JP4526726B2

JP4526726B2 - 光部品

Info

Publication number: JP4526726B2
Application number: JP2001095132A
Authority: JP
Inventors: 宏治大浦; 健一郎浅野; 英行細谷
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002296442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保持光ファイバを用いた定偏波型の偏波保持光ファイバ配列部品を備えた光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来の定偏波型光部品の一例を示す。
この例の定偏波型光部品においては、円柱状の２つの第１および第２の０．２５ピッチグリンレンズ１１、１２の間に誘電体多層膜１３が挟まれ、これらが接着剤などで固定されている。
グリンレンズとは、光ファイバなどと同様に中心の屈折率が高く、外周に向かって屈折率が低くなっているレンズのことである。
【０００３】
第１の０．２５ピッチグリンレンズ１１および第２の０．２５ピッチグリンレンズ１２は円柱状で、レンズに入射した光線は、正弦波状の光路をとって進む。また、０．２５ピッチグリンレンズとは、円柱状のレンズの長さをｌとし、正弦波の光路の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの長さｌが０．２５ｐとなるレンズのことである。
【０００４】
一方、入射ポート１９用の第１の偏波保持光ファイバ１４は、その先端の被覆層１４ｂが除去されることにより露出した裸光ファイバ部１４ａが、円柱状の第１のキャピラリ１７内に設けられた細孔１７ａに挿入され、接着剤１７ｂにて固定されている。そして、この第１のキャピラリ１７が、０．２５ピッチグリンレンズ１１に接着剤で固定されている。
また、入射ポート２０用のシングルモード光ファイバ１５、出射ポート２１用の第２の偏波保持光ファイバ１６も同様にして、第２のキャピラリ１８の細孔１８ａに挿入され、接着剤１８ｂにて固定されている。そして、この第２のキャピラリ１８が、第２の０．２５ピッチグリンレンズ１２に、接着剤で固定されている。
【０００５】
この例の定偏波型光部品では、第１の偏波保持光ファイバ１４から波長λ₁の通信光が入射され、入射ポート１９に到達する。この通信光が、第１のグリンレンズ１１で平行にされ、誘電体多層膜１３に到達する。誘電体多層膜１３に到達した通信光が、その波長により誘電体多層膜１３の波長フィルタで選択的に透過され、第２のグリンレンズ１２で集光されて出射ポート２１に到達し、第２の偏波保持光ファイバ１６へ入射される。そして、この通信光が、偏光面を保持したまま第２の偏波保持光ファイバ１６から出射される。
一方、シングルモード光ファイバ１５から、通信光を増幅するための波長λ₂の励起光が入射され、入射ポート２０に到達する。この励起光は、第２のグリンレンズ１２で平行にされ、誘電体多層膜１３に到達する。誘電体多層膜１３に到達した励起光は、選択的に全反射され、第２のグリンレンズ１２で集光されて出射ポート２１に到達し、第２の偏波保持光ファイバ１６へ入射される。この励起光は、第２の偏波保持光ファイバ１６から出射される。
【０００６】
ここで、第１の偏波保持光ファイバ１４から第２の偏波保持光ファイバ１６へと透過する偏波光において、その偏光面を保持するためには、第１および第２の偏波保持光ファイバ１４、１６の応力付与方向と偏波光の偏光方向が一致していなければならない。したがって、第１および第２の偏波保持光ファイバ１４、１６における応力付与方向を、第１のキャピラリ１７と第１のグリンレンズ１１および第２のキャピラリ１８と第２のグリンレンズ１２の接続時に揃えなければならない。
【０００７】
また、反射減衰量を低減するために、第１のキャピラリ１７と第１のグリンレンズ１１および第２のキャピラリ１８と第２のグリンレンズ１２の接合面を光軸に対して斜め（６〜１０度）に加工し、接合する必要がある。したがって、第１および第２の偏波保持光ファイバ１４、１６が、第１および第２のキャピラリ１７、１８に固定される際に、その応力付与方向を、接合面の傾き方向に対して揃える必要がある。従来、目視にてこれを行っていたため、±５度程度の誤差があった。
また、このような角度誤差のため、第１および第２の偏波保持光ファイバ１４、１６を第１および第２のグリンレンズ１１、１２に調芯、接合する際に、各光軸の調芯だけでなく、偏波クロストーク（消光比）が最大となるように、第１および第２の偏波保持光ファイバ１４、１６のいずれかを、光軸を中心として回転させ、調整する必要が有る。この作業は、偏波クロストークを観察しながら行う。
このような作業は、工程が複雑で、作業時間が長くなるから、製造コストの増大を招くという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、偏波保持光ファイバの偏光面を保持したまま、偏波保持光ファイバ同士の接合を容易にする偏波保持光ファイバ配列部品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の請求項１記載の光部品は、偏波保持光ファイバの長手方向の中途において、該偏波保持光ファイバの被覆層の一部を除去して裸光ファイバ部とし、該裸光ファイバ部をファイバ固定部材のファイバ固定部に収納し、固定して、前記ファイバ固定部材およびそのファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部を前記偏波保持光ファイバの長手方向に対して斜めに切断してなり、前記ファイバ固定部材の上面および底面が前記ファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部の光軸と平行な基準面をなしており、前記ファイバ固定部材は、その底部から延出してなる安定板を具備し、該安定板は前記ファイバ固定部に平行で、かつ、前記ファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部を有する偏波保持光ファイバにおける被覆層が存在する側に設けられてなる、一対の偏波保持光ファイバ配列部品と、誘電体多層膜を介して接合された一対のグリンレンズと、を備えてなる光部品であって、前記一対のグリンレンズの長手方向における前記誘電体多層膜と接合していない側の面はそれぞれ、長手方向に対して斜めに切断され、かつ、互いに平行になっており、前記一対のグリンレンズの長手方向における前記誘電体多層膜と接合していない側の面のそれぞれに、前記偏波保持光ファイバ配列部品が対向して接合されてなり、前記一対のグリンレンズのうち一方が０．７５ピッチグリンレンズであり、他方が０．２５ピッチグリンレンズであり、前記誘電体多層膜は、信号光を選択的に透過する特性を有するものであり、前記一対の偏波保持光ファイバ配列部品の一方を構成する偏波保持光ファイバの一端に入射された信号光を、前記一対の偏波保持光ファイバ配列部品の他方を構成する偏波保持光ファイバに入射させるものである。
また、本発明の請求項２記載の光部品は、前記ファイバ固定部材が、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属であるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の偏波保持光ファイバ配列部品の一例を示すものである。図１（ａ）は斜視図を示し、図１（ｂ）はファイバ固定部材のファイバ固定部を、光ファイバの長手方向に対して垂直または斜めに切断した断面図を示す。
この例の偏波保持光ファイバ配列部品４０は、図２に示すように、偏波保持光ファイバ３１およびシングルモード光ファイバ３２の長手方向の中途において、これら偏波保持光ファイバ３１およびシングルモード光ファイバ３２の被覆層が除去された裸光ファイバ部３１ａ、３２ａが、ファイバ固定部材３３のファイバ固定部３３ａに収納された後、固定され、裸光ファイバ部３１ａ、３２ａを保護するために、ファイバ固定部３３ａに蓋３４がなされ、ファイバ固定部３３ａで、光ファイバの長手方向に対して、図中のａ―ａ´で垂直または斜めに切断された構造となっている。
【００１１】
図３は、本発明で用いられるファイバ固定部材３３の一例を示すものである。
ファイバ固定部材３３は、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属などを成形したもので、偏波保持光ファイバ３１およびシングルモード光ファイバ３２の裸光ファイバ部を収納するためのファイバ固定部３３ａを有し、このファイバ固定部３３ａは、Ｖ字溝となっている。また、ファイバ固定部材３３の上面３３ｂおよび／または底面３３ｃは、Ｖ字溝のファイバ固定部３３ａに収納される偏波保持光ファイバ３１およびシングルモード光ファイバ３２の光軸と平行な基準面となっている。
また、ファイバ固定部材３３は、その底部から延出してなる安定板３３ｄを具備する。この安定板３３ｄはファイバ固定部３３ａに平行で、かつ、ファイバ固定部３３ａに固定された裸光ファイバ部３１ａを有する偏波保持光ファイバ３１および裸光ファイバ部３２ａを有するシングルモード光ファイバ３２における被覆層が存在する側に設けられている。
【００１２】
この例に示すように、ファイバ固定部３３ａの形状はＶ字溝に限らず、円形状、矩形状、台形状などであってもよい。また、ファイバ固定部３３ａの大きさは、開口径１２５〜５００μｍ程度、長さ２〜３０ｍｍ程度となっている。ファイバ固定部３３ａがＶ字溝の場合、その角度Ａは６０〜９０度が望ましい。
また、図４に示すように、ファイバ固定部材３３は、ファイバ固定部３３ａが、ファイバ固定部材３３を貫通するように設けられた細孔であってもよい。この細孔の形状もまた、円形状、矩形状、台形状などであってもよい。
【００１３】
偏波保持光ファイバ３１およびシングルモード光ファイバ３２のファイバ固定部３３ａへの固定には、樹脂、低融点ガラス、はんだなどが用いられる。
また、蓋３４は、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属などからなり、ファイバ固定部材３３に、ファイバ固定部３３ａを覆うように接合され、光ファイバを保護している。
【００１４】
このように作製されたファイバ配列部品４０を用いて、光部品を作製する。
図５は、本発明の光部品の一例として、定偏波型光部品を示すものである。
この例の定偏波型光部品は、円柱状の０．２５ピッチグリンレンズ４１と０．７５ピッチグリンレンズ４２の間に誘電体多層膜４３が挟まれ、これらが接着剤などで固定されている。
【００１５】
０．７５ピッチグリンレンズ４２は円柱状で、レンズに入射した光線は、正弦波状の光路をとって進む。また、０．７５ピッチグリンレンズとは、円柱状のレンズの長さをｌとし、正弦波の光路の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの長さｌが０．７５ｐとなるレンズのことである。
【００１６】
そして、ファイバ配列部品４０、４０が、０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７５ピッチグリンレンズ４２の誘電体多層膜４３が接合されていない側に接着剤などで固定されている。このとき、ファイバ配列部品４０、４０と０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７５ピッチグリンレンズ４２の接合面が、それぞれ斜めに形成されている。このように、接合面を斜めに形成するのは、接合面における光の反射減衰量を低減するためである。
【００１７】
この例の定偏波型光部品では、偏波保持光ファイバ３１から波長λ₁の通信光が入射され、入射ポート３５に到達する。この通信光が、０．７５ピッチグリンレンズ４２で平行にされ、誘電体多層膜４３に到達する。誘電体多層膜４３に到達した通信光が、その波長により誘電体多層膜４３の波長フィルタで選択的に透過され、０．２５ピッチグリンレンズ４１で集光されて出射ポート３７に到達し、偏波保持光ファイバ３１へ入射される。そして、この通信光が、偏光面を保持したまま偏波保持光ファイバ３１から出射される。
一方、シングルモード光ファイバ３２から、通信光を増幅するための波長λ₂の励起光が入射され、入射ポート３８に到達する。この励起光は、０．２５ピッチグリンレンズ４１で平行にされ、誘電体多層膜４３に到達する。誘電体多層膜４３に到達した励起光は、選択的に全反射され、０．２５ピッチグリンレンズ４１で集光されて出射ポート３７に到達し、偏波保持光ファイバ３１へ入射される。この励起光は、偏波保持光ファイバ３１から出射される。
【００１８】
ところで、本例で用いられる０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７５ピッチグリンレンズ４２は、アルカリガラスなどからなり、その径方向に屈折率分布を持つものである。
また、０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７ピッチグリンレンズ４２は円柱状で、ファイバ配列部品４０との接合面は、斜めに形成されており、外径１．８ｍｍとなっている。外径は、この他に０．３〜２．０ｍｍから適宜選択可能である。
０．２５ピッチグリンレンズ４１の長さは、４．７ｍｍとなっており、この他に４．６ｍｍ、４．８ｍｍから適宜選択可能である。また、０．７５ピッチグリンレンズ４２の長さは、２３ｍｍ程度以下の範囲から適宜選択可能である。このように寸法が適宜選択可能であるのは、０．２５ピッチ、０．７５ピッチに対応する長さが、０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７５ピッチグリンレンズ４２の屈折率分布や材質などによって異なるためである。
【００１９】
誘電体多層膜４３は、例えば、石英ガラスなどの基板上に、シリカ（ＳｉＯ₂）やチタニア（ＴｉＯ₂）などの屈折率の異なる薄膜を積層してなるものであって、材質や厚さなどは光の波長などによって適宜選択する。この例においてはＳｉＯ₂とＴａ₂Ｏ₅からなる薄膜を交互に積層した厚さ約２０μｍ、１．３ｍｍ×１．３ｍｍのものを用いている。
【００２０】
また、偏波保持光ファイバ３１は、石英ガラスなどからなる高屈折率のコアと、このコアの周囲に設けられた、コアよりも低屈折率のクラッドと、このクラッド内に、前記コアを中心に対称に配置され、かつ前記クラッドよりも低屈折率の断面円形のＢａ₂Ｏ₃をドープしたシリカガラスなどからなる応力付与部を配置し、これらの上に紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた構造となっている。
シングルモード光ファイバ３２は、石英ガラスなどからなる光ファイバ裸線の上に、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた構造となっている。
【００２１】
ここで、ファイバ配列部品４０を用いた光部品の製造方法について、図５を用いて説明する。
先ず、０．２５ピッチグリンレンズ４１と誘電体多層膜４３と０．７５ピッチグリンレンズ４２とからなるフィルタモジュール４４を接着剤で接合する。
次に、固定ステージ（図示略）に、フィルタモジュール４４を配し、固定する。次に、ＸＹＺ方向に移動可能なファイバ自動調芯機のＸＹＺステージ（図示略）に設けられた第１および第２のファイバ配列部品把持部５１、５２に、ファイバ配列部品４０、４０を配し、固定する。
次に、０．２５ピッチグリンレンズ４１、０．７５ピッチグリンレンズ４２またはファイバ配列部品４０、４０の接合面に、紫外線硬化型樹脂などからなる接着剤を塗布する。
【００２２】
次に、ＸＹＺステージを調節して、フィルタモジュール４４とファイバ配列部品４０、４０の調芯をし、両者を最適な位置関係に設定する。
ところで、フィルタモジュール４４とファイバ配列部品４０、４０との調芯では、入射ポート３５用偏波保持光ファイバ３１から所定強度の光を入射し、出射ポート３７用偏波保持光ファイバ３１でその光の強度を測定することで挿入損失が最も小さくなる点を、最適位置とする。
そして、フィルタモジュール４４とファイバ配列部品４０、４０の調芯後、両者の接合面に塗布した紫外線硬化型樹脂からなる接着剤に、紫外線光源に接続されている紫外線照射用ライトガイド（図示略）から紫外線が発せられ、フィルタモジュール４４の長手方向に対して垂直にフィルタモジュール４４の接合部に入射する。そして、紫外線硬化型樹脂からなる接着剤が硬化し、定偏波型光部品となる。
【００２３】
また、本発明の光部品は、図７に示すように、０．２５ピッチグリンレンズ４１と誘電体多層膜４３と０．２５ピッチグリンレンズ４１とからなるフィルタモジュールを用いてもよい。
このような光部品では、グリンレンズ４１に接合されるファイバ配列部品４０、４０は両者の上下が互い違いになるように接合される。
【００２４】
本発明の偏波保持光ファイバ配列部品は、ファイバ固定部材３３に、偏波保持光ファイバ３１を収納し、固定したものを、ファイバ固定部で切断したものであるから、切断後のファイバ固定部材３３の基準面３３ｂおよび／または３３ｃに対するそれぞれの偏波保持光ファイバ３１の応力付与方向がなす角度は、一致している。したがって、２つの偏波保持光ファイバ３１、３１の応力付与方向がなす角度のずれは、第１および第２のファイバ配列部品把持部５１、５２の基準面の誤差のみにより生じる。したがって、ＸＹＺステージを調節することにより、高い精度で両者の偏光面を一致させることができる。
また、ファイバ固定部３３へ偏波保持光ファイバ３１を収納時、偏波保持光ファイバ３１の応力付与方向を、光軸を中心として回転して調整する必要がなくなり、光軸を合わせるための作業時間が短くなるため、製造コストを低減することができる。
そして、自動調芯時に、偏波保持光ファイバ３１の応力付与方向を光軸の中心として回転して調整することなく、高い消音比の光部品が得られる。したがって、作業時間が短くなり、安価な光部品を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏波保持光ファイバ配列部品は、偏波保持光ファイバの被覆層の一部を除去して裸光ファイバ部とし、該裸光ファイバ部をファイバ固定部材に固定し、前記ファイバ固定部材のファイバ固定部を切断してなるものであるから、高い精度で偏波保持光ファイバの偏光面を一致させることができる。
また、本発明の偏波保持光ファイバ配列部品は、前記ファイバ固定部材が、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属であるから、このファイバ固定部材内に収納される光ファイバの光軸と平行な基準面を形成することができ、偏波保持光ファイバの偏光面を保持することができる。
また、本発明の光部品は、上記のような偏波保持光ファイバ配列部品を用いたものであるから、低コストで、高い精度で偏光面の一致した光部品を得ることができる。
そして、本発明の偏波保持光ファイバ配列部品の製造方法は、偏波保持光ファイバの被覆層の一部を除去して裸光ファイバ部とし、該裸光ファイバ部をファイバ固定部材に固定し、前記ファイバ固定部材のファイバ固定部を切断するから、偏波保持光ファイバの応力付与方向を、光軸を中心として回転して調整する必要がなくなり、光軸を合わせるための作業時間が短くなるため、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏波保持光ファイバ配列部品の一例を示し、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）はファイバ固定部材を、光ファイバの長手方向に対して垂直または斜めに切断した断面図である。
【図２】本発明の偏波保持光ファイバ配列部品の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３】本発明で用いられるファイバ固定部材の一例を示し、図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明で用いられるファイバ固定部材の他の例を示し、図４（ａ）はファイバ固定部の形状が円形であり、図４（ｂ）はファイバ固定部の形状が矩形となっている。
【図５】本発明の光部品の一例を示し、図５（ａ）は正面図であり、図５（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の光部品の製造方法を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の光部品の他の例を示す正面図である。
【図８】従来の定偏波型光部品の一例を示す図である。
【符号の説明】
３１…偏波保持光ファイバ、３２…シングルモード光ファイバ、３１ａ，３２ａ…裸光ファイバ部、３３…ファイバ固定部材、３３ａ…ファイバ固定部、３３ｄ…安定板、３４…蓋、４０…ファイバ配列部品、４１…０．２５ピッチグリンレンズ、４２…０．７５ピッチグリンレンズ、４３…誘電体多層膜、４４…フィルタモジュール、５１…第１のファイバ配列部品把持部、５２…第２のファイバ配列部品把持部。

Claims

偏波保持光ファイバの長手方向の中途において、該偏波保持光ファイバの被覆層の一部を除去して裸光ファイバ部とし、該裸光ファイバ部をファイバ固定部材のファイバ固定部に収納し、固定して、
前記ファイバ固定部材およびそのファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部を前記偏波保持光ファイバの長手方向に対して斜めに切断してなり、前記ファイバ固定部材の上面および底面が前記ファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部の光軸と平行な基準面をなしており、
前記ファイバ固定部材は、その底部から延出してなる安定板を具備し、該安定板は前記ファイバ固定部に平行で、かつ、前記ファイバ固定部に固定された裸光ファイバ部を有する偏波保持光ファイバにおける被覆層が存在する側に設けられてなる、一対の偏波保持光ファイバ配列部品と、
誘電体多層膜を介して接合された一対のグリンレンズと、を備えてなる光部品であって、
前記一対のグリンレンズの長手方向における前記誘電体多層膜と接合していない側の面はそれぞれ、長手方向に対して斜めに切断され、かつ、互いに平行になっており、
前記一対のグリンレンズの長手方向における前記誘電体多層膜と接合していない側の面のそれぞれに、前記偏波保持光ファイバ配列部品が対向して接合されてなり、
前記一対のグリンレンズのうち一方が０．７５ピッチグリンレンズであり、他方が０．２５ピッチグリンレンズであり、
前記誘電体多層膜は、信号光を選択的に透過する特性を有するものであり、前記一対の偏波保持光ファイバ配列部品の一方を構成する偏波保持光ファイバの一端に入射された信号光を、前記一対の偏波保持光ファイバ配列部品の他方を構成する偏波保持光ファイバに入射させることを特徴とする光部品。
前記ファイバ固定部材が、石英、ガラス、セラミックス、樹脂、金属であることを特徴とする請求項１記載の光部品。