WO2000019253A1 - Fibre optique - Google Patents

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WO2000019253A1
WO2000019253A1 PCT/JP1999/005256 JP9905256W WO0019253A1 WO 2000019253 A1 WO2000019253 A1 WO 2000019253A1 JP 9905256 W JP9905256 W JP 9905256W WO 0019253 A1 WO0019253 A1 WO 0019253A1
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optical fiber
optical
coupling efficiency
mode field
improving
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Yuichiro Irie
Takeo Shimizu
Shoichi Ozawa
Original Assignee
The Furukawa Electric Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G02B6/4203—Optical features
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/421—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber having a circular mode field suitable for optically connecting to a light emitting element such as a semiconductor laser diode having an elliptical mode field.
  • FIG. 7 shows a connection end of the optical fiber 1 connected to the light emitting element.
  • (A) of FIG. 7 is a perspective view of the end of the optical fiber
  • (b) of FIG. 7 is a cross-sectional view of the end of the optical fiber cut along the X_z plane shown in (a) of FIG. (C) of the figure is a cross-sectional view of the end of the optical fiber cut along the yz plane shown in (a) of the figure.
  • the optical fiber 1 has a circular mode field 2, it is optically connected with a semiconductor laser diode (hereinafter referred to as a semiconductor LD) 3, which is a light emitting element having an elliptical mode field, with high optical coupling efficiency. With an improved connection end for connection.
  • a semiconductor laser diode hereinafter referred to as a semiconductor LD
  • the end of the optical fiber 1 optically connected to the semiconductor LD 3 is formed in a substantially wedge shape, and the end is formed into a curved surface to form a lens.
  • the optical fin 1 is configured to collect light emitted from the semiconductor LD 3 by this lens.
  • Optical fiber 1 has several types with different mode field diameters w.
  • the semiconductor LD 3 also has a plurality of types in which the wavelength of emitted light and the like differ. In general, the combination of connections for connecting which type of optical fiber 1 to which type of semiconductor LD 3 is determined by specifications.
  • each type of optical fiber 1 and semiconductor LD 3 is default.
  • Many methods have been proposed to improve the optical coupling efficiency between the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3, but none of them has been satisfactory.
  • the most requested combination of the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3 is a combination of an optical fiber 1 having a mode field diameter w of 6 im and a semiconductor LD 3 having an emission light wavelength of 980 nm. is there.
  • the connection end of the optical fiber 1 shown in Fig. 7 has been improved to meet the combination connection of this specification, the optical coupling efficiency with the semiconductor LD 3 has not yet reached a satisfactory level. Les ,.
  • the optical coupling efficiency between the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3 is determined by the product of the optical coupling efficiency component in the X direction and the optical coupling efficiency component in the y direction shown in (a) of FIG.
  • the optical coupling efficiency component in the y direction is calculated by calculating the radius of curvature R of the lens formed at the tip of the optical fiber 1 and the inclined plane 4 forming the substantially wedge-shaped end of the optical fiber 1 shown in (c) of FIG. And the angle (wedge angle) between core axis C and ⁇ .
  • the optical coupling efficiency with the semiconductor LD 3 is small because the X—z cross-sectional shape of the end of the optical fiber 1 is rectangular as shown in (b) of FIG. Since it is a batch joint, it is determined by the mode field diameter w of the optical fiber 1 and the type of the semiconductor LD 3.
  • the radius of curvature R and the wedge angle ⁇ can be determined appropriately irrespective of the specification of the combination of the semiconductor LD 3 and the optical fiber 1, so that it is easy to improve the optical coupling efficiency component in the y direction. is there.
  • the optical coupling efficiency in the X direction is necessarily determined by the specification of the connection combination.
  • the optical coupling efficiency in the X direction cannot be improved. For this reason, the overall optical coupling efficiency of the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3 has been improved.
  • the circular mode field of the optical fiber 1 has a mode field diameter K 1 in the long axis direction (long axis direction of the ellipse) in the elliptical mode field of the semiconductor LD 3.
  • the mode field diameter K 1 of the semiconductor LD 3 in the major axis direction of the ellipse is about 4 ⁇
  • the mode field diameter w of the optical fiber 1 is about 6 ⁇ m
  • the y-z cross-sectional shape of the optical fiber tip is made substantially wedge-shaped, but also the X-z cross-sectional shape of the optical fiber tip. May be formed in a substantially wedge shape.
  • tip part of the optical fiber 1 will become complicated, and the manufacturing process of the optical fiber 1 will become complicated.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and its object is to provide an elliptical shape regardless of the specification of a combination of a predetermined type of optical fiber and a type of light emitting element.
  • An object of the present invention is to provide a circular mode field optical fiber capable of optically connecting to a light emitting element having a mode field with good optical coupling efficiency. Disclosure of the invention
  • the present invention has the following characteristic configuration. That is, in the first configuration of the present invention, in an optical fiber having a circular mode field optically connected to a light emitting element having an elliptical mode field, a light on a side optically connected to the light emitting element is provided. At the end of the fiber, an optical fiber with a circular mode field for improving the optical coupling efficiency is expanded and joined by a fusion bonding technique, and the light emitting element in the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is joined. A lens for condensing the light emitted from the light emitting element is formed at the end on the side of the light emitting element.
  • the mode field diameter of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency has an elliptical mode of the light emitting element. It is characterized by being almost equal to the mode field diameter in the long axis direction in the field.
  • each mode of an optical fiber and an optical fiber for improving optical coupling efficiency is provided between the optical fiber and the optical fiber for improving optical coupling efficiency. It is characterized in that at least one coupling optical fiber having a circular mode field diameter different from the field diameter is interposed.
  • the mode field diameter of the optical fiber for coupling is the same as the mode field diameter of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency and the mode field of the optical fiber. It is characterized in that it has a size within the range of the root diameter and.
  • the mode field diameter of the optical fiber for improving optical coupling efficiency is approximately 4 ⁇ m, and the optical coupling efficiency is improved.
  • the end of the improving optical fiber on the side of the light emitting element is formed in a substantially wedge shape, and the tip is formed of a lens having a radius of curvature of about 2 ⁇ .
  • the angle formed by the inclined plane and the core axis constituting the shape end is substantially 30 degrees.
  • an optical fiber for improving optical coupling efficiency is coupled to an end of an optical fiber on a side optically connected to the light emitting element by a fusion bonding technique.
  • a lens is formed at the end of the fiber on the light emitting element side, and the circular mode field diameter of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is in the direction of the major axis of the ellipse in the elliptical mode field of the light emitting element. Since the configuration is almost the same as the mode field diameter, the light coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber for improving the light coupling efficiency is very high. Even if the mode field diameter of the optical fiber differs depending on the specification, simply connecting the optical fiber for improving the optical connection efficiency to the end of the optical fiber of the specification can easily connect the light emitting element and the optical fiber. Thus, the optical coupling efficiency can be improved.
  • the optical fiber for improving the optical coupling efficiency and the optical fiber are bonded by fusion splicing technology, the size of the mode field at the junction between the optical fiber and the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is large. The change is slow. This makes it possible to minimize the optical coupling loss at the joint between the optical fiber and the optical fiber for improving optical coupling efficiency. Furthermore, by fusion bonding, it is possible to increase the strength against bending at the joint between the optical fiber and the optical fiber for improving optical coupling efficiency.
  • a high optical coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber for improving optical coupling efficiency can be achieved without making the end of the optical fiber for improving optical coupling efficiency complicated. Therefore, the processing of the end of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is simple. Also, since the optical fiber for improving the optical coupling efficiency can be easily coupled to the optical fiber by the fusion splicing technique, the optical fiber with the optical fiber for improving the optical coupling efficiency can easily increase the optical coupling efficiency as described above. Fiber can be easily manufactured.
  • a lens is formed at the end of the optical coupling effect improving optical fiber connected to the light emitting element, and the circular mode field diameter of the optical coupling efficiency improving optical fiber is Since the diameter is almost equal to the mode field diameter in the major axis direction of the elliptical mode field of the light emitting element, the width of the type of light emitting element that can be optically connected with high optical coupling efficiency is large. Can be widened.
  • the mode field diameter of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is approximately 4 ⁇ m, and the end of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency on the side of the light emitting element is formed in a substantially wedge shape, and the distal end has a curvature.
  • the lens has a radius of approximately 2 ⁇ m, and the angle formed by the core axis and the slanting plane that forms the substantially wedge-shaped end of the optical fiber for improving optical coupling efficiency is approximately 30 degrees.
  • the emitted light wavelength is often used in recent years.
  • Optical connection with very high optical coupling efficiency to 0 nm light emitting element Can be BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of an optical fiber according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing an end of the optical fiber shown in FIG. 1 on a light emitting element side.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a state before the optical fiber for improving the optical coupling efficiency is fusion-spliced to the optical fiber
  • FIG. 4 is a curvature of the tip lens of the optical fiber for improving the optical coupling efficiency.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of a change in optical coupling efficiency between an optical fiber with an optical fiber for improving optical coupling efficiency and a light emitting element with respect to a change in a radius R.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of a change in the optical coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber with respect to a change in the radius of curvature R of the optical fiber tip lens in the above case.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment. Yes, Fig. 7 shows an example of optical fiber with lens FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an end of an optical fiber that is characteristic of the embodiment of the present invention, together with an overall image of the optical fiber 1.
  • FIG. 2 shows an end of the characteristic optical fiber. A perspective view of the part is shown.
  • the sectional view of the end of the optical fiber 1 shown in FIG. 1 is a sectional view of the optical fiber 1 cut along the yz plane shown in FIG.
  • the end of the optical fiber 1 on the side of the semiconductor LD 3 having an elliptical mode field diameter is attached to the ellipse of the semiconductor LD 3.
  • the optical fiber 1 itself is not a special type, but is a commonly used fiber whose mode field diameter and the like are determined in advance by specifications.
  • an optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency is joined to the optical fiber 1 by a fusion bonding technique (TEC (Thermal 11 y-diffused Expanded Core) fusion bonding technique).
  • TEC Thermal 11 y-diffused Expanded Core
  • the core axis C 'of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency is aligned with the core axis C of the optical fiber 1 and the connection portion of Heating is performed.
  • the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency are fused, and the components of the core of the optical fiber 1 and the components of the core of the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 are combined. Diffuse each other.
  • the core expands, and the mode field 2 at the junction between the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency increases rapidly as shown in Fig. 3. Instead, it changes slowly as shown in FIG. As a result, the optical junction loss at the junction between the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency can be kept low.
  • the end of the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency on the semiconductor LD 3 side is formed in a substantially wedge shape, and the tip is a lens. It is processed (processed into a lens shape).
  • the radius of curvature R of the lens at the tip is a value that can maximize the optical coupling efficiency between the semiconductor LD 3 and the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency.
  • the respective values of the wedge angle ⁇ and the radius of curvature R are calculated (simulation ).
  • optical fiber of this embodiment is configured as described above, and a specific example will be described below.
  • the mode field diameter K 1 in the major axis direction (the major axis direction of the ellipse) in the elliptical mode field is approximately 4 ⁇ m.
  • the mode field diameter W 1 force S is approximately 4 ⁇ m (the diameter should be within the range of 3.4 ⁇ ! To 4.6 ⁇ m).
  • An optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency is coupled by a fusion bonding technique. That is, the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 having a circular mode field having substantially the same diameter as the elliptical major axis mode field of the semiconductor LD 3 is coupled to the end of the optical fiber 1.
  • Both the wedge angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ at the substantially wedge-shaped end of the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 and the radius of curvature R of the lens at the tip are based on the simulation results.
  • the value is set to a value that can maximize the optical coupling efficiency with the optical fiber 5 for improvement.
  • the wedge angle ⁇ is about 30 degrees (an angle within the range of 20 degrees to 40 degrees is sufficient)
  • the radius of curvature R is about 2 ⁇ (1 5 ⁇ ! ⁇ 2.5
  • the radius of curvature should be within the range of 2.5 ⁇ ).
  • the end is formed in a substantially wedge shape having an optimum wedge angle ⁇ and a radius of curvature R. Not only is formed, but also the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 having a mode field diameter W 1 substantially equal to the mode field diameter K 1 in the major axis direction of the semiconductor LD 3 is connected to the end of the optical fiber 1.
  • the optical coupling efficiency between the semiconductor LD 3 and the optical fiber 1 can be significantly increased. This has been confirmed from experiments performed by the present inventors.
  • FIG. 4 shows the radius of curvature of the tip of the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 in the optical fiber 1 with the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 of FIG. 1 which is characteristic of this embodiment.
  • the change in the optical coupling efficiency between the optical fiber 1 with the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency and the semiconductor LD 3 with respect to the change in R is shown for each type of the semiconductor LD 3.
  • the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency has a circular mode field diameter W 1 of 4 ⁇ m, and the wedge angle ⁇ at the tip of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency is approximately 30 °. Degrees.
  • FIG. 5 shows a comparative example in which the optical fiber 1 shown in FIG. 7 having a mode field diameter w different from the mode field diameter K 1 in the major axis of the ellipse of the semiconductor LD 3 is directly optically coupled.
  • the change in the optical coupling efficiency between the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3 with respect to the change in the radius of curvature R of the lens at the tip of the optical fiber is the semiconductor. D 3 for each type.
  • the solid curve A shown in FIGS. 4 and 5 represents the experimental result when using the A type semiconductor LD 3
  • the solid curve B represents the experimental result when using the B type semiconductor LD 3
  • a solid curve C represents an experimental result when a C-type semiconductor LD 3 is used.
  • the A-type semiconductor LD 3 is defined as a semiconductor LD 3 having a mode field diameter K s of 1.50 ⁇ in the elliptical short axis direction of the elliptical mode field and a mode field in the elliptical long axis direction.
  • ⁇ type semiconductor LD 3 has a mode field diameter K s in the short axis direction of 1.20 im and a long axis direction in the LD type semiconductor LD 3.
  • the field diameter Kl is 4.80 ⁇
  • the C-type semiconductor LD 3 has a mode axis diameter K s of 1.28 ⁇ in the short axis direction and a mode axis diameter in the long axis direction.
  • the radius of curvature R at which the optical coupling efficiency becomes the highest is approximately 2.5 / zm, it is smaller than the optical coupling efficiency of each of the B-type and C-type semiconductor LDs 3. Also, the optical coupling efficiency with respect to the A type is about 10% lower, which indicates that the optical coupling efficiency varies depending on the type of the semiconductor LD 3.
  • the optical fiber 1 with the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 shown in the present embodiment is more optically coupled to the semiconductor LD 3 than the conventional optical fiber 1 shown in FIG. Efficiency can be increased and high It has become possible to expand the range of types of semiconductor LD 3 that can be optically connected with optical coupling efficiency.
  • the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 is joined to the end of the optical fiber 1 on the semiconductor LD 3 side. It has a circular mode field diameter W1 substantially equal to the mode field diameter K1 in the major axis direction, and the end of the fiber 5 on the semiconductor LD 3 side is formed in a substantially wedge shape, and the tip is a lens cap. Since the configuration described above is provided, the optical coupling efficiency between the semiconductor LD 3 and the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency becomes very high. This allows the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 to be connected to the semiconductor LD 3 end even if the mode field diameter w of the optical fiber 1 is determined by the specifications. The optical coupling efficiency between the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3 can be easily increased simply by bonding the optical fiber 1 and the semiconductor LD 3.
  • the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 is coupled to the end of the optical fiber 1 by using a fusion bonding technique, a mode field is formed at the junction between the optical fiber 1 and the optical coupling efficiency improving optical fiber 5. Will gradually change in size. As a result, the optical coupling loss at the joint between the optical fiber 1 and the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 can be suppressed to a very low level. Furthermore, the fusion bonding can increase the strength of the joint between the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency against bending.
  • the wedge angle ⁇ ⁇ at which the optical coupling efficiency with the semiconductor LD 3 is the highest and the radius of curvature R at the tip are determined to form the substantially wedge-shaped end of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency.
  • the mode field diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency is substantially equal to the mode field diameter K 1 of the semiconductor LD 3 in the direction of the major axis of the ellipse, the optical coupling efficiency is high.
  • the types of semiconductor LDs 3 that can be used can be widened.
  • the allowable width of the mode field diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency that can obtain high optical coupling efficiency is, for example, 3 when the optimal mode field diameter W 1 is 4 ⁇ . . 4 M m ⁇ 4.
  • widely cormorants I say in the range of 6 / m
  • the allowable width of the wedge angle ⁇ which can obtain a high optical coupling efficiency for example, the optimum wedge angle ⁇ 3 When it is 0 degrees, it is as wide as 20 degrees to 40 degrees.
  • the allowable width of the radius of curvature R at which high optical coupling efficiency can be obtained is, for example, 1.5 ⁇ ! When the optimum radius of curvature R is 2 // m. Since the width is as wide as about 2.5 ⁇ , the production yield of the optical fiber 1 with the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency can be greatly increased.
  • the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency is directly coupled to the optical fiber 1.
  • a coupling optical fiber 8 may be provided between the coupling efficiency improving optical fibers 5.
  • the coupling optical fiber 8 has a circular mode field, and the mode field diameter W 2 is the mode field diameter W of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency. 1 and the mode field diameter w of the optical fiber 1, that is, larger than the mode field diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency, and The diameter is smaller than the mode field diameter w of the optical fiber.
  • the coupling optical fiber 8 is interposed between the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency, the coupling between the coupling optical fiber 8 and the optical fiber 1 and the coupling for the optical fiber 1 are also performed.
  • the coupling between the optical fiber 8 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency is performed by a fusion bonding technique.
  • the optical junction loss is extremely low. It has a configuration that can be obtained.
  • the mode field diameter of the optical fiber 1 is large.
  • a coupling optical fiber 8 having a mode field diameter W2 within the range of w and the mode field diameter W1 of the optical coupling efficiency improving optical fiber 5 the light for improving the optical coupling efficiency is improved.
  • the change in the size of the mode field at the junction between the fiber 5 and the coupling optical fiber 8 becomes gentle.
  • the mode field at the junction between the coupling optical fiber 8 and the optical fiber 1 changes slowly.
  • the optical coupling loss is suppressed to be smaller than in a case where the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency is directly coupled to the optical fiber 1 and the size of the mode field at the junction changes suddenly. It is possible.
  • an optical fiber 1 with an optical coupling efficiency improving optical fiber 5 in which an optical coupling efficiency improving optical fiber 5 is coupled to an optical fiber 1 having a mode field diameter w of 6 ⁇ m has already been manufactured.
  • the mode field diameter is added to the optical field 1 with the optical coupling efficiency improvement 5 above.
  • an optical fiber having a w of 8 ⁇ m an optical fiber having a required mode field diameter of 8 ⁇ m having high optical coupling efficiency can be easily provided.
  • the optical fiber having the mode field diameter of 6 / m functions as the coupling optical fiber.
  • the mode field diameter W2 of the coupling optical fiber 8 is the same as the mode field diameter w of the optical fiber 1 and the mode field diameter W1 of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency.
  • the mode field diameters W 1 and w of the optical fiber 1 and the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency may be larger than the diameter (W in FIG. 6). b)) or smaller.
  • the mode coupling diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving optical coupling efficiency was smaller than the mode field diameter w of the optical coupling 1.
  • the mode field diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency corresponds to the mode field diameter K 1 in the elliptical major axis direction of the semiconductor LD 3 to be optically connected.
  • the mode field diameter W 1 of the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency may be larger than the mode field diameter w of the optical field 1 depending on the mode field diameter K 1 of the optical fiber 5. .
  • the optical fiber 5 for improving the optical coupling efficiency and the optical fiber for coupling 8 need only have a circular mode field diameter.
  • An optical fiber or the like is used.
  • the optical fiber according to the present invention is suitable for being applied as an optical fiber for efficiently optically connecting to a light emitting element such as a semiconductor LD in the field of optical communication and other optical signal processing. .

Description

明 細 書 光ファイ ノく 技術分野
この発明は楕円形のモー ドフィール ドを持つ半導体レーザーダイォー ド等の光出射素子に光接続するのに適した円形のモー ドフィールドを持 つ光ファイバに関するものである。 背景技術
第 7図は光出射素子に接続する光フアイバ 1 の接続端部を示す。 第 7 図の （ a ) は光ファイバ端部の斜視図であり 、 第 7図の （ b ) は同図の ( a ) に示す X _ z平面で光ファイバ端部を切った断面図であり、 また 、 同図の （ c ) は同図の （ a ) に示す y— z平面で光ファイバ端部を切 つた断面図である。 光ファイバ 1 は円形のモー ドフィールド 2を持つも ので、 楕円形のモー ドフィール ドを持つ光出射素子である半導体レーザ 一ダイオー ド （以下、 半導体 L Dと記す） 3に光結合効率良く光接続す るために改良された接続端部をもつ。 上記半導体 L D 3 に光接続する光 ファイバ 1 の端部は略楔形状に形成され、 その先端部は曲面に形成され てレンズと成している。 光ファイ ノく 1 はこのレンズによって半導体 L D 3から出射された光を集光する構成と成している。
光ファイ ノく 1 にはモー ドフィール ド径 wが異なる複数の種類がある。 半導体 L D 3 にも出射する光の波長等が異なる複数の種類がある。 通常 、 どの種類の光ファィバ 1 をどの種類の半導体 L D 3に接続するかの接 続の組み合わせは仕様によ り定められている。
このよ うに光ファイバ 1 と半導体 L D 3の各種類の組み合わせが既定 されている中で、 光ファイバ 1 と半導体 L D 3の光結合効率の向上を図 るための手段が多数提案されているが、 それらはいずれも満足のいく も のではなかった。
例えば、 光ファイバ 1 と半導体 L D 3の最も要求の多い組み合わせは 、 モー ドフィール ド径 wが 6 i mの光ファイ ノく 1 と、 出射光の波長が 9 8 0 n mの半導体 L D 3 との組み合わせである。 第 7図に示す光フアイ バ 1 の接続端部はこの仕様の組み合わせ接続に合う よ うに改良されてい るが、 未だ半導体 L D 3 との光結合効率は十分に満足できるまでには至 つていなレ、。
その理由は次のよ う に考えられる。 光ファイ ノく 1 と半導体 L D 3 との 光結合効率は、 第 7図の （ a ) に示す X方向の光結合効率成分と y方向 の光結合効率成分との積によって定まる。 y方向の光結合効率成分は、 第 7図の （ c ) に示す光ファイバ 1 の先端部に形成されたレンズの曲率 半径 Rと、 光ファイバ 1 の略楔形状端部を形成する斜平面 4 と コア軸 C との成す角度 （楔角度） Θ とによって定まる。 一方、 X方向の光結合効 率は、 第 7図の （ b ) に示すよ うに光ファイバ 1 の端部の X — z 断面形 状が矩形状であることから半導体 L D 3 との光接続がバッ トジョイン ト となるので、 光ファイ ノく 1 のモー ドフィール ド径 wと、 半導体 L D 3の 種類によって定まる。
通常、 曲率半径 Rと楔角度 Θ は、 半導体 L D 3 と光ファイバ 1 の組み 合わせの仕様に関係なく適宜に定めることができるので、 y方向の光結 合効率成分の向上を図るのは容易である。 これに対し、 光ファイバ 1 の モー ドフィール ド径 wと出射素子の種類は接続組み合わせの仕様によつ て定まっているので、 必然的に X方向の光結合効率は接続組み合わせの 仕様によって定ま り 、 X方向の光結合効率の向上を図ることはできない 。 このために、 光ファイバ 1 と半導体 L D 3の全体の光結合効率の向上 に限界があり 、 十分に満足すべき光結合効率は得られていないのが現状 である。
本発明者の検討によれば、 半導体 L D 3の楕円形のモー ドフィールド における長軸方向 （楕円の長軸方向） のモー ドフィール ド径 K 1 に光フ ァイ ノく 1 の円形のモー ドフィール ド径 wが近い程、 X方向の光結合効率 は高く なる。 しかし、 上記要求されることが多い出射光波長 9 8 0 n m の半導体 L D 3 とモー ドフィール ド径 wが約 6 / mの光ファイ ノく 1 と の 組み合わせでは、 出射光波長 9 8 0 n mの半導体 L D 3の楕円の長軸方 向のモ一 ドフィールド径 K 1 は約 4 μ πιであるのに対して、 光ファイ ノく 1 のモー ドフィ一ルド径 wは約 6 ^ mと レ、う よ うに値が離れていること から、 その半導体 L D 3 と光ファイバ 1 との X方向の光結合効率はあま り 良いものではない。 このよ うな事情から、 光ファイバ 1 と半導体 L D 3の光結合効率のよ り一層の向上が望まれている。
光ファイバ 1 と半導体 L D 3 の光結合効率をよ り 向上させるために、 光ファイバ先端部の y— z断面形状を略楔形状にするだけでなく 、 光フ アイバ先端部の X — z断面形状をも略楔形状に形成することが考えられ る。 しかし、 そのよ うにする と、 光ファイバ 1 の先端部の形状が複雑に なり、 光ファイバ 1 の製造工程が煩雑になる。 さ らに加えて、 光フアイ バ 1 の先端部を所望の形状に精度良く形成するのが難しいので、 光ファ ィバ 1 の歩留ま り が大幅に悪化してしま う という問題が生じる。
その上、 半導体 L D 3が持つ楕円形のモー ドフィール ドの長軸方向 （ 楕円の長軸方向） のモー ドフィール ド径 K 1 あるいは短軸方向 （楕円の 短軸方向） のモー ドフィール ド径 K s が僅かに異なっただけで、 光ファ ィバ 1 と半導体 L D 3 との光結合効率が大き く変化してしま う ことから 、 高い光結合効率でもつて光接続することができる半導体 L D 3 の種類 が非常に限定されてしま う という問題がある。 本発明は上記課題を解決するために成されたものであり 、 その目的は 、 既定される光フアイバの種類と光出射素子の種類との接続の組み合わ せ仕様の如何に拘らず、 楕円形のモー ドフィール ドを持つ光出射素子に 光結合効率良く光接続することができる円形モー ドフィール ドの光ファ ィバを提供することである。 発明の開示
上記目的を達成するためにこの発明は次に示すよ うな特徴的な構成を 備えている。 すなわち、 本発明の第 1 の構成は、 楕円形のモー ドフィー ル ドを持つ光出射素子に光接続する円形のモー ドフィール ドを持つ光フ アイバにおいて、 上記光出射素子に光接続する側の光フアイバの端部に は円形のモー ドフィールドを持つ光結合効率改善用光フアイバが融着接 合技術によ り コアが拡大して結合され、 この光結合効率改善用光フアイ バにおける光出射素子側の端部には上記光出射素子から出射された光を 集光する レンズが形成されており 、 この光結合効率改善用光ファイバの モー ドフィール ド径は上記光出射素子の楕円形のモー ドフィールドにお ける長軸方向のモー ドフィールド径とほぼ等しいことを特徴とする。 本発明の第 2の構成は、 上記第 1 の構成を備えたものにおいて、 光フ アイバと光結合効率改善用光フアイバとの間には、 光ファイバと光結合 効率改善用光ファイバの各モー ドフィール ド径とは異なる円形のモー ド フィール ド径を持つ結合用光ファイバが 1 つ以上介設されていることを 特徴とする。
本発明の第 3の構成は、 上記第 2の構成を備えたものにおいて、 結合 用光ファイバのモー ドフィール ド径は光結合効率改善用光ファイバのモ 一ドフィール ド径と光ファイバのモー ドフィ ール ド径と の範囲内の大き さであることを特徴とする。 本発明の第 4の構成は、 上記第 1 又は第 2又は第 3の構成を備えたも のにおいて、 光結合効率改善用光ファィバのモー ドフィールド径はほぼ 4 μ mであり 、 光結合効率改善用光ファイバの光出射素子側の端部は略 楔形状に形成され、 その先端部は曲率半径がほぼ 2 μ πιのレンズと成し ており 、 上記光結合効率改善用光ファイバの略楔形状端部を構成する斜 平面と コア軸とが成す角度はほぼ 3 0度であることを特徴とする。
この発明によれば、 光出射素子に光接続する側の光フアイバの端部に 光結合効率改善用光ファイバが融着接合技術によ り結合される構成と し 、 その光結合効率改善用光ファィバの光出射素子側の端部にはレンズが 形成され、 また、 光結合効率改善用光ファイバの円形のモー ドフィール ド径は上記光出射素子の楕円形のモー ドフィールドにおける楕円長軸方 向のモー ドフィールド径とほぼ等しい構成と したので、 光出射素子と光 結合効率改善用光ファイバとの光結合効率は非常に高いものである。 光 ファイバのモー ドフィールド径が仕様によ り異なる場合にも、 その仕様 の光ファイバの端部に上記光接合効率改善用光ファイバを接合するだけ で、 簡単に、 光出射素子と光ファイバとの光結合効率を向上することが できる。
また、 上記光結合効率改善用光ファイバと光ファイバとは融着接合技 術によ り結合されることから、 光ファイバと光結合効率改善用光フアイ バの接合部分でのモー ドフィール ドの大き さの変化が緩やかである。 こ のことによって、 光ファイバと光結合効率改善用光フアイバとの結合部 分での光結合損失を非常に小さ く抑えることができる。 さ らに、 融着接 合することによって、 光ファイバと光結合効率改善用光フアイバとの結 合部分での曲げに対する強度を強くすることが可能である。
さ らに、 光結合効率改善用光ファイバの端部を複雑な形状にすること なく 、 光出射素子と光結合効率改善用光ファイバとの高い光結合効率を 得ることができるので、 光結合効率改善用光ファイバの端部の加工は簡 単である。 また、 光結合効率改善用光ファイバを光ファイバに融着接合 技術によ り簡単に結合させることができることから、 上記の如く光結合 効率を高めることが容易な光結合効率改善用光ファイバ付き光ファイバ を簡単に製造することができる。
さ らに、 上記の如く 、 光出射素子に接続する光結合効改善用光フアイ バの端部にレンズが形成される上に、 光結合効率改善用光ファイバの円 形のモー ドフィール ド径は光出射素子の楕円形のモー ドフィール ドにお ける楕円長軸方向のモー ドフィール ド径とほぼ等しく されるので、 高い 光結合効率でもつて光接続することができる光出射素子の種類の幅を大 幅に広げることができる。
光ファイバと光結合効率改善用光フアイバとの間に結合用光ファィバ を介設した構成にあっては、 ニーズに合わせた光フアイバを提供するこ とが容易となる。 特に、 結合用光ファイバのモー ドフィール ド径が光フ ァィバのモー ドフィールド径と光結合効率改善用光ファィバのモー ドフ ィ一ルド径との範囲内の大き さとするものにあっては、 光ファイバに直 接的に光結合効率改善用光ファイバを結合する場合に比べて、 光接合損 失をよ り一層小さ く抑制することが可能となる。
光結合効率改善用光ファイバのモー ドフィール ド径はほぼ 4 μ mであ り 、 光結合効率改善用光フアイバの光出射素子側の端部は略楔形状に形 成され、 その先端部は曲率半径がほぼ 2 μ mのレンズと成しており 、 上 記光結合効率改善用光フアイバの略楔形状端部を構成する斜平面と コア 軸とが成す角度はほぼ 3 0度と した構成のものにあっては、 上記光結合 効率改善用光フアイバを端部に接合するだけでどのよ うなモー ドフィー ルド径を持つ光ファイバであっても、 近年使用されることが多い出射光 波長 9 8 0 n mの光出射素子に非常に高い光結合効率でもって光接続す ることができる。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明に係る光フアイバの一実施形態例を示す説明図であ り 、 第 2図は、 第 1 図に示す光ファイバの光出射素子側の端部を示す斜 視図であり 、 第 3図は、 光ファイバに光結合効率改善用光ファイバを融 着接続する前の状態を示す説明図であり 、 第 4図は、 光結合効率改善用 光ファイバの先端部レンズの曲率半径 Rの変化に対する光結合効率改善 用光ファイバ付き光ファイバと光出射素子との光結合効率の変化の一例 を示すグラフであり 、 第 5図は、 光結合効率改善用光ファイバを設けな い場合の光ファイバ先端部レンズの曲率半径 Rの変化に対する光出射素 子と光ファイバとの光結合効率の変化の一例を示すグラフであり 、 第 6 図はその他の実施形態例を示す説明図であり 、 第 7図はレンズ付き光フ アイバの一例を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をよ り詳細に説述するために、 本発明に係る実施形態例を添付 の図面に従って説明する。
第 1 図には光ファイバ 1 の全体像と共に、 この発明の実施形態例にお いて特徴的な光ファイバの端部の断面図が示され、 第 2図には上記特徴 的な光ファイバの端部の斜視図が示されている。 なお、 第 1 図に示す光 ファイバ 1 の端部断面図は第 2図に示す y— z平面で光ファイバ 1 を切 断した断面図である。
第 1 図および第 2図に示すよ う に、 この実施形態例では、 楕円形のモ 一ドフィ一ルド径を持つ半導体 L D 3側の光ファイバ 1 の端部に、 半導 体 L D 3の楕円長軸方向のモー ドフィール ド径 K 1 とほぼ等しい円形の モ一 ドフィ ールド径 W 1 を持つ光結合効率改善用光ファイバ 5を結合し たことを特徴と している。 なお、 光ファイバ 1 自体は特殊な種類のもの ではなく 、 モー ドフィールド径等が予め仕様によ り 定められた一般に使 用されているファイバである。
この実施形態例では、 光ファイバ 1 に光結合効率改善用光フアイバ 5 が融着接合技術 （T E C ( T h e r m a 1 1 y - d i f f u s e d E x p a n d e d C o r e ) 融着接合技術） によ り接合されている。 こ の融着接合工程では、 第 3図に示すよ う に、 上記光ファイバ 1 のコア軸 Cに光結合効率改善用光ファイバ 5 のコア軸 C ' を位置合わせした状態 で、 その接続部分の加熱が行われる。 この加熱によ り 、 光ファイバ 1 と 光結合効率改善用光ファイバ 5 とが融着すると共に、 光ファイバ 1 のコ ァの構成成分と光結合効率改善用光ファイバ 5 のコアの構成成分とが相 互に拡散する。 このコア構成成分の相互拡散によって、 コアが拡大して 光ファイバ 1 と光結合効率改善用光ファィバ 5 との結合部分でのモー ド フィールド 2は、 第 3図に示すよ う に大き さが急激に変化するのではな く 、 第 1 図に示すよ うに緩やかに変化する。 このこ とによって、 光ファ ィバ 1 と光結合効率改善用光ファイバ 5 と の接合部分での光接合損失は 低く抑えられる。
さ らに、 この実施形態例では、 第 1 図に示すよ う に、 光結合効率改善 用光ファイバ 5の半導体 L D 3側の端部は略楔形状に形成され、 また、 その先端部はレンズ加工 （レンズ状に加工） されている。 第 2図に示す 光結合効率改善用光ファイバ 5 の略楔形状端部を構成する斜平面 4 と コ ァ軸 C ' と の成す角度 （楔角度） Θ および光結合効率改善用光ファイバ 5の先端部のレンズの曲率半径 Rはそれぞれ半導体 L D 3 と光結合効率 改善用光ファィバ 5 との光結合効率を最も高めることができる値となつ ている。 それら楔角度 Θ と曲率半径 Rの各値は演算 （シユ ミ レーシヨ ン ) によ り求められる。
なお、 上記最適な楔角度 Θ と曲率半径 Rの各値を求めるための手法に は様々な手法があり 、 ここでは、 それらの何れの手法を採用してもよく 、 その説明は省略する。
この実施形態例の光ファィバは上記のよ う に構成されており、 以下に 、 その具体的な例を示す。
前述したよ う に、 出射光の波長が 9 8 0 n mである半導体 L D 3 と、 モー ドフィール ド径 wが 6 μ πιの光ファイバ 1 との組み合わせが要求さ れることが多いことから、 ここでは、 それらの光ファイバ 1 と半導体 L D 3 とを組み合わせる場合について示す。
上記出射光波長 9 8 O n mの半導体 L D 3では楕円形のモー ドフィー ル ドにおける長軸方向 （楕円の長軸方向） のモー ドフィールド径 K 1 は ほぼ 4 μ mであることから、 半導体 Dとの光接続側の光フアイバ 1 の 端部にはモー ドフィール ド径 W 1 力 Sほぼ 4 μ m ( 3. 4 μ π！〜 4. 6 μ mの範囲内の径であればよい） である光結合効率改善用光ファイバ 5が 融着接合技術によ り結合される。 つま り 、 半導体 L D 3の楕円長軸モー ドフィール ド径とほぼ同じ径の円形モ一 ドフィール ドをもつ光結合効率 改善用光ファイバ 5が光ファイバ 1 の端部に結合される。
この光結合効率改善用光ファイバ 5の略楔形状端部における楔角度 Θ および先端部の レンズの曲率半径 Rは両方共に、 シユ ミ レ一ショ ン結果 に基づいて、 光ファイバ 1 と光結合効率改善用光フアイバ 5 との光結合 効率を最も高めることができる値に設定される。 この具体例では、 楔角 度 Θ は約 3 0度 （ 2 0度〜 4 0度の範囲内の角度であればよレ、） と成し 、 また、 曲率半径 Rは約 2 μ π ( 1 . 5 μ η！〜 2. 5 μ πιの範囲内の曲 率半径であればよい） と成している。
上記の如く 、 最適な楔角度 Θおよび曲率半径 Rを持つ略楔形状に端部 が形成されるだけでなく 、 半導体 L D 3の楕円長軸方向のモー ドフィ ー ル ド径 K 1 とほぼ等しいモー ドフィール ド径 W 1 を持つ光結合効率改善 用光ファイバ 5 を光ファイバ 1 の端部に融着接合することによって、 半 導体 L D 3 と光ファイバ 1 との光結合効率を格段に高めることができる 。 このことは本発明者の実験からも確かめられている。
第 4図には、 この実施形態例において特徴的な第 1 図の光結合効率改 善用光ファイバ 5付の光ファイバ 1 において、 光結合効率改善用光ファ ィバ 5の先端部の曲率半径 Rの変化に対する光結合効率改善用光フアイ バ 5付き光ファイバ 1 と半導体 L D 3 と の光結合効率の変化が半導体 L D 3の種類毎に示されている。 なお、 上記光結合効率改善用光ファイバ 5は 4 μ mの円形モー ドフィ ール ド径 W 1 を持ち、 また、 光結合効率改 善用光フアイバ 5の先端部の楔角度 Θ はほぼ 3 0度である。
また、 第 5図には比較例と して、 半導体 L D 3の楕円長軸方向のモー ドフィールド径 K 1 と異なるモー ドフィール ド径 wを持つ前記第 7図に 示す光ファイバ 1 がそのまま光結合効率改善用光ファイバを有せずに半 導体 L D 3に光接続した場合の、 光フアイバ先端側レンズの曲率半径 R の変化に対する光ファイバ 1 と半導体 L D 3 との光結合効率の変化が半 導体し D 3の種類毎に示されている。
上記第 4図、 第 5図に示す実線カーブ Aは Aタイプの半導体 L D 3 を 用いた場合の実験結果を表し、 実線カーブ Bは Bタイプの半導体 L D 3 を用いた場合の実験結果を表し、 実線カーブ Cは Cタイプの半導体 L D 3 を用いた場合の実験結果を表している。 こ こで、 Aタイプの半導体 L D 3 とは、 半導体 L D 3の楕円形のモー ドフィール ドの楕円短軸方向の モー ドフィール ド径 K s が 1 . 5 0 μ παで、 楕円長軸方向のモー ドフィ —ル ド径 K 1 力 ^ 3. 6 0 μ πιのものであ り 、 Βタイ プの半導体 L D 3は 短軸方向のモー ドフィール ド径 K s が 1 . 2 0 i mで、 長軸方向のモー ドフィ一ル ド径 K l が 4. 8 0 μ πιのものであり 、 Cタイプの半導体 L D 3は短軸方向のモー ドフィール ド径 K s が 1 . 2 8 μ ιηで、 長軸方向 のモー ドフィール ド径 K 1 力 S 4. 6 4 mのものである。
第 4図から明らかなよ う に、 第 1 図に示す形態の光結合効率改善用光 ファイバ 5付き光ファイ ノく 1 では、 先端部の曲率半径 Rがほぼ 2 μ mで ある場合に、 Aタイプと Bタイプと Cタイプとの何れの半導体 L D 3 に 対しても、 最も高い結合効率を得ることができる。 しかも、 その結合効 率はほぼ 1 . 0 ( 1 0 0 %) となっており 、 満足のいく結果が得られて レヽる。
これに対して、 第 5図に示す従来の形態では、 Aタイプと Bタイプと Cタイプの各半導体 L D 3について光ファイバ 1 の先端部の曲率半径 R がほぼ 2. 5 μ mである場合に他の曲率半径 Rの場合に比べ最も高い光 結合効率を得ることができるけれども、 その最も高い光結合効率は、 第 4図の最も高い光結合効率 （曲率半径 Rがほぼ 2 μ mである場合の光結 合効率改善用光フアイバ 5付き光ファイバ 1 と半導体 L D 3 との光結合 効率） よ り も低いものである。 その上、 本実施形態例の第 4図では、 A 、 B、 Cの何れのタイプの半導体 L D 3においても曲率半径 Rがほぼ 2 μ mの時の最高光結合効率の値はばらつきなく一致している。 これに対 し、 従来の形態では、 光結合効率が最も高く なる曲率半径 Rがほぼ 2. 5 /z mである場合に、 Bタイプおよび Cタイプの各半導体 L D 3に対す る光結合効率よ り も Aタイプに対する光結合効率は約 1 0 %程度低く な つており 、 半導体 L D 3の種類に依存して光結合効率にばらつきが生じ てしま う ことが分かる。
上記のよ う に、 本実施形態例に示す光結合効率改善用光ファイバ 5付 き光ファイバ 1 は、 従来の前記第 7図に示す形態の光フアイバ 1 に比べ て、 半導体 L D 3に対する光結合効率を高めることができる上に、 高い 光結合効率を持って光接続することが可能な半導体 L D 3の種類の幅を 広げることが可能となっている。
この実施形態例によれば、 半導体 L D 3側の光ファイバ 1 の端部に光 結合効率改善用光ファイバ 5 を接合する構成と し、 この光結合効率改善 用光ファイバ 5は半導体 L D 3の楕円長軸方向のモー ドフィール ド径 K 1 とほぼ等しい円形モー ドフィールド径 W 1 を持ち、 かつ、 半導体 L D 3側のファィバ 5の端部は略楔形状に形成され、 その先端部はレンズ加 ェされている構成を備えているので、 半導体 L D 3 と光結合効率改善用 光ファイバ 5 との光結合効率は非常に高く なる。 このこ とによ り 、 光フ ァイ ノく 1 のモ一 ドフィール ド径 wが仕様によってどのよ うに定められて いても、 上記光結合効率改善用光ファイバ 5を半導体 L D 3側の端部に 接合させるだけで光フアイバ 1 と半導体 L D 3 との光結合効率を容易に 高めることができる。
また、 上記光ファイバ 1 の端部に光結合効率改善用光ファイバ 5を融 着接合技術を用いて結合させるので、 光ファイバ 1 と光結合効率改善用 光ファイバ 5 との接合部分においてモー ドフィール ドはその大き さが緩 やかに変化すること となる。 このことによ り 、 光ファイバ 1 と光結合効 率改善用光ファイバ 5 との接合部分での光結合損失を非常に低く抑制す ることができる。 さ らに、 融着接合することによって、 光ファイバ 1 と 光結合効率改善用光フアイバ 5 との結合部分の強度を曲げに対して強く することができる。
さ らに、 半導体 L D 3 との光結合効率が最も高く なる楔角度 Θおよび 先端部の曲率半径 Rを定めて光結合効率改善用光フアイバ 5の略楔形状 端部を形成している上に、 上記の如く 、 光結合効率改善用光ファイバ 5 のモ一 ドフィール ド径 W 1 は半導体 L D 3 の楕円長軸方向のモー ドフィ ールド径 K 1 とほぼ等しいことから、 高い光結合効率でもつて光接続す ることができる半導体 L D 3の種類の幅を広げることができる。
高い光結合効率を得ることができる光結合効率改善用光ファイバ 5 の モー ドフ ィール ド径 W 1 の許容幅は、 例えば、 最適なモー ドフィール ド 径 W 1 が 4 μ πιである場合には 3 . 4 M m〜 4 . 6 / mの範囲である と いう よ う に広く 、 同様に、 高い光結合効率を得ることができる楔角度 Θ の許容幅は、 例えば、 最適な楔角度 Θ が 3 0度である場合には 2 0度〜 4 0度の範囲であるという よ うに広い。 さ らに、 高い光結合効率を得る ことができる曲率半径 Rの許容幅は、 例えば、 最適な曲率半径 Rが 2 // mである場合には 1 . 5 μ π！〜 2 . 5 μ ιηの範囲である という よ う に広 いことから、 光結合効率改善用光ファイバ 5付光ファイバ 1 の製造歩留 ま り を大き く 高めることができる。
なお、 この発明は上記実施形態例に限定されるものではなく 、 様々な 実施の形態を採り得る。 例えば、 上記実施形態例では、 光ファイバ 1 に 直接的に光結合効率改善用光フアイバ 5が結合されていたが、 例えば、 第 6図の （ a ) に示すよ うに、 光ファイ ノ 1 と光結合効率改善用光ファ ィバ 5の間に、 結合用光ファイバ 8 を介設してもよい。 第 6図の （ a ) に示す例では、 結合用光フアイバ 8は円形のモー ドフィール ドを持ち、 そのモー ドフィール ド径 W 2は光結合効率改善用光フアイバ 5 のモ一 ド フィール ド径 W 1 と光ファイ ノく 1 のモー ドフィ一ル ド径 wと の範囲内の 値、 つま り 、 光結合効率改善用光ファイバ 5 のモー ドフィ ール ド径 W 1 よ り も大き く 、 かつ、 光ファイ ノく 1 のモー ドフィール ド径 wよ り も小さ い値の径と成している。 このよ う に、 光ファイバ 1 と光結合効率改善用 光ファイバ 5 と の間に結合用光ファイバ 8を介設する場合にも、 上記結 合用光ファイバ 8 と光ファイバ 1 の結合、 および結合用光ファイバ 8 と 光結合効率改善用光ファイバ 5 の結合はいずれも融着接合技術によ り行 われる。 このことによ り 、 前述したよ う に、 光接合損失が非常に低く抑 えられる構成と成している。
特に、 光ファイバ 1 のモー ドフィ一ルド径 wに対する光結合効率改善 用光ファイバ 5 のモー ドフィ ール ド径 K 1 の差が大幅に大きい場合には 、 その光ファイバ 1 のモ一 ドフィール ド径 wと光結合効率改善用光ファ ィバ 5のモー ドフィールド径 W 1 との範囲内のモー ドフィールド径 W 2 を持つ結合用光ファイバ 8 を介設することによって、 光結合効率改善用 光ファイバ 5 と結合用光フアイバ 8 との接合部分でのモー ドフィール ド の大き さの変化は緩やかになる。 同様に結合用光ファイバ 8 と光フアイ バ 1 の接合部分でのモー ドフィールドの大き さの変化も緩やかとなる。 このことで、 光ファイバ 1 に光結合効率改善用光ファイバ 5を直接的に 結合し該接合部分でのモー ドフィール ドの大き さが急激に変化する場合 に比べて、 光結合損失を小さ く抑えることが可能である。
また、 例えば、 モー ドフィールド径 wが 6 μ mである光ファイ ノく 1 に 上記光結合効率改善用光ファイバ 5 を結合した光結合効率改善用光ファ ィバ 5付き光ファイバ 1 が既に製造されている状態で、 モー ドフィール ド径 wが 8 μ mの光ファイバの使用が要求された場合に、 上記光結合効 率改善用光ファイ ノく 5付き光ファイ ノく 1 にモー ドフィールド径 wが 8 μ mの光ファイバをさ らに接続するこ とで、 簡単に、 高い光結合効率を持 つ要求されたモ一 ドフィール ド径 8 μ mの光ファイバを提供することが できる。 この場合には、 上記モー ドフィール ド径が 6 / mである光ファ ィバが結合用光ファイバと して機能することになる。
また、 上記結合用光ファイバ 8のモー ドフィ一ル ド径 W 2は光フ了ィ バ 1 のモー ドフィール ド径 wと光結合効率改善用光ファイバ 5 のモー ド フィ一ル ド径 W 1 との範囲内の径でなく と もよく 、 例えば、 光ファイバ 1 と光結合効率改善用光フアイバ 5 との各モー ドフィ一ルド径 W 1 、 w よ り も大き く てもよく （図 6 の （ b ) 参照）、 又は小さ く てもよい。 さ らに、 上記実施形態例では、 光結合効率改善用光ファイバ 5 のモー ドフィ一ノレ ド径 W 1 は光ファイ ノく 1 のモ一 ドフィールド径 wよ り も小さ かったが、 もちろん、 光結合効率改善用光ファイバ 5のモー ドフィール ド径 W 1 は光接続する半導体 L D 3の楕円長軸方向のモー ドフィール ド 径 K 1 に応ずるものであるこ とから、 半導体 L D 3の楕円長軸方向のモ — ドフィール ド径 K 1 に依存して光結合効率改善用光ファイバ 5 のモー ドフィ一ル ド径 W 1 は光ファイ ノく 1 のモー ドフィール ド径 wよ り も大き くする場合もある。
なお、 上記実施形態例では、 光結合効率改善用光ファイバ 5、 結合用 光ファイ ノく 8は円形モー ドフィール ド径を持つものであれば良いので、 通常のシングルモー ド光ファイバや、 パンダ型の光ファイバ等が使用さ れる。 産業上の利用可能性
以上のよ うに、 本発明に係る光ファイバは光通信や、 その他の光信号 処理の分野において、 半導体 L D等の光出射素子と効率よく 光接続する 光ファイバと して適用するのに適している。

Claims

5冃 求 の
1 . 楕円形のモー ドフィール ドを持つ光出射素子に光接続する円形のモ 一ドフィールドを持つ光ファイバにおいて、 上記光出射素子に光接続す る側の光ファイバの端部には円形のモー ドフィール ドを持つ光結合効率 改善用光ファイバが融着接合技術によ り コアが拡大して結合され、 この 光結合効率改善用光ファイバにおける光出射素子側の端部には上記光出 射素子から出射された光を集光する レンズが形成されており、 この光結 合効率改善用光フアイバの円形のモ一 ドフィールド径は上記光出射素子 の楕円形のモー ドフィール ドにおける長軸方向のモー ドフィール ド径と ほぼ等しいことを特徴とする光ファイバ。
2 . 光ファイバと光結合効率改善用光ファイバとの間には、 光ファイバ と光結合効率改善用光ファイバの各モー ドフィール ド径とは異なる円形 のモー ドフィール ド径を持つ結合用光ファイバが 1 つ以上介設されてい ることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光ファイバ。
3 . 結合用光ファイバのモー ドフィールド径は光結合効率改善用光ファ ィバのモー ドフィールド径と光フ ァイバのモー ドフ ィール ド径との範囲 内の大き さであるこ とを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光ファイバ
4 . 光結合効率改善用光ファィバのモー ドフィール ド径はほぼ 4 μ mで あり 、 光結合効率改善用光ファイバの光出射素子側の端部は略楔形状に 形成され、 その先端部は曲率半径がほぼ 2 μ mのレンズと成しており 、 上記光結合効率改善用光ファィバの略楔形状端部を構成する斜平面と コ ァ軸とが成す角度はほぼ 3 0度であることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光フアイバ。
5 . 光結合効率改善用光ファイバのモー ドフィール ド径はほぼ 4 ^ mで あり 、 光結合効率改善用光フアイバの光出射素子側の端部は略楔形状に 形成され、 その先端部は曲率半径がほぼ 2 μ πιのレンズと成しており 、 上記光結合効率改善用光ファイバの略楔形状端部を構成する斜平面と コ ァ軸とが成す角度はほぼ 3 0度であることを特徴とする請求の範囲第 2 項記載の光ファイバ。
6 . 光結合効率改善用光ファイバのモー ドフィール ド径はほぼ 4 μ mで あり 、 光結合効率改善用光ファィバの光出射素子側の端部は略楔形状に 形成され、 その先端部は曲率半径がほぼ 2 μ mのレンズと成しており 、 上記光結合効率改善用光ファィバの略楔形状端部を構成する斜平面と コ ァ軸とが成す角度はほぼ 3 0度であることを特徴とする請求の範囲第 3 項記載の光ファィバ。
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