JPH01118811A - モード・フィールド・モディファィア - Google Patents

モード・フィールド・モディファィア

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JPH01118811A
JPH01118811A JP63122222A JP12222288A JPH01118811A JP H01118811 A JPH01118811 A JP H01118811A JP 63122222 A JP63122222 A JP 63122222A JP 12222288 A JP12222288 A JP 12222288A JP H01118811 A JPH01118811 A JP H01118811A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバ・コネクタに間し、さらに詳細には
横方向のミスアラインメントに対してほとんど感応する
ことなしに光ファイバを光源にあるいは他の光ファイバ
に接続しうるコネクタに間する。゛ 本発明は光源から光ファイバに光を結合する場合に利用
しうるものであるが、コネクタ・アラインメント問題に
間するここでの論述はファイバ間コネクタに限定されて
いる。２本のファイバの端部間の当接接続は、種々の光
ファイバ・ミスアラインメント・パラメータによる挿入
損失を生ずることになる。このようなミスアラインメン
ト争パラメータの例としては次のようなものがある。す
なわち、（ａ）２本のファイバの軸線間の横方向ミスア
ラインメント、（ｂ）２本のファイバの端面間の縦方向
ミスアラインメント、（ｃ）２本のファイバの軸線間の
角度方向ミスアラインメントである。
ファイバを結合するための通常の手法は端面を調整され
たファイバが角度方向、横方向および軸線方向に心合し
た状態となされる当接端カブラである。このような心合
状態は実験室の外では得るのが困難である。当接ファイ
バ配列は横方向のミスアラインメントに特に感応しやす
いので、この種のコネクタを現場で使用するのは困難で
ある。
レンズまたはチーバード・ファイバを用いたビーム・エ
キスパンダがインライン単一モードφファイバ・コネク
タに用いられているが、そのコネクタは、それらのファ
イバのコア直径が小さいので、横方向のミスアラインメ
ントに対して極端に感応しやすい。このようなビーム・
エキスパンダは横方向のミスアラインメントに対する感
応度は低いが、一般に角度方向のミスアラインメントに
対しては非常に感応しやすい。２つのコネクタ半休を心
合させる技術は角度方向のミスアラインメントが大きな
問題とならない程度に充分に進歩している。従って、エ
キスパンデッド・ビーム・コネクタが相当な注目を集め
つつある。
エキスパンデッド中ビーム・コネクタの基本原理は、エ
レクトロニクス・レターズ、１９８６年１月１６日、ｖ
ｏｌ、２、Ｎｏ、２、ｐｐ１０５−１０６におけるケイ
Φビー・ジエドルツエジエウスキ他による「単一モード
光ファイバ間隙装置のためのチーバードビーム・エキス
パンダ」という論文に記載されている。
その刊行物はコア屈折率ｎ、およびクラッド屈折率ｎ２
を有する単一モード・ファイバの端部が、ｎ２よりも低
い屈折率ｎ３を有するガラスのチューブに挿入される形
式のコネクタを教示している。チューブの屈折率はクラ
ッドｎ２より若干低い。この毛細管はファイバのまわり
でそれをつぶすために均一に加熱される。互に組合され
たファイバと毛細管の中心領域はテーパされてファイバ
処理および分離に適した４０μｍの最小ネック直径とな
される。
挿入損失を最小限に抑えるためには４：ｌのテーパ比で
充分であると言われている。ファイバの端部はこのコネ
クタの中心部分を構成しているから、そのファイバをコ
ネクタ半休に付着するための手段は設ける必要がない。
しかしながら、そのファイバはそのコネクタ半休から切
り離したり他のファイバと交換したりするのは容易では
ない。さらに、ファイバをコネクタ半休の内部部分とし
て用いることによフて、最大スポット寸法が制限される
。
簡単に述べると、本発明はコアと外径ｄのクラッドを有
する光ファイバに使用するためのモードフィールド・モ
ディファイアに間する。このモード・フィールド・モデ
イファイアは屈折率ｎ、を有するモデイファイア・コア
とこのモデイファイア・コアを包囲した第１のクラッド
層を具備している。
この第１のクラッド層はｎ、よりも小さい屈折率ｎ２と
ｄより大きい直径り、を有している。第１のクラッド層
の表面上には、第２のクラッド層が設けられており、　
これの屈折率ｎ３はｎ２より小さい。モディファイアは
それの端部の中間でテーパをつけられており、それによ
り大径端部と小径端部とを有している。その大径端部に
おける少なくともコアと第１のクラッド層の直径は小径
端部における対応する直径よりも大きく、したがって前
記モディファイアの一端に伝播する光信号のモード・フ
ィールドは、その信号がモディファイアのテーパ部分を
伝播するにつれて、修正される。ファイバの大径端部を
モデイファイア・コアに対して光結合関係に位置決めす
るための手段が設けられている。
モード・フィールド直径は比（ｎ２−　ｎ３）／ｎ２最
小限に抑えられたモディファイアを作成することによっ
て増大されうる。
ファイバを位置決めするための手段はモードφフィール
ド・モディファイアの大径端における穴でありうる。１
つの実施例では、第１のクラッド層は内側および外側ガ
ラス層よりなり、内側層が外側層よりも所定の溶剤に溶
解しやすいようになされている。前記穴は大径端部を溶
剤に浸漬して内側層を充分な深さに溶解させることによ
って形成される。外側層の屈折率は内側層の屈折率に等
しいかあるいはそれより小さくてもよい。
ファイバはそれ一端部をモディファイアにそれの中央領
域として組入れることによってそのモディファイアに対
して適切に位置決めされる。この実施例では、ファイバ
の端部は同心状の領域よりなり外側領域の屈折率が内側
領域の屈折率より低いチューブによって包囲されている
。
２つのこのようなモード・フィールド・モデイファイア
の大径端部に付着されたファイバ間の低損失接続をおる
ためには、それら２つのモディファイアの小径端部が互
に突き合わせた関係で接続されつる。このようなモディ
ファイアは単一モード舎ファイバを接続するのに特に有
用である。
本発明のモードφフィールド・モディファイアは光ファ
イバを光源または検知器に接続するのにも有用である。
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
しよう。
第１図はモード・フィールド直径修正型のインライン拳
ファイバ・コネクタを示している。２つのコネクタ半休
１２および１４はスリーブ１６によって互に軸線方向に
心合した状態に固着されるでいる。
ファイバ１８および２０をそれぞれコネクタ半休１２お
よび１４の大径端部に対して軸線方向に心合した状態に
固着するために、後述する手段が設けられている。ファ
イバ１８中を伝播する光信号はコネクタ半休に結合され
る。この信号がコネクタ半休１２の小径端部の方へと伝
播するにつれて、モード・フィールド直径が拡大して、
拡大されたビームがコネクタ半体１４の小径端部に結合
する。この形式のコネクタは、小径端部におけるビーム
の寸法が大きいので、横方向のミスアラインメントに対
してはるかに感応しにくい、この形式の拡大ビーム番コ
ネクタはコネクタにおけるレンズ会ビームエキスパンダ
および他のインライン会ファイバ装置に対する堅固な代
替物である。
第２図は同様のコネクタ半体２４が発光ダイオード２６
からの出力をファイバ２８に接続するために用いられう
る。ハウジング３０はそのダイオードとコネクタ半休を
受入れるための空洞を有している。
コネクタ半体２４の大径端部に配設された手段３２はモ
ード・フィールド・モデイファイア４０のコアに心合し
た状態でファイバを受入れるための開孔を有している。
本発明のモード・フィールド・モデイファイアが第３お
よび４図にさらに詳細に示されており、それの大径端部
の屈折率分布が第５図に示されている。モディファイア
４０は屈折率ｎ、有するコアと、ｎ、より小さい屈折率
ｎ２を有していてそのコア４２を包囲したクラッド材料
の層４４を具備している。層４４の表面上の第２のクラ
ッド層４６はｎ２より小さい屈折率ｎ３を有している。
装置４０がモード・フィールド・モデイファイアとして
機能するためには、少なくともコア４２と第１のクラッ
ド層４４の直径が端部４８および５０間で変化しなけれ
ばならない。図示された実施例では、モディファイア４
０は、層４４の直径が長さｌにわたってり、からＤ２ま
で減少するように、端部４８および５０間でテーパして
いる。コア５６とクラッド５８を有するファイバ５８が
、モディファイア４０に対して光結合関係をもってその
モディファイアの大径端部に位置決めされる。この実施
例では、ファイバ５４は、大径端部４８に形成された穴
５２の中に入りこんでいる。穴５２は、ファイバ舎コア
５６がモデイファイア・コア４２と心合するように、モ
ディファイア４０の軸線を中心にしている。
口、および１２間の差はファイバ５４のΔ値と同様でな
ければならない、コア４２の直径がコア５６のそれと同
一でなければ損失が生ずる。
ファイバ５４中を伝播する単一モードまたは多モード信
号が、コア４２と第１のクラッド層′４４よりなる光導
波路に結合される。多モード・システムにおいて、「モ
ード会フィールド」という用語はすべてのモードのモー
ド・フィールドの和を意味する。長さ１に沿フたテーパ
領域は伝播光フィールドに大きな影響を及ぼす、最初は
、フィールドはコア４２によって導かれかつそれに実質
的にそれにとじ込められる。コアの直径が小さくなるに
つれて、フィールドは散開し、そしてスポット寸法は増
大する。実際に、フィールドがもはやコアによって導か
れず、第１のクラッド４４および第２のクラッド４６よ
りなる導波路によフて効果的に導かれる点に到達する。
層４４の小端直径０２はコア５６の直径より大きい、モ
ディファイア４０の端部５０における大径スポット寸法
のために、第１図に示されたように同様のモディファイ
アの手直端部と光が結合されうる。この装置は多モード
・ファイバのインライン接続に有用であるが、それは単
一モードの端面におけるスポット寸法が極めて小さい単
一モード・システムにおいて特に有用である。
第１図のコネクタを横方向のミスアラインメントに対し
て感応しにくくするのは小径端部５０におけるより大き
いスポット寸法である。第１のクラッド層４４の直径０
．がファイバ５４の直径ｄより大きければ、スポット寸
法のさらに大きな拡大が実現されうろことが見出された
。この関係が第６図のグラフに示されており、この図で
はスポット寸法はクラッド直径Ｏ１の異なる値に対する
延伸比の間数としてプロットされている。この実験では
、ファイバ５４は１２５μｍの直径を有する単一モード
φファイバであった０曲線６４はこれも１２５μｍに等
しい内側クラッド直径Ｏ７を有するモディファイアに対
するスポット寸法対延伸比曲線である。曲線６６．６８
．７０および７２はそれぞれ直径り、が１４０μｍ、１
６０μｍｓ　１８０μｍおよび２００μ慣に等しい場合
に存在するスポット寸法対延伸比関係を示している。
スポット寸法の（ｎ？−ｎ３）／ｎ２　ｘ　１００％に
等しい％Δ２−３に対する関係の度合いは小さい。第７
図のグラフは％Δ２−３の異なる値に対するスポット寸
法と延伸比との間の関係を示している。曲線７８．８０
および８２は単一モード・ファイバの直径ｄと内側クラ
ッド層４４の直径り、が１２５μｍあった装置で得られ
たものである。第６図の曲線６４と同一である曲線７８
は％△２−３が０．１５％であるモード・フィールド・
モデイファイアに対するものである。曲線８０および８
２は％Δ２−３がそれぞれ１０％、０．０５％に等しい
装置を表している。第７図は、延伸比が３．５と４の間
である場合において、％Δ２−３を０．１５％から０．
０５％まで減少させることによって、約０．０５％のス
ポット寸法の増加が得られることを示している。
モード・フィールド・モデイファイアが多モードファイ
バのΔ値がファイバのそれのオーダであるはずであるか
、あるいはより高次のモードが失われるであろう。従っ
て、％Δが０．０５％のモード・フィールド・モデイフ
ァイアは単一モード・ファイバだけに有用であろう。
曲線８２に対するスポット寸法は延伸比が約１４の場合
には約Ｉ７μ清である。しかじがら、曲線のこの領域で
の動作は損失をより受けやすいので。
約３．５と４．０の間の延伸比が好ましい。テーパ事が
十分に小さければ、モード結合に起因する損失は無視し
ろるであろう。従って、延伸比がｌＯ：１より大きい極
低損失コネクタを作成することができる。
ここで極低損失というのは通常許容値と考えられている
１ｄＢ損失よりはるかに低い損失を意味する。
ファイバ位置決め穴５２を形成するための方法が第８お
よび９図に示されている。この実施例では、モード・フ
ィールド・モデイファイア８６は、第３図のコア４２お
よび第２のクラッド４６と同様の光特性を有するコア８
８および第２のクラッドＮ９０を具備している。第１の
クラッド層は同心状の層９２および９４よりなり、層９
４の屈折率は層９２のそれに等しいかあるいはそれより
小さい。層９２および９４の組成は異なっており、層９
２のガラスは層９４のそれよりも所定の溶剤に溶けやす
い。クラッド９６はその溶剤に溶けない耐性をも有して
いなければならない。
例えば、モディファイアを構成する種々のガラスは本質
的に次の表に示された組成（酸化物ベースで重量パーセ
ントであられされている）よりなりうる。
コア８８　　　Ｆ！９２　　　１９４　　　ｊ！１９０
ＳｉＯ２３０，５２７，５６０６１ Ｎａ２０　　１１　　　　１１　　　　１４　　　１４
Ｂａ０　　１２．５　　１２．５ Ｚｎ０　　　８．５　　　　Ｂ、５　　　　５　　　　
５Ｐｂ０　　　　　　　　　　　　　１７．５　　１６
．５Ａ１□０３　　２．５　　　２．５　　　３　　　
　３ＡＳ２０３　　−　　　　−　　　　　．５　　　
．５屈折率　１．５４６　　１．５４６　　１．５４２
　１．５３８モデイフアイア８６の端部９６が硝酸に浸
漬されると、層９２はより容易にエツチングされ、第９
図の穴９８が形成される。
モード・フィールド・モデイファイアは第１Ｏ図に示さ
れている態様で作成されてもよく、この図では第３図に
対応する部分には同一符号にダラシをつけて示されてい
る。ファイバ５４′の端部は同心領域からなるチューブ
の孔１０２に挿入される。
領域１０１の屈折率はファイバφクラッドのそれと同一
であり、かつ領域４６”のそれより大きいことが好まし
い。チューブはそれをファイバ５４′のまわりで均一に
つぶすためにた対称的に加熱される。
モードΦフィールドーモディファイア４０′を作成する
ために、ファイバとチューブとを組合せたものがテーパ
をつけられ、そして小径端部が切り離される。
【図面の簡単な説明】
第１図は２つのモード・フィールド・モデイファイアを
用いたインラインφファイバ・コネクタの断面図、第２
図は光ファイバと光源との間のモード・フィールド・モ
デイファイア接続の断面図、第３図は本発明のモード・
フィールド・モデイファイアの断面図、第４図は第３図
の線４−４に沿って見た断面図、第５図は第３図のモー
ド・フィールド・モデイファイアの大径端部の屈折率分
布を示す図、第６図はクラッド直径Ｏ４の異なる値に対
するスポット寸法対延伸比の関係を示すグラフ、第７図
はパーセントΔ２−３の異なる値に対する　スポット寸
法対延伸比の関係を示すグラフ、第８および９図はガラ
ス層を溶解することによってファイバ心合用穴を形成す
る本発明の！つの実施例を示す図、第１Ｏ図は他の実施
例の断面図である。 図面において、１２．１４．２４はコネクタ半体、１８
．２０．２８はファイバ、４０はモディファイア、４２
はコア、４４．４６は第１．２のクラッド層、５２は穴
、５４はファイバ、８６はモード・フィールド・モデイ
ファイア、８８はコア、９２．９４は同心状の層、９８
は穴、］４０’はモード・フィールド・モデイファイア
、５４′はファイバをそれぞれ示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、コアと外径ｄのクラッドを有する光ファイバに使用
    するためのモード・フィールド・モデイファイアにおい
    て、 屈折率ｎ＿１を有するモデイファイア・コアと、前記モ
    デイファイア・コアを包囲しており、ｎ＿１より小さい
    屈折率ｎ＿２を有する第１のクラッド層と、前記第１の
    クラッド層の表面上の第２のクラッド層とを具備してお
    り、前記第２のクラッド層の屈折率ｎ＿３はｎ＿２より
    小さく、前記モデイファイアはそれの端部間でテーパし
    ていて大径端部と小径端部を有しており、前記大径端部
    における少なくとも前記コアおよび前記第１のクラッド
    層の直径が前記小径端部における対応する直径より大き
    く、前記モデイファイアの一端部に入来した光信号のモ
    ード・フィールドは、その光信号が前記モデイファイア
    のテーパ部分を伝播するにつれて、修正され、前記大径
    端部における前記第１のクラッド層の直径Ｄ＿１はｄよ
    り大きく、 さらに、前記大径端部におけるファイバを前記モデイフ
    ァイア・コアに対して光結合関係に位置決めするための
    手段を具備しているモード・フィールド・モデイファイ
    ア。 ２、前記ファイバを位置決めするための手段が前記大径
    端部における穴よりなり、その阿南が前記モデイファイ
    ア・コアに対して同心状である請求項１のモード・フィ
    ールド・モデイファイア。 ３、前記第１のクラッド層が内側および外側ガラス層よ
    りなり、前記内側ガラス層が前記外側ガラス層よりも所
    定の溶剤に溶解しやすい請求項２のモード・フィールド
    ・モデイファイア。 ４、前記外側ガラス層の屈折率が前記内側ガラス層のそ
    れと実質的に同一である請求項３のモード・フィールド
    ・モデイファイア。 ５、前記外側ガラス層の屈折率が前記内側ガラス層のそ
    れより小さい請求項３のモード・フィールド・モデイフ
    ァイア。 ６、比（ｎ＿２−ｎ＿３）／ｎ＿２が０．０５％より大
    きくない請求項１のモード・フィールド・モデイファイ
    ア。 ７、前記ファイバが前記モード・フィールド・モデイフ
    ァイアの中心部分を構成し、前記第１のクラッド層が前
    記ファイバのクラッドと、このファイバの表面上の他の
    層よりなり、前記他の層の屈折率は前記ファイバ・クラ
    ッドのそれに等しいかあるいはそれより小さい請求項１
    のモード・フィールド・モデイファイア。 ８、直径ｄの第１および第２のファイバを接続するため
    の装置であって、 それぞれ屈折率ｎ＿１のモデイファイア・コアを有する
    第１および第２のモデイファイアと、 前記モデイファイア・コアを包囲しており、ｎ＿１より
    小さい小さい屈折率＿２を有する第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層の表面上に配設され、ｎ＿２より
    小さい屈折率ｎ＿３を有する第２のクラッド層を具備し
    ており、前記モデイファイアはそれの両端部間でテーパ
    されていて大径端部と小径端部を有し、前記大径端部に
    おける少なくとも前記コアと前記第１のクラッド層の直
    径が前記小径端部における対応する直径より大きく、前
    記モデイファイアの１つの端部に入来した光信号のモー
    ド・フィールドは、前記信号が前記モデイファイアのテ
    ーパ部分を伝播するにつれて、修正され、前記大径端部
    における前記第１のクラッド層の直径Ｄ＿１はｄより大
    きく、 さらに、前記第１のモデイファイアの前記大径端部にお
    ける前記第１の光ファイバを前記第１のモデイファイア
    ・コアに対して光結合関係に位置決めするための手段と
    、 前記第２のモデイファイアの前記大径端部における前記
    第２の光ファイバを前記第２のモデイファイア・コアに
    対して光結合関係に位置決めするための手段と、 前記第１および第２のモデイファイアを実質的に心合さ
    せた状態で、前記第１のモデイファイアの小径端部を前
    記第２のモデイファイアの小径端部に隣接させて位置決
    めするための手段を具備している光ファイバ接続装置。
JP63122222A 1987-05-21 1988-05-20 モード・フィールド・モディファィア Expired - Lifetime JP2678165B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US52,281 1987-05-21
US07/052,281 US4763976A (en) 1987-05-21 1987-05-21 Connector employing mode field modification

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US (1) US4763976A (ja)
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