JPH0215232A - 光ファイバ型偏波分離器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ファイバの伝搬光を偏波分離素子を用いて
Ｓ偏波とＰ偏波に分離する光ファイバ型偏波分離器に関
するものである。

（従来の技術） 第２図は、従来の光ファイバ型偏波分離器を示す構成図
である。第２図において、ｌａ、ｌｂ。

１ｃは単一モード光ファイバ、２ａ、２ｂ、２ｃはロッ
ドレンズ、３はＰ偏波は透過し、Ｓ偏波を反射する偏波
分離素子である。

このような構成において、光ファイバ１ａに入射された
無偏波の入射光Ａは、ロッドレンズ２ａで平行光にされ
、偏波分離素子３てＰ偏波とＳ偏波に分離される。この
うちＰ偏波は偏波分離素子３を透過した後、ロッドレン
ズ２ｂで集光されて光ファイバーｂを介して出射され、
一方、偏波分離素子３で反射されたＳ波は、ロッドレン
ズ２ｃで集光され光ファイバーｃを介して出射されるよ
うになっていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の光ファイバ型偏波分離器によ
れば、ロッドレンズ２ａ、２ｂ、２ｃ等、レンズを用い
ているため、単一モード光ファイバｌａ、ｌｂ、ｌｃ間
の軸合わせを、ミクロン単位で行なうことは極めて困難
であり、また、たとえ軸合わせが精度よく行なわれたと
しても、長期的には軸ずれ等が発生しやすく、長期間の
動作において安定性に欠けるという問題点があった。ま
た、レンズを使用するので、部品点数の増加を招き、か
つ小型化の妨げとなるという問題点があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、レンズ等を必要と
せず、低損失に偏波分離が可能で、かつ長期的信頼性を
向上できると共に、小型化及び価格低減を図れる光ファ
イバ型偏波分離器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、第１及び
第２の基板と、側面がコア近傍まで研磨され前記第１の
基板に固定された第１の光ファイバ及び該第１の光ファ
イバと同様に研磨され前記第２の基板に固定された第２
の光ファイバと、前記第１の光ファイバにファイバ軸と
直角にかつ前記第１の基板の側面に対して４５″の角度
をもって形成された第１の溝に挿入、固定された第１の
偏波分離素子及び前記第２の光ファイバに前記第１の溝
と同様に形成された第２の溝に挿入、固定された第２の
偏波分離素子とを備え、前記第１の光ファイバの研磨面
と前記第２の光ファイバの研磨面とが互いに接触し、か
つ前記第１の偏波分離素子の反射面と前記第２の偏波分
離素子の反射面とが互いに対向するように配置した。

また、請求項（２）では、前記第２の溝に金属膜反射鏡
を挿入、固定した。

さらに、請求項（３）では、前記第１及び第２の基板を
低線膨張係数を有する液晶高分子により構成した （作　用） 請求項（１）または請求項（２）によれば、例えば、第
１の光ファイバの一端側から入射された入射光は、第１
の光ファイバのコアを伝搬し、第１の偏波分離素子に入
射して、この伝搬光のＰ偏波は透過され、Ｓ偏波は入射
方向と９０°の方向に反射される。第１の偏波分離素子
を透過したＰ偏波は、さらに第１の光ファイバのコアを
伝搬し、その他端側から出射する。

一方、第１の偏波分離素子で反射されたＳ偏波は、第２
の偏波分離素子または金属膜反射鏡で入射方向と９０’
方向に反射されて第２の光ファイバのコアに入射し、こ
の第２の光ファイバの一端側から出射する。

また、請求項（３）によれば、第１及び第２の基板が低
線膨張率を有する液晶高分子により構成されて、周囲温
度による影響が防止される。

（実施例） 第１図は、本発明による光ファイバ型偏波分離器の第１
の実施例を示す縦断側面図である。図中、１０ａはガラ
ス製の第１の基板、１０ｂは第１の基板１０ａと同一形
状、同一材質からなる第２の基板、１１ａは第１の単一
モード光ファイバ（以下、単に光ファイバと称す）、１
ｌａ−は第１の光ファイバー１ａの被覆である。第１の
光ファイバー１ａはその長手方向途中で被Ｍｔ　１１　
ａ−を除去された部分が、第１の基板１０ａの上面に形
成された溝１２ａに挿入、固定され、その固定された側
面は光の伝搬路であるコア（図示せず）近傍まで研磨さ
れている。１１ｂは第２の光ファイバ、１１ｂ−は第２
の光ファイバ１１ｂの被覆である。

第２の光ファイバ１１ｂは、前記第１の光ファイバー１
ａと同様にして、被覆１１ｂ′を除去された部分が、第
２の基板１０ｂの上面に形成された溝１２ｂに挿入、固
定され、その固定された側面はコア（図示せず）近傍ま
で研磨されている。

１３ａは第１の光ファイバーｌａにそのファイバ軸と直
角にかつ第１の基板１０ａの側面に対して４５°の角度
をもって形成された第１の溝で、幅４５μｍ１深さ１　
ｍｍに設定されている。１３ｂは第２の光ファイバｌｌ
ｂにそのファイバ軸と直角にかつ第２の基板１０ｂの側
面に対し４５°の角度をもって形成された第２の溝で、
第１の溝１３ａと同一構造パラメータを有する。１．４
　ａは多層膜か蒸着された厚さ４０μｍの薄片ガラスの
第１の偏波分離素子で、波長１．３０μｍにおいて５５
ｄＢの偏波分離度を有し、第１の溝１．３　ａに挿入さ
れて、エポキシ系接着剤により第１の溝１３ａに固定さ
れている。１４ｂは第２の偏波分離素子で、第１の偏波
分離素子１．４　ａと同一構造パラメタ及び同一機能を
有し、第２の溝１３ｂに挿入され、エポキシ系接着剤で
第２の溝１３ｂに固定されており、第１の光ファイバ１
．１　ａの研磨面と第２の光ファイバｌｌｂの研磨面と
が互いに接触し、かつ第１の偏波分離素子１４ａの多層
膜面と第２の偏波分離素子１４ｂの多層膜面とが互いに
平行に対向するようにエポキシ系接着剤ＥＡで固定され
て、本節１の実施例により光ファイバ型偏波分離器か構
成されている。

次に、上記構成を有する光ファイバ型偏波分離器の作製
方法について説明する。

予め、第１の基板１０ａ及び第２の基板１０ｂに形成さ
れた光ファイバの直径とほぼ同一の幅を有する溝１２ａ
、１２ｂの各々に、被覆１１ａ１］ｂ′を除去された第
１の光ファイバ］１ａ１第２の光ファイバｌｌｂをそれ
ぞれ埋め込む。次に、この状態で例えば第３図に示すよ
うな特殊なダイシング装置（斉藤忠夫、渡辺純二二　“
マイクロ形状加工”　５９年精密工学学会、前刷り集、
２０８　（５９年１０月）参照）を用い、薄いザファイ
アプレート２０をエアスピンドル２１により風速１３０
０　ｍ／ｍｉｎの高速で回転し、粒径０．２４μｍの５
１０２砥粒２２を基板１０ａに吹き付けながら、前述し
た数値並び位置関係の第１の溝１３ａを、第１の光ファ
イバｌｌａの軸方向と直角にかつ第１１の基板１０ａの
側面に対して４５゜の角度をなすように形成する。同様
にして第２の溝１３ｂを第２の基板１０ｂ及び光ファイ
バ１１ｂに形成する。これにより、第１及び第２の溝１
．３ａ、］、３ｂの側面は鏡面に近いもとなる。

次いで、前述した数値条件の偏波分離器１４ａ。

１４ｂをそれぞれ第１の溝１３ａ及び第２の溝１、３　
ｂに挿入し、接着、固定後、第１の光ファイバー　１　
ａの側面を第１の基板１０ａと共にコア近傍まで研磨す
る。同様にして、第２の光ファイバ］］ｂの側面を第２
の基板１０ｂと共にコア近傍まで研磨した後、両者の研
磨面にエポキシ系接着剤を塗布し、例えば第１の光ファ
イバー　１．　Ｈの端部１　］、　ａ−１から光を導入
し、第２の光ファイバ１１ｂの端部１　］、　ｂ　−２
からの出射光か最大になるように互いにすり合わせなが
ら光軸を調整し固定することにより作製か完了する。

このような構成において、例えば、第１の光ファイバ］
−］ａの端部１１ａ−１から第１の光ファイバ］１ａに
入射された光は、第１の光ファイバ１１ａを伝搬して第
１の偏波分離素子１４ａに入射される。ここでこの入射
光のＰ偏波は第１の偏波分離素子１．４　ａを透過し、
Ｓ偏波は入射方向と９０°の方向に反射される。第１の
偏波分離素子１４ａを透過したＰ偏波は、さらに第１の
光ファイバｌｌａを伝搬し、その端部１１ａ−２から出
射する。

一方、第１の偏波分離素子１４ａで反射されたＳ偏波は
、第２の偏波分離素子１４ｂに入射し、入射方向と９０
°の方向に反射されて、第２の光ファイバｌｌｂに伝搬
され、第２の光ファイバ１１ｂの端部１１ｂ−２から出
射する。このようにして、Ｐ偏波、Ｓ偏波の分離が行な
われる。

実際に得られた特性は、波長１．３０μｍの半導体レー
ザ光を第１の光ファイバｌｌａの端部１１ａ−１から入
射した結果、第１の光ファイバ１１の端部１．１　ａ　
−２からは、Ｐ偏波の損失が０．６ｄＢ　。

第２の光ファイバｌｌｂの端部１　］、　ｂ　−２から
は、Ｓ偏波の損失が０．９ｄＢで、両側波光の偏波分離
度は４３ｄＢであった。

以上のように、本節１の実施例による光ファイバ型偏波
分離器は、その構成部制として、レンズを用いていない
ので、作製が容易で、長期間にわたり安定的に動作可能
で、しかも超小型化を実現できる。

なお、本実施例においては、第１の基板１０ａと第２の
基板１０ｂの両者に偏波分離素子１４ａ。

１４ｂを配置した構成としたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、第２の偏波分離素子１４ｂの代わり
に、金属膜が蒸着された薄板ガラスの反射鏡を用いても
光ファイバ型偏波分離器を実現できる。このような構成
においては、波長１．３０μｍの光を第１の光ファイバ
１１ａの端部１１ａ−１から入射した結果、第１の光フ
ァイバ１１ａの端部１１ａ−２からは、Ｐ偏波の損失が
０．８ｄＢ　、第２の光ファイバｌｌｂの端部１１ｂ２
からは、Ｓ偏波の損失が０．７ｄＢで、両側波光の偏波
分離度は３５ｄＢであった。

第４図は、本発明による光ファイバ型偏波分離器の第２
の実施例を示す縦断側面図である。本節２の実施例と前
記第１の実施例の異なる点は、第１の偏波分離素子１４
ａの多層膜と第２の偏波分離素子１４ｂの多層膜とが互
いに対向し、かつその多層膜同士のなす角度が９０°と
なるように、第１の基板１０ａと第２の基板１０ｂとを
配置したことにある。

このような構成においては、Ｐ偏波とＳ偏波の出射方向
を反対方向とすることができ、その他の効果は、前記第
１の実施例と同様である。

第５図は、本発明の光ファイバ型偏波分離器の第３の実
施例を示す断面図である。本節２の実施例では、前記第
１または第２の実施例のアレイ化を図ったものである。

図中、３０ａは第１の基板、３０ｂは第２の基板、３１
　ａ、　　３２　ａ、　　３３　ａ。

３４ａは第１の単一モード光ファイバ、３１ｂ。

３２ｂ、３３ｂ、３４ｂは第２の単一モード光ファイバ
、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａは第１の光ファイバ
固定用溝、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ。

３８ｂは第２の光ファイバ固定用溝、ＥＡはエポキシ系
接着剤で、作製方法は前記第１の実施例と同様の方法で
行なわれる。

このような構成を有する光ファイバ型偏波分離器を、波
長１，３０μｍの半導体レーザで測定した結果、第１の
光ファイバ３１ａ、３２ａ、３３ａ。

３４ａからのＰ偏波の損失は０．７ｄＢ±０．２ｄＢ　
、第２の光ファイバ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂか
らのＳ偏波の損失は、Ｌ、ｌｄＢ±０．３ｄＢで、両側
波光の偏波分離度は４１ｄＢ±３ｄＢであった。

第６図は、本発明による光ファイバ型偏波分離器の第４
の実施例を示す断面図である。本節４の実施例と前記第
３の実施例の異なる点は、第１の単一モード光ファイバ
３１ａ、３２ａ、３３ａ。

３４ａの代わりに、カットオフ波長１．１５μｍ１複屈
折率４Ｘ１０”−４の偏波保持光ファイバ４１ａ。

４２ａ、４３ａ、４４ａを用いたことにあり、その他の
構成は前記第３の実施例と同様である。

ただし、本節４の実施例の場合、偏波保持光ファイバ４
１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａをそれぞれ溝３５ａ、３
６ａ、３７ａ、３８ａに挿入する際は、応力付与部４５
の中心軸を通る偏波の主軸が、第１の基板３０表面と平
行になるよう配列され、エポキシ系接着剤ＥＡで固定さ
れる。また、金属膜が蒸着された薄片ガラスの反射鏡を
用いる場合、この反射鏡は単一モード光ファイバ３１ｂ
。

３２ｂ、３３ｂ、３４ｂに対して用いられる。

このように構成された光ファイバ型偏波分離器において
、偏波保持光ファイバ４１　ａ　＋　４２　ａ　＋４３
ａ　　４４ａから波長１．３０μｍの半導体レーザ光を
導入して測定した結果、偏波保持光ファイバ４１　ａ　
＋　４２　ａ　ｒ　４３　ａ　、　４４　ａからのＰ偏
波の損失は０．７ｄＢ±０．３ｄＢ　、単一モード光フ
ァイバ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂからのＳ偏波の
損失は、０　、９ｄＢ±０．２ｄＢで、両側波光の偏波
分離度は４４ｄＢ±３ｄＢであった。

第７図は、本発明による光ファイバ型偏波分離器の第５
の実施例を示す断面図である。本節５の実施例と前記第
４の実施例と異なる点は、第２の単一モード光ファイバ
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ。

３４ｂの代わりに、カットオフ波長１．１５μｍ１複屈
折率４Ｘ１０−’の偏波保持光ファイバ４１ｂ。

４２ｂ、４３ｂ、４４ｂを用いたことにあり、その他の
構成は前記第４の実施例と同様である。

このように構成された光ファイバ型偏波分離器において
波長１．３０Ａｚｍの半導体レーザ光を導入して測定し
た結果、偏波保持光ファイバ４１ａ。

４２ａ、４３ａ、４４ａからのＰ偏波の損失は０、γｄ
Ｂ±０．２ｄＢ　、偏波保持光ファイバ４１ｂ。

４２ｂ、４３ｂ、４４ｂからのＳ偏波の損失は、０．９
ｄＢ±０　、２ｄＢで、両部波光の偏波分離度は４７ｄ
Ｂ±３ｄＢであった。

なお、前記第１〜第５の実施例においては、第１及び第
２の基板１０ａ、］、Ｏｂ、３０ａ、、３０ｂとしてガ
ラス製のものを用いたが、これに限定されるものではな
く、金属製基板あるいはＳｉ単結晶基板等を用いても、
同様に光ファイバ型偏波分離器を実現できる。

一方、熱膨張の影響を避けるため、即ち、周囲温度の影
響を防止するためには、線膨張係数の小さい液晶高分子
（線膨張係数３Ｘ１０−６）を用いると効果的である。

この祠牢−１を適用する場合、光ファイバはその軸方向
と液晶高分子のカラス長繊維方向とが平行となるように
配設される。この液晶高分子の基板と、偏波保持光ファ
イバを用いた光ファイバ型偏波分離器の特性は、−３０
°Ｃから８０°Ｃの間では、波長１，３０μｍにおいて
、Ｐ偏波の損失が、０．６ｄＢ±０．１ｄＢ　、　Ｓ偏
波の損失が０，８ｄＢ±０．２ｄＢで、両部波光の偏波
分離度は４９ｄＩ３±１、ｄＢであった。

また、光を入射しかつＰ偏波を出射する光ファイバとし
て単一モード光ファイバを用い、Ｓ偏波を出射する光フ
ァイバとして多モード光ファイバを用いた結果、波長１
．３０μｍにおいてＰ偏波の損失が０．５ｄＢ±０．１
ｄＢ　、　Ｓ偏波の損失が０．５ｄ１３±０．２ｄＢで
、両側波の偏波分離度は４５ｄＢ±１ｄＢで、両部波光
とも低い損失を示した。

なお、以上の説明では、波長１．３０μｍの場合のみに
ついて説明したか、他の波長に対しても全く同様な偏波
分離の機能を得られることは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）または請求項（２）
によれば、その構成要素にレンズを必要としないので、
軸合わせ等の煩雑な手間を要せず、極めて容易に作製す
ることができ、しかも長期間安定して動作可能であると
共に、部品点数も削減され、低価格化、超小型化を図れ
る利点がある。

また、請求項（３）によれば、第１及び第２の基板が液
晶高分子で構成されているので、周囲温度の変化による
影響を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバ型偏波分離器の第１の
実施例を示す縦断側面図、第２図は従来の光ファイバ型
偏波分離器の構成図、第３図はダイシング装置の説明図
、第４図は本発明による光ファイバ型偏波分離器の第２
の実施例を示す縦断側面図、第５図は本発明による光フ
ァイバ型偏波分離器の第３の実施例を示す断面図、第６
図は本発明による光ファイバ型偏波分離器の第４の実施
例を示す断面図、第７図は本発明による光ファイバ型偏
波分離器の第５の実施例を示す断面図である。 図中、１０ａ、３０ａ−・・第１の基板、１０ｂ。 ３０　ｂ　＝−第２の基板、１１．　ａ、　　３１　ａ
−３４ａ。 ４１ａ　〜４４ａ−第１の光ファイバ、１１ｂ。 ３１ｂ〜３４ｂ　４コ−ｂ〜４４ｂ・・・第２の光ファ
イバ、１３ａ・・・第１の溝、］、　３　ｂ・・・第２
の溝、１４ａ・第１の偏波分離素子、１４ｂ・・・第２
の偏波分離素子。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１及び第２の基板と、 側面がコア近傍まで研磨され前記第１の基板に固定され
   た第１の光ファイバ及び該第１の光ファイバと同様に研
   磨され前記第２の基板に固定された第２の光ファイバと
   、 前記第１の光ファイバにファイバ軸と直角にかつ前記第
   １の基板の側面に対して４５°の角度をもって形成され
   た第１の溝に挿入、固定された第１の偏波分離素子及び
   前記第２の光ファイバに前記第１の溝と同様に形成され
   た第２の溝に挿入、固定された第２の偏波分離素子とを
   備え、 前記第１の光ファイバの研磨面と前記第２の光ファイバ
   の研磨面とが互いに接触し、かつ前記第１の偏波分離素
   子の反射面と前記第２の偏波分離素子の反射面とが互い
   に対向するように配置したことを特徴とする光ファイバ
   型偏波分離器。
2. （２）前記第２の溝に金属膜反射鏡を挿入、固定した請
   求項（１）記載の光ファイバ型偏波分離器。
3. （３）前記第１及び第２の基板を低線膨張係数を有する
   液晶高分子により構成した請求項（１）記載の光ファイ
   バ型偏波分離器。