JPH0467106A

JPH0467106A - 光ファイバパラメータ変換接続素子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0467106A
Application number: JP2180930A
Authority: JP
Inventors: Juichi Noda; 野田　壽一; Hiroaki Hanabusa; 花房　廣明; Norio Nishi; 功雄西; Morio Kobayashi; 盛男小林; Masaharu Horiguchi; 堀口　正治; Kuniharu Kato; 邦治加藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1992-03-03

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、パラメータの異なる光ファイバを低損失に接
続された光ファイバパラメータ変換接続素子ならびにそ
の製造方法に関するものである。

（従来の技術）光ファイバを接続する方法の一つとして融着接続法があ
る。融着接続はすでに実用化されている技術であるが、
接続損失０．１ｄＢという低損失を得る場合には、同種
のパラメータを持つ光フアイバ同士でなければならなか
った。しかし近年パラメータの異なる光フアイバ同士を
低損失で接続したいという要求が極めて高くなっている
。例えば楕円コア光ファイバと真円コア光ファイバの接
続や、構造の異なる偏波保持光フアイバ同士を接続した
いという要求である。例として半導体レーザと光ファイ
バの接続に楕円コア光ファイバを用いることができると
低損失な接続ができるので、さらに楕円コア光ファイバ
と真円コア光ファイハノ低損失接続が必要になる。また
偏波保持光コアイノくをセンサとして用いる際、曲げの
強い部分ではコアの比屈折率が高い偏波保持光ファイバ
が有利であるが、半導体レーザと偏波保持光ファイバの
接続では低い比屈折率のコアの偏波保持光ファイバや楕
円コア形光ファイバが必要になる。したがってパラメー
タの異なる偏波保持光フアイバ同士を低損失で接続する
必要が出て来る。

（発明が解決しようとする課題）しかし従来の接続方法では、異種パラメータの光フアイ
バ同士を低損失に接続できる方法は、レンズを介して行
う方法以外なかった。レンズを用いれば光フアイバ同士
の軸調整が厳しく、かえって接続損失が増大する問題も
でてくる。

本発明の目的は、パラメータの異なる光フアイバ同士を
低損失に接続できる光ファイバパラメータ変換素子なら
びにその製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）前述の目的を達成するため、請求項（１）では、楕円コ
ア光ファイバと真円コア光ファイバを融着接続してなる
光ファイバパラメータ変換素子において、融着界面を介
して該楕円コアならびに真円コアに含まれるドーパント
まはたクラッドに含まれるドーパントが相互に拡散して
該両コアの異なるパラメータを等しくした。また、請求
項（２）では、楕円コア光ファイバと真円コア光ファイ
バを融着接続後、融着接続部を加熱し、融着界面を介し
て該楕円コアならびに真円コアに含まれるドーパントま
けたクラッドに含まれるドーパントが相互に拡散して該
両コアの異なるパラメータを等しくするようにした。ま
た、請求項（３）では、屈折率とコア径の異なる偏波保
持光ファイバを融着接続してなる光ファイバパラメータ
変換接続素子において、融着界面を介して該両コアに含
まれるドーパントまたはクラッドに含まれるドーパント
が相互に拡散して該両コアの異なるパラメータを等しく
した。さらに、請求項（４）では、屈折率とコア径の異
なる偏波保持光ファイバの主軸を合致させて融着接続し
、かつ融着接続部を加熱して融着界面を介して該両コア
に含まれるドーパントまたはクラッドに含まれるドーパ
ントが相互に拡散して該両コアの異なるパラメータが等
しくするようにした。

（作用）請求項（１）　（３）では、融着接続部上における両コ
アの異なるパラメータを等しくしたので、楕円コア光フ
ァイバと真円コアファイバあるいは屈折率とコア径の異
なる偏波保持光フアイバ同士の如くパラメータの異なる
光フアイバ同士を低損失で接続できる。また、請求項（
２）　（４）によれば、融着接続部を加熱することによ
り融着界面を介して該両コアに含まれるドーパントまた
はクラッドに含まれるドーパントが相互に拡散して該両
コアの異なるパラメータが等しくなる。

（実施例１）本発明では、第１図（ａ）　（ｂ）に示す如く、クラッ
ドが８１０２からなり、コアがＧｅＯ２がドープされた
５１０２からなる楕円コア光ファイバ１と真円コア光フ
ァイバ２からなる光ファイバパラメータ変換接続素子３
について述べる。

ここで、１１は楕円コア、１３は真円コア、１２．１４
はクラッド、１５は融着接続部、１６はマイクロバーナ
、１７は拡散部である。用いた真円コア光ファイバ２の
パラメータは比屈折率Δ−０，３％、コア径８μｍ１カ
ットオフ波長１．２μｍ１クラツド外径１２５μｍであ
る。一方、楕円コア光ファイバ１のパラメータは、比屈
折率Δ−０，８％、コア径３Ｘ１２μｍ、カットオフ波
長１．０５μｍ　〜１．２５μｍ、クラッド外径１２５
μｍである。楕円コア光ファイバ１は、偏波保存性があ
り、波長１．３０μｍではクロストーク−３５ｄＢ／ｍ
を示している。この楕円コア光ファイバ１と真円コア光
ファイバ２の従来の融着接続では、接続損失は波長１．
３μｍで３゜４ｄＢを示し、この状態では損失が大きく
実用素子としては使用できなかった。本発明では第１図
（Ｃ）に示すように、マイクロバーナ１６で融着接続部
１５を加熱する。加熱では光ファイバが熱で曲がらない
ような湿度、かつ微弱な張力を与えておく。

この加熱により、第１図（ｄ）に示す如く、コア内のＧ
ｅイオンが光ファイバの半径方向への拡散と、融着接続
面を介した軸方向への拡散を生じ、次第に融着接続面で
は階段状屈折率変化から分布形屈折率変化になり、これ
に伴ない、楕円コア光ファイバ１と真円コア光ファイバ
２のモードフィールド分布が融着接続面で合致する。こ
れにより、接続損失３．４ｄＢが０．２ｄＢにまで減少
した。

次にこの楕円コア光ファイバと半導体レーザの接続実験
を行った。その実施例を第２図に示す。

ここで、２１は楕円コア、２２はクラッド、２３は球レ
ンズ、２４は半導体レーザ、２５ａ、２５ｂはし〜ザビ
ームである。半導体レーザ２４の放射角は、図中でｙ−
ｚ面で大きく約６０’、ｘ−ｚ面で小さく約１０°であ
る。このため球レンズ２３では球面収差の影響が大きく
光ファイバとの結合が悪い。従来の最も良好な条件で、
真円コア光ファイバ２と接続損失は約５ｄＢである。そ
こで、楕円コア２１の長袖をｙ−ｚ面に合わせると、こ
の面内における楕円コア光ファイバ１の開口角が大きく
約２０″が得られる。一方楕円コア２１の短軸をｘ−ｚ
面に合わせると、この面内の開口角は約８０であった。

従って球レンズ２３を調整することによって半導体レー
ザ２４の異なる放射角を合わせることができ、その結果
、楕円コア光ファイバｌとの接続損失を２．　１ｄＢま
で低減できた。この楕円コア光ファイバ１を本発明の光
フアイバパラメタ変換接続素子によって真円コア光ファ
イバ２と低損失に接続でき、結果的に半導体レーザと光
ファイバの接続損失を２．５ｄＢ以内にできた。

（実施例２）次に、偏波保持光フアイバ同士の接続からなる光ファイ
バパラメータ変換接続素子６の例を説明する。この実施
例でも、クラッドが８１０２からなり、コアがＧｅＯ２
がドープされた５ｉ０２からなる光ファイバについて述
べる。用いた偏波保持光ファイバａ。

５は、ＰＡＮＤＡファイバとも呼ばれ、第３図にその構
造を示す。３１．３４はコア、３２．３５はクラッド、
３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂは応力付与部、３７は
融着接続部、３８はマイクロバーナ、３９は拡散部であ
る。用いた偏波保持光ファイバの一方のパラメータは、
比屈折率Δ−０，３％、コア径８μｍ１カツトオフ波長
１゜２μｍ１クラツト外径１２５μｍ１他方のパラメー
タは、比屈折率Δ−１゜８％、コア径２．５μｍ１カッ
トオフ波長１．２μｍ１クラツド外径１２５μｍである
。いずれの偏波保持光ファイバのクロストークは波長１
．３０μｍで一３５ｄＢ／ｍ以下である。従来の方法で
偏波の主軸を合わせ融着接続すると、接続損失は波長１
．３μｍで１　、４ｄＢを示し、この状態では損失が大
きく実用素子としては使用できない。本発明では第３図
（Ｃ）に示すように、マイクロバーナで融着接続部３７
を加熱する。加熱では偏波保持光ファイバ４．５が、通
常の光ファイバより熱に弱いので曲がらないような温度
を多少低くして、長時間加熱する。

この加熱により、第３図（ｄ）に示すように、コア内の
Ｇｅイオンが光ファイバの半径方向への拡散と、融着接
続面を介した軸方向への拡散を生じ、次第に融着接続面
では階段状屈折率変化から分布形屈折率変化になり、２
種類の偏波保持光ファイバ４゜５間の異なるモードフィ
ールド径が融着接続面でほぼ合致した。これにより、接
続損失１．４ｄＢが０゜２ｄＢにまで減少した。但し応
力付与部３３ａ、３３ｂ、３６ａ、：（６ｂの拡散も伴
っているので、タロストークが拡散以前では一３８ｄＢ
であったが、−３４ｄＢに劣化した。

次に偏波保持光ファイバ４１を位相変調を与えるため第
４図に示すように直径１０＋ａｍの円筒状のＰＺＴ振動
子４２に巻き付けた。比屈折率Δ−ＯＪ％の偏波保持光
ファイバでは、この円筒状のＰＺＴ振動子４２に２０回
巻き付けるとクロストークが一３８ｄＢから一１５ｄＢ
に劣化した。−力比屈折率Δ−１，８％の偏波保持光フ
ァイバの場合、クロストークの劣化は一３９ｄＢから一
３６ｄＢでほとんど劣化していないといえる。しかし比
屈折率Δ−１，８％の偏波保持光ファイバの場合、半導
体レーザとの接続許容度が極めて厳しく、その結果接続
損失が９ｄＢに達してしまった。そこで、半導体レーザ
と偏波保持光ファイバの接続には比屈折率Δ−０，３％
の偏波保持光ファイバを、円筒状のＰＺＴ振動子への巻
き付けには比屈折率Δ−１，８％の偏波保持光ファイバ
を用い、両者の偏波保持光ファイバを本発明方法で接続
した結果、半導体レーザと偏波保持光ファイバの接続損
失は４ｄＢに改善し、また円筒状のＰＺＴ振動子への巻
き付けた後のクロストーク劣化は一３４ｄＢから一３３
ｄＢに変化したに過ぎない。本実施例では偏波保持光フ
ァイバを円筒状のＰＺＴ振動子への巻き付ける際のクロ
ストークを劣化防止について述べたが、本発明はこの他
曲げの強い部分にはすべて適用できることを示している
。

本発明の実施例では、クラッドが８１０２からなり、コ
アがＧｅＯ２がドープされた５ｉ０２からなる光ファイ
バについて述べたが、クラッドがＦドープからなり、コ
アが８１０２からなる光ファイバについても同様な効果
が得られる。この場合Ｆイオンがコアに拡散するが、こ
の拡散はＧｅイオンに比べ拡散が速いので、拡散温度を
低くしたり、拡散時間を短くできる特徴がある。このほ
かＧｅイオンとＦイオンの混合ドーパントの場合でも同
様な効果が得られる。特に偏波保持光ファイバの場合に
は、拡散温度を低く設定したいので、Ｆドープクラッド
光ファイバは極めて有利であるといえる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明の請求項（１）（３）ではコ
アパラメータの異なる光ファイバ、すなわち楕円コア光
ファイバと真円コア光フアイバ同士や、偏波を保持しな
がらコアパラメータの異なる偏波保持光フアイバ同士の
融着接続部におけるコアドーパントまたはクラッドドー
パントを拡散せしめることによって、それぞれの異なる
モードフィールドを融着接続部で合致させたので、半導
体レーザと光ファイバを接続損失を大幅に低減したり、
曲げが強くクロストークが劣化する部分での偏波保持光
ファイバの適用が可能になる効果が得られる。また、請
求項（２）　（４）では、前述の素子を簡易かつ的確に
製造できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で楕円コア光ファイバと真円コ
ア光ファイバの光ファイバパラメータ変換接続素子とそ
の製造方法を示す図、第２図は本発明を利用するために
半導体レーザと楕円コア光ファイバの接続実験の説明図
、第３図は本発明の他の実施例で、パラメータの異なる
偏波保持光フアイバ同士を低損失で接続する光フアイバ
パラメタ変換接続素子とその製造方法を示す図、第４図
は本発明を利用するために、偏波保持光ファイバを直径
の小さい円筒状のＰＺＴ振動子へ巻き付は位相変調を付
与する方法の説明図である。１１・・・楕円コア、１３・・・真円コア、１２．１４
・・・クラッド、１５・・・融着接続部、１６・・・マ
イクロバーナ、１７・・・拡散部、２１・・・楕円コア
、２２・・クラッド、２３・・・球レンズ、２４・・・
半導体レーザ、２５ａ、２５ｂ・・・レーザビーム、３
１．３４・・・コア、３２．３５　・＝クラッド、３３
ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ・・・応力付与部、３７・
・・融着接続部、３８・・・マイクロバーナ、３９・・
・拡散部、４１・・・偏波保持光ファイバ、４２・・・
円筒状のＰＺＴ振動子。特許出願人　　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）楕円コア光ファイバと真円コア光ファイバを融着
接続してなる光ファイバパラメータ変換素子において、融着界面を介して該楕円コアならびに真円コアに含まれ
るドーパントまはたクラッドに含まれるドーパントが相
互に拡散して該両コアの異なるパラメータを等しくした
、ことを特徴とする光ファイバパラメータ変換接続素子。
（２）楕円コア光ファイバと真円コア光ファイバを融着
接続後、融着接続部を加熱し、融着界面を介して該楕円コアなら
びに真円コアに含まれるドーパントまはたクラッドに含
まれるドーパントが相互に拡散して該両コアの異なるパ
ラメータを等しくする、ことを特徴とする光ファイバパ
ラメータ変換接続素子の製造方法。
（３）屈折率とコア径の異なる偏波保持光ファイバを融
着接続してなる光ファイバパラメータ変換接続素子にお
いて、融着界面を介して該両コアに含まれるドーパントまたは
クラッドに含まれるドーパントが相互に拡散して該両コ
アの異なるパラメータを等しくした、ことを特徴とする光ファイバパラメータ変換接続素子。
（４）屈折率とコア径の異なる偏波保持光ファイバの主
軸を合致させて融着接続し、かつ融着接続部を加熱して融着界面を介して該両コアに
含まれるドーパントまたはクラッドに含まれるドーパン
トが相互に拡散して該両コアの異なるパラメータが等し
くする、ことを特徴をとする光ファイバパラメータ変換接続素子
の製造方法。