JPH07181342A

JPH07181342A - 光ファイバカプラ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07181342A
Application number: JP34658693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Koshiba; 義敬小柴
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】通常の光ファイバに容易に接続することがで
き、そして所定の波長の光を、互いに偏波面が直交する
Ｘ偏波とＹ偏波とに分離したり或は合成することがで
き、そのために、偏波分離用プリズム、レンズなどの光
学素子の煩雑な光軸調整などの作業を一切必要とするこ
とがなく、光通信システムなどに有効に利用することの
できる、光ファイバカプラ及びその製造方法を提供す
る。【構成】光ファイバカプラ１０は、パンダ型偏波保持
光ファイバ１を所定形状にまで細径化し、そして偏波面
方向を平行に揃えてその細径化部を融着延伸して形成さ
れる。この光ファイバカプラ１０は、一つの入口ポート
Ｐ１から入射した所定の波長の光を、出口ポートＰ３、
Ｐ４にてそれぞれＸ偏波とＹ偏波とに分離することがで
き、更に、Ｘ偏波とＹ偏波を別々の入口ポートＰ３、Ｐ
４から入れ、これらＸ偏波とＹ偏波とを合成した光を出
口ポートＰ１から出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パンダ型偏波保持光フ
ァイバを融着延伸して形成される光ファイバカプラであ
って、所定の波長の光を、互いに偏波面が直交するＸ軸
偏光（以下「Ｘ偏波」という。）とＹ軸偏光（以下「Ｙ
偏波」という。）とに分離したり或は合成することので
きる光ファイバカプラ及びその製造方法に関するもので
ある。本発明の光ファイバカプラは、コヒーレント通信
における偏波ダイバシティー検波に、更には、コヒーレ
ント通信などの偏波が制御された条件で用いる増幅器
（ファイバアンプ）における励起光の合波分波用素子な
どとして有効に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】例えば光通信システムにおいて、フェー
ジングを減少させるために偏波ダイバシティ法が利用さ
れる。このとき、通信ケーブルとしてパンダ型偏波保持
光ファイバを使用する場合と、通常の光ファイバを使用
する場合とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】パンダ型偏波保持光フ
ァイバとは、図２（Ａ）に示すように、コア２の回りに
形成されたクラッド３内に、コア２を中心としてその両
側に対称的に応力付与部４を形成することによって構成
された光ファイバである。このようなパンダ型偏波保持
光ファイバを通信ケーブルとして使用した場合には、パ
ンダ型偏波保持光ファイバが高価であるために、光通信
システムを完成するのに多額の投資を必要とし、問題で
ある。これに対して、通常の光ファイバを使用した場合
には、光ファイバ自体は低廉であるが、この光通信シス
テムには、偏波分離用プリズム、レンズなどの光学素子
が必須とされ、従って、これら光学素子の精密な光軸調
整のために多大の時間と費用が必要となる。これもま
た、煩雑でしかも高コストとなるという問題がある。

【０００４】本発明者らは、多くの研究実験の結果、上
述したパンダ型偏波保持光ファイバを融着延伸すること
により作製された光ファイバカプラは、分岐比の偏波依
存性が大きいことに着目し、ある波長において、Ｘ方向
（Ｘ偏波）の分岐比が実質的に１００％で、Ｙ方向（Ｙ
偏波）の分岐比が実質的に０％となるように構成し得る
ことを見出した。本発明は斯かる新規な知見に基づくも
のである。

【０００５】従って、本発明の目的は、通常の光ファイ
バに容易に接続することができ、そして所定の波長の光
を、互いに偏波面が直交するＸ偏波とＹ偏波とに分離し
たり或は合成することができ、そのために、偏波分離用
プリズム、レンズなどの光学素子の煩雑な光軸調整など
の作業を一切必要とすることがなく、光通信システムな
どに有効に利用することのできる、光ファイバカプラ及
びその製造方法を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、コヒーレント通信な
どの増幅器（ファイバアンプ）における励起光用とし
て、それぞれ、Ｘ偏波用及びＹ偏波用の２つのＬＤを使
用することができ、信頼性の高い光増幅を可能とする、
光ファイバカプラ及びその製造方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
光ファイバカプラ及びその製造方法によって達成され
る。要約すれば、本発明は、パンダ型偏波保持光ファイ
バを融着延伸して形成される光ファイバカプラであっ
て、所定の波長の光を、Ｘ偏波とＹ偏波とに分離するこ
とができ、更に、Ｘ偏波とＹ偏波を別々の入口ポートか
ら入れ、これらＸ偏波とＹ偏波とを合成した光を出口ポ
ートから出すことのできる光ファイバカプラである。こ
の光ファイバカプラは、Ｘ偏波に対する分岐比が９７／
３以上でＹ偏波に対する分岐比が３／９７以下、又は、
Ｙ偏波に対する分岐比が９７／３以上でＸ偏波に対する
分岐比が３／９７以下、とされる。

【０００８】このような光ファイバカプラは、（ａ）パ
ンダ型偏波保持光ファイバを準備し、所定量だけ被覆コ
ーティングを除去すること、（ｂ）前記偏波保持光ファ
イバを所定形状にまで細径化すること、（ｃ）偏波面方
向を平行に揃えて前記両光ファイバの細径化部を融着延
伸し、ある波長において、Ｘ偏波の分岐比が実質的に１
００％で、Ｙ偏波の分岐比が実質的に０％となる時点に
て融着延伸を停止し、光結合部を形成すること、を特徴
とする製造方法にて好適に製造される。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る光ファイバカプラ及びそ
の製造方法を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１０】図１を参照すると、本発明に係る光ファイ
バカプラ１０の構成が概略示される。つまり、本発明の
光ファイバカプラ１は、後述するように、パンダ型偏波
保持光ファイバ１、１を融着延伸して形成され、偏波特
性を有する。即ち、本発明の光ファイバカプラ１０は、
図１（Ａ）に示すように、一つの入口ポートＰ１に所定
の波長の光を入射すると、互いに偏波面が直交するＸ偏
波とＹ偏波とに分離することができ、出口ポートＰ３か
らはＸ偏波が、出口ポートＰ４からはＹ偏波が出射され
る。又、本発明の光ファイバカプラ１０は、図１（Ｂ）
に示すように、入口ポートＰ３にＸ偏波を、入口ポート
Ｐ４にＹ偏波を別々に入射すると、一つの出口ポートＰ
１からは、これらＸ偏波とＹ偏波とが合成された光を出
射することができる。

【００１１】このように、本発明の光ファイバカプラ１
０は、通常の光ファイバに容易に接続して所定の波長の
光を、互いに偏波面が直交するＸ偏波とＹ偏波とに分離
したり或は合成することができる。そのために、偏波分
離用プリズム、レンズなどの光学素子を必要とせず、従
って、これら光学素子の煩雑な光軸調整などの作業を一
切必要とすることがない。更に、図１（Ｂ）の構成に従
った本発明の光ファイバカプラ１０は、コヒーレント通
信などの増幅器（ファイバアンプ）における励起光用と
して好適に使用することができる。即ち、入口ポートＰ
３、Ｐ４に、それぞれ、Ｘ偏波用及びＹ偏波用の２つの
ＬＤを使用し、そして、出口ポートＰ１から、励起光と
してこれらＸ偏波とＹ偏波とが合成された光を出射する
ことができる。従って、本発明の光ファイバカプラ１０
を使用した場合には、信頼性の高い光増幅が可能とな
る。

【００１２】更に説明すると、パンダ型偏波保持光ファ
イバは、特定の偏波面方向に屈折率分布の異方性があ
り、保存される一つの偏波面方向とそれと直交する偏波
面方向とでは、光伝搬定数が異なる。

【００１３】即ち、本発明に係る光ファイバカプラ１０
は、光ファイバのファイバ軸方向と平行する、互いに直
交する偏波面方向を有するＸ偏波及びＹ偏波に対して、
その偏波面方向を保持する機能を有するパンダ型偏波保
持光ファイバを融着延伸することにより光結合部が形成
される。そして、本発明の光ファイバカプラ１０では、
パンダ型偏波保持光ファイバの偏波面方向に依存する光
伝搬定数の違いにより、上述したように、所定の波長の
光を、互いに偏波面が直交するＸ偏波とＹ偏波とに分離
することができ、更に、Ｘ偏波とＹ偏波を別々の入口ポ
ートから入れ、これらＸ偏波とＹ偏波とを合成した光を
出口ポートから出すことができる。

【００１４】本発明の光ファイバカプラ１０によれば、
一方の偏波面方向の分岐比が９７／３以上であれば、そ
れと直交する他の偏波面方向の分岐比は３／９７以下と
される。つまり、本発明の光ファイバカプラ１０は、Ｘ
偏波に対する分岐比が９７／３以上でＹ偏波に対する分
岐比が３／９７以下、又は、Ｙ偏波に対する分岐比が９
７／３以上でＸ偏波に対する分岐比が３／９７以下であ
って、Ｘ偏波及びＹ偏波の分岐比を実質的に１００／０
或は０／１００と見做すことのできる光ファイバカプラ
である。

【００１５】次に、本発明の光ファイバカプラ１０の製
造方法の一実施例について説明する。

【００１６】本発明に従えば、好ましくは、パンダ型偏
波保持光ファイバを、エッチング剤にて所定形状にまで
細径化し、次いで、該細径化されたパンダ型偏波保持光
ファイバを融着延伸することによって光ファイバカプラ
が好適に製造される。

【００１７】更に説明すると、パンダ型偏波保持光ファ
イバ１は、図２（Ａ）に示すような構成の通常のものを
使用することができ、例えば、市販されているコア２の
径（Ｄ₁ ）４．８μｍ、クラッド３の径（Ｄ₂ ）１２５
μｍ、応力付与部４の径（ｄ₁ ）約３５μｍ、応力付与
部４の包絡径（ｄ₂ ）９５μｍとされるパンダ型偏波保
持光ファイバ１を好適に使用することができる。

【００１８】一般に、パンダ型偏波保持光ファイバ１で
は、その２つの応力付与部４の中心を横切るファイバ軸
方向をＸ軸偏波面方向といい、それと垂直なファイバ軸
方向をＹ軸偏波面方向という。

【００１９】エッチング剤としては、フッ酸とフッ化ア
ンモニウム水溶液との混合溶液が好適に使用し得る。エ
ッチング条件は、所望されるパンダ型偏波保持光ファイ
バ１のエッチング量により種々に変更可能であるが、通
常、エッチング温度３０〜６０℃、処理時間１５〜３０
分とされる。このようなエッチング処理により、パンダ
型偏波保持光ファイバ１は、図２（Ｂ）に図示されるよ
うに、応力付与部４が配置された方向を長径（ａ）と
し、その直交方向を短径（ｂ）とした、概略長円形状
に、即ち、屈折率分布の異方性が増す方向にクラッド３
が細径化された光ファイバ１’とされる。通常、長径
（ａ）は５０〜８０μｍ、短径（ｂ）は３０〜５０μｍ
であり、長径（ａ）と短径（ｂ）との比ａ／ｂを、好ま
しくは８／５以上且つ８／３以下、より好ましくは５／
３以上且つ７／３以下に選ぶ。比ａ／ｂを８／５以上且
つ８／３以下、より好ましくは５／３以上且つ７／３以
下とするとき、長径（ａ）には２つの応力付与部４が概
ね残され、短径（ｂ）ではクラッド３の多くの部分がエ
ッチングにより失われたものとなり、図２（Ｂ）に図示
されるように、その短径（ｂ）の部分で互いに融着延伸
処理する際に、応力付与部４により形成されている屈折
率分布の異方性が保たれる。

【００２０】比ａ／ｂを８／３より大きくすると、細径
化により屈折率分布の異方性を大きく増すことができる
が、クラッド３を細径化するエッチング処理において、
極めて限られたエッチング条件或は特殊なエッチング方
法を用いなければならない。又、比ａ／ｂを８／５より
小さくすると、例えば長径（ａ）が５０μｍ、短径
（ｂ）が４０μｍのもの等では、クラッド３を細径化す
るエッチング処理において、限られたエッチング条件或
は特殊なエッチング方法を用いる必要はないが、細径化
により屈折率分布の異方性は僅かしか増加しない。

【００２１】更に、上記のエッチング処理により概略長
円形状に、即ち長径（ａ）には２つの応力付与部４が概
ね残され、短径（ｂ）ではクラッド３の多くの部分がエ
ッチングにより失われるように細径化された２本の光フ
ァイバ１’は、そのパンダ型偏波保持光ファイバの偏光
面方向が平行に揃えられて、その細径化部短径（ｂ）の
部分で互いに融着延伸される。

【００２２】前記の融着延伸における加熱温度は、概略
長円形状である光ファイバ１’の細径化部の太さ（径又
は断面積）に基づいて決められ、通常のパンダ型偏波保
持光ファイバ１では１０００〜１５００℃の範囲内の所
定温度とされる。加熱温度を１５００℃より高くする
と、クラッド３が過度に軟化し易く、光ファイバ１’の
細径化部の形状は加熱前には概略長円形状であったもの
が、表面張力により融着延伸中に真円形状となり、応力
付与部４による屈折率分布の異方性が著しく損なわれ、
好ましくない。又、加熱温度が１０００℃より低いと、
クラッド３の軟化が容易に進まず、融着延伸を実用的な
延伸速度で行うことができず、やはり好ましくない。即
ち、図２（Ｂ）に図示されるように、得られる光結合部
の断面をみると、各光ファイバ１’はその概略長円形状
を保ちつつ融着され、且つ延伸後に応力付与部４による
屈折率分布の異方性が保持されるものとなるように、前
記加熱温度は選ばれる。

【００２３】概略長円形状である光ファイバ１’が、例
えば長径（ａ）が５０μｍ、短径（ｂ）が３０μｍのも
のように、その細径化部の太さ（径又は断面積）が細い
ものでは、前記１０００〜１５００℃の範囲内の比較的
低い範囲に加熱温度を選ぶ。又、光ファイバ１’が、例
えば長径（ａ）が８０μｍ、短径（ｂ）が５０μｍのも
の等のように、その細径化部の太さ（径又は断面積）が
太いものでは、前記１０００〜１５００℃の範囲内の比
較的高い範囲に加熱温度を選ぶ。

【００２４】上述の製造方法により得られる光ファイバ
カプラ１０は、その光結合部において、各光ファイバ
１’は応力付与部４による屈折率分布の異方性が保持さ
れているため、パンダ型偏波保持光ファイバの偏光面方
向とそれと直行する偏光面方向とでは、光伝搬定数が異
なるものとなる。

【００２５】本実施例では、温度５０℃のフッ酸とフッ
化アンモニウム水溶液との混合飽和溶液に２０分浸漬し
た。このエッチング処理により、パンダ型偏波保持光フ
ァイバ１は、長径（ａ）が６０μｍ、短径（ｂ）が３０
μｍとされる長円形の光ファイバ１’とされた。エッチ
ング処理されたファイバ長さは約３０ｍｍであった。

【００２６】次いで、このようにして細径化されたパン
ダ型偏波保持光ファイバ１’は、図２（Ｂ）に図示され
るように、Ｘ軸偏波面方向を平行に揃えて、通常方法に
従って、例えば、水素又は酸水素バーナなどの熱源を用
いて１０００〜１５００℃に加熱しながら、一定延伸速
度０．５〜１０ｍｍ／分で引張り、融着延伸処理され、
光ファイバカプラ１０が製造される。本実施例では、加
熱温度１１００℃、延伸速度１．０ｍｍ／分とした。

【００２７】なお、融着延伸の過程では、一方のファイ
バの一端より、特定の波長、例えば１．５５μｍ帯のＸ
偏波或はＹ偏波を入光し、入光側と反対側の一方のファ
イバ端より出光を光スペクトラムアナライザに導き、出
光の光強度を測定する。延伸開始後、Ｘ偏波の分岐比が
実質的に１００％で、Ｙ偏波の分岐比が実質的に０％と
なる時点を延伸の停止点とする。本実施例で、延伸量は
１０ｍｍ、融着延伸により形成された光結合長さは２２
ｍｍであった。

【００２８】光ファイバカプラの光結合部は、使用形態
に適したパッケージ内に収納し保護される。

【００２９】このようにして得た光ファイバカプラ１０
の１つの入射端より１つの偏波面方向に平行に偏波光を
入力した時の波長分離（アイソレーション）特性を図３
及び図４に示す。

【００３０】図３より、本発明の光ファイバカプラ１０
の入口ポートＰ１から波長１．５５μｍ帯のＸ偏波を入
力すると、この入力に対して、分岐比は９７／３以上と
なることが分かる。又、図５から、波長１．５５μｍ帯
のＹ偏波の入力に対して、分岐比は９７／３以上となる
ことが分かる。このように、本発明の光ファイバカプラ
１０によれば、波長１．５５μｍ帯の光にてＸ偏波とＹ
偏波とを分離又は合成し得る。又、このとき、消光比
（入射端よりある特定のファイバ軸方向に偏波面方向を
揃えて偏波光を入射した時の出射端における入射光の偏
波面方向と平行な偏波方向成分の光強度とそれに垂直な
偏波方向成分の光強度の比）は１５ｄＢ以上、過剰損失
は０．５ｄＢ程度であった。

【００３１】

【発明の効果】以上の如くに構成される本発明に係る光
ファイバカプラは、パンダ型偏波保持光ファイバを融着
延伸して形成され、偏波特性を有し、そして所定の波長
の光を、互いに偏波面が直交するＸ偏波とＹ偏波とに分
離したり或は合成することができ、そのために、偏波分
離用プリズム、レンズなどの光学素子の煩雑な光軸調整
などの作業を一切必要とすることなく、光通信システム
などに有効に利用することができるという特長を有す
る。又、本発明の光ファイバカプラは、コヒーレント通
信などの増幅器（ファイバアンプ）における励起光用と
して、それぞれ、Ｘ偏波用及びＹ偏波用の２つのＬＤを
使用することができ、信頼性の高い光増幅を達成し得
る。

【００３２】更に、本発明の製造方法によれば、上記光
ファイバカプラを再現性良く、且つ極めて容易に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバカプラの一例を示す図
である。

【図２】本発明に係る光ファイバカプラを製造するのに
使用されるパンダ型偏波保持光ファイバ及びその製造方
法を説明するため図である。

【図３】本発明の光ファイバカプラのアイソレーション
特性を示す図である。

【図４】本発明の光ファイバカプラのアイソレーション
特性を示す図である。

【符号の説明】

１パンダ型偏波保持光ファイバ１０光ファイバカプラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パンダ型偏波保持光ファイバを融着延伸
して形成される光ファイバカプラであって、所定の波長
の光を、Ｘ偏波とＹ偏波とに分離することができ、更
に、Ｘ偏波とＹ偏波を別々の入口ポートから入れ、これ
らＸ偏波とＹ偏波とを合成した光を出口ポートから出す
ことのできる光ファイバカプラ。
【請求項２】Ｘ偏波に対する分岐比が９７／３以上で
Ｙ偏波に対する分岐比が３／９７以下、又は、Ｙ偏波に
対する分岐比が９７／３以上でＸ偏波に対する分岐比が
３／９７以下、とされる請求項１の光ファイバカプラ。
【請求項３】請求項１の光ファイバカプラの製造方法
であって、（ａ）パンダ型偏波保持光ファイバを準備
し、所定量だけ被覆コーティングを除去すること、
（ｂ）前記偏波保持光ファイバを所定形状にまで細径化
すること、（ｃ）偏波面方向を平行に揃えて前記両光フ
ァイバの細径化部を融着延伸し、ある波長において、Ｘ
偏波の分岐比が実質的に１００％で、Ｙ偏波の分岐比が
実質的に０％となる時点にて融着延伸を停止し、光結合
部を形成すること、を特徴とする光ファイバカプラの製
造方法。