JPS6190105A

JPS6190105A - 光分岐器

Info

Publication number: JPS6190105A
Application number: JP21235084A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Suzuki; 鈴木　修三; Nobumasa Nirasawa; 韮澤　信昌; Makoto Sumita; 真住田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-05-08

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光分岐器に関する。更に詳しくは、本発明は多
心コア光ファイバを単心ファイバに分岐するための光分
岐器に関する。

従来の技術従来から、多心コア光ファイバについては種々の構造が
提案されている。その代表的な例を第２図に示した。多
心コアに共通する特徴は、複数の光を導波するコア１の
周囲が、該コアの屈折率よりも低屈折率のクラッド２で
覆われている点にある。このような多心コア光ファイバ
を実用的な通信路とするためには、複数のコアを別々の
独立した単心ファイバに分岐、接続する技術が不可欠と
なる。

多心コア光ファイバの複数のコアを単心ファイバに分岐
、接続する手段として光分岐器が知られている。その典
型的な例は第３図および第４図に示したような構造を有
している。これらは、多心コア光ファイバのコア径と単
心ファイバのコア径とがほぼ等しい場合の例であり、第
３図のものはいわゆる３次元導波路形の分岐器である。

第３図（ａ）に平面図で示したように、この光分岐器３
はコア部４とこれを包囲する周囲媒質（マ）　ＩＪソッ
クス５とから構成され、コア部４の屈折率は光波を導く
ためにマトリックス５の屈折率よりも高いものとなって
いる。この光分岐器の左側面並びに右側面は夫々（ｂ）
および（Ｃ）に示したようになっており、左側面は多心
コア光ファイバに、また、右側面は各単心ファイバに接
続できるようにコア間距離が調節されている。即ち、左
側面では、Ｐｌ（第２図参照）と接続すべき多心コア光
ファイバのコア間距離と等しく設定され、右側面ではＰ
２と、Ｐｌよりも大きくして、多心コア光ファイバの各
コアからの光信号を夫々側々の単心ファイバ°によって
取り出せるようになっている。この様子を第３図（ｄ）
に示した。ここで参照番号６および７は夫々多心コア光
ファイバおよび単心コアファイバを表す。

前記Ｐ１およびＰ２の値としては、Ｐｌ’＋　１２５μ
ｍ　。

Ｐ２″＝、７０μｍのものが知られている。

一方、第４図には単心ファイバ配列形の光分岐器を、多
心コア光ファイバ６および単心ファイバ７を接続した状
態で示した。この単心ファイバ配列形の分岐器は、多心
コア光ファイバ６および単心ファイバ７のコア径とほぼ
径の等しいコア８と、多心コア光ファイバのコア間隔Ｐ
２にほぼ等しい径のクラッド９とからなる単心ファイバ
１０を複数本所定の位置に配置し、多心コア光フアイバ
側では各ファイバ１０をほぼ接した状態とし、一方多心
コア光ファイバ６の各コアからの光信号を取り出すため
の単心ファイバ７側では幾分離れた状態となっている。

しかしながら、第３図および第４図に示したような従来
の光分岐器を使用して、実際に多心コア光ファイバを単
心ファイバに分岐接続する場合にはいくつかの問題があ
り、その最も大きい問題は、分岐接続部において発生す
る漏話である。

接続部におけるこの漏話は従来の単心ファイバでは何隻
問題とならなかったが、多心コア光フアイバ用分岐器に
あっては、第３図に示したように光を導くコア部４が共
通のクラッド５で覆われた構造となっているか、或いは
第４図に示したようにクラッド部が密接に配置されてい
ることにより漏話め問題が生ずる。

この漏話の発生は、光分岐器と多心コア光ファイバとの
接続部、或いは分岐器と単心ファイバとの接続部におい
て、相互にコア軸がずれた場合とか、コア同志の寸法が
一致していない場合に、該光分岐器のクラッド部に多心
コア光ファイバ或いは単心ファイバのコア伝１般光が入
射し、分岐器内でクラッド伝搬モードか発生し、これが
別のコアの伝搬モードと結合することに起因するもので
ある。

発明が解決しようとする問題点上で詳しく述べたように、光フアイバケーブルの低価格
化を実現するのに有用なものとして期待される、多心コ
ア光ファイバの光分岐においては、第３図および第４図
に示したような従来の光分岐器では漏話の発生という大
きな難点を有していることがわかっている。

この漏話発生の問題が解決されないと、多心コア光ファ
イバから送られてくる情報を正確に受信することができ
ないこととなり、多心コア光ファイバの実用化を図る上
で、大きな障害となる。

そこで、本発明の目的は、従来の光分岐器の有する重大
な問題点、即ち漏話の発生を解消できる多心コア光フア
イバ用の新規な光分岐器を提供することにあり、ひいて
は多心コア光ファイバの実用化の促進を図ることにある
。

問題点を解決するための手段本発明者等は、従来の多心コア光フアイバ用の光分岐器
の有する欠点、即ち漏話の発生の問題を解決すべく種々
検討、研究した結果、コア材よりも屈折率の小さな第１
クラッド層と、該第１クラッド層よりも屈折率の大きな
、各コアに共通の第２クラッド層とを設けることが、前
記本発明の目的達成のために極めて有効であることを見
出した。

本発明はこのような新規知見に基き完成されたものであ
る。

即ち、本発明の多心コア光フアイバ用光分岐器は、共通
のクラッドで覆われた複数のコアを含む多心コア光ファ
イバを、単心ファイバに分岐するための光分岐器であっ
て、信号光波を導波するための複数のコア部と、これら
コアの周囲を覆っており、屈折率ｎ２を有する第１クラ
ッド部と、前記複数のコア部に対して共通の、屈折率ｎ
３を有する第２クラッド部とを有し、これら第１クラッ
ドおよび第２クラッドの屈折率０２、ｎ３がｎ２＜ｎ３
の関係を満足することを特徴とする。

作用本発明の光分岐器では、クラッド層を２重にしたことに
より、即ちコア屈折率よりも低屈折率の第１クラッド層
と、その外周に該第１クラッド層の屈折率よりも高屈折
率の第２クラッド層を設けたという特異な特徴に基き、
光分岐器のクラッド層に多心コア光ファイバ或いは単心
ファイバのコア伝搬光が入射することに起因する第１ク
ラッド層内のクラッド伝搬光が放射モードに変換され、
漏話が低減されることになる。

一方、逆に第２クラッド層にコア伝搬光が入射したとし
ても、その殆どが第１クラッドと第２クラッドとの界面
において全反射されるので、コア伝搬モードとの結合を
生ずる恐れは極めて少ない。

本発明の光分岐器は２次元導波路（平面導波路）形もし
くは３次元導波路形のいずれであってもよい。しかしな
がら、後者の３次元導波路形であることが、本発明の目
的にとってはより好ましい。

また、本発明の光分岐器において、該第１クラッドは光
分岐器の各コアに対して共通のマトリックス状であって
も、またコア部と第１クラッドとが独立した各種光ファ
イバで構成されていてもよい。即ち、例えばシングルモ
ード形、マルチモード形であっても、またステップイン
デックス形、グレーデッドインデックス形であってもよ
い。更には、プラスチック光ファイバを使用することも
当然可能であり、これも本発明の範囲内にはいる。

更に、第２クラッド層についていえば、この層は第１ク
ラッド層全体を覆うように形成してもよいし、また第１
クラッド層の一部を覆うように形成することもできる。

本発明の光分岐器において、コア部、第１クラッド部お
よび第２クラッド部は通常石英ガラス、多成分ガラス、
プラスチック等で形成することができる。ここで、コア
部および第１クラッド部が石英ガラスもしくは多成分ガ
ラスで構成されている場合には、第２クラッドの材質と
して第１クラッド層よりも高屈折率を有するプラスチッ
クを使ってもよい。この場合には製造が容易となり、軽
量化、低価格化を図ることができる。

該プラスチック材料としては、例えば変性シリコン樹脂
、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等、各種の材料を例示す
ることができる。

本発明の光分岐器は従来公知の各種方法に従って作製す
ることができる。例えば、第１クラッド層材料を基板と
して使用し、該基板上に、コア材の単結晶薄膜を各種エ
ピタキシャル成長法、即ち気相、液相、分子ビーム、Ｃ
ＶＤ法等のいずれかに従って形成する。次いで、ホトリ
ゾグラフィーなどにより所定のコアパターンを形成し、
各種エツチング（ウェットエツチング、ドライエツチン
グ）操作に従って所定の形状のコアを形成する。

かくして形成したコア上に、第１クラッド材を真空蒸着
法、スパック法、スピンナ塗布法等によって堆積もしく
は積層させて、コア部と第１クラッド層とを形成し、こ
れに例えば第１クラッド層の屈折率よりも高屈折率のプ
ラスチック材料を被覆することにより第２クラッド層を
形成して、目的とする光分岐器を作製することができる
。

更に、コアの形成は、例えば第１クラッド材を基板とし
、その−面に所定のコアパターンをマスク材により形成
し、これに金属（例えばＴｉ）の薄膜をスパッタ法等に
より形成し、リフトオフ法で金属薄膜のパターン化を行
い、次いでこれを高温度下で加熱することにより該金属
を基板中に拡散させて基板よりも高屈折率のコア部を形
成することからなる、拡散法を利用することも可能であ
る。

また、既に述べたように、本発明の光分岐器ではコアと
第１クラヅドとは独立した光ファイバを構成することも
できるので、この場合には単に所定の寸法に切断し、所
定の配置に並べたものをプラスチック材料で固めること
によって容易に光分岐器を作製することも可能である。

以上、い（つかの方法について概説したが、本発明は作
製方法に主旨があるのではなく、光分岐器の構造を特徴
とするものであるから、上記以外の各種公知方法をいず
れも適用し得ることは、当業者には明らかであろう。

実施例以下、添付図面を参照しつつ詳述される実施例により、
本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下
の実施例により回答限定されない。

第１図に、本発明による３次元導波路形の光分岐器の２
つの態様を断面図で示した。第１図（ａ）は。

第、１クラッド層が各コアにつき共通のマトリックス状
に形成され、第１クラッド全体に第２クラッド層を施し
た例であり、一方（５）は第１クラッド層の一部のみに
第２クラッド層を適用した例を示すものである。いずれ
においても正方形断面のコア層１１はこれよりも屈折率
の低い第１クラッド層１２により覆われており、また第
１クラッド層１２は第１クラッド層の屈折率よりも高屈
折率の材料からなる第２多ラツド層１３および１３゛　
　によって全体的または部分的に覆われた構成となって
いる。

更に、第５図は本発明の光分岐器のもう一つの態様であ
る、コア部と第１クラッド部とが独立の光ファイバから
構成された例を示すものである。

この態様では、多心コア光ファイバのコア径とほぼ等し
いコア２０と、これを覆っている第１クラッド２１とか
らなる光ファイバ２２が光分岐器の片端では、光ファイ
バ２２のコア間距離およびその相対的位置関係が多心コ
ア光ファイバのそれらとほぼ等しくなるように配列され
、一方他端では一般に第１クラッド２１よりも大きな外
径を有する単心ファイバと接続し得るように間隔をとっ
て配列されている。このように配列された複数本（本例
では４本）の光ファイバ２２の第１クラッド２１は更に
、該クラッド２１の屈折率口、よりも高屈折率の、共通
のプラスチックからなる第２クラッド２３によって覆わ
れていて、漏話が防止できような構成をとっている。こ
の態様においても、第２クラッド層２３により第１クラ
ッド層２１の全周を覆う必要はなく、分岐部に含まれる
全光ファイバの第１クラッドの少なくとも一部が覆われ
ていれば十分な漏話防止効果が期待される。

光分岐器に対する漏話量（ｄＢ　）は以下の式により表
わすことができる。

ただし、Ｐ＋ｎ（ｎ）は多心コア光ファイバのｎ番目の
コアからの出射光量を表し、Ｐ（ｎ　　ｍ）は分岐器内
を光が伝搬した際の、ｍ番目の単心ファイバへの漏れ光
量を表す。

勿論、漏話がない場合にはＰ（ｎ−＝ｍ）−〇であり、
漏話量は一′■となる。従って、上記式によれば負の大
きな数値をもつもの稈元分岐器として優れた製品である
ことになる。

例えば、コア径３０μｍの、第１図（ａ）に示したよう
な形の１辺３０μｍの正方形のコアを有する本発明の光
分岐器を使用し、ｎ＝２のコアの突き合せ部で、５μｍ
の軸ずれを生ぜしめた場合、上記式による漏話量（２−
３）は−５５ｄＢであった。一方、第３図に示した従来
例では一２０ｄＢの漏話量を生ずる。

勿論、この漏話改善効果は光分岐器のコア軸方向の長さ
に依存する。前記例においてコア軸方向の長さは２０ｍ
ｍであった。

また、第４図に示した従来の光分岐器では、その構成上
、隣合う第１クラッドが一体化されていないので、第３
図のものよりも漏話量は少なくて、−４２ｄＢであった
。この例に対応する本発明の光分岐器は第５図に示され
たものであるが、分岐器の長さを２０ｍｍとし、第２ク
ラッド層としてエポキシ樹脂を使用した例について漏話
量を求めたととる、−６５ｄＢであった。

発明の効果かくして、本発明の多心コア光フアイバ用光分岐器によ
れば、コア部をこれよりも低屈折率の第１クラッド部で
覆い、これを更に第１クラッド部よりも高屈折率の第２
クラッド層で覆って２重クラッド式構造としたことに基
き、第１クラッド内のクラッド伝搬光が放射モードに変
換されるので、従来の光分岐器においてみられた漏話の
問題が大巾に改善される。従って、本発明の光分岐器は
多心コア光ファイバの実用化を図る上で極めて意義ある
ものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）およびら）は夫々本発明の光分岐器の異る
態様を示す断面図であり、第２図は多心コア光ファイバの典型例を示す断面図であ
り、第３図（ａ）〜（Ｃ）は夫々従来の３次元導波路形光分
岐器を説明するための平面図（ａ）、左側図面（ｂ）お
よび右側面図（Ｃ）を示すものであり、第３図（ωはこ
の光分岐器を多心コア光ファイバ並びに単心ファイバに
接続した状態を示す概略的な図であり、第４図は別の従
来の光分岐器の例を説明するための模式的な図であって
、多心コア光ファイバおよび単心ファイバと接続した状
態で示したものであり、第５図は本発明の光分岐器の第１図とは別の態様を説明
するための概略的な図である。（主な参照番号）１．８．２０　　コア　　２．９゛　クラッド、３　光
分岐器、　４．１１　　コア部、　５　媒質、６　多心
コア光ファイバ、　　７　単心ファイバ、１０．２２　
　光ファイバ、　１２．２１　　第１クラッド部、１３
．２３　　第２クラッド部特許出願人　　住友電気工業株式会社日本電信電話公社代　理　人　　弁理士　新居　正彦（α）１３：　オニクラッド部（ｂ）第３図１　コＹ２　クラッド（ｄ）第５図２２：　光ファイバ゛２３：オニクラッド邪

Claims

【特許請求の範囲】

（１）共通のクラッドで覆われた複数のコアを含む多心
コア光ファイバを、単心ファイバに分岐するための光分
岐器において、信号光波を導波するための複数のコア部
と、これらコアの周囲を覆っており屈折率ｎ＿２を有す
る第１クラッド部と、前記複数のコア部に対して共通の
屈折率ｎ＿３を有する第２クラッド部とを有し、これら
第１クラッドおよび第２クラッドの屈折率ｎ＿２、ｎ＿
３がｎ＿２＜ｎ＿３の関係を満足することを特徴とする
上記光分岐器。
（２）前記光分岐器が３次元導波路形であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光分岐路。
（３）前記第１クラッド部が前記各コアに対し共通の層
を形成していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項に記載の光分岐器。
（４）前記コア部と第１クラッド部とが、コアとクラッ
ドとからなる独立の光ファイバから構成されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の光分
岐器。
（５）前記第２クラッド層が該第１クラッド層の一部の
みに設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
１〜４項のいずれか１項に記載の光分岐器。
（６）前記第２クラッドが前記第１クラッドよりも屈折
率の高いプラスチック材料で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に記載
の光分岐器。
（７）該プラスチック材料が変性シリコン樹脂、ウレタ
ン樹脂、エポキシ樹脂からなる群から選ばれる１種であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光分岐
器。