JPS6217709A - 光結合器 - Google Patents

光結合器

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JPS6217709A
JPS6217709A JP60156059A JP15605985A JPS6217709A JP S6217709 A JPS6217709 A JP S6217709A JP 60156059 A JP60156059 A JP 60156059A JP 15605985 A JP15605985 A JP 15605985A JP S6217709 A JPS6217709 A JP S6217709A
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JP
Japan
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core
fiber
dual
optical
light
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JP60156059A
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English (en)
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Itaru Yokohama
横浜 至
Juichi Noda
野田 壽一
Katsunari Okamoto
勝就 岡本
Kazumasa Takada
和正 高田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • 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
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    • G02B6/2835Optical 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 formed or shaped by thermal treatment, e.g. couplers

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) 本発明は光ファイバセンサ圧使用されるデュアルコアフ
ァイバの光の入出力を行う光結合器に関するものである
(従来の技術) デュアルコアファイバは、第8図に示すように、クラッ
ド中に二つのコアを持つファイバである。
第8図において1がコア、2がクラッドである。
デュアルコアファイバを光干渉計として使用する場合、
温度等の外乱に対して強いことからファイバセンサ、光
波長フィルタ、光スィッチへの使用が期待されている。
しかしながら従来、デュアルコアファイバの二つのコア
それぞれに別個に光を入射する方法、別個に光を取り出
す方法が難しかったので、第9図に示すように、光の入
射に関しては、ファイバ端面における入射光の拡がりを
大きくし、二つのコアを同時に励起し、光の出射に関し
ては二つのコアからの光を受光器面上で千渉させ、検出
する方法の使用に限られていた。第9図において21は
第1コア、z2は第2コア、2Bはクラッド、z4はフ
ァイバ上にコートしたパラジウム、25はレンズ、z6
は入射光、27は光検出器である。ここで第1コア21
と第2コア22は近接しており、光結合を起こす状態に
ある。
パラジウムは水素を吸収すると膨張するので、水素セン
サとなる。光検出器27での光出力PはP=A[:l+
cosφ〕(1) ここでムは第1コア、第2コアに入射した光強度、φは
測定対象に対する第1コアを導波する光と第2コアを導
波する光の位相差である。
(1)式から位相差φの変化が光出力Pの変化として検
出されることがわかる。位相差φはパラジウムの膨張に
より変化するので、水素濃度の検出を行うことができる
。しかしながらこの方法では入射光26と、デュアルコ
アファイバの第1コア21および第2コア22との光の
結合度が振動等の外乱により変動し、第1コア21、第
2コア12に入射する光強度Aが変動する。このため光
検出器上の光出力Pが変動すること和なり、位相差φの
変化を精度よく検出することができない。
従って第10図に示すように、デュアルコアファイバの
2箇所を延伸し、光結合を生じせしめ、それぞれ8 d
Bカップラとし、干渉計を構成し、デュアルコアファイ
バの一つのコアにのみ光を入射し、出射側の二つのコア
からの光をそれぞれ検出し、その値の商を取ることによ
り、光のデュアルコアファイバへの結合効率の変動の影
響を除去することができる。ここで81は第1コア、8
zは第2コア、88はクラッド、84.85は延伸部、
86はファイバ上にコートしたパラジウム、87は入射
光、88は第1コアからの出射光、89は第2コアから
の出射光である。この場合、延伸部以外では第1コアと
第2コアの間に光結合はないように作製されている。
しかしながら一つのコアにのみ光を入射する方法、二つ
のコアからの光を分離する方法が難しかったので、第1
0図の構成を実現することができなかった。
(発明が解決しようとする問題点) デュアルコアファイバのそれぞれのコアへの光の入出力
を容易に行うことにある。
(問題点を解決するための手段) 二つのコアを有するデュアルコアファイバの第1のコア
と単一のコアを有する光ファイバを平行に配置し、両者
を一定の長さにわたり融着延伸して、光ファイバのコア
とデュアルファイバの第1のコアを伝搬する光が相互に
結合する間隔まで隣接せしめ、かつ該デュアルコアファ
イバの第2のコアと前記光ファイバのコアは相互に光結
合しない間隔忙保たれている結合部を有する光結合器を
実現する。
第1図は本発明の第1の実施例の構造を示す模式図であ
って、41はデュアルコアファイバ、4zは単一のコア
を有する光ファイバ、4Bは第1コア、44は第2コア
、45はコア、46は融着延伸部である。デュアルコア
ファイバ41の第1コア21に光ファイバ43を近接せ
しめ、一部を融着延伸し、コア45と第2コア44の間
に光結合を生じせしめ、コア45に入射した光パワーが
100%第2コア44に移行するように延伸を調整する
第2図は融着延伸部の断面図であって、(a)は融着前
の状態を示し、(b)は融着延伸後の状態を示す。
第2コア44とコア45は延伸により正規化周波数Vの
値が減少し、電界が拡がり光結合を生じる。
融着延伸部における第1コア43、第2コア44、コア
45の半径をすべてaとし、第1コア48と第2コア4
4の距離なd工、第2コア44とコア45との距離なd
、とする。また第1コア、第2コア、コアの屈折率をす
べてn工、クラッドの屈折率をn3とする。
二つのコア間の光の結合については、A、 W。
8nyder KよるCoupled−mode th
eory foroptical fibers ” 
(Jour、 of Opt、 Soc、 Am、 。
vol、 62 、 no、 11 、 p、p、 1
267 、1972)に詳しく述べられている。
第2コア44とコア45の結合定数は ここで W=iコ”:a(7)J である。
なお工。、■□はそれぞれ0次および1次の第1種変形
ベッセル関数、Ko、 K□はそれぞれ0次および1次
の第2種変形ベッセル関数、βは光の伝搬定数、kは真
空中の波数である。
融着延伸部の長さをLとし、コア45に入射した光強度
を1とすると、融着延伸部を通過した後のコア45と第
2コア44の光強度はそれぞれPl= cos (KL
)            (8)Pg  sin (
KL)            (9)と与えられる。
aKifのds4に対する依存性を種々のVに対し計算
し、その結果を第8図に示す。
aK4は134が大きくなると急激に減少し、Vの値が
大きい程aK/、77″が小さいことがわかる。
なお(2)式のd、をd□に置き換えると、第1コア4
Bと第2コア44の結合定数Kが算出できる。
この実施例では120.8%、融着延伸部以外ではa 
= 4 μm t dl= 72 μm t d、 =
 82 μm +v = 2.2である。融着延伸部で
はVの値が0.8程度であり、a =I−5fim −
dx =26μm、d2=12μmである。この値を用
いて計算すると、融着延伸部の長さく結合長)Lが2.
9 X 10”  μmで、コア45のパワーが第2コ
ア44に100%移行し、この際、第1コア48と第2
コア44の光結合は−50dB以下である。この実施例
で実測した値も第2コア44の光パワーに対する第1コ
ア48の光強度は−40dB以下であり、コア45から
第2コア44への過剰損失は0.2 dB以下であった
この結果から、第1コア48と第2コア44との間に光
結合をほとんど生じさせず、コア4Isから第2コア4
4へ光をほぼ100%結合させることが可能であること
がわかる。
同様の構造でデュアルコアファイバの一つのコアから光
を取り出すことができる。第4図にその構成を示す。第
2コア44を伝搬する光はほぼ100%コア45へ結合
し取り出される。前述の計算から第1コア48と第2コ
ア44には光結合がほとんどないので、第1コア48を
伝搬する光は影響を受けることなく、第2コア44の光
を取合でも、デュアルコアファイバ41と光ファイバ4
zの融着する部分を、あらかじめフッ酸でエツチングし
、クラッド外径を減少せしめ、クラッド外径を調節し、
コア45と第2コア44は100%−合し、第1コア4
8と第2コア44との間にほとんど光結合を起さないよ
うにできることはもち論である。
第5図は本発明の第2の実施例の構成を示す模式図であ
って、81はデュアルコアファイバ、82.88は単一
のコアを有する光ファイバ、84は第1コア、85は第
2コア、86.87はコアである。デュアルコアファイ
バの長手方向の同一箇所で、2本の光ファイバ82.8
8とデュアルコアファイバ81を融着延伸している。
融着前の断面図と融着後の断面図をそれぞれ第6図(a
) 、 (b)に示す。光ファイバ82.88はそれぞ
れ結合すべきデュアルコアファイバのコアに近接する位
置に、第6図(a)のように配置する。その後、加熱し
て融着し、第6図(b)のようにする。その後、延伸し
て、第1コア84とコア86の間および第2コア85と
コア87の間に光結合を生じせしめ、光が100%結合
するようにする。
第5図は光ファイバ82.88のそれぞれのコア86.
87からデュアルコアファイバのそれぞれのコア84.
85に光を入射する場合を示す。
第1の実施例と同様の条件で、第1コア84とコア86
、第2コア85とコア87は100%光結合し、かつ第
1コア84と第2コア85の間にはほとんど光結合がな
いようにすることができる。
第7図はデュアルコアファイバのそれぞれのコア84.
85から光ファイバ82.88のそれぞれのコア86.
87&C光を取り出す場合を示す図であり、第1コア8
4の光と第2コア85の光との間に結合を起こすことな
く、光を取り出すことができる。
以上の実施例では、デュアルコアファイバの一つのコア
と光ファイバのコアとの光結合を100%にした実施例
を示したが、100%以下の結合にした場合、100%
結合の場合に比べて延伸は少なくてすみ、デュアルコア
ファイバの二つのコア間に光結合を起こさないという条
件をより容易に満たすことができる。従って使用目的に
応じ、デュアルファイバの一つのコアと光ファイバのコ
アとの結合率K(%)を0<K≦100の範囲の所望の
値に選ぶことができるのはもち論である。
(発明の効果) 以上説明したように、デュアルコアファイバの二つのコ
アを伝搬する光をそれぞれ独立に、かつ容易に取り出す
ことができるので、光フアイバセンサに用いた場合、デ
ュアルコアファイバの二つのコアからの出力光をそれぞ
れ独立に処理することができるという利点がある。その
結果、ファイバセンサの安定札等の向上を図ることがで
きる。
またデュアルコアファイバの二つのコアからの出力光は
単一モードファイバから取り出すことができるので、他
の光フアイバシステムとの接続は極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の構造を示す模式図、第
2図(a) 、 (b)は本発明の第1の実施例のそれ
ぞれ融着前と融着後の断面図、第8fI!Jは結合係数
a K/、/7のd、/Lに対する依存性を種々のVに
対して計算した結果を示す図、第4図は本発明の第1の
実施例の構造をデュアルコアファイバからの光の取り出
しに使用した場合を示す図、第5図は第2の実施例の構
成を示す模式図、第6図(a) 、 (b)は本発明の
第2の実施例のそれぞれ融着前と融着後の断面図、第7
図は第2の実施例の構造をデュアルコアファイバからの
光の取り出しに使用した場合を示す図、第8図はデュア
ルコアファイバの構造を示す図、第9図は従来のデュア
ルコアファイバを用いたファイバセンサを示す図、第1
0図はデュアルコアファイバの二つのコアからの光をそ
れぞれ出力として取り出す形のファイバセンサ°を示す
図である。 1・・・コア       2・・・クラッド21・・
・第1コア     82・・・tJXzコアz8・・
・クラッド ハ・・・ファイバ上にコートしたパラジウムz5・・・
レンズ      z6・・・入射光27・・・光検出
器     81・・・第1コア3z・・・第zコア 
    88・・・クラッド84.85・・・延伸部 86・・・ファイバ上にコートしたパラジウム87・・
・入射光 88・・・第1コアからの出射光 89・・・第2コアからの出射光 41・・・デュアルコアファイバ 4z・・・単一のコアを有する光ファイバ48・・・第
1コア    44・・・第1コア3z・・・コア  
    46・・・融着延伸部81・・・デュアルコア
ファイバ 82 、83・・・単一のコアを有する光ファイバ84
・・・illア     85・・・第2コア86 、
87・・・コア 特許出願人  日本電信電話株式会社 第6図 (a) (b) 第8図 第9図 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、二つのコアを有するデュアルコアファイバの第1の
    コアと単一のコアを有する光ファイバを平行に配置し、
    両者を一定の長さにわたり融着延伸して、光ファイバの
    コアとデュアルコアファイバの第1のコアを伝搬する光
    が相互に結合する間隔まで隣接せしめ、かつ該デュアル
    コアファイバの第2のコアと前記光ファイバのコアは相
    互に光結合しない間隔に保たれている結合部を有するこ
    とを特徴とする光結合器。
JP60156059A 1985-07-17 1985-07-17 光結合器 Pending JPS6217709A (ja)

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JP60156059A JPS6217709A (ja) 1985-07-17 1985-07-17 光結合器

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