JP5122990B2 - 異なるファイバを相互接続するための光ファイバ装置および方法 - Google Patents
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Description
(Aは定数、rはファイバ中の径方向位置、ω0はモード・フィールド径)
によって記述されることができる場合であると理解される。定義により、導波される横モードはファイバの断面を横切って一定の複素位相角、すなわち、平面位相を有する。この理由により、本発明が2つの光ファイバの導波横モード間のモード変換器として使用される場合は、ファイバの断面を横切る位相角は、マルチモード光結合導波路セグメントの入力端および出力端の両方で実質的に一定になる。
として定義されるM2パラメータを用いて定量化されることができ、ここで、ガウス形の形状はM2=1.0で定義される。M2パラメータが大きくなるに伴って、モードの界の形状は次第に非ガウス形になる。一般的に言えば、ここに説明された技法は、1.2未満のM2パラメータを有する第1ファイバを1.2より大きなM2パラメータを有する第2ファイバに結合させる場合、または、それぞれが1.2より大きなM2パラメータを有する2つのファイバを結合させる場合に、特に有益である。しかし、ここに説明される技法は、そのうちの少なくとも1つが非ガウス形のモードの界を有するファイバの任意の組合せに対して結合損失を低減するために使用されてもよいことを理解されよう。
ここで、n(r)は径方向位置rの関数としての屈折率分布、n0はr=0であるコア中心の屈折率、ncladはクラッドの屈折率、aはコアの半径、gはコアの急峻さを制御するパラメータ、Cはガウス形の形状の中央くぼみの深さを制御するパラメータ、wはガウス形の形状の中央くぼみの幅を制御するパラメータである。Δは、
nclad=1.444、
n0=1.4725、
Δ=0.01917、
a=43μm、
g=2、および
C=0
の値を有する。
nclad=1.444、
n0=1.4725、
Δ=0.01917、
a=20.6μm、
g=2.46、
w=4.7μm、および
C=0.22
の値を有する。
Claims (11)
- 光ファイバ結合システムであって、前記システムは、光信号を送出する送出ファイバと光信号を受信する受信ファイバとを含む一対の伝送ファイバを備え、前記送出ファイバおよび前記受信ファイバは、その少なくとも1つが非ガウス形である異なる横モードの界分布を有し、前記システムはさらに、前記送出ファイバに接続される入力端と前記受信ファイバに接続される出力端とを有する所定の長さのマルチモード結合導波路とを備え、
前記結合導波路は、前記送出ファイバによって送出された光信号の結合モードの界を入力として受信し、前記結合モードの界を前記受信ファイバの対応する結合モードの界に整合する横方向空間分布に変換するよう構成され、
前記結合導波路は、異なる位相速度を有する複数の導波横モードに入力結合モードの界が分解されるよう構成された屈折率分布を有するグレーデッド・インデックス・レンズを含み、前記導波横モードの少なくとも1つに相対位相差が累積され、
前記結合導波路の前記出力端において、前記結合導波路にわたって実質的に一定である光位相を有し、前記入力の界のとは実質的に異なる光エネルギの横方向分布を有する出力の界に前記横モードが再結合するよう、前記グレーデッド・インデックス・レンズがさらに構成される、光ファイバ結合システム。 - 前記結合導波路の前記屈折率分布は、軸方向ではなく横断方向に変化する、請求項1に記載のシステム。
- 前記横モードの少なくとも1つによって前記結合導波路の軸方向長さにわたって累積される相対位相は約πラジアン又はその倍数であり、他の横モードによって前記結合導波路の前記軸方向長さにわたって累積される相対位相は約0ラジアンであるように構成された屈折率分布を、前記グレーデッド・インデックス・レンズが有する、請求項2に記載の結合システム。
- 結合導波路内の任意の2つの導波横モードの軸方向伝搬定数間の差異ΔnはΔn=N×Δ(Nは整数、Δは結合導波路設計の指標となる数値)として表すことができるように、前記一連の導波横モードのうちの任意の2つのモードは、
- 隣接する軸方向伝搬定数を有する結合導波路モード間で結合導波路の長さにわたって累積された約πラジアンの相対位相が存在するように、前記結合導波路は約1/4ピッチになるように選択された長さを有する、請求項4に記載の結合システム。
- 前記グレーデッド・インデックス・レンズは、前記受信ファイバの基本モードLP01の界の分布に実質的に整合する横方向空間分布を有するように、前記光信号の前記基本モードLP01を変換する、請求項5に記載の結合システム。
- 前記結合導波路の前記入力および出力端と前記一対の伝送ファイバとの間の接続のうちの少なくとも1つが融着接続である、請求項1に記載の結合システム。
- 前記一対の伝送ファイバの少なくとも1つは1.2より大きいM2パラメータを備えたモードの界を有する、請求項1に記載の結合システム。
- 前記結合導波路は
- 光伝送路を構築する方法であって、
入力端と出力端とを有する所定の長さのマルチモード結合導波路を準備する工程を備え、前記マルチモード・ファイバのセグメントは、異なる位相速度を有する複数の導波横モードに入力結合モードの界が分解されるよう構成された屈折率分布を有する一体的に形成されたグレーデッド・インデックス・レンズを含み、前記導波横モードの少なくとも1つに相対位相差が累積され、前記結合導波路の前記出力端において、前記結合導波路にわたって実質的に一定である光位相を有し、前記入力の界のとは実質的に異なる光エネルギの横方向分布を有する出力の界に前記横モードが再結合するよう、前記グレーデッド・インデックス・レンズがさらに構成され、前記方法はさらに、
前記結合導波路セグメントの一端をある光伝送ファイバの末端に接続する工程を備え、前記結合導波路セグメントは、その2つのモードの界分布の少なくとも1つは非ガウス形である前記第1セグメント端における第1のモードの界分布と前記第2セグメント端における第2のモードの界分布との間の結合を提供する、方法。 - 前記結合導波路セグメントの他端を第2の光伝送ファイバの末端に接続する工程をさらに備え、前記光伝送ファイバはその少なくとも1つが非ガウス形である異なるモードの界の分布を有し、前記結合導波路が前記2つのファイバ間の低損失結合を提供する、請求項10に記載の方法。
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