JPS6069607A - 光結合器 - Google Patents

光結合器

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Publication number
JPS6069607A
JPS6069607A JP58176930A JP17693083A JPS6069607A JP S6069607 A JPS6069607 A JP S6069607A JP 58176930 A JP58176930 A JP 58176930A JP 17693083 A JP17693083 A JP 17693083A JP S6069607 A JPS6069607 A JP S6069607A
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JP
Japan
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optical fiber
core
optical
cores
mode
Prior art date
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Pending
Application number
JP58176930A
Other languages
English (en)
Inventor
Juichi Noda
野田 壽一
Masao Kawachi
河内 正夫
Morio Kobayashi
盛男 小林
Yutaka Sasaki
豊 佐々木
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS6069607A publication Critical patent/JPS6069607A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02B6/2843Optical 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 the couplers having polarisation maintaining or holding properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

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】 本発明は二つのレーザ光を損失なく1本の単一モード光
ファイバに合波させる光結合器に関するものである。
二つ以上のレーザ光を損失を伴わずに合波させて光ファ
イバに導入することは、光波長多重伝送、光源の切り換
え等に不可欠な技術である。
第1図は二つの光を合波させる従来の合波器の構造の一
例を示す図であって、1は偏波選択プリズム、2は誘電
体多層膜、3.4.5はロッドレンズ、6,7は偏波保
持光ファイバ、8は偏波保持光ファイバまたは甲−モー
ド光ファイバ、9は紙面に平行な振動面を持つ直線偏波
光、10は紙面に垂直な振動面を持つ直線偏波光である
。応力付与を持つ構造の偏波保持光ファイバ6.7の屈
折率楕円体の主軸に合わせて直線偏波光を導入し、出射
端に空間伝ばんする光が平行ビームになるように光ファ
イバ出131端にはロッドレンズ3,4が装着されてい
る。ロッドレンズ3.4より出射した二つの光は偏波選
択プリズム1により合波される。偏波選択プリズムとは
、第1図に示すように紙面に平行に振動する直線偏波光
9が誘電体多層膜2において100%近く反射し、紙面
に垂直に振動する直線偏波光10が誘電体多層膜2にお
いて100%近く透過する機能を有する。偏波選択プリ
ズム1において合波された光はロッドレンズ5を介して
偏波保持光ファイバまたは単一モード光フフィバ8に導
入される。
第1図かられかるように、従来の構成では必ずレンズや
プリズムの組合わせが不可欠であり、各光部品の大きな
接続損が避けられず、また固定法も不十分であり、長期
間使用の信頼性に欠ける問題があった。
本発明はこれらの欠点を解決するために、レンズやプリ
ズムを使わず、すべて光ファイバで光結合器を構成する
ことを目的とする。
第2図は本発明の各種光結合器の構造を示す断面図であ
って、11.12.21はコア、13.14は空気層、
15.16.17.20は応力付与部、18はクラッド
、19はバッファ層である。第3図は2種類の偏波保持
光ファイバの構造とその分散曲線を示す。
第3図(a )は絶対中−偏波光フアイバと呼ばれ、コ
ア11に近接かつ両側に屈折率の低い空気層13、14
が配置されている。第3図(b)は応力付与正偏波保持
光ファイバで、コア11の両側に応力付与部15.16
が配置されている。第3図<C>は伝ばん定数β(縦軸
)と第3図(、a)、(b)の絶対単一偏波および応力
付与正偏波保持光ファイバの規準化周波数V (横軸)
との関係を示し、kは光の波数、n はコアの屈折率、
n はクララ2 ドの屈折率である。実線は第3図(a)、点線は第3図
(1))に対応で−る。光ファイバの空気層または応力
付つ部の中心を結ぶy軸およびy軸に直交するy軸に沿
う1」E1¥モードおよび1」[1□モードの分散曲線
は第3図(C)に示ずように、応力付与正偏波保持光フ
ァイバでは点線のようにカットオフのV値が零であるの
に対し、絶対単一偏波光ファイバでは実線のように1−
1 ”W モードに対してはV、HExモードに対して
はV なる有限2 11 l 値のカットオフを持つ。従って例えばファイバパラメー
タをV と■2 の間に置けば、絶対中−偏波光ファイ
バはHEXのみしか伝ばんしない光フ1 フィバとなる。このようなカットオフを持つ絶対単一偏
波光ファイバと応力付与形偏波保持光フ1イバを組合わ
せた構造の光結合器が第2図(a)。
(b )、(c )、<d >に示した本発明の光結合
器である。第2図(C)、(d)では絶対単一偏波ファ
イバのコア11にb応ツノが付与されているが、これは
絶対単一偏波の効果を高める働きをする。
第2図(a )、(b >、(c )、(d )に示し
た構成により例えば絶対単一偏波光ファイバに、y軸に
冶う1−IEXモードを]ア11に入射させると、1 近接づるコア12に1−IE、□モード光が結合される
]−(「ゞモード光が100%コア11からコア12に
結合1 されるまでの結合器の長さを100%結合長と呼ぶ。
一方、l−I E ”七−ド光はコア11ではカットオ
フ1 条f′1にあるから伝ばんできない。従ってコア12に
1〜IFyモード光を>り入してもコア11には結合せ
ず1 コア12を直進する。すなわち100%結合長の場合に
は、コア11より59人したHExモード光とコア1 12より導入したl−11Eyモード光はコア12にお
いて1 合波される。コア11およびコア12を入射側でそれぞ
れ第3図(a)、(b)に示した偏波保持光ファイバに
接続さV1他方、光結合器の出力側において、コア12
に通常の単一モード光ファイバを接続すれば、2個のレ
ーザ光源からの光を低い損失で合波することができる。
第2図(a)、(b)。
(c)、(d)に示した各種の光結合器は、応力付与部
15.16.17がそれぞれ異なる位置に配置さモード
光がコア11に導入され、HE1y1モード光がコア1
2に導入された場合に、コア12において二つのモード
光が合波される機能を有する。このなかに偏波保持光フ
ァイバとしては、コアの周囲にバッファ層を介して楕円
形の応力付与部を有するもの、楕円形のコアを有づ“る
ものがあり、その伝ばん特性は、第3図(C)の点線の
場合と同様である。これらの偏波保持光ファイバと絶対
gニー偏波光ファイバを組み合わせたのが第2図(O)
(f )、(g)、(h )で゛あり、19はバッフフ
ッ層、20は応力付与部、21は楕円コアである。その
機能は第2図(a >、(b >、(c )、(d )
と等しい。
なお、石英系のファイバ形光結合器では、応力付与部1
5.16.17.20にB203とGeO2の混合ドー
パントが用いられ、Si 02クラツドとほぼ同じ屈折
率となるように、8203とG e O2のドーバンl
−比が決定されている。
一般に第2図に示す構造は簡単には実現できないが、絶
対単一偏波光ファイバと、応力付与形光ファイバまたは
楕円コア形光ファイバを融着延伸Jれば実現できる。第
3図(a)、(b)に示した絶対単一偏波光ファイバと
応力付与形光ファイバを用い、第4図に示すように融着
延伸法によって第2図(a )の光結合器を得る場合に
ついて考える。
第4図において、18a 、 18bはクラッド、22
はフラックスでSi 02のガラス軟化温度を下げる3
203等を多く含む石英ガラス微粒子、23は酸水素炎
や酸素プロパン火炎、24はバーナーである。
絶対単一偏波光ファイバと応力付与形光ファイバを第4
図に示すイ■l係になるように配置()、フラックス2
2により2木のファイバを溶着仮固定する。ついでさら
に高温加熱し、2本の光ファイバを延伸する。得られる
光結合器は第5図に示す構造となり、溶融延伸された部
分2−5の断面は第2図(a)に示す構造に類似する形
状となる。しかし、この場合にはコア11ではHE1′
1モードおにびHE□、モー・ドのいずれもカットオフ
条件になっており、いずれのモードもコア11では伝ば
んでさない。一方、コア12では第3図(C)に示した
ように、両省のモードのカットオフがv=Q以外存有し
ないので、コア12が有限であるかぎり、1」FX1 モード、l−I E□ηモードのいずれも伝ばんし得る
この構造の光結合器では第5図に示すように、絶対単一
偏波光ファイバ26にl−I E11モードを導入すれ
ば、必ず応力付与形光ファイバ27に結合される。ただ
し光結合部25の結合長は 100%結合長以上になけ
ればならない。本発明の光結合器である光結合部25の
絶対単一偏波光ファイバ26の」ア11では、HF モ
ード、HEyモードのいずねもノj11 】1 ツトオフであるから、応カイ4与形光ファイバ27のコ
ア12からの1−(E モード、HEyモードのいず1
1 11 れもコア11への結合はない。従って応力付与形光ファ
イバ27の出力端子では絶対単一光ファイバ26に導入
したH E、1モード光ど、応力付与形光ファイバ27
0HE1□モード光またはHE八へ−ド尤のいずれかと
合波された光として出射する。
そこで応力付与形光ファイバ27を通常の単一モード光
)?イバと@着接続またはコネクタを介して接続すれば
、二つの光源からの合波光となって甲−モード光ファイ
バに導入される。
このように二つのファイバを!@IWして本発明の光結
合器を作製する実施例を次に述べる。
実施例 表1に示づ゛絶対単一偏波光ファイバおよび応力付与形
光ファイバを第4図に示すように配置し、B 20 s
 ヲ10mo1%ドープされたSi 02微粉末(フラ
ックス)をアルコールで懸濁し2本の光フアイバ間に塗
布し、酸素とプロパンの火炎によりフラックスを溶融し
、2本の光ファイバを仮固定し lこ 。
表1 光ファイバ パラメータ 絶対単一偏波光ファイバにHE、モード光を導入し、応
力付与形光ファイバからの出射光および絶対単一偏波光
ファイバの出射光を光検出器によりモニターしながら、
火炎により2本の光ファムを!!肴延伸した。モニター
光のレーデはrnGaAsP半導体レーザ(波長1.3
μm)を用いた。
!!着部の長さが約3Illl程度で絶対単一偏波光フ
ァイバからのレーザ光が応力付与形光ファイバにほぼ1
00%結合された。
なお2本の光ファイバの!!着着後後全出射光の変化よ
り過剰損失が0.5dBであった。
以上説明したJ:うに、本発明は光フアイバ構造を基本
とする光結合器であるので、震動や温度変化等の外乱に
ス=I して安定に動作できる。また光ファイバの強度
Z1命は数百用以上あるので、本発明による光結合器も
極めて長い寿命を有する。さらに別の光ファイバとの接
続も容易であり、かつ低損失化が実現できる。従来の光
合波器は特に単−F−ド系では接続損が大き過ぎて実用
的でなかったのに対して、本発明では過剰損失が小さい
ので、光源の切り換えや波長多重用の合波器や分波器の
ほか、結合度を変えることによって、光モニター回路、
光分岐回路としても有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の偏波光を利用した合波器の構造の一例を
示ず図、 第2図は本発明の各種光結合器の構造を示す断面図、 第3図(a)は絶対単一偏波光ファイバの断面図、第3
図(b)は応力付与形偏波保持光ファイバの断面図、第
3図(C)はモード分散曲線を示す図、 第4図は本発明を作製する方法の説明図、第5図は第4
図の方法によって本発明の光結合器が作製される状態を
示す図である。 1・・・偏波選択プリズム 2・・・誘電体多層膜 3. 4. 5・・・ロッドレ
ンズ6.7・・・偏波保持光ファイバ 8・・・偏波保持光ファイバまたは甲−モード光ファイ
バ 9・・・紙面に平行な振動面を持つ直線偏波光10・・
・紙面に垂直な振動面を持つ直線偏波光11、12・・
・コア 13.14・・・空気層15、1G、 17.
20・・・応力付与部18、18a 、 18b−・・
クラッド19・・・バッファ層 21・・・楕円コア2
2、・・・フラックス 23・・・酸水素炎または酸素プロパン火炎24・・・
バーナ 25・・・光結合部26・・・絶対単一偏波光
ファイバ 27・・・応力付与形偏波保持光ファイバ第1図 第2図 第3図 Ca> 、<b> チ f (C) 光ファイバの規毛−イヒ周液数Lt 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、光ファイバのクラッド中に光結合を起こす間隔で平
    行して二つのコアが存在する光結合器において、二つの
    コアを結ぶ軸と直交する軸方向の第1のコアの両側に空
    気層を有し、二つのコアを結ぶ軸−ヒまたは二つのコア
    を結ぶ軸と直交する軸方向の第2のコアの両側に応力付
    与部を有するか、第2のコアが二つのコアを結ぶ軸方向
    を長半径もしくは短半径とする楕円形の断面形状を有す
    ることを特徴とする光結合器。
JP58176930A 1983-09-27 1983-09-27 光結合器 Pending JPS6069607A (ja)

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JP58176930A JPS6069607A (ja) 1983-09-27 1983-09-27 光結合器

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JPS6069607A true JPS6069607A (ja) 1985-04-20

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61279805A (ja) * 1985-06-05 1986-12-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長フイルタ
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JPH04107511A (ja) * 1990-08-28 1992-04-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 偏波保持光ファイバカプラの製造方法

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