JPS60184214A - 光方向性結合器及びその製造方法 - Google Patents

光方向性結合器及びその製造方法

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JPS60184214A
JPS60184214A JP3879884A JP3879884A JPS60184214A JP S60184214 A JPS60184214 A JP S60184214A JP 3879884 A JP3879884 A JP 3879884A JP 3879884 A JP3879884 A JP 3879884A JP S60184214 A JPS60184214 A JP S60184214A
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JP
Japan
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optical
optical fibers
fixing member
parallel
directional coupler
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Pending
Application number
JP3879884A
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English (en)
Inventor
Takashi Takaguchi
隆 高口
Akihiro Ishibashi
石橋 明洋
Teruo Endo
遠藤 輝男
Hiroyuki Tsutsumi
堤 浩之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Original Assignee
Toshiba Corp
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Publication of JPS60184214A publication Critical patent/JPS60184214A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G02B6/2826Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing
    • G02B6/283Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals using mechanical machining means for shaping of the couplers, e.g. grinding or polishing couplers being tunable or adjustable

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば痛しよう体、航空機、船舶。
車両などの慣性航法システムの角速度センサとして使用
する光フアイバジャイロの主要コンポーネントの1つで
ある光方向性結合器及びその製造方法(1関する 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年光ファイバは、その優れた情報伝送特性と軽量、小
スペースで大容量の信号及び・母ワーの伝送能力、耐環
境性、可撓性、電気絶縁性。
高信頼性など多くの優位性(二より、光通信、計測、情
報処理、制御などの分野で広範囲なシステム(二用いら
れており、その光伝送路を伝搬中の光信号/4’ワーを
分岐する装置、あるいは光信号・Pワーを他の伝送路に
重畳するための結合装置が各種製品化されている。
その代入的なものとして、第1図に示すように、一定曲
率で彎曲させられた光ファイ・ぐ1及び2を固定部材4
及び5に夫々固着した後、その側面を光ファイ・ぐ1及
び2のコアの一部が削除されるまで、平坦C二研摩し、
それらの研摩面を互いC1向い合わせて接着剤あるいは
マツチング液3で接合固定する分配器が提案されている
( %開昭53−125854号公報参照)。しかしな
がら、この結合面に媒体を用いる分配器は、屈折率の温
度係数が大きくなること、温度会振動(二対する光フア
イバ相対位置ずれC′″−より分岐信号・ぐワーの変動
すなわち結合率の変化が大きくなることなどの基本的性
能上の問題があり得る。
また、その他に、弗1図の光フアイバ固定部材とともに
研摩した光ファイバを固定部材から取外し、第2図に示
すよう(二、光コアイノ91及び2の軸(=直角な方向
からアーク電極6,7を当て、アーク放電などの加熱手
段を用いて、光のエノ寸ネツセント波が作用する光の交
絡長相当の短い線長な局部的に融着固定する分配器も提
案されている(特開昭53−15149号公報参照)。
この方法は結合部が温度、振動1m強く損失も少ない点
で、第1図の方法に比し優れているが、製作工程数が多
く、決して製作容易とはいえず、結合率の微調が困難と
いう欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記の欠点を除去するもので、容易に製作でき
、かつ互(=結合する光ファイバの相対位置の微調整が
容易で精度゛よく目標性能を得ることができるととも(
=、温度、湿度、振動などの環境変化に対して安定で信
頼性が高く、長寿命の光方向性結合器を提供す乞ことを
目的とする。
rlI発明の概要〕 本発明による光方向性結合器は、同一定格の単一モード
光ファイバを、所定の工/Jネツセント波による交絡長
において互いに対称(二平行配置し、相対向する側面の
クラッド層を、コアがス・貸出しない範囲で鏡面研摩し
た平坦面で密接させてなるものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
すなわち、第3図(−示すようじ、2本の同一定格の単
一モード光ファイバ11,12を、所定のエパネツセン
ト波による交絡長L(二おいて互いに対称に平行配置し
、光ファイバ11゜12の相対向する側面のクラッド層
111゜121が露出しない範囲で鏡面研摩した平坦面
で密接させ、前記光ファイバ11.12は固定部材13
.14で固定される。次に、この1組のブロックを第6
図に示すような微調整治具に取付ける。すなわち、この
微調整治具は固定部拐14を固定し、固定部材13を平
行移動させると共に、2本の光ファイバ11.12の中
心線113,123のなす角度△θも調整できるように
2個所に、スプリング20.21で抑えながらミクロン
オーダの微調整ができるマイクロメータ22,23を設
けている。従って、固定部材13.14の溝底の僅かな
傾斜などの加工誤差及び固定部材13.14の合せ方に
よる光ファイバ11.12相互の平行度の誤差があって
も、この調整工程で修正が可能となる。次に、第4図に
示すように、光ファイバ11の一端に光源16を接続し
、その他端及び元ファイバ12の両端C二受光ノクワー
メータ17 、18及び19を接続し、光パワー結合率
及び方向性を測定しながら、第6図に示すような微調整
治具な用いて、第5図C二示すよう1=、光ファイバ1
1.12の軸に直角な矢印B方向に固定部材13と14
の相対位置を、合わせ面Mで滑らせることにより、微調
整し所望の結合率を得る。
位置決め完了後、微調整治具(二固定した状態で、固定
部材13と14をその周辺のV溝に、固着剤15(二よ
り全周封着せしめて完成する。
すなわち、2本の光ファイバ11.12の側面の一部を
平坦に成形する(1際して、第1及び第2の光ファイバ
11.12を、夫々その光ファイバ11.12のクラッ
ド111,121と熱膨張係数が等しい固定部材13.
14に埋込み、固着せしめ、その後その固定部材13゜
14とともに光ファイバJ 1 、1’ 2のクラッド
111.121側面の一部を鏡面研摩し、清浄化した後
、固定部材13.14ともども光ファイバ11.12の
合わせ面Mに対して対称に互いに平行C−合わせ、その
合わせ面MC接着剤などの媒体を用いずオプチカルコン
タクトさせながら、光ファイバ11.12の軸に垂直な
方向に微調することにより、所望の光結合率を得る。
然る後、固定部材13.14の合わせ面M周辺を固着し
て仕上げる。
一般に、光導波路を波長レベルで近接させ、その間隔と
交絡長の組合せにより、一方の導波路を伝搬する光パワ
ーを近接する今一方の導波路へ、光のエパネツセント波
の作用でO〜100チの間の任意の結合率で結合させ得
ることは公知である。本発明の光方向性結合器は2本の
光ファイバを円弧状(二彎曲させ、背中合わせに近接せ
しめる方法はとらず、エパネッセント波の作用する光の
交絡長りの区間を互じ平行に近接させ、そのコア間隔な
Cとする方法をとる。LとCの関係は次式で表わされる
L=P EXP (−Q −C) ・・・・・・(1)
ただし、P、Qは光ファイバの材質と波長とコア直径よ
り決まる定数。
例えば第7図に示すように、単一モード光ファイバを使
用するとして、コア間隔Cを6μmとした場合、交絡長
(平行部分の長さ)Lを12調にすれば結合率5%とな
る。また、Lを倍C二して24麿にすれば結合率100
%となる。
逆にLを12mm1n固定すればCを4μm(二すれば
結合率100%となりCを7μm(二すれば結合率25
チとなる。・ 従来の円弧状接合の場合は、この交絡長が極めて短かい
ので、例えば円弧の半径を200問とし、結合率50チ
を得るため(−は間隔Cを1μm前後に管理しなければ
ならない。実際の製造技術としてこの精度実現は極めて
困難である。
これ(二対して本発明は、交絡長を10調以上と比較的
長くし、間隔Cを5μm程度と拡げ、(421面研摩す
る際の刃物とコアの接近性(=余裕をもたせると同時C
,光ファイバを埋込むため(二固定部材に予め加工する
溝の寸法誤差は現在の精密加工可能レベル、例えば溝深
さ0.14±0.0III+mでも差支えない。すなわ
ち、2本の光ファイバを固定部材の溝に固着した後、光
ファイバの側面のクラッド層を固定部材ともども、夫々
研削し、コアが露出する手前で、合わせ面をオゾチカル
フラットC二仕上げることは可能である。その後、この
面を清浄化し、2本の光ファイバが平行(二近接するよ
うに、固定部材の鏡面をオプチカルコンタクトさせる。
この時合わせ面Mは、相互に面圧を加えることにより、
真空C1近い密着状態となる。
本発明による元方向性結合器は、互いに結合する光ファ
イバを従来の円弧状接合ではなく、エパネツセント波が
作用する光の交絡長区間LC二おいて互い(二平行に近
接せしめて、その交絡長を比較的長くとることC:より
、所望の結合率が得られる。また、最適コア間隔Cを円
弧状接合に比して大きくとることができるため、2本の
光ファイバの側面研摩量を間隔がC−α(αは1〜3μ
m )となるように、少し条目(=研摩仕上げしてオプ
チカルコンタクトさせ、第4図のような入出力測定装置
を用いて光パワー結合率及び方向性を測定しながら、第
6図に示すような微調整治具を用いて、光フアイバ軸直
角方向の光フアイバ相対位置を微調整すること(=よっ
て所望の結合率及び方向性を得ることを可能にする。即
ち、上記のように微調整が容易なため精度よく目標性能
を得ることができ、接着剤などの媒体を用いないため性
能の温度変化を実用上差支えないレベルまで低減できる
。更に、位置決め完了後、固定部材を微調整治具に固定
した状態で、かつ結合面が空気層情熱に近い状態でその
周辺のV溝(二、固着剤により全周封着せしめて完成す
るため、製作が容易で安価にして温度、湿度、振動など
の環境変化(二対して極めて安定で信頼性が高く、長寿
命である。
また、結晶成長法で形成した光平面回路(LINbO,
などで形成)(:よる結合器に比して、光ファイバを用
い、なおかつコアを傷つけないので、モード分散や散乱
によるノイズやロスが少なく、偏光依存性がない。即ち
継ぎ目なしオール光フアイバ回路が組めるので、高度の
分解能を有する機能センサ用途に適合する。
また、当然のことながら、本発明による光方向性結合器
は全方向性を有し、光/4’ワーを4つのどのファイノ
々一端から入力しても同じ効果を有する。
製作精度(=関しては、近年レーザミラー等の性能向上
により開発された加工技術を活用する光ファイバ合わせ
面のオグチカルフラット鏡面仕上工程以外は既存の加工
技術により充分加工可能であり、その許容加工誤差は組
合わせ後の横方向微調整工程(二より修正加工なので、
製作容易でコスト低減が可能である。
また、平行バネツセント結合タイプの光方向性結合器を
、結晶成長法(二よる平面導波路で形成することは既知
であるが、その時は光学的結合度がその内部伝搬モード
(二依存する度合が大きく、例えば同℃単一モードでも
電界モードEX とEy が異なるため、偏光の向き(
二依存して結合度が変化する。本発明によれば、単一モ
ード光ファイバを用いるので上記依存性は無視できる。
〔発明の効果〕
以上説明したよう(二本発明によれば、容易に製作でき
、かつ互に結合する光ファイバの相対位置の微調整が容
易で精度よく目標性能を得ることができるとともC二、
環境変化に対して極めて安定で信頼性が高く長寿命の光
方向性結合器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々従来の光方向性結合器を示す断
面図、第3図は本発明に係る光方向性結合器の一実施例
を説明する断面図、第4図は本発明に係る光方向性結合
器の光の入出力測定方法の一例を示す構成説明図、第5
図は第3図のA −A’ 断面図、第6図は第3図の2
方向からみた構成図、第7図は本発明に係る光方向性結
合器の結合長■、とコア間隔Cの関係の一例を示す特性
図である。 11.12・・・光ファイバ、13.14・・・固定部
材、15・・・固着剤、20.21・・・スプリング、
22.23・・・マイクロメータ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 音節1図 第2図7 第3図 IZ 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11単一モード光ファイバを、所定のエパネッセント
    波による交絡長において互いに対称に平行配置し、相対
    向する側面のクラッド層を、コアが露出しない範囲で鏡
    面研摩した平坦面で密接させたことを特徴とする光方向
    性結合器。 f2)ffG1の光ファイバを第1の固定部材の予じめ
    設けられた溝(二嵌合し固着する工程と、第2の゛光フ
    ァイバを第2の固定部材の予じめ設けられた溝に嵌合し
    固着する工程と、前記第1、第2の固定部材を前記第1
    .第2の光ファイバのクラッドの一部が削除されるまで
    鏡面研摩する工程と、この後前記第1.第2の光ファイ
    バのそれぞれのクラッドが相対向して接触するよう前記
    ill 、第2の固定部材の研摩された面どうしを合わ
    せる工程と、前記第1.第2の光ファイバを伝播する光
    の光結合率が所定率になるよう前記第1.第2の固定部
    材の合わせ面をR91整する工程を、この後前記第1、
    @2の固定部材の合わせ面の周囲を固着す′る工程とを
    具備する光方向性結合器の製造方法。
JP3879884A 1984-03-02 1984-03-02 光方向性結合器及びその製造方法 Pending JPS60184214A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346745A (en) * 1976-10-09 1978-04-26 Ritsuo Hasumi Light directional coupler
JPS54101334A (en) * 1978-01-27 1979-08-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical fiber coupling element and production of the same
JPS56154709A (en) * 1980-04-11 1981-11-30 Univ Leland Stanford Junior Fiber optical directional coupler

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