JPH05224075A - 偏波保持光ファイバカプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ２本の研摩光ファイバの各々の研摩面を接触
させて光結合部を形成した光ファイバカプラにおいて、
光ファイバとして偏波保持光ファイバの一部にシングル
モードファイバを介在させるとともに、該シングルモー
ドファイバを介して対向する双方の偏波保持光ファイバ
の主軸を一致させた複合光ファイバを用い、かつ該光フ
ァイバのシングルモードファイバの部分に前記研摩面を
形成した偏波保持光ファイバカプラ。 【効果】 偏波保持光ファイバの偏波保持特性を劣化さ
せることなく、応力付与部の研摩時に生じる割れ等の不
具合を防止でき、偏波保持光ファイバカプラの製造歩留
りを向上させることができるとともに、偏波保持光ファ
イバカプラの信頼性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信システムや各
種光ファイバセンサ等において光の偏波方向を保持した
ままで光の分岐または結合を行う偏波保持光ファイバカ
プラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような目的で使用される光フ
ァイバカプラの１つとして、応力付与型偏波保持光ファ
イバ（以下、ＰＭ光ファイバという）の一部をコア近傍
部まで研摩した研摩光ファイバを２本用い、各々の研摩
部分を接触させて接触部を形成し、この接触部で光パワ
ーの結合または分岐を行うＰＭ光ファイバカプラが知ら
れている。図３および図４はこのような従来のＰＭ光フ
ァイバカプラの一例を示す図であって、符号１はＰＭ光
ファイバカプラ、２ａ,２ｂは研摩ＰＭ光ファイバであ
る。

【０００３】このＰＭ光ファイバカプラ１は、研摩ＰＭ
光ファイバ２ａ,２ｂの一部を溝に埋設して固定した四
角柱状の２個のガラスブロック３ａ,３ｂを接着してそ
れぞれの研摩ＰＭ光ファイバ２ａ,２ｂの研摩部分を接
触させて構成されている。このガラスブロック３ａ,３
ｂには、その長手方向に沿って研摩ＰＭ光ファイバが埋
没される溝部４が形成されており、この溝部４は研摩Ｐ
Ｍ光ファイバを埋設したときにその長手方向中央部が膨
出するように円弧状に形成されている。

【０００４】２本のＰＭ研摩光ファイバ２ａ,２ｂのそ
れぞれの研摩部分５が接触した接触部６（光結合部）で
は、各々の研摩ＰＭ光ファイバ２ａ,２ｂのコア７が接
近し、一方の研摩ＰＭ光ファイバ２ａのコア７中を伝搬
する光パワーが漏洩して他方の研摩ＰＭ光ファイバ２ｂ
のコア７中に移行する光パワーの分岐や双方の研摩ＰＭ
光ファイバ２ａ,２ｂの光パワーの結合が行われる。

【０００５】このＰＭ光ファイバカプラ１は図５ないし
図８に示す工程により製造される。まず、図５に示すよ
うに、ガラスブロック３の溝部４内にＰＭ光ファイバ１
１を挿入する。このＰＭ光ファイバ１１は、中心部のコ
ア７とその両側部に設けられた応力付与部１２とこれら
を囲むクラッド１３とから構成されている。次に、溝部
４内に接着剤１４を注入して固化させ、ＰＭ光ファイバ
１１をガラスブロック３に固定する（図６）。次に、ガ
ラスブロック３の溝部４側の面を研摩する。この研摩
は、研摩面１５がＰＭ光ファイバ１１のコア近傍まで達
する程度とし、コア７内を伝搬する光パワーがその研摩
面１５からある程度漏洩する状態とする（図７）。な
お、光パワーの漏洩量は研摩面の研摩量により決定さ
れ、カプラの使用用途によって研摩量の異なる各種のガ
ラスブロック３ａ,３ｂが作製される。次に、先のよう
に研摩した２個のガラスブロック３ａ,３ｂをマッチン
グ液１６を介して各々の研摩面１５を重ね合わせる。そ
して図８に示すように、光源１７からの光パワーを双方
の研摩ＰＭ光ファイバ２ａ,２ｂの出力側に接続した光
パワーメータ１８でモニタしながら２つのガラスブロッ
ク３ａ,３ｂの相互位置を動かし、所定の出力分岐比が
正確に得られるような位置に調節する。次に各々のガラ
スブロック３ａ,３ｂを接着剤等で固定し、ＰＭ光ファ
イバカプラ１とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ＰＭ光ファイバカプラを作製する際のファイバの研摩方
法としては、物理的な研摩方法、即ち研摩盤または研摩
液を用いる方法が一般的である。そしてＰＭ光ファイバ
の場合には、コア近傍部まで研摩するために応力付与部
１２を一部取除くことになり、研摩終了後には応力付与
部１２の断面が図９（ａ），（ｂ）に示すように研摩面
で露出する状態となる。このように応力付与部の一部が
除かれた状態では、部分的な応力の解放によって応力付
与部１２の割れが起こり易くなる。また応力付与部１２
が研摩工程時に水や研摩液に直接さらされることによ
り、やはり応力付与部１２にひびや割れ等が発生し易く
なると考えられる。このような応力付与部の割れはクロ
ストークの劣化や光パワーの損失の原因になるばかりで
なく、光ファイバ全体に及ぶ割れに拡大して光ファイバ
カプラの特性を大きく劣化させることがあった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、応力付与部の研摩時に上述した問題を生じることな
くＰＭ光ファイバカプラを製造することのできる製造方
法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解消
するために、光ファイバの一部にそのクラッド部を研摩
除去してコア近傍部を露出させた研摩面を形成した研摩
光ファイバと、この研摩光ファイバを溝内に埋設し、か
つその研摩面を上に向けた状態で固定した溝付き基板と
からなる２つの研摩基板を、これら研摩基板の各々の研
摩面が接触するように接合して接触部を形成してなり、
該接触部で光パワーの分岐、結合を行う光ファイバカプ
ラにおいて、前記光ファイバとして、偏波保持光ファイ
バの一部にシングルモードファイバを介在させるととも
に、該シングルモードファイバを介して対向する双方の
偏波保持光ファイバの主軸を一致させてなる複合光ファ
イバを用い、かつ該複合光ファイバのシングルモードフ
ァイバ部分に前記研摩面を形成したことを特徴とする偏
波保持光ファイバカプラを提供する。

【０００９】

【作用】本発明の偏波保持光ファイバカプラは、偏波保
持光ファイバの一部にシングルモードファイバを介在さ
せるとともに、該シングルモードファイバを介して対向
する双方の偏波保持光ファイバの主軸を一致させてなる
複合光ファイバを用い、かつ該複合光ファイバのシング
ルモードファイバ部分に前記研摩面を形成したものなの
で、偏波保持光ファイバの偏波保持特性を劣化させるこ
となく、応力付与部の研摩時に生じる割れ等の不具合を
防止できる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の偏波保持光ファイバカプラ
の一実施例を示すものである。この偏波保持光ファイバ
カプラ（以下、カプラという）２１は、短いシングルモ
ードファイバ２２の両端に、それぞれ偏波保持光ファイ
バ２３,２４を融着接続して構成された応力付与部除去
部分を有する複合光ファイバ２５を、ガラスブロック２
６の溝２７内にそのシングルモードファイバ２２部分を
溝中央に配置して固定するとともに、その溝側の面を研
摩してシングルモードファイバ２２部分をコア近傍部ま
で研摩した２つの研摩ブロック２８ａ,２８ｂを接合
し、それぞれの複合光ファイバ２５に形成された研摩面
を接触させて接触部（光結合部）２９を形成したもので
ある。

【００１１】上記複合光ファイバ２５に用いられる偏波
保持光ファイバ２３,２４は、中心部のコア３０と、そ
の両側部に配置された応力付与部３１と、それらを囲む
クラッド３２とから構成されている。通常コア３０はＳ
ｉＯ₂にＧｅＯ₂を添加して、ＳｉＯ₂からなるクラッド
３２より屈折率が高い材料で形成されている。また応力
付与部３１は、ＳｉＯ₂にＢ₂Ｏ₃等を添加した材料によ
り形成され、クラッド３２よりも屈折率が低く、偏波保
持光ファイバ２３,２４を側方から観察すると材料の屈
折率の差から応力付与部３１が暗く識別できる。またシ
ングルモードファイバ２２は、コア３０とそれを囲むク
ラッド３２とからなり、光通信分野において通常に使用
されているものを用いることができ、上記偏波保持光フ
ァイバ２３,２４とクラッド外径及びコア径が同一のも
のが好適に用いられる。

【００１２】シングルモードファイバ２２を介して対向
する双方の偏波保持光ファイバ２３,２４は、２つの偏
波軸（ｘ軸、ｙ軸）が正確に一致するように接続されて
いる。これにより複合光ファイバ２５は、偏波保持光フ
ァイバの有する偏波保持特性を劣化させることなく、応
力付与部３１の無いシングルモードファイバ２２部分を
備えたものとなる。この光ファイバ２５は、シングルモ
ードファイバ２２部分に曲げや圧力が加わらなければ、
各偏波保持光ファイバ２３,２４の偏波特性は保持され
る。

【００１３】この複合光ファイバ２５を製造するには、
偏波保持光ファイバ２３の一端にシングルモードファイ
バ２２を融着接続し、そのシングルモードファイバ２２
を長さ５〜３０ｍｍ程度を残して切断し、次にその切断
面に別な偏波保持光ファイバ２４を融着接続して得られ
る。なお、２本の偏波保持光ファイバ２３,２４の応力
付与部の位置関係を一致させる（即ち偏波軸を一致させ
る）ためには、シングルモードファイバ２２の切断面
に、別の偏波保持光ファイバ２４を融着する際にこの偏
波保持光ファイバ２４の入射光角度と出射光角度の関係
をモニタしつつこのファイバ２４を回転させて双方の偏
波軸合わせを行うことが望ましい。また双方の偏波保持
光ファイバ２３,２４の偏波軸を故意に９０度ずらして
接続し、光の伝搬軸を変えるように構成することもでき
る。

【００１４】この複合光ファイバ２５を用いてカプラ２
１を製造するには、図２に示すようにガラスブロック２
６の溝２７内に、複合光ファイバ２５をそのシングルモ
ードファイバ２２が溝長手方向の中央に位置するように
挿入する。なお、この図中符号３１,３２は、偏波保持
光ファイバ２３,２４とシングルモードファイバ２２と
の融着接続部である。次に溝２７内に接着剤を注入して
固化させ、複合光ファイバ２５をガラスブロック２６に
固定する。ガラスブロック２６の溝２７は、長手方向中
央が膨出するように円弧状に形成されており、複合光フ
ァイバ２５はシングルモードファイバ２２の中央が溝２
７から膨出した状態で固定される。

【００１５】次にガラスブロック２６の溝側の面を研摩
し、シングルモードファイバ２２の一部をそのコア３０
近傍部を露出させた研摩面を形成して、研摩ブロック２
８ａ,２８ｂとする。この研摩は、研摩盤等を用いた物
理的研摩方法によって行うことができる。またこの研摩
量は、目的とするカプラ２１の分岐比に応じて設定され
る。この研摩においては複合光ファイバ２５の内、応力
付与部の無いシングルモードファイバ２２を研摩するの
であるから、応力付与部３１の研摩時に生じる割れ等の
不具合を防止することができる。次に、２つの研摩ブロ
ック２８ａ,２８ｂを各々の研摩面が接触するように重
ね合わせ、これらの間にマッチング液を注入し、一方の
複合光ファイバ２５の一端から光を入射して双方の複合
光ファイバ２５から出射される光パワー強度をモニタし
つつ双方の研摩ブロック２８ａ,２８ｂの位置微調整を
行い、その後に接着剤等を用いて双方の研摩ブロック２
８ａ,２８ｂを接合し、図１に示すカプラ２１を作製す
る。

【００１６】このカプラ２１は、シングルモードファイ
バ２２部分の両端に偏波保持光ファイバ２３,２４を融
着接続するとともに、シングルモードファイバ２２を介
して対向する双方の偏波保持光ファイバ２３,２４の主
軸を一致させた複合光ファイバ２５を用い、かつこの光
ファイバ２５のシングルモードファイバ２２の部分に研
摩面を形成し、この複合光ファイバ２５を固定した２つ
の研摩ブロック２８ａ,２８ｂを接合して双方の複合光
ファイバ２５の研摩面どうしを接触させて接触部２９を
形成したものなので、偏波保持光ファイバの偏波保持特
性を劣化させることなく、応力付与部３１の研摩時に生
じる割れ等の不具合を防止でき、カプラ２１の製造歩留
りを向上させることができるとともに、カプラ２１の信
頼性を向上させることができる。

【００１７】（製造例）図１に示すカプラ２１の製造を
実施した。クラッド外径１２５μｍ、コア径１０μｍ、
比屈折率差Δ＝０.３％、カットオフ波長１.３μｍ応力
付与型偏波保持光ファイバ２３（ＰＡＮＤＡファイバ）
の一端に、クラッド外径、コア径の等しいシングルモー
ドファイバ２２を融着接続し、このシングルモードファ
イバを長さ１０ｍｍ程度となるように切断した。この切
断面に、先のものと同一特性の別のＰＡＮＤＡファイバ
２４を、偏波軸を一致させて融着接続して複合光ファイ
バ２５を作製した。この融着接続時には、偏光子によっ
て取り出された波長１.５５μｍの直線偏光を一方のＰ
ＡＮＤＡファイバ２３に入射し、別のＰＡＮＤＡファイ
バ２４の出射光を検光子を用いてモニタしながら、接続
するＰＡＮＤＡファイバを回転させ、双方のＰＡＮＤＡ
ファイバの偏波軸が一致するようにして軸合わせを行っ
た。このように得られた複合光ファイバ２５は、２ヶ所
の融着接続部分の接続損失が０.１ｄＢ以下であり、ク
ロストークが−３５ｄＢ以下の特性を有していた。

【００１８】この複合光ファイバ２５を、５mm×２５mm
×２.５mmで長手方向に沿ってファイバ埋入用の溝が形
成されたガラスブロック２６の溝２７内に、シングルモ
ードファイバ２２を中央にして挿入し、接着剤を注入し
て固化させた。この溝２７は、中央部が浅く両側部が深
くなるように緩やかに曲率が付けられ、複合光ファイバ
２５はこの曲率に沿って曲げられる。複合光ファイバ２
５には、この溝に沿った曲がりと接着剤の固化収縮に伴
う応力とが加わるが、それらによる光ファイバ２５の偏
波保持特性への影響は実質的に問題とならない程度であ
った。ガラスブロックに複合光ファイバ２５を固定する
際の軸合わせ操作は、まず、一方のＰＡＮＤＡファイバ
２３について、溝の上方から顕微鏡で応力付与部３１の
中心部を監視し、２つの応力付与部の忠臣が重なり合う
ようにファイバ２３を回して位置合わせし、さらに別の
ＰＡＮＤＡファイバ２４についても同様の位置合わせを
行う。この状態とした後に溝内に接着剤を注入し、これ
を固化させる。なお、接着剤は光ファイバ２５の軸方向
の調整以前に注入しておいても良い。

【００１９】次に、ガラスブロック２６の溝側面を研摩
盤で精密研摩した。この研摩は、複合光ファイバ２５の
シングルモードファイバ２２の部分のみを研摩するため
に、応力付与部を研摩する場合と異なって、割れなどの
トラブルが全く起こらずに研摩することができた。次に
研摩を終えた２つの研摩ブロック２８ａ,２８ｂをマッ
チング液を介して重ね合わせ、出射光強度をモニタしな
がら双方のブロックの位置を微調整して接着し、図１に
示すカプラを作製した。得られたカプラは、従来法によ
って作製した偏波保持光ファイバカプラの良品と比べて
何ら遜色の無い特性を有していた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の偏波保持
光ファイバカプラによれば、偏波保持光ファイバの偏波
保持特性を劣化させることなく、応力付与部の研摩時に
生じる割れ等の不具合を防止でき、偏波保持光ファイバ
カプラの製造歩留りを向上させることができるととも
に、偏波保持光ファイバカプラの信頼性を向上させるこ
とができるなどの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の偏波保持光ファイバカプラの一実施
例を示す側面断面図である。

【図２】 図１のカプラの製造方法を説明するための斜
視図である。

【図３】 従来の偏波保持光ファイバカプラの側面断面
図である。

【図４】 図４のカプラのＢ-Ｂ線断面図である。

【図５】 図４のカプラの製造工程を示すもので、ガラ
スブロックにファイバを挿入した状態を示す斜視図であ
る。

【図６】 同じくファイバの固定状態を示す断面図であ
る。

【図７】 同じく研摩工程を示す断面図である。

【図８】 同じく２つのブロックの相互位置調整工程を
示す構成図である。

【図９】 研摩されたファイバの研摩面の状態を示す概
略図である。

【符号の説明】

２１…偏波保持光ファイバカプラ、２２…シングルモー
ドファイバ、２３,２４…偏波保持光ファイバ、２５…
複合光ファイバ、２６…ガラスブロック、２７…溝、２
８ａ,２８ｂ…研摩ブロック、２９…接触部、３０…コ
ア、３１…応力付与部、３２…クラッド、３３,３４…
融着延伸部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの一部にそのクラッド部を研
   摩除去してコア近傍部を露出させた研摩面を形成した研
   摩光ファイバと、この研摩光ファイバを溝内に埋設し、
   かつその研摩面を上に向けた状態で固定した溝付き基板
   とからなる２つの研摩基板を、これら研摩基板の各々の
   研摩面が接触するように接合して接触部を形成してな
   り、該接触部で光パワーの分岐、結合を行う光ファイバ
   カプラにおいて、 前記光ファイバとして、偏波保持光ファイバの一部にシ
   ングルモードファイバを介在させるとともに、該シング
   ルモードファイバを介して対向する双方の偏波保持光フ
   ァイバの主軸を一致させてなる複合光ファイバを用い、
   かつ該複合光ファイバのシングルモードファイバ部分に
   前記研摩面を形成したことを特徴とする偏波保持光ファ
   イバカプラ。