JPH0456910A - 光ファイバカプラおよびその製造方法 - 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、光フアイバセンサ用あるいは光フアイバ通信
用部品などとして使用される光ファイバカプラおよびそ
の製造方法に関するものである。

「従来の技術」 光ファイバカプラは、光フアイバ内を伝搬する光信号を
分岐し、あるいは複数の光ファイバを伝搬する光信号を
合流させる際に使用される。

また上記光フアイバセンサ等では、光ファイバとして、
直線偏光状態を維持することができる偏波保持光ファイ
バが用いられており、光ファイバカプラとしては、偏波
保持光ファイバを用いて構成された偏波保持光ファイバ
カプラが用いられている。

第１４図は、代表的な光フアイバセンサの例として干渉
型光ファイバジャイロを示すものてあって、図中符号１
．２は偏波保持光ファイバカプラ、３は光源、４は光フ
アイバ偏光子、５は位相変調器、６はファイバジャイロ
である。このような偏波保持光ファイバを用いたセンサ
にあっては、センサの高精度を達成するために、直線偏
光状態を維持することが必要であり、そのためのものと
して光フアイバ偏光子４が用いられている。

上記偏波保持光ファイバカプラ１．２は、偏波保持光フ
ァイバを用いて研摩法や融着延伸法により製造される。

また光フアイバ偏光子４は、偏波保持光ファイバをコイ
ル状に巻回し、直交する２つの偏波光の曲げ損失の差を
利用する方法により製造される。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、これらの光部材は、各々単独に製造され
、光フアイバセンサを構成する際にそれぞれのリード部
を融着接続等の方法で接続して用いられる１こめに、接
続部位における接続損失の増加が発生したり、これら各
光部材自体の寸法および接続用のリード部を必要とする
ことから設置スペースが大きくなり、光フアイバセンサ
等の小型化を妨げる要因の１つとなっていＴこ。

本発明は前記事情に鑑みてなされにもので、光ファイバ
カプラに光フアイバ偏光子の機能を組み合わせ、光フア
イバセンサ等のシステムの小型化を図ることがてきる光
ファイバカプラを提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段 本発明に係わる光フアイバカプラは、偏波保持光ファイ
バの一部をコア近傍まで研摩せしめた２本の偏波保持光
ファイバの各々の研摩面を接合させてなる光フアイバカ
プラであって、偏波保持光ファイバの一方あるいは双方
の光の伝搬部位に、該偏波保持光ファイバの２軸める偏
波光のうち一方の偏波光を吸収し、他方の偏波光を通過
させる積層型偏光子を設けた構成とし、これを上記課題
を解決するための手段とした。

また上記光フアイバカプラの製造方法としては、２本の
偏波保持光ファイバをそれぞれ溝付基板の溝内に挿入、
固定した後、一方あるいは双方の溝付基板に、その溝側
の面に該偏波保持光ファイバの光の伝搬方向に対し交差
する方向に沿ってファイバ切断溝を形成して該偏波保持
光ファイバを切断して隙間部を形成し、次いで該−間部
に積層型偏光子を、その多層膜の積層方向が偏波保持光
ファイバの一方の偏波軸に正確に一致するように設置し
、次いで双方の溝付基板の溝側の面を、偏波保持光ファ
イバのコア近傍まで研摩して研摩面を形成し、次いでこ
れらの溝付基板を双方の研摩面を重ね合わせて接合する
方法が望ましい。

「実施例」 第１図および第２図は、本発明に係わる光ファイバカプ
ラの一実施例を示す図であって、これらの図中符号１０
は光フアイバカプラである。

この光ファイバカプラ１０は、応力付与型の偏波保持光
ファイバ（以下、ファイバという）１１を、肩付ブロッ
ク１２の溝１３内に挿入固定し、そのファイバ１１の一
部をコア１４近傍まで研摩した２つの研摩ブロック１５
ａ、１５ｂを、それぞれの研摩面１６．１６を重ね合わ
せて接合し、かつ一方のファイバ１１に形成された隙間
部１７に、積層型偏光子１８を、その多層膜の積層方向
がファイバ１１のＸ偏波軸に正確に一致するように設置
して構成されている。

上記ファイバ１１は、第３図に示すように、中心部のコ
ア１４と、この両側部に配設された応力付与部１９．１
９と、これらを囲むクラット２０とから構成されている
。

このようなファイバ１１には、２つの複屈折の主軸であ
るところのＸ偏波軸、Ｘ偏波軸（応力付与部１９．１９
の中心線を結ぶ方向をＸ偏波軸とし、それと直交する方
向をＸ偏波軸とする。）か存在する。上記コア１４には
Ｇｅ０ｔを添加したＳ　ＩＯｔか使用され、応力付与部
１９．１９にはＢ、０３を添加した５ｉＯｚが使用され
、クラット２０にはＳ　＋　０２か使用されている。応
力付与部１９．１９の屈折率は、クラッド２０の屈折率
よりも低く、このファイバ１１を側方から目視すると応
力付与部１９．１９が黒く目視される。

上記積層型偏光子１８は、金属と誘電体とを交互に多数
積層してなるものであり、任意に偏光した光が入射する
と、その多層膜の積層方向と一致する方向に偏光した光
のみが通過し、それと直交する方向に偏光した光は金属
の自由電子により吸収されようになっている。

第４図は、本発明に係わる光フアイバカプラの他の実施
例を説明するための図で、この光フアイバカプラ２１は
、ファイバ１１を、溝付ブロック１２の溝１３内に挿入
固定し、かつ双方のファイ／（１１，１１に形成された
隙間部１７．１７に、それぞれ積層型偏光子１８．１８
を、その多層膜の積層方向がファイバ１１の２軸ある偏
波軸の一方の偏波軸に正確に一致するように設置し、フ
ァイバ１１の一部をコア１４近傍まで研摩した２つの研
摩ブロック１５ａ、１５ａを、それぞれの研摩面１６．
１６を重ね合わせて接合した構成になっている。

次に、本発明に係わる光フアイバカプラの製造方法の一
例として、第１図に示す光フアイバカプラ１０の製造方
法について説明する。

まず、石英ガラス、プラスチックなどの透明硬質材料か
らなる溝付ブロック１２の溝１３内にファイバ１１を挿
入する。この溝１３はブロック１１の中央部で浅く、両
端部で深くなるように任意の曲率をなすように形成され
ている。

次に、顕微鏡を用いて溝１３内のファイバ１１の応力付
与部１９４９の位置を観察し、このファイバのＸ偏波軸
がブロック１２の溝形成側の面１２ａに平行となるよう
にファイバ１１を回転させて軸方向の調整を行う。次に
このブロックＩ２の溝１３内に接着剤２２を注入し、こ
れを固化させてファイバ１１を溝１３内に固定する（第
５図）。

続いて第６図に示すように、ブロック１２の溝側の面１
２ａに、ファイバ１１の伝搬方向と交差する方向に沿っ
てファイバ切断溝２３を形成し、ファイバ１１の一部に
積層型偏光子１８を形成するための隙間部１７を形成す
る。このファイバ切断溝２３の形成方向は、ファイバＩ
ＩＯ伝搬方向に対し垂直でも良いが、この部分での反射
を減少させるために、第７図および第８図に示すように
７〜８°の角度を設けたり、あるいは各種の反射防止処
理が施されることが望ましい。

次に、ファイバ切断溝２３によりファイバ１１に形成さ
れた隙間部１７内に、第９図に示すように積層型偏光子
１８を、その多層膜の積層方向がファイバ１１のいずれ
か一方の偏波軸に正確に一致するように設置し、透光性
の高い接着剤等により固定する。

ここで得られたブロックは光フアイバ偏光子の機能を有
している。この第９図に示すブロックにより直線偏光が
得られるのは次の理由による。まずファイバ１１の一端
から無偏光を入射する。このファイバ１１では、入射さ
れた光はＸ偏波軸に沿って伝播するＸ偏波と、Ｘ偏波軸
に沿って伝播するＸ偏波とに分かれてファイバ１１内を
伝播する。そして第１Ｏ図に示すように積層型偏光子１
８の積層方向Ｔとファイバ１１のＸ偏波軸とが一致して
いる場合には、Ｘ偏波が吸収されてＸ偏波のみが取り出
される。また第１１図に示すように積層型偏光子Ｉ８の
積層方向ＴとファイバｌｌのＸ偏波軸とが一致している
場合には、Ｘ偏波が吸収されてＸ偏波のみが取り出され
る。

次に、第９図に示す積層型偏光子１８を組み込んだブロ
ックの溝側の面１２ａを、ファイバＩＩの一部（ブロッ
ク中央に固定されｒコ部分）をコア近傍まで研摩して研
摩面１６を形成し、第１２図に示す研摩ブロック１５ａ
を形成する。次に、この研摩ブロック１５ａと、溝付ブ
ロック１２にファイバＩＩを固定し積層型偏光子１８を
組み込まないで溝側の面１２ａを研摩して作製した研摩
ブロック１５ｂを、第１３図に示すようにそれぞれの研
摩面１６．１６どうしを重ね合わせ、接着剤等を用いて
接合させる。以上の操作により第１図に示す光フアイバ
偏光子の機能を有する光ファイバカプラ１０が得られる
。

この例による製造方法によれば、従来は独立して製造し
ていた光フアイバカプラと光フアイバ偏光子を、同時に
製造することができ、これら光部材の製造工程を短縮す
ることができる。

また、得られた光ファイバカプラは、通常の光ファイバ
カプラが有する光結合機能と偏光子としての機能とを持
ち、この光ファイバカプラを用いて光フアイバセンサ等
のシステムを構成する場合に、２つの光部材（光ファイ
バカプラと光フアイバ偏光子）を１つにできるので、シ
ステムの小型化が図れる。またこれら２つの部材間の接
続も不要となるため接続損失を低減することができる。

なお、積層型偏光子１８を組み込んだ研摩ブロック１５
ａどうしを接合させることにより、第４図に示す構成の
光ファイバカプラ２１が得られる。

また上述した例では、ブロックの溝内にファイバを挿入
し固定する際に、ファイバのＸ偏波軸とブロックの溝側
の面が平行になるように揃えて構成したが、ファイバの
Ｘ偏波軸と溝側の面が平行となるようにファイバを揃え
て構成することもてきる。

（実験例） 第１図に示す光ファイバカプラを作製した。

ファイバは次に示すものを用いた。

ファイバ径・・・１２５μｍ コアー　８　ｐ　ｍ、　Ｇｅ０ｔ添加５１０２、屈折率
１．４８８クラツド・・・５ｉｏｔ、屈折率１．４５８
応力付与部・・・３０μｍ径、Ｂ、０．添加５１０５、
屈折率１．３４２、応力付与部間隔２４７μｍこのファ
イバを、第５図に示すように石英製ブロックの溝に挿入
し、Ｘ偏波軸を１２ａの面に垂直に向けてアクリル系接
着剤で固着した。１本のファイバはそのままコアの近傍
まで研摩してクラッドを除去して研摩ブロック１５ｂと
し７二。

別の１本のファイバは、ブロックの端部に、ファイバの
伝搬方向に対し垂直に、輻約４０μｍの溝を形成し、こ
の溝によって形成され几ファイバの隙間に２　ｍｍＸ　
１　＋ｎｍＸ　３０μｍの積層型偏光子（住友セメント
（株）製）を、多層膜の積層方向とファイバのＸ偏波軸
とを一致させた状態で設置し、上記接着剤で固定して偏
光子の機能を有するブロックを作製した。得られたブロ
ックは、ファイバのＹ偏波光が吸収され、Ｘ偏波光のみ
が通過するものである。さらに、このように得られたブ
ロックの溝側の面をファイバのコア近傍まで研摩して研
摩ブロック１５ａを得た。

次に、上記２つの研摩ブロック１５ａ、１５ｂを、それ
ぞれの研摩面を重ね合わせ、各研摩面間に、硬化後の屈
折率が１，４〜１．５になる透明度の高い紫外線硬化型
接着剤を用いて双方の研摩ブロックを接合させ、第１図
に示す光ファイバカプラを得た。

このようにして得られた光ファイバカプラの４つのポー
ト（ボート■〜ボート■）のうちポート■からＸ偏波軸
に直線偏光を入射した場合、ポート■およびポート■か
らはほぼ５０％に分岐された直線偏光が出射されるが、
ポート■からＸ偏波軸に直線偏光を入射した場合、ポー
ト■からはＸ偏波軸に入射した場合と同程度の光量が出
射されＸ偏波軸とのクロストークは一３０ｄＢ以下であ
った。このときポート■からは、Ｘ偏波軸に入射した場
合に比較して３０ｄＢ以上少ない光量しか出射されない
。このことはポート■から入射した直線偏光は、クロス
トークを一３０ｄＢ以下に維持して分岐され、さらに、
ポート■側には消光比３０ｄＢ以上の特性を持つ直線偏
光として出射されるということを示している。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる光ファイバカプラ
は、通常の光ファイバカプラが有する光結合機能と偏光
子としての機能とを有し、この光ファイバカプラを用い
て光フアイバセンサ等のシステムを構成する場合に、２
つの光部材（光ファイバカプラと光フアイバ偏光子）を
１つにできるので、システムの小型化が図れる。またこ
れら２つの部材間の接続も不要となるため接続損失を低
減することができる。

また本発明に係わる光ファイ・バカプラの製造方法によ
れば、従来は独立して製造していた光ファイバカプラと
光フアイバ偏光子を、同時に製造することかでき、これ
ら光部材の製造工程を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わる光ファイバカプラ
の一実施例を示すもので、第１図は光フアイバカプラの
側断面図、第２図は同正面断面図、第３図は、本発明の
光ファイバカプラに好適なファイバを例示する断面図、
第４図は、本発明に係わる光フアイバカプラの他の実施
例を示す側面断面図、第５図ないし第１３図は本発明に
係わる光ファイバカプラの製造方法の一例を説明するた
めのもので、第５図はブロックにファイバを挿入し１こ
状態の斜視図、第６図は切断溝を形成した状態の斜視図
、第７図および第８図は切断溝の変形例を示す図、第９
図は積層型偏光子の組込み状態を示す斜視図、第１Ｏ図
および第１１図はファイバ偏波軸と積層型偏光子の積層
方向との関係を説明するための概略図、第１２図は研摩
ブロックの断面図、第１３図は２つの研摩ブロックの接
合状態を説明するための断面図、第１４図は、従来の光
フアイバセンサの一例を説明するための概略構成図であ
る。 ｌ・・ファイバ（偏波保持光ファイバ）２　溝付ブロッ
ク ３・・・溝 ４　隙間部 ５ａ、１５ｂ・・研摩ブロック ６・・・研摩面 ７　隙間部 ８・積層型偏光子 ９・応力付与部 ０・・・クラッド ３・・・ファイバ切断溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、偏波保持光ファイバの一部をコア近傍まで研摩せし
   めた２本の偏波保持光ファイバの各々の研摩面を接合さ
   せてなる光ファイバカプラであって、上記偏波保持光フ
   ァイバの一方あるいは双方の光の伝搬部位に、該偏波保
   持光ファイバの２軸ある偏波光のうち、一方の偏波光を
   吸収し、他方の偏波光を通過させる積層型偏光子を設け
   たことを特徴とする光ファイバカプラ。 ２、２本の偏波保持光ファイバをそれぞれ溝付基板の溝
   内に挿入、固定した後、一方あるいは双方の溝付基板に
   、その溝側の面に該偏波保持光ファイバの光の伝搬方向
   に対し交差する方向に沿ってファイバ切断溝を形成して
   該偏波保持光ファイバを切断して隙間部を形成し、次い
   で該隙間部に積層型偏光子を、その多層膜の積層方向が
   偏波保持光ファイバの一方の偏波軸に正確に一致するよ
   うに設置し、次いで双方の溝付基板の溝側の面を、偏波
   保持光ファイバのコア近傍まで研摩して研摩面を形成し
   、次いでこれらの溝付基板を双方の研摩面を重ね合わせ
   て接合することを特徴とする光ファイバカプラの製造方
   法。