JPH10227940A - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

光ファイバ接続構造

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JPH10227940A
JPH10227940A JP3012297A JP3012297A JPH10227940A JP H10227940 A JPH10227940 A JP H10227940A JP 3012297 A JP3012297 A JP 3012297A JP 3012297 A JP3012297 A JP 3012297A JP H10227940 A JPH10227940 A JP H10227940A
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optical fiber
optical
fiber
quartz
connection
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JP3012297A
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Makoto Yamada
誠 山田
Atsushi Mori
淳 森
Teruhisa Kanamori
照寿 金森
Yasutake Oishi
泰丈 大石
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/17Solid materials amorphous, e.g. glass
    • H01S3/177Solid materials amorphous, e.g. glass telluride glass

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非石英系光ファイバと石英系光ファイバと
を、あるいはコア屈折率が互いに異なる非石英系光ファ
イバ同士を確実にかつ低損失、低反射で接続する。 【解決手段】 少なくとも一方が非石英系光ファイバで
ある第1の光ファイバあるいは第1の光ファイバと異な
るガラスから成る第2の光ファイバの光軸が接続端面の
垂直軸に対して、それぞれ異なる角度で傾斜しており、
また、第1の光ファイバの光軸の接続端面の垂直軸に対
する傾き角度θ1 と第2の光ファイバの光軸の接続端面
の垂直軸に対する傾き角度θ2 の関係が、第1の光ファ
イバのコア屈折率をn1 、第2の光ファイバのコア屈折
率をn2 としたとき、sinθ1 /sinθ2 =n2
1 を満たした状態で接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信および光計
測の分野において必要となる光ファイバ増幅器、等で用
いられる低損失かつ低反射な光ファイバ接続構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】現在、希土類元素であるプラセオジム
(元素記号:Pr)を添加したZr系あるいはIn系フ
ッ化物ファイバ、カルコゲナイド系ガラスファイバは高
効率な1.3μm帯光ファイバ増幅器用の増幅媒体(文
献「 Y. Ohishi, et. al, "Recent progress in 1.3-μ
m fiber amplifiers", in Proc. OFC'96, San Jose, Ca
lifornia, paper TuG1, 1996」を参照)として、エルビ
ウム(元素記号:Er)を添加したテルライドガラスフ
ァイバは高帯域特性を有する1.5μm帯光ファイバ増
幅器用の増幅媒体(文献「森他:第57回応物・学術講
演会(1996),9a−KF−4.」を参照)とし
て、また、カルコゲナイド系ガラスファイバ、テルライ
ドガラスファイバは高効率の非線形ファイバ(文献「遊
部他:“カルコゲナイドガラスファイバの非線形光学素
子”,NEW GLASS, Vol.11, No.4, pp.31-37, 1996 」お
よび文献「M. E. Lines, "Oxide glasses for fast pho
tonic switching : A comparative study", J. Appl. P
hys. vol.69, No.10, pp.6876-6884, 1991」を参照)と
して注目されている。このような非石英系光ファイバを
実際に増幅用あるいは非線形光学用として使用する場
合、石英系光ファイバと低損失でかつ低反射で接続する
必要がある。しかし、非石英系光ファイバと石英系光フ
ァイバとのそれぞれのコア屈折率が異なり、両者を図8
(a),(b)に示すように接続した場合、残留反射が
存在し、実用的な使用に適用できる接続が実現できな
い。図8において、1は非石英系光ファイバ、2は石英
系光ファイバ、5は光学接着剤、6は接着剤を示し、図
8(a)ではファイバ接続面に光学接着剤が介在しな
い。このため、図9に示すように、石英系光ファイバ2
−1,2−2と非石英系光ファイバ1間に存在する残留
反射によって、出力信号には両接続部の反射によって生
じるゴースト(雑音として作用する)が発生し、信号の
品質を著しく劣化する。このため、接続部の残留反射率
としては、60dB以上が要求(光ファイバ増幅器の場
合)される(文献「武井他,“光増幅器モジュール”,
沖電気開発,vol.64, No.1, pp.63-66, 1997」を参
照)。例えば、Zr系フッ化物ファイバ、In系フッ化
物ファイバ、カルコゲナイド系ガラスファイバ(ガラス
組成As−S)、およびテルライドガラスファイバのコ
ア屈折率はそれぞれ、1.48〜1.55(ガラス組成
により変化)、1.45〜1.65(ガラス組成により
変化)、≒2.4、および≒2.1であり、石英ファイ
バ(コア屈折率〜1.50)と接続した場合の反射減衰
量R(単位はdB、残留反射率との関係は、残留反射率
が負の値を示すのに対して、反射減衰量は残留反射率の
絶対値を示し正の値を有する。)は下式(2)で求めら
れる。
【0003】
【数2】
【0004】ただし、nNS,nS はそれぞれ、石英系フ
ァイバおよび非石英系ファイバのコア屈折率である。Z
r系フッ化物ファイバ、In系フッ化物ファイバ、カル
コゲナイド系ガラスファイバ(ガラス組成As−S)、
およびテルライドガラスファイバと石英系ファイバ間の
反射減衰量は、それぞれ、∞〜35dB、∞〜26d
B、13dB、および16dBである。なお、Zr系フ
ッ化物ファイバ、In系フッ化物ファイバに関しては、
ガラスの組成を調整して石英系ファイバのコア屈折率と
近づけることにより、反射減衰量を増加(残留反射率は
低減)できる。しかし、これは、実用的なファイバを作
製する上で大きな制約(例えば、ファイバ作製時のガラ
ス組成の精密制御、低損失ファイバ作製に適したガラス
組成との整合性を考慮)を受けることになる。また、石
英系光ファイバと非石英系光ファイバ間の接続は、 1)両ファイバの軟化温度の差(石英系光ファイバ≒1
400度、非石英系光ファイバ<500度)により従来
の融着接続が適用できない。
【0005】2)非石英系光ファイバに適した光コネク
タ作製技術がないため、光コネクタ接続技術が適用でき
ない。
【0006】等の理由により、両者を接続するのにも大
きな課題があった。このため、Zr系フッ化物光ファイ
バ、In系フッ化物光ファイバに関してはガラス組成に
依存なく、また、カルコゲナイド系ガラス光ファイバ、
テルライドガラス光ファイバと石英系光ファイバとを確
実にかつ低損失、低反射で接続する汎用的な接続技術が
求められていた。
【0007】この課題を解決するために開発された従来
の接続技術の一つ(特開平6−27343号公報)を図
10および図11に示す。この技術では、まず非石英系
光ファイバ1および石英系光ファイバ2をそれぞれ光フ
ァイバ保持筐体7−1および7−2で保持する。ここ
で、各々の光ファイバ1および2は、それぞれV溝基板
8−1,8−2により位置決めされ、接着剤10−1,
10−2と光ファイバ固定板9−1,9−2により光フ
ァイバ保持筐体7−1および7−2に固定されている。
また、光ファイバを保持した一方の光ファイバ保持筐体
(図10では光ファイバ2を保持した光ファイバ保持筐
体7−2)の接続端面には、それぞれのファイバが接続
された時に生じる反射を抑える目的であらかじめ誘電体
膜18が設けられている。石英系光ファイバ2と非石英
系光ファイバ1との接続は、図11に示すように、光フ
ァイバ1と2の光軸が一致するように光ファイバ保持筐
体7−1,7−2同士を調整後、紫外線硬化樹脂系の光
学接着剤5を用いて接続する。この時、光ファイバ保持
筐体7−1,7−2の接続端面は、それぞれ、非石英系
ファイバおよび石英系ファイバ2の光軸に対して垂直で
あるため、接続点で反射が生じるとそのまま逆方向へ戻
り、反射減衰量を劣化させる。そこで、この従来技術
は、誘電体膜18によって接続点における反射を低下さ
せようとするものである。しかし、この従来の接続では
光学接着剤5の屈折率と誘電体膜18の屈折率および膜
厚とを精密に調整する必要がある。すなわち、非石英系
光ファイバ1のコア屈折率をn1 、石英系ファイバ2の
コア屈折率をn2 とすると、光学接着剤5の屈折率はn
1 に調整し、また、誘電体膜18の屈折率nf および膜
厚tf は下式(3)および(4)の条件を満足する必要
がある。
【0008】
【数3】
【0009】ただし、λは信号波長(使用する波長)で
ある。
【0010】以上述べたように、この従来接続技術では
誘電体膜を用いて低反射・低損失の接続部を構成するた
め、光学接着剤5の屈折率と誘電体膜18の屈折率およ
び膜厚とを精密に調整する必要があり、特性の優れる接
続部を再現良く、歩留り良く実現する上で大きな問題が
あった。
【0011】また、第2の従来技術としては、図12に
示すように、光ファイバ19−1および19−2を保持
した光ファイバ保持筐体7−1,7−2のそれぞれの接
続端面を、光ファイバの光軸と垂直な方向に対してθだ
け傾斜するようにし、光ファイバ19−1および19−
2の光軸が一致するように光ファイバ保持筐体7−1,
7−2同士を位置調整した後に、光学接着剤5を用いて
接続し、低反射で低損失な接続部を実現する斜め接続法
があるが、この接続は光ファイバ19−1のコア屈折率
と光ファイバ19−2のコア屈折率とがほぼ一致する場
合に適用できる方法であり、非石英系光ファイバと石英
系光ファイバのように、コア屈折率が互いに異なる場合
には適用できなかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであり、非石英系光ファイバと石英
系光ファイバとを、あるいはコア屈折率が互いに異なる
非石英系光ファイバ同士を確実にかつ低損失、低反射で
接続する汎用的・実用的な接続技術を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による光ファイバ接続構造は、少なくとも一
方が非石英系光ファイバである第1の光ファイバおよび
第1の光ファイバと異なるガラスから成る第2の光ファ
イバの端部をそれぞれ、第1および第2の筐体に保持
し、第1の筐体と第2の筐体が前記第1の光ファイバと
第2の光ファイバとの光軸が一致するように調芯された
状態で、第1の筐体と第2の筐体の接続端面を接続する
光ファイバ接続構造において、前記第1の光ファイバと
第2の光ファイバの光軸が前記接続端面の垂直軸に対し
て、それぞれ異なる角度で傾斜しており、また、前記第
1の光ファイバの光軸の接続端面の垂直軸に対する傾き
角度θ1 と前記第2の光ファイバの光軸の接続端面の垂
直軸に対する傾き角度θ2 の関係が、第1の光ファイバ
のコア屈折率をn1 、第2の光ファイバのコア屈折率を
2 としたとき、
【0014】
【数4】
【0015】のスネルの公式を満たした状態で接続され
ていることを特徴とする。
【0016】ここで、前記第1の筐体と第2の筐体の接
続端面が光学接着剤を介して接続されてもよく、あるい
は、前記第1の筐体と第2の筐体の接続面が密着した状
態で接続されてもよい。
【0017】前記第1および第2の光ファイバが、それ
ぞれ非石英系光ファイバであってもよい。
【0018】前記非石英系光ファイバが、Zr系あるい
はIn系フッ化物ファイバ、カルコゲナイド系ガラスフ
ァイバ、テルライドガラスファイバのうちの1種であっ
てもよく、前記非石英系光ファイバが、希土類元素を添
加した、Zr系あるいはIn系フッ化物ファイバ、カル
コゲナイド系ガラスファイバ、テルライドガラスファイ
バのうちの1種であってもよい。
【0019】好ましくは、前記第1の光ファイバがテル
ライドガラス光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英
系光ファイバであり、前記角度θ1 が8度以上であり、
または前記第1の光ファイバがZr系フッ化物光ファイ
バ、前記第2の光ファイバが石英系光ファイバであり、
前記角度θ1 が3度以上であり、または前記第1の光フ
ァイバがIn系フッ化物光ファイバ、前記第2の光ファ
イバが石英系光ファイバであり、前記角度θ1 が4度以
上であり、または前記第1の光ファイバがカルコゲナイ
ド系ガラス光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英系
光ファイバであり、前記角度θ1 が8度以上である。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に図1を用いて本発明につい
て説明する。1は非石英系光ファイバ、2は石英系光フ
ァイバ、3−1,3−2は、それぞれ非石英系光ファイ
バおよび石英系光ファイバ2の端部を保持する光ファイ
バ保持筐体、4−1および4−2は光ファイバ保持筐体
3−1および3−2の接続端面、5は光学接着剤を示
し、非石英系光ファイバ1および石英系光ファイバ2
は、それぞれの接続端面4−1,4−2の垂直軸に対し
てそれぞれ異なる角度θ1 ,θ2 で保持される。この場
合、非石英系光ファイバ1と石英系光ファイバ2間の低
損失な接続は、角度θ1 ,θ2 [rad]が式(1)に
示すスネルの公式を満足することにより実現できる。ま
た、非石英系光ファイバ1と石英系光ファイバ2の接続
部における反射減衰量R1 およびR2 は、それぞれ、下
記の式(5),(6)で表される。
【0021】
【数5】
【0022】(上式は文献[H. M. Presby, et. al, "Be
velled-microlensed taper connectors for laser and
fiber back-reflections", Electron. Lett., vol.24,
pp.1162-1163, 1988] による。)ここで、nUVは光学接
着剤5の屈折率、λは信号波長(使用する波長)、ω
1 ,ω2 は各々非石英系光ファイバ1と石英系光ファイ
バ2のモードフィールド半径を示す。従って、上記
(5),(6)式より、角度θ1 ,θ2 を調整すること
により、所望の反射減衰量以上の低反射接続が実現でき
る。例えば、非石英系光ファイバ1(Zr系フッ化物フ
ァイバ:コア屈折率1.55、In系フッ化物ファイ
バ:コア屈折率1.65、カルコゲナイド系ガラスファ
イバ(ガラス組成As−S):コア屈折率2.4、テル
ライドガラスファイバ:コア屈折率2.1)に対して所
望の反射減衰量R1 を実現するために必要な角度θ1
および石英系光ファイバ2に対して所望の反射減衰量を
実現するために必要な角度θ2 は、式(5)および
(6)を変形した次の式(7)および(8)で計算でき
る。
【0023】
【数6】
【0024】光学接着剤5の屈折率nUVを1.5、信号
波長λを1.3μm、非石英系光ファイバ1と石英系光
ファイバ2のスポットサイズ(半径)ω1 ,ω2 を5μ
mとした場合、R1 =40dB、50dB、60dBお
よびR2 =40dB、50dB、60dBを実現するた
めのθ1 およびθ2 を表1に示す。ここで、石英系光フ
ァイバ2に対して、反射減衰量R2 =40dB、50d
B、60dBを実現するために必要な角度θ2 が0とな
っているが、これは、光学接着剤の屈折率nUVが石英系
光ファイバ2のコア屈折率と同じものを採用したためで
ある。この結果、例えば、テルライドガラス光ファイバ
と石英系光ファイバ間における低損失で反射減衰量50
dBの接続は、θ1 を3.2[deg]、θ2 を4.5
[deg]にすれば実現できる(θ2 の角度は式(1)
より導出)。
【0025】
【表1】
【0026】以上説明したように、本発明は、上述した
従来の技術とは、 1)非石英系光ファイバと石英系光ファイバとの光軸が
同一直線上になく、両者の光軸の関係がスネルの公式を
満足する関係にある; 2)第1の従来技術で必要とされた反射防止用の誘電体
膜を必要としない; 3)非石英系光ファイバの光軸の光ファイバ保持筐体・
接続端面の垂直軸に対する傾き角度と石英系光ファイバ
の光軸の光ファイバ保持筐体・接続端面の垂直軸に対す
る傾き角度が異なる(第2の従来技術との差異);点で
大きく異なる。
【0027】なお、上記説明では、非石英系光ファイバ
1あるいは石英系光ファイバ2の端部を保持する光ファ
イバ保持筐体3−1,3−2の接続端面4−1,4−2
の間に光学接着剤5を介して接続していたが、図2に示
すように、両接続端面を完全に密着させても良い。ただ
し、この場合、光ファイバ保持筐体3−1,3−2の固
定はその両脇間を接着剤6により固定(以下の実施例で
は把持固定と呼ぶ)することとなる。また、この場合、
式(5)ではuUVをn2 に、式(6)ではuUVをn1
に、式(7)および(8)ではuUVをそれぞれn2 およ
びn1 に変更することにより、非石英系光ファイバ1に
対して反射減衰量R1 =40dB、50dB、60dB
を実現するために必要な角度θ2 が計算できる。
【0028】また、上記では、非石英系光ファイバと石
英系光ファイバの低損失・低反射接続について説明した
が、本発明は異なるガラスから成る2本の非石英系ファ
イバ間の接続、例えば、カルコゲナイドガラスファイバ
とIn系フッ化物ファイバ間等、全ての組み合わせに関
しても有効に作用する。
【0029】
【実施例】以下に図面を参照し本発明をより具体的に詳
述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示
に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。
【0030】実施例1 図3を用いて実施例1−1を説明する。図3(a)は上
面図、(b)は接続部の断面図である。1はEr添加テ
ルライドガラス光ファイバ(ガラス組成はTeO2 −Z
nO−Na2 O、コア屈折率は2.1、モードフィール
ド半径は5μm、Er添加濃度は4000ppm、ファ
イバの被覆はUV樹脂)、2は石英系光ファイバ(コア
屈折率は≒1.5、モードフィールド半径は5μm、被
覆はUV樹脂)、7−1および7−2はそれぞれ光ファ
イバ1および2の端部を保持するV溝型光ファイバ保持
筐体であり、各光ファイバ1および2は、V溝基板8に
より位置決めされ、接着剤10と光ファイバ固定板9に
よりV溝型光ファイバ保持筐体7−1および7−2に固
定した。ただし、V溝型光ファイバ保持筐体7−1,7
−2、V溝基板8、光ファイバ固定板9の材質はパイレ
ックスガラス製のものを使用した。さらに、11−1お
よび11−2は、それぞれV溝型光ファイバ保持筐体7
−1および7−2の接続端面、5は光学接着剤(本実施
例ではエポキシ系のUV接着剤を使用した。屈折率1.
5である。)を示し、Er添加テルライドガラス光ファ
イバ1および石英系光ファイバ2は、各々の接続端面1
1−1,11−2の垂直軸に対してθ1 =18[de
g]、θ2 =25[deg]で保持した。この接続によ
り、Er添加テルライドガラス光ファイバ1と石英系光
ファイバ2間を接続損失0.2dBで接続できた。ただ
し、接続損失は、Er添加テルライドガラス光ファイバ
1のErイオンの吸収の無い、1.3μmで測定した。
次に市販の反射減衰量測定器を使用し、波長1.3μm
での反射減衰量を測定した。Er添加テルライドガラス
光ファイバ1および石英系光ファイバ2側より測定した
反射減衰量は、いずれもこの装置の測定限界である60
dBを越える高性能な特性を示した。また、Er添加テ
ルライド光ファイバ1および石英系光ファイバ2の、そ
れぞれの接続端面11−1および11−2の垂直軸に対
する角度を、{θ1 =8[deg]、θ2 =11.2
[deg]}および{θ1 =14[deg]、θ2 =2
0[deg]}にした場合においても、Er添加テルラ
イドガラス光ファイバ1と石英系光ファイバ2間の接続
損失0.2dB(測定波長1.3μm)、Er添加テル
ライドガラス光ファイバ1および石英系光ファイバ2側
より測定した反射減衰量は、それぞれ測定限界の60d
B以上であった。
【0031】上述した角度θ1 ,θ2 の値からわかるよ
うに、sinθ1 /sinθ2 の値は必ずしも厳密には
2 /n1 の値と一致しない。これは実際には光ファイ
バのコアの等価屈折率に影響されるためである。実用上
の問題ではsinθ1 /sinθ2 の値はn2 /n1
±10%の範囲内であればよい。
【0032】ただし、Er添加テルライドガラス光ファ
イバ1および石英系光ファイバ2の、各々の接続端面1
1−1および11−2の垂直軸に対する角度を、{θ1
=5[deg]、θ2 =7[deg]}にした場合、E
r添加テルライドガラス光ファイバ1と石英系ファイバ
2間を接続損失は0.2dB(測定波長1.3μm)、
石英系光ファイバ2側より測定した反射減衰量は60d
B以上であったが、Er添加テルライドガラス光ファイ
バ1側より測定した反射減衰量は55dBであり、この
結果、sinθ1 /sinθ2 の値がn2 /n1 の値に
対して上述した範囲内であっても、Er添加テルライド
ガラス光ファイバと石英系光ファイバを低損失、かつ両
方向に対して低反射(反射減衰量60dB以上)で接続
するのには、テルライドガラス光ファイバについて、接
続端面の垂直軸に対して8[deg]以上の角度が要求
されることが判明した。
【0033】なお、屈折率1.55を有する光学接着剤
5を用いても、屈折率1.5の光学接着剤を用いた場合
と同様な結果を得た。
【0034】次に、図4を用いて実施例1−2を説明す
る。図4(a)は上面図、(b)は接続部の断面図であ
る。1はEr添加テルライドガラス光ファイバ(ガラス
組成はTeO2 −ZnO−Na2 O、コア屈折率は2.
1、モードフィールド半径は5μm、Er添加濃度は4
000ppm、ファイバの被覆はUV樹脂)、2は石英
系光ファイバ(コア屈折率は〜1.5、モードフィール
ド半径は5μm、被覆はUV樹脂)であり、実施例1−
1と同様に、光ファイバ1および2の端部をそれぞれV
溝型光ファイバ保持筐体7−1および7−2で保持し
た。ただし、本実施例では、V溝型光ファイバ保持筐体
7−1および7−2のそれぞれの接続端面11−1およ
び11−2間に光学接着剤を介さずに、完全に密着させ
て接続し、V溝型光ファイバ保持筐体7−1と7−2の
固定はその両脇間を接着剤6により固定(把持固定)し
た。Er添加テルライドガラス光ファイバ1および石英
系光ファイバ2の、それぞれの接続端面11−1および
11−2の垂直軸に対する角度はθ1 =18[deg]
およびθ2 =25[deg]である。本実施例1−2で
も、Er添加テルライドガラス光ファイバ1と石英系光
ファイバ2間の接続損失は0.2dB(測定波長1.3
μm)であり、Er添加テルライドガラス光ファイバ1
および石英光ファイバ2側より測定した反射減衰量は、
それぞれ60dB以上であった。また、実施例1−1と
同様に、Er添加テルライドガラス光ファイバと石英系
光ファイバを低損失・低反射(反射減衰量60dB以
上)で接続するのには、Er添加テルライドガラス光フ
ァイバを、接続端面の垂直軸に対して8[deg]以上
の角度が要求されることが実験的に判明した。
【0035】次に、図5および図6を用いて実施例1−
3および1−4を説明する。図5(a)および図6
(a)は上面であり、図5(b)および図6(b)はそ
れぞれ接続部の断面図である。図5および図6におい
て、1はEr添加テルライドガラス光ファイバ(ガラス
組成はTeO2 −ZnO−Na2 O、コア屈折率は2.
1、モードフィールド半径は5μm、Er添加濃度は4
000ppm、ファイバの被覆はUV樹脂)であり、本
実施例1−3および1−4では光ファイバ保持筐体とし
てガラスフェルール12−1,12−2を適用した。接
続端面13−1,13−2は各々のガラスフェルール1
2−1,12−2を斜め研磨することにより実現した。
【0036】Er添加テルライドガラス光ファイバ1お
よび石英系光ファイバ2は接着剤10(UV接着剤を使
用)を用いて、ガラスフェルール12−1,12−2に
固定した。図5に示した実施例1−3は、接続端面13
−1と13−2の間に光学接着剤5(屈折率は1.5お
よび1.55の2種を用いた)を介して接続するもので
あり、また、図6に示した実施例1−4は、接続端面1
3−1と13−2とを完全に密着させて接続するもので
ある。実施例1−3および1−4における、Er添加テ
ルライドガラス光ファイバ1および石英系光ファイバ2
の、各々の接続端面13−1および13−2の垂直軸に
対する角度はθ1 =12[deg]、θ 2 =17[de
g]であり、Er添加テルライドガラス光ファイバ1と
石英系光ファイバ2間を接続損失0.2dB(測定波長
1.3μm)、Er添加テルライドガラス光ファイバ1
および石英系光ファイバ2側より測定した反射減衰量
は、各々60dB以上を実現した(実施例1−3では光
学接着剤の屈折率として1.5と1.55の2種を用い
たが、結果は同じであった)。また、実施例1−1,1
−2と同様に、Er添加テルライドガラス光ファイバと
石英系光ファイバを低損失・低反射(反射減衰量60d
B以上)で接続するのに必要なテルライドガラス光ファ
イバと接続端面・垂直軸間の角度は8[deg]以上で
あった。
【0037】さらに、上記実施例1−1,1−2,1−
3,1−4に示した接続法により、Er添加テルライド
ガラス光ファイバ1(ガラス組成はTeO2 −ZnO−
Na2 O、コア屈折率は2.1、モードフィールド半径
は5μm、Er添加濃度は4000ppm、ファイバ長
は1m、被覆はUV樹脂)の両端に石英系光ファイバを
接続し、図7(a)に示す光ファイバ増幅器を構成し
た。14−1および14−2はEr添加テルライドガラ
ス光ファイバ1への励起光を発生する励起光源部で発振
波長1.48μm、出力200mWの半導体レーザ、1
5−1および15−2は信号光と励起光源部14−1,
14−2で発生された励起光を合波する合波部、16−
1および16−2は光増幅器の発振を抑えるための光ア
イソレータである。また、17−1およおび17−2は
本発明の接続部を示し、実施例1−1(光学接着剤の屈
折率は1.55)、実施例1−2、実施例1−3(光学
接着剤の屈折率は1.55)、および実施例1−4に示
す全ての方法を適用した。ただし、実施例1−1および
1−2に示す接続部は、Er添加テルライドガラス光フ
ァイバ1および石英系光ファイバの接続端面11−1お
よび11−2の垂直軸に対する角度はθ1 =14[de
g]、θ2 =20[deg]、実施例1−3および1−
4に示す接続部では、Er添加テルライドガラス光ファ
イバ1および石英系光ファイバの接続端面13−1,1
3−2の垂直軸に対する角度はθ1 =12[deg]、
θ2 =17[deg]を採用した。実施例1−1、実施
例1−2、実施例1−3、および実施例1−4に示した
全ての接続法を用いることにより、光ファイバ増幅器の
信号利得40dB以上を実現すると共に、光ファイバ増
幅器におけるゴーストの発生はなかった。図7(b)に
本光ファイバ増幅器の増幅特性の一例を示す。接続法は
実施例1−1の方法を採用した。
【0038】実施例2 各種の非石英系光ファイバを本発明に従って石英系光フ
ァイバと接続した。
【0039】表2および表3にその結果をまとめて示
す。非石英系光ファイバ1としては、 1.テルライドガラス光ファイバ(表2では非石英系光
ファイバAと表示) ガラス組成:TeO2 −ZnO−Na2 O、 コア屈折率:2.1 2.Zr系フッ化物光ファイバ(表2では非石英系光フ
ァイバBと表示) ガラス組成:ZrF4 −BaF2 −LaF3 −YF3
AlF3 −LiF−NaF、 コア屈折率:1.55、モードフィールド半径:4μ
m、 被覆:UV樹脂 3.In系フッ化物光ファイバ(表3では非石英系光フ
ァイバCと表示) ガラス組成:InF3 −GaF3 −ZnF2 −PbF2
−BaF2 −SrF2 −YF3 −NaF、 コア屈折率:1.65、モードフィルード半径:4.5
μm 被覆:UV樹脂 4.カルコゲナイド系ガラス光ファイバ(表3では非石
英系光ファイバDと表示) ガラス組成:As−S、コア屈折率:2.4、 モードフィールド半径:3μm、被覆:UV樹脂 を用いた。なお、上記非石英系光ファイバA,B,C,
Dでは、希土類元素としてEr(添加濃度1000pp
m)、Pr(添加濃度500ppm)、Tm(添加濃度
2000ppm)、Ho(添加濃度1000ppm)、
Yb(添加濃度500ppm)、Tb(添加濃度200
0ppm)、Nd(添加濃度1000ppm)、Eu
(添加濃度2000ppm)の1種または2種以上を添
加したものと、添加しないものについて行った。また、
接続する石英系光ファイバ(コア屈折率は1.5)のモ
ードフィールド半径は、上記各々の非石英系ファイバと
同一とし、接続の形態は実施例1−1、実施例1−2、
実施例1−3、および実施例1−4の何れかを適用し
た。なお、実施例1−1および実施例1−2の接続形態
の適用時使用した接続端面13−1と13−2間用の光
学接着剤5の屈折率は1.5である。接続損失および反
射減衰量は希土類元素の添加の有無および添加希土類元
素の種類に関係なかった。
【0040】
【表2】
【0041】
【表3】
【0042】表2および表3に示すように、本発明の接
続法を用いることにより、非石英系光ファイバを低損失
でかつ低反射で接続できた。なお、表2および表3では
低反射(反射減衰量60dB以上)の例を示したが、上
記Zr系フッ化物光ファイバではθ1 <3[deg]
で、上記In系フッ化物光ファイバではθ1 <4[de
g]、上記カルコゲナイド系ガラス光ファイバではθ1
<8[deg]で両方向の反射減衰量60dB以上が達
成できなくなり、両方向ともに反射減衰量60dB以上
を実現するには、この値より大きな角度のθ1 が必要で
あった。
【0043】上記Pr添加In系フッ化物ファイバ(表
3では非石英系光ファイバDと表示)を用いて1.3μ
m帯光ファイバ増幅器を構成し、信号利得30dB以上
の増幅器を実現した。ただし、接続形態は実施例1−3
であり、θ1 は5[deg]、θ2 は5.5[deg]
とし、励起光源には1.047μm発振のNd−YLF
レーザを用いた。また、ゴーストの問題もなかった。
【0044】実施例3 上記実施例1および実施例2では非石英系光ファイバと
石英系光ファイバの接続に関して説明したが、本実施例
3では、2本の異なるガラスからなる非石英系光ファイ
バ間の接続結果について説明する。使用した非石英系光
ファイバとしては、実施例2で述べた非石英系光ファイ
バA,B,C,Dの4種を用いた。なお、希土類元素は
添加していない。表4に結果を示す。各光ファイバのコ
ア屈折率と接続角度の関係は実施例1−1で説明した範
囲である。表4に示すように、本発明の接続法を用いる
ことにより、非石英系光ファイバ同士を低損失でかつ低
反射で接続できた。
【0045】
【表4】
【0046】上記実施例1,2,3の結果より、本発明
が非石英系光ファイバと石英系光ファイバの接続およ
び、2本の異なるガラスからなる非石英系光ファイバ間
を低損失でかつ低反射の接続に非常に有効であることが
確認できた。
【0047】また、以上の実施例では、希土類元素を添
加したファイバとして説明したが、希土類元素の他に、
遷移金属としてCr,Ti,Niを添加しても、本発明
は有効性である。さらに、実施例に示したZr系フッ化
物ファイバ、In系フッ化物ファイバ、カルコゲナイド
ガラスファイバ、テルライドガラスファイバのガラス組
成以外の組成についても有効であることは自明である。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、非石
英系光ファイバと石英系光ファイバの接続および、2本
の異なるガラスからなる非石英系光ファイバ間の接続に
おいて、第1の光ファイバと第1の光ファイバに接続す
る第2の光ファイバが、それを保持する筐体の接続端面
の垂直軸に対して各々異なる角度でされると共に、第1
の光ファイバの接続端面の垂直軸に対する傾き角度θ1
と第2の光ファイバの接続端面の垂直軸に対する傾き角
度θ2 の関係が、
【0049】
【数7】
【0050】に示すスネルの公式を満たすため(n1
第1の光ファイバのコア屈折率、n2は第2の光ファイ
バのコア屈折率)、低損失でかつ低反射の接続が実現で
き、非石英系光ファイバを用いた光ファイバ増幅器およ
び非線形用の媒体用の接続部として、実用的に使用でき
るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の例を説明する図である。
【図2】本発明の第2の例を説明する図である。
【図3】本発明の実施例1−1を説明する図である。
【図4】実施例1−2を説明する図である。
【図5】実施例1−3を説明する図である。
【図6】実施例1−4を説明する図である。
【図7】実施例1の技術を用いて構成した光ファイバ増
幅器を説明する図である。
【図8】非石英系光ファイバと石英系光ファイバの従来
の接続を説明する図である。
【図9】接続面の反射によるゴースト発生を説明する図
である。
【図10】従来の技術を説明する図である。
【図11】従来の技術を説明する図である。
【図12】他の従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
1 非石英系光ファイバ 2 石英系光ファイバ(または非石英系光ファイバと異
なるガラスから成る非石英系光ファイバ) 3−1,3−2 光ファイバの端部を保持する光ファイ
バ保持筐体 4−1,4−2 光ファイバ保持筐体の接続端面 5 光学接着剤 6 接着剤 7−1,7−2 V溝型光ファイバ保持筐体 8(8−1,8−2) V溝基板 9(9−1,9−2) 光ファイバ固体板 10 接着剤 11−1,11−2 V溝型光ファイバ保持筐体の接続
端面 12−1,12−2 ガラスフェルール 13−1,13−2 ガラスフェルールの接続端面 14−1,14−2 励起光源 15−1,15−2 合波器 16−1,16−2 光アイソレータ 17−1,17−2 本発明の接続部 18 誘電体膜 19−1,19−2 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 泰丈 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方が非石英系光ファイバで
    ある第1の光ファイバおよび第1の光ファイバと異なる
    ガラスから成る第2の光ファイバの端部をそれぞれ、第
    1および第2の筐体に保持し、第1の筐体と第2の筐体
    が前記第1の光ファイバと第2の光ファイバとの光軸が
    一致するように調芯された状態で、第1の筐体と第2の
    筐体の接続端面を接続する光ファイバ接続構造におい
    て、 前記第1の光ファイバと第2の光ファイバの光軸が前記
    接続端面の垂直軸に対して、それぞれ異なる角度で傾斜
    しており、また、前記第1の光ファイバの光軸の接続端
    面の垂直軸に対する傾き角度θ1 と前記第2の光ファイ
    バの光軸の接続端面の垂直軸に対する傾き角度θ2 の関
    係が、第1の光ファイバのコア屈折率をn1 、第2の光
    ファイバのコア屈折率をn2 としたとき、 【数1】 のスネルの公式を満たした状態で接続されていることを
    特徴とする光ファイバ接続構造。
  2. 【請求項2】 前記第1の筐体と第2の筐体の接続端面
    が光学接着剤を介して接続されていることを特徴とする
    請求項1に記載の光ファイバ接続構造。
  3. 【請求項3】 前記第1の筐体と第2の筐体の接続面が
    密着した状態で接続されていることを特徴とする請求項
    1に記載の光ファイバ接続構造。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2の光ファイバが、そ
    れぞれ非石英系光ファイバであることを特徴とする請求
    項1から3のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。
  5. 【請求項5】 前記非石英系光ファイバが、Zr系ある
    いはIn系フッ化物ファイバ、カルコゲナイド系ガラス
    ファイバ、テルライドガラスファイバのうちの1種であ
    ることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の
    光ファイバ接続構造。
  6. 【請求項6】 前記非石英系光ファイバが、希土類元素
    を添加した、Zr系あるいはIn系フッ化物ファイバ、
    カルコゲナイド系ガラスファイバ、テルライドガラスフ
    ァイバのうちの1種であることを特徴とする請求項1か
    ら4のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。
  7. 【請求項7】 前記第1の光ファイバがテルライドガラ
    ス光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英系光ファイ
    バであり、前記角度θ1 が8度以上であることを特徴と
    する請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ接続
    構造。
  8. 【請求項8】 前記第1の光ファイバがZr系フッ化物
    光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英系光ファイバ
    であり、前記角度θ1 が3度以上であることを特徴とす
    る請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ接続構
    造。
  9. 【請求項9】 前記第1の光ファイバがIn系フッ化物
    光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英系光ファイバ
    であり、前記角度θ1 が4度以上であることを特徴とす
    る請求項1から3のいずれかに記載の光ファイバ接続構
    造。
  10. 【請求項10】 前記第1の光ファイバがカルコゲナイ
    ド系ガラス光ファイバ、前記第2の光ファイバが石英系
    光ファイバであり、前記角度θ1 が8度以上であること
    を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光ファ
    イバ接続構造。
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