JPH0784146A

JPH0784146A - 接続用光素子、その製造方法及び光素子の接続方法

Info

Publication number: JPH0784146A
Application number: JP5229402A
Authority: JP
Inventors: Morihiko Ikegaya; 守彦池ヶ谷; Hideaki Arai; 英明荒井
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】光ファイバや光導波路の設計や製作段階におけ
る誤差によりそれらの等価屈折率が変わった場合でも光
導波路の光素子間の接続を容易にし、かつ接続による光
強度の損失を少なくすること。【構成】光ファイバあるいは光導波路からなる接続用光
素子において、それらの接続端におけるモードフィール
ドと被接続光素子のモードフィールドとの整合性が良く
なるようにするか、または光素子の外形は変えずに、光
素子の接続端付近のコア側面の形を、光素子中心軸をコ
ア断面の中心とした円錐柱形あるいは角錐柱形にテーパ
化し、接続端に向かってコア断面を相似的に接続対象の
光素子のコア断面より縮小するか、あるいは被接続対象
の光素子のコア断面より拡大すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバあるいは光
導波路からなる光素子、それら光素子の製造方法及びそ
れら光素子の接続方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバあるいは光導波路から
なる光素子を相互に接続するに当たっては、それら光素
子の中心軸を合わせ、また光素子の接続端のモードフィ
ールドの整合性が良くなるように接続していた。

【０００３】光ファイバを相互に接続する場合は、接続
端のモードフィールドを可及的に合わせるため、光ファ
イバのコア径と同じとし、かつ相互の中心軸を合わせて
接続していた。また光導波路に光ファイバを接続する際
には光導波路のコアの外形（幅及び高さ）を光ファイバ
のコアと同じとし、かつ相互の中心軸を合わせて接続し
ていた。

【０００４】接続に使用する光ファイバのコア径は接続
の対象となる光ファイバや光導波路などのコア径及びコ
ア外形に対し、同等の大きさを有するものを使用してい
た。これにより接続の際、各コアの中心軸を合わせて接
続していた。

【０００５】しかしながら、この中心軸を合わせるとい
う操作は調整が困難で、簡便には行えない。また、この
中心軸を合わせるという操作は調整が不確実な程接続部
付近で光信号は干渉光に変わり光信号を劣化させるの
で、従来の光素子を用いた接合では接合の歩留りが悪か
った。

【０００６】また従来、光導波路あるいは光ファイバの
端に希土類添加光ファイバと接合する際、希土類添加部
分に入射光の強度の主要部分が十分に集中せず、希土類
添加光ファイバの光増幅作用の効率を上げることができ
なかった。

【０００７】また、従来光素子を相互に接続する際、光
素子の接続端におけるモードフィールドの整合性を考慮
にいれて接続し、結合損失が低くなるように光素子のコ
ア外形、すなわち光導波路のコア幅あるいは光ファイバ
のコア径を決定して接続していた。

【０００８】図６には、接合対象の光ファイバ５１のモ
ードフィールドとの整合性を考慮にいれて設計した光導
波路５５のコア１２を光ファイバ５１の正常形状コア２
と接続した状況を示している。このような場合、図８に
示すように光ファイバ５１のモードフィールド４１と光
導波路５５のモードフィールド４２とがよくマッチして
いれば、接続による光強度の損失は低い。しかしなが
ら、図７に示される様に、接続を予定していたモードフ
ィールド４２の光ファイバ５１と異なるモードフィール
ド４３の光ファイバ５２と上記光導波路５５とを接続す
ることになった場合や製作誤差でコア幅や等価屈折率の
値が設計値からずれた光導波路（図示せず）を接続する
ことになった場合は、光導波路と光ファイバとの接合の
損失は大きくなる。図９に示すように、異なったモード
フィールドを持つ光ファイバ５２と光導波路５５との接
合では接合の損失は大きくなる。

【０００９】従来の接続に用いていた光ファイバ５１の
コア径は、図２及び図６に示す様に接続の対象となる光
ファイバ５１のコア径や光導波路５５のコア外形と同等
のものである。そして、光ファイバ５１と同種の光ファ
イバ５１やあるいは光導波路５５等の光素子を接続する
場合、光素子と光ファイバの各コア中心軸５を合わせて
接続している。しかしながら、この軸合わせは、調整が
困難で簡便ではない。また、この軸調整が不確実なほど
光信号は接続部付近で光信号を劣化させる干渉光に変わ
ってしまう。そのため、接続時の軸調整は時間がかか
り、たとえ調整がうまくいっても両者のコア軸が直線状
に接続されなければ同様な干渉光が生じる。よって、従
来の光ファイバを用いた接続では歩留りが悪くコストが
高くなってしまう。

【００１０】また、希土類添加光ファイバと従来の光フ
ァイバを接続した際、希土類添加光ファイバの光増幅作
用に必要な入射光の強度が、希土類添加部分に十分に集
中せず、光増幅作用の効率を上げることができなかっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した従来技術の問題点を解消し、光ファイバや光導波路
の光素子間の接続を容易にし、かつ接続による光強度の
損失を少なくすること、光導波路の設計や製作段階にお
ける誤差により光導波路の等価屈折率が変わった場合で
もその光導波路との接続による光強度の損失を少なくす
ること、希土類添加光ファイバの光増幅作用を効率良く
誘発させるよう、希土類添加光ファイバへの入射光の強
度を上げることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、１）光ファイバあるいは光導波路からなる光素子におい
て、前記光素子の外形は変えずに、光素子の接続端付近
のコア側面を、光素子中心軸をコア断面の中心とした円
錐柱形あるいは角錐柱形にテーパ化し、接続端に向かっ
てコア断面を接続対象の光素子のコア断面より縮小する
か、あるいは被接続対象の光素子のコア断面より拡大す
ることを特徴とする接続用光素子。

【００１３】２）コア内に屈折率制御用添加物を含んだ
光ファイバの外周を加熱源で加熱しながら、該光ファイ
バの伝搬方向に沿って該加熱源を移動させることによ
り、該コア内の屈折率制御用添加物をクラッド内に拡散
させる方法を用い、該移動速度か加熱源のパワーのいず
れかを該光ファイバの光の伝搬方向に沿って変化させる
ことにより、光ファイバ端付近のコア径が円錐柱状にテ
ーパ化されることを特徴とする光ファイバの製造方法。

【００１４】３）光ファイバあるいは光導波路からなる
光素子と光導波路を接合する際に、光導波路と被接続光
素子のモードフィールドの整合性が良くなるように、前
記光導波路の端付近に炭酸ガスレーザを照射して、前記
光導波路の等価屈折率を変化させることを特徴とする光
導波路の製造方法。

【００１５】４）光ファイバあるいは光導波路からなる
光素子において、前記光素子の外形は変えずに、光素子
の接続端付近のコア側面を、光素子中心軸をコア断面の
中心とした円錐柱形あるいは角錐柱形にテーパ化し、接
続端に向かってコア断面を接続対象の光素子のコア断面
より縮小するか、あるいは被接続対象の光素子のコア断
面より拡大し、光素子間の接合に際して接続対象の光素
子あるいは被接続対象の光素子のモードフィールドの整
合性が良くなるように、前記光素子の接続端付近のテー
パ部を加工することを特徴とする光素子の接続方法。

【００１６】５）光ファイバあるいは光導波路からなる
光素子において、前記光素子を接続対象の希土類添加光
ファイバに接続するに際して、前記光素子の外形は変え
ず、光素子の中心軸をコア断面の中心とし、光素子の接
続端付近のコア側面の形を円錐柱形あるいは角錐柱形に
テーパ化し、接続断面に向かってコア断面を縮小して、
前記光素子の接続端のコア断面を接続の対象となる希土
類添加光ファイバのコア断面径よりも小さくすることを
特徴とする光素子の接続方法。

【００１７】である。

【００１８】光素子（光ファイバあるいは光導波路から
なる）相互間の接続では、接続に用いる光ファイバや光
導波路や接続端部でのモードフィールドが接続する光素
子の接続端部でのモードフィールドとの間で整合性が良
くなるようにして接続し、接続による光強度の損失を少
なくする。

【００１９】さらに接続を容易にするために、光ファイ
バにあっては接続断面でのコア径を従来のものより小さ
くすること、光導波路では接続断面でのコア幅を狭くす
ることで、コア軸合わせの調整を簡便化し、接続を容易
にすることである。

【００２０】光ファイバと光導波路を接続する場合で
は、被接続光素子である光導波路の接続断面でのコア幅
を光ファイバのコア径より広くすることによってコア軸
合わせの調整を簡便化できる。

【００２１】またさらに、光ファイバを希土類添加光フ
ァイバと接続する場合接続断面でのコア径を小さくする
ことによって、希土類添加の分布と同等の範囲のコア径
を持たせ希土類添加光ファイバへの入射光の強度を上げ
ることができる。

【００２２】一般に、接続用の光ファイバはガラス系材
料で製作されている。

【００２３】また、光ファイバ同志を接続するとき、光
ファイバのクラッド３の径を変えずに接続する。光ファ
イバ同志を接続する場合、光ファイバのクラッド径を変
えないのは、アーク放電により生じる光ファイバ相互間
の自己調芯による光ファイバ欠落を抑えるためである。

【００２４】以下図３〜図５により、接続に用いる本発
明の光ファイバ５０の構造について詳述する。

【００２５】本発明の光ファイバ５０の接続端付近のコ
ア部の形状は、接続端に上面４ａ（コア径ａ₂）があ
り、上面４ａから距離Ｌ離れてコアのテーパ部底面８
（コア径ａ₁）がある円錐柱状の形状をもっている。そ
して、このコアのテーパ部底面８以降左側は従来の光フ
ァイバ（例えば図１の右側の光ファイバ５１のような均
一なコア径を有する光ファイバ）となっている。

【００２６】上記、図５に示されるテーパ形状コア１を
設計する際には、先ず光ファイバ角度θの決定が行わ
れ、これに伴いテーパ形状コア１の長さＬが決定され
る。次いでコア径ａ₂を有する上面４ａ、コア径ａ₁を
有する底面８の順に決定する。

【００２７】接続用光ファイバ５０の接続断面でのコア
径ａ₂は接続対象とする従来の一般の光ファイバのコア
径ａ₁よりも小さくする。

【００２８】図３〜図５において、接続対象とする従来
のシングルモード光ファイバのコア径ａ₁をａ₁＝１０
μm とした場合は、通常接続用光ファイバ５０のコア径
ａ₁も１０μm とする。そして接続断面におけるコア径
ａ₂（ａ₁＞ａ₂）は以下のように決定される。

【００２９】すなわち、このテーパ形状コア１の長さＬ
及びファイバ断面でのコア径ａ₂は、接続の対象となる
光導波路や光ファイバのコア幅及びコア径に合わせて変
化させる。この場合、これはテーパ形状コア１におい
て、急激な形状変化は伝搬する光の強度を劣化されるこ
とになるので、テーパ形状コア１は緩やかな傾斜を持つ
ようにするためと、接続の対象となるシングルモード用
の光ファイバや光導波路に対して最適なコア径を端面に
施すためであり、Ｌは１cm〜２cm、ａ₂は１μm〜５μm
が好ましい範囲である。

【００３０】次に、光導波路と光ファイバを接続する場
合について、接続の際の光導波路のコアの幅や高さ等の
外形及び等価屈折率の値の設計は、例えば図６におい
て、接続対象の光ファイバ５１の接続端部でのモードフ
ィールド４１のパターンに従って、該光導波路５５の接
続端部でのモードフィールド４２を合致させるように行
って、光導波路と光ファイバを接続するのが従来の接続
の方法であるが、この方法は光導波路の設計に多大の労
力を必要とする上に、やはり光導波路のコア軸と光ファ
イバのコア軸を合致させることも調整が困難で簡便では
ない。既に上記した通り、光導波路と光ファイバとの接
続をより容易にするために、例えば図１６に示すよう
に、光導波路５３の接続断面でのコア幅ｂ₂を狭くする
ことで、コア軸合わせの調整を簡便化し、接続を容易に
することができる。また、光ファイバと光導波路を接続
する場合には、光導波路を被接続光素子とする場合、光
導波路の接続断面でのコア幅を光ファイバのコア径より
広くすることによってコア軸合わせの調整を簡便化する
こともできる（図示していない）。

【００３１】光導波路と光ファイバとの接続をより容易
にするために、光導波路の接続断面でのコア幅を狭くす
る例を図１６に示した。図１６において、テーパ部のコ
アはコア幅が上面でｂ₂、底面でｂ₁、高さＭの角錐柱
状となる。

【００３２】

【作用】以下に光ファイバ同志を接続する場合につい
て、その作用を説明し、本発明の効果を明らかにする。

【００３３】図１０及び図１１ならびに図１２及び図１
３に光ファイバ同志を接続した場合の光の伝搬状態の模
式を示す。

【００３４】図１０は本発明による光ファイバ接続をコ
ア部のみで示す図である。また図１１は従来の光ファイ
バ同志による接続をコア部の接続状態で示す図である。

【００３５】図１０及び図１１で示す光ファイバの接続
は各コア中心軸５が一致している理想状態での接合状態
である。図１１の場合、光は光ファイバのコア内を全反
射して伝搬し、接続された光ファイバへと伝搬してい
く。しかしながら、実際の接続状態はほとんどが図１２
及び図１３に示すように各コア中心軸５が多少ずれてい
る。図１３に示す従来の光ファイバ５１同志を接続する
場合正常形状コア２内を全反射して伝搬していた光の一
部が接続部６でクラッド３内に放射され、放射された光
の一部１０がコアに向かって戻ろうとするとき干渉波に
変換される。これにより、正常形状コア２内を伝搬する
光信号と干渉し、信号光の劣化を起こす。これに対し図
１０の本発明の場合、各コア中心軸５が多少ずれても、
接続の対象となる光ファイバのコア径ａ₁よりも、接続
面６でのコア径ａ₂が小さいことと円錐柱状のテーパ化
による光の集中で常に正常形状コア２内での光の伝搬は
保たれる。

【００３６】次に本発明の特徴の一つである希土類添加
光ファイバを接続対象とした時に、接続光ファイバに本
発明の光ファイバを使用した効果について、図１４及び
図１５を用いて説明する。図１４は、本発明の光ファイ
バ５０と希土類添加光ファイバ５８との接続図をコア部
分のみの図として示すものである。また、図１５は従来
の光ファイバ５１と希土類添加光ファイバ５８との接続
をコア部分のみで示す接続図である。

【００３７】図１５の場合、従来の光ファイバ５１の
ｏ、ｐ及び接続部６の各断面におけるモードフィールド
は各断面に重ねて記入した曲線で示してある。希土類添
加光ファイバ５８に入射する光は、希土類添加光ファイ
バ５８の希土類が添加されている領域２３（斜線で示さ
れている）と従来の光ファイバ５１から出射される光強
度分布曲線（接続部６の断面に記入したモードフィール
ドを示す曲線に比例する）とが重なる部分として表され
る入射光、すなわち入射光の一部しか領域２３に入らな
い。従って、希土類添加光ファイバによる光線の増幅効
果は少ない。

【００３８】これに対し、図１４に示すように、本発明
の光ファイバ５０の場合ｏ、ｐ、ｑ及び接続部６の各断
面におけるモードフィールドは各断面に重ねて記入した
曲線で示され、コア部がテーパ化されていて、接続部６
付近ではモードフィールドのステップ型に近くなってお
り、従って希土類添加光ファイバ５８に入射する光は、
入射光の主要部分が領域２３に入る。

【００３９】前記図１２に示したように、コア中心軸５
が多少ずれても、希土類が添加されている領域２３内の
ずれであれば本発明の光ファイバ５０のテーパ化コア構
造により、十分な光線が領域２３内に入射する。結果と
して、本発明の光ファイバ５０を透過してきた光線は、
希土類添加光ファイバ５８によって効率よく増幅され
る。

【００４０】

【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。ただ
し、以下の実施例は本発明を制限するものではない。以
下説明図を用いての説明は、全て図の左側から入射光２
０が光素子に入射し、接続部６（図の説明上接続する各
光素子を離した状態で表示している場合もある）を通っ
て図の右側に透過（透過光は２１）するとして説明す
る。

【００４１】実施例１図１６と図１７は光ファイバと光導波路との接続を示す
平面図であり、図１８と図１９は本発明の作用を説明す
る図である。図１６は左側に示した本発明の光導波路５
３の基板はＳｉＯ₂、クラッド１２はＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ
₅−Ｐ₂Ｏ₃、コア１３（テーパ部は１１と指定してい
る）はＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂で構成されている。光導波路
５３の接続部６の近くでテーパ状にコア幅ｂ₂を狭める
構造とする。

【００４２】図１８の実線４１で光ファイバ５１のモー
ドフィールドを、点線４４で研磨前の光導波路５３から
出力される光のモードフィールドを示す。研磨前の光導
波路５３のモードフィールドは光ファイバ５１のモード
フィールドとの整合性が良くないため接続損失が大き
い。図１９に実線４１で光ファイバ５１のモードフィー
ルドを、点線４５で研磨して調整した後の光導波路５４
のモードフィールドを示す。研磨後では光導波路５４の
モードフィールドは光フィバ５１のモードフィールドと
整合性が良くなり接合損失は小さくなる。

【００４３】実施例２光ファイバの製造例を図２０及び図２１により説明す
る。予めコア径を断面ａ₂で実線２を引いた光ファイバ
５７について、光ファイバ５７のコア中心軸５方向に、
光ファイバ５７もしくは放電端子３０を動かし、放電端
子３０による加熱により光ファイバ５７の正常形状コア
２内の屈折率制御用添加物（例えばＧｅ、Ｐなど）をク
ラッド３内に拡散させてコア部分を点線１５で示すよう
に拡大していく。放電端子３０によるコア部分の拡大
は、その移動速度、アーク放電出力及び端子間距離によ
り制御されるので、これら制御を用いてテーパ形状コア
１の部分以外は従来の光ファイバと同じコア径である１
０μm まで拡大し、テーパ形状コア１の部分は任意に作
成する。例えばこのテーパ部分では移動速度を徐々に高
速にするとか、アーク放電出力を徐々に弱めるなどの操
作を行って前記図５に示したと同様なテーパ状コアを有
する図２０のアーク放電処理光ファイバ５７を実現す
る。この時本発明の光ファイバ５７のモードフィールド
は、ステップ型でなく、実線ｄで示すようにグレーテッ
ド型になるが、テーパ形状コア１の部分ではアーク放電
によるコア部の拡散が少ないので、光ファイバの端部に
向かうほど一点破線ｅで示すようにステップ型のモード
フィールドに近づく。

【００４４】実施例３図２２に本発明の光ファイバ５０と光導波路５５を接続
した場合の構造を示す。光導波路５５のコア外径は幅ａ
₁＝１０μm 、高さ１０μ_mの正方形のコア断面を有す
る。この光導波路５５にコア径幅ａ₂＝５μm の円形コ
ア断面を有する本発明の光ファイバ５０を接続したもの
である。この際、本発明の光ファイバ５０の外径Ｄ＝１
２５μm でテーパ形状コア１の長さＬ＝２cmとしてい
る。光ファイバ５０の正常形状コア２とクラッド３の屈
折率はそれぞれ１．５０及び１．４７である。光導波路
５５のコア１２の屈折率は１．５０、光導波路クラッド
１３及び基板１４の屈折率は１．４７である。従来の光
ファイバ例えば図１０の従来の光ファイバ５１と光導波
路５５を接続した際、各コア中心軸５のずれによる接続
での損失が０．１dB以下の歩留りは７０％だったが、本
発明の光ファイバ５０を使用することによって、９０％
にすることができた。この９０％の中には、各コア中心
軸５のずれが２μm のものもある。そして、本発明の光
ファイバ５０を用いた作業では各コア中心軸５の合わせ
の調節が簡便なため、従来の光ファイバ５１を用いたと
きよりも短時間で接続が可能になった。

【００４５】実施例４図２３に希土類添加光ファイバ５８と本発明の光ファイ
バ５０を接続した際の構造を示す。ここでの希土類はＥ
ｒ（エルビウム）である。本発明の光ファイバ５０の外
径Ｄ＝１２５μm 、テーパ形状コア１の長さＬ＝３cm、
断面でのコア径幅ａ₂＝５μm 、そしてもとのコア系は
幅ａ₁＝１０μm としている。そして、本発明の光ファ
イバ５０の正常形状コア２の屈折率は１．５０、クラッ
ド３の屈折率は１．４７である。これに対し、希土類添
加光ファイバ５８のコア２２の屈折率は１．５８、クラ
ッド３の屈折率は１．４７で、コア径ａ₁は本発明の光
ファイバ５０と同じである。また、希土類添加光ファイ
バ５８において、希土類の添加幅はほぼａ₂と同等で、
添加濃度は１０００ppm である。図２３に示す本発明の
光ファイバ５０と希土類添加光ファイバ５８との接続の
構造では、各コア中心軸５が一致するように接続してい
る。従来、光ファイバとこの希土類添加光ファイバとの
接続での光増幅度は、出力光で２０dB／kmの利得であっ
たが、本発明の光ファイバとの接続では、出力光で２４
dB／kmの利得を得た。また、各コア中心軸５が任意の１
μm 程度ずらした場合、従来の光ファイバを用いたとき
は、１６dB／kmの利得に対し、本発明の光ファイバ５０
では２２dB／kmの利得を得ることができた。この結果
は、希土類による光の増幅作用に必要な入射光の強度を
従来の方法よりも向上させ、この増幅作用を促進させる
ことを本発明の光ファイバは可能にしていることを示し
ている。

【００４６】実施例５図２６〜図２８には、光導波路の出射端近くに炭酸ガス
レーザを照射して光導波路の等価屈折率を変化させる処
理を行った光導波路５６を光ファイバ５１と接続した実
施例を示している。図２７は図２６のａ−ａ線断面図を
示し、図２８にはその効果として光導波路５６の出射端
近くに炭酸ガスレーザを照射して光導波路の等価屈折率
を変化させ、接続対象の光ファイバ５１のモードフィー
ルドと整合性を良くした結果を示している。５９は炭酸
ガスレーザを照射した部分である。これに対し、図２４
に示すように炭酸ガスレーザ照射を行わない光導波路５
３と光ファイバ５１と接続した状態を示す場合には、図
２５に示すように光導波路５３と光ファイバ５１とのモ
ードフィールドの整合性は良くない。従って、本発明の
炭酸ガスレーザ照射処理を光導波路の出射端近くに行う
ことによって、光ファイバとのモードフィールドの整合
性を改良し、結合損失を低減することができ

【００４７】る。

【発明の効果】

（１）接続用光ファイバの接続端付近のコア側面の形
を、光素子中心軸をコア断面の中心とした円錐柱形と
し、接続端に向かってコア断面を接続対象の光素子（光
ファイバあるいは光導波路）のコア断面より縮小する
か、あるいは被接続対象の光素子のコア断面より拡大す
ることにより、接続し易く、かつ接続損失を少なくでき
る。

【００４８】（２）接続用光導波路の接続端付近のコア
側面の形を、光素子中心軸をコア断面の中心とした円錐
柱形とし、上記（１）の接続用光ファイバの場合と同様
に接続し易く、かつ接続損失を少なくできる。

【００４９】（３）接続用光素子の接続端付近のモード
フィールドを接続対象の光素子の接続端付近のモードフ
ィールドと合致させることにより接続損失を少なくする
ことができる。

【００５０】（４）製作誤差などの理由で接続用光素子
のコア径、コア幅、クラッドやコアの屈折率値などが違
った接続用光素子となった場合でも接続端付近のコア側
面の形をテーパ化（上記コア側面の形を円錐柱形化など
すること）しておくと、接続端の研磨により接続対象の
光素子の接続端付近のモードフィールドと合致させるこ
とができる。

【００５１】（５）接続用光素子の接続端付近のコア側
面の形をテーパ化することにより、希土類添加光ファイ
バと接続して、効率良く光増幅作用の効率を上げること
ができる。

【００５２】（６）従来の光ファイバのコア内に屈折率
制御用添加物を添加し、アーク放電端子により光ファイ
バを加熱する方法により、接続端付近にテーパ部を有す
る本発明の光ファイバを容易に製造することができる。

【００５３】（７）光導波路の接続端付近に炭酸ガスレ
ーザを照射して、光導波路の接続端付近の等価屈折率を
変化させることにより、接続対象の光素子と整合性の良
い光導波路を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバと従来の光ファイバとの接
続を示す説明図である。

【図２】従来の光ファイバ同志の接続を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の光ファイバの一例の構造を示す説明図
である。

【図４】本発明の光ファイバの一例の断面構造を示す説
明図である。

【図５】本発明の光ファイバの一例のテーパ部の構造を
示す説明図である。

【図６】モードフィールドの合致した光導波路と光ファ
イバの接続を示す説明図である。

【図７】モードフィールドの整合性が良くない光導波路
と光ファイバの接続を示す説明図である。

【図８】図６の接続光素子のモードフィールドの整合性
を示す図である。

【図９】図７の接続光素子モードフィールドの不整合性
を示す図である。

【図１０】中心軸の合致した本発明の光ファイバと従来
の光ファイバとの接続光ファイバ中の光の伝搬状態を示
す説明図である。

【図１１】中心軸の合致した従来の光ファイバ同志の接
続光ファイバ中の光の伝搬状態を示す説明図である。

【図１２】中心軸がずれた本発明の光ファイバと従来の
光ファイバとの接続光ファイバ中の光の伝搬状態を示す
説明図である。

【図１３】中心軸がずれた従来の光ファイバ同志の接続
光ファイバ中の光の伝搬状態を示す説明図である。

【図１４】本発明の光ファイバと希土類添加光ファイバ
との接続光ファイバ中の光の伝搬状態の一例を示す説明
図である。

【図１５】従来の光ファイバと希土類添加光ファイバと
の接続光ファイバ中の光の伝搬状態を示す説明図であ
る。

【図１６】テーパ化コア構造を有する光導波路と従来の
光ファイバとの接続状態の一例を示す説明図である。

【図１７】接続端を研磨したテーパ化コア構造を有する
光導波路と従来の光ファイバとの接続状態の一例を示す
説明図である。

【図１８】図１６の接続光素子のモードフィールドの不
整合性を示す図である。

【図１９】図１７の接続光素子のモードフィールドの整
合性を示す図である。

【図２０】従来の光ファイバのコア部に屈折率制御剤を
含有させコア部の屈折率を制御する方法の一例を示す説
明図である。

【図２１】図２０に示した方法により制御した結果の光
ファイバの断面のモードフィールドの状態を示す図であ
る。

【図２２】本発明の光ファイバと光導波路との接続状態
の一例を示す説明図である。

【図２３】本発明の光ファイバと希土類添加光ファイバ
を接続した際の構造の一例を示す図である。

【図２４】モードフィールドの整合性が良くない光導波
路と光ファイバの接続の一例を示す説明図である。

【図２５】図２４の接続光素子間のモードフィールドの
不整合性を示す図である。

【図２６】炭酸ガスレーザ処理を行った光導波路と光フ
ァイバの接続の一例を示す説明図である。

【図２７】図２６の炭酸ガスレーザ処理を行った光導波
路の接続端のａ−ａ線断面図である。

【図２８】炭酸ガスレーザ処理により接続光素子間のモ
ードフィールドの整合性が良くなった状態の一例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１テーパ形状コア２正常形状コア３クラッド４接続部コア５コア中心軸６接続部７光ファイバ断面８コアのテーパ部底面９コア外に出た光線１０干渉光化光線１１光導波路テーパ形状コア１２光導波路正常形状コア１３光導波路クラッド１４光導波路基板１５アーク放電加工で拡大したコア部１６光導波路研磨部２０入射光２１出射光２２希土類添加光ファイバのコア部２３希土類添加コア部３０アーク放電端子４１モードフィールド型（１）４２モードフィールド型（２）４３モードフィールド型（３）４４モードフィールド型（４）４５モードフィールド型（５）５０本発明の光ファイバ５１従来の光ファイバ５２従来の光ファイバ５３本発明の光導波路５４本発明の光導波路（研磨加工品）５５従来の光導波路５６炭酸ガス処理光導波路５７アーク放電処理光ファイバ５８希土類添加光ファイバａ₁ 光ファイバテーパ部底面コア径ａ₂ 光ファイバ接続コア径（テーパ部上面）ｂ₁ 光導波路テーパ部底面コア径ｂ₂ 光導波路接続部コア径ｄアーク放電処理コア部断面ｅアーク放電処理コア部断面Ｄ光ファイバ外径Ｌ光ファイバテーパ部長さＭ光導波路テーパ部長さ θ テーパ部勾配角ｏ光ファイバコア部断面ｐ光ファイバコア部断面ｑ光ファイバコア部断面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバあるいは光導波路からなる光素
子において、前記光素子の外形は変えずに、光素子の接
続端付近のコア側面を、光素子中心軸をコア断面の中心
とした円錐柱形あるいは角錐柱形にテーパ化し、接続端
に向かってコア断面を接続対象の光素子のコア断面より
縮小するか、あるいは被接続対象の光素子のコア断面よ
り拡大することを特徴とする接続用光素子。
【請求項２】コア内に屈折率制御用添加物を含んだ光フ
ァイバの外周を加熱源で加熱しながら、該光ファイバの
伝搬方向に沿って該加熱源を移動させることにより、該
コア内の屈折率制御用添加物をクラッド内に拡散させる
方法を用い、該移動速度か加熱源のパワーのいずれかを
該光ファイバの光の伝搬方向に沿って変化させることに
より、光ファイバ端付近のコア径が円錐柱状にテーパ化
されることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項３】光ファイバあるいは光導波路からなる光素
子と光導波路を接合する際に、光導波路と被接続光素子
のモードフィールドの整合性が良くなるように、前記光
導波路の端付近に炭酸ガスレーザを照射して、前記光導
波路の等価屈折率を変化させることを特徴とする光導波
路の製造方法。
【請求項４】光ファイバあるいは光導波路からなる光素
子において、前記光素子の外形は変えずに、光素子の接
続端付近のコア側面を、光素子中心軸をコア断面の中心
とした円錐柱形あるいは角錐柱形にテーパ化し、接続端
に向かってコア断面を接続対象の光素子のコア断面より
縮小するか、あるいは被接続対象の光素子のコア断面よ
り拡大し、光素子間の接続に際して接続対象の光素子あ
るいは被接続対象の光素子とのモードフィールドの整合
性が良くなるように、前記光素子の接続端付近のテーパ
部を加工することを特徴とする光素子の接続方法。
【請求項５】光ファイバあるいは光導波路からなる光素
子において、前記光素子を接続対象の希土類添加光ファ
イバに接続するに際して、前記光素子の外形は変えず、
光素子の中心軸をコア断面の中心とし、光素子の接続端
付近のコア側面の形を円錐柱形あるいは角錐柱形にテー
パ化し、接続断面に向かってコア断面を縮小して、前記
光素子の接続端のコア断面を接続の対象となる希土類添
加光ファイバのコア断面径よりも小さくすることを特徴
とする光素子の接続方法。