JPH0377483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光フアイバを用いた光分配器に関す
る。

光フアイバの光信号を分岐挿入する光分配器
で、テーパ状の光フアイバ束２つを、光フアイバ
の軸に対して所定の角度回転し、細端部でつき合
わせた構造をもつ光分配器が知られている。この
光分配器においてテーパ部はクラツドにもまれた
光を再びコア内を伝播する光に再変換するために
ある。そして、このテーパ比は２〜３で十分であ
るとされていた。

しかしながら、用いる光フアイバによつては、
コア内を伝播する光に再変換するためには３以上
のテーパ比を必要とするものがあり、２〜３のテ
ーパ比では損失は十分小さくなつていない場合が
ある。また、テーパ比が大きすぎると、テーパ部
に露が付着した場合、光分配器の損失が大きくな
る等の欠点が生じる。

この発明は、上記した欠点を除去し、最適なテ
ーパ比をもつた光分配器を提供するものである。

以下、図面を参照し、実施例について説明す
る。第１図は本発明が対象とする分配器の構成図
である。いま、１，２，３を入力側の光フアイバ
とすると、４，５，６は出力側の光フアイバとな
る。そしてテーパ部を最もくびれたところでは、
２つの光フアイバ束がつき合つており、２つの光
フアイバ束は、互いに軸を中心として90°回転し
ている。そして、この部分では、光フアイバ１，
２，３のコア１−１，２−１，３−１と光フアイ
バ４，５，６のコア４−１，５−１，６−１、が
互いに重なり合つた構造をもち、この接合部は熱
融着等の手段により、接続されているものが一般
的である。

いま、光フアイバの外径を２ｂ、テーパウエス
ト部の外径を２ｒ、１つの光フアイバ束の光フア
イバの数をｎとすると、テーパ比Ｒは Ｒ＝ｂ√′／ｒ …(1) によつて表わされる。第１図の場合ではｎ＝３と
なる。

本発明は前記光分配器において、最適なテーパ
比Ｒを与えるものである。第１図のテーパウエス
ト部では、光フアイバのコアが重なり合わない部
分があるので、このことを１本のテーパフアイバ
のモデルで表わすと、第２図Ａのように、コアの
ないウエスト部分１３を挿入すればよい。ここ
で、テーパフアイバ内の光線の振舞いは、テーパ
への入射角θ₁、ウエスト部からの出射角θ₂の間に
は sinθ₂≒Rksinθ₁ …(2) が成り立ち、同様に sinθ₃≒Rksinθ₄ …(3) が成立する。ここでｋはｋ＝コア径／クラツド径
である。

第１図に示されている光分配器のテーパの役割
は、ウエスト接合部において、コアモードがクラ
ツドモードに変換されたものを、コアモードに再
変換することにある。すなわち、第２図のＡの部
分１４を拡大して示す同図Ｂにおいて、コア１１
−１ではθ₂′_naxの角度をもつた光がコア１２−１
ではθ₃′となり、クラツドモードに変換され、こ
の光を再びコアモードに変換することになる。ま
ず、スネルの法則を使つてθ₃′をθ₂′_naxで表わすこ
とにする。ただし、この領域ではテーパ状になつ
ていないものとすると、 n₁sinθ₂′_nax＝n₂sin′ …(4) n₂cos′＝n₁cosθ₃′ …(5) が成り立つ。ただし、n₁は光フアイバのコアの屈
折率、n₂は光フアイバのクラツドの屈折率とす
る。式(4)、(5)より sinθ₃′ ＝√１−（_{2 2}）²＋（₂′_nax）² …(6) となる。θ₃′の角をもつた光がテーパによつてコ
アモードになるためには、式(3)より、 sinθ₃≒Rksinθ₄＜Rk（NA）／n₁ …(7) が必要である。ここでNAは光フアイバの開口数
で、NA＝√² ₂−² ₁である。式(6)、(7)より √² ₂−² ₁＋（_{1 2}′_nax）²＜Rk（NA）…(8
) が得られる。ここで、n₁sinθ₂′_nax＝NAであるこ
とを考えると、式(8)の左辺は次のように変形でき
る。

√² ₂−² ₁＋（_{1 2}′_nax）² ＝√² ₂−² ₁＋（）² ＝√（）²＋（）² ＝（NA）√２ 従つて、式(8)は次のようになる。

（NA）√２＜Rk（NA） ここで、 （NA）＞０、ｋ＞０ であることを考慮すると、結局 √２／ｋ＜Ｒ …(9) となる。

次に、光フアイバ束のテーパ部に水滴が付着し
ても損失を受けない条件を求める。θ₁の最大値を
θ_1naxとすれば、 n₁sinθ_1nax＝NA …(10) この光がテーパによつてクラツドモードに変換
され、テーパウエスト部での角度θ_2naxは式(2)に
よつて n₁sinθ_2nax＝Rk（NA） …（11） この光が、テーパウエスト部でコアの端面から
放射されると、クラツド内での光線の角度をと
して、 n₂sin＝Rk（NA） …（12） となる。さらに、水の屈折率を1.333として、テ
ーパのまわりに水が付着してもクラツド内で全反
射するには、 n₂cos＞1.333 …（13） が必要な条件となる。式（12）、（13）より Ｒ＜√² ₂−1.78／（ｋ√² ₁−² ₂） …（14） となる。

以上より、最適テーパ比Ｒは √２／ｋ＜Ｒ＜√² ₂−1.78／（ｋ√² ₂−² ₁） の範囲になる。例として、ｋ＝0.64、n₁＝1.526、
n₂＝1.5のガラス光フアイバでは、2.2＜Ｒ＜3.8と
なり、ｋ＝0.4、n₁＝1.526、n₂＝1.5では3.5＜Ｒ＜
6.1となる。

以上詳述したように、本発明によれば、損失が
少なく、また損失変動も少ない安定した特性の光
分配器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が対象とする光分配器の構成
図、第２図Ａ，Ｂは本発明の原理を説明するため
の図である。 １１−１，１２−１……光フアイバコア、１１
−２，１２−２，１３……光フアイバクラツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数本の各光フアイバが先細りのテーパ部を
   有し且つ該テーパ部の少なくとも先端部で前記各
   光フアイバのクラツド層が融着されて一体化され
   ている光フアイバ束同志がこの光フアイバ束の軸
   に対して所定の角度を回転して前期先端部で突き
   合わされており、前記テーパ部のテーパ比ＲをＲ
   ＝ｂ√ｎ／ｒと定義した場合に、 √２／ｋ＜Ｒ＜√² ₂−1.78／（ｋ√² ₁−² ₂） なる範囲にテーパ比Ｒを規定したことを特徴とす
   る光分配器。 ただし、 ｒ：テーパウエスト部の半径 2b：光フアイバの外径 ｎ：光フアイバ束の光フアイバの数 ｋ：光フアイバのコア径／外径 n₁：光フアイバのコアの屈折率 n₂：光フアイバのクラツドの屈折率 ２ 複数本の各光フアイバが先細りのテーパ部を
   有し且つ該テーパ部の少なくとも先端部で前記各
   光フアイバのクラツド層が融着されて一体化され
   ている光フアイバ束同志がコアのないウエスト部
   を介して前期先端部で突き合わされており、前記
   テーパ部のテーパ比ＲをＲ＝ｂ√ｎ／ｒと定義した 場合に、 √２／ｋ＜Ｒ＜√² ₂−1.78／（ｋ√² ₁−² ₂） なる範囲にテーパ比Ｒを規定したことを特徴とす
   る光分配器。 ただし、 ｒ：テーパウエスト部の半径 2b：光フアイバの外径 ｎ：光フアイバ束の光フアイバの数 ｋ：光フアイバのコア径／外径 n₁：光フアイバのコアの屈折率 n₂：光フアイバのクラツドの屈折率