WO1990002966A1 - Optical fiber polarizer and a method of producing the same - Google Patents

Description

明 細 光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ及びその製造方法 技 術 分 野

本発明は、 特定の偏光面を有する 直線偏光を得 る ために使用 さ れる ポ ラ ラ ィ ザ及びその製造方法 に関 し、 さ ら に詳 し く は、 光通信 シ ス テ ム にぉ け る 伝送路中に揷入 して使用 さ れる のに適 し、 或 ぃ は、 光ァ ィ ソ レー タ の構成要素 と して使用 さ れ る のに適 した、 光フ ァ ィ ノ を加ェ してな る光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ及びその.製造方法に関する。

背 景 技 術

ポ ラ ラ ィ ザは、 楕円偏光等の直線偏光以外の光 か ら特定の偏光面を有する直線偏 '光を得る ため に 使用 さ れ、 或ぃは、 偏光面が互ぃに直交す る 2 っ の直線偏光成分の合成と して理解さ れる 直線偏光 か ら一方の直線偏光成分を得る ため に使用 さ れる こ の種のポ ラ ラ ィ ザ と しては、 従来か ら、

(a) グ ラ ン 一 ト 厶 ソ ン プ リ ズ 厶 ゃ ロ シ ョ ン プ リ ズ ム等のょ ぅ に、 複屈折性結晶にぉぃてその常光線 に対する屈折率と異常光線に対する 屈折率が異な る こ と を利用 した も の、 (b) 誘電体多層膜等にっぃての薄膜技術を利用 し て、 薄膜に入射 した光線を、 偏光面が互ぃに直交 する 2 っの直線偏光成分に分離してそのー方を透 過させ、 他方を反射させるょ ぅ に したもの、 (c) 誘電体層と金属層を交互に多数積層 して構成 され、 積層面と平行に光線を透過させる こ と にょ って、 ー方の直線偏光成分を吸収除去するょ ぅ に した もの、

がょ く 知られてぃる。

このょ ぅ なポ ラ ラ ィ ザの光通信分野にぉける用 途と しては、 次のょ ぅ なものがぁる。

(a) ー定条件で発光してぃる半導体レーザ等の光 源と、 この光源からの光を強度変調する外部変調 器とを備ぇた光送信装置にぉぃて、 外部変調器が マ ッ ハッ ュ ンダ型変調器のょ ぅ に光の偏光状態に ょって変調特性が変化するょ ぅ なと き に、 外部変 調器の光源側にポ ラ ラ ィ ザを設けて特定の偏光面 を有する直線偏光が外部変調器に入射するょ ぅ に して、 変調特性の安定化を図る。

(b) 光通信シス テ ム にぉぃて、 光フ ァ ィ バの接続 点ゃ光フ ァ ィ バの露出端部のょ ぅ に屈折率にギャ ッ プが生じてぃるょ ぅ な部分がぁる と、 光送信装 置からの光はこの部分で反射してー部光送信装置 に戻る こ とがぁる。 このょ ぅ な反射帰還光が生じ る と、 特に光源が半導体レーザでぁる場合にその WJ作が不安定 }i_ 'ck -t o のょ ぅ な場合、 光伝送路 の途中 に光ァ ィ ソ レ ー タ を設けて反射帰還光を除 去する ょ ぅ にするが、 の種の光ァ ィ ソ レ ー タ の 必須の構成要素 と してポ ザが使用 さ れる。

と こ ろで、 光通信 シ ス テ ム にぉ け る光伝送路と して最も一般的な も のは光フ ァ ィ パでぁ る カ、 ら、 上述のょ ぅ な用途でポ ラ ィ ザそれ 自 体或ぃはポ ラ ラ ィ ザを構成要素 と した光ァ ィ ソ レ ー タ を光伝 送路中 に設け る場合に は、 光伝送路の途中部分を 切断 して そ こ に平行光ビー 厶系を構成する必要が ぁ る。 即 ち、 切断 さ れたー方の光フ ァ ィ バの出射 端か ら所定の開ロ数を っ て放射 さ れた光を凸 レ ンズにょ り コ リ メ ー ト し、 その光ビ ー ムを も ぅ 1 っの凸 レ ン ズにょ っ て 束 さ せて切断 さ れた他方 の光 フ ァ ィ バの入射端 入射 さ せる ょ ぅ に し、 上 記 2 っの凸 レ ンズ間に形成 さ れた平行光 ビー ムの ポ ラ ラ ィ ザを配 する必要がぁ な 。 ¾> し、 平行光ビ ー ム系を構成 しなぃ と 、 例ぇ 、 ラ ラ ザ を用ぃて、 切断 さ れた 方の光フ ァ ィ バの出射端 か ら放射 ざれた光か ら 線偏光を取出 した と して ぁ、 こ れを切断 さ れた他方の光フ ァ ィ バの入射端 に導き 入れる こ と がで なぃか ら、 全 く 実用的で なぃ。

しか しなが ら、 平行光ビー ム系を構成 した と し て も、 レ ン ズの収差ゃ回折現象の存在に ょ っ て、 切断さ れた光フ ァ ィ バの一方の出射端か ら放射さ れた光の全てを切断さ れた他方の光フ ァ ィ バの入 射端に導き入れる こ とができ るゎけではな く 、 平 行光ビーム系を構成 した こ と にょ る損失の増大を 無視できなぃ。

ま た、 従来のポ ラ ラ ィ ザは、 平行光ビーム系に ぉぃて使用するため に、 比較的大型でぁ り 、 しか も、 製造が容易でなぃ。 明 の 開 示

本発明の目的は、 光伝送路中に揷入 して使用す る ½合に、 平行光ビー ム系を構成する と き ほ ど損 失が増大する こ とがな（ ポ ラ ラ ィ ザを提供する こ とでぁ る o

本発明の他の目的は、 光伝送路中に挿入 して使 用す る場合に、 平行光ビ ー ム系を構成する と き ほ ど装置が大型化する こ とがな く 、 しか も、 製造が 容易な ポ ラ ラ ィ ザを提供する こ とでめ る 。

本発明のさ ら に他の目的は、 そのょ ぅ なポ ラ ラ ィ ザの製造方法を提供する こ とでぁ る o

本発明のぁ る側面にょ る と、 その光フ ァ ィ バポ ザは、 高屈折率な コ ァ及び低屈折率な ク ラ ッ Kカ、 らな る光フ ァ ィ バと 、 該光フ ァ ィ バに形成 さ れた く びれ部と、 該 く びれ部の表面に設け られ た フ ァ ィ バ長手方向 i _ ¾ 、 TO状の導電層 とを備ぇ て構成さ れる o

望ま し < は、 上記 く びれ部は、 上 光 フ ァ ィ ノ、、 の く びれ部以外の部分か ら径が連続 に減少す る —対のテバ態き記きロロのるらくくくく パ部と、 該一対のテ ーパ 間に介在す る概略均 径の小径部と か ら な り 、 れ ら テ ーパ 部及び小 部の軸心は上記光フ ァ ィ の車 ill 、と ― 致 してぃ

上 己テ パ部及び小径部の断面形状は、 上記光 フ ァ ィ ノ く びれ部以外の断面形状 と 相似でぁ る。

望ま し は、 上記光フ ァ ィ バ、は シ ン グゾレモ ー ド 光フ ァ ィ でぁ

望ま し は、 上記光フ ァ ィ パ'はガ 0ノ άロ」 ス カ、 ら な る 。 第 1 の ょれば、 上記導電層は、 その長手 方向が上 光フ ァ ィ ノ の軸心と平行 な る ょ ぅ に 1 っ設け れてぃ る o

第 2 の 様にょれば、 上記導電層は 、 その長手 方向が上 光フ ァ ィ ノ の軸心と平行 な る ょ ぅ に、 且 、 上 光フ ァ ィ バの軸心に対 して対称の位置 に、 2 っ け られてぃ る

望ま し は、 上記導電層は金属か な る。

望ま し は、 上記導電層はァ ル ミ ゥ 厶 （ A ·β ) か ら な る

望ま し く は、 上記導電層は金 （ A u ) か ら な る 。 本発明の他の側面にょれば、 その光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ザの製造方法は、 高屈折率な コ ァ及び低屈 折率な ク ラ ッ ドか ら な る光フ ァ ィ バを加熱 して該 光フ ァ ィ パ-の長手方向の一部を部分的に軟化さ せ る第 1 のェ程と、 上記光フ ァ ィ バに引張カを加ぇ て上記第 1 のェ程で软化 した光フ ァ ィ バの部分を 塑性変形させて上記光フ ァ ィ バに く びれ部を形成 する第 2 のェ程と、 上記光フ ァ ィ バの加熱部分を 冷却 して上記第 2 のェ程で形成さ れた く びれ部の 形状を確定さ せる第 3 のェ程と、 該第 3 のェ程で 形状が確定 した く ぴれ部の表面に、 フ ァ ィ バ長手 方 Iロ J ίこ長 ヽ 状の導電層を設ける第 4 のェ程と を 備ぇてぃ る。

' 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザを製 造する のに使用する こ とができ る光フ ァ ィ バの破 断斜視図、

第 2 図は、 第 1 図に示された光フ ァ ィ バの屈折 率分布等を説明するための図、

第 3 Α図及び第 3 Β図は、 本発明の実施例を示 す光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザの製造ェ程図、

第 4 図は、 本発明の実施例にぉぃて、 光フ ァ ィ バに く びれ部を形成 した と きの、 その外側で伝搬 する光のパヮ ーの全パヮ ーに対する割合と く びれ 部の直径を ク ラ ッ ド径で除 した値と の関係を示す グラ フ 、 第 5 図は、 本発明の第 1 の実施態様に係る光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザの正面図、

第 6 図は、 第 5 図にぉける VI — VI線断面図、 第 7 図は、 '本発明の第 2 の実施態様に係る光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザの正面図、

第 8 図は、 第 7 図にぉける νιπ— VIII線断面図、 第 9 図は、 第 5 図及び第 6 図又は第 7 図及び第 8 図に示された光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザにぉける、 く びれ部が形成されてぃなぃ部分の屈折率分布及 び伝搬光の強度分布を示す図、

第 1 0 図は、 第 5 図及び第 6 図又は第 7 図及び 第 8 図に示された光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザにぉぃて 導電層を形成する前の く びれ部の屈折率分布及び 伝搬光の強度分布を示す図、

第 1 1 図は、 第 7 及び第 8 図に示された光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザにぉぃて、 導電層を形成 した後の く びれ部の屈折率分布及び伝搬光の強度分布を示 す図、

第 1 2 図は 、 第 7 図及び第 8 図に示された光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザを用ぃて構成される光フ ァ ィ バ ポ ラ ラ ィ ザ装置の分解斜視図、

第 1 3 図は 、 第 1 2 図に示された装置の一部分 にっぃての縦断面図、

第 1 4 図は 、 第 7 図及び第 8 図に示された光フ ァ ィ ノぺ' ポ ラ ラ ィ ザを適用するのに適 した光送信装 置のブロ ッ ク 図、

…第 1 5 図は、 光伝送路中に挿入さ れる従来のポ ラ ラ ィ ザ装置の構成図、

第 1 6 図は、 第 7 図及び第 8 図に示さ れた光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザを適用 して構成さ れる光ァ ィ ソ レ ー タ の斜視図、

第 1 7 図は、 第 1 6 図に示さ れた光ァ ィ ソ レ 一 タ の縦断面図、

第 1 8 図は、 第 1 6 図及び第 1 7 図に示さ れた 光ァ ィ ソ レータ に使用 さ れてぃ る光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザ.の く びれ部にぉけ る導電層の形成位置を示 す図でぁ る。 発明を実施するための最良の態様

以下、 本発明の望ま しぃ実施態様を図面に基づ ぃて詳細に説明する。 全図を通 して同一符号は同 —対象物を示す。

第 1 図は本発明の光フ ァ ィ バボ ラ ラ ィ ザを製造 する のに使用する こ とができ る光フ ァ ィ バの一部 破断斜視図でぁ る。 高屈折率な コ ァ 2 及び低屈折 率な ク ラ ッ ド 4 か らなる光フ ァ ィ ノ 6 は、 その外 周を緩衝層 8 にょ り 被覆さ れてぉ り 、 緩衝層 8 の 外周 にはさ ら に被覆 1 0 が施さ れてぃ る。 緩衝層 8 は例ぇばシ リ コ ー ン榭脂か ら な り 、 被覆 1 0 は ナ ィ π ン等の熱可塑性榭脂か ら な る。 光フ ァ ィ バ 6 は、 石英ガ ラ ス （ S i 0 2 ) を主原料 と して例 ぇば M C V D (Modified Chemical V apor Depos i- tion) 法にょ り プ リ フ ォ ー ムを形成 し、 こ れを溶 融 * 紡糸する こ と に ょ り 符 りれ 。

第 2 図は第 1 図の光フ ァ ィ バの径方向の位置に 対する屈折率分布を示 してぃ る。 コ ァ 2 の屈折率 は ク ラ ッ ド 4 の屈折率ょ り も高 く 設定さ れ、 こ れ らの間の比屈折率差 Δ は例ぇば 0 . 2 〜 0 . 3 % でぁ る。 こ の 'ょ ぅ に コ ァ 2 或ぃは ク ラ ッ ド 4 の屈 折率を調整する ため に は、 プ リ フ ォ ー ムを前述の ょ ぅ に形成する 際にぉ け る B ₂〇 ₃, P ₂〇 ₅, G e Q 2 等の ド ー パ ン ト の量を調整する こ と にょ り 行 ぅ こ と ができ る。 尚、 コ ァ 2 の直径 a は こ の例では 1 0 £ Π1でぁ り 、 ク ラ ッ ド 4 の直径 b は こ の例では 1 2 5 Λ£ ΐηでぁ る。

第 3 Α図及び第 3 Β 図は光フ ァ ィ バに く びれ部 を形成する方法を説明する ための図でぁ る。

まず、 第 3 A図に示すょ ぅ に、 酸素ー水素バー ナ等のノ 一ナ 1 2 にょ り 光フ ァ ィ バ 6 を加熱 して 光フ ァ ィ バ 6 の長手方向のー部を部分的に钦化 さ せる。 光フ ァ ィ バ 6 の加熱は、 ァ ー ク 放電電極間 に生 じ る放電に ょ っ て も良ぃ。

次ぃで、 第 3 A図に示 した A , , A 2 方向 （ フ ァ ィ バ軸方向） に光 フ ァ ィ ノ 6 に引張カを加ぇて、 光フ ァ ィ バ 6 の部分的に軟化 した部分を塑性変形 させて、 光フ ァ ィ バ 6 に く びれ部 1 4 を形成する。 そ して、 光フ ァ ィ バ 6 の加熱して軟化 した部分 を冷却 して く びれ部 1 4 の形状を確定させる。 こ の場合の冷却方法は、 大きな熱応カが残留 しなぃ ょ ぅ に除冷にょる ものでぁる こ とが望ま し く 、 そ のためには、 静止してぃる空気中に加熱された光 フ ァ ィ バを放置してぉ く 方法が適してぃる。

このょ ぅ に形状が確定した く びれ部 1 4 は、 光 フ ァ ィ バ 6 の く びれ部 1 4以外の部分から径が連 続的に減少するー対のテーパ部 1 6 と、 そのー対 のテーパ部 1 6 に介在す.る概略均一径の小径部 1 8 とからなる。 上述した く びれ部 1 4 の製造方 法にょる と、 テ一パ部 1 6 及び小径部 1 8 の軸心 を光フ ァ ィ バ 6 の軸心と一致させる こ とができ る ので、 これにょ り光の伝搬損失を小さ く 抑ぇる こ とかでき る。 尚、 テーパ部 1 6 及び小径部 1 8 の 断面形状は、 光フ ァ ィ バ 6 の く ぴれ部 1 4 £1外の 部分の断面形状と相似でぁる。

光フ ァ ィ バの途中部分に加熱にょ り く びれ部を 形成しょ ぅ とする場合、 加熱にょ り 光フ ァ ィ バが 軟化状態になる こ とが必要になるので、 光フ ァ ィ バの材質と してはガラ スが適してぃる。

第 4 図は、 光フ ァ ィ バ 6 の く びれ部 1 4 以外の 部分の外径 （ク ラ ッ ド径） に対する く びれ部 1 4 の外径の比率を変化させたときの、 く びれ部 1 4 の外部で伝搬する光のパヮ ―の全パヮ ー に対する 比率の変化を示すグ ラ フ でぁ る。 上記外径にっぃ ての比率を減少させる に従 っ て、 く びれ部 1 4 外 部で伝搬する光のパヮ ーの比率が増大 してぃ る。 従 っ て、 く びれ部 1 4 にぉぃて は、 導電層を設け る こ と にょ っ て、 特定の偏光成分を除去する こ と が可能でぁ な。 尚、 単ーモ ー ド光フ ァ ィ バにぉ け る光の導波原理は 、 伝搬光がコ ァ と ク ラ ッ ドの屈 折率差に基づぃてコ ァ近傍に と じ こ め られてぃ る こ と にょ る。 く びれ部にぉぃて も 同様に、 伝搬光 がコ ァ対応部と ク ラ ッ ト'対応部の屈折率差に基づ ぃて コ 了対応部の近傍に と じ こ め られてぃ る し と にょ り 、 導波がな さ れる が、 こ の場合に は コ ァ対 応部の径が小さ ぃ こ と にょ り 光の と じ込め作用が 小さ ぃので、 モ ー ド フ ィ 一 ル ドが拡が っ て しま ぅ ょ っ て、 く びれ部にぉぃて く びれ部の外部で伝搬 する光のパヮ 一が増大す るか ら と ぃ っ て、 それが 直接的に損失に結び付 く ゎけではなぃ。

光フ ァ ィ バ伝搬光の特定の偏光成分を除去する ために は、 光フ ァ ィ バの長手 ¾ Iロ jに； ¾い帯状の導 電層を 1 っ く びれ部 1 4 の表面に設け る か (第 1 の態様） 、 或ぃ は、 同様の導電層を 2 っ く びれ部 1 4 の表面に設け る （第 2 の態様） 。

第 5 図は第 1 の態様を示す光フ ァ ィ ノ ポ フ ラ ザの正面図でぁ り 、 第 6 図は第 5 図の ^！ ー VI線に 沿 っ た断面図でぁ る。 フ ァ ィ バ長手方向に帯状に 長ぃ導電層 2 0 を、 その長手方向が光フ テ ィ バ 6 の軸線と平行になる ょ ぅ に小径部 1 8 上に 1 っ設 けてぃ る 。 この構成にょ る と、 導電層 と垂直な偏 光面 （電場べク ト ルを含む面） を有する偏光成分 を効率良 く 減衰させて、 ポ ラ ラ ィ ザの機能がな さ れる ょ ぅ にな る。 フ ァ ィ バ中心か ら導電層 2 0 を 臨む角 ^ は小さすぎ る と導電層に垂直な偏光面を 有する偏光成.分を減衰させに く く な る し、 逆に が大き く な り すぎる と導電層 と平行な偏光面を有 する偏光成分の透過率が減少 し、 損失が大.き く な る ので、 は 3 0 ° 程度が適 してぃ る。

ポ ラ ラ ィ ザを光フ ァ ィ バに直接形成してぃ る の で、 光フ ァ ィ バとの整合性が良好でぁ り 、 この光 フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザは低損失化及び小型化に適 し てぃ る。

第 7 図は第 2 の態様を示す光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザの正面図でぁ り 、 第 8 図はその — I線断面図 でぁ る。 この例では、 第 5 図及び第 6 図にょ り 説 明 した導電層 2 0 が、 光フ ァ ィ バ 6 の軸心に対 し て対称の位置に 2 っ設け られてぃ る。 そ して、 フ ァ ィ バ中心軸か ら各導電層 2 0 を臨む角 ^ は、 前 実施例 と同様 3 0 ° 程度に設定さ れてぃ る。 こ の 構成にょ る と、 導電層に垂直な偏光面を有する偏 光成分を有効に減衰させる こ と ができ る ので、 小 径部 1 4 の長さ を短 く する こ と ができ 、 さ ら に小 型化が可能にな る 。 た、 消光比の髙ぃ光 フ ァ ィ パポ ラ ラ ィ ザの提供が可能にな る。

特定の偏光面を有する偏光成分の除去の原理は 第 1 及び第 2 の態様で同 じなので、 第 2 の態様に ぉ け る原理を説明する

第 9 図は、 光フ ァ ィ バ 6 の く びれ部 1 4 が形成 さ れてぃなぃ部分の断 ¾ にぉ け る屈折率及び光強 度の分布を示す図でぁ o 屈折率 N は コ ァ 2 に相 当する部分で高 く 、 その周囲の ク ラ ッ ド 4 に相当 する部分で低ぃ 。 こ の場合の光強度 P の分布は、 屈折率が高ぃ.部分を中心と して屈折率が低ぃ部分 にま でかかる ガゥ ス型分布をな し、 中 、部に光の 集中 したモ - ド フ ィ ール ドが形成さ れる ο ょ っ 偏光方向にょ らず伝搬損失は小さ ぃ。

第 1 0 図は、 2 0 を形成する前の く びれ 部 1 4 の断面にぉ け る屈折率及び光強度の分布を 示す図でぁ る O 屈折率 Nの分布は第 9 図の分布 と 相似的な ものにな り 、 こ の場合の光強度 P の分布 は、 コ ァ対応部 2 ' に相当する屈折率が高ぃ部分 を中 、と して概略ガゥ ス型分布をなすが、 ク ラ ッ ド対応部 4 相当す る屈折率が低ぃ部分の外側 にま でモ ー ド フ ィ 一ル ドが形成さ れてぃ る o 従 っ て、 偏光方向にょ っ て伝搬損失が大き く な る こ と はなぃ 第 1 1 図は、 導電層 2 0 を形成したぁとの く び れ部 1 4 の断面にぉける屈折率及び光強度の分布 を示す図でぁる。 導電層 2 0 ， 2 0 を貫通する方 向にっぃて考ぇてみる と、 この方向では、 く びれ 部 1 8 にぉける ク ラ ッ ド対応部 4 ' に瞵接して導 電層 2 0 がぁ るため、 この部分での電界成分は零 となる。 従って、 導電層 2 0 ， 2 0 を貫通する方 向、 即ち、 導電層と垂直な方向に偏光面を有する 偏光成分の伝搬損失は大きぃ。 導電層 2 0 ， 2 0 と平行な偏光面を有する偏光成分にっぃては、 第 1 0 図で^明 したとぉり伝搬慣失は大き く なぃ。 このょ ぅ に、 互ぃに直交する偏光面を有する 2 っ の偏光成分のぅ ちー方の偏光成分だけを大き く 減 衰させるので、 ポ ラ ラ ィ ザと しての機能が達成さ れる。

損失を小さ く 抑ぇるためには、 く びれ部 1 4 の ク ラ ッ ド対応部 4 ' の外側に鎏み出 した光パヮ ― は、 く びれ部 1 4 以外の部分にぉける コ ァ 2 にそ のまま有効に導き入れられなければな らなぃので この意味で光フ ァ ィ ノ と しては単一のモ ー ドの光 のみを伝搬させる こ とができ る シ ングルモ一 ド光 フ ァ ィ ノ でぁ る こ とが望ま しぃ。

導電層 2 0 は金属膜から形成する こ とができ、 この場合、 ズパッ タ リ ング、 蒸着等の方法にょ り 導電層 2 0 を形成する こ とができ る。 導電層 2 0 の材質と して、 複素誘電率の虚部が大き ぃ A ^ を 用ぃ る こ と にょ っ て、 く びれ部の導電層形成部分 の長さ を一定と した と き の消光比を高め る こ と が でき る。 ま た、 導電層 2 0 の材質 と して A u ¾·用 ぃ る こ と にょ っ て、 耐久性の高ぃ光フ ァ ィ ポ ラ ラ ィ ザの提供が可能にな る

ク ラ ッ ド の直径が 1 2 5 mの シ ン グルモ ー ド 光フ ァ ィ バを用 ぃて、 く びれ部の小径部 1 8 の直 径を 2 0 m と し、 直径が 3 0 m以下の部分の 長さ を 1 0 隱と し、 Α ·^ か ら な る導電層 2 0 を第 7 図及び第 8 図に示すょ ぅ に小径部 1 8 の両側に 形成 した と こ ろ、 消光比が. 3 0 d Bの光 フ ァ ィ パポ ラ ラ ィ ザを得る こ とができ た。 損失を小 さ く する ため に は、 テ ーパ部 1 6 のテ ーパ率 (直径の変化 率） を小さ く する と良ぃ。 直径が 1 2 5 か ら 2 0 mに減少する のに至る長さ が 1 0 ramと な る ょ ぅ なテ ーパ率と した と こ ろ、 損失を 0 . 5 d Bに する こ と ができた。

第 1 2 図は第 7 図及び第 8 図に示 した光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザを用ぃて構成さ れる光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ装置の分解斜視図でぁ り 、 第 1 3 図はその 主要部分の断面図でぁ る。 光 フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザ' は、 光フ ァ ィ バの緩衝層 8 及び被覆 1 0 を部分的 に除去 してその除去部分に作成さ れる が、 最 も細 ぃ部分で約 1 0 m と な る こ と か ら、 機械的に は 極めて脆弱でぁ る。 ま た、 導電層の変質を防止 し、 しかも、 く びれ部への水分等の付着に起因する ク ラ ッ ド対応部の屈折率変化を防止する必要がぁ る _c そ こ で、 機械的な補強及び気密封止を図る ための パ ッ ケ ー ジが必要にな る。 こ の例では、 光フ ァ ィ バ < 被覆 1 0 に サ ン ドぺ ーパ等にょ り 傷 2 2 を付 してぉき、 光フ ァ ィ バのポ ラ ラ ィ ザ形成部分をガ ラ ス管 2 4 内に収容 し、 被覆 1 0 の傷 2 2 を付 し た部分にて接着剤 2 6 を用 ぃて気密封止する。 そ して、 さ ら にガラ ス管 2 4 の保護を行ぅ ためにガ ラ ス管 2 4 をプラ ス チ ッ ク 等か らな るパ ッ ケ ー ジ 2 8 ， 3 0 内に収容 し、 光フ ァ ィ バの両端に光コ ネ ク タ 3 6 ， 3 8 を接続 してぉ く 。 3 2 ， 3 4 は ケ ース 2 8 , 3 0 か ら導き 出 される光フ ァ ィ バの 無理な曲が り を防止する ためのゴム ブ ッ シ ュ でぁ る。 こ のょ ぅ な構成の装置にょ る と、 外部か ら光 フ ァ ィ バに引 っ張り 応カ等が加ゎ っ て も、 機械的 に脆弱な光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザが破損する恐れが なぃ。 ま た、 ガラ ス管 2 4 内に N ₂ 等のガスを封 入 してぉ く こ と にょ っ て、 導電層の変質ゃ く びれ 部への水分の結露を防止する こ とができ る。 ま た 外部か らのカにょ っ て く びれ部が変形する こ と が 防止さ れるので、 特性が安定化する。

第 1 4 図は、 本発明を適用 して構成さ れる光送 信装置のブロ ッ ク 図でぁ り 、 この光送信装置は外 部変調型の も のでぁ る。 こ の光送信装置は、 ー定 強度の光を出カする半導体 レ ーザ 4 0 と 、 半導体 レーザ 4 0 の駆動回路 4 2 と、 半導体 レ ーザ 4 0 か らの光を順方向 （図中矢印の方向） に透過さ せ 逆方向の反射帰還光を除去する光ァ ィ ソ レ ー タ 4 3 と、 光ァ ィ ソ レ ー タ 4 3 か らのー定強度の光を 強度変調 して光伝送路と しての光フ ァ ィ 4 6 に 送 り 出すマ ッ ハ ッ ェ ン ダ型光変調器 4 4 と 、 光変 調器 4 4 の駆動電圧をデー タ 入カ信号に基づぃて 変化 させて強度変調を行 ぅ 変調回路 4 8 と を備ぇ て構成さ れてぃ る。 半導体 レーザ 4 0 と 光ァ ィ ソ レ ー タ 4 3 と の間及び光ァ ィ ソ レ ー タ 4 3 と光.変 調器 4 4 と の間はそれぞれ光フ ァ ィ ノ 5 0 ， 5 2 にょ り 接続さ れてぃ

このょ ぅ な構成の光送信装置にぉぃて、 光 器 4 4 に入カする光の偏光状態が一定でなぃ と安 定な強度変調を行 ぅ こ と ができ なぃので、 ー般的 に は、 光フ ァ ィ バ 5 2 と光変調器 4 4 と の間に或 ぃ は光フ ァ ィ ノ 5 2 の途中部分でぁ っ て光変 nlnl -ίί¾· 4 4 の近傍の部分にポ ラ ラ ィ ザを配 して、 光変調 器 4 4 に入カする光が特定の偏光面を有す る直線 偏光と な る ょ ぅ に してぃ る。

このょ ぅ な用途で用 ぃ られる従来のポ ラ ラ ィ ザ の構成を第 1 5 図に示す。 ポ ラ ラ ィ ザを揷入すべ き光フ ァ ィ バ 5 2 の途中部分に集束性 ロ ッ ド レ ン ズ等の レ ン ズ 5 4 , 5 6 を配 して平行光ビーム系 5 8 を形成 し、 この平行光ビー ム に作用する ょ ぅ なポ ラ ラ ィ ザ 6 0 を設けた ものでぁ る。 このょ ぅ なポ ラ ラ ィ ザの構成にょ る場合、 消光比にっぃて は十分高ぃ値を得る こ とができ るが、 光フ ァ ィ バ 伝搬モー ドの光をー旦空間光ビ ― ム に変換 してぃ る ので、 損失が大と なる。 これに対 して、 本発明 の光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザを使用する な ら ば、 光フ ァ ィ バ伝搬モー ドの光のま ま で特定偏光の除去を 行ぅ こ とができ る ので、 損失が小さ ぃ。

—方、 光ァ ィ ソ レータ 4 3 の構成要素 と して も ポ ラ ラ ィ ザが用ぃ られてぃ るのが通例でぁ る。 ょ っ て、 この部分に も本発明を適用する こ とかでき

*3 o

第 1 6 図は本発明の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザを適 用 して構成さ れる光ァ ィ ソ レ ー タ の斜視図でぁ り . 第 1 7 図はその縦断面図でぁ る。 入カ側の光フ ァ ィ バ 5 0 の端部及び出カ側の光フ ァ ィ バ 5 2 の端 部にはそれぞれ光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 ， 5 4 ' を形成 してぉき、 その先端にはそれぞれフ ァ ィ ノ レ ン ズ 6 2 ， 6 4 を設けてぉ く 。 フ ァ ィ バ レ ン ズ 6 2 ， 6 4 は光フ ァ ィ バ 5 0 ， 5 2 の外径と同 ー外径の マ ルチ モ ー ド光フ ァ ィ バを基に形成され てぉ り 、 その先端を加熱 して溶融させた と き に生 じ る表面張カの作用 にょ っ て先端部に所定曲率の レ ンズ機能部を形成 した も のでぁ る。 こ のょ ぅ に 光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザ及びフ ァ ィ バ レ ン ズが形成 さ れた光フ ァ ィ バ 5 0 ， 5 2 は、 円筒形状の フ ュ ル 一 ル 5 6 の両側か らその フ ァ ィ パ'挿入孔に挿入 固定さ れてぃ る。 フ ヱ ルール 5 6 の フ ァ ィ バ揷入 孔に垂直な面上に形成さ れた切込みに は フ ァ ラ デ ー回転子 5 8 が固着 さ れてぉ り 、 入カ側の光フ ァ ィ ノ 5 0 か ら光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザ 5 4 及びフ ァ ィ バ レ ン ズ 6 2 を介 して出射 した光は、 フ ァ ラ テ —回転子 5 8 を透過 して フ ァ ィ バ レ ン ズ 6 4 か ら 光.フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 ' 及び光フ ァ ィ バ 5 2 に導き入れ られる ょ ぅ にな っ てぃ る。 6 0 は フ ュ ル ー ル 5 6 の周囲に設け られた円筒形状の永久磁 石でぁ り 、 こ の永久磁石 6 0 は光軸上で フ ァ ラ デ ー回転子 5 8 に所定の磁界を印加 して、 透過光を 4 5 ° 旋光する ょ ぅ に さ れてぃ る。

ぃま 、 光フ ァ ィ バ 5 0， 5 2 の中心軸を z 車由と する直交 3 次元座標系 （ X , y , z ) を設定 し、 光フ ァ ィ バ 5 0 を矢印 B , 方向に伝搬する光の伝 搬方向が z 軸の正の方向を向ぃてぃ る とする。 そ して、 入カ側の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 にぉ け る導電層 2 0 が、 第 1 8 図に示すょ ぅ に、 y 車由に ょ っ て貫かれてぃ る も の とする。 こ の と き、 出カ 側の光フ ァ ィ ポ ラ ラ ィ ザ 5 4 ' にぉ け る導電層 2 0 ' は、 z 軸の正の方向を向ぃて フ ァ ラ デー回 転子 5 8 の旋光方向 （この例では時計回り の方向） に 4 5 ° 回転した位置になるょ ぅ にする。 こ ぅ し てぉ く と、 入カ側の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 を 透過した X z 平面に平行な偏光面を有する直線偏 光は、 フ ァ ラデー回転子 5 8 にょ って旋光されて、 大きな損失を伴ぅ こ とな しに出カ側の光フ ァ ィ バ ポ ラ ラ ィ ザ 5 4 ' を透過して矢印 B ₂ 方向に出射 される。 ー方、 矢印 B ₃ 方向に伝搬してきた反射 帰還光は、 出カ側の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 ' にょ って直線偏光と されるが、 こ の直線偏光がフ ァ ラデー回転子 5 8 にょ って旋光される と、 その 偏光面は y z 平面と平行になる。 ょ って.、 この直 線偏光は入カ側の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ 5 4 を z 軸の負の方向に向けて透過する こ とができなぃの で、 反射帰還光は除去されたこ と になり、 光ァィ ソ レータ と しての機能が達成される。

フ ァ ラデー回転子 5 8 の材質と しては、 Y I G (ィ ッ ト リ ゥ 厶 ♦ 鉄 · ガー ネ ッ ト ） ゃ ビス マ ス ( .B i ) で多量置換したガ ド リ ニゥ ム ♦ 鉄 * ガー ネ ッ ト （ G d ₃— _K B i κ F e ₅ O , ₂ ) の結晶を用 ぃる こ とができる。 後者を用ぃた場合、 前者を用 ぃた場合と比較して 4 5 ° の旋光角を得るための 結晶厚みを薄 く する こ とができ、 損失が小さ く 且 っ小型な光ァィ ソ レ ータ を提供する こ とができ る 産業上の利用可能性

以上のょ ぅ に.、 本発明の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ は、 光通信 シス テ ム にぉ け る光伝送路中に挿入 し て使用 さ れ、 或ぃは、 光ァ ィ ソ レ ー タ の構成要素 と して使用 さ れる のに適 してぃ る。

Claims

求 の 範 囲

1 . 高屈折率な コ ァ （2) 及び低屈折率な ク ラ ッ .ド （4) か ら な る光フ ァ ィ バ (6) と、

該光フ ァ ィ バ （6) に形.成さ れた く びれ部 （14)と、 該 く びれ部 （14)の表面に設け られた フ ァ ィ バ長 手方向に長ぃ帯状の導電層 （20)と を備ぇた光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

2 . 上記 く びれ部 （14)は、 上記光フ ァ ィ バ (6) の く びれ部 （14)以外の部分か ら径が連続的に減少 する一対のテ ーパ部 （16)と、 該ー対のテ ーパ部 （1 6)間に介在する概略均ー径の小径部 （18)とか らな り 、 これ ら テ 一パ部 （16)及び小径部 （18)の軸心は 上記光フ ァ ィ バ (6) の軸心と一致 してぃ る請求の 範囲第 1 項記載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

3 . 上記テ ーパ部 （16)及び小径部 （18)の断面 形状は上記光フ ァ ィ バ （6) の く びれ部 （14)以外の 部分の断面形状と相似でぁ る請求の範囲第 2 項記 載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

4 . 上記光フ ァ ィ バ （6) は シ ン グルモ ー ド光 フ ァ ィ バでぁ る請求の範囲第 3 項記載の光フ ァ ィ ノ ポ ラ ラ ィ ザ。

5 . 上記光フ ァ ィ バ （6) はガ ラ ス か ら な る請 求の範囲第 4 項記載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

6 . 上記導電層 （20)は、 その長手方向が上記 光フ ァ ィ バ （6) の軸心と平行にな る ょ ぅ に 1 っ設 け られてぃ る請求の範囲第 5 項記載の光フ ァ ィ バ ポ ラ ラ ィ ザ。

7 . 上記導電層 （20)は、 その長手方向が上記 光フ ァ ィ バ (6) の軸心と平行にな る ょ ぅ に、 且っ 上記光フ ァ ィ バ (6) の軸心に対 して対禾 の.位置に '2 っ設け られてぃ る請求の範囲第 5 項記載の光フ ァ ィ ノ s、ポ ラ ラ ィ ザ。

8 . 上記導電層 （20)は金属か ら な る請求の範 囲第 7 項記載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

9 . 上記導電層 （20)はァ ル ミ ニ ゥ ム （ A ） か ら な る請求の範囲第 8 項記載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

1 0 . 上記導電層 （20)は金 （ A u ) か ら な る請 求の範囲第 8 項記載の光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザ。

1 1 . 高屈折率な コ ァ （2) 及び低屈折率な ク ッ ド （4) か ら な る光フ ァ ィ バ (6) を加熱 して該光 フ ァ ィ バ （6) の長手方向のー部を部分的に軟化さ せる第 1 のェ程と、

上記光ブ ァ ィ バ （6) に引張カを加ぇて上記第 1 のェ程で軟化 した光フ ァ ィ バ （6) の部分を塑性変 形 させて上記光フ ァ ィ バ （6) に く びれ部 （14)を形 成する第 2 のェ程と、

上記光フ ァ ィ バ （6) の加熱部分を冷却 して上記 第 2 のェ程で形成さ れた く びれ部 （14)の形状を確 定さ せる第 3 のェ程と、

該第 3 のェ程で形状が確定 した く びれ部 （14)の 表面に、 フ ァ ィ バ長手方向に長ぃ帯状の導電層 （2 0)を設ける第 4 のェ程とを備ぇた光フ ァ ィ バポ ラ ラ ィ ザの製造方法。