JP4571060B2 - ホーリーファイバの接続構造の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、フォトニッククリスタルファイバやホーリーファイバと励起光用マルチモードファイバとを融着接続した場合には、融着部近傍で空孔が潰れてしまい、それにより励起光の接続損失が増加してしまうことが知られている。
また、異種ファイバを融着部に挟むことにより、低損失で融着接続する方法も提案されている(例えば、特許文献2、3参照。)。
また、融着接続を行う2種のファイバ外径が大きく異なる場合、ファイバ径を統一することで融着時の軸ずれによる接続損失増加を改善する方法も提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
更に、ホーリーファイバの空孔を潰し、加工する部品に関しても提案されている(例えば、特許文献5参照。)。
また、空孔を有するホーリーファイバと融着しようとするファイバの間に接続用ファイバ端材を挟む方法は、様々な特性を満たすファイバを作製する必要がある。また、融着接続する2種のファイバの外径を統一する処理が必要であり、この処理に手間がかかる上、ホーリーファイバの空孔が大きい場合には採用することができない問題がある。
また、本発明の光増幅器及び光ファイバレーザは、本発明の接続構造を備えたものなので、高効率を実現することができる。
図1は、本発明に係るホーリーファイバの接続構造の第1実施形態を示す側面断面図である。本実施形態の接続構造は、第1クラッド2の周囲に空孔層3が設けられ、該空孔層3の周囲に第2クラッド4が設けられてなる石英ガラス製のホーリーファイバ1の一端と、コア6とその周囲のクラッド7を備えた石英ガラス製のマルチモードファイバ5(無空孔ファイバ)の一端とが融着接続され、その融着部8に細径部9が設けられた構成になっている。
本接続方法では、まず、前述したホーリーファイバ1の一端と、マルチモードファイバ5の一端とを融着接続する。この融着接続は、市販の融着接続機を用いて従来の光ファイバの融着接続と同様の手法で行うことができる。
第1の方法は、マルチモードファイバ5とホーリーファイバ1を融着し、その後溶液を用いたエッチングなどにより融着部8を細径化する方法である(図1参照)。
第2の方法は、マルチモードファイバ5のみ溶液を用いたエッチングなどで細径化し、径の細くなったマルチモードファイバとホーリーファイバを融着接続する方法である(図3参照)。
第3の方法は、前記第2の方法で作製した融着部を、再度溶液を用いたエッチングなどで細径化する(図4参照)。
同様に、本実施形態の接続構造を利用したファイバレーザでは、光増幅器と同様に、希土類元素を添加したコアを有するダブルクラッドホーリーファイバと信号光及び励起光が同時に挿入される部分に適用することが可能で、高効率を実現することが可能である。
接続損失測定は、波長0.98μmのマルチモードレーザを用い、カットバック法により行った。
マルチモードファイバ5は、コア径105μm、クラッド外径125μm、開口数0.22の石英系マルチモードファイバを用いた。
ホーリーファイバ1は、図2に示すように第1クラッド2上に空孔層3が設けられ、空孔層3上に第2クラッド4が設けられた構造の石英系ホーリーファイバを用いた。このホーリーファイバ1の各層の寸法を表1に示す。また、ホーリーファイバ1の空孔潰れ部分の長さBは50μmとした。
図8に示すように、マルチモードファイバ径と接続損失の関係から、ホーリーファイバの外径を変化させなくても、マルチモードファイバ径を105μmから70μmまで細径化することで、接続損失を4.5dBから最大1.5dBまで低減させることができた。
今回用いたファイバの組み合わせでは、マルチモードファイバ径はラグランジュの不変量より30μmまで細径化が可能である。
接続損失測定は、波長0.98μmのマルチモードレーザを用い、カットバック法により行った。
マルチモードファイバ5は、コア径105μm、クラッド外径125μm、開口数0.22の石英系マルチモードファイバを用いた。
ホーリーファイバ1は、図2に示すように第1クラッド2上に空孔層3が設けられ、空孔層3上に第2クラッド4が設けられた構造の石英系ホーリーファイバを用いた。このホーリーファイバ1の各層の寸法を表2に示す。また、ホーリーファイバ1の空孔潰れ部分の長さは55μmとした。
空孔潰れ部分の長さを変化させ、エッチング前後の接続損失を調べ、空孔潰れ部分の長さと損失との関係を調べた。
マルチモードファイバ5は、コア径105μm、クラッド外径125μm、開口数0.22の石英系マルチモードファイバを用いた。
ホーリーファイバ1は、図2に示すように第1クラッド2上に空孔層3が設けられ、空孔層3上に第2クラッド4が設けられた構造の石英系ホーリーファイバを用いた。このホーリーファイバ1の各層の寸法を表3に示す。
マルチモードファイバ外径を77μmに細径化した後に、ホーリーファイバ1と融着接続した。その時の空孔潰れ部分の長さと接続損失の関係を示しているのが図9の○印である。
そのサンプルについて、ホーリーファイバ外径86μm、マルチモードファイバ外径41μmまでそれぞれを細径化した。エッチング後の接続損失は、図9中の□印である。
ホーリーファイバとマルチモードファイバの何れも細径化されるだけでなく、空孔潰れ部分の長さがエッチングにより短縮可能となったことから、接続損失を0.86dBまで低減できた。
Claims (7)
- 第1クラッドの周囲に空孔層が設けられ、該空孔層の周囲に第2クラッドが設けられてなるホーリーファイバの一端と、コアとその周囲のクラッドを備えた無空孔ファイバの一端とを融着接続し、次いで該融着部をエッチングにより細径化するホーリーファイバの接続構造の製造方法であって、
前記融着部のエッチングは、前記無空孔ファイバの前記クラッドを除去してコアを露出させ、前記コアの外径を前記ホーリーファイバの空孔層の外径より細くし、かつ、前記無空孔ファイバの外径を、この無空孔ファイバから前記ホーリーファイバに向けて出射される光の開口数が前記ホーリーファイバの開口数より大きくならない範囲で細径化することを特徴とするホーリーファイバの接続構造の製造方法。 - 前記融着接続工程において、前記ホーリーファイバの一端を潰して空孔潰れ部分を形成し、前記融着部のエッチング工程において、前記空孔潰れ部分の外径を前記無空孔ファイバの外径とともに細径化することを特徴とする請求項1に記載のホーリーファイバの接続構造の製造方法。
- コアとその周囲のクラッドを備えた無空孔ファイバの一端を予めエッチングにより細径化した後、該無空孔ファイバの一端と、第1クラッドの周囲に空孔層が設けられ、該空孔層の周囲に第2クラッドが設けられてなるホーリーファイバの一端とを融着接続するホーリーファイバの接続構造の製造方法であって、
前記エッチングは、前記無空孔ファイバの前記クラッドを除去してコアを露出させ、前記コアの外径を前記ホーリーファイバの空孔層の外径より細くし、かつ、前記無空孔ファイバの外径を、この無空孔ファイバから前記ホーリーファイバに向けて出射される光の開口数が前記ホーリーファイバの開口数より大きくならない範囲で細径化することを特徴とするホーリーファイバの接続構造の製造方法。 - コアとその周囲のクラッドを備えた無空孔ファイバの一端を予め第一のエッチングにより細径化した後、該無空孔ファイバの一端と、第1クラッドの周囲に空孔層が設けられ、該空孔層の周囲に第2クラッドが設けられてなるホーリーファイバの一端とを融着接続し、次いで該融着部を第二のエッチングにより細径化するホーリーファイバの接続構造の製造方法であって、
前記第一と第二のエッチングにより、前記無空孔ファイバの前記クラッドを除去してコアを露出させ、前記コアの外径を前記ホーリーファイバの空孔層の外径より細くし、かつ、前記無空孔ファイバの外径を、この無空孔ファイバから前記ホーリーファイバに向けて出射される光の開口数が前記ホーリーファイバの開口数より大きくならない範囲で細径化することを特徴とするホーリーファイバの接続構造の製造方法。 - 前記融着接続工程において、前記ホーリーファイバの一端を潰して空孔潰れ部分を形成し、前記第二のエッチング工程において、前記空孔潰れ部分の外径を前記無空孔ファイバの外径とともに細径化することを特徴とする請求項4に記載のホーリーファイバの接続構造の製造方法。
- 前記ホーリーファイバと前記無空孔ファイバは、ともに石英ガラス製であり、前記エッチングは、フッ化水素、フッ化硝酸又はフッ化物水溶液に接触させてエッチングすることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のホーリーファイバの接続構造の製造方法。
- 前記ホーリーファイバと前記無空孔ファイバは、ともに石英ガラス製であり、前記無空孔ファイバとホーリーファイバの一方又は両方に、Er,Nd,Ho,Tm,Pr,Yb,Eu,Geからなる群から選択される1種又は2種以上の元素を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のホーリーファイバの接続構造の製造方法。
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