JPS6219815A - フアイバ形光周波数分離合波器 - Google Patents

フアイバ形光周波数分離合波器

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JPS6219815A
JPS6219815A JP60159548A JP15954885A JPS6219815A JP S6219815 A JPS6219815 A JP S6219815A JP 60159548 A JP60159548 A JP 60159548A JP 15954885 A JP15954885 A JP 15954885A JP S6219815 A JPS6219815 A JP S6219815A
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JP
Japan
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core
fiber
dual
fibers
parts
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JP60159548A
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English (en)
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Katsunari Okamoto
勝就 岡本
Itaru Yokohama
横浜 至
Juichi Noda
野田 壽一
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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    • 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
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency

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  • 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】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば光周波数多重伝送方式に使用され、光
ファイバよりなり、外的環境変動に対して安定で、かつ
高性能の光周波数分離、あるいは合波器に関するもので
ある。
「従来の技術」 従来の光周波数分離合波器を第12図に示す。
2本の光ファイバlおよび2を用いてマツハツエンダ−
干渉計を構成している。2本の光ファイバ1.2の各両
端の近くにおいて互に融着・延伸して作製した光結合部
3,4が設けられている。光結合部3,4の結合長を調
整して3dB結合器とした場合、光ファイバ1,2の各
出射側端部1b。
2bの出力は各々次式のようになる。
P□= A2ain2(ψ)(1) P□= A2(X)!!” (ψ)(2)ここでAは入
射光の振幅であり、位相ψはψ=−β(Ll−L2)(
3) である。式(3)においてβは光ファイバー、2の伝搬
定数、Ll、 L2は各々のファイバの光結合部3゜4
間の長さである。伝搬定数βは光の波数k(=2π/λ
:λは真空中の光の波長)と光ファイバのコアの屈折率
n1とを用いて β−zknよ       (4) と表わされる。いま△L = (LI  L2 )とす
ると1.56μm帯で10 GH2離れた二つの光f1
とf2とに対する位相ψ1.ψ2は =ψ、+−n、△L(6) となる。従ってn1=1.45 、△L=1.03(−
mのときとなり、flとf2の光は各々出力ファイバ端
1bと2b(あるいは2bと1b)に出射する。
しかし、従来の第12図に示すような光周波数分離器に
おいては、外界の温度変動によって特性が著しく変化す
る。例えば石英ガラスの屈折率の温度変化は △n/△T = 1.2X10 ”C’     (8
)であるから、温度が±1°C変化した時の位相ψの変
化△ψは各々 △ψl=△ψ2=7.9π      (9)となり、
foとf2の周波数の光は各々の出力光ファイバ端の間
でランダムに変動し、安定性が無いことがわかる。
この発明の目的は、外的温度変動に対して非常に安定で
、かつ高性能のファイバ形光周波数分離合波器を提供す
ることにある。
「問題点を解決するための手段」 この発明によれば第1〜第3デュアルコアファイバが用
いられ、これらデュアルコアファイバ内の第1、第2コ
アの伝搬定数は互に異ならされている。第1デユアルコ
ア・ファイバの長手方向の2個所で第1、第2コアは互
に接近されて互にモード結合が生じる光結合部とされ、
かつ第2、第3デュアルコアファイバの各一端部は融着
・延伸されて融着延伸部とされ、その融着延伸部の端面
ば第1デュアルコアファイバの一端面に接続され、その
時第1デュアルコアファイバの第1、第2コアが第3、
第2デュアルコアファイバの一つのコアとそれぞれ対応
するものに接続される。前記二つの光結合部間の長さと
二つの伝搬定数とにより、互(二分離又は合波されるべ
き光周波数が決められる。
この構成によればマツハツエンダー干渉計を構成する第
1デュアルコアファイバの第1、第2コアの長さは同一
ファイバ内に在るため、互に常に等しく、このため安定
性がよい。
「実施例」 第1図はこの発明の一実施例を示し、デュアルコアファ
イバ5の一端はデュアルコアファイバ6゜7の各一端に
接続部18で連結され、デュアルコアファイバ6及び7
の各曲端はデュアルコアファイバ8,9および10.1
1の各一端に接続部19および20でそれぞれ接続され
ている。ファイバ5の両端部にファイバを延伸した光結
合部12゜13が、ファイバ6および7の各中間部と、
ファイバ5と反対仰1の端部とにそれぞれ光結合部14
゜15および16.17が形成されている。デュアルコ
アファイバ6.7のファイバ5との連結端部は融着・延
伸部21とされ、同様にデュアルコアファイバ8,9、
また10.11の各一端部はそれぞれ融着・延伸部22
、また23とされている。
この第1図はfl、 f2. f8. f、の4周波数
の光を分離又は合波するものである。
第2図にデュアルコアファイバの断面を、第3図にデュ
アルコアファイバの作製法を説明するための図を示す。
デュアルコアファイバは第1コア24と第2コア25が
互に平行して配され、これらコア24.25を包含して
クラッド26が設けられている。デュアルコアファイバ
の作製においては、円柱状石英棒29に超音波ドリルで
軸心と平行に、かつ軸心と対称位置に穴開けし7、これ
ら穴に第1コア、第2コア用のプリフォーム27゜28
を挿入し、ヒータ30で2100°Cに加熱して線引き
する。
次に、第1図中における2本のデュアルコアファイバの
融着・延伸部21〜23と、接続部18〜20について
説明する。第4図にコア31.32およびクラッド36
よりなるデュアルコアファイバと、コア33.34およ
びクラッド35よりなるデュアルコアファイバの融着お
よび延伸の過程を示す。第4図Aに示すようにコア31
〜34の軸心が同一平面上で互に平行するように配列さ
れ。
これらをバーナで加熱して第4図Bに示すようにコアを
互に接近するように互に融着し、クラッド35.36を
互に一体のクラッド37とし、その後さらに加熱して第
4図Cに示すようにもとのコア31〜34中の互に最も
外側のコア32,33をコア32”とコア33”として
示すようにその間隔D1が元の各デュアルコアファイバ
のコア間隔D1と等しくなるまで延伸する。
第5図にデュアルコアファイバ39と、2本のデュアル
コアファイバ40.41の融着・延伸部42とを接続部
43にて接続した様子を示す。ファイバ39の接続部4
3の近くのコア44と45との間隔D+(同図B)と、
融着・延伸部42の接続部43の近くのコア46と47
との間隔n+(同図C)とは等しくなっているので、第
1コア44の光はコア46に結合し、第2コア45の光
はコア47に結合する。従って第1図に示した実施例は
等側内に第6図のように表わせる。
以下、この発明のファイバ形光周波数分離合波器の動作
原理を説明する。まず第7図Aに示すような1本のデュ
アルコアファイバ63で構成するマツハツエンダ−干渉
形を例にとって説明する。
第7図においてデュアルコアファイバ63には間隔L1
を置いて延伸による光結合部64.65が構成されてい
る。第7図Bに第7図Aに示したマツハツエンダ−干渉
形の等価回路を示す。デュアルコアファイバの断面図は
第2図に示す通りであって、第1コア24および第2コ
ア25の比屈折率差は△1.△2であり、各々のコア半
径はalおよびa2、コア中心間の距離はdである。第
7図Bに示すようにデュアルコアファイバ63の第1コ
ア66、第2コア67と対応し、これらが平行に配され
、光結合部64.65で互に接近した2本の線で表わせ
る。第1コア66の一端66a(二単位強度の光が入射
した時の第1コア66と第2コア67間のモード結合を
考える。平行コア66.67間のモード結合に関しては
A 、 W 、 5nydrによる’ Coupled
 −mode theory for optical
 fibers ’(Jour、 of Qpt、 S
oc、 Am、、 vol、 62.no、 11 +
1)、1267.1972)に詳しく述べられている。
デュアルコア間のモード結合窓−数は次式で与えられる
ただし く11) であり、nl、 n2は各々第1コアおよび第2コアの
屈折率である。延伸による光結合部以外ではできるだけ
モード結合を小さくする必要がある。第8図に示すよう
にデュアルコアファイバ68の長さがノのとき、第1コ
ア69に単位強度の光が入射した時の第1コア69、第
2コア70の出力P+())、P2())は次式で与え
られる。
ここで ρ・=JT5四5 ”             (1
8)である。△1=0.28%、△2=0.59%、 
a1/a2=1.75の時の規格化モード結合係数(a
2/()Kを第9図に、規格化伝搬定数跡を第10図に
、1δl/kを第11図にそれぞれ示す。ノー10m程
度のとき、光結合部以外では実際上光結合が無視できる
程度に小さい、即ちP2/P1≦−50dBであるため
には、式(16) 、 (17)よりに≦3xlO’(
m’)        (20)でなければならない。
第9図よりV、=2.2の場合には d/a2≧、18               (2
1)であれば充分であることがわかる。次に延伸による
光結合部ではファイバ外径およびコア径が細くなってい
るためにV値(式(13) )が小さくなるのでモード
結合係数が大きくなる。例えばデュアルコアファイバの
外径、を11b程度に延伸してV、=044程度にした
場合、第10図、第11図より1δtl/k < 10
−10(22)となる。λ= 1.56 μmの時(k
=2π/λ)式(22)%式%(23) である。これに対して、式(10)よりV1=0.44
の時には Kt=20  (m’)             (
24)となるのでモード結合は充分に生じ、3dB結合
は容易に実現できる。第7図において、光結合部64゜
65の結合係数を調節して3dB結合器とした時、第1
コア66bおよび第2コア67bの出力光強P、=m2
(δL )            (25)P2=魚
2(δL )            (26)となる
。いま1.56μm帯で10 GH2ずつ離れた4つの
光が第6図のファイバ5の第1コアと対応する入力端5
3aに入射したとする。λ=1.56μm帯ではv、=
2..2のとき第11図よりδ/k = 5.82 X
 10−’       (27)であることがわかる
。L、=13Hとすると〔δ(fm)−δ(fl)〕L
1=(m−1)ヲ(m=1〜4 )    (28) となる。ここでflはλ、=1.56μmに対応する光
の周波数であり fm=f1+tO”−(m−1)(m=1〜4)   
(30)である。式(25)、、+、 (26)および
(28)よりδ(ft)Lx=Mπ(Mは整数)の時に
は、flとf3の光はコア54bから出射し、f2とf
4の光は53bから出射する。次にL2=6.5(ホ)
 、  L3=6.57(ホ)とすると 〔δ(f8)−δ(fl):)L2=π/2    (
31)〔δ(f4)−δ(f2)〕L3=π/2   
 (32)であるので、flの光はコア58b、f3の
光は57b、f2の光は55b、f4の光は56bから
出射する。
従って第1図(二おいてflの光はファイバ9、f2の
光はファイバ11、f3の光はファイバ8、f4の光は
ファイバ10から取り出せる。
逆にファイバ9にfl、ファイバ11にf2、ファイバ
8にf3、ファイバ10にf4の周波数の光をそれぞれ
入射すれば4つの周波数の光が合波されてファイバ5に
取り出せることは明らかであり、この発明は光周波数合
波器として使用できることは勿論である。
また前述の説明から理解されるように、2つの周波数の
光を分離又は合波する場合は第1図においてファイバ5
 ’+ 6; 7で構成され、結合部14〜17は省略
される。この構成を基本としてこの複数個を第1図に示
したように縦続的多段に接続することにより、より多く
の周波数の光を分離又は合波することができる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によればマツハツエンダ
−干渉計は一つのファイバ中の第1、第2コアと二つの
光結合部とにより構成され、従って二つのコアの長さは
温度変化に拘らず、常に互に一致しており、外的温度変
動に対して非常に安定な光周波数分離・合波器が実現で
きるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す図、第2図はデュア
ルコアファイバの断面図、第3図はデュアルコアファイ
バの作製を示す図、第4図は2本のデュアルコアファイ
バの融着・延伸を示す図、第5図は元のデュアルコアフ
ァイバと第4図に示した融着・延伸したファイバとの接
続を示す図、第6図は第1図の実施例の等価回路図、第
7図はデュアルコアファイバで構成したマンノ1ツエン
ダ干渉計の模式図Aと等価回路図B、第8図は延伸部の
無いデュアルコアファイバ、第9図はデュアルコアファ
イバの規格化モード結合係数を示す図、第10図はデュ
アルコアファイバの規格化伝搬定数を示す図、第11図
はデュアルコアファイバの1δI/kを示す図、第12
図は従来のマツノ・ツエンダ干渉形光周波数分離器であ
る。 1.2:単一モードファイバ、3,4:融着延伸部、5
,6,7,8,9,10,11:デュアルコアファイバ
、12,13.14.15゜16.17:延伸による光
結合部、18,19゜20=接続部、21,22.23
:2本のデュアルコアファイバを融着延伸した部分、2
4:第1コア、25:第2コア、26:クラッド、27
 、28 ニブリフォーム、29:石英棒、30:ヒー
タ、31 、33 :第1コア、32.34:第2コア
、35,36,37,38:クラッド、39,40.4
1:デュアルコアファイバ、42:融着延伸部、43:
接続部、44:第1コア、45:第2コア、46,49
:第1コア、47.48:第2コア、50:接続部、5
1゜52:接続部、saa e s4a :入力端、5
3b。 54b:出力端、553#573:入力端、ssb、s
sb:出力端、57b、58b:出力端、59,60,
61.62:出力端、63:デュアルコアファイバ、6
4.65:延伸部。 66a、57a:入力端、66b、67b:出力端、6
8:デュアルコアファイバ、69:第1コア、70:第
2コア。 特許出願人  日本電信電話株式会社 代  理  人   草   野     卓矛 4 
図 A                     日  
                Cオ 5 図 7178 図 分12図 オ9 図 d/a2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光ファイバを用いるマツハツエンダー干渉計にお
    いて、 クラツド中に伝搬定数がβ_1である第1コアと、β_
    1とは異なりβ_2なる伝搬定数の第2コアが配置され
    た第1デュアルコアファイバより成り、 そのデュアルコアファイバの長手方向の2ケ所において
    第1および第2コア間でモード結合が生じる程度に両コ
    アが互に接した光結合部が設けられ、 前記第1デュアルコアファイバの一端には、前記デュア
    ルコアファイバの第2、第3の2本の一端部を融着・延
    伸した融着・延伸部が対接接続されて、前記第1デュア
    ルコアファイバの第1コア、第2コアが前記融着・延伸
    部中の前記第2、第3のデュアルコアファイバの各一つ
    のコアと対応するものにそれぞれ接続されているファイ
    バ形光周波数分離合波器。
JP60159548A 1985-07-19 1985-07-19 フアイバ形光周波数分離合波器 Pending JPS6219815A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59198419A (ja) * 1983-04-26 1984-11-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フアイバ形方向性結合器の製造方法
JPS6057303A (ja) * 1983-09-08 1985-04-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フアイバ形結合子
JPS60106610A (ja) * 1983-07-06 1985-06-12 Kobe Steel Ltd 圧延材のキャンバ制御方法

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