JPS60242406A - 単一偏波光フアイバ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、クロストークの極めて小さい偏波保持カップ
ラを簡単に実現できる光コアイノくに関するものである
。

従来の技術 第２図は、従来の偏波保持ファイバを用いたカップラの
作製手順を示すものである。第２図（ａ）は、従来使用
されている光ファイバの被覆材を除去した状態の断面図
であり、図示の光ファイバは、コア１と、コア１を囲む
クラッド２と、コア１の相対向する両側に配置され、ク
ラッド２の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する応力
付与部３とを具備して構成されている。

この光ファイバは、例えば、外径１２５μｍ１コア径６
．５μｍ１比屈折率差△＝０．４％、カットオフ波長λ
ｃ＝１．１μｍのシングルモード光ファイバである。

そして、カップラ作製の工程は以下の通りである。まず
、第２図ら）に示すように、２本の光ファイバ４及び５
の中央部分の被覆材を除去し、顕微鏡６で光フアイバ側
面から応力付与部３を観察する。その際、光ファイバ４
及び５は、屈折率整合液に浸し観察を容易にし、必要に
応じて光ファイバを回転させ所望の配列に、例えば、各
光ファイバ４及び５の応力付与部によって形成される主
軸面が互いに平行に、位置するように揃える。

次いで、光ファイバ４及び５の融着を助けるために、配
列した光ファイバ４及び５の側面に５ｉＯ＝系ガラス微
粒子を薄く堆積する。

続いて、第２図（Ｃ）に示すように、酸素プロパン炎で
上記配列部を加熱することによってファイバを平行に融
着する。

最後に、融着部を加熱しつつ、光ファイバ４及び５の支
持台を移動し、第２図（ｄ）に示すように、テーパ状に
延伸する。この延伸により、ファイバ外径とともにコア
径が小さくなり、光電界の広がりが増し、２つのコア間
に光結合が生ずるカップラ部分７が形成される。

偏波保持カップラにおいて重要なパラメータとしては挿
入損失とクロストークが挙げられる。

挿入損失に関しては、２つの光ファイバ４及び５のそれ
ぞれの応力付与部の配列とは無関係であるが、クロスト
ークに関しては重要な影響がある。

例えば、第３図（ａ）に示すように、２つの光ファイバ
の主軸ｘ１及びＸ２に配列角度誤差△θが有るとき、第
３図（ｂ）に示すように、融着延伸されたカップラ部分
７にも主軸Ｘ１′及びＸＩ’の角度誤差△■が残る。実
験の結果、第３図（ｂ）の配列の場合には、融着前の２
つの光ファイバの主軸Ｘ１及びＸ２の配列角度誤差△θ
と、融着延伸されたカップラ部分７における主軸Ｘ　＋
’及びＸ２’の角度誤差Δ■との関係は、次の如くであ
った。

△■ζ０．６△θ　・・・（１） そして、カップラ部分の角度誤差Δ■とクロストークＣ
Ｔの関係は、 ＣＴ＝１０　ｌｏｇ　［：ｔａｎ２（Δ■）］〔ｄＢ〕
・・・（２）で与えられる。

第４図に、光ファイバの配列角度誤差Δθとクロストー
クの関係を示す。第４図からは、クロストーク−４０ｄ
８以下の偏波保持カップラを作製するためには、 △θ＜０．９５°　・・・（３） でなければならない。

しかし、従来のようなりラッドが円形の光ファイバを用
いる場合には、配列誤差Δθ−，３°程度が限度であり
、従って、クロストークも一２５ｄＢ以下のカップラは
得られないという困難さが有った。

また、偶然に、八〇！＝ｉ１°の配列が達成されたとし
ても、融着延伸の際にファイバが回転してクロストーク
が劣化するいう欠点が有った。

発明が解決しようとする問題点 以上のように、従来のクラッドが円形の光ファイバによ
って偏波保持カップラを作製する場合、クロストークが
十分低いカップラを実現することができなかった。

そこで、本発明は、クロストークの極めて小さい偏波保
持カップラを簡単に実現できる光ファイバを提供せんと
するものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるなるば、コアと、該コアを囲む
クラッドと、前記コアの相対向する両側に配置され、前
記クラッドの熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する応
力付与部とを具備している単一偏波光ファイバにおいて
、該応力付与部により規定される主軸面に対して所定の
角度にある、例えば主軸面に平行または直交する少なく
とも１つの平坦な側面が形成される。

九月 以上のような光ファイバにおいて、偏波保持カップラを
作製する場合、２つの光ファイバの平坦な側面を互いに
当接させて両光ファイバを融着結合すると、各光ファイ
バの応力付与部による主軸面を自動的にほぼ平行に、具
体的には主軸配列誤差を１度以内とすることができ、ク
ロストークの極めて小さい偏波保持カップラを作製する
ことができる。

実施例 以下添付図面を参照して本発明による光ファイバの実施
例を説明する。

第１図は、本発明による光ファイバの一実施例の断面図
である。

第１図（ａ）に示す光ファイバは、コア１０と、そのコ
ア１０を囲むクラッド１２とを有し、そのクラッド１２
には、コア１０の相対向する両側に配置され、クラッド
１２の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する一対の応
力付与部１４が設けられている。そして、この光ファイ
バの場合は、応力付与部１４により規定されるＸ方向軸
と直交するｙ軸方向のクラッド表面は、Ｘ方向と平行な
平坦面が形成されている。

第１図ら）は、本発明による別の光ファイバを示してお
り、この光ファイバは、コア２０と、そのコア２０を囲
むクラッド２２と、コア２０の相対向する両側に配置さ
れ、クラッド２２の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有
する応力付与部２４とを具備している。そして、この光
ファイバの場合は、応力付与部２４により規定される主
軸面の方向即ちＸ方向のクラッド表面が、Ｘ方向に平行
な平坦面になっている。

第１図（Ｃ）は、本発明による更に別の光ファイバを示
しており、この光ファイバは、コア３０と、そのコア３
０を囲むクラッド３２と、コア３０の相対向する両側に
配置され、クラッド３２の熱膨張係数と異なる熱膨張係
数を有する応力付与部３４とを具備している。そして、
この光ファイバの場合は、応力付与部３４により規定さ
れるＸ方向のクラッド表面と、そのＸ方向と直交するＸ
方向のクラッド表面とが、それぞれ平坦になっている。

従って、この光ファイバの場合は、クラッドの側面は、
角が丸いほぼ矩形になされている。

第５図（ａ）は、第１図（ａ）の実施例の単一偏波ファ
イバの製造に用いられたプリフォームの模式図であり、
第５図ら）はその断面図である。このプリフォームは、
コア母材４０と、例えばドリルによって穴開けされたク
ラッド母材４２と、そのクラッド母材４２の穴４４に充
填される応力付与部用母材４６とから構成されている。

そして、そのクラッド母材４２は、第５図（ｂ）に示す
ように、応力付与部用母材４２の配置されていない側の
クラッド表面が予め平坦な面４８に研磨されている。

第５図（ｂ）のプリフォームを線引き炉で通常の線引温
度（２１００℃）より低温（１７００℃〜１９００℃）
で線引きすることにより、クラッド表面の平坦面４８が
保たれた状態でファイバ化することができた。

その後、必要な被覆を施すことにより、光ファイバをつ
くることができる。

第１図（ハ）及び（Ｃ）に示す光ファイバも、クラッド
母材４２の側′面の形状を変えるだけで同様につくるこ
とができる。

第６図（ａ）は、上記のように線引きされた光ファイバ
を２本紀列したときの断面図を示す。クラッド表面が平
坦でるあために、主軸配列誤差Δθは容易に１度以下に
することが可能である。

第６図（ａ）に示した本発明による単一偏波保持カップ
ラ用単一偏波ファイバの諸元例を以下に示す。

ファイバ即ちクラッド１２の外径（長軸）２ｂ−１３０
μｍ、平坦部の外径（短軸）２　ｂ’　−７４μｍ。

コアの屈折率差Δ＝０．２４％、コア径２ａ＝６．５μ
ｍ１応力付与部の直径２　ｄ、＝４１μｍ、応力付与部
のボロン濃度Ｍ　（ＢＪ、）　−１５ｍｏ１％である。

ファイバ自体のクロストークは、１０ｍ長で一４６ｄ１
３である。

第６図（ａ）のように、２本の単一偏波ファイバを配列
した後、第２図の従来例に関連して説明した場合と同様
に、ファイバ側面に８１０２系ガラス微粒子を薄く堆積
した後、酸素プロパン炎で上記配列部を加熱することに
よってファイバを平行に融着した。次に融着部を加熱し
つつ、光ファイバの支持台を移動してテーパ状に延伸し
カップラ部分を作製した。

そのようにして作製されたカップラ部分の断面図を第６
図（６）に示す。加熱、延伸によりカップラ部分の融着
しで一体化したクラッド１６の表面は丸くなり、また、
応力付与部１４が楕円形になっている。しかし、融着延
伸の際にファイバが回転することなく、応力付与部１４
によって規定される主軸同士は平行に配列されているこ
とが分かろう。

第７図は、以上のようにして作製した偏波保持カップラ
部分のクロストーク測定の模式図である。

途中で結合された２つの光ファイバ１８ａ及び１８ｂの
一方のファイバ１８ａに、第７図に示すように、応力付
与部１４によって規定される主軸面（Ｘ方向）に偏波面
Ｐが位置する直線偏光を入射する。そのとき、出射側の
ファイバ１８ａ°及び１８ｂ′からの光の偏光状態を測
定して、カップラ部分１９でのクロストークを調べた。

なお、２つの光ファイバ１８ａ及び１８ｂの結合部すな
わちカップラ部分１９の断面は、第６図（ｂ）と同様に
なっている。

測定の結果は、ファイバ１８ａ′からの光の直交偏波成
分の発生量（クロストーク）は ｙ １０　ｌｏｇ　−＝−４０，０ｄＢ　・・・（４）ｘ 但し、ｐｙは、光のＸ方向く主軸面）の成分ＰＸは、光
のＸ方向の成分 であり、ファイバ１８ｂ゛からの光の直交偏波成分の発
生量くクロストーク）は 但し、Ｐｙ’は、光のＸ方向（主軸面）の成分Ｐｘ’は
、光のＸ方向の成分 であった。式（２）を用いて、主軸配列誤差を逆算する
とΔ■＜０．６°（△θ＜１．０°）となり、従来の角
形断面ファイバを用いる場合に比べて、主軸配列誤差、
が極めて小さくなっていることが分かる。

第１図（ｂ）及び（Ｃ）に示す本発明による光ファイバ
のほかの実施例の他のカップラ用単一偏波ファイバを使
用して種々のカップラを作製した結果、いずれの場合も
クロストークが一３５ｄＢ以下のカップラが再現性良く
作製でき、クロストークの極めて小さい偏波保持カップ
ラの作製に対して本発明による゛カップラ用単一偏波フ
ァイバが有効であることが示された。

上記した実施例では、クラッドの両面が平坦であるカッ
プラ用単一偏波ファイバについて説明したが、片面のみ
平坦であるようなファイバを用いても主軸配列誤差の極
めて小さく、クロストークの非常に小さい偏波保持カッ
プラが作製出来ることは勿論である。

また、上記した実施例では、光ファイバのクラッドの平
坦な側面は、Ｘ軸方向またはｙ軸方向にあったが、その
平坦な側面は、主軸面に対して所定の角度にあれば、Ｘ
軸方向またはｙ軸方向にな（とも、同様にクロストーク
の少ない偏波保持カップラを実現できる。

発明の効果 以上、説明した通り、本発明による光ファイバによれば
、主軸配列誤差の極めて小さい偏波保持カップラを作製
できるため、クロストークの極めて小さいカップラを再
現性良く実現できる。

上記の説明においては低クロストークの偏波保持カップ
ラについて述べたが、本実施例の単一偏波ファイバを用
いれば、ファイバ同士の接続に際しても２本のファイバ
の主軸を容易に合わせることができるため、極めてクロ
ストークの小さい接続を実現することもできる。

更に、本発明による光ファイバと、外径の円形の単一モ
ードファイバがあるいは偏波保持光ファイバとの融着接
続でも、本発明による光ファイバが対称構造になってい
るので融着部の表面張力による偏心が極めて小′さく、
接続損も小さい接続を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、ら）及び（Ｃ）は、本発明による光ファ
イバの実施例の概略断面図である。 第２図（ａ）は、従来の円形断面ファイバの概略断面図
である。 第２図（ハ）、（Ｃ）及び（６）は、従来の円形断面フ
ァイバを用いたカップラ作製工程を示す図である。 第３図（ａ）及び（ｂ）は、２本のファイバが配列され
た状態、及び加熱、延伸によって作製されたカップラ部
分の断面図である。 第４図は、主軸配列角度誤差とクロストークの関係を示
すグラフである。 第５図（ａ）及び（ｂ）は、第１図（ａ）に示す本発明
による光ファイバを作製するために用いたプリフォーム
の概略斜視図と概略断面図である。 第６図（ａ）及びら）は、第１図（ａ）のカップラ用単
一偏波ファイバを配列した状態、及び加熱、延伸によっ
て作製されたカップラ部分の断面図である。 第７図は、第６図に示すカップラ部分のクロストーク測
定の模式図である。 （主な参照番号） １・・・コア、２・・・クラッド、 ３・・・応力付与部、４．５・・・光ファイバ、６・・
・顕微鏡、７・・・カップラ部分、１Ｏ１２０，３０・
・・コア、 １２．２２．３２・・・クラッド、 １４．２４．３４・・・応力付与部、 １６・・・融着クラッド部分、 １’８ａ、　１８ｂ・・・入射側光ファイバ、１８ａ°
、１８ｂ°・・・出射側光ファイバ、１９・・・カップ
ラ部分、 ４０・・・コア母材、 ４２・・・クラッド母材、 ４６・・・応力付与部用母材 特許出願人　日本電信電話公社 代　理　人　弁理士　新居　正彦 第１図 惰２図 （（１ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コアと、該コアを囲むクラッドと、前記コアの相対向す
   る両側に配置され、前記クラ・ノドの熱膨張係数と異な
   る熱膨張係数を有する応力付与部とを具備しており、該
   応力付与部により規定される主軸面に対して所定の角度
   にある少なくとも１つの平坦な側面が形成されているこ
   とを特徴とする単一偏波光ファイバ。