JPS62223721A - 光フアイバの偏光解消装置 - 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〕 この発明に光源の偏光状態を解消し、無偏光とするため
の光ファイバの偏光解消装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第８図は例えばアイ・イー・イー俸イー、ジエー・ライ
トウェーブ　チクノール、エル、ティー１巻＊　Ｎｏｂ
　Ｉ　Ｈ第７１頁〜第７４頁（１９８３年）に示された
従来の光ファイバの偏光解消装置の要部を示す構成図で
ある。図においてＩＡ、ＩＢは偏波面保存光ファイバで
あり、各々元軸が４５゜傾けられた状態で接続されてお
シ、長さは２Ｌ１≦−となるようにしである。

次に動作について説明する。単一モード元ファイバシス
テムに使用するレーザ光源は、無偏光ではなく、なんら
かの偏光状態を有する（一般には直線偏光の場合が多い
）。従って、このような光源を単一モード元ファイバシ
ステムに応用する場合には、元ファイバ伝搬中に偏光状
孝が変動してしまい、大きな雑音を生ずる。このため、
光源を無偏光化する必要が生ずるが、光源の無偏光化は
、出力元全互いに直交する２つの直線偏光に分離し、各
々の光の間に、光源の可干渉長以上の光路長差を与えた
後、合波することによって達成することができる。第８
図はこのための装置構成の要部全示したものである。

この図において、使用している光ファイバは偏波面保存
光ファイバである。この元ファイバは、伝搬主軸が２つ
あり、互いに直交する２つの直線偏光のみを伝搬するも
のである。この光ファイバの２つの伝搬主軸間には屈折
率差があり、容易に伝搬モードの変換が起らないように
なっている。

そして、この図のものは２本の偏波面保存光ファイバ１
Ａ、ｌＢ’ｉ互いに４５°だけ主軸上傾けて接続したも
のである。

光ファイバ１Ａに任意の偏光状態を有する元金入射させ
ると、光フアイバ１人の伝搬光は直交する２つの直線偏
光に分離される。この状態では、２つの直線偏光波のパ
ワーは等しくないため、第２の元ファイバＩＢｔ−用い
て、直交２偏波のパワー２等しくする。すなわち、元フ
ィバ１Ａと４５゜だけ主軸を傾けた元ファイバ１Ｂに元
ファイバ１Ａからの光が入射すると、各々の直交２偏波
はそれぞれのパワーが等しい２つの直線偏光に分離した
状態で光フアイバ１Ｂ間を伝搬することになり、等パワ
ー化が達成される。この場合光ファイバ１Ｂは２つの伝
搬主軸間の屈折率が異なっているため、それぞれの伝搬
主軸を通る光の伝搬速度は異なったものになる。従って
、ある程度長い元ファイバ、′！！−用いれば、直交２
偏波間に光路長差がつくことになる。この光路長差が使
用している光源の可干渉長以上になるように元ファイバ
１Ｂの長さを選んでおけば１元ファイバ１Ｂからの出射
光を無偏光とすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光ファイバの偏光解消装置は以上のように直交２
偏波間に光路差を与える手段として、１本の偏波面保存
光ファイバの２つの主軸間の伝搬定数差を利用している
。しかし、この伝搬定数差Δβは一般には極めて小さく
、普通はΔβ＝ａ　ｏ　ｏ　。

ｒａｄ／ｍ　程度である。この程度だと、例えば波長１
μｍの光源音便うとすれば、長さ１ｒｒＬの元ファイバ
で使ったときの光路長差ΔｊはΔｌ　’＝　Ｑ、　５　
ｍとなる。光源に通常の半導体レーザを使用するとすれ
ば、その可干渉長は２〜３ｒｌＬあるため、この時必要
とされる光フアイバ長りはＬ　！＝　５　Ｋｙｎという
長いものになってしまう。従って、従来の光ファイバの
偏光解消装置では、スーパールミネッセンスダイオード
のように可干渉長の極めて短かい光源からの光（普通は
数１０μＷＬ）シか使用できないという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、距離の短い光ファイバ全周いているにもかか
わらず、可干渉長の長い光源からの元を無偏光化するこ
とができる元ファイバの偏光解消装置を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る元ファイバの偏光解消装置は。

光源からの互に直交する第１及び第２の直線偏光が入射
される第１の元ファイバと、第２の直線偏光を第１の元
ファイバから分離する分離手段と、分離後の第１の直線
偏光全所定方向に偏向させる第１の偏光手段と、偏光後
の第１の直線偏光會再び第２の直線偏光と合波させる合
波手段會有している。

そして、この分離手段及び合波手段には、また、第２の
元ファイバの両端部が接続されており、第２の光ファイ
バの中間部には、第１の光ファイバから分離されてきた
第２の直線偏光全所定方向に偏向させる第２の偏光手段
が設けられている。さらに、この第２の光ファイバの全
長即ち分離手段から合波手段に至る迄の距離は、第１の
元ファイバにおける分離手段から合波手段に至る迄の距
離よりも長いものとなっている。

〔作用〕

この発明における第１及び第２の直線偏光は、分離手段
により分離され、それぞれ所定方向へ偏光された後、再
び合波手段により合波される。このとき、分離されてか
ら合波される迄に、第１及び第２の直線偏光が進む距離
はそれぞれ異なっているため、合波される時点では、こ
れら２つの直線偏光の間には充分な光路差が付与されて
いる。

〔実施例〕

以■、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本実施例の元ファイバの偏光解消装置の概略構成を
示す構成図％第２〜第４図は分離手段（合波手段）とし
ての光フアイバカプラ３Ａ（６Ｂ）の構造を示す断面図
、第５図〜第７図は第１（第２）の偏光手段としての元
ファイバ型偏光子４Ａ（４Ｂ）の構造會示す断面図であ
る。

第１図において、２はレーザ光源、３Ａは分離手段とし
ての第１の光フアイバカプラ、６Ｂは合波手段としての
第２の元ファイバカプラ、４Ａ。

４Ｂはそれぞれ第１及び第２の偏光手段としての第１及
び第２の元ファイバ型偏光子、５Ａは第１の元ファイバ
、５Ｂは第１の光フアイバカプラ３Ａから第２の光フア
イバカプラ３Ｂまでの距離が、第１の光ファイバ５Ａの
それよりも長くなるように、途中にコイル状に巻回され
た部分を有する第２の元ファイバである。そして、これ
ら、第１及び第２の元ファイバ５Ａ、５Ｂには偏波面保
存光ファイバが用いられている。

次に、第２図〜第４図につき、第１の元カプラ６Ａの構
造全説明する（第２の光カプラ６Ｂも同様なので、その
説明は省略する）。尚、偏波面保存光ファイバには、Ｐ
ＡＮＤＡ型、楕円クラッド型、ボウタイ型等の種々のも
のがあるが、本実施例ではＰＡＮＤＡ型七例にとり説明
する。

第１及び第２の元ファイバ５　Ａｓ　５　Ｂのクラッド
５　Ａｔ　、　５　Ｂ＋にはいずれも一対の応力付与部
５Ａ、。

５　Ｂｔが設けられており、これらの応力付与部に平行
な面、あるいは垂直な面がそれぞれ応力付与伝搬主軸面
、応力非付与伝搬主軸面となる。そして、各コア５　Ａ
ｓ　、　５　Ｂ３には常に曲げ応力が加わり、応力付与
方向の屈折率とこれに垂直な方向の屈折率とが異なる値
となるため、それぞれの伝搬主軸間の元の伝搬定数差は
大きなものとなる。従って、一方の伝搬主軸上を伝搬中
の元は、モード変換により容易に他方の伝搬主軸へ乗り
移ることがない。

第１の元ファイバカプラ３Ａは、第１及び第２の元ファ
イバ５　Ａｓ　５　Ｂのコア５　Ａｓ　、　５　Ｂｓ　
を互に近接させると共に、これらの応力付与方向が互に
垂直になるよう（すなわち、２つの伝搬主軸が互に垂直
になるよう）な状態で、ガラス基板６に保持されること
により構成されている。

この製作方法は種々考えられるが、第２図〜第４図では
、第１及び第２の元ファイバ５　Ａｔ　５　Ｂのそれぞ
れの片側面を研摩し、コア５　Ａ、　、　５　ＢＳ同士
全近接させる研摩法について説明する。すなわち、まず
、第１の光ファイバ５Ａの片側部のクラッド５Ａｔｈコ
ア５　Ａ、付近まで研摩して、一対の応力付与部５Ａ、
’（＋−研摩面と垂直にすると共に、第２の元ファイバ
５Ｂの片側部のクラッド５８ｔｈコア５　Ｂｓ付近まで
研摩して、一対の応力付与部５Ｂｔ’ｔ−研摩面と平行
にする。そして、第１及び第２の光ファイバ５　Ａ　、
　５　Ｂ　’ｔｒガラス基板６に埋設し、互の光軸を合
わせた後に接合する。このときの接合は、例えば、接合
面に紫外線硬化型接着剤を予め塗布しておき、分離する
第１及び第２の直線偏光の元パワーが１：１になったと
ころで、紫外線を照射することにより行う。

次に、第５図〜第７図に示した第１及び第２の元ファイ
バ型偏光子４Ａ、４Ｂについて説明すると、第５図は第
１の（又は第２の）元ファイバ型偏光子４Ａの縦断面図
、第６図及び第７図は、それぞれ第１及び第２の元ファ
イバ型偏光子４Ａ。

４Ｂの横断面図である。これらの製作は、既述した第１
及び第２の元ファイバカプラ６Ａ、３Ｂの研摩法と同様
の研摩が行なわれ、これらの研摩面にＡＪＩるいはＡｕ
等の光を吸収する性質を有する金属蒸着膜７を形成する
ことにより行なう。

次に１以上のように構成される本実施例の動作につき説
明する。偏光解消の原理は従来技術で説明したのと同様
であり、異なるのは、互に直交する＠１及び等２の直線
偏光間の元路長差七長くとれるようにした点である。

いま、レーザ光源２から、第１及び第２の直線偏光を主
軸と４５°の角度だけ傾斜させて、第１の元ファイバ５
Ａに入射させ九とする。すると、第１及び第２の直線偏
光は第１の元ファイバ５Ａ中で２つの直交した伝搬主軸
面上でｆ振されて伝搬し、第１の元ファイバカプラ３Ａ
まで到達する。

第１の元ファイバカプラ３Ａ内では、コア５Ａ３゜５８
ｓが第１の元ファイバ５Ａと第２の光ファイバ５Ｂのそ
れぞれの伝搬主軸面が直交した状態で。

近接もしくは当接しているため、エバネツセンスト波？
介して元パワーの移動が生じ、第２の直線偏光は第１の
元ファイバ５Ａから第２の元ファイバ５Ｂに分離される
ことになる。

ｉ１０元ファイバカプラ３Ａで互に分離された第１及び
第２の直線偏光は、それぞれ第１及び第２の元ファイバ
５Ａ、５Ｂ内七進み、第１及び第２の光ファイバ型偏光
子４Ａ、４Ｂに到達する。

すると、ここでは金属蒸着膜７と垂直な面内で振動する
光は金属蒸着膜７に吸収されてしまい、金属蒸着膜７と
平行な面内で振動する元のみが透過することになる。す
なわち、第１及び第２の直線偏光は、それぞれ所定方向
に偏光されることとなる。

それぞれ、第１及びｉ＠２の光フアイバ型偏光子４Ａ、
４Ｂ全通過した第１及び第２の直線偏光は、合波される
べく第２の光フアイバカプラ６Ｂに到達する。このとき
、第１の元ファイバカプラ３Ａから第２の光フアイバカ
プラ６Ｂまでの、第１及び第２の光ファイバ５Ａ、５Ｂ
のそれぞれの長さが異なるため、第１の直線偏光と第２
の直線偏光との間には充分な光路差が生じている。例え
ば、第１及びｗｃ２の光フアイバカプラ３Ａ、３Ｂ間の
距離を、第１の光ファイバ５Ａについては１１ｎ、ｌ＠
２の光ファイバ５Ｂについては１０ｍとすると。

第１及び第２の直線偏光間の光路差は９ｍとなる。

これは、通常の半導体レーザ光源の可干渉長（２〜３ｍ
）よりも充分長い距離である。従って、それまで互に分
離していた第１及び第２の直線偏光は、第２の元ファイ
バカプラ６Ｂ内において、無偏光の状態で合波されるこ
とになる。なお、第１及び第２の光ファイバ５Ａ、５Ｂ
の、第１の光フアイバカプラ３Ａから第２の光フアイバ
カプラ６Ｂまでの距離は、使用する光源の可干渉距離に
ょシ適宜調整すればよい。

本実施例は概ね以上のように構成されるものであるが、
本発明にあっては、なお、次の態様をも包含する。すな
わち、上記実施例では偏波面保存光ファイバとしてＰ　
Ａ　Ｎ　Ｄ　Ａｎｔ使用した例七示したが、いかなる種
類の偏波面保存光ファイバを用いてもよい。ま九、光フ
アイバカプラ製作方法として研摩法について説明したが
、これは例えば融着延伸法（元ファイバの主軸ｔそろえ
て接着したのち、溶かして引っ張る方法）やその他の方
法によって製作することとしてもよい。この元ファイバ
カプラとして、応力付与軸が互いに直交するように二本
の元ファイバ會配置したものについて説明したが、これ
は、応力付与軸が平行になるように配置したものでも同
等の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、互に直交する２つの
直線偏光上分離して、それぞれで長さの異なる光ファイ
バで伝搬させ、所定方向に偏光し之後１合波する構成と
したので、これらの直線偏光間に大きな光路差全容易に
付与することができ。

可干渉距離の長い光源からの光についても、光ファイバ
ｙ２長距離にわたって使用することなく、無偏光化する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による元ファイバの偏光解
消装置の概略構成會示す構成図、第２図は第１又は第２
の光フアイバカブラの構造を示す縦断面図、第３図は第
２図の■−■線に沿う横断面図、第４図は第３図の部分
拡大図、第５図は第１又は第２の元ファイバ型偏光子の
構造を示す縦断面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に
沿う第１の光フアイバ型偏光子の横断面図、第７図は第
５図の■−■線に沿う第２の元ファイバ厘偏光子の横断
面図、第８図は従来の元ファイバの偏光解消装置の概略
構成會示す構成図である◎ ２はレーザ光源、６Ａは第１の光フアイバカプラ（分離
手段）、６Ｂは第２の元ファイバカプラ（合波手段）、
４Ａ及び４Ｂはｌ＠１及び第２の光フアイバ型偏光子（
偏光手段）、５Ａ及び５Ｂは第１及び第２の光ファイバ
ー　５　Ａｌ　ｔ　５　Ｂ１はクラッド、５　Ａ２　、
５８２は応力付与部、５　Ａ、　、　５　ＢＳはコア、
７は金属蒸着膜である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人　　　三菱電機株式会社 （外２名） 第３図 第５図 第６図 ムΔ 第７図 づ１：＄３　　　　　’）ｌ：＄１ 第８図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの、互に直交する第１及び第２の直線偏
   光が入射される第１の光ファイバと、上記第１の光ファ
   イバに設けられ、且つ上記第２の直線偏光を上記第１の
   光ファイバから分離する分離手段と、上記第１の光ファ
   イバに設けられ、且つ上記分離手段通過後の第１の直線
   偏光を所定方向に偏光させる第１の偏光手段と、上記第
   １の光ファイバに設けられ、且つ上記第１の偏光手段通
   過後の第１の直線偏光が入射される合波手段と、上記第
   １の光ファイバの上記分離手段から上記合波手段までの
   距離よりも長い距離を有するように両端部が該分離手段
   及び合波手段に接続されると共に、中間部に上記第２の
   直線偏光を所定方向に偏光させる第２の偏光手段が設け
   られ、上記第１の直線偏光と合波させるべく、上記分離
   手段による分離後の第２の直線偏光を、該第２の偏光手
   段を介して上記合波手段まで伝搬する第２の光ファイバ
   とから成る光ファイバの偏光解消装置。
2. （２）上記第１及び第２の光ファイバとして、偏波面保
   存光ファイバを用いた特許請求の範囲第１項記載の光フ
   ァイバの偏光解消装置。
3. （３）上記分離手段及び合波手段として、上記第１及び
   第２の光ファイバの一方のクラッドの応力付与伝搬主軸
   面及び他方のクラッドの応力非付与伝搬主軸面を研摩し
   、これら両伝搬主軸を互に直交させると共にそれぞれの
   コアを近接させた状態で、該第１及び第２の光ファイバ
   の研摩面同士を接着させて形成した光ファイバカプラを
   用いた特許請求の範囲第２項記載の光ファイバの偏光解
   消装置。
4. （４）上記第１及び第２の偏光手段として、上記第１及
   び第２の光ファイバの一方のクラッドの応力付与伝搬主
   軸面及び他方のクラッドの応力非付与伝搬主軸面をコア
   付近まで研摩し、該研摩により形成された面に光吸収性
   の金属蒸着膜を形成した光ファイバ型偏光子を用いた特
   許請求の範囲第２項又は第３項のいずれかに記載の光フ
   ァイバの偏光解消装置。