JPS5827120A - 光結合回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は元ファイバを非破壊のまま元の結合、分岐を行
う小型の光結合回路に関するものである。

従来、光結合回路に関しては二つに大別され、一つは分
布結合型、他の一つは集中納金型である。

前者は導光路を近接し、相互の結合を用いるものであり
、薄膜導波路が主体で、光集積回路への応用が考えられ
ている。元ファイバの場合には、光□がコア部に集中し
ているので、近接させても結合はせず、光ファイバのク
ラッド部分を削り取ったり、一本の元ファイバを軸方向
に醍接して結合させてＶまたが、光ファイバを変形させ
るので、原状にもどすことができなかったり、溶接長を
長くとらないと結合が充分とれなＶｌので、結合部が大
きくなる欠点があった。後者の集中結合型は、ハーフミ
ラ−、レンズ等を用いたり、元ファイバを加工したりし
て、二つの光路を光フアイバ端面の一点で結合させて入
射する方法であるが、回路が大形になったり、加工が内
鍵等の欠点があった。

しかも元ファイバ端面からｙｔ、を入射するため、光フ
ァイバを破断する必要があり、光ファイバの外部から光
を結合させることは不可能であった。

元ファイバの外部から結合させる方法としては、□光フ
アイバ同志を湾曲させて点接触させる方法があるが、結
合率が小さく、曲げによって元ファイバが破断し易いと
いう欠点がある。

本発明はこれらの欠点を除去するため、非破壊で光ファ
イバの外部からファイバへ光を１Ｉｌｊ台させ□るため
に、集束性レンズを用いたものである。以下図面により
本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の側面図であって、ｌは集束
性レンズ、２は元ファイバ、２′は光フフイバの一部で
集束性レンズに埋め込まれた部分、３は集束性レンズｌ
の片端面から元を入射するための元ファイバ、ｌは集束
性レンズ中における光路である。ｊは光路グと元ファイ
バλ′の交差点である。

集束性レンズでは、その屈折率ＮがＮ　−Ｎ。

、（１−÷Ａｒ２）で表わされ（Ｎｏは中心軸の屈折率
、ｒは中心からの牛径、Ａは定数）、光路グは第１図に
示すようにサイン状（ｔたはヘリカル状）の云ばん経路
を描く。この光路は集束性レンズｌの屈折率分布、長さ
および光入射ファイバ３の入射”□位置、入射角度によ
って変わり、集束性レンズに埋め込まれた元ファイバλ
′と交差することが可能である。

したがって第２図に示すように交差点における集光性レ
ンズの屈折率をｎ。、元ファイバクラツ　□ド部の屈折
率をｎ。、および交差角をθ７とすると、元ファイバク
ラッド部にはスネルの法則からｎｏｓｉｎθ。−ｎｏｓ
ｉｎθ１（１）の関係が成り立つ角度θ。で元が入射す
る。

したがって　　ｓｉｎθ。くｌであるからｎｏｓ　ｉｎ
θｔ　＜ｎｃ　　　　　　　　　　（２）　　’が入射
するための条件である。その際の光ファイバへの出射角
θ。は θ　−８ｉｎ””　ｕ　８１ｎθｔ（３）Ｃｎ。

である。、入ＪＭ、した光が光フアイバ内で全反射して
云ばんするためには、次の反射点での元ファイバ外部が
屈折率の低い空気層となっておればよい。

したがって集光性レンズ片端から交差点までの距離をＸ
１光フアイバの外径をｄとすると、ａｔａｎθｏ’＞ｘ
　　　　　　　　　　　　　　（４）　　”かつ ｎｏｓｉｎθＯ〉ｎａ（５） の条件が満足されればよい。ここにｎａは空気の屈折率
である。

式（４）　、　（５）に式（８）を代入するとｄｔａｎ
　（５ｉｎ−１ｎｏ　ｓｉｎθ　）＞Ｘ　　　　（４）
ｌｎｏ！ ｎｏＳｉｎθｌ〉ｎａ（５）′ が得られる。式（２）と式（５）′を用いると、ｎｏ″
：２ｎｏＳ１ｎθｔ、、　＞　ｎａ（６）の条件が得ら
れる。ｎａはｌであり、ｎｃ　＊　ｎ。

ともに、元ファイバ、集光性レンズにガラス材料を用い
ると、／、Ｓ付近であるので、式（０）の条件を満足さ
せることは可能である。

なお式（４）および（６）を満足させるには、屈折率が
中心軸から外周面に沿って次第に減少している集光性レ
ンズを用いなくても、一様な屈折率ｎ。をもつ光学ガラ
ス体を用いても可能である。

集光性レンズを用いた場合には、元ファイバと平行に光
を入射させ、光ファイバと入射点の間隔′□を変えるこ
とにより、集光性レンズ内における光ファイバへの入射
角θｔを容易に変えることができるので、回路溝成上、
また部品化する際に有利である。

実験による結合度は元ファイバのクラッド部を□云ばん
するクラッドモードが主に励振されるので、−３０〜−
ｐｄＢであるが、最適条件を見い出すことにより、結合
度を上げることは可能である。

またクラッドモードは漏洩し易いが、ある＃Ａ度の光フ
ァイバの距離を云げんすることにより、モ−ド変換によ
って導波モードに移行させることが可能である。

本発明は第７図に示すように、Ａ、Ｂ、Ｏの３瑞子から
成る光結合回路を形成しており、０→Ｂ。

Ｂ→Ａの方向性結合器として、また（Ａと０）の入力を
Ｂの端子で結合する結＠器としても用いることができ、
ＡｅＢ間の損失はほとんどないのが特徴である。Ｂ端子
の人力に誦次モードが励振されている場曾には、０端子
に結合させることも可能である。

元ファイバ２を集束性レンズｌに埋め込むには、集束性
レンズｌに光ファイバの外径と一致する穴をあけて、元
ファイバを挿入する方法が考えられるが、通常、元ファ
イバの外径はｌＯＯμｍ柵度であり、穴の加工が蝋かし
い。

しかし集束性レンズを半割りにして牛割り面に元ファイ
バが入る溝を形成することによって、容射する構成とし
ているので、元ファイバを非破壊で外部光と結合させる
ことができ、光ファイバの検査用として利点が大きい。

また集束性レンズに光ファイバを埋め込む構成であるの
で、小型にできる。

応用分野としては、結合器として測定や検査に用いるほ
か、結合回路を二つ設けて、接続部や光ファイバの損失
評価を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明の一実施例の側面図、第２図は第１図に
おける光結合部の拡大図である。　　□゛□ｌ・・・集
束性レンズ、２・・・元ファイバ、３・・・光入射部、
弘・・・光路、ｊ・・・元ファイバと光路の交差点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　屈折率が中心軸から外周面に向って次第に減少して
   いる円柱状の光学ガラス体からなる集束性レンズと、こ
   の集束性レンズ内部にその一部を埋め込んだコア部およ
   びクラッド部より成る元ファイバと、前記集束性レンズ
   の片端面から光を入射する手段とから構成したことを特
   徴とする光結合回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光結合回路において、
   前記集束性レンズの片端面から入射された元の集束性レ
   ンズ内における光路と、前記集束性レンズ内の光ファイ
   バの元軸が交差し、この交差部における前記集束性レン
   ズ□の屈折率をｎ。、元ファイバのクラッド部の屈折率
   をｎ。、空気の屈折率をｎａ、また前記交差部における
   集光性レンズから元ファイバへの入射角をθ７１光ファ
   イバ外径をｄ、前記集光性レンズの光を入射している端
   面と逆・側の端面から交差部までの距離をＸとしたとき
   に、 ｎａ＜ｎｏｓｉｎθ、　＜ｎ。、　　　　かつの条件を
   満足していることを特徴とする光結合回路。