JPS59152412A - 偏波面保存光フアイバの接続方法 - 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】 本発明は光通信、光センサ等で用いられる、偏波面保存
光ファイバに関するものである。

近年光通信の分野では、偏波面を保存したまま光を伝送
する、偏波面保存光ファイバが、ファイバジャイロや光
センサ等に使用される将来性の高い光伝送路として注目
されている。

このような偏波面保存光ファイバでは、光軸に垂直なコ
アの断面内の、互に直交する二方向に偏波面をもつ二つ
の伝搬光の伝搬定数が異なることによって、伝搬光の基
本モードの縮退が解け、偏波面の保存性が生じる、コア
の断面内で、直交する二方向における光の伝搬定数が異
なるようにするには、コアの断面を楕円にしたり、コア
に内部応力を加えたりして、コアの断面内で直交する二
方向における屈折率が異なるようにすれば良・い。

偏波面保存光ファイバは、当初は主として、前述のよう
に、ファイバジャイロや光センサ等に使用されてきたが
、最近、偏波面保存性が良く、かつ低損失な偏波面保存
光ファイバが開発されたことにより、長距離、光ヘテロ
ダイン通信への応用が考えられるようになってきた。こ
のような長短Ｍ１通１ＭＫ　便用される長尺の偏波面保
存光ファイバは、偏波面保存光ファイバを、光＠に垂直
なコアの断面内で、直交する二方向における異方性屈折
率の内、最大屈折率の方向又は、最小屈折率の方向が一
致するように接続することによって得られる。接続精度
は二本の偏波面保存光フィイバの前述した最大屈折率の
方向でめる主軸方向の角度ズレによって表わされるが、
偏波面保存光ファイバの接続精度としては、前述の角度
ズレを２度以内にする必要がある、と言われている。

従来採用されてきた偏波面保存光ファイバの接続方法は
、接続しようとする偏波面保存光ファイバの端面におけ
る楕円形のコアや応力印加層をレンズ等により拡大して
楕円の長軸方向を求め、その後融着接続する方法（以下
「拡大法」と呼ぶ）や、第１の偏波面保存光ファイバの
光軸方向に直線偏波を入射し、光ファイバを光軸の回シ
に回転しながら出射光も直線偏波となるように調整し、
さらに前記第一の偏波面保存光ファイバの出射光を第二
の偏波面保存光ファイバの光軸方向に入射し、前記第二
の偏波面保存光ファイバを光軸の回シに回転しながら、
前記第二の偏波面保存光ファイバの出射光も直線偏波と
なるように調整し、その後融着接続する方法（以下「主
軸調整法」と呼ぶ）、等が採用されてきた。

しかし、従来の方法において、拡大法では光７アイパ端
面をレンズ等で拡大して、楕円の長軸方向を決めるだけ
であるから、操作は簡単であるが、接続精度は低く、前
述の様に、二本の偏波面保存光ファイバの主軸のズレを
２度以内にすることは困難であった。一方、主軸調整法
では、前述のように、第二の偏波面保存光ファイバの出
射光が直線偏光になるように調整するので、接続精度は
高かったが、操作が繁雑になったシ、装置が複雑になっ
たりする、という欠点があハ特にマンホール内等１、屋
外で接続する際には、通常は光ファイバの入射端と出射
端とが遠く離れているので、主軸調整法のように、光フ
ァイバの入射端を回転しながら出射光が直線偏光となる
ように調整することは、非常に困難であった。

本発明の目的は、前述の欠点を除去し、接続精度が高く
、かつ屋外でも簡単に操作できる、偏波面保存光ファイ
バの接続方法を提供することにある０ 本発明によれば、コアとなるガラス層に異方性歪を与え
る楕円形のガラス層を含み、前記楕円形のガラス層と同
一中心の円形外形を々する二本の偏波面保存光ファイバ
の端面を融着接続する方法において、前記二本の光ファ
イバの夫々の側面から光ファイバの中心軸に平行な偏波
面をもつ直線偏波を、前記光ファイバの中心軸に垂直に
入射する工程と、前記直線偏波が前記光ファイバに入射
後、光フアイバ中を透過して前記光ファイバの他の側面
で反射し、再び光フアイバ中を透過した後、光ファイバ
から出射する光によって生じた干渉縞を、前記光ファイ
バを回転しながら観劇する工程、前記干渉縞が、縞の並
びに垂直な中心線に関して対称となった際に、前記光フ
ァイバが、それ以上回転しないように固定する工程、そ
の後前記二本の光フアイバ端面の間隔を縮めながら加熱
することによシ、融着接続する工程とを含む、偏波面保
存光フイイバの接続方法が得られる。

図面によシ、本発明の一実施例を説明する前に、本発明
による偏波面保存光ファイバの接続方法の中で、特に光
ファイバの側面から中心軸に垂直にレーザ光を入射し、
その際光ファイバで生じる後方散乱光によってできる干
渉縞によって、楕円形の応力印加層をもつ偏波面保存光
７アイバの、応力印加層の楕円の長軸又は短軸の方向を
知る寸法について説明する。

まず、第１図ｆａ）のように、円形の外形をゼし、内部
の屈折率率ｎが均一な光ファイバ１の側面から、光ファ
イバの中心軸に平行な偏波面をもつ、直線偏波のレーザ
光２　ｋ　ｓ前記中心軸に対して垂直に入射した場合を
考えると、光ファイバ１の側面上の点Ａで光ファイバ１
に入射したレーザ光２（以後「入射光」と呼ぶ）は、光
ファイバ１の内部を透過後、光ファイバ１の側面上の他
の点Ｒで反射した後、再び光ファイバ１の内部を透過し
、光ファイバ１の側面上の、さらに他の点Ｂから、入射
光と角度Φをなす後方散乱光２′を出射する。

第１図１ａ）で示した入射光２と光ファイバの中心を通
る直線ｌとの距離をｄとし、ｄを０から光フアイバ半径
ａまで大きくした場合のΦの変化をグラフに描くと、第
１図（ｂ）に示したような形状（いわゆる「上に凸」）
となり、Φの最大値Φｍが存在する。ここで、前述の後
方散乱光を入射光２に垂直で、かつ光ファイバ１の中心
からの距離りに置いたスクリーン３に投写する場合を考
えると、第１図１ｃｌで示したようにＰｌとＰ２で示し
た範囲内に到達する。ところで、ＰｌとＰ、との間の任
意の点Ｐに達する光を考えると、第１図（ｄ）で示した
様にｓ、　ＡｌＲＩ　ＢｌＰ及びＳ、　Ａ２Ｂ、　Ｂ、
　Ｐで示した光路を通ってきた光が到達することになる
。従って、上記二つの光路の光路差が、使用しているレ
ーザ光の、半波長の偶数倍の時には、二つの光は互に苛 強め合い、７数倍の場合には互に弱め合ってスクリーン
上に第１図（ｅｌで示す様な干渉縞ができる。

なお、第１図（ｅ）では干渉縞の明るい部分を曲線で囲
むことによって示した。第１図の例では、光ファイバの
外形は円形で、内部は均一媒質である〆としたから、干
渉縞は、縞の並びの方向に垂直な中心ｍ（以後は単に「
中心線」と呼ぶ）、に関して対称となる。

一方、光７アイパの外形が楕円であったり、第２図（ａ
）に示す様に、円形外形の光ファイバの内部に楕円外形
の媒質４があ、！ｌ）（楕円の中心は光ファイバの中心
に一致しているとする）、楕円の内部（屈折率ｎ′とす
る）と外部（屈折率ｎとする）とで、屈折率が異なる場
合（例えばｎ’（ｎとする）には、上述のような後方散
乱光による干渉縞は、一般には第２図＋ｂ）に示すよう
に中心線ｍに関して非対称になる。但し楕円の長軸５の
方向とスクリーン３とが平行又は垂直の場合には、第２
図ｆｃ）に示すように、中心線ｍに関して対称な干渉縞
ができる。また、上述のように内部に屈折率の異なる媒
質を含む場合の干渉縞は、時に明るい縞が複数対生じる
。例えば、第２図（ａ）の様に、円形外形の光フアイバ
内部に屈折率の異なる楕円形の部分を含む場合には、前
述の、特に明るい縞は、第２図（ｂ）ｆｃｌの６１．６
２に示す様に、２対（合計４ケ所）生じる。前記２対の
縞の内で外側の部分６１は、円形外形による縞で、内側
の部分６２は応力印加層４の楕円形による縞である。ま
た、内側の明るい縞６２の幅りは、楕円の長軸５の向き
と、入射光２及びスクリーン３の向きに関連する。第２
図の例では、入射光２と光ファイバ１の中心軸とが垂直
、入射光２とスクリーン３とが垂直であるから光ファイ
バ１の中心軸とスクリーン３とは平行である。このよう
な場合、楕円の長軸５がスクリーン３と平行になった場
合には、　Ｄｉｌ：最大垂直になった場合には、Ｄは最
小になる。従って、例えば、Ｄを最大にすることによっ
て、楕円の長軸５の向きを決めることが可能になる。

上述の方法を用い扛ば、楕円外形の応力印加層を有する
偏波面保存光ファイバの応力印加層の長軸方向を設定す
ることが可能となる。

次に図面を用いて本発明を説明する。

第３図は、本発明による一実施例を説明する図で、１．
１’はそｔぞｎ第１．第２の偏波面保存光ファイバであ
る。両ファイバの中心軸は、同一直線上にあり、７アイ
パ外径は、共に１２５μｍである。７は光ファイバを載
せる台で、８の押え治具で光７アイパ１，１′を押える
ことによシ、光ファイバを台７に固定することが可能で
ある。又光ファイバ１．１′は台７に固定した状態で、
光ファイバの中心軸方向に移動することができる。４は
応力付加層となる楕円形の媒質で、長径１００μｍ。

短径６０μｍである。また、両ファイバの円形クラッド
、円形コア（図示さｎていない）の外径は、それぞれ５
０／ｊｍ、１０μｍでめる。９はＨｅ−Ｎｅレーザ管で
、レーザ管の出射光（即ち光７アイパ１．１′への入射
光）２は、光ファイバ１．１′の中心軸に平行な偏波面
をもつ直線偏波である。前記出射光は光ファイバ１，１
′の中心軸に垂直に入射し、光ファイバで後方散乱さ牡
る。２′は後方散乱光で、後方散乱光による干渉縞が、
スクリーン３に投写される。Ｈｅ−Ｎｅレーザ管９とス
クリーン３とは、一体化して、光ファイバの中心軸方向
に、移動が可能である。なお１０はレーザ光２を通す穴
で、内径約２朋である。なお１１は、融着接続用の放電
電極である。光ファイバ１．１’　、放電電極１１及び
スクリーン３は、本実施例では水平に置かれている。又
、光ファイバ１，１′の中心軸とスクリーン３との距離
は１０ｃＩｎとした。

第３図ｆａ）では、光ファイバ１にＨｅ−Ｎｅレーザ光
２を入射して、後方散乱光２′による干渉縞を、スクリ
ーン３に投写して観測している状態を示している。第４
図（ａ）に、第３図ｆａ）の状態で、スクリーン上に投
写さｎた干渉縞の概略図を示す。第４図（ａ）で、６１
，６２，６３．６４は、それぞれ円形外形部、楕円形外
形部１円形コア部にもとづく、干渉縞の特に明るい部分
である。楕円形の外形部による干渉縞の明るい部分６２
の間隔は９４．Ｑｍｍであった。また、第４図（ａ）の
干渉縞は、中心線ｍに関して対称ではなかったので、第
３図（ａ）では、光ファイバ１の応力印加層４の、楕円
の長軸５は、スクリーン３に対して水平でも垂直でもな
かった。

そこで、矢印１２で示した様に、光ファイノ（１を、そ
の中心の回シに回転し、第４図（ｂ）に示しだ様に、干
渉縞が中心線ｍに関して対称にし、かつ干渉縞の明るい
部分６２の幅が最大になるように調整し、その後、押え
治具８により、光ファイバ１がそれ以上回転しないよう
に固定した。このとき、光ファイバ１の応力印加層４の
楕円の長軸５の方向は、第３図＋ｂ）に示したように、
スクリーン３に平行であった。なお、このときの干渉縞
の明るい部分６２の幅は１０４．０１１であった０ 次にＨｅ　−Ｎ　ｅレーザ管９とスクリーン３とを、光
ファイバ１，１′の中心軸方向に移動し、第３図（Ｃ）
に示すようにレーザ光２が、光７アイパ１′の中心軸に
垂直に入射するようにした。このとき、スクリーン３上
に投写された干渉縞は、第４図（ｃ）に示すように、中
心線ｍに関して対称ではなかつた。又、干渉縞の、特に
明るい部分６２の幅はｓｏ、ｏｉｍであった。そこで、
光ファイバ１′を矢印１２で示したように、中心軸の回
りに回転し、干渉縞が第４図に示したように、中心線ｍ
に関して対称で、かつ、干渉縞の特に明るい部分６２の
幅が最大になるように調整し、押え治具８により、光フ
ァイバ１′が、七ｎ以上回転しないように固定した。こ
の時、光ファイバ１′の応力印加層４の楕円の長軸５の
方向は、第３図（ｄ）に示したように、スクリーン３に
平行であった。また、干渉縞の特に明るい部分６２の幅
は１０４．０朋であった。

次に光ファイバ１．１′を、第３図［ｅ）の矢印１３の
様に、中心軸に平行移動して光ファイバ１゜１′の端面
の間隔を縮めながら放電電極１１によシ、第３図（ｅ）
に示す様に前記端面の加熱を行い、第３図ば）の様に接
続した。第３図（ｅ）の１４は、放電時のケークである
。なお、接続後、光ファイバ１，１′の応力印加層の楕
円の長ｅ５の方向は、第１図ば）に示した様に、一致し
た。また、接続後、偏波面保存光ファイバの主軸方向に
偏波面をもつ直線偏波を入射したところ、接続による消
光化劣化量は、約３ｄＢであったから、前述の主軸方向
の角度ずれを２度以内にすることができた。

本実施例ではスクリーンを水平方向に置いて、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザを鉛直方向に設置したが、レーザ光と光７アイ
パの中心軸とが垂直、かつレーザ光とスクリーンとが垂
直ならば、スクリーンとＨｅ−Ｎｅレーザの設置方向は
限定されない。又、本実施例では干渉縞をスクリーンで
観察したが、移動可能な受光器を用いて、受光器を移動
した際の受光器出力の変化を用いても良い。さらに本実
施例では放電加熱によシ融着接続したが、レーザ加熱を
用いてもよい。又、本実施例ではＨｅ　−Ｎ　ｅレーザ
を用いたが、他の可視レーザ光を用いてもよいし、適切
な受光器や感光膜を使用すｎば、可視光でなくても（例
えば赤外光）かまわない。さらに、本実施例では、外径
１２５μｍ、応力印加層の長径が１００μｍ、短径が６
０μｍ、クラッド径５０μｍ、コア径１０μｍの偏波面
保存光ファイバを用いたが、他の寸法の偏波面保存光フ
ァイバでもかまわない。

最後に本発明の利点を挙げれば、接続精度が高い、接続
端で応力印加層の楕円の方向を設定できるので、屋外で
の接続等、偏波面保存光ファイバの入射端と出射端とが
離ｎていても簡単に接続できるなどである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明による偏波面保存光ファイ
バの接続方法を説明する原理図、第３図は本発明による
偏波面保存光ファイバの接続方法の一笑施例を説明する
図、第４図はスクリーンに投写された干渉縞のパターン
を示す図である。 図において、１．１’・・・・・・偏波面保存光ファイ
バ、２・・・・・・入射光、２′・・・・・・後方散乱
光、３・・・・・・スクリーン、４・・・・・・楕円外
形の応力印加層、５・・・・・・応力印加層の長軸方向
、６１，６２．６３．６４・・・・・・干渉縞で特に明
るい部分、７・・・・・・台、８・・・・・・押え治具
、９・・・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ管、１０・・・・・
・レーザ光を通す穴、１１・・・・・・放電電極、１２
・・・・・・光ファイバの回転方向を示す矢印、１３・
・・・・・光ファイバの平行移動方向を示す矢印、１４
・・・・・・アーク、ｌ・・・・・・光ファイバの中心
を通る一つの直線、ｍ・・・・・・中心線、８１．８２
・・・・・・光源を示す符号、Ａ　ｒ　ＡＩ　ＨＡ２・
・・・・・レーザ光の光ファイバへの入射点、Ｒ。 Ｒ１，Ｒｔ・・・・・・レーザ光の、光ファイノく内部
での反射点、Ｂ、Ｂ１．Ｂ、・・・・・・レーザ光の光
フアイバ内部から外部への出射点、Φ・・・・・・入射
光と出射光のなす角、Φｍ・・・・・・Φの最大値、Ｐ
・・・・・・出射光の、スクリーン上への投写点、Ｐｌ
、Ｐ２・・・・・・Φが最大のときの出射光の、スクリ
ーン上への投写点、ａ・・・・・・光フアイバ半径、ｄ
・・・・・・入射光と直線ｌとの距離、ｈ・・・・・・
光フアイバ中心軸とスクリーンとの距離。７ ７７仁 （ｅ） （ｃＬ） （Ｃ） 第２［２１ 第３　閤 （（１） 第２４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コアとなるガラス層に異方性歪を与える楕円形のガラス
   層を含み、前記楕円形のガラス層と同一中心の円形外形
   を有する二本の偏波面保存光ファイバの端面を融着接続
   する方法において、前記二本の光ファイバの夫々の側面
   から光ファイバの中心軸に平行な月波面をもつ直線偏波
   を前記光ファイバの中心軸に垂直に入射する工程と、前
   記直線偏波が前記光ファイバに入射後光ファイバ中を透
   過して前記光ファイバの他の側面で反射し、再び光フア
   イバ中を透過した後、光ファイバから出射する光によっ
   て生じた干渉縞を前記光ファイバを回転しながら観測す
   る工程、前記干渉縞が、縞の並びに垂直な中心線に関し
   て対称となった際に前記光ファイバがそれ以上回転しな
   いように固定する工程、その後前記二本の光フアイバ端
   面の間隔を縮めながら加熱することにより融着接続する
   工程とを含む、偏波面保存光ファイバの接続方法。