JPH1031128A - ファイバ形光結合器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの端面で生じる反射戻り光を除去
すべく、光ファイバの先端に傾斜を設ける方法が一般に
用いられているが、均一な傾斜面に研磨することは非常
に困難であり、また、傾斜のばらつきによって結合損失
が増加するという問題があった。 【解決手段】 対向するシングルモード型光ファイバ２
の各々の端面に、マルチモード型光ファイバによるロッ
ドレンズ１Ａを同軸に接続してなるファイバ形光結合器
において、マルチモード型光ファイバによるロッドレン
ズ１Ａの高屈折率部分１３の中心がシングルモード型光
ファイバ２の高屈折率部分の中心と偏心していることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ端面か
らの反射戻り光の影響が少なく、かつ、平行系の形成可
能なファイバ形光結合器およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信網は、光伝送路としての
シングルモード型光ファイバの他に光増幅器、光アイソ
レータあるいは光分光器等の機能光学素子によって構成
され、これらの素子は伝送用光ファイバの端面で結合さ
れている。

【０００３】ところで、機能光学素子とシングルモード
型光ファイバとの空間部では平行な光ビーム形成のため
にシングルモード型光ファイバの先端にグレーデッド・
インデックス型光ファイバからなるロッドレンズを接続
する方法が知られている（例えば、特開昭６２−５０１
７３２号公報）。

【０００４】ここで、ロッドレンズから出射される光は
ロッドレンズと空気との屈折率差によって反射戻り光が
生じ、戻り光によって、例えば発振が不安定となり、あ
るいは雑音の増加や信号レベル変動等、動作特性が劣化
する問題がある。

【０００５】その対策として、図７に示すようにシング
ルモード型光ファイバ２の先端に融着接続されたロッド
レンズ８の端面８ａに僅か傾斜を設けることによって反
射戻り光をシングルモード型光ファイバ２に再結合させ
ない方法が一般に用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバの端面に数度の傾斜を均一に研磨することは非常に
困難であり、また、傾斜のばらつきによって結合損失が
増加するという問題があった。

【０００７】そこで本発明の目的は、かかる問題に着目
し、製造が容易であり、かつ反射戻り光の影響を受けな
いファイバ光結合器およびその製造方法を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるファイバ
光結合器は、対向するシングルモード型光ファイバの各
々の端面に、マルチモード型光ファイバによるロッドレ
ンズを同軸に接続してなるファイバ形光結合器におい
て、マルチモード型光ファイバによるロッドレンズの高
屈折率部分の中心がシングルモード型光ファイバの高屈
折率部分の中心と偏心していることを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、シングルモード型光フ
ァイバを伝搬してきた信号光はマルチモード型光ファイ
バによるロッドレンズを通過する間に平行ビームとして
空間に出射される。一方、ロッドレンズの高屈折率部分
の中心がロッドレンズの中心軸に対して偏心しているの
で、信号光は高屈折率部分の中心に向かって進み、ロッ
ドレンズの端面では戻り光は角度θをもって反射され、
同じ経路を戻らない（図１参照）。したがって、ロッド
レンズの端面で発生した戻り光は伝送用光ファイバへ侵
入することが制限され、また、透過光は平行なビーム光
に形成される。この発明は、シングルモード型光ファイ
バとマルチモード型光ファイバの接続部においてシング
ルモード型光ファイバの高屈折率部分がマルチモード型
光ファイバの高屈折率部分の間に位置するように結合さ
れていれば良く、マルチモード型光ファイバの屈折率
は、グレーデッド・インデックス形が望ましい。

【００１０】また、本発明において、信号光を伝搬する
シングルモード型光ファイバの高屈折率部分は数μｍな
ので、反射戻り光を除去するためにマルチモード型光フ
ァイバの高屈折率部分の偏心量は１０μｍ以上必要であ
る。

【００１１】本発明に係わるファイバ光結合器の製造方
法は、シングルモード型光ファイバの端面に、中心軸か
ら偏心している位置に高屈折率部分の中心が存在するマ
ルチモード型光ファイバを同軸に融着接続する第１の工
程と、前記マルチモード型光ファイバを所定の長さに仕
上げ代を含めて切断する第２の工程と、前記マルチモー
ド型光ファイバの切断面を光学研磨して所定の寸法に仕
上げる第３の工程とを備えることを特徴とする。

【００１２】この発明の製法によれば、光ファイバの製
造技術を殆どそのまま適用すすことができ、また、ロッ
ドレンズの端面研磨も直角に仕上げれば良いので、格別
の技術を必要としない。

【００１３】この発明の製法において、第１の工程に先
立ち、中心軸から離れた位置に高屈折率部分の中心が存
在するマルチモード型光ファイバは、通常のマルチモー
ド型光ファイバを中心軸から離れた位置で中心軸に平行
に切断することと、切断された母材を通常の線引方法で
所定の外径まで紡糸すれば良いので、容易に成形され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明
において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。

【００１５】図１は本発明に係わるファイバ形光結合器
の基本構成を示す図であり、ファイバ形光結合器３は信
号光を伝搬する（図では矢印の方向）ためのシングルモ
ード型光ファイバ２と、シングルモード型光ファイバ２
の先端に信号光を平行光に変換するためのロッドレンズ
１Ａとを融着接続して形成される。

【００１６】シングルモード型光ファイバ２は、図１
（ａ）および（ｃ）に示すように直径ｄ（一般には１２
５μｍ）のファイバの中心軸１４と一般に数μｍの幅を
有する高屈折率部分の中心１３とが一致するように構成
され、石英系ガラスからなるクラッド部とゲルマニウム
等の屈折率を高めるドーパントを添加してなるコア部と
で形成されている。

【００１７】ロッドレンズ１Ａは、図１（ａ）および
（ｂ）に示すようにシングルモード型光ファイバ２とほ
ぼ同一外径ｄを有し、端面１ａが軸方向と直角に設けら
れた円柱体の中心軸１４と高屈折率部分の中心１３とが
離れて構成され、屈折率を高めるゲルマニウム等のドー
パントを高屈折率部分の中心１３で多く、外周方向に向
かって徐々に少なくなるように添加して形成されてい
る。

【００１８】このように形成することによって、シング
ルモード型光ファイバ２の中を矢印の方向に伝搬してき
た信号光は、ロッドレンズ１Ａの中においては高屈折率
部分の中心１３がロッドレンズ１Ａの中心軸１４から離
れているので、高屈折率部分の中心１３の方向に向きを
変えながら進行する。そのために、信号光は端面１ａに
対してθの傾斜角で入射し、一部は角θをもって反射
し、残りは空間へ放出される。ここで、反射光の経路は
入射光の経路とは２θの角度を有するので、反射戻り光
はシングルモード型光ファイバ２の中へ戻されることは
ない。したがって、本発明のファイバ形結合器において
は、ロッドレンズの端面で発生した反射戻り光を伝送シ
ステムから排除することができる。一方、空間へ放出さ
れた信号光は、ロッドレンズ１Ａを通過する間に平行光
に変換される。

【００１９】本発明において、ロッドレンズ１Ａの高屈
折率部分の中心１３はロッドレンズ１Ａの中心軸１４か
ら少なくとも１０μｍ離れていることが望ましい。信号
光がロッドレンズ１Ａの端面１ａに到達し、反射戻り光
がロッドレンズ１Ａの中を戻り、再びシングルモード型
光ファイバ２の端面に達した時は、シングルモード型光
ファイバ２の中心軸から２０μｍ離れた位置となる。こ
れに対して、シングルモード型光ファイバ２の高屈折率
部分の直径は数μｍなので、反射戻り光はシングルモー
ド型光ファイバ２の高屈折率部分へ戻されることが抑制
される。

【００２０】図２は本発明の適用例による伝搬経路を模
式的に示した図である。

【００２１】次に、図３に示した本発明のファイバ形結
合器の製造方法について説明する。まず、中心軸１４と
高屈折率部分の中心１３とが一致する通常のマルチモー
ド型光ファイバ用母材１０を準備する（同図（ａ））。
ここで、マルチモード型光ファイバ用母材１０の屈折率
分布は、図４あるいは図５に示すように、グレーデッド
・インデックス形またはステップ・インデックス形のい
ずれについても適用することができる。

【００２２】このマルチモード型光ファイバ用母材１０
の中心軸１４から所定の距離だけ離れた位置に中心軸と
平行に、１２の部分を切削除去し、かまぼこ状の母材１
１を形成する（同図（ｂ））。偏心させる距離は、かま
ぼこ状の母材１１を用いて形成されるロッドレンズの特
性によって決定される。即ち、図１において、シングル
モード型光ファイバ２の高屈折率部分が、少なくともロ
ッドレンズ１Ａの高屈折率部分に含まれることと、前述
のように高屈折率部分の中心１３が中心軸１４から１０
μｍ以上離れることである。

【００２３】切削加工された新たな母材１１の先端を加
熱・紡糸し、シングルモード型光ファイバ２の外径とほ
ぼ等しい外径のマルチモード型光ファイバ１を形成する
（同図（ｃ））。母材１１の断面は半円状であるが、こ
れを紡糸すると、断面が円形のマルチモード型光ファイ
バ１に形成される。

【００２４】次いで、シングルモード型光ファイバ２と
マルチモード型光ファイバ１の端面を融着接続し、ロッ
ドレンズの長さに研磨代を含めた長さの位置で切断して
ロッドレンズ１Ａを形成する（同図（ｄ））。

【００２５】最後に、ロッドレンズ１Ａの端面１ａをロ
ッドレンズ１Ａの軸方向に対して直角に研磨して、ファ
イバ形光結合器３を形成する（同図（ｅ））。

【００２６】上記のような製造方法を採ることによっ
て、夫々の工程は従来の光ファイバ技術を組合せて行う
ことができるので、製作が容易である。また、ロッドレ
ンズの端面１ａは軸方向に対して直角であり、傾斜をつ
ける必要がないので端面の研磨が簡単である。

【００２７】図４は、外径がＤ1、屈折率分布がグレー
デッド・インデックス形の円柱状母材１０（同図
（ａ））、母材１０の円周から中心軸１４へＬだけ離れ
た点において、軸方向と平行な平面で母材１０を切断・
除去して形成したかまぼこ状の母材１１（同図
（ｂ））、および母材１１を線引きして得られた軸中心
１４と高屈折率部分の中心１３とが一致しないマルチモ
ード型ファイバ１（同図（ｃ））の断面図と屈折率分布
図を示す。

【００２８】これまでは高屈折率部分の中心が偏心した
グレーデッド・インデックス形ファイバを形成する場合
について説明したが、図５に示すように高屈折率部分の
屈折率分布がグレーデッド・インデックス形の母材を用
い、前記と同様の方法でクラッド部分を偏心させたマル
チモード型ファイバを形成することができる。

【００２９】こうして製造されたファイバ形結合器は、
以下のようにして反射率が測定される。図６は、ファイ
バ形結合器の反射率測定を行うシステムの構成図であ
る。図６に示すように、このシステムは光源５、ファイ
バ形光結合器３および受光器７を光カプラ６で光結合し
て構成されている。

【００３０】光源５は通常発光ダイオード等であり、フ
ァイバ形光結合器３における反射光を発生させる光を出
射する。光カプラ６は通常の溶融延伸型ファイバカプラ
であり、光源５からの入射光をファイバ形光結合器３に
出力すると共に、ファイバ形光結合器３からの反射光を
受光器７に出力する。受光器７は通常フォトダイオード
等であり、ファイバ形光結合器３からの反射光レベルが
検出される。

【００３１】

【実施例】直径が３０ｍｍ、比屈折率差が１．０％のグ
レーデッド・インデックス形の円柱形母材１０につい
て、母材１０の中心軸から５ｍｍの位置で中心軸と平行
な面で切削除去して、かまぼこ状の母材１１を形成し
た。母材１１を直径１５０μｍに線引きしてマルチモー
ド型光ファイバ１を作成した。次いで、マルチモード型
光ファイバ１と直径１２５μｍのシングルモード型光フ
ァイバ２との端面を融着接続した後、マルチモード型光
ファイバ１を切断・研磨して長さ９７０μｍのロッドレ
ンズ１Ａを形成してファイバ形光結合器３を作成した。

【００３２】このファイバ形光結合器３について、波長
１．３μｍで反射戻り光を測定したところ、−４０ｄＢ
以下であった。因みに、ロッドレンズ１Ａの代わりに、
軸中心と高屈折率部分の中心とが一致する通常のグレー
デッド・インデックス形屈折率分布の光ファイバからな
る円柱状ロッドレンズを用いたファイバ形光結合器で
は、反射戻り光が−１５ｄＢであった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のファイバ形
光結合器は、伝送用光ファイバの先端に接続されたロッ
ドレンズの高屈折率部分が中心軸に対して偏心して形成
され、光が通過するときに高屈折率部分の方向へ向かっ
て進むので、ロッドレンズの端面で発生する反射戻り光
は同じ経路を通らず、伝送用光ファイバの外側へ放出さ
れる。一方、透過光はロッドレンズを通過する間に平行
なビーム光として出射される。

【００３４】本発明の製造方法は、光ファイバの製造技
術を組合せて行うことができるので、製作が容易であ
る。また、ロッドレンズの端面は軸方向に対して直角で
あり、傾斜をつける必要がないので研磨が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるファイバ形光結合器の基本構成を
示す説明図である。

【図２】本発明の適用例による伝搬経路を模式的に示す
説明図である。

【図３】ファイバ形光結合器の製造手順を示す説明図で
ある。

【図４】本発明によるマルチモード型ファイバの製造手
順を示す説明図である。

【図５】本発明に適用されるマルチモード型ファイバが
ステップ・インデックス形の屈折率分布を示す図であ
る。

【図６】本発明の反射率測定を行うシステムを示す構成
図である。

【図７】従来のファイバ形光結合器の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１・・・マルチモード型光ファイバ、１Ａ・・・ロッドレン
ズ、１ａ・・・端面、２・・・シングルモード型光ファイバ、
３・・・ファイバ形結合器、４・・・カッタ、５・・・光源、６・
・・光カプラ、７・・・受光器、８・・・従来のロッドレンズ、
８・・・ａ端面、９・・・加熱装置、１０・・・マルチモード型
光ファイバ用母材、１１・・・一部を切削除去して形成し
た（かまぼこ状）マルチモード型光ファイバ用母材、１
３・・・高屈折率部分の中心、１４・・・中心軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向するシングルモード型光ファイバの
   各々の端面に、マルチモード型光ファイバによるロッド
   レンズを同軸に接続してなるファイバ形光結合器におい
   て、 前記マルチモード型光ファイバによるロッドレンズの高
   屈折率部分の中心が前記シングルモード型光ファイバの
   高屈折率部分の中心と偏心していることを特徴とするフ
   ァイバ形光結合器。
2. 【請求項２】 前記マルチモード型光ファイバの屈折率
   分布はグレーデッド・インデックス形であることを特徴
   とする請求項１に記載のファイバ形光結合器。
3. 【請求項３】 前記マルチモード型光ファイバにおける
   高屈折率部分の中心と前記シングルモード型光ファイバ
   における高屈折率部分の中心が１０μｍ以上離れている
   ことを特徴とする請求項１に記載のファイバ形光結合
   器。
4. 【請求項４】 シングルモード型光ファイバの端面に、
   中心軸から偏心している位置に高屈折率部分の中心が存
   在するマルチモード型光ファイバを同軸に融着接続する
   第１の工程と、前記マルチモード型光ファイバを所定の
   長さに仕上げ代を含めて切断する第２の工程と、前記マ
   ルチモード型光ファイバの切断面を光学研磨して所定の
   寸法に仕上げる第３の工程とを備えることを特徴とする
   ファイバ形光結合器の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第１の工程に先立ち、円柱状のマル
   チモード型光ファイバ母材を中心軸から離れた位置で中
   心軸と平行に切断し、切断された当該母材を線引して、
   前記中心軸から離れた位置に高屈折率部分の中心が存在
   するマルチモード型光ファイバを形成することを特徴と
   する請求項４に記載のファイバ形光結合器の製造方法。