JP6550424B2

JP6550424B2 - 光デバイスの製造方法

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Publication number: JP6550424B2
Application number: JP2017126964A
Authority: JP
Inventors: 賢一大森; 徳洋石倉; 仁植村
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-07-24
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Description

本発明は、光デバイスの製造方法に関する。

近年、複数のコアと、これら複数のコアの周囲を覆う共通のクラッドとを備える構造の光ファイバであるマルチコアファイバ（ＭＣＦ：Multi-Core Fiber）の研究開発が盛んに行われている。マルチコアファイバは、それぞれのコアに個別の情報を伝送させることが可能であることから、光通信システムの伝送容量を増大させることのできる伝送媒体として注目されている。

また、マルチコアファイバは、光ファイバセンサ（例えば、ＦＢＧ型の光ファイバセンサ）として用いられることもある。光ファイバセンサは、光ファイバ（マルチコアファイバを含む）をセンサとして用いて各種物理量（例えば、応力、歪、温度等）を測定するものである。また、上記のＦＢＧ型の光ファイバセンサは、光ファイバ（マルチコアファイバを含む）のコアにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating：ファイバブラッググレーティング）を形成したものであり、ＦＢＧの反射特性が周囲環境に応じて変化するという特性を利用して、光ファイバの長手方向における各種物理量の分布を測定するものである。

このようなマルチコアファイバには、各コアと外部光ファイバとを接続するための入出力デバイスとして、ファンイン／ファンアウトデバイスが接続される。ファンイン／ファンアウトデバイスは、シングルモードファイバが介挿される孔をガラス母材（キャピラリ）に複数形成し、ガラス母材に形成された複数の孔にシングルモードファイバをそれぞれ介挿し、シングルモードファイバが介挿されたガラス母材の一部を加熱しながら溶融延伸して延伸部（縮径しつつ延出する部位）を形成することで製造される。尚、上記のシングルモードファイバは、ファンイン／ファンアウトデバイスに複数設けられ、一端に外部光ファイバが接続され、他端にマルチコアファイバの１つのコアが接続される光ファイバである。

以下の特許文献１には、マルチコアファイバを用いたＦＢＧ型の光ファイバセンサによって、ＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry：光周波数領域反射測定法）により光ファイバセンサの形状（光ファイバセンサが取り付けられた構造物の形状）を測定する形状センシング技術が開示されている。また、以下の特許文献２〜４には、マルチコアファイバの各コアと外部の光ファイバとを接続するファンイン／ファンアウトデバイスの一例が開示されている。

米国特許第７７８１７２４号明細書特許第５７８２１０４号公報特開２０１５−１６７３号公報特開２０１５−１５２７７４号公報

ところで、マルチコアファイバにファンイン／ファンアウトデバイスが接続（融着）された光デバイスは、光損失が小さいことが望ましい。しかしながら、このような光デバイスでは、以下の（１），（２）に示す原因によって、光損失が生ずることが避けられない。

（１）ファンイン／ファンアウトデバイスの製造誤差
例えば、ガラス母材に形成する孔の位置ずれ、延伸部におけるコア間距離のバラツキ（溶融延伸時に生ずるシングルコアファイバの孔内における位置ずれにより生ずるもの）、延伸部におけるコアの位置ずれ（縮径比のバラツキにより生ずるもの）等が挙げられる。
（２）マルチコアファイバとファンイン／ファンアウトデバイスとの結合損失
例えば、延伸部のコア径と、延伸部に融着されるマルチコアファイバのコア径とのミスマッチに起因する損失が挙げられる。このようなミスマッチは、延伸部を有するファンイン／ファンアウトデバイスを製造する際に本質的に生ずるものであり、シングルコアファイバが介挿されたガラス母材を溶融延伸するときに延伸部の縮径比のバラツキに起因して生ずるものである。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造誤差に起因する光損失が小さな光デバイスを製造することができる光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光デバイスの製造方法は、複数のコア（１１）を有するマルチコアファイバ（１０）と、前記マルチコアファイバを回転させた場合に複数通りの組み合わせで前記コアとの接続が可能となるように配列された複数のシングルコアファイバ（２１）を有するファンイン／ファンアウトデバイス（２０）と、を有する光デバイス（１）の製造方法であって、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせを変えつつ前記コア毎の光損失を求める第１工程（Ｓ１２）と、前記第１工程の結果に応じて、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせを１つ選択し、選択した組み合わせの前記シングルコアファイバと前記マルチコアファイバの前記コアとが接続されるように、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部（Ｅ３）とを接続する第２工程（Ｓ１３、Ｓ１４）と、を有する。
ここで、本発明の光デバイスの製造方法は、前記第１工程が、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを近接させた状態で、前記マルチコアファイバ及び前記ファンイン／ファンアウトデバイスの何れか一方から入力されて何れか他方から出力される前記コア毎の光信号の強度を測定することで前記光損失を求める工程である。
或いは、本発明の光デバイスの製造方法は、前記第１工程が、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを撮影して得られるそれぞれの画像から、前記マルチコアファイバの前記コア間の距離と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバ間の距離との差を求めることで前記光損失を求める工程である。
或いは、本発明の光デバイスの製造方法は、前記第１工程が、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを撮影して得られるそれぞれの画像から、前記マルチコアファイバのコア径と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのコア径との差を求めることで前記光損失を求める工程である。
或いは、本発明の光デバイスの製造方法は、前記第２工程が、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部における光学特性の測定手法から求められる、前記マルチコアファイバのモードフィールド径と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのモードフィールド径との差を求めることで前記光損失を求める工程である。
また、本発明の光デバイスの製造方法は、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバ間の距離が、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせ毎に異なっている。
また、本発明の本発明の光デバイスの製造方法は、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのコア径が、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせ毎に異なっている。

本発明によれば、製造誤差に起因する光損失が小さな光デバイスを製造することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態における光デバイスを模式的に示す図である。本発明の第１実施形態におけるマルチコアファイバの一例を示す断面図である。本発明の第１実施形態におけるファンイン／ファンアウトデバイスを示す斜視図である。本発明の第１実施形態におけるシングルコアファイバの一例を示す断面図である。本発明の第１実施形態におけるシングルコアファイバの配列の一例を示す断面図である。本発明の第１実施形態による光デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態におけるマルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの一例を示す断面図である。本発明の第３実施形態におけるマルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの一例を示す断面図である。マルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの他の例を示す断面図である。マルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの他の例を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光デバイスの製造方法について詳細に説明する。尚、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法の縮尺を適宜変えて図示することがある。

〔第１実施形態〕
〈光デバイスの構成〉
図１は、本発明の第１実施形態における光デバイスを模式的に示す図である。図１に示す通り、本実施形態の光デバイス１は、マルチコアファイバ１０、ファンイン／ファンアウトデバイス２０、及び複数の信号伝送用ファイバ３０を備える。このような光デバイス１は、信号伝送用ファイバ３０を伝播した光信号を、ファンイン／ファンアウトデバイス２０を介してマルチコアファイバ１０に入射させ、或いは、マルチコアファイバ１０を伝播した光信号を、ファンイン／ファンアウトデバイス２０を介して信号伝送用ファイバ３０に入射させるものである。尚、図１に示す光デバイス１は、例えばマルチコアファイバ１０をセンサとして用いる光ファイバセンサに適用可能である。

図２は、本発明の第１実施形態におけるマルチコアファイバの一例を示す断面図である。図２に示す通り、マルチコアファイバ１０は、複数のコア１１と、コア１１の周囲を覆う共通のクラッド１２とを有する。図２に例示するマルチコアファイバ１０は、マルチコアファイバ１０の中央に配置された１つのコア１１と、この中央のコア１１を中心として同心円状に配置された３つのコア１１との計４つのコア１１を有する。このようなマルチコアファイバ１０は、それぞれのコア１１に個別の光信号を伝播させることができる。

図３は、本発明の第１実施形態におけるファンイン／ファンアウトデバイスを示す斜視図である。図１，図３に示す通り、ファンイン／ファンアウトデバイス２０は、複数のシングルコアファイバ２１及びキャピラリ２２を有しており、マルチコアファイバ１０と複数の信号伝送用ファイバ３０とを中継接続するものである。つまり、ファンイン／ファンアウトデバイス２０は、複数の信号伝送用ファイバ３０を伝播した光信号をマルチコアファイバ１０の複数のコア１１にそれぞれ入射させ、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１を伝播した光信号を複数の信号伝送用ファイバ３０にそれぞれ入射させるものである。

図４は、本発明の第１実施形態におけるシングルコアファイバの一例を示す断面図である。図４に示す通り、シングルコアファイバ２１は、コアＣと、コアＣの周囲を覆うクラッドＣＬとを有する。クラッドＣＬはコアＣに比べて屈折率が低い。このシングルコアファイバ２１は、マルチコアファイバ１０のコア１１の数よりも多く、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数通りの組み合わせでコア１１との接続が可能となるように配列されている。このような配列とするのは、製造誤差に起因する光損失が小さな光デバイス１を実現するためである。

図５は、本発明の第１実施形態におけるシングルコアファイバの配列の一例を示す断面図である。図５に例示するファンイン／ファンアウトデバイス２０では、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の中央に１つのシングルコアファイバ２１（２１ａ）が配置されており、このシングルコアファイバ２１ａを中心として同心円状に６つのシングルコアファイバ２１（２１ｂ，２１ｃ）が配置されている。尚、図５に示す例では、シングルコアファイバ２１ｂとシングルコアファイバ２１ｃとが、円周方向に沿って交互に配置されている。

図５に示す例において、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数のコア１１との接続が可能な組み合わせは、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせである。前者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図２に示されている状態のときに接続可能であり、後者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図２に示されている状態から１８０°回転した状態のときに接続可能である。尚、前者の組み合わせと後者の組み合わせとは、回転対称（或いは、製造誤差等を考慮して略回転対称）であるということができる。

尚、マルチコアファイバ１０を径方向に平行移動させた場合に複数通りの組み合わせでコア１１との接続が可能となるように、シングルコアファイバ２１を配列することも可能である。しかしながら、このような配列の場合には、マルチコアファイバ１０とファンイン／ファンアウトデバイス２０とが、径方向に偏心した状態（軸ずれした状態）で接続されることがあり、機械強度が低下する虞が考えられる。これに対し、本実施形態のように、回転対称（或いは、略回転対称）の配列にすることで、マルチコアファイバ１０とファンイン／ファンアウトデバイス２０とを、上述した軸ずれをさせずに接続することができ、機械強度を高めることができる。このため、シングルコアファイバ２１の配列は、本実施形態のような、回転対称（或いは、略回転対称）の配列であることが望ましい。

図１及び図３に示す通り、シングルコアファイバ２１は、一端側部分である太径部Ｐ１と、太径部Ｐ１から長さ方向に延出する他端側部分である延伸部Ｐ２とを有する。太径部Ｐ１は、延伸されていない部分であって、その外径は長さ方向に一定である。シングルコアファイバ２１のうち、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続されるシングルコアファイバ２１の太径部Ｐ１の端部Ｅ１は、接続部Ｃ１において、信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０に接続される。太径部Ｐ１は、信号伝送用ファイバ３０と融着接続してもよい。図１に示す例では、４本のシングルコアファイバ２１の太径部Ｐ１の端部Ｅ１が、４本の信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０にそれぞれ接続されている。

尚、残りのシングルコアファイバ２１（マルチコアファイバ１０のコア１１に接続されないシングルコアファイバ２１）の太径部Ｐ１の端部Ｅ１は、信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０には接続されない。このような信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０に接続されない太径部Ｐ１は、必要に応じて長さが短くなるように（或いは、キャピラリ２２から延在しないように）カットしても良い。

延伸部Ｐ２は、太径部Ｐ１から長さ方向に縮径しつつ延出する縮径部Ｐ３と、縮径部Ｐ３から延出する細径部Ｐ４とを有する。縮径部Ｐ３では、シングルコアファイバ２１のコア径が延出方向に沿って徐々に小さくなる。縮径部Ｐ３におけるシングルコアファイバ２１の最小外径と最大外径との比率（最小外径／最大外径）は、例えば１／１．５〜１／２．５としてよい。縮径部Ｐ３の最大外径は太径部Ｐ１の外径と同じとしてよい。

細径部Ｐ４は、縮径部Ｐ３の延出方向の端部Ｅ２から、更に同方向に延出して形成された一定径の部分である。細径部Ｐ４の延出方向の端部Ｅ３は、接続点Ｃ２において、マルチコアファイバ１０のコア１１（図２参照）に接続される。細径部Ｐ４は、マルチコアファイバ１０と融着接続してもよい。尚、本実施形態では、７本のシングルコアファイバ２１の細径部Ｐ４のうち、４本のシングルコアファイバ２１がマルチコアファイバ１０のコア１１にそれぞれ接続されている。細径部Ｐ４の外径は縮径部Ｐ３の最小外径と同じとしてよく、マルチコアファイバ１０の外径と同じにしてもよい。

尚、本実施形態のファンイン／ファンアウトデバイスのシングルコアファイバ２１は、太径部Ｐ１と延伸部Ｐ２とを有し、延伸部Ｐ２が縮径部Ｐ３と細径部Ｐ４とを有する構造であるが、太径部Ｐ１及び細径部Ｐ４のうちの何れか一方又は両方を省いた構造も可能である。細径部Ｐ４がない場合には、延伸部Ｐ２は縮径部Ｐ３のみからなる。

図３に示す通り、キャピラリ２２は、複数のシングルコアファイバ２１を略束ねた状態で保持するものであって、ガラス等からなる。キャピラリ２２は、シングルコアファイバ２１の長さ方向の一部又は全部に設けられている。キャピラリ２２は、基部２２ａと、基部２２ａから延出する延出部２２ｂとを有する。延出部２２ｂは、基部２２ａから長さ方向に縮径しつつ延出するテーパー部２２ｃと、テーパー部２２ｃから延出する先端部２２ｄとを有する。基部２２ａは、シングルコアファイバ２１の太径部Ｐ１の一部に形成することができる。テーパー部２２ｃ及び先端部２２ｄは、それぞれシングルコアファイバ２１の縮径部Ｐ３及び細径部Ｐ４に相当する位置に形成される。

信号伝送用ファイバ３０は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０を介してマルチコアファイバ１０の複数のコア１１にそれぞれ接続される光ファイバである。この信号伝送用ファイバ３０は、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に入射させる光信号を伝送し、或いはマルチコアファイバ１０の複数のコア１１を伝播した光信号を伝送するためのものである。

〈光デバイスの製造方法〉
図６は、本発明の第１実施形態による光デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。図６に示す通り、光デバイス１の製造が開始されると、まず図１，図３を用いて説明した複数のシングルコアファイバ２１を有するファンイン／ファンアウトデバイス２０を製造する工程が行われる（工程Ｓ１１）。

この工程では、シングルコアファイバ２１が介挿される孔を複数有する円柱形状のキャピラリ２２の、複数の孔にシングルコアファイバ２１をそれぞれ介挿し、複数のシングルコアファイバ２１が介挿されたキャピラリ２２の一部を加熱しながら溶融延伸して延伸部Ｐ２（延出部２２ｂ）を形成する工程が順に行われる。尚、キャピラリ２２の孔は、介挿されるシングルコアファイバ２１が図５に示す配置となるように形成される。このようにして、図３に示すファンイン／ファンアウトデバイス２０が製造される。

次に、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせを変えつつ、コア１１毎の結合損失を求める工程が行われる（工程Ｓ１２：第１工程）。この工程では、最初に、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の延伸部Ｐ２の端部（端部Ｅ３）とをそれぞれ撮像し、得られた画像に基づいて、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせが１つ設定される。例えば、図５に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせが設定される。

上記設定が完了すると、設定された組み合わせにおけるシングルコアファイバ２１のコアがマルチコアファイバ１０のコア１１に対向するように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の延出部２２ｂの端部（端部Ｅ３）とが近接した状態にされる。そして、シングルコアファイバ２１（一端がマルチコアファイバ１０のコア１１に対向するように配置されたシングルコアファイバ２１）の他端から個別に光信号を入射させたときに、対向するコア１１から射出される光信号の光強度が個別に測定される。

続いて、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の他の組み合わせが設定される。例えば、図５に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせが設定される。この設定が完了すると、例えばファンイン／ファンアウトデバイス２０の延伸部Ｐ２の端部（端部Ｅ３）に対して近接した状態にされているマルチコアファイバ１０を回転させて、設定された組み合わせにおけるシングルコアファイバ２１のコアがマルチコアファイバ１０のコア１１に対向するようにされる。そして、再びシングルコアファイバ２１（一端がマルチコアファイバ１０のコア１１に対向するように配置されたシングルコアファイバ２１）の他端から個別に光信号を入射させたときに、対向するコア１１から射出される光信号の光強度が個別に測定される。

以上により、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせを変えたときのマルチコアファイバ１０の各コア１１から射出される光強度が測定される。測定された光強度は、マルチコアファイバ１０のコア１１とシングルコアファイバ２１との結合損失を反映したものである。このため、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせを変えたときのコア１１毎の結合損失が求められたこととなる。

次に、求めた結合損失に応じてマルチコアファイバ１０のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせが選択される（工程Ｓ１３：第２工程）。例えば、シングルコアファイバ２１の組み合わせ毎の測定結果が比較され、各コア１１から射出される光信号の強度が高く、且つバラツキの小さいシングルコアファイバ２１の組み合わせが選択される。尚、ここでは、図５に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせが選択されたものとする。

次に、選択した組み合わせのシングルコアファイバ２１とマルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の延伸部Ｐ２の端部（端部Ｅ３）とを接続する工程が行われる（工程Ｓ１４：第２工程）。例えば、図５に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、マルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の延伸部Ｐ２の端部（端部Ｅ３）とが融着接続される。

以上の工程が終了すると、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続されたシングルコアファイバ２１の端部Ｅ１に、信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０を接続する工程が行われる（工程Ｓ１５）。尚、工程Ｓ１１によりファンイン／ファンアウトデバイス２０が製造された後に、全てのシングルコアファイバ２１の端部Ｅ１に信号伝送用ファイバ３０の端部Ｅ１０を接続するようにしても良い。このような場合には、工程Ｓ１５が省略される。

尚、上述した実施形態では、工程Ｓ１２において、シングルコアファイバ２１（一端がマルチコアファイバ１０のコア１１に対向するように配置されたシングルコアファイバ２１）の他端から個別に光信号を入射させたときに、対向するコア１１から射出される光信号の光強度を個別に測定するようにしていた。しかしながら、これとは逆に、マルチコアファイバ１０側から光信号を入射させ、シングルコアファイバ２１の他端から射出される光信号を個別に測定するようにしても良い。

以上の通り、本実施形態では、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数通りの組み合わせでコア１１との接続が可能となるように配列された複数のシングルコアファイバ２１を有するファンイン／ファンアウトデバイス２０を製造し、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせを変えつつコア１１毎の結合損失を求めている。そして、その結果に応じてシングルコアファイバ２１の組み合わせを１つ選択し、選択した組み合わせのシングルコアファイバ２１とマルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の前記延伸部Ｐ２の端部Ｅ３とを接続するようにしている。

このように、本実施形態では、マルチコアファイバ１０のコア１１との接続が可能な複数通りのシングルコアファイバ２１の組み合わせの中から、結合損失の大きさが小さくなるシングルコアファイバ２１の組み合わせを選択して、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続するようにしている。このため、製造誤差に起因する光損失が小さな光デバイス１を製造することができる。

尚、以上説明した実施形態では、結合損失の大きさが小さくなるシングルコアファイバ２１の組み合わせを選択する例について説明したが、結合損失のバラツキが小さくなるシングルコアファイバ２１の組み合わせを選択しても良い。このような組み合わせを選択することで、各コア間での強度のバラツキが抑えられて強度が均一な光信号を得ることができるため、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比：Signal to Noise Ratio）の観点からは望ましい。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態におけるマルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの一例を示す断面図である。尚、図７（ａ）は、マルチコアファイバ１０の接続点Ｃ２における断面図であり、図７（ｂ）は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の接続点Ｃ２における断面図である。

本実施形態の光デバイスは、第１実施形態の光デバイスと同様に、基本的には図６のフローチャートに示される工程を経て製造される。但し、本実施形態では、図６中の工程Ｓ１１で製造されるファンイン／ファンアウトデバイス２０の構成、及び図６中の工程Ｓ１２で結合損失を求める方法が第１実施形態とは異なる。具体的に、本実施形態で製造されるファンイン／ファンアウトデバイス２０は、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせ毎に、シングルコアファイバ２１間の距離が異なっているものである。また、本実施形態では、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０に光信号を入射させることなく、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部を撮影して得られる画像から結合損失を推定するようにしている。

本実施形態のファンイン／ファンアウトデバイス２０において、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数のコア１１との接続が可能な組み合わせは、第１実施形態と同様である。つまり、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせである。

図７（ｂ）に示す通り、前者の組み合わせのコア間距離（シングルコアファイバ２１ａと３つのシングルコアファイバ２１ｂとのコア間距離）はｒ１に設定されており、後者の組み合わせのコア間距離（シングルコアファイバ２１ａと３つのシングルコアファイバ２１ｃとのコア間距離）はｒ２に設定されている。尚、図７（ａ）に示す通り、マルチコアファイバ１０のコア間距離（コア１１の間の距離）はｒ３に設定されている。

図７（ａ）に示すマルチコアファイバ１０と、図７（ｂ）に示すファンイン／ファンアウトデバイス２０とのコア１１毎の結合損失を求める場合には、まずマルチコアファイバ１０の端部と、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部Ｅ２とを撮影する。次に、撮影して得られるそれぞれの画像から、マルチコアファイバ１０のコア１１間の距離と、ファンイン／ファンアウトデバイス２０のシングルコアファイバ２１間の距離との差を求める。そして、その差に基づいてコア１１毎の結合損失を推定する。結合損失の推定には、ステップインデックス型ファイバの場合、例えば以下の（１）式を用いることができる。

上記（１）式中のＤはコア径であり、σは接続されるコア間の位置ずれ量である。

コア１１毎の結合損失が求められると、例えば図６中の工程Ｓ１３〜Ｓ１５が順に行われる。例えば、｜ｒ３−ｒ１｜≦｜ｒ３−ｒ２｜なる関係が成立する場合には、図７（ｂ）に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、マルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部（端部Ｅ３）とが融着接続される。これに対し、｜ｒ３−ｒ１｜＞｜ｒ３−ｒ２｜なる関係が成立する場合には、図７（ｂ）に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせと、マルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部（端部Ｅ３）とが融着接続される。

尚、本実施形態においては、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０に光信号を入射させることなく、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部を撮影して得られる画像から結合損失を求めるようにしていた。しかしながら、第１実施形態と同様に、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０に光信号を入射させて結合損失を求めるようにしても良い。

また、上記実施形態において、コア間距離は、マルチコアファイバ１０又はファンイン／ファンアウトデバイス２０の中央に配置されたコア（コア１１、シングルコアファイバ２１ａ）と他のコア（コア１１、シングルコアファイバ２１ｂ又はシングルコアファイバ２１ｃ）との距離を意味するものであった。仮に、中央に配置されるコアが存在しない場合には、マルチコアファイバ１０又はファンイン／ファンアウトデバイス２０の中心からの距離としても良く、或いは隣接する２つのコアの間の距離としても良い。

以上の通り、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、マルチコアファイバ１０のコア１１との接続が可能な複数通りのシングルコアファイバ２１の組み合わせの中から、結合損失の大きさ又はバラツキが小さくなるシングルコアファイバ２１の組み合わせを選択して、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続することができる。このため、製造誤差に起因する光損失が小さな光デバイスを製造することができる。

〔第３実施形態〕
図８は、本発明の第３実施形態におけるマルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの一例を示す断面図である。尚、図８（ａ）は、マルチコアファイバ１０の接続点Ｃ２における断面図であり、図８（ｂ）は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の接続点Ｃ２における断面図である。

本実施形態の光デバイスは、第２実施形態の光デバイスと同様に、図６中の工程Ｓ１１で製造されるファンイン／ファンアウトデバイス２０の構成、及び図６中の工程Ｓ１２で結合損失を求める方法が第１実施形態とは異なる。具体的に、本実施形態で製造されるファンイン／ファンアウトデバイス２０は、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせ毎に、シングルコアファイバ２１の径が異なっているものである。また、本実施形態においても、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０に光信号を入射させることなく、マルチコアファイバ１０及びファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部を撮影して得られる画像から結合損失を推定するようにしている。コア径の違いによる損失は、例えば、コア径が大きいほうから小さいほうに光が伝送される場合、コア径の比率の２乗に比例することを利用して推定することができる。

本実施形態のファンイン／ファンアウトデバイス２０においても、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数のコア１１との接続が可能な組み合わせは、第１実施形態と同様である。つまり、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、シングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせである。

図８（ｂ）に示す通り、前者の組み合わせにおけるコア径（３つのシングルコアファイバ２１ｂのコア径）はａ１に設定されており、後者の組み合わせにおけるコア径（３つのシングルコアファイバ２１ｃのコア径）はａ２に設定されている。ここで、前者の組み合わせと後者の組み合わせとに共通するシングルコアファイバ２１ａの径は任意に設定可能であるが、例えば（ａ１＋ａ２）／２に設定される。尚、図８（ａ）に示す通り、マルチコアファイバ１０のコア１１のコア径ａ３に設定されている。

図８（ａ）に示すマルチコアファイバ１０と、図８（ｂ）に示すファンイン／ファンアウトデバイス２０とのコア１１毎の結合損失を求める場合には、第２実施形態と同様に、まずマルチコアファイバ１０の端部と、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部Ｅ２とを撮影する。次に、撮影して得られるそれぞれの画像から、マルチコアファイバ１０のコア１１のコア径と、ファンイン／ファンアウトデバイス２０のシングルコアファイバ２１のコア径との差を求める。そして、その差に基づいてコア１１毎の結合損失を推定する。

コア１１毎の結合損失が求められると、例えば図６中の工程Ｓ１３〜Ｓ１５が順に行われる。例えば、｜ａ３−ａ１｜≦｜ａ３−ａ２｜なる関係が成立する場合には、図８（ｂ）に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、マルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部（端部Ｅ３）とが融着接続される。これに対し、｜ａ３−ａ１｜＞｜ａ３−ａ２｜なる関係が成立する場合には、図８（ｂ）に示すシングルコアファイバ２１ａ及び３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせと、マルチコアファイバ１０のコア１１とが接続されるように、マルチコアファイバ１０の端部とファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部（端部Ｅ３）とが融着接続される。

上述した第３実施形態では、コア径を用いて損失を推定したが、代わりにモードフィールド径を用いてもよい。モードフィールド径は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の端部Ｅ２における光学特性測定手法（例えば、ファーフィールド走査法やニアフィールド走査法等）により測定することができる。このとき、結合損失Ｌは、画像観察による位置ずれ量も考慮して、以下の（２）式で表すことができる。

上記（２）式中のｗ１，ｗ２はそれぞれのモードフィールド径（上述のコア径ａ１，ａ２に相当する）であり、σはコア間の位置ずれ量である。

以上の通り、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、マルチコアファイバ１０のコア１１との接続が可能な複数通りのシングルコアファイバ２１の組み合わせの中から、結合損失の大きさ又はバラツキが小さくなるシングルコアファイバ２１の組み合わせを選択して、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続することができる。このため、製造誤差に起因する光損失又はバラツキが小さな光デバイスを製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１〜第３実施形態を適宜組み合わせても良い。例えば、上述した第２，第３実施形態で説明した結合損失を求める方法を、第１実施形態に適用してもよい。また、マルチコアファイバ１０のコア１１に接続するシングルコアファイバ２１の組み合わせ毎に、シングルコアファイバ２１間の距離を異ならせるとともに、コア径及びモードフィールド径を異ならせても良い。

また、上述した第１〜第３実施形態では、４つのコア１１を有するマルチコアファイバ１０を例に挙げて説明したが、マルチコアファイバ１０は４つのコア１１を有するものに限定されることはなく、任意の数のコア１１を有するマルチコアファイバ１０を用いることができる。図９，図１０は、マルチコアファイバ及びファンイン／ファンアウトデバイスの他の例を示す断面図である。尚、図９，図１０において、（ａ）はマルチコアファイバ１０の接続点Ｃ２における断面図であり、（ｂ）は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の接続点Ｃ２における断面図である。

図９（ａ）に示すマルチコアファイバ１０は、マルチコアファイバ１０の中央を中心として同心円状に配置された２つのコア１１を有する。このようなマルチコアファイバ１０に対しては、例えば図９（ｂ）に示すファンイン／ファンアウトデバイス２０が用いられる。このファンイン／ファンアウトデバイス２０は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の中央を中心として、同心円状に４つのシングルコアファイバ２１（２１ｂ，２１ｃ）が配置されている。尚、図９（ｂ）に示す例では、シングルコアファイバ２１ｂとシングルコアファイバ２１ｃとが、円周方向に沿って交互に配置されている。

図９に示す例において、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数のコア１１との接続が可能な組み合わせは、２つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、２つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせである。前者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図９（ａ）に示されている状態のときに接続可能であり、後者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図９（ａ）に示されている状態から９０°回転した状態のときに接続可能である。

図１０（ａ）に示すマルチコアファイバ１０は、マルチコアファイバ１０の中央を中心として同心円状に配置された３つのコア１１を有する。このようなマルチコアファイバ１０に対しては、例えば図１０（ｂ）に示すファンイン／ファンアウトデバイス２０が用いられる。このファンイン／ファンアウトデバイス２０は、ファンイン／ファンアウトデバイス２０の中央を中心として、同心円状に６つのシングルコアファイバ２１（２１ｂ，２１ｃ）が配置されている。尚、図１０（ｂ）に示す例では、シングルコアファイバ２１ｂとシングルコアファイバ２１ｃとが、円周方向に沿って交互に配置されている。

図１０に示す例において、マルチコアファイバ１０を回転させた場合に複数のコア１１との接続が可能な組み合わせは、３つのシングルコアファイバ２１ｂの組み合わせと、３つのシングルコアファイバ２１ｃの組み合わせである。前者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図１０（ａ）に示されている状態のときに接続可能であり、後者の組み合わせは、例えばマルチコアファイバ１０のコア１１が図１０（ａ）に示されている状態から１８０°回転した状態のときに接続可能である。

１…光デバイス、１０…マルチコアファイバ、１１…コア、２０…ファンイン／ファンアウトデバイス、２１…シングルコアファイバ、Ｅ３…端部

Claims

複数のコアを有するマルチコアファイバと、前記マルチコアファイバを回転させた場合に複数通りの組み合わせで前記コアとの接続が可能となるように配列された複数のシングルコアファイバを有するファンイン／ファンアウトデバイスと、を有する光デバイスの製造方法であって、
前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせを変えつつ前記コア毎の光損失を求める第１工程と、
前記第１工程の結果に応じて、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせを１つ選択し、選択した組み合わせの前記シングルコアファイバと前記マルチコアファイバの前記コアとが接続されるように、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを接続する第２工程と、
を有し、
前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバ間の距離は、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせ毎に異なっている、
光デバイスの製造方法。
前記第１工程は、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを近接させた状態で、前記マルチコアファイバ及び前記ファンイン／ファンアウトデバイスの何れか一方から入力されて何れか他方から出力される前記コア毎の光信号の強度を測定することで前記光損失を求める工程である、請求項１記載の光デバイスの製造方法。
前記第１工程は、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを撮影して得られるそれぞれの画像から、前記マルチコアファイバの前記コア間の距離と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバ間の距離との差を求めることで前記光損失を求める工程である、請求項１記載の光デバイスの製造方法。
前記第１工程は、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部とを撮影して得られるそれぞれの画像から、前記マルチコアファイバのコア径と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのコア径との差を求めることで前記光損失を求める工程である、請求項１記載の光デバイスの製造方法。
前記第１工程は、前記マルチコアファイバの端部と前記ファンイン／ファンアウトデバイスの端部における光学特性の測定手法から求められる、前記マルチコアファイバのモードフィールド径と、前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのモードフィールド径との差を求めることで前記光損失を求める工程である、請求項１記載の光デバイスの製造方法。
前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバのコア径は、前記マルチコアファイバの前記コアに接続する前記ファンイン／ファンアウトデバイスの前記シングルコアファイバの組み合わせ毎に異なっている、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光デバイスの製造方法。