JPH01319707A - 光合流器 - Google Patents

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】 〔発明の概略〕 この発明の光合流器は、導波路本体の複数の枝導波路に
接続する第１の光ファイバをグレーテッドインデックス
光ファイバとするとともに、複数の枝導波路のコア幅を
グレーテッドインデックス光ファイバのコア直径の４２
％〜７０％とすることにより、低損失で導波光を合流さ
せることができるものである。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、光情報伝送システムに用いられる光合流器
に関するものである。

〔従来の技術〕

光情報伝送システムにおいては、複数本の光ファイバを
伝播してきた光を１本の光ファイバへ合流させたること
が必要であり、この用途に光合流器が使用されている。

このような光合流器は作製が容易で、量産性に優れた導
波路フィルムを用いたものが提案されているが、導波路
フィルムは、例えば特願昭４８−７２４４２号に記載さ
れている「光回路の製造方法」で作製することによって
容易に得ることができる。

このような導波路フィルムは、第４図（ａ）に示すよう
に、光重合性のモノマーとしてアクリル酸メチルを含有
するポリカーボネートフィルム１１を作製し、第４図（
ｂ）に示すように、このポリカーボネートフィルム１１
に所定のパターンを有するマスク２１を重ねて紫外線で
露光し、露光部１１ａのアクリル酸メチルモノマーを重
合させる。

そして、第４図（Ｃ１に示すように、ポリカーボネート
フィルム１１Ａの非露光部１１ｂのアクリル酸メチルモ
ノマーを真空乾燥によって除去すると、露光部１１ａは
ポリカーボネートとアクリル酸メチルモノマーとの混合
相によって低屈折率のクラッドとなり、非露光部１１ｂ
はポリカーボネート単独相で高屈折率のコアとなる。

次に、第４図ｆｄｌに示すように、ポリカーボネートフ
ィルムＩＩＡの表裏に低屈折率ポリマー層１２を形成し
、表裏方向のクラッドとすると、導波路フィルム１３と
なる。

このような非露光部１１ｂを光の導波路とし、第５図に
示すように、枝導波路１１　ｂｚ、　　１１’ｂ、２を
合流させて１本の幹導波路１１ｂ２とするパターンに形
成すると、光導波路本体が形成できる。

上述のようにして得た導波路フィルム（光導波路本体）
１３を、第６図に示すように、適当な厚みの基板１４で
挾むとともに、接着剤で固定することにより、光回路１
５が構成できる。

さらに、第７図（ａ）、　（ｂ）に示すように、光ファ
イバ３１Ａ、３１Ｂをそれぞれの基板３２Ａ、３２Ｂで
固定した光フアイバアレイ３３Ａ、３３Ｂを光回路１５
の枝導波路１１ｂｌｌ、ｌｌｂ＋□の端面１１ｆｚ、１
１ｆ＋□（第５図）および幹導波路１１ｂｚの端面１１
ｆｚ（第５図）にそれぞれ突き合わせる。

なお、光フアイバアレイ３３Ａ、３３Ｂを端面１１ｆｌ
ｌ、１ｌｆｌ□、１ｌｆｚに突き合わせるとき、光ファ
イバ３１Ａの端面１１　ｆｚ、　　１１　ｒｌｔと突き
合わせない端面にＬＥＤ光源を、光ファイバ３１Ｂの端
面１１ｆ２に光パワーメータをそれぞれ接続し、光軸を
調整しながら接着剤で最も損失の少ない位置で固定する
ことにより、第８図に示す光合流器を得ることができる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光合流器は以上のように構成されているので、複
数の枝導波路１１ｂｚ、１１ｂ＋□を１本の幹導波路１
１ｂ２に合流させたテーパ部分での導波光の漏洩が大き
いという問題点があった。

上述した幹導波路１１ｂ２のテーパ部分は、第９図に示
すように、全反射で伝播する導波光のコアークラッド界
面での反射角は次第に大きくなるため、導波光の一部は
テーパ部分内で臨界角θ。

を越えて放射する。

また、テーパ部分の全長りを長くした場合、１回当たり
の反射角の増加角Δθは小さくなるが、テーパ部分の長
さが長くなるにつれて導波光の反射回数が増加するため
、やはり反射角は臨界角θ。

を越えて導波光の一部は放射する。

結局、幅を絞ったテーパ部分の合流損失はテーパ部分の
人口幅ＷＩと出口幅Ｗ。とで次式のように与えられるの
で、 合流損失＝　　ＩＯＸ　ｌｏｇ　（Ｗｏ　／Ｗ＋　）合
流部分における導波光の漏洩がないように、例えば特開
昭５４−１１９２５８号公報に記載されているように、
幹導波路１１ｂ２のコア幅を太くすることが提案されて
いる。

しかしながら、各導波路１１ｂ＋＋、１ｌｔｚ□。

１１ｂ２と光ファイバ３１Ａ、３１Ｂとを接合する場合
、断面形状差に起因する結合損失（形状損失）をも考慮
する必要があり、上述した特開昭５４−１１９２５８号
公報に記載されているように、幹導波路１１ｂ２のコア
幅を太くすると、幹導波路１１　ｂｚから出射される導
波光が十分に光フアイバ３１Ｂ内に入らず、大きな結合
損失が生ずる。

すなわち、ステップインデックス光ファイバからの出射
光および第４図に示したような方法で作製した導波路端
からの出射光のパワー分布はほぼ均一と見なすことがで
きるので、第１０図に示すように、幹導波路１１ｂ２か
らステップインデックス光ファイバ（３１Ｂ）に導波光
を導く場合、ステップインデックス光ファイバ（３１Ｂ
）のコア径よりも外側になる部分Ｐの総面積Ｓ、の幹導
波路１１ｂ２の断面積Ｓ、ＩＩに対する割合、つまり−
ＩＯＸ　ｌｏｇ　（ＳＰ　／　Ｓｗ＋）がそのまま結合
損失になる。

そこで、幹導波路１１ｂ２とステップインデックス光フ
ァイバ（３１Ｂ）との結合損失を低減させるために幹導
波路１１ｂｇを細くすると、枝導波路１１　ｂｚ、　　
１　ｌ　ｂｔｚも細くなるため、今度は光ファイバ３１
Ｂから枝導波路１１ｂ＋＋、１ｌｂ１□に導波光を導く
際、第１０図に示すように、斜線を施した部分Ｑの総面
積Ｓ０の光ファイバ３１Ｂの断面積Ｓ８□に対する割合
、つまり−１０Ｘｌｏｇ（Ｓｏ　／　Ｓｗｚ）の結合損
失が大きくなる。

したがって、合流部分における導波光の漏れがないよう
に幹導波路１１ｂ２のコア幅を太くした場合でも、光フ
ァイバ３ｉＡ、３１Ｂと各導波路１１１）ｚ、１１ｂ＋
□、１ｌｂｚとの結合損失の一方あるいは両方が避けら
れず、損失が大きくなるという問題点があった。

この発明は、上述したような問題点を解消するためにな
されたもので、低損失で導波光を合流させることのでき
る光合流器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の光合流器は、導波路本体の複数の枝導波路に
接続する第１の光ファイバをグレーテッドインデックス
光ファイバとするとともに、複数の枝導波路のコア幅を
グレーテッドインデックス光ファイバのコア直径の４２
％〜７０％としたものである。

〔作　用〕

この発明の光合流器は、複数の第１の光ファイバをグレ
ーテッドインデックス光ファイバとすることにより、グ
レーテッドインデックス光ファイバと枝導波路との結合
損失を低減させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

この発明の光合流器は、第３図に示すように、枝導波路
１１ｂ＋＋（１１ｂ＋□）および幹導波路１ｌｂｚにそ
れぞれ第１．第２のグレーテッドインデックス光ファイ
バ４１Ａ、４１Ｂを接合させたものである。

なお、枝導波路１　ｌ　ｂｌｌ　（１ｌ　ｂ＋２）　、
幹導波路１１ｂ２と第１．第２のグレーテッドインデッ
クス光ファイバ４１Ａ、４１Ｂとは後述する関係とされ
ている。

第３図は損失を測定する構成図である。

まず、０．８５μｍのＬＥＤ光源５１に一端を接合した
光ファイバ４１の他端にモードスクランブラ５２を接合
し、このモードスクランブラ５２に一端を接合した第１
のグレーテッドインデックス光ファイバ４１Ａの他端を
第２のグレーテッドインデックス光ファイバ４１Ｂの一
端に接合させるとともに、この第２のグレーテンドイン
デックス光ファイバ４１Ｂの他端にパワーメータ５３を
接続する。

このように各部を接合したときのパワーメータ５３の読
み（指示値）をＡＩ　　（ｄＢ）とする。

次に、第１のグレーテッドインデックス光ファイバ４１
Ａの他端を枝導波路１１　ｔｚ＋の端面１１ｆ、に接合
し、幹導波路１１ｂ２の端面１１ｆｚに第２のグレーテ
ッドインデックス光ファイバ４１Ｂの一端を接合する。

このように各部を接合したときのパワーメータ５３の読
み（指示値）をＢ、（ｄＢ）とすると、光回路１５の端
面１１ｆ＋＋から端面１１ｆ２までの損失Ｃ，（ｄＢ）
は、 損失Ｃ＋＝Ｂ＋　　ＡＩ で与えられる。

そして、枝導波路１１１）１２の端面１１ｆ、Ｚに第１
のグレーテッドインデックス光ファイバ４１Ａの他端を
接合した場合も、同様に損失Ｃｚ（ｄＢ）を測定するこ
とができる。

なお、各接合はマツチングオイルを使用して行った。

上述のように、第１．第２のグレーテッドインデックス
光ファイバ４１Ａ、４１Ｂのコア直径を５０μｍとし、
枝導波路１１　ｂｚ、　　１１１）＋ｚのコア幅を変化
させたときの損失Ｃ（ｄＢ：ｔＭ失Ｃ１と損失Ｃ２との
平均値）は第１図の特性となる。

また、第１．第２のグレーテッドインデックス光ファイ
バ４１Ａ、４１Ｂのコア直径を５０μｍとし、枝導波路
１１　ｂｚ、１　ｌ　ｂｌｚのコア幅を３０μｍ、３５
μｍとしたとき、コア厚み（μｍ）に対する損失Ｃ（ｄ
Ｂ）は第２図の特性となる。

第１図、第２図の特性図から理解できるように、枝導波
路１１　ｂｚ、　　１　ｌ　ｂｌｚのコア幅が２１μｍ
〜３５μｍ（コア直径５０μｍに対する比率４２％〜７
０％）で、枝導波路１１　ｂｚ、　　ｌ　ｌ　ｂｌｚの
厚みが３５μｍ〜４５μｍ（コア直径５０μｍに対する
比率７０％〜９０％）の範囲で損失が少なくなるので、
両者の関係をこの範囲に設定することにより、低損失と
することができる。

なお、上記実施例では、幹導波路１１ｂ２に第１のグレ
ーテッドインデックス光ファイバ４１Ａと同種の第２の
グレーテッドインデ・ノクス光ファイバ４１Ｂを接続し
た例で説明したが、幹導波路１１ｂ２に接続される光フ
ァイバはグレーテ・ノドインデックス光ファイバに限定
されるものではないが、枝導波路１　ｌ　ｂ＋＋、　　
１　ｌ　ｂｌｚに接続される第１のグレーテッドインデ
ックス光ファイバ４１Ａのコア径と実質的に同一径のも
のを使用することが望ましい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、導波路本体の複数の
枝導波路に接続する第１の光ファイバをグレーテッドイ
ンデックス光ファイバとするとともに、複数の枝導波路
のコア幅をグレーテ・ノドインデックス光ファイバのコ
ア直径の４２％〜７０％としたので、第１．第２のグレ
ーテンドインデックス光ファイバを伝播してきた導波光
を低損失で、効率よく合流２分流させることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるグレーテッドインデ
ックス光ファイバのコア直径が５０μｍのときに枝導波
路のコア幅を変化させたときの損失を示す特性図、 第２図はこの発明の他の実施例によるグレーテッドイン
デックス光ファイバのコア直径が５０μｍ、枝導波路の
コア幅が３０μｍ、３５μｍのときにコア厚みを変化さ
せたときの損失を示す特性図、 第３図は損失を測定する構成図、 第４図（ａｌ〜（ｄ）は導波路フィルムの作製工程を示
す工程図、 第５図は導波路の一例を示すパターン図、第６図は光回
路の一部を破断して示す斜視図、第７図（ａｌ、　（ｂ
ｌは光フアイバアレイを示す斜視図、第８図は光合流器
を示す平面図、 第９図は合流部分の導波光の伝播を説明するための説明
図、 第１０図は光ファイバをステップインデックス光ファイ
バとしたときの接合損失を説明するための説明図である
。 １１　ｂｚ、１　ｌ　ｂｌｚ・・・枝導波路、１１ｂ２
・・・幹導波路、１３・・・導波路フィルム、１５・・
・光回路、４１Ａ・・・第１のグレーテッドインデック
ス光ファイバ、４１Ｂ・・・第２のグレーテッドインデ
ックス光ファイバ。 特許出願人　　　三菱瓦斯化学株式会社枝導波路のコア
幅 佑　１　ｎ ０　　　４０　　　　６０　７０　８０　９０　　Ｔｏ
ｏ　　　　　＋２０　　（Ｘ）０　　　２０　　　　３
０　　　　４０　　　　　　Ｓｏ　　　　　６０ｆμｍ
ｌコ　　ア　　厚　　み 第３図 １１Ｊ２　　　　　１１ａ 第５図 未反応上ツマ− （ａ） （ｂ） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の枝導波路を１本の幹導波路に合流させた導
   波路本体と、前記複数の枝導波路にそれぞれ接合される
   複数の第１の光ファイバと、前記幹導波路に接合される
   第２の光ファイバとからなる光合流器において、 前記複数の第１の光ファイバをグレーテッドインデック
   ス光ファイバとするとともに、前記複数の枝導波路のコ
   ア幅を前記グレーテッドインデックス光ファイバのコア
   直径の４２％〜７０％としたことを特徴とする光合流器
   。
2. （２）複数の枝導波路のコア厚みをグレーテッドインデ
   ックス光ファイバのコア直径の７０％〜９０％としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光合流器。