JPH0224606A - 光ファイバ結合素子 - 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、光通信や光ファイバセンサの分野で用いられ
る光ファイバ結合素子に関するものである。特に、安定
な偏波保持が必要なコヒーレント光通信方式の受信部で
の局所発信光信号の合波器や、光ファイバセンサの構成
部品として有用な光フィバ結合素子に関するものである
。

〔従来の技術〕

長距離大容量通信を目指した光コヒーレント通信方式や
各種の物理量を精密に計ａＦＩする光ファイバセンサ方
式の開発実用化が進められている。これらのシステムで
は偏波保持光ファイバが使われる他、光回路部分では偏
波状態を保った結合素子が必要となる。

偏波保持光結合素子として、従来から２本の偏波保持光
ファイバを相互に融着したものが知られている。すなわ
ち、２本の偏波保持光ファイバが平行に配列された後、
その一部区間が融着・延伸され、双方のコアが相互に接
近することにより相互作用が生じ、光の分岐結合が達成
されるものである。２本の偏波保持光ファイバの配列に
当たっては、複屈折主軸が融着延伸部において相互に平
行に揃うように配置されている。このように構成するこ
とにより、一方の偏波保持光ファイバに入射した直線偏
光が、光ファイバ複屈折主軸に沿って伝搬し、融着延伸
部で他方の偏波保持光ファイバにも分割され、直線偏光
として双方の偏波保持光ファイバから出射する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来の光ファイバ結合素子は、確かに入
射した直線偏波を偏波保持光ファイバの複屈折主軸に沿
って分岐結合することが可能となるが、良好な結合比を
得るには直径が１２５μｍの偏波保持光ファイバを用い
る場合、融着延伸部の直径が通常３０μｍ程度まで細く
して２つのコアを接近させることが必要である。

そのため、従来の光ファイバ結合素子は、融着延伸部の
機械的強度が著しく弱かった。また、融着延伸部の形成
の際に、融着延伸を長時間続けるため、偏波保持光ファ
イバ横断市内の幾何学形状の変形が進行し、偏波保持特
性が低下してしまうという問題があった。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の光ファイバ結合素
子は、２本の偏波保持光ファイバの複屈折主軸方向を揃
えて融着・延伸して作製する光ファイバ結合素子におい
て、前記偏波保持光ファイバコアがその横断面において
複屈折主軸の一方向に偏心してクラッド最外縁に接近し
ており、２本の偏波保持光ファイバはそれぞれのコア同
士の間隔が最小となるように並列されているものである
。

〔作用〕

融着延伸が行われる前から、既に２本の偏波保持光ファ
イバのコア同士の間隔が近接しているので、融若延伸部
形成時の延伸量が僅かでも、必要な結合比を達成するこ
とができる。したがって、融着延伸に伴う偏波保持光フ
ァイバの横断面内の幾何学形状の変形はほとんど無く、
また、融着延伸部は十分に太い。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の主要部を示す斜視図である
。本実施例の光ファイバ結合素子１は、２本の応力付与
型偏波保持光ファイバ２．３の中央部を相互に融着して
融着延伸部１２を形成した構造となっている。なお、図
示省略した両端部では、−波保持光ファイバ２および３
が互いに離隔している。、偏波保持光ファイバ２．３は
、それぞれクラッド４．５内にコア６．７および応力付
与部８〜１１を有する。偏波保持光ファイバ２および３
は、それぞれ応力付与部８．９および１０゜１１の配置
で定まる互いに直角な複屈折主軸１３１４および１５．
１６を有する。またクラッド４および５の横断面形状は
、基本的には円形であるが、それぞれ応力付与部８．９
の中心を結ぶ線すなわち複屈折主軸１３に平行な弦、お
よび応力付与部１０．１１の中心を結ぶ線すなわち複屈
折主軸１５に平行な弦で一部が切り取られている。２本
の偏波保持光ファイバ２．３は、相互に弦の部分で合わ
せることにより、複屈折主軸１３と１５が、また複屈折
主軸１４と１６がそれぞれ平行に揃う。第２図は融着延
伸部１２の横断面形状を示すものであり、融着延伸によ
りコア６と７が、また応力付与部８．９と１０．１１が
それぞれ相互に接近している。

−波保持光ファイバ２に入射した直線偏光１７は、複屈
折主軸１３に沿って伝搬し、融着延伸部１２で他方の偏
波保持光ファイバ３にも分割され、直線偏光１８．１９
としてそれぞれ出射される。

この作用は、偏波保持光ファイバ３に直線偏光を入射し
た場合も同様である。

ここで、本実施例の光ファイバ結合素子１の試作結果を
説明する。

本実施例の光ファイバ結合素子１を得るために作製した
偏波保持光ファイバ２．３の構造寸法は、コア径８．３
μｍ、コア／クラツド比屈折率差０．３２％、応力付与
部直径３０μｍ１応力付与部中心とコア中心間距離３２
μｍであり、応力付与部８〜１１には、Ｂ２Ｏ３を添加
した石英を用いている。

この偏波保持光ファイバ２．３のそれぞれのクラッド４
．５の横断面形状は、同図に示すように、直径１２５μ
ｍの真円から弦状に外縁の一部を削除したものとなって
いる。この偏波保持光ファイバを作製するために、まず
、上述のファイバと相対的に同じ寸法を有する真円クラ
ッドのプリフォームを作製し、そのプリフォームについ
てクラッドの外縁部を研磨により除去した。除去した外
縁部の弦の寸法は、直径１２５μｍの偏波保持光ファイ
バに換算して長さ１０５μｍ１コア中心から弦へ下ろし
た垂線の長さ３４μｍとなるように設計した。そして、
この研磨したプリフォームを線引きして偏波保持光ファ
イバ２．３として用いられる偏波保持光ファイバを得た
。ただし、この偏波保持光ファイバは、線引き中の溶融
した石英の表面張力のためにクラッド全体が再び真円に
近づくように僅かに変形するので、コア中心から弦まで
の距離は３８μｍとやや大きくなっていた。この偏波保
持光ファイバの複屈折率は、ｎｌ定の結果４Ｘ１０−’
であり、偏波保持光ファイバとしての性能は十分に満足
されていることがわかった。

このようにして得られた偏波保持光ファイバを２本用意
し、弦の部分が相互に密着するするように並べ、部分的
に加熱しながら延伸を行い融着延伸部１２を形成した。

ここでは、偏波保持光ファイバ２の手前側端部からモニ
タ光を入射し、偏波保持光ファイバ２．３の反対側端部
で出射光強度をモニタしながら延伸を行い、両方の出射
光強度が等しくなった時点で延伸を停止することにより
、５０％分岐結合素子を試作した。

つぎに、このようにして試作した光ファイバ結合素子の
特性を従来素子と比較した結果を示す。

従来素子としては、本実施例の試作過程で用いた研磨前
のプリフォームで作製した直径１２５μｍの偏波保持光
ファイバを２本並べ、本実施例と同様の方法で融着延伸
部を形成したものを用いた。

いずれも、５個づつ作製し、その平均値で比較した。な
お、従来素子に用いた偏波保持光ファイバの複屈折率は
、５Ｘ１０−’である。

本実施例の融着延伸部１２の直径は平均５７μｍであり
、その引張破断強度は２９０ｇであった。これに対し、
従来素子では、延伸量が本実施例よりも大きく融着延伸
部の直径は平均３７μｍとなり、その引張破断強度は１
７５ｇであった。

この機械強度の改善は、実際に光ファイバ結合素子を使
用するときに振動外力や温度変化による線膨脹歪みが印
加されても融着延伸部で破断する虞が減少することを意
味し、信頼性向上の点で極めて有効である。

また、従来素子の過剰損失は平均１．４ｄＢ、消光比は
平均１８ｄＢであるのに対し、本実施例の光ファイバ結
合素子の過剰損失は平均０．９ｄＢ、消光比は平均２６
ｄＢと優れた結果が得られた。この結果は、本実施例の
方が延伸量が少ないので延伸部断面の幾何学的変形が十
分に抑えられていることに起因するものと考えられる。

ちなみに、従来素子について、融着延伸部の断面を観察
したところ、第７図に示すように応力付与部４１〜４４
の断面が長く引き伸びるような変形が生じ、また、軸ず
れも認められた。

なお、本実施例では、融着前の偏波保持光ファイバとし
て、２つの応力付与部を有し一方の複屈折主軸となる応
力付与部の中心を結ぶ線に平行な弦においてクラッドの
一部を除去したものを用いたかこれに限定されるもので
はない。

たとえば、第３図に示すように、上記の複屈折主軸に垂
直に交わるもうひとつの複屈折主軸に平行な弦で、２つ
の応力付与部の一方の応力付与部２２を含むクラッド部
を除去した構造の偏波保持光ファイバを用いることもで
きる。この場合の融着延伸部では第４図に示すように、
合計して２つの応力付与部２０．２１が対向し、明白は
応力複屈折主軸を形成するので良好な消光比の結合が実
現される。

第５図は、さらに他の実施例に用いる偏波保持光ファイ
バの横断面図である。この偏波保持光ファイバ３０は、
コア３１の周囲を楕円状の応力付与部３２で囲んだ円形
クラッドの応力付与型偏波保持光ファイバのクラッド３
３から一部を除去したものであり、応力付与部３２の楕
円長軸に平行な弦でクラッド３３の一部を除去している
。この偏波保持光ファイバ３０を用いた光ファイバ結合
素子の融着延伸部の横断面形状を第６図に示す。

所要のコア間隔を実現するための融着延伸部が少なくて
済むことは上記の実施例と同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ファイバ結合素子によ
れば、織前延伸に伴う偏波保持光ファイバの横断面内の
幾何学形状の変形はほとんど無いので、−波保持特性が
十分に保持されており優れた光伝搬特性を有する。また
、融着延伸部が従来素子に比べて十分に太いので優れた
機械的強度を６し、振動外力や温度変化による線膨脹歪
みによる破断を大幅に少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の主要部を示す斜視図、第
２図は、その融着延伸部を示す横断面図、第３図は、他
の実施例に用いる偏波保持光ファイバの横断面図、第４
図は、第３図の偏波保持光ファイバを用いた場合の融着
延伸部を示す横断面図、第５図は、さらに他の実施例に
用いる偏波保持光ファイバの横断面図、第６図は、第５
図の偏波保持光ファイバを用いた場合の融着延伸部を示
す横断面図、第７図は、従来素子における融着延伸部を
示す横断面図である。 １・・・光ファイバ結合素子、２．３・・・偏波保持光
ファイバ、４．５・・・クラッド、６．７・・・コア、
８〜１１・・・応力付与部、１２・・・融着延伸部、１
３〜１６・・・複屈折主軸。 実施例の融着延伸部 第２図 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　塩　　　１）　　辰　　　色地の実施例に用いる
光ファイバ 第３図 池の実施例の融着延伸部 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２本の偏波保持光ファイバの複屈折主軸方向を揃え
   て融着・延伸して作製する光ファイバ結合素子において
   、前記偏波保持光ファイバコアがその横断面において複
   屈折主軸の一方向に偏心してクラッド最外縁に接近して
   おり、２本の偏波保持光ファイバはそれぞれのコア同士
   の間隔が最小となるように並列されていることを特徴と
   する光ファイバ結合素子。 ２、偏波保持光ファイバが、コアを中心に対称位置に配
   置された２つの応力付与部を有する円形クラッドの応力
   付与型偏波保持光ファイバから前記２つの応力付与部の
   中心を結ぶ線に垂直な弦で一方応力付与部を含むクラッ
   ドの一部を除去したものである請求項１記載の光ファイ
   バ結合素子。 ３、偏波保持光ファイバが、コアを中心に対称位置に配
   置された２つの応力付与部を有する円形クラッドの応力
   付与型偏波保持光ファイバから前記２つの応力付与部の
   中心を結ぶ線に平行な弦で前記２つの応力付与部を残す
   ようにクラッドの一部を除去したものである請求項１記
   載の光ファイバ結合素子。 ４、偏波保持光ファイバが、コアの周囲を楕円状の応力
   付与部で囲んだ円形クラッドの応力付与型偏波保持光フ
   ァイバから前記楕円応力付与部の長軸に平行な弦でクラ
   ッドの一部を除去したものである請求項１記載の光ファ
   イバ結合素子。