JPH11237515A - 光デバイス - Google Patents
光デバイスInfo
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- JPH11237515A JPH11237515A JP10038621A JP3862198A JPH11237515A JP H11237515 A JPH11237515 A JP H11237515A JP 10038621 A JP10038621 A JP 10038621A JP 3862198 A JP3862198 A JP 3862198A JP H11237515 A JPH11237515 A JP H11237515A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical waveguide
- core
- refractive index
- optical device
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導波光の電磁界が縮小され、光学素子間、光
導波路間、又は光学素子と光導波路間の光結合を効率良
く行うことのできる光デバイスを提供する。 【解決手段】 光学ガラスからなるコアの上に、コアと
は転移温度の異なる光学ガラスからなるクラッドを被覆
してなり、その一部分のコアとクラッドの屈折率差を他
の部分とは異ならせた光導波路素子を具備しているの
で、前記一部分又は他の部分のうち屈折率差の大きい部
分で導波光の電磁界を縮小することができ、製造や取り
扱いが容易な光デバイスが得られる。
導波路間、又は光学素子と光導波路間の光結合を効率良
く行うことのできる光デバイスを提供する。 【解決手段】 光学ガラスからなるコアの上に、コアと
は転移温度の異なる光学ガラスからなるクラッドを被覆
してなり、その一部分のコアとクラッドの屈折率差を他
の部分とは異ならせた光導波路素子を具備しているの
で、前記一部分又は他の部分のうち屈折率差の大きい部
分で導波光の電磁界を縮小することができ、製造や取り
扱いが容易な光デバイスが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測に
おいて、光ビームを光ファイバや受光器に収斂させた
り、光導波路間の導波光のスポットサイズをマッチング
させるため、モードフィールドを変換する光デバイスに
関するものであり、さらに詳しくは光導波路のコアとク
ラッドの屈折率差を局部的に他の部分より拡大させ、そ
の部分で電磁界を縮小させて、モードフィールド径の小
さい光導波路にも低損失で入力可能とする光デバイスに
関するものである。
おいて、光ビームを光ファイバや受光器に収斂させた
り、光導波路間の導波光のスポットサイズをマッチング
させるため、モードフィールドを変換する光デバイスに
関するものであり、さらに詳しくは光導波路のコアとク
ラッドの屈折率差を局部的に他の部分より拡大させ、そ
の部分で電磁界を縮小させて、モードフィールド径の小
さい光導波路にも低損失で入力可能とする光デバイスに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ビームを光ファイバや受光器に
収斂させたり、光導波路間のスポットサイズをマッチン
グさせたりするための光デバイスであるモードフィール
ド変換器として、レンズやその組み合わせ及びファイバ
形のモードフィールド変換器が用いられ、あるいは提案
されてきた。レンズはその取り付け方やその組み合わせ
が難しく、必要とするスペースも大きくなるという問題
がある。また、ファイバ形のモードフィールド変換用光
デバイスとしては、単一モード光ファイバの一部分を
テーパ状に細くしたものや、一部分を加熱することに
より、コアに含まれるドーパントをクラッドに拡散さ
せ、その部分のコアとクラッドの屈折率差を小さくし、
相対的に他の部分の屈折率差を大きくするものとする。
光ファイバ端を直接加工してマイクロレンズを設けた
もの、そして、グレーデッドインデックス形光ファイ
バをレンズとして光ファイバ端に融着したものなどがあ
る。これらはいずれも、石英光ファイバを用いるため、
その加工は高温度（１０００℃以上）にて行う必要があ
り難しい。また、のものは、径の小さいテーパ部で導
波光が十分にコア内に閉じ込められず、のものは、一
部分の屈折率差を縮小することにより、相対的に他の部
分の屈折率差を大きくするものであるから、あまり屈折
率差の大きいものは得られない。のものは、マイクロ
レンズの加工を所望の精度に仕上げることが難しく、
のものはグレーデッドインデックス形光ファイバの屈折
率分布を所望の分布に仕上げることが難しい、などの問
題がある。
収斂させたり、光導波路間のスポットサイズをマッチン
グさせたりするための光デバイスであるモードフィール
ド変換器として、レンズやその組み合わせ及びファイバ
形のモードフィールド変換器が用いられ、あるいは提案
されてきた。レンズはその取り付け方やその組み合わせ
が難しく、必要とするスペースも大きくなるという問題
がある。また、ファイバ形のモードフィールド変換用光
デバイスとしては、単一モード光ファイバの一部分を
テーパ状に細くしたものや、一部分を加熱することに
より、コアに含まれるドーパントをクラッドに拡散さ
せ、その部分のコアとクラッドの屈折率差を小さくし、
相対的に他の部分の屈折率差を大きくするものとする。
光ファイバ端を直接加工してマイクロレンズを設けた
もの、そして、グレーデッドインデックス形光ファイ
バをレンズとして光ファイバ端に融着したものなどがあ
る。これらはいずれも、石英光ファイバを用いるため、
その加工は高温度（１０００℃以上）にて行う必要があ
り難しい。また、のものは、径の小さいテーパ部で導
波光が十分にコア内に閉じ込められず、のものは、一
部分の屈折率差を縮小することにより、相対的に他の部
分の屈折率差を大きくするものであるから、あまり屈折
率差の大きいものは得られない。のものは、マイクロ
レンズの加工を所望の精度に仕上げることが難しく、
のものはグレーデッドインデックス形光ファイバの屈折
率分布を所望の分布に仕上げることが難しい、などの問
題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解消するべくなされたもので、請求項１記載の発明
は、光導波路素子の形状に変化を加えることなく、導波
光の電磁界が縮小され、製造や取り扱いが容易で丈夫な
光デバイスの提供を課題とする。
を解消するべくなされたもので、請求項１記載の発明
は、光導波路素子の形状に変化を加えることなく、導波
光の電磁界が縮小され、製造や取り扱いが容易で丈夫な
光デバイスの提供を課題とする。
【０００４】請求項２記載の発明は、導波光の電磁界が
より小さく縮小される光デバイスの提供を課題とする。
より小さく縮小される光デバイスの提供を課題とする。
【０００５】請求項３乃至５は、請求項１又は２に記載
の発明の課題に加えて、光学素子間、光導波路間、又は
光学素子と光導波路間の光結合を効率良く行うことので
きる光デバイスの提供を課題とする。
の発明の課題に加えて、光学素子間、光導波路間、又は
光学素子と光導波路間の光結合を効率良く行うことので
きる光デバイスの提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のうち請求項１記載の発明の光デバイスは、
光学ガラスからなるコアの上に、コアとは転移温度の異
なる光学ガラスからなるクラッドを被覆してなり、その
一部分のコアとクラッドの屈折率差をその形状を変化さ
せることなく他の部分とは異ならせ、前記一部分又は他
の部分のうち屈折率差の大きい部分で導波光の電磁界を
縮小させる光導波路素子を具備したことを特徴とする。
め、本発明のうち請求項１記載の発明の光デバイスは、
光学ガラスからなるコアの上に、コアとは転移温度の異
なる光学ガラスからなるクラッドを被覆してなり、その
一部分のコアとクラッドの屈折率差をその形状を変化さ
せることなく他の部分とは異ならせ、前記一部分又は他
の部分のうち屈折率差の大きい部分で導波光の電磁界を
縮小させる光導波路素子を具備したことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明の光デバイスは、光学
ガラスからなるコアの上に、コアとは転移温度の異なる
光学ガラスからなるクラッドを被覆してなり、その一部
分を熱処理することにより、この熱処理部分のコアとク
ラッドの屈折率差を他の非熱処理部分とは異ならせ、且
つ前記熱処理部分をテーパー状に形成してなることを特
徴とする。
ガラスからなるコアの上に、コアとは転移温度の異なる
光学ガラスからなるクラッドを被覆してなり、その一部
分を熱処理することにより、この熱処理部分のコアとク
ラッドの屈折率差を他の非熱処理部分とは異ならせ、且
つ前記熱処理部分をテーパー状に形成してなることを特
徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の光デバイスにおいて、光学素子又は光導波路と前記
光導波路素子とを結合する結合手段を有することを特徴
とする。
載の光デバイスにおいて、光学素子又は光導波路と前記
光導波路素子とを結合する結合手段を有することを特徴
とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の光
デバイスにおいて、前記光学素子は、発光素子であり、
前記結合手段は、前記発光素子の送光端面と前記光導波
路素子の屈折率差の小さい部分の端面とを対向させ、且
つ前記光導波路素子の前記屈折率差の大きい部分の端面
と前記光導波路の入光端面とを対向させて結合すること
を特徴とする。
デバイスにおいて、前記光学素子は、発光素子であり、
前記結合手段は、前記発光素子の送光端面と前記光導波
路素子の屈折率差の小さい部分の端面とを対向させ、且
つ前記光導波路素子の前記屈折率差の大きい部分の端面
と前記光導波路の入光端面とを対向させて結合すること
を特徴とする。
【００１０】請求項５の発明は、請求項３記載の光デバ
イスにおいて、前記光学素子は光ファイバ増幅器であ
り、前記結合手段は、前記光導波路素子の前記屈折率差
の大きい部分の端面と前記光ファイバ増幅器の増幅用光
ファイバの端面とを対向させて結合することを特徴とす
る。
イスにおいて、前記光学素子は光ファイバ増幅器であ
り、前記結合手段は、前記光導波路素子の前記屈折率差
の大きい部分の端面と前記光ファイバ増幅器の増幅用光
ファイバの端面とを対向させて結合することを特徴とす
る。
【００１１】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明
する。図１は、本発明の光デバイスの模式図であり、図
１（ａ）は、縦断面図、図１（ｂ）は出力側からみた横
断面図である。図１において、光導波路素子１は、コア
２の上にクラッド３を被覆した光導波路素子本体４の上
に保護皮膜５を被覆してなる光ファイバからなる。コア
２及びクラッド３は転移温度の異なる光学ガラスからな
り、光導波路素子本体４の一部４ｂは熱処理が施されて
いて、コア２ｂとクラッド３ｂとの屈折率差δb が非熱
処理部分４ａのコア２ａとクラッド３ａとの屈折率差δ
a と異なるように形成される。保護皮膜５は、シリコー
ン樹脂、紫外線硬化樹脂など適宜選択される材料で形成
される。
する。図１は、本発明の光デバイスの模式図であり、図
１（ａ）は、縦断面図、図１（ｂ）は出力側からみた横
断面図である。図１において、光導波路素子１は、コア
２の上にクラッド３を被覆した光導波路素子本体４の上
に保護皮膜５を被覆してなる光ファイバからなる。コア
２及びクラッド３は転移温度の異なる光学ガラスからな
り、光導波路素子本体４の一部４ｂは熱処理が施されて
いて、コア２ｂとクラッド３ｂとの屈折率差δb が非熱
処理部分４ａのコア２ａとクラッド３ａとの屈折率差δ
a と異なるように形成される。保護皮膜５は、シリコー
ン樹脂、紫外線硬化樹脂など適宜選択される材料で形成
される。
【００１２】ところで、この光導波路素子１を用いて、
導波光Ｌ1 を屈折率差が小さい部分４ａ側の開口端に入
力すると、屈折率差の大きい部分４ｂで導波光の電磁界
が縮小され、スポットサイズの小さい光Ｌ2 が出射され
る。つまり、この光導波路素子１は、電磁界を縮小する
モードフィールド変換機能を有することがわかる。した
がって、後述するように、形状を変えることなく簡単な
熱処理で製造することができ、また機械的に弱い細い部
分がないので、取り扱いも容易である。
導波光Ｌ1 を屈折率差が小さい部分４ａ側の開口端に入
力すると、屈折率差の大きい部分４ｂで導波光の電磁界
が縮小され、スポットサイズの小さい光Ｌ2 が出射され
る。つまり、この光導波路素子１は、電磁界を縮小する
モードフィールド変換機能を有することがわかる。した
がって、後述するように、形状を変えることなく簡単な
熱処理で製造することができ、また機械的に弱い細い部
分がないので、取り扱いも容易である。
【００１３】図２は、本発明の第２の光デバイスの模式
図である。図２（ａ）は、縦断面図、図２（ｂ）は出力
側からみた横断面図である。図２において、図１の第１
の光デバイスと異なるところは、熱処理部分にテーパを
設けた点にあり、その他は同じである。すなわち、光導
波路素子１１は、コア１２の上にクラッド１３を被覆し
た光導波路素子本体１４の上に保護皮膜１５を被覆して
なる光ファイバ１１からなる。コア１２及びクラッド１
３は、転移温度の異なる光学ガラスからなり、光導波路
素子本体１４の一部１４ｂは熱処理を施し、加熱・延伸
してテーパを付け、その最も細い部分で切断したもので
ある。熱処理により、コア１２ｂとクラッド１３ｂとの
屈折率差δB が非熱処理部分１４ａのコア１２ａとクラ
ッド１３ａとの屈折率差δA と異なるように形成され
る。保護皮膜１５は、シリコーン樹脂、紫外線硬化樹脂
など適宜選択される材料で形成される。
図である。図２（ａ）は、縦断面図、図２（ｂ）は出力
側からみた横断面図である。図２において、図１の第１
の光デバイスと異なるところは、熱処理部分にテーパを
設けた点にあり、その他は同じである。すなわち、光導
波路素子１１は、コア１２の上にクラッド１３を被覆し
た光導波路素子本体１４の上に保護皮膜１５を被覆して
なる光ファイバ１１からなる。コア１２及びクラッド１
３は、転移温度の異なる光学ガラスからなり、光導波路
素子本体１４の一部１４ｂは熱処理を施し、加熱・延伸
してテーパを付け、その最も細い部分で切断したもので
ある。熱処理により、コア１２ｂとクラッド１３ｂとの
屈折率差δB が非熱処理部分１４ａのコア１２ａとクラ
ッド１３ａとの屈折率差δA と異なるように形成され
る。保護皮膜１５は、シリコーン樹脂、紫外線硬化樹脂
など適宜選択される材料で形成される。
【００１４】ところで、この光導波路素子１１を用い
て、導波光Ｌ1 を屈折率差が小さい非熱処理部分１４ａ
（区間Ｈ）側の開口端に入力すると、この非熱処理部分
１４ａにおける電磁界Ｌａはコア内に閉じ込められて導
波され、熱処理部分１４ｂ（区間Ｇ）では、屈折率差が
大きく且つテーパを付けてあるので、導波光の電磁界Ｌ
ｂが縮小され、スポットサイズの非常に小さい導波光Ｌ
2 が出射される。つまり、この光導波路素子１１の熱処
理部分１４ｂは、前記光導波路素子１の熱処理部分４ｂ
と同様、加熱処理によって、屈折率差が拡大されている
だけでなくテーパを付けてあるので、電磁界Ｌｂがより
小さく縮小される。そして、その程度はほぼ縮径された
コア径に比例して小さくなる。したがって、後述するよ
うに、第１の光デバイスにくらべれば加熱の際延伸する
工程が増えるが、比較的簡単に製造することができ、ま
た電磁界がより小さく縮小される。
て、導波光Ｌ1 を屈折率差が小さい非熱処理部分１４ａ
（区間Ｈ）側の開口端に入力すると、この非熱処理部分
１４ａにおける電磁界Ｌａはコア内に閉じ込められて導
波され、熱処理部分１４ｂ（区間Ｇ）では、屈折率差が
大きく且つテーパを付けてあるので、導波光の電磁界Ｌ
ｂが縮小され、スポットサイズの非常に小さい導波光Ｌ
2 が出射される。つまり、この光導波路素子１１の熱処
理部分１４ｂは、前記光導波路素子１の熱処理部分４ｂ
と同様、加熱処理によって、屈折率差が拡大されている
だけでなくテーパを付けてあるので、電磁界Ｌｂがより
小さく縮小される。そして、その程度はほぼ縮径された
コア径に比例して小さくなる。したがって、後述するよ
うに、第１の光デバイスにくらべれば加熱の際延伸する
工程が増えるが、比較的簡単に製造することができ、ま
た電磁界がより小さく縮小される。
【００１５】なお、上記第１又は第２の光デバイスにお
いては、光導波路素子として、コアが１本の光ファイバ
を用いたが、光導波路素子の種類はこれに限定されるも
のではなく、コアが複数のもの、クラッドが矩形状のも
の、水平に配列された複数のコアを矩形状にクラッドで
被覆した光ファイバアレイなど各種の形態のものが含ま
れる。
いては、光導波路素子として、コアが１本の光ファイバ
を用いたが、光導波路素子の種類はこれに限定されるも
のではなく、コアが複数のもの、クラッドが矩形状のも
の、水平に配列された複数のコアを矩形状にクラッドで
被覆した光ファイバアレイなど各種の形態のものが含ま
れる。
【００１６】図３は、光導波路素子１，１１の屈折率波
長特性の一例を示す図であり、図３（ａ）は、非熱処理
部分４ａ，１４ａの屈折率波長特性の一例であり、Ａ1
はコア２，１２の屈折率波長特性、Ｂ1 はクラッド３，
１３の屈折率波長特性である。そして、図３（ｂ）は、
熱処理部分４ｂ，１４ｂの屈折率波長特性の一例であ
り、Ａ2 はコア２，１２の屈折率波長特性、Ｂ2 はクラ
ッド３，１３の屈折率波長特性である。両者を比較すれ
ば明らかなように、熱処理によって、コア２ｂ，１２ｂ
のの屈折率波長曲線がＡ1 からＡ2 に、クラッド３ｂ，
１３ｂの屈折率波長曲線がＢ1 からＢ2 に変化したもの
である。導波光の波長がλ１の場合、屈折率差は、非熱
処理分ではδ11であったものが熱処理部分ではδ12に拡
大されており、また波長λ２に対しては、非熱処理分で
はδ21であったものが熱処理部分ではδ22に拡大されて
いる。この例は、光導波路素子１，１１が分散性光導波
路素子の場合の屈折率波長特性の例であるが、本発明の
光デバイスである光導波路素子１，１１にはもちろん波
長によって屈折率の異ならない光導波路素子も含まれ
る。
長特性の一例を示す図であり、図３（ａ）は、非熱処理
部分４ａ，１４ａの屈折率波長特性の一例であり、Ａ1
はコア２，１２の屈折率波長特性、Ｂ1 はクラッド３，
１３の屈折率波長特性である。そして、図３（ｂ）は、
熱処理部分４ｂ，１４ｂの屈折率波長特性の一例であ
り、Ａ2 はコア２，１２の屈折率波長特性、Ｂ2 はクラ
ッド３，１３の屈折率波長特性である。両者を比較すれ
ば明らかなように、熱処理によって、コア２ｂ，１２ｂ
のの屈折率波長曲線がＡ1 からＡ2 に、クラッド３ｂ，
１３ｂの屈折率波長曲線がＢ1 からＢ2 に変化したもの
である。導波光の波長がλ１の場合、屈折率差は、非熱
処理分ではδ11であったものが熱処理部分ではδ12に拡
大されており、また波長λ２に対しては、非熱処理分で
はδ21であったものが熱処理部分ではδ22に拡大されて
いる。この例は、光導波路素子１，１１が分散性光導波
路素子の場合の屈折率波長特性の例であるが、本発明の
光デバイスである光導波路素子１，１１にはもちろん波
長によって屈折率の異ならない光導波路素子も含まれ
る。
【００１７】図４は、本発明の第３の光デバイスの模式
図である。この光デバイスにおいて、モードフィールド
変換器としては、第１の光デバイスの中の光導波路素子
本体４が用いられている。光導波路素子本体４の外周に
は、保護被覆５に代えて樹脂モールド２３が施されてい
る。この樹脂モールド２３が施された光導波路素子本体
４が、結合手段の円筒スリーブ２０に嵌入されている。
発光素子３０は、結合手段のプラグ２１内に装填され、
プラグ２１は、円筒スリーブ２０に着脱自在に嵌入され
る。図４は、既にプラグ２１がスリーブ２０に嵌着され
た状態を示しており、プラグ２１をスリーブ２０に嵌着
させると、発光素子３０の送光側端面と光導波路素子１
の非加熱処理部分４ａの端面とが対向する。また、反対
側の加熱処理部分４ｂの端面は、単一モードファイバ５
１の入光端面に対向する。コア５２、クラッド５３、保
護被覆５４からなる単一モードファイバ５１の先端には
プラグ２２が適宜のスペーサー２４を介して取り付けら
れており、プラグ２２はスリーブ２０の他端にに嵌着さ
れる。
図である。この光デバイスにおいて、モードフィールド
変換器としては、第１の光デバイスの中の光導波路素子
本体４が用いられている。光導波路素子本体４の外周に
は、保護被覆５に代えて樹脂モールド２３が施されてい
る。この樹脂モールド２３が施された光導波路素子本体
４が、結合手段の円筒スリーブ２０に嵌入されている。
発光素子３０は、結合手段のプラグ２１内に装填され、
プラグ２１は、円筒スリーブ２０に着脱自在に嵌入され
る。図４は、既にプラグ２１がスリーブ２０に嵌着され
た状態を示しており、プラグ２１をスリーブ２０に嵌着
させると、発光素子３０の送光側端面と光導波路素子１
の非加熱処理部分４ａの端面とが対向する。また、反対
側の加熱処理部分４ｂの端面は、単一モードファイバ５
１の入光端面に対向する。コア５２、クラッド５３、保
護被覆５４からなる単一モードファイバ５１の先端には
プラグ２２が適宜のスペーサー２４を介して取り付けら
れており、プラグ２２はスリーブ２０の他端にに嵌着さ
れる。
【００１８】本発明における結合手段は、スリーブ２０
とプラグ２１及びプラグ２２とで構成される。嵌着は、
スリーブの内面に設けた凸リング２０ａ，２０ｂとプラ
グ２１及び２２の凹溝２１ａ，２２ａとを嵌合すること
により行われる。こうして接続を完了し、発光素子３０
から送信された光Ｌ1 は屈折率差が相対的に小さく、開
口数の大きい非加熱処理部分の端面に入力され、その電
磁界Ｌａは、熱処理部分４ｂにおいて電磁界Ｌｂに縮小
されたのち出力端面から光Ｌ2 となって出射され、単一
モードファイバ５１のコア５２に入射される。非熱処理
部分４ａは開口数が大きいので、発光素子３０からの光
Ｌ1 が効率よく入射され、また熱処理部分４ｂにおいて
電磁界Ｌｂに縮小され、スポットサイズの小さい光Ｌ2
となるので、効率よく単一モードファイバ５１に入射さ
れる。
とプラグ２１及びプラグ２２とで構成される。嵌着は、
スリーブの内面に設けた凸リング２０ａ，２０ｂとプラ
グ２１及び２２の凹溝２１ａ，２２ａとを嵌合すること
により行われる。こうして接続を完了し、発光素子３０
から送信された光Ｌ1 は屈折率差が相対的に小さく、開
口数の大きい非加熱処理部分の端面に入力され、その電
磁界Ｌａは、熱処理部分４ｂにおいて電磁界Ｌｂに縮小
されたのち出力端面から光Ｌ2 となって出射され、単一
モードファイバ５１のコア５２に入射される。非熱処理
部分４ａは開口数が大きいので、発光素子３０からの光
Ｌ1 が効率よく入射され、また熱処理部分４ｂにおいて
電磁界Ｌｂに縮小され、スポットサイズの小さい光Ｌ2
となるので、効率よく単一モードファイバ５１に入射さ
れる。
【００１９】図５は、光通信線路中に光増幅器を挿入す
るためなどに用いる第４の光デバイスの模式図である。
この光デバイスにおいて、モードフィールド変換器とし
ては、第２の光デバイスの中の光導波路素子本体１４が
用いられている。光導波路素子本体１４の外周には、保
護被覆５に代えて樹脂モールド４３が施されている。こ
の樹脂モールド４３が施された光導波路素子本体１４
が、結合手段の円筒スリーブ４０に嵌入されている。通
信用光伝送線路６０は、コア６２、クラッド６３、保護
被覆６４からなる単一モードファイバ６１の先端に、プ
ラグ４１を取り付けたものである。また、光増幅器７０
は、増幅用光ファイバ７１とこれに結合された図示され
ない励起用レーザとからなり、増幅用光ファイバ７１の
先端にはスペーサー４４を介して結合用のプラグ４２が
取り付けられている。
るためなどに用いる第４の光デバイスの模式図である。
この光デバイスにおいて、モードフィールド変換器とし
ては、第２の光デバイスの中の光導波路素子本体１４が
用いられている。光導波路素子本体１４の外周には、保
護被覆５に代えて樹脂モールド４３が施されている。こ
の樹脂モールド４３が施された光導波路素子本体１４
が、結合手段の円筒スリーブ４０に嵌入されている。通
信用光伝送線路６０は、コア６２、クラッド６３、保護
被覆６４からなる単一モードファイバ６１の先端に、プ
ラグ４１を取り付けたものである。また、光増幅器７０
は、増幅用光ファイバ７１とこれに結合された図示され
ない励起用レーザとからなり、増幅用光ファイバ７１の
先端にはスペーサー４４を介して結合用のプラグ４２が
取り付けられている。
【００２０】結合手段は、円筒スリーブ４０、プラグ４
１及びプラグ４２によって構成される。嵌着は、プラグ
４１をＩ1 方向に、プラグ４２をＩ2 方向に嵌入し、ス
リーブの内面に設けた凸リング４０ａ，４０ｂとプラグ
４１及び４２の凹溝４１ａ，４２ａとを嵌合することに
より行われる。こうして接続を完了すると、通信用光伝
送路の端面及び増幅用光ファイバ７１の端面と、光導波
路素子本体１４の両端面とが当接する。通信用光伝送路
６１から送信された入射光Ｌ1 は屈折率差が相対的に小
さく、開口数の大きい非加熱処理部分のコア１２ａに入
射し、その電磁界Ｌａは、熱処理部分１４ｂにおいて電
磁界Ｌｂに縮小されたのち出力端面から出射光Ｌ2 とな
って出射され、増幅用光ファイバ７１のコア７２に入射
される。非熱処理部分４ａは開口数が大きいので、通信
用光伝送路６１からの入射光Ｌ 1 が効率よく入射され、
また熱処理部分１４ｂにおいて電磁界Ｌｂに縮小され、
スポットサイズの非常に小さい出射光Ｌ2 となるので、
極めて小径の光増幅用ファイバのコアに効率よく入射さ
れる。
１及びプラグ４２によって構成される。嵌着は、プラグ
４１をＩ1 方向に、プラグ４２をＩ2 方向に嵌入し、ス
リーブの内面に設けた凸リング４０ａ，４０ｂとプラグ
４１及び４２の凹溝４１ａ，４２ａとを嵌合することに
より行われる。こうして接続を完了すると、通信用光伝
送路の端面及び増幅用光ファイバ７１の端面と、光導波
路素子本体１４の両端面とが当接する。通信用光伝送路
６１から送信された入射光Ｌ1 は屈折率差が相対的に小
さく、開口数の大きい非加熱処理部分のコア１２ａに入
射し、その電磁界Ｌａは、熱処理部分１４ｂにおいて電
磁界Ｌｂに縮小されたのち出力端面から出射光Ｌ2 とな
って出射され、増幅用光ファイバ７１のコア７２に入射
される。非熱処理部分４ａは開口数が大きいので、通信
用光伝送路６１からの入射光Ｌ 1 が効率よく入射され、
また熱処理部分１４ｂにおいて電磁界Ｌｂに縮小され、
スポットサイズの非常に小さい出射光Ｌ2 となるので、
極めて小径の光増幅用ファイバのコアに効率よく入射さ
れる。
【００２１】次に、上記各光デバイスにおいて用いられ
る光導波路素子の製造方法について略述する。図６，７
は、本発明の光導波路素子１，１１の製造方法の説明図
である。図６，７において、光導波路素子本体４，１４
は、例えばロッドインチューブ法などによって、光学ガ
ラスからなるコア２，１２の上にコア２，１２とは転移
温度が異なり、急冷による屈折率の低下の大きい光学ガ
ラスからなるクラッド３，１３を被覆して形成される。
この光導波路素子本体の母材を線引きする際、その上に
適宜選択されるシリコーン樹脂、紫外線硬化樹脂などが
塗布され硬化されて保護被膜５となり、光ファイバが形
成される。この光ファイバを比較的低い温度で保持した
のち冷却すると、コアとクラッド間の屈折率差が小さく
なり、単一モード光ファイバとなる。
る光導波路素子の製造方法について略述する。図６，７
は、本発明の光導波路素子１，１１の製造方法の説明図
である。図６，７において、光導波路素子本体４，１４
は、例えばロッドインチューブ法などによって、光学ガ
ラスからなるコア２，１２の上にコア２，１２とは転移
温度が異なり、急冷による屈折率の低下の大きい光学ガ
ラスからなるクラッド３，１３を被覆して形成される。
この光導波路素子本体の母材を線引きする際、その上に
適宜選択されるシリコーン樹脂、紫外線硬化樹脂などが
塗布され硬化されて保護被膜５となり、光ファイバが形
成される。この光ファイバを比較的低い温度で保持した
のち冷却すると、コアとクラッド間の屈折率差が小さく
なり、単一モード光ファイバとなる。
【００２２】先ず、図６に基づいて第１の光デバイスの
製造方法を説明する。上記の単一モード光ファイバとな
った光ファイバから所定区間の保護被覆を剥ぎとり、そ
の一部を図６（ａ）のようにヒータＨを用いて比較的高
い温度に加熱する。そのとき、ヒータの加熱温度分布に
応じて、ファイバの軸方向の温度分布は、図６（ｂ）の
ようになる。この温度分布で一定時間保持したのち、急
冷すると、クラッドの屈折率ｎclの方がコアの屈折率ｎ
coよりも低下が大きいので、高温で加熱し、急冷した部
分の屈折率差δが増加し、図６（ｃ）のようになる。こ
うして、第１の光デバイスである光導波路素子１が得ら
れる。
製造方法を説明する。上記の単一モード光ファイバとな
った光ファイバから所定区間の保護被覆を剥ぎとり、そ
の一部を図６（ａ）のようにヒータＨを用いて比較的高
い温度に加熱する。そのとき、ヒータの加熱温度分布に
応じて、ファイバの軸方向の温度分布は、図６（ｂ）の
ようになる。この温度分布で一定時間保持したのち、急
冷すると、クラッドの屈折率ｎclの方がコアの屈折率ｎ
coよりも低下が大きいので、高温で加熱し、急冷した部
分の屈折率差δが増加し、図６（ｃ）のようになる。こ
うして、第１の光デバイスである光導波路素子１が得ら
れる。
【００２３】次に、図６，図７に基づいて、第２の光デ
バイスの製造方法を説明する。上記光導波路素子１の製
造方法において、その一部を図６（ａ）のようにヒータ
Ｈを用いて比較的高い温度に加熱する際、光導波路素子
本体４の長さ方向に延伸する。すると、図７（ａ）に示
すように軸方向に沿って小径部分が形成され、図７
（ｂ）に示すようなテーパーファイバが形成される。こ
のテーパーファイバーに光Ｌ1 が入射されると電磁界は
図示のように非加熱分では、Ｌａと広がっているが、加
熱・テーパー部分ではＬｂ1 ，Ｌｂ2 ，Ｌｂ 3 と変化す
る。この中央部Ｌｂ2 のところでテーパファイバを切断
することにより、前述の第２の光デバイスである光導波
路素子１１が得られる。
バイスの製造方法を説明する。上記光導波路素子１の製
造方法において、その一部を図６（ａ）のようにヒータ
Ｈを用いて比較的高い温度に加熱する際、光導波路素子
本体４の長さ方向に延伸する。すると、図７（ａ）に示
すように軸方向に沿って小径部分が形成され、図７
（ｂ）に示すようなテーパーファイバが形成される。こ
のテーパーファイバーに光Ｌ1 が入射されると電磁界は
図示のように非加熱分では、Ｌａと広がっているが、加
熱・テーパー部分ではＬｂ1 ，Ｌｂ2 ，Ｌｂ 3 と変化す
る。この中央部Ｌｂ2 のところでテーパファイバを切断
することにより、前述の第２の光デバイスである光導波
路素子１１が得られる。
【００２４】上記第３又は第４の光デバイスにおいて
は、発光素子と単一モードファイバ、又は単一モードフ
ァイバと増幅用光ファイバとを結合する例を示したが、
光結合する対象は、これらに限定されるものではない。
また、第２の光デバイスに用いられる光導波路素子１４
は、発光素子３１のようなスポットサイズの小さいもの
と結合する際、その熱処理側１４ｂの端面を発光素子の
送光端面に対向するようにして用いることもできる。
は、発光素子と単一モードファイバ、又は単一モードフ
ァイバと増幅用光ファイバとを結合する例を示したが、
光結合する対象は、これらに限定されるものではない。
また、第２の光デバイスに用いられる光導波路素子１４
は、発光素子３１のようなスポットサイズの小さいもの
と結合する際、その熱処理側１４ｂの端面を発光素子の
送光端面に対向するようにして用いることもできる。
【００２５】
【実施例】コア及びクラッドに用いる光学ガラスとし
て、コア材にＨＯＹＡ社製のBaCED4（主な成分SiO2-B2O
3-BaO ）を、クラッド材には小原硝子社製の F11（主な
成分SiO2-B2O3-Na2O-K2O-TiO2 ）を用いて、第２の光デ
バイスを製作した。転移温度は、BaCED4が６４５℃、F1
1 が５９０℃である。この光学ガラスを用いて、先ずロ
ッドインチューブ法により、コアとクラッドの直径がそ
れぞれ１３μｍ，１２５μｍの多モード光ファイバを作
製し、これを波長１．３μｍでも、１．５μｍでも単一
モード導波となるよう、保持温度５３０℃で２０時間保
持したのち、冷却速度５０℃／ｈｒで冷却し、単一モー
ド光ファイバとした。単一モード化した光ファイバの一
部を、ヒータの中央温度が６２０℃で３０分間保持した
のち両側へそれぞれ６ｍｍ延伸した。そして、延伸を止
めてから３０分間保持したのち急冷した。このテーパー
部の最も細い部分のクラッド径は０．４９倍（６１．２
５ｍｍ）であった。
て、コア材にＨＯＹＡ社製のBaCED4（主な成分SiO2-B2O
3-BaO ）を、クラッド材には小原硝子社製の F11（主な
成分SiO2-B2O3-Na2O-K2O-TiO2 ）を用いて、第２の光デ
バイスを製作した。転移温度は、BaCED4が６４５℃、F1
1 が５９０℃である。この光学ガラスを用いて、先ずロ
ッドインチューブ法により、コアとクラッドの直径がそ
れぞれ１３μｍ，１２５μｍの多モード光ファイバを作
製し、これを波長１．３μｍでも、１．５μｍでも単一
モード導波となるよう、保持温度５３０℃で２０時間保
持したのち、冷却速度５０℃／ｈｒで冷却し、単一モー
ド光ファイバとした。単一モード化した光ファイバの一
部を、ヒータの中央温度が６２０℃で３０分間保持した
のち両側へそれぞれ６ｍｍ延伸した。そして、延伸を止
めてから３０分間保持したのち急冷した。このテーパー
部の最も細い部分のクラッド径は０．４９倍（６１．２
５ｍｍ）であった。
【００２６】このテーパーファイバの端面における光強
度分布を測定したところ、図８のとおりであった。図８
（ａ）は、入射光の波長１．５５μｍの場合、図８
（ｂ）は、波長１．３μｍの場合であり、点線は熱処理
前の単一モード 光ファイバの光強度分布であり、実線
は、テーパー部の最も細いところでの光強度分布であ
る。波長１．５５μｍの場合の半値全幅は３．９μｍ、
波長１，３μｍの場合の半値全幅は３．７μｍであり、
モードフィールドの半値全幅は約２分の１となってお
り、テーパー比にほぼ同じ程度である。
度分布を測定したところ、図８のとおりであった。図８
（ａ）は、入射光の波長１．５５μｍの場合、図８
（ｂ）は、波長１．３μｍの場合であり、点線は熱処理
前の単一モード 光ファイバの光強度分布であり、実線
は、テーパー部の最も細いところでの光強度分布であ
る。波長１．５５μｍの場合の半値全幅は３．９μｍ、
波長１，３μｍの場合の半値全幅は３．７μｍであり、
モードフィールドの半値全幅は約２分の１となってお
り、テーパー比にほぼ同じ程度である。
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のうち請
求項１記載の発明によれば、光学ガラスからなるコアの
上に、コアとは転移温度の異なる光学ガラスからなるク
ラッドを被覆してなり、その一部分のコアとクラッドの
屈折率差を、その形状を変化させることなく他の部分と
異ならせた光導波路素子を具備しているので、その一部
分と他の部分のうち屈折率差の大きい部分で電磁界を縮
小することができ、製造や取り扱いが容易で丈夫な光デ
バイスが得られる。
求項１記載の発明によれば、光学ガラスからなるコアの
上に、コアとは転移温度の異なる光学ガラスからなるク
ラッドを被覆してなり、その一部分のコアとクラッドの
屈折率差を、その形状を変化させることなく他の部分と
異ならせた光導波路素子を具備しているので、その一部
分と他の部分のうち屈折率差の大きい部分で電磁界を縮
小することができ、製造や取り扱いが容易で丈夫な光デ
バイスが得られる。
【００２８】請求項２記載の発明によれば、光学ガラス
からなるコアの上に、コアとは転移温度の異なる光学ガ
ラスからなるクラッドを被覆してなり、その一部分を熱
処理することにより、この熱処理部分の屈折率差を他の
非熱処理部分より大きくし、且つ前記熱処理部分をテー
パー状に形成してなる光導波路素子を具備しているの
で、前記屈折率差が大きく且つテーパー状に形成された
熱処理部分で電磁界をより小さく縮小することができる
光デバイスが得られる。、
からなるコアの上に、コアとは転移温度の異なる光学ガ
ラスからなるクラッドを被覆してなり、その一部分を熱
処理することにより、この熱処理部分の屈折率差を他の
非熱処理部分より大きくし、且つ前記熱処理部分をテー
パー状に形成してなる光導波路素子を具備しているの
で、前記屈折率差が大きく且つテーパー状に形成された
熱処理部分で電磁界をより小さく縮小することができる
光デバイスが得られる。、
【００２９】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明の効果に加えて、光学素子又は光導波路
と前記光導波路素子とを結合する結合手段により前記光
学素子又は光導波路と前記光導波路素子との光結合が容
易な光デバイスが得られる。
は２記載の発明の効果に加えて、光学素子又は光導波路
と前記光導波路素子とを結合する結合手段により前記光
学素子又は光導波路と前記光導波路素子との光結合が容
易な光デバイスが得られる。
【００３０】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項３の発明の効果に加えて、発光素子から出射される光
を効率よく光導波路に入射することができる光デバイス
が得られる。
項３の発明の効果に加えて、発光素子から出射される光
を効率よく光導波路に入射することができる光デバイス
が得られる。
【００３１】そして、請求項５記載の発明によれば、請
求項３の発明の効果に加えて、入射光を光増幅用ファイ
バのようなコア径の小さい光導波路にも効率良く入射さ
せることができる光デバイスが得られる。
求項３の発明の効果に加えて、入射光を光増幅用ファイ
バのようなコア径の小さい光導波路にも効率良く入射さ
せることができる光デバイスが得られる。
【図１】本発明の第１の光デバイスの模式図である。
【図２】本発明の第２の光デバイスの模式図である。
【図３】本発明の光デバイスに用いる光導波路素子の屈
折率波長特性を示す図である。
折率波長特性を示す図である。
【図４】発光素子と光導波路とを結合する第３の光デバ
イスの模式図である。
イスの模式図である。
【図５】光増幅器と光導波路とを結合する第４の光デバ
イスの模式図である。
イスの模式図である。
【図６】本発明の光デバイスの製造方法の説明図であ
る。
る。
【図７】本発明の光デバイスの製造方法の説明図であ
る。
る。
【図８】本発明の実施例の特性を示す図である。
１，１１ 光導波路素子 ２，１２ 光導波路素子のコア ３，１３ 光導波路素子のクラッド ４，１４ 光導波路素子本体 ４ａ，１４ａ 光導波路素子本体の非電磁界拡大部分 ４ｂ，１４ｂ 光導波路素子本体の電磁界拡大部分 ５ 保護被膜 ２０，４０ スリーブ ２１，２２，４１，４２ プラグ ３１ 発光素子 ７１ 光増幅用ファイバ
Claims (5)
- 【請求項１】 光学ガラスからなるコアの上に、コアと
は転移温度の異なる光学ガラスからなるクラッドを被覆
してなり、その一部分のコアとクラッドの屈折率差を、
その形状を変化させることなく他の部分とは異ならせ、
前記一部分又は他の部分のうち屈折率差の大きい部分で
導波光の電磁界を縮小させる光導波路素子を具備したこ
とを特徴とする光デバイイス。 - 【請求項２】 光学ガラスからなるコアの上に、コアと
は転移温度の異なる光学ガラスからなるクラッドを被覆
してなり、その一部分を熱処理することにより、この熱
処理部分のコアとクラッドの屈折率差を他の非熱処理部
分とは異ならせ、且つ前記熱処理部分をテーパー状に形
成してなる光導波路素子を具備したことを特徴とする光
デバイス。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の光デバイスにおい
て、 光学素子又は光導波路と前記光導波路素子とを結合する
結合手段を有することを特徴とする光デバイス。 - 【請求項４】 請求項３記載の光デバイスにおいて、 前記光学素子は、発光素子であり、前記結合手段は、前
記発光素子の送光端面と前記光導波路素子の屈折率差の
小さい部分の端面とを対向させ、且つ前記光導波路素子
の前記屈折率差の大きい部分の端面と前記光導波路の入
光端面とを対向させて結合することを特徴とする光デバ
イス。 - 【請求項５】 請求項３記載の光デバイスにおいて、 前記光学素子は光ファイバ増幅器であり、前記結合手段
は、前記光導波路素子の前記屈折率差の大きい部分の端
面と前記光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバの端面と
を対向させて結合することを特徴とする光デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10038621A JPH11237515A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10038621A JPH11237515A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 光デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237515A true JPH11237515A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12530323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10038621A Pending JPH11237515A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11237515A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005051039A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路型受光素子 |
| JP2006053183A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光レセプタクル及び光モジュール |
| US7099540B2 (en) | 2002-01-15 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Optical coupling device and process for fabrication thereof |
| WO2016147772A1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | ウシオ電機株式会社 | 光ファイバ装置及び光学体 |
| JP2017504839A (ja) * | 2014-01-29 | 2017-02-09 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | レーザと光ファイバとを結合するための装置及び光信号伝送システム並びに伝送方法 |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP10038621A patent/JPH11237515A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7099540B2 (en) | 2002-01-15 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Optical coupling device and process for fabrication thereof |
| JP2005051039A (ja) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路型受光素子 |
| JP2006053183A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光レセプタクル及び光モジュール |
| JP2017504839A (ja) * | 2014-01-29 | 2017-02-09 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | レーザと光ファイバとを結合するための装置及び光信号伝送システム並びに伝送方法 |
| US9851514B2 (en) | 2014-01-29 | 2017-12-26 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus for coupling laser and optical fiber, and optical signal transmission system and transmission method |
| WO2016147772A1 (ja) * | 2015-03-16 | 2016-09-22 | ウシオ電機株式会社 | 光ファイバ装置及び光学体 |
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