意する。そして、上記サポート管内に複数本のキャピラリと１本のコア部材とを充填することによって、プリフォームを作製する。このとき、コア部材はサポート管の中心軸位置に配置されるようにする。
【００４７】
次いで、上記のプリフォームを線引き機にセットし、それを高温に加熱すると共に高速で延伸して細径化（ファイバ化）する。また、線引きの際には、線引きされたフォトニック結晶ファイバ（裸ファイバ１１）に樹脂による被覆が施される。
【００４８】
（ファイバ接続の手順）
次に、上記メカニカルスプライス２により一対のフォトニック結晶ファイバ１を接続する手順について説明する。このときには、上記フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口を閉塞剤１０で閉塞した上で、接続を行うようにする。
【００４９】
具体的にフォトニック結晶ファイバ１の端末処理の手順は、図６に示すように、先ず、フォトニック結晶ファイバ１の先端部分の樹脂被覆を剥がし、裸ファイバ１１を露出させる（同図の（ａ）参照）。そして、その各細孔８ａの先端開口から長手方向に閉塞剤としての樹脂１０を充填する。この樹脂１０は例えば紫外線硬化型樹脂を用いればよいが、紫外線硬化型樹脂に限らず、例えば熱硬化型樹脂や、熱可塑性樹脂を用いてもよい。さらに、上記樹脂の屈折率はコア部７１の屈折率よりも低いものが好ましい。
【００５０】
次いで、上記裸ファイバ１１に対して紫外線を照射し、これにより、各細孔８ａ内に充填した樹脂１０を硬化させる（同図の（ｂ）参照）。
【００５１】
そして、裸ファイバ１１の樹脂１０が充填されている範囲においてその先端部を切除することにより、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３を形成する（同図の（ｃ）参照）。
【００５２】
こうして、各フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口を樹脂１０で閉塞した後は、上述した手順でメカニカルスプライス２により一対のフォトニック結晶ファイバ１，１の接続を行う。
【００５３】
このように本実施形態では、メカニカルスプライス２のＶ溝３１には、マッチングオイルが充填されているが、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口は樹脂１０により閉塞されているため、上記マッチングオイルが細孔８ａ内に入り込むことが防止される。また、細孔８ａの開口を閉塞する樹脂１０がコア部７１の屈折率（純粋石英であれば１．４５２）よりも低い屈折率を有することで、コア部７１内を伝播する信号光がその径方向に漏れ出すことが抑制される。その結果、接続損失の低下を防止することができる。また、各細孔８ａの開口を閉塞することで、例えばこの細孔８ａ内に水分等が入り込むことも防止することが可能となり、伝送損失の低下を防止することができる。
【００５４】
ここで、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３から樹脂１０が充填されている範囲の長手方向の長さＬ（図６（ｃ）参照）は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。ファイバ長手方向の広い範囲に亘って細孔８ａ内に樹脂１０を充填したときにはその範囲の細孔８ａ内の屈折率が他の部分と異なることで信号孔の伝播に悪影響を及ぼす虞があるところを、上記長さＬを１０ｍｍ以下とすることで、こうした悪影響を防止することができる。これは、樹脂１０が充填されたファイバ先端部を切除する際に、その切除位置を調整することにより容易に行い得る。
【００５５】
また、フォトニック結晶ファイバ１の各細孔８ａに樹脂１０を充填した後に、その先端部を切除するため、ファイバ１の接続端面１３におけるコア部７１の端面に樹脂１０が付着することが防止されると共に、各細孔８ａの開口が樹脂１０で確実に閉塞されるようになり、ファイバ１の接続端面１３を容易に形成することが可能になる。
【００５６】
尚、上記実施形態では、メカニカルスプライス２を、Ｖ溝３１が形成された基板３と、押さえ部材４１，４２と、クランプ部材５１，５２とからなるものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば図７に示すように、キャピラリ９からなるメカニカルスプライスにより一対のフォトニック結晶ファイバ１，１を接続するときにも適用可能である。
【００５７】
つまり、上記キャピラリ９は例えばガラス製であり、その孔９１は、裸ファイバ１１の径よりも僅かに大きくされていると共に、長手方向両端部においては、その端部に向かって径が拡大するテーパ部９２とされている。そして、上記キャピラリ９の孔９１が、ファイバ１の接続端面１３同士が突き合わされる突き合せ部分であり、ここには、マッチングオイルが予め充填されている。
【００５８】
そして、このキャピラリ９により一対のフォトニック結晶ファイバ１，１を接続するときには、上述したように、フォトニック結晶ファイバ１の先端部分の樹脂被覆を剥がし、裸ファイバ１１を露出させて、その各細孔８ａの先端開口から長手方向に樹脂１０を充填する。そして、各細孔８ａ内に充填した樹脂１０を硬化させた上で、ファイバ端部の樹脂１０が充填されている範囲においてその先端部を切除することにより、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３を形成する（図６参照）。
【００５９】
こうして、接続端面１３における各細孔８ａの開口が樹脂１０で閉塞されたフォトニック結晶ファイバ１を、上記キャピラリ９の両端開口からその内部にそれぞれ挿入し、ファイバ１の接続端面１３同士を、上記キャピラリ９の略中央位置で突き合わせる。この状態で、上記各ファイバ１，１の樹脂被覆部１２を例えば紫外線硬化型接着剤等により接着固定する。こうして、キャピラリ９を用いたフォトニック結晶ファイバ１の接続が完了する。
【００６０】
この場合も、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口は樹脂１０により閉塞されているため、キャピラリ９内に充填されたマッチングオイルが細孔８ａ内に入り込むことが防止される。その結果、伝送損失の低下を防止することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態では、フォトニック結晶ファイバ１同士を接続する場合について説明したが、本発明はフォトニック結晶ファイバ１とコア部とクラッド部とを有する光ファイバとを接続する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 メカニカルスプライスを示す斜視図である。
【図２】 メカニカルスプライスの基板を示す平面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】 図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】 フォトニック結晶ファイバの端面を示す斜視図である。
【図６】 フォトニック結晶ファイバの端末処理の手順を示す説明図である。
【図７】 図１とは異なるメカニカルスプライスを示す図３対応図である。
【符号の説明】
１ フォトニック結晶ファイバ
１０ 閉塞剤
１３ 接続端面
２，９ メカニカルスプライス
３１ Ｖ溝（突き合せ部分）
７１ コア部
８ 多孔部
８ａ 細孔
９１ 孔（突き合せ部分）
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニック結晶ファイバの接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバの端面同士を突き合わせて接続する方法として、メカニカルスプライスを用いた方法が知られている。このメカニカルスプライスとして、裸ファイバが内挿されるＶ溝が形成された基板と、この基板に重ね合わされる押さえ部材と、この重ね合わされた基板と押さえ部材とを挟持するコ字状のクランプ部材とからなるものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、Ｖ溝の両側それぞれから裸ファイバを挿入してその接続端面同士を突き合わし、この状態で基板と押さえ部材と重ね合わせて、これらをクランプ部材により挟持することで、一対の光ファイバの接続を行うようにしている。
【０００３】
また、これとは異なるメカニカルスプライスとして、ガラス製の細管（キャピラリ）からなるものが知られており、このものでは、上記キャピラリの両端開口のそれぞれから裸ファイバを挿入して、キャピラリ内部でこれらの端面同士を突き合せて接続するようにしている。
【０００４】
上記いずれのメカニカルスプライスにおいても、光ファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分には、接続端面での反射に起因する接続損失を低減するために、コア部の屈折率と略同じ屈折率を有する屈折率整合剤（マッチングオイル）を充填している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１８８３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光ファイバはコア部及びクラッド部を有するものであるが、これとは異なるファイバとして、ファイバ中心に中実に形成されたコア部と、このコア部を囲むように設けられかつコア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニック結晶ファイバが知られている。
【０００７】
このものは、多孔部で囲われたコア部に光を閉じ込めて伝送するものであるが、細孔の大きさやその間隔を異ならせる等して、光の波長分散を自由に制御可能であることから、従来の光ファイバでは実現できなった新しい波長域での通信が可能であり、通信の高速化とコストダウンとが期待されている。
【０００８】
このフォトニック結晶ファイバ同士、又はフォトニック結晶ファイバと光ファイバとを上記メカニカルスプライスによって接続しようとすると、フォトニック結晶ファイバの端面における各細孔の開口からその内部にマッチングオイルが入り込んでしまうことになる。このマッチングオイルはコア部と略同じ屈折率を有するため、細孔内にマッチングオイルが入り込んでしまうとコア部内を伝播している信号光が径方向に漏れ出してしまい、その結果、ファイバの接続部分で大きな損失が発生することになる。また、上記マッチングオイルが、各細孔内を長手方向に流れてしまうと、ファイバの接続部分以外でも信号光の漏れが生じることになり、伝送損失の劣化を招く虞がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メカニカルスプライスによりフォトニック結晶ファイバを接続する際に、接続損失が増大してしまうことを防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で塞ぐこととした。
【００１１】
具体的に、第１の発明は、少なくとも一方のファイバが、ファイバ中心をなしかつ中実に形成されたコア部と、該コア部を囲うように設けられかつ該コア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニック結晶ファイバである一対のファイバ同士が、メカニカルスプライスにより互いに接続されたフォトニック結晶ファイバの接続構造に係る。
【００１２】
そして、第１の発明に係る接続構造では、上記メカニカルスプライスにおいてファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分には、屈折率整合剤が充填されているとして、上記フォトニック結晶ファイバを、その各細孔の先端開口からその長手方向に閉塞剤としての樹脂を充填し、上記各細孔内に充填した閉塞剤を硬化させ、上記硬化の後に、上記フォトニック結晶ファイバ端部の閉塞剤が充填されている範囲において該ファイバの先端部を切除することによって、上記コア部と各細孔の開口とからなる接続端面における各細孔の開口のみが上記閉塞剤で閉塞されているものとする。
【００１３】
この構成によると、フォトニック結晶ファイバ同士、又はフォトニック結晶ファイバと光ファイバとの接続を行う際には、先ずフォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で塞ぐ。
【００１４】
こうした上で、メカニカルスプライスを用いて一対のファイバの接続端面同士を突き合わせて接続する。
【００１５】
ここで、メカニカルスプライスは、上述したように、Ｖ溝が形成された基板と押さえ部材とクランプ部材とからなるものであってもよいし、キャピラリからなるものであってもよいが、ファイバの端面同士が突き合わされる突き合せ部分に屈折率整合剤が充填されたものとする。
【００１６】
このようにメカニカルスプライスの突き合せ部分には、屈折率整合剤が充填されているものの、フォトニック結晶ファイバの各細孔は、その開口が閉塞剤で塞がれているため、上記屈折率整合剤が細孔内に入り込むことが防止される。こうして、フォトニック結晶ファイバをメカニカルスプライスを用いて接続する場合でも、接続損失の増大が防止される。
【００１７】
特に、前記の構成では、細孔内に閉塞剤としての樹脂を充填した後に、ファイバの先端部を切除してフォトニック結晶ファイバの接続端面を形成するため、そのコア部の端面（接続端面）に閉塞剤が付着することが防止されると共に、各細孔の開口を閉塞剤で確実に閉塞することが可能になる。つまり、フォトニック結晶ファイバの接続端面の形成を容易に行い得る。
【００１８】
前記フォトニック結晶ファイバの接続端面から閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さは、１０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００１９】
これは、通常は、各細孔内には空気が入っているためその屈折率は１であるのに対し、閉塞剤の屈折率は１よりも高くなることから、ファイバ長手方向の広い範囲に亘って細孔内に閉塞剤を充填したときには、その範囲の細孔内の屈折率が他の部分と異なることで信号孔の伝播に悪影響を及ぼす虞があるためである。そこで、こうした悪影響を低減するため、フォトニック結晶ファイバの接続端面から閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さが１０ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。尚、閉塞剤が充填されている範囲の長手方向の長さは、フォトニック結晶ファイバの構造に応じて適宜設定すればよい。
【００２０】
上記閉塞剤としては、フォトニック結晶ファイバのコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂を用いることが好ましい。
【００２１】
これは閉塞剤の屈折率がコア部の屈折率以上であると、閉塞剤により各細孔の開口を閉塞したときに、コア部を伝播する信号光が径方向に漏れ出して、フォトニック結晶ファイバの光学特性に影響を及ぼすことになるためである。
【００２２】
また、閉塞剤としては、紫外線硬化型樹脂を用いるのがよい。こうすることで、上述した硬化工程においては、フォトニック結晶ファイバの外部から紫外線を照射することだけで、各細孔内に充填した樹脂を短時間で容易に硬化させることができ、作業性の向上が図られる。
【００２３】
尚、閉塞剤としては、紫外線硬化型樹脂に限らず、例えば熱硬化型樹脂や、熱可塑性樹脂等を用いることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、フォトニック結晶ファイバの接続端面における各細孔の開口を閉塞剤で閉塞することにより、屈折率整合剤が細孔内に入り込むことが防止され、その結果、メカニカルスプライスによりフォトニック結晶ファイバを接続するときにも、接続損失が増大することを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２６】
（メカニカルスプライスの構成）
図１〜図４は、１対のファイバの接続端面同士を突き合わせて接続するためのメカニカルスプライス２を示していて、このものは、一対のファイバの接続端面同士が突き合わされるＶ溝３１が形成された基板３と、この基板３と重ね合わされる押さえ部材４１，４２と、重ね合わされた基板３と押さえ部材４１，４２とを挟持するクランプ部材５１，５２とから構成されている。
【００２７】
上記基板３は例えばプラスチック製等の板材により構成されており、図２に示すように、その幅方向（同図における上下方向）の略中央であって、その長手方向（同図における左右方向）の中央部にはＶ溝３１が設けられ、その長手方向の両端部それぞれにはガイド溝３３が設けられ、この各ガイド溝３３とＶ溝３１との間には各ガイド溝３３とＶ溝３１とを連通させる固定溝３２が設けられている。
【００２８】
上記Ｖ溝３１は、ファイバ１の樹脂被覆が除去された裸ファイバ１１が内挿されるものであり、図４に示すように、裸ファイバ１１の径よりも僅かに大きい溝幅を有するＶ字状に形成されている。
【００２９】
上記ガイド溝３３は、上記裸ファイバ１１を上記Ｖ溝３１内に挿入する際の案内をするものであり、その長手方向の端部に向かって径が拡大するテーパ状に形成されている。
【００３０】
上記固定溝３２は、ファイバ１において、裸ファイバ１１に隣接して樹脂被覆が残された部分（以下これを樹脂被覆部１２という）が内挿されるものであり、この樹脂被覆部１２よりも僅かに大きい溝幅を有するように構成されている。
【００３１】
また、上記基板３における幅方向の両側部には、それぞれ後述する押さえ部材４１，４２の係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａと係合する係合溝３４，３５が形成されていて、この各係合溝３４，３５は、長手方向に延びて形成されている。
【００３２】
上記押さえ部材４１，４２は、基板３においてＶ溝３１が設けられた長手方向の中央部で、この基板３に重ね合わされる第１の押さえ部材４１と、固定溝３２及びガイド溝３３が設けられた長手方向の両端部で、基板３に重ね合わされる２つの第２の押さえ部材４２とから構成されている。
【００３３】
上記第１及び第２の押さえ部材４１，４２には、その幅方向の両側部それぞれに、上記基板３の係合溝３４，３５と係合する係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａ（図１又は図４参照）が設けられていて（尚、第２の押さえ部材４２における一方の側の係合部は図示を省略する）、これにより、第１及び第２の押さえ部材４１，４２を基板３と重ね合わせたときに、両者の位置決めがなされるようにされている。
【００３４】
また、上記２つの係合部４１ａ，４１ｃ，４２ａの内の一方の係合部４１ａ，４２ａ（後述するクランプ部材５１，５２が取り付けられる側とは逆側の係合部）には、その長手方向の所定位置に切り欠き４１ｂ，４２ｂが形成されており、これら第１及び第２の押さえ部材４１，４２を基板３と重ね合わせたときには、これらの切り欠き４１ｂ，４２ｂと基板３の係合溝３５とによって、後述するくさび６が挿入されるスリット２２が形成されるようになっている。
【００３５】
また、上記各第２の押さえ部材４２には、図１又は図３に示すように、基板３と重ね合わされたときにその基板３のガイド溝３３と相対向する部分に、このガイド溝３３と同様に、長手方向の端部に向かって径が拡大するテーパ状のガイド溝５３が形成されている。これにより、各第２の押さえ部材４２を基板３と重ね合わせたときには、相対向する２つのガイド溝３３，５３によって、メカニカルスプライス２の長手方向両端に開口する挿入孔２１が形成されるようになっている。
【００３６】
上記クランプ部材５１，５２は、上記第１の押さえ部材４１と基板３とを挟持する第１のクランプ部材５１と、各第２の押さえ部材４２と基板３とを挟持する２つの第２のクランプ部材５２とから構成されている。
【００３７】
上記第１及び第２のクランプ部材５１，５２は、図１、図３又は図４に示すように、それぞれ上記押さえ部材４１，４２の上面と当接する第１アーム５１ａ，５２ａと、上記基板３の下面と当接する第２アーム５１ｂ（尚、第２のクランプ部材５２における第２アームの図示は省略する）と、これら第１及び第２アーム５１ａ，５１ｂの基端同士を互いに連結する連結部５１ｃ（尚、第２のクランプ部材５２における連結部の図示は省略する）とからなる断面略コ字状に形成されている。そして、重ね合わされた基板３と各押さえ部材４１，４２とは、各クランプ部材５１，５２の第１及び第２アーム５１ａ，５１ｂ，５２ａによって挟持されることで、一体化するようになっている。
【００３８】
尚、組み立てられた上記メカニカルスプライス２におけるＶ溝３１内には、マッチングオイルが予め充填されるようになっている。つまり、メカニカルスプライス２のＶ溝３１は、後述するように、ファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合せ部分となる。
【００３９】
このメカニカルスプライス２を用いて一対のファイバ１，１の接続を行うときには、接続をする各ファイバ１，１は、その先端部分の樹脂被覆１２を剥がして裸ファイバ１１を露出させた状態にする。
【００４０】
そして、上記メカニカルスプライス２のの側面に形成された各スリット２２にくさび６を挿入するようにし、これにより、クランプ部材５１，５２の挟持力に抗して基板３と各押さえ部材４１，４２との間に隙間を設ける（図４の一点鎖線参照）。
【００４１】
この状態で、上記一対のファイバ１，１を、上記メカニカルスプライス２の両端に形成された挿入孔２１からそれぞれ内部に挿入する。こうすることで、各ファイバ１，１の裸ファイバ１１は、メカニカルスプライス２の固定溝３２を通過してＶ溝３１内まで挿入され、その接続端面同士がＶ溝３１内の長手方向略中央で付き合わされる。このときには、各ファイバ１，１の樹脂被覆部１２は固定溝３２内に挿入された状態となる。
【００４２】
そして、上記各くさび６を各スリット２２から抜くことにより、各クランプ部材５１，５２によって基板３と各押さえ部材４１，４２とが挟持され、これにより、一対のファイバ１，１の接続端面同士が突き合わされた状態でこのファイバ１，１が固定され、一対のファイバ１，１の接続が完了する。
【００４３】
（フォトニック結晶ファイバの構成）
図５は、フォトニック結晶ファイバ１の端末部を示している。このフォトニック結晶ファイバ１は、石英やプラスチック等により形成されており、ファイバ中心をなすコア部７１と、そのコア部７１を囲うように設けられた多孔部８と、多孔部８を囲うように設けられた被覆部７２と、を備えている。
【００４４】
上記コア部７１は中実に形成されており、信号光は、このコア部７１を長手方向に伝播するようにされている。このコア部７１には、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の機能性物質をドープするようにしてもよい。
【００４５】
多孔部８は、上記コア部７１の周囲で、このコア部７１に沿って延びる複数の細孔８ａが形成されており、この複数の細孔８ａがファイバ横断面において三角格子を構成するように配設されることで、ファイバ径方向にフォトニック結晶構造を形成している。信号光は、この多孔部８によってコア部７１に閉じ込められるようになる。
【００４６】
かかるフォトニック結晶ファイバ１は、以下のようにして製造すればよい。すなわち、先ず、円筒状のサポート管と、複数本のキャピラリと、１本の棒状コア部材とを用意する。そして、上記サポート管内に複数本のキャピラリと１本のコア部材とを充填することによって、プリフォームを作製する。このとき、コア部材はサポート管の中心軸位置に配置されるようにする。
【００４７】
次いで、上記のプリフォームを線引き機にセットし、それを高温に加熱すると共に高速で延伸して細径化（ファイバ化）する。また、線引きの際には、線引きされたフォトニック結晶ファイバ（裸ファイバ１１）に樹脂による被覆が施される。
【００４８】
（ファイバ接続の手順）
次に、上記メカニカルスプライス２により一対のフォトニック結晶ファイバ１を接続する手順について説明する。このときには、上記フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口を閉塞剤１０で閉塞した上で、接続を行うようにする。
【００４９】
具体的にフォトニック結晶ファイバ１の端末処理の手順は、図６に示すように、先ず、フォトニック結晶ファイバ１の先端部分の樹脂被覆を剥がし、裸ファイバ１１を露出させる（同図の（ａ）参照）。そして、その各細孔８ａの先端開口から長手方向に閉塞剤としての樹脂１０を充填する。この樹脂１０は例えば紫外線硬化型樹脂を用いればよいが、紫外線硬化型樹脂に限らず、例えば熱硬化型樹脂や、熱可塑性樹脂を用いてもよい。さらに、上記樹脂の屈折率はコア部７１の屈折率よりも低いものが好ましい。
【００５０】
次いで、上記裸ファイバ１１に対して紫外線を照射し、これにより、各細孔８ａ内に充填した樹脂１０を硬化させる（同図の（ｂ）参照）。
【００５１】
そして、裸ファイバ１１の樹脂１０が充填されている範囲においてその先端部を切除することにより、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３を形成する（同図の（ｃ）参照）。
【００５２】
こうして、各フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口を樹脂１０で閉塞した後は、上述した手順でメカニカルスプライス２により一対のフォトニック結晶ファイバ１，１の接続を行う。
【００５３】
このように本実施形態では、メカニカルスプライス２のＶ溝３１には、マッチングオイルが充填されているが、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口は樹脂１０により閉塞されているため、上記マッチングオイルが細孔８ａ内に入り込むことが防止される。また、細孔８ａの開口を閉塞する樹脂１０がコア部７１の屈折率（純粋石英であれば１．４５２）よりも低い屈折率を有することで、コア部７１内を伝播する信号光がその径方向に漏れ出すことが抑制される。その結果、接続損失の低下を防止することができる。また、各細孔８ａの開口を閉塞することで、例えばこの細孔８ａ内に水分等が入り込むことも防止することが可能となり、伝送損失の低下を防止することができる。
【００５４】
ここで、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３から樹脂１０が充填されている範囲の長手方向の長さＬ（図６（ｃ）参照）は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。ファイバ長手方向の広い範囲に亘って細孔８ａ内に樹脂１０を充填したときにはその範囲の細孔８ａ内の屈折率が他の部分と異なることで信号孔の伝播に悪影響を及ぼす虞があるところを、上記長さＬを１０ｍｍ以下とすることで、こうした悪影響を防止することができる。これは、樹脂１０が充填されたファイバ先端部を切除する際に、その切除位置を調整することにより容易に行い得る。
【００５５】
また、フォトニック結晶ファイバ１の各細孔８ａに樹脂１０を充填した後に、その先端部を切除するため、ファイバ１の接続端面１３におけるコア部７１の端面に樹脂１０が付着することが防止されると共に、各細孔８ａの開口が樹脂１０で確実に閉塞されるようになり、ファイバ１の接続端面１３を容易に形成することが可能になる。
【００５６】
尚、上記実施形態では、メカニカルスプライス２を、Ｖ溝３１が形成された基板３と、押さえ部材４１，４２と、クランプ部材５１，５２とからなるものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば図７に示すように、キャピラリ９からなるメカニカルスプライスにより一対のフォトニック結晶ファイバ１，１を接続するときにも適用可能である。
【００５７】
つまり、上記キャピラリ９は例えばガラス製であり、その孔９１は、裸ファイバ１１の径よりも僅かに大きくされていると共に、長手方向両端部においては、その端部に向かって径が拡大するテーパ部９２とされている。そして、上記キャピラリ９の孔９１が、ファイバ１の接続端面１３同士が突き合わされる突き合せ部分であり、ここには、マッチングオイルが予め充填されている。
【００５８】
そして、このキャピラリ９により一対のフォトニック結晶ファイバ１，１を接続するときには、上述したように、フォトニック結晶ファイバ１の先端部分の樹脂被覆を剥がし、裸ファイバ１１を露出させて、その各細孔８ａの先端開口から長手方向に樹脂１０を充填する。そして、各細孔８ａ内に充填した樹脂１０を硬化させた上で、ファイバ端部の樹脂１０が充填されている範囲においてその先端部を切除することにより、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３を形成する（図６参照）。
【００５９】
こうして、接続端面１３における各細孔８ａの開口が樹脂１０で閉塞されたフォトニック結晶ファイバ１を、上記キャピラリ９の両端開口からその内部にそれぞれ挿入し、ファイバ１の接続端面１３同士を、上記キャピラリ９の略中央位置で突き合わせる。この状態で、上記各ファイバ１，１の樹脂被覆部１２を例えば紫外線硬化型接着剤等により接着固定する。こうして、キャピラリ９を用いたフォトニック結晶ファイバ１の接続が完了する。
【００６０】
この場合も、フォトニック結晶ファイバ１の接続端面１３における各細孔８ａの開口は樹脂１０により閉塞されているため、キャピラリ９内に充填されたマッチングオイルが細孔８ａ内に入り込むことが防止される。その結果、伝送損失の低下を防止することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態では、フォトニック結晶ファイバ１同士を接続する場合について説明したが、本発明はフォトニック結晶ファイバ１とコア部とクラッド部とを有する光ファイバとを接続する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 メカニカルスプライスを示す斜視図である。
【図２】 メカニカルスプライスの基板を示す平面図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】 図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図５】 フォトニック結晶ファイバの端面を示す斜視図である。
【図６】 フォトニック結晶ファイバの端末処理の手順を示す説明図である。
【図７】 図１とは異なるメカニカルスプライスを示す図３対応図である。
【符号の説明】
１ フォトニック結晶ファイバ
１０ 閉塞剤
１３ 接続端面
２，９ メカニカルスプライス
３１ Ｖ溝（突き合せ部分）
７１ コア部
８ 多孔部
８ａ 細孔
９１ 孔（突き合せ部分）
Claims (4)
- 少なくとも一方のファイバが、ファイバ中心をなしかつ中実に形成されたコア部と、該コア部を囲うように設けられかつ該コア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニック結晶ファイバである一対のファイバ同士が、メカニカルスプライスにより互いに接続されたフォトニック結晶ファイバの接続構造であって、
上記メカニカルスプライスにおいてファイバの接続端面同士が突き合わされる突き合わせ部分には、屈折率整合剤が充填されており、
上記フォトニック結晶ファイバは、
その各細孔の先端開口からその長手方向に閉塞剤としての樹脂を充填し、
上記各細孔内に充填した閉塞剤を硬化させ、
上記硬化の後に、上記フォトニック結晶ファイバ端部の閉塞剤が充填されている範囲において該ファイバの先端部を切除することによって、上記コア部と各細孔の開口とからなる接続端面における各細孔の開口のみが上記閉塞剤で閉塞されている
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの接続構造。 - 請求項１において、
上記フォトニック結晶ファイバにおける接続端面から樹脂が充填されている範囲の長手方向の長さは、１０ｍｍ以下に設定されている
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの接続構造。 - 請求項１又は２において、
閉塞剤は、フォトニック結晶ファイバのコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂である
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの接続構造。 - 請求項３において、
閉塞剤は、紫外線硬化型樹脂である
ことを特徴とするフォトニック結晶ファイバの接続構造。
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