JP5154047B2 - 光ファイバの結合構造及び結合方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバカップラー、光ファイバの結合構造及び結合方法に関する。

従来、各々シングルモードで光を伝送する複数本の光ファイバから光を受け、一本のマルチモードで光を伝送する大径の光ファイバーへそれらの光を伝送するマルチモードの光ファイバカップラーが研究・開発されている。

そのようなものとして、特許文献１には、基板上に複数のシングルモード導波路とマルチモード導波路を有し、複数のシングルモード導波路とマルチモード導波路とは平行に配置され、複数のシングルモード導波路の端面とマルチモード導波路の端面が光学的に結合していることを特徴とする技術が開示されている。そして、これによれば、半導体光アンプとスプリッタ、コンバイナを用いた光スイッチに関して、コンバイナ部における分岐損失を除去し、受信感度の向上（すなわち伝送速度の高速化）、及び光スイッチの大規模化を図ることができる、と記載されている。

また、特許文献２には、主ファイバに射方向から分岐ファイバを結合して光の分岐及び結合を行うようにした光分岐結合器において、主ファイバには分岐ファイバの結合方向から少なくとも主ファイバのコア部まで延びる切込部が形成され、分岐ファイバの結合側の先端部は切込部の幅以下の厚さであって、分岐ファイバのコア部を含む板状結合端部に仕上げられ、板状結合端部は切込部に挿入されていることを特徴とする技術が開示されている。そして、これによれば、挿入損失を低く抑え、調心等を精度良く簡単に行える光分岐結合器と、その歩留まりの良い製造方法を提供することができる、と記載されている。
特開平10-048458号公報 特開平02-126207号公報

ここで、従来の一般的なマルチモードの光ファイバカップラーについて説明する。尚、ここでは、簡便のため、光ファイバカップラーにおいて、一束にまとめられて光ファイバ束１０３を構成する出射側端部の断面のみを図６に示す。

光ファイバカップラーは、それぞれ石英ガラスで形成されたコア１０１及びクラッド１０２で構成される光ファイバ１００と、その光ファイバ１００を覆う樹脂製の被覆部と、で構成される光ファイバ心線を数本から数千本備えている。また、それらの一端のみ一束にまとめられて光ファイバ束１０３を構成している。

このような構成の光ファイバカップラーは、複数本のシングルモードの大径光ファイバから光を入射して、一本のマルチモードの大径光ファイバへその光を送る場合、入射側の複数本の光ファイバ１００のファイバ端がシングルモードの大径光ファイバの径と同程度の径を有している。一方、出射側のファイバ端は、このような大径を有する光ファイバ１００が一束にまとめられた構成をしており、ここからマルチモードの大径光ファイバへ光を送っている。

しかしながら、出射側のファイバ端の断面は、図６に示すように、それぞれの光ファイバ１００のコア１０１の間隔が広がった構造をしている。このため、光ファイバカップラーから出射する光のビーム品質及びビーム強度が低下するという問題がある。

また、このような問題に対して、単にクラッド厚を薄くした細径ファイバを用いても、大径ファイバとの融着が困難となり、光ファイバカップラーから出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができない。

本発明の目的はかかる点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制するマルチモードの光ファイバカップラー、光ファイバの結合構造及び結合方法を提供することである。

本発明に係る光ファイバカップラーは、複数本の光ファイバを備えた光ファイバカップラーであって、複数本の光ファイバの一端は、それぞれ、その端部の径を大きくするための第１大径部が設けられ、複数本の光ファイバの他端は、それぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本のファイバ束を構成すると共に、ファイバ束は、その端部の径を大きくするための第２大径部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラーの入射側及び出射側に、それぞれ大径の光ファイバを備えても、端部の径を大きくするための第１及び第２大径部がそれぞれ設けられているため、コア及びクラッドからなる光ファイバ自体の径は小さくしたまま、大径の入射側及び出射側光ファイバと良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラーの出射側で一つに束ねられても、コア間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラーから出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

また、本発明に係る光ファイバカップラーは、第１及び第２大径部が、それぞれ光ファイバと熱膨張係数が同一の材料で形成されていてもよい。

このような構成によれば、第１及び第２大径部が、それぞれ光ファイバと熱膨張係数が同一の材料で形成されているため、第１及び第２大径部と光ファイバとを加熱等により融着させた際の融着性がより良好になる。また、例えば、光ファイバカップラーで伝送される光のパワーのうち、１％程度がクラッドモードから漏れた場合、出力が低いときには問題とならないが、出力が大きいときは発熱の原因となる。このとき、ファイバ径が大きいと、表面積が大きくなり、放熱効果が高まる。このように、本発明の光ファイバカップラーは、融着部の径が大きいため、放熱効果が良好となる。

さらに、本発明に係る光ファイバカップラーは、複数本の光ファイバの一端に、それぞれファイバグレーティングが形成されていてもよい。

このような構成によれば、複数本の光ファイバの一端に、それぞれファイバグレーティングが形成されているため、光ファイバカップラーがファイバレーザ用マルチモードカップラーとしての機能を有することができる。また、従来のファイバレーザ用カップラーでは、ファイバ径が大きいため、ファイバグレーティング書き込みの際に照射するＵＶ光等がコアまで到達し難い。これに対し、本発明に係る光ファイバカップラーは、ファイバ径が上述のようにより小さいものであるため、ファイバグレーティングの書き込みを良好に行うことができる。

また、本発明に係る光ファイバカップラーは、第２大径部が、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、第２大径部をテーパ状に形成することにより、入射側光ファイバのコアのＮＡ（＝Ｓｉｎθ（θは入射半角））が低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバの曲げに対する強度を大きくすることができる。

本発明に係る光ファイバの結合構造は、複数本の入射側光ファイバと、一本の出射側光ファイバと、それらを結合する複数の光ファイバを備えた光ファイバカップラーと、で構成された光ファイバの結合構造であって、光ファイバカップラーの複数本の光ファイバの一端は、それぞれその端部の径を大きくするための第１大径部が設けられると共に、光ファイバと第１大径部とが一体化して、各々入射側光ファイバの端部に結合しており、光ファイバカップラーの複数本の光ファイバの他端は、それぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本のファイバ束を構成し、ファイバ束は、その端部の径を大きくするための第２大径部が設けられると共に、ファイバ束と第２大径部とが一体化して、各々出射側光ファイバの端部に結合するように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラーの端部に、その径を大きくするための第１及び第２大径部がそれぞれ設けられているため、コア及びクラッドからなる光ファイバ自体の径は小さくしたまま、大径の入射側及び出射側光ファイバと良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラーの出射側で一つに束ねられても、コア間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラーから出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

また、本発明に係る光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラーの一端に設けられた第１大径部が、入射側光ファイバと略同一の径を有し、光ファイバカップラーの他端に設けられた第２大径部は、出射側光ファイバと略同一の径を有してもよい。

このような構成によれば、第１及び第２大径部が、それぞれ対応する入射側及び出射側光ファイバと略同一の径を有することにより、ファイバ同士の偏心を抑制することができる。このため、パワーの結合効率の低下や装置の製造における再現性の低下を抑制することができる。

さらに、本発明に係る光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラーの一端に設けられた第１大径部が、入射側光ファイバと同一の材料で形成されており、光ファイバカップラーの他端に設けられた第２大径部は、出射側光ファイバと同一の材料で形成されていてもよい。

このような構成によれば、第１及び第２大径部が、それぞれ対応する入射側及び出射側光ファイバと同一の材料で形成されているため、それらを加熱等により融着させた際の融着性がより良好になる。このため、このため、入射側光ファイバ及び出射側光ファイバと光ファイバカップラーとを強固に結合させることができる。

また、本発明に係る光ファイバの結合構造は、出射側光ファイバが、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、出射側光ファイバをテーパ状に形成することにより、光ファイバカップラーのコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバの曲げに対する強度を大きくすることができる。

さらに、本発明に係る光ファイバの結合構造は、第２大径部及び出射側光ファイバが、それらの結合体が光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、第２大径部及び出射側光ファイバの結合体をテーパ状に形成することにより、入射側光ファイバのコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバの曲げに対する強度を大きくすることができる。

本発明に係る光ファイバの結合方法は、複数本の入射側光ファイバと、一本の出射側光ファイバと、を複数の光ファイバを備えた光ファイバカップラーで結合する光ファイバの結合方法であって、光ファイバカップラーの複数本の光ファイバの一端に、それぞれその端部の径を大きくするための第１大径部を設けるステップと、光ファイバと第１大径部とを一体化させるステップと、一体化させた光ファイバ及び第１大径部の端面と入射側光ファイバの端面とを結合させるステップと、光ファイバカップラーの複数本の光ファイバの他端を、それぞれ互いに並行に延びるように束ねて一本のファイバ束を構成するステップと、ファイバ束の端部に、それぞれその端部の径を大きくするための第２大径部を設けるステップと、ファイバ束と第２大径部とを一体化させるステップと、一体化させたファイバ束及び第２大径部の端面と出射側光ファイバの端面とを結合させるステップと、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラーの端部に、その径を大きくするための第１及び第２大径部をそれぞれ設けるため、コア及びクラッドからなる光ファイバ自体の径は小さくしたまま、大径の入射側及び出射側光ファイバと良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラーの出射側で一つに束ねられても、コア間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラーから出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制するマルチモードの光ファイバカップラー、光ファイバの結合構造及び結合方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
（光ファイバカップラーの構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る光ファイバカップラー１０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。

光ファイバカップラー１０は、複数本の光ファイバ心線２０、第１大径部２１及び第２大径部２２で構成されている。

複数の光ファイバ心線２０は、それぞれ光ファイバ２３と光ファイバ２３を被覆して保護する樹脂製の保護被膜２４（被覆部）とで構成されている。

複数の光ファイバ２３は、それぞれ例えば石英ガラスで形成された、屈折率の大きいコア２５と小さいクラッド２６で構成されている。ここで、コア２５及びクラッド２６の組合せとして、例えば、コア２５にＧｅドープ石英ガラス又はＡｌドープ石英ガラスを用い、クラッド２６に純粋石英ガラスを用いることができる。また、その他の組合せとして、例えば、コア２５に純粋石英ガラスを用い、クラッド２６にＦドープ石英ガラスを用いることができる。複数の光ファイバ２３は、それぞれ互いに並行に延びるように配置されており、その一端のみ一つに束ねられている。光ファイバ２３の両端部は、それぞれ先端から例えば２〜３ｃｍの範囲で保護被膜２４が除去されており、それぞれ第１大径部２１及び第２大径部２２が融着されている。

第１大径部２１は、光ファイバ２３と熱膨張係数が同一の材料で形成されているのがよく、例えば、石英ガラスで形成されている。第１大径部２１は、円筒状に形成されている。第１大径部２１は、その円筒の内壁側に光ファイバ２３が挿入されて、光ファイバ２３の光の入射側端部側面に融着されている。

第２大径部２２は、光ファイバ２３と熱膨張係数が同一の材料で形成されているのがよく、例えば、石英ガラスで形成されている。第２大径部２２は、円筒状に形成されている。第２大径部２２は、その円筒の内壁側に一つに束ねられた複数の光ファイバ２３が挿入されて、それらの一つに束ねられた複数の光ファイバ２３の光の出射側端部側面に融着されている。

（光ファイバカップラー１０を用いた光ファイバの結合構造）
次に、光ファイバカップラー１０を用いた光ファイバの結合構造を説明する。また、簡略化のため、光ファイバカップラー１０は７本の光ファイバ２３で構成されているものとする。

光ファイバカップラー１０の入射側端部には、光ファイバカップラー１０を構成する７本の光ファイバ２３と同数の入射側光ファイバ３０が配置され、それらの端面同士で融着により結合されている。

光ファイバカップラー１０を構成する７本の光ファイバ２３のコア２５の径、クラッド２６の径及び第１大径部２１の径は、それぞれこの入射側光ファイバ３０のコアの径及びクラッドの径による。

例えば、図２に示すように、入射側光ファイバ３０のコア３２について、ＮＡが０．１０、比屈折率差０．２０％のＧｅドープ石英ガラスを用い、その径が６０μｍであり、クラッド３３の径が１０００μｍであるとする。この場合、図３に示すように、光ファイバカップラー１０を構成する７本の光ファイバ２３のコア２５の径は入射側光ファイバ３０のコア２５の径と同様に６０μｍ、クラッド２６の径は特に限定されず、例えば７０μｍのものが良い。また、第１大径部２１（コアのＮＡが０．１２で、比屈折率差が０．３５％）の径は、入射側光ファイバ３０のクラッド３３の径と同様に１０００μｍのものが良い。

光ファイバカップラー１０の出射側端部には、出射側光ファイバ４０が配置され、これと光ファイバカップラー１０の一つに束ねられた複数の光ファイバ２３との端面同士で融着により結合されている。

出射側光ファイバ４０のコア４２の径及びクラッド４３の径は、それぞれ光ファイバカップラー１０を構成する７本の光ファイバ２３のコア２５の径、クラッド２６の径及び第２大径部２２の径と関係する。

すなわち、図４及び５に示すように、光ファイバカップラー１０を構成する７本の光ファイバ２３を、その一つを中心として周りに６つ配置するような最密構造によって束ねて一束の光ファイバ束２９を形成した場合、その一束の光ファイバ束２９の径は、３本の光ファイバ２３の径を加えたものになる。本実施形態においては、光ファイバカップラー１０を構成する光ファイバ２３のクラッド２６の径は７０μｍであるため、出射側光ファイバ４０は、そのコア４２の径が７０μｍのものが配置される。また、光ファイバカップラー１０の第２大径部２２と出射側光ファイバ４０のクラッド４３の径とは同一であるのが良く、例えば、それぞれ１０００μｍに形成されている。

（光ファイバカップラー１０の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０の製造方法について説明する。

まず、コア２５の径が６０μｍ、クラッド２６の径が７０μｍであり、外表面が保護被膜２４で覆われた所定長さの光ファイバ２３を７本準備する。

次に、それらの両端部において、それぞれ先端から２〜３ｃｍ程度で保護被膜２４を除去する。

次に、その一方の端部のみ、それぞれ並行して延びるように７本の光ファイバ２３を束ね、固定しておく。

次に、両端部の剥き出しになった光ファイバ２３に、石英ガラスで形成されたキャピラリーを被せ、加熱して融着させ、１０００μｍの径を有する第１大径部２１、及び、１０００μｍの径を有する第２大径部２２をそれぞれ形成し、マルチモードの光ファイバカップラー１０が完成する。

（光ファイバカップラー１０を用いた光ファイバの結合方法）
次に、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０を用いた光ファイバの結合方法について説明する。

まず、７本の入射側光ファイバ３０、及び、１本の出射側光ファイバ４０を準備し、それらの間に光ファイバカップラー１０を配置する。

次に、７本の入射側光ファイバ３０の先端と、光ファイバカップラー１０の７本のファイバ先端とを、それぞれ一対一対応で当接させて、加熱融着させる。

また、出射側光ファイバ４０の先端と、光ファイバカップラー１０の一束にまとめられた出射側ファイバ先端とを当接させて、加熱融着させる。

これにより、シングルモードの７本の入射側光ファイバ３０と、マルチモードの１本の出射側光ファイバ４０とが、光ファイバカップラー１０により結合される。

また、本発明に係る光ファイバカップラー１０の他の実施形態として、入射側の複数本の光ファイバ２３の端部に、それぞれファイバグレーティングが書き込まれたものを用いて、ファイバレーザ用光ファイバカップラーを構成させてもよい。

ファイバグレーティングの書き込みは、不図示のグレーティング書き込み装置を用いることにより行う。

グレーティング書き込み装置は、ファイバ保持部と、光源と、グレーティング書き込み用の位相マスクと、で構成されている。ファイバ保持部は、並列して設けられた一対のフランジ付ドラムからなり、光ファイバを摩擦力によって保持する。光源は、ファイバ保持部の上方に設けられており、グレーティング書き込み光としてコヒーレントな紫外線レーザ光等を発する。位相マスクは、ファイバ保持部と光源との間に、光源からのグレーティング書き込み光がマスク面に垂直に入射するように設けられている。

上述のグレーティング書き込み装置によって、複数本の光ファイバに、位相マスクに形成された位相格子の周期が光源からのグレーティング書き込み光によってコアに転写されて、例えば反射率が５％程度の性能を付与するグレーティングが書き込まれる。

本実施形態に係る光ファイバカップラー１０は、それを構成する光ファイバ２３のクラッド２６の径が小さいため、クラッドの径が入射側の大径の光ファイバと同様の大きさの従来の光ファイバカップラーに比べて、光源からのグレーティング書き込み光の強度低下をより良好に抑制することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る光ファイバカップラーについて説明する。尚、実施形態１と同一の構成部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

（光ファイバカップラーの構成）
図７は、本発明の実施形態２に係る光ファイバカップラー５０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。

光ファイバカップラー５０は、複数本の光ファイバ心線２０、第１大径部２１及び第２大径部５１で構成されている。

複数の光ファイバ２３は、それぞれ互いに並行に延びるように配置されており、第２大径部５１の手前で一つに束ねられ、保護被膜２４が除去されて第２大径部５１へ挿入されている。

第２大径部５１は、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されている。第２大径部５１は、その内壁側に一つに束ねられた複数の光ファイバ２３が挿入されて、それらの一つに束ねられた複数の光ファイバ２３の光の出射側端部側面に融着されている。

（光ファイバカップラー５０を用いた光ファイバの結合構造）
次に、光ファイバカップラー５０を用いた光ファイバの結合構造を説明する。また、簡略化のため、光ファイバカップラー５０は７本の光ファイバ２３で構成されているものとする。

光ファイバカップラー５０の入射側端部には、光ファイバカップラー５０を構成する７本の光ファイバ２３と同数の入射側光ファイバ３０が配置され、それらの端面同士で融着により結合されている。

光ファイバカップラー５０の出射側端部には、出射側光ファイバ４０が配置され、これと光ファイバカップラー５０の一つに束ねられた複数の光ファイバ２３との端面同士で融着により結合されている。

第２大径部５１のサイズは、出射側光ファイバ４０のコア４２の径及びクラッド４３の径、光ファイバカップラー５０を構成する７本の光ファイバ２３のコア２５の径、クラッド２６の径と関係する。

具体的には、入射側光ファイバ３０のコア（ＮＡは０．０６）の径が６０μｍで、クラッドの径が７０μｍであり、出射側光ファイバ４０のコア（ＮＡは０．２０）の径が６０μｍで、クラッドの径が５００μｍであるとする。このとき、第２大径部５１は、長さ方向に例えば１０〜２０ｍｍ程度延び、光の入射側端部におけるコア（ＮＡ０．０６）の径が２１０μｍで、クラッドの径が１７５０μｍに形成され、且つ、光の出射側端部におけるコアの径が６０μｍで、クラッドの径が５００μｍに形成するのがよい。

ここで、伝送する光のビーム品質は、ＮＡ×コア径に比例する。このため、上述のように第２大径部５１のコア径を大きくすることにより、入射側光ファイバ３０のコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバ２３の曲げに対する強度を大きくすることができる。

また、このような構成の光ファイバの結合構造の変形例として、さらに、図８及び９に示すようなものであっても同様の効果を奏する。

具体的には、図８の光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラー１０と同様の構成の光ファイバカップラー６０において、その第２大径部２２に、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成された出射側光ファイバ６１が結合されている。

さらに、図９の光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラー５０と同様の構成の光ファイバカップラー７０において、その第２大径部５１に、出射側光ファイバ７１が結合されており、第２大径部５１及び出射側光ファイバ７１が、それらの結合体７２が光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されている。

（作用効果）
次に、作用効果について説明する。

本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０は、複数本の光ファイバ２３を備えた光ファイバカップラー１０であって、複数本の光ファイバ２３の一端は、それぞれ、その端部の径を大きくするための第１大径部２１が設けられ、複数本の光ファイバ２３の他端は、それぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本の光ファイバ束２９を構成すると共に、光ファイバ束２９は、その端部の径を大きくするための第２大径部２２が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラー１０の入射側及び出射側に、それぞれ大径の光ファイバを備えても、端部の径を大きくするための第１大径部２１及び第２大径部２２がそれぞれ設けられているため、コア２５及びクラッド２６からなる光ファイバ２３自体の径は小さくしたまま、大径の入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラー１０の出射側で一つに束ねられても、コア２５の間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラー１０から出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

また、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０は、第１大径部２１及び第２大径部２２が、それぞれ光ファイバ２３と熱膨張係数が同一の材料で形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、第１大径部２１及び第２大径部２２が、それぞれ光ファイバ２３と熱膨張係数が同一の材料で形成されているため、第１大径部２１及び第２大径部２２と光ファイバ２３とを加熱等により融着させた際の融着性がより良好になる。

さらに、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０は、複数本の光ファイバ２３の一端に、それぞれファイバグレーティングが形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、複数本の光ファイバ２３の一端に、それぞれファイバグレーティングが形成されているため、光ファイバカップラー１０がファイバレーザ用マルチモードカップラーとしての機能を有することができる。また、従来のファイバレーザ用カップラーでは、ファイバ径が大きいため、ファイバグレーティング書き込みの際に照射するＵＶ光等がコア２５まで到達し難い。これに対し、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０は、ファイバ径が上述のようにより小さいものであるため、ファイバグレーティングの書き込みを良好に行うことができる。

また、本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー５０は、第２大径部５１が、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、第２大径部５１をテーパ状に形成することにより、入射側光ファイバ３０のコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバ２３の曲げに対する強度を大きくすることができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバの結合構造は、複数本の入射側光ファイバ３０と、一本の出射側光ファイバ４０と、それらを結合する複数の光ファイバ２３を備えた光ファイバカップラー１０と、で構成された光ファイバの結合構造であって、光ファイバカップラー１０の複数本の光ファイバ２３の一端は、それぞれその端部の径を大きくするための第１大径部２１が設けられると共に、光ファイバ２３と第１大径部２１とが一体化して、各々入射側光ファイバ３０の端部に結合しており、光ファイバカップラー１０の複数本の光ファイバ２３の他端は、それぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本の光ファイバ束２９を構成し、光ファイバ束２９は、その端部の径を大きくするための第２大径部２２が設けられると共に、光ファイバ束２９と第２大径部２２とが一体化して、各々出射側光ファイバ４０の端部に結合するように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラー１０の端部に、その径を大きくするための第１大径部２１及び第２大径部２２がそれぞれ設けられているため、コア２５及びクラッド２６からなる光ファイバ２３自体の径は小さくしたまま、大径の入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラー１０の出射側で一つに束ねられても、コア２５の間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラー１０から出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

また、本発明の実施形態に係る光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラー１０の一端に設けられた第１大径部２１が、入射側光ファイバ３０と略同一の径を有し、光ファイバカップラー１０の他端に設けられた第２大径部２２は、出射側光ファイバ４０の径と略同一の径を有することを特徴とする。

このような構成によれば、第１大径部２１及び第２大径部２２が、それぞれ対応する入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と略同一の径を有することによりそれらの結合性が高まる。このため、入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と光ファイバカップラー１０とを強固に結合させることができる。

さらに、本発明の実施形態に係る光ファイバの結合構造は、光ファイバカップラー１０の一端に設けられた第１大径部２１が、入射側光ファイバ３０と同一の材料で形成されており、光ファイバカップラー１０の他端に設けられた第２大径部２２は、出射側光ファイバ４０と同一の材料で形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、第１大径部２１及び第２大径部２２が、それぞれ対応する入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と同一の材料で形成されているため、それらを加熱等により融着させた際の融着性がより良好になる。このため、このため、入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と光ファイバカップラー１０とを強固に結合させることができる。

また、本発明の実施形態に係る光ファイバの結合構造は、出射側光ファイバ６１が、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、出射側光ファイバ６１をテーパ状に形成することにより、光ファイバカップラー６０のコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバの曲げに対する強度を大きくすることができる。

さらに、本発明の実施形態に係る光ファイバの結合構造は、第２大径部７２及び出射側光ファイバ７１が、それらの結合体７２が光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、第２大径部７２及び出射側光ファイバ７１の結合体７２をテーパ状に形成することにより、入射側光ファイバ３０のコアのＮＡが低くても、同等のビーム品質を維持しつつ光ファイバの曲げに対する強度を大きくすることができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバの結合方法は、複数本の入射側光ファイバ３０と、一本の出射側光ファイバ４０と、を複数の光ファイバを備えた光ファイバカップラー１０で結合する光ファイバの結合方法であって、光ファイバカップラー１０の複数本の光ファイバ２３の一端に、それぞれその端部の径を大きくするための第１大径部２１を設けるステップと、光ファイバ２３と第１大径部２１とを一体化させるステップと、一体化させた光ファイバ２３及び第１大径部２１の端面と入射側光ファイバ３０の端面とを結合させるステップと、光ファイバカップラー１０の複数本の光ファイバ２３の他端を、それぞれ互いに並行に延びるように束ねて一本の光ファイバ束２９を構成するステップと、ファイバ束の端部に、それぞれその端部の径を大きくするための第２大径部２２を設けるステップと、光ファイバ束２９と第２大径部２２とを一体化させるステップと、一体化させた光ファイバ束２９及び第２大径部２２の端面と出射側光ファイバ４０の端面とを結合させるステップと、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバカップラー１０の端部に、その径を大きくするための第１大径部２１及び第２大径部２２をそれぞれ設けるため、コア２５及びクラッド２６からなる光ファイバ自体の径は小さくしたまま、大径の入射側光ファイバ３０及び出射側光ファイバ４０と良好に結合することができる。このため、光ファイバカップラー１０の出射側で一つに束ねられても、コア２５の間隔が広がらない。従って、マルチモードの光ファイバカップラー１０から出射する光のビーム品質及びビーム強度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、光ファイバカップラー、光ファイバの結合構造及び結合方法について有用である。

本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。 本発明の実施形態に係る入射側光ファイバ３０の端部の断面図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０を構成する光ファイバ２３の入射側端部の断面図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー１０を構成する光ファイバ２３の光ファイバ束２９の断面図である。 本発明の実施形態に係る出射側光ファイバ４０の端部の断面図である。 従来の一般的な光ファイバカップラーの光ファイバ束１０３の断面図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー５０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー６０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。 本発明の実施形態に係る光ファイバカップラー７０及びそれを用いた光ファイバの結合構造の概略図である。

符号の説明

１０，５０，６０，７０ 光ファイバカップラー
２０ 光ファイバ心線
２１ 第１大径部
２２，５１ 第２大径部
２３ 光ファイバ
２４ 保護被膜
２５，３２，４２ コア
２６，３３，４３ クラッド
２９ 光ファイバ束
３０ 入射側光ファイバ
４０，６１，７１ 出射側光ファイバ
７２ 結合体

Claims (6)

1. 複数本の入射側光ファイバと、一本の出射側光ファイバと、それらの間に設けられた光ファイバカップラーと、で構成された光ファイバの結合構造であって、
   上記光ファイバカップラーは、上記複数本の入射側光ファイバに対応するように該複数本の入射側光ファイバと同数の複数本の光ファイバを備え、また、該複数本の光ファイバのそれぞれは、対応する該入射側光ファイバよりも細経であり、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバのそれぞれの一端は、端部にキャピラリーが被せられて融着されて形成された第１大径部が設けられていると共に、該第１大径部の端面が対応する上記入射側光ファイバに融着されて接続されており、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバの他端は、端部がそれぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本のファイバ束を構成し、該ファイバ束にキャピラリーが被せられて融着されて形成された第２大径部が設けられていると共に、該第２大径部の端面の径が上記出射側光ファイバの径と同一とされ、且つ該第２大径部の端面が該出射側光ファイバに接続された光ファイバの結合構造。
2. 請求項１に記載された光ファイバの結合構造において、
   上記第１大径部の端面の径が対応する上記入射側光ファイバの径と同一とされている光ファイバの結合構造。
3. 請求項１又は２に記載された光ファイバの結合構造において、
   上記第２大径部の端面が上記出射側光ファイバに融着されて接続された光ファイバの結合構造。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された光ファイバの結合構造において、
   上記出射側光ファイバは、光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されている光ファイバの結合構造。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された光ファイバの結合構造において、
   上記第２大径部及び上記出射側光ファイバは、それらの結合体が光の入射側から出射側へ向かうにつれ、縮径するようなテーパ状に形成されている光ファイバの結合構造。
6. 複数本の入射側光ファイバと、一本の出射側光ファイバとの間に、光ファイバカップラーを設ける光ファイバの結合方法であって、
   上記光ファイバカップラーは、上記複数本の入射側光ファイバに対応するように該複数本の入射側光ファイバと同数の複数本の光ファイバを備え、また、該複数本の光ファイバのそれぞれは、対応する該入射側光ファイバよりも細経であり、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバのそれぞれの一端は、端部にキャピラリーが被せられて融着されて形成された第１大径部が設けられており、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバの他端は、端部がそれぞれ互いに並行に延びるように束ねられて一本のファイバ束を構成し、該ファイバ束にキャピラリーが被せられて融着されて形成された第２大径部が設けられていると共に、該第２大径部の端面の径が上記出射側光ファイバの径と同一とされており、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバのそれぞれの一端に上記第１大径部を設けるステップと、
   上記第１大径部の端面と上記対応する入射側光ファイバとを融着させて接続するステップと、
   上記光ファイバカップラーの上記複数本の光ファイバの他端に上記第２大径部を設けるステップと、
   上記第２大径部の端面と上記出射側光ファイバとを接続するステップと、
   を備えた光ファイバの結合方法。

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