JP5917995B2

JP5917995B2 - 偏波保持ファイバ用部品

Info

Publication number: JP5917995B2
Application number: JP2012097789A
Authority: JP
Inventors: 明石　朋義; 朋義明石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: JP2013225062A

Description

本発明は、偏波保持ファイバ用部品に関するものである。

偏波保持ファイバを挿入して固定するための部品として偏波保持ファイバ用部品が知られている。この偏波保持ファイバ用部品としては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の光アイソレータモジュールはキャピラリー（フェルール）、フェルールおよびホルダー（ホルダ）ならびに光ファイバ（偏波保持ファイバ）を備えている。偏波保持ファイバはフェルールに挿入されており、フェルールはホルダに保持されている。

特開平１１−２９５５６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光アイソレータモジュールにおいては、ホルダの外周面と外部の機器とを溶接によって固定したときに、偏波保持ファイバの消光比が低下する可能性があった。具体的には、ホルダと外部の機器とを溶接すると、ホルダが部分的に熔融することから、ホルダの形状が変化する場合があった。そのため、ホルダに保持されているフェルールにホルダから意図しない圧力が加わる可能性があった。これにより、フェルールに挿入された偏波保持ファイバに圧力が加わり、偏波保持ファイバの消光比が低下する可能性があった。その結果、偏波保持ファイバ用部品における外部の機器への取り付けの自由度を向上させることが困難であった。

本発明の一実施形態の偏波保持ファイバ用部品は、偏波保持ファイバと、筒状であって、一端側に位置する第１部分および他端側に位置して該第１部分に隣接する、該第１部分の内径および前記偏波保持ファイバの外径よりも大きい内径を有する第２部分を具備し、前記一端から前記他端にかけて前記偏波保持ファイバが挿入されているフェルールと、筒状であって、前記フェルールの前記第２部分が圧入されているとともに前記第１部分の外周面を間をあけて取り囲んでいる、外周面に溶接される取付部を有する金属製のホルダとを備えたことを特徴とする。

本発明の一実施形態の偏波保持ファイバ用部品によれば、第１部分とホルダとが離れていることによって、ホルダから第１部分に圧力が加わる可能性を低減できる。そのため、第１部分から偏波保持ファイバに圧力が加わる可能性を低減できる。また、第２部分の内径が大きく形成されていることによって、第２部分から偏波保持ファイバに圧力が加わる可能性を低減できる。すなわち、ホルダのうち第１部分を囲む部分またはホルダのうち第２部分を保持する部分のどちらに溶接を施したとしても、偏波保持ファイバに圧力が加わる可能性が低減されている。その結果、偏波保持ファイバ用部品における外部の機器への取り付けの自由度を向上できる。

本発明の一実施形態の偏波保持ファイバ用部品を示す断面図である。変形例１の偏波保持ファイバ用部品を示す断面図である。変形例２の偏波保持ファイバ用部品を示す断面図である。変形例３の偏波保持ファイバ用部品を示す断面図である。変形例３の偏波保持ファイバ用部品を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態の偏波保持ファイバ用部品１００について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態の偏波保持ファイバ用部品１００を示す断面図である。図１に示すように、偏波保持ファイバ用部品１００は、フェルール１と、フェルール１に挿入された偏波保持ファイバ２と、フェルール１を保持するホルダ３とを備えている。

＜フェルール１の構成＞
フェルール１は、偏波保持ファイバ２を保持するための部材である。フェルール１は、筒状の部材であって、偏波保持ファイバ２が挿入される貫通孔１０を有している。貫通孔１０は、フェルール１の本体を中心軸に沿って貫通している。貫通孔１０は、フェルール１の一端および他端にそれぞれ開口している。そして、この貫通孔１０は、フェルール１の一端側（図１においてはＸ１側）に位置するファイバ保持部１１と、フェルール１の他端側（図１においてはＸ２側）に位置するファイバ導入部１２と、ファイバ保持部１１とファイバ導入部１２との間に位置する応力低減部１３とに大別される。

ファイバ保持部１１は、偏波保持ファイバ２を保持するための部位である。ファイバ保持部１１は、フェルール１の一端側に開口している。ファイバ保持部１１は、内径が一定である。なお、ここでいう「内径が一定である」とは、フェルール１の製造時に生じる製造誤差程度のばらつきは無視できるものとする。ファイバ保持部１１の内径は、偏波保持ファイバ２の外径とほぼ同一に形成されている。具体的には、フェルール１に挿入される偏波保持ファイバ２が、ＪＩＳ規格またはＴＩＡ／ＥＴＡ規格にて規定されている外径１２５μｍの偏波保持ファイバである場合には、ファイバ保持部１１の内径は、１２５．５〜１２７μｍに設定されている。ファイバ保持部１１の内周面の算術平均粗さＲａは例えば０．０５μｍ以下である。ファイバ保持部１１の内周面の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以下にすることによって、偏波保持ファイバ２をファイバ保持部１１に挿入するときに、偏波保持ファイバ２が損傷する可能性を低減できる。ファイバ保持部１１の軸方向の長さは、１．０〜２．０ｍｍに設定されている。

ファイバ導入部１２は、偏波保持ファイバ２をフェルール１に挿入する際にガイドとして機能する部位である。ファイバ導入部１２は、フェルール１の他端側に開口している。ファイバ導入部１２は、内径がファイバ保持部１１の内径よりも大きく形成されている。ファイバ導入部１２は、他端側から一端側に向かうにつれて、内径が小さくなっている。そのため、偏波保持ファイバ２をフェルール１の他端側から挿入したときに、ファイバ導入部１２がガイドとして機能するので、フェルール１に偏波保持ファイバ２を容易に挿入することができる。ファイバ導入部１２の内径は、一端側を０．５〜１．５ｍｍ、他端側を１３０μｍ〜１３５μｍに設定されている。ファイバ導入部１２の長さは、０．３〜１．０ｍｍに設定されている。

応力低減部１３は、ホルダ３から偏波保持ファイバ２に伝わる応力を低減するための部位である。応力低減部１３は、ファイバ保持部１１とファイバ導入部１２との間に位置している。応力低減部１３は、内周面がファイバ保持部１１の内周面およびファイバ導入部１２の内周面と連続している。応力低減部１３は、内径がファイバ保持部１１の内径よりも大きく形成されている。つまり、偏波保持ファイバ２の外径と比較して応力低減部１３の内径が大きく形成されている。これにより、偏波保持ファイバ２の外周面と応力低減部１３の内周面とが離れることになる。その結果、応力低減部１３から偏波保持ファイバ２に圧力が伝わる可能性が低減されている。具体的には、応力低減部１３の内径は、１３０
μｍ〜１３５μｍに設定されている。応力低減部１３の長さは、１．０〜２．０ｍｍに設定されている。

前述の貫通孔１０の分類に対応して、フェルール１も２つの部位に大別される。具体的には、ファイバ保持部１１を有する第１部分１４と、ファイバ導入部１２および応力低減部１３を有する第２部分１５とに大別される。

第１部分１４は、フェルール１の一端側に位置している。第１部分１４は、ファイバ保持部１１を有している。第１部分１４は、偏波保持ファイバ２を保持している。第１部分１４は後述するホルダ３から離れて位置している。これにより、ホルダ３から第１部分１４に圧力が加わる可能性が低減されている。そのため、第１部分１４から偏波保持ファイバ２に圧力が加わる可能性が低減されている。第１部分１４の一端側の端面は、偏波保持ファイバ２の端面と面一に形成されている。第１部分１４の一端側の端面は、軸方向に対して傾斜している。第１部分１４の外径は、一定である。第１部分１４の外径は、０．９〜１．４ｍｍに設定されている。

第２部分１５は、フェルール１の他端側に位置している。第２部分１５は、第１部分１４と隣接している。第２部分１５は、応力低減部１３およびファイバ導入部１２を有している。第２部分１５は、ホルダ３に保持されている。第２部分１５の内径は第１部分１４の内径よりも大きい。これにより、第２部分１５から偏波保持ファイバ２に圧力が加わる可能性を低減できる。第２部分１５の外径は、第１部分１４の外径と等しく設定されている。

フェルール１としては、例えば、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化アルミニウムなどの単体もしくはこれらを主成分として含むセラミックス、あるいは結晶化ガラスなどのガラスセラミックスなどを用いることができる。特に、フェルール１を耐環境性および靱性に優れたものとするため、ジルコニアを主成分とすることが好適である。

＜偏波保持ファイバ２の構成＞
偏波保持ファイバ２は、光信号を伝送するための部材である。詳しくは、偏波保持ファイバ２は、意図的に大きな複屈折を持たせることによって、偏波保持能力を高めたファイバである。偏波保持ファイバ２は、伝搬定数が早い軸（ＦＡＳＴ軸）と伝搬定数が遅い軸（ＳＬＯＷ軸）を有している。ＦＡＳＴ軸とＳＬＯＷ軸の伝搬定数差から、それぞれの軸を伝播している光が結合されない。これにより、偏波保持ファイバ２は、偏波を保持する機能を有している。この偏波保持ファイバ２に外部からの応力が加わると複屈折が変化することで、それぞれの軸の伝播定数差が小さくなる。これにより、一方の軸から他方の軸に光が漏れ出す可能性がある。その結果、偏波保持ファイバ２の消光比が低下する可能性がある。偏波保持ファイバ２は、一端がフェルール１に挿入されている。偏波保持ファイバ２は、フェルール１の他端から外部に引き出されている。偏波保持ファイバ２は、第１部分１４に保持されている。偏波保持ファイバ２は、第２部分１５に接着剤４を介して接合されている。接着剤４としては、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いることができる。接着剤４は、第２部分１５と偏波保持ファイバ２とを接着するだけではなく、第２部分１５から偏波保持ファイバ２へと伝わる応力を低減する緩衝剤としての役割も兼ねている。つまり、偏波保持ファイバ２と第２部分１５との間に接着剤４が設けられていることによって、第２部分１５から偏波保持ファイバ２へと伝わる応力を低減できる。偏波保持ファイバ２のうち、フェルール１の他端から引き出された領域は、被覆部材２１によって被覆されている。被覆部材２１としては、例えば、シリコーン樹脂、ナイロン樹脂またはポリエステルエラストマー等の合成樹脂を用いることができる。被覆部材２１の外径は、０．２５〜０．９ｍｍに設定されている。

＜ホルダ３の構成＞
ホルダ３は、フェルール１を保持するための部材である。ホルダ３は、筒状の部材である。ホルダ３は、第２部分１５が圧入されているとともに、第１部分１４の外周面を間をあけて取り囲んでいる。ホルダ３は、溶接される取付部３０を外周面に有している。取付部３０は、溶接されることによって、外部の機器に接合される。ホルダ３としては、例えば、ステンレス等の金属材料を用いることができる。ホルダ３は、第２部分１５および被覆部材２１を保持する主部３１と第１部分１４を取り囲む副部３２とに大別される。

主部３１は、第２部分１５および被覆部材２１を保持するための部材である。また、主部３１は、外部の機器に溶接されるための部材でもある。主部３１は、一端側の内径が大きく、他端側の内径が小さい。より詳しくは、主部３１の内径は、一端側においてフェルール１の外径と等しく、他端側において被覆部材２１の外径と等しい。主部３１は外周面に、フランジ部３３を有している。主部３１がフランジ部３３を有していることによって、主部３１の外周面と外部の機器とを接合する際の位置合わせを容易に行なうことができる。

副部３２は、外部の機器に溶接される領域を広げるための部材である。副部３２は、主部３１の一端側に隣接して設けられている。副部３２は、主部３１よりも大きい内径を有している。さらに、フェルール１の外径は一定であることから、フェルール１と副部３２との間に隙間が形成されている。副部３２は、主部３１のうちフランジ部３３以外の領域の外径と等しい外径を有している。言い換えると、副部３２の外周面と主部３１の外周面とが連続している。

取付部３０は、主部３１および副部３２の外周面に設けられている。本例の偏波保持ファイバ用部品１００においては、ホルダ３のうちフランジ部３３よりも一端側の領域が取付部３０である。副部３２が設けられていることによって、取付部３０を広くすることができる。これにより、偏波保持ファイバ用部品１００の実装の自由度を向上できる。

本例の偏波保持ファイバ用部品１００は、偏波保持ファイバ２を保持している第１部分１４においては、第１部分１４とホルダ３とが離れることによって応力の影響を低減するとともに、ホルダ３に保持されている第２部分１５においては、第２部分１５の内径を大きくすることによって応力の影響を低減することができる。これにより、ホルダ３のうち第１部分１４を囲む部分またはホルダ３のうち第２部分１５を保持する部分のどちらに溶接を施したとしても、偏波保持ファイバ２に圧力が加わる可能性が低減されている。その結果、偏波保持ファイバ用部品１００における外部の機器への取り付けの自由度を向上できる。

さらに、本例の偏波保持ファイバ用部品１００は、副部３２の他端部が、第２部分１５の一端部を囲んでいる。この領域においては、第２部分１５の一端部とホルダ３とが離れることによって応力の影響を低減するとともに、第２部分１５の内径が大きいことによって、さらに応力の影響を低減できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、ホルダ３の主部３１がフランジ部３３を有しているがこれに限られない。例えば、主部３１がフランジ部３３を有していない構成であってもよい。この場合、ホルダ３の外周面の全てを取付部３０として用いてもよい。また、本実施形態においては、フェルール１の外周面が一定であったがこれに限られない。例えば、第２部分１５の外径が第１部分１４の外径よりも大きい構成であってもよい。この場合、ホルダ３の副部３２は必ずしも主部３１の内
径よりも大きい内径を有している必要はない。具体的には、ホルダ３の副部３２の内径は、第１部分１４の外径よりも大きく設定されていればよく、主部３１の内径よりも小さくても構わない。また、第１部分１４の外径が第２部分１５の外径よりも大きい構成であってもよい。また、本実施形態においては、取付部３０が設けられた領域の外径が一定であったがこれに限られない。例えば、ホルダ３のうち取付部３０が設けられた領域に段差が設けられており、取付部３０が設けられた領域の一端側と他端側とにおいて外径が異なっていてもよい。

また、本実施形態においては、フェルール１の一端面の全面が外部に露出しているがこれに限られない。例えば、図２に示すように、フェルール１の一端面にガラス板５と偏光子６が設けられていてもよい。偏波保持ファイバ２のＳＬＯＷ軸の方向と偏光子６の透過偏光方向を一致させて固定させておくことで、モジュール組みたて時の調心を簡素化することができる。なお、ガラス板５および偏光子６の代わりにアイソレータを取り付けることもできる。

また、本実施形態においては、フェルール１のほとんどがホルダ３の内側に位置しているがこれに限られない。例えば、図３に示すように、フェルール１のおよそ半分がホルダ３から突出していてもよい。これにより、フェルール１をレセプタクル等の外部機器に挿入することで、偏波保持ファイバ用部品１００と外部機器との光学的な接続を容易に行なうことができる。

また、本実施形態においては、ホルダ３の副部３２の内径が一定であるが、これに限られない。例えば、図４に示すように、ホルダ３の内径が一定でない構成であってもよい。具体的には、ホルダ３の副部３２の内径がフェルール１の一端側から他端側に向かうにつれて小さくなっている。これにより、副部３２に応力が加わった際に、副部３２と主部３１との間に応力が集中することを抑制できる。

また、本実施形態においては、偏波保持ファイバ２のうちフェルール１の外部に位置している領域のみを囲むように被覆部材２１が設けられていたが、これに限られない。例えば、図５に示すように、被覆部材２１がフェルール１の内部に挿入された構成であってもよい。具体的には、被覆部材２１の外径が応力低減部１３の内径と等しい構成であってもよい。このように、被覆部材２１を応力低減部１３に挿入することによって、フェルール１から偏波保持ファイバ２に応力が加わる可能性をさらに低減できる。

１：フェルール
１０：貫通孔
１１：ファイバ保持部
１２：ファイバ導入部
１３：応力低減部
１４：第１部分
１５：第２部分
２：偏波保持ファイバ
２１：被覆部材
３：ホルダ
３０：取付部
３１：主部
３２：副部
３３：フランジ部
４：接着剤
１００：偏波保持ファイバ用部品

Claims

偏波保持ファイバと、
筒状であって、一端側に位置する第１部分および他端側に位置して該第１部分に隣接する、該第１部分の内径および前記偏波保持ファイバの外径よりも大きい内径を有する第２部分を具備し、前記一端から前記他端にかけて前記偏波保持ファイバが挿入されているフェルールと、
筒状であって、前記フェルールの前記第２部分が圧入されているとともに前記第１部分の外周面を間をあけて取り囲んでいる、外周面に溶接される取付部を有する金属製のホルダとを備えた偏波保持ファイバ用部品。
前記フェルールは外径が一定であって、前記ホルダは前記第１部分を取り囲んでいる部分内径が前記第２部分が圧入されている部分の内径よりも大きい請求項１に記載の偏波保持ファイバ用部品。
前記第１部分を取り囲んでいる部分の前記ホルダの内径が前記フェルールの一端側から他端側に向かうにつれて小さくなっている請求項２に記載の偏波保持ファイバ用部品。