WO2024057480A1 - 側面研磨光ファイバを用いた波長合分波カプラの調心方法 - Google Patents

側面研磨光ファイバを用いた波長合分波カプラの調心方法 Download PDF

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Definitions

  • the present disclosure is directed to demultiplexing light of a specific wavelength from an optical fiber being used for communication, or multiplexing light of a specific wavelength to an optical fiber being used for communication, without cutting the optical fiber being used for communication.
  • Concerning optical multiplexing and demultiplexing technology In particular, it relates to a branching ratio adjustment technology that is equipped with a branching ratio monitoring function in optical multiplexing and demultiplexing technology that uses side polishing of optical fibers during communication. Since the present disclosure is characterized by a branching ratio monitoring function, it can be used for optical waveguides such as plastic optical fibers in addition to optical fibers using glass, which are common in long-distance communications.
  • Optical fiber using optical fiber side polishing method which is an optical multiplexing/demultiplexing technology that can demultiplex light from an optical fiber or multiplex light into an optical fiber without cutting the optical fiber during communication.
  • a method for manufacturing couplers has been studied (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • the method for manufacturing this optical fiber coupler includes the following steps. Step (1) Apply a bend that causes a loss that does not affect communication, and monitor the light intensity of communication light leaking from the bend. Step (2) The side surface of the optical fiber during communication is polished, and when the light intensity of the leaked light, which decreases as the polished surface approaches the core, reaches a predetermined value, the polishing is finished and the bend is released.
  • Step (3) Align the side-polished optical fiber for communication with the polished surfaces of the optical waveguide for optical multiplexing/demultiplexing whose side surfaces have been coated several ⁇ m from the core or down to the core and the cladding portion has been polished. Then, by relatively moving it in the direction of the polishing surface, it is fixed at a position where a desired branching rate can be obtained.
  • side polishing of optical fibers with fiber Bragg gratings is used as an optical multiplexing/demultiplexing technology that can separate light of a specific wavelength from an optical fiber or multiplex light of a specific wavelength to an optical fiber.
  • a method of manufacturing an optical fiber coupler using the method is known (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • a fiber Bragg grating is provided to the side-polished optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing.
  • Equation (1) The specific wavelength ⁇ is expressed by Equation (1), which is a Bragg condition.
  • ⁇ the grating interval of the fiber Bragg grating
  • ⁇ 1 the propagation constant of the optical fiber
  • ⁇ 2 the propagation constant of the optical waveguide provided with the fiber Bragg grating.
  • the specific wavelength depends on the grating spacing of the fiber Bragg grating.
  • the grating spacing of the fiber Bragg grating depending on the wavelength to be multiplexed and demultiplexed in the side-polished optical waveguide for multiplexing and demultiplexing, it is possible to combine light of a specific wavelength without cutting the optical fiber. It is possible to make waves.
  • the optical fiber coupler provided with the fiber Bragg grating is a reverse coupling type optical fiber coupler.
  • Typical optical couplers use codirectional coupling, in which the propagation direction of the input light is the same as the propagation direction of the output light, but in reverse coupling, the propagation direction of the input light and the propagation direction of the output light are the same. The propagation direction is the opposite direction.
  • step (3) it is necessary to align the positions of the polished surfaces that have been brought together so that the desired optical characteristics are obtained, as shown in step (3).
  • polishing surfaces can be adjusted without cutting the communicating optical fiber.
  • the purpose of the present invention is to provide a method and apparatus for achieving this goal.
  • the alignment method of the present disclosure is a method for aligning a wavelength multiplexing/demultiplexing coupler of an optical fiber side surface polishing type during communication for multiplexing/demultiplexing light of a specific wavelength without affecting communication.
  • the wavelength multiplexing/demultiplexing coupler is a reverse coupling type optical coupler, Inputting light into an optical fiber or an optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing; receiving light output from an optical fiber or an optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing; Aligning the face-to-face optical fiber and optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing; monitoring the light intensity of the received light; Exploring the position where the peak value of the light intensity of the monitored light is obtained; Aligning to a position where the probed peak value is obtained; It is characterized by having the following.
  • the alignment method of the present disclosure includes inputting light into the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide via an optical circulator, and inputting light from the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide via the optical circulator. It is characterized by receiving light and comprising.
  • the alignment method of the present disclosure is characterized in that the alignment method includes using an optical signal from a communication device instead of the function of inputting light to the optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing.
  • the alignment method of the present disclosure includes bending the optical fiber, receiving leakage light leaking from the bent optical fiber, and extracting only a specific wavelength from the leakage light. It is characterized by being prepared.
  • the present disclosure by providing a function of monitoring changes in light intensity when aligning the polished surfaces of optical fibers whose side surfaces have been polished, and a function of aligning based on the monitored changes in light intensity, To provide a method for aligning optical fibers in optical multiplexing/demultiplexing technology for multiplexing/demultiplexing light of a specific wavelength without affecting communication when aligning an optical fiber during communication. If an optical signal of the wavelength that you want to multiplex and demultiplex is input to the optical fiber during communication, use the communication light to align the optical fiber during communication instead of inputting the light from the optical waveguide for optical multiplexing and demultiplexing. To provide a method for aligning without affecting communication even when moving.
  • FIG. 1 is an example of a form for implementing the present disclosure.
  • FIG. 2 is a sequence diagram for implementing the present disclosure. This is an example of the relationship between the amount of alignment and the transmittance.
  • 1 is an example of a form for implementing the present disclosure.
  • 1 is an example of a form for implementing the present disclosure.
  • 1 is an example of a form for implementing the present disclosure.
  • This is an example of the relationship between the amount of alignment and reflectance.
  • FIG. 2 is a sequence diagram for implementing the present disclosure.
  • FIG. 1 is an example of an alignment method that includes a function of monitoring changes in light intensity when aligning polished surfaces and a function of aligning based on the monitored changes in light intensity.
  • the optical fiber 1 is connected to a communication network such as a wavelength division multiplexing communication network in which a wavelength multiplexing/demultiplexing coupler is installed inside or in the vicinity of a transmission device.
  • the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing have side surfaces polished, and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing has a fiber Bragg grating provided on the polished side surface.
  • the fiber Bragg grating can be manufactured using any method, for example, using a femtosecond laser.
  • the side surface of the optical fiber 1 is coupled to the side surface of the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing, which has four ports f1, f2, g1, and g2, and the propagation direction of input light and the propagation direction of output light can be changed.
  • a wavelength multiplexing/demultiplexing coupler of the reverse direction coupling type can be manufactured.
  • a light source 3 is connected to one end of the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing, and a photoelectric conversion element 4-1 is connected to the other end.
  • the light output from the light source 3 propagates through the optical fiber 1, and the bandpass filter 7-1 blocks light other than the wavelength of the light source 3, and only the light with the wavelength of the light source 3 is transmitted to the photoelectric conversion element 4-. 1 is input.
  • the light input to the photoelectric conversion element 4-1 is converted into light intensity information, and the light intensity information is input to the control section 5.
  • the control unit 5 stores the wavelength branching efficiency calculated from the light intensity during alignment.
  • the control unit 5 controls the alignment device 6 based on the stored wavelength branching efficiency.
  • the wavelength of the light source 3 is a specific wavelength that is desired to be multiplexed and demultiplexed.
  • wavelength branching efficiency of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing can be expressed as follows.
  • Wavelength branching efficiency (P in - P out )/P in (2)
  • P in is the input light intensity (in W) of the light source 3
  • P out is the output light intensity (in W) of the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2.
  • reflected light or co-directional coupling from the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing does not occur.
  • the alignment device 6 aligns the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing.
  • the control section 5 stores changes in wavelength branching efficiency.
  • the maximum value is searched from among the wavelength branching efficiencies stored in the control unit 5, and the alignment device 6 aligns at the position where the maximum wavelength branching efficiency is obtained.
  • the maximum value may be searched for by the control unit 5 displaying the change in wavelength branching efficiency and the maximum value may be determined visually, or if the alignment device 6 is under computer control, the computer may The control unit 5 may search for the maximum value, and the computer may control the alignment device 6 to the position where the maximum value is obtained.
  • the wavelength reflected by the fiber Bragg grating of the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing is different from the specific wavelength to be multiplexed and demultiplexed. Even when the wavelength reflected by the fiber Bragg grating of the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing is equal to the wavelength of the light output from the light source 3, the reflectance of the fiber Bragg grating of the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing is 100%. If it is below, there is no problem because light is transmitted through the fiber Bragg grating of the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing.
  • the refractive index matching material has a refractive index lower than that of the cladding of the optical fiber 1.
  • the alignment device 6 may control the load when the optical fiber 1 and the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2 are brought into alignment.
  • the alignment device 6 may be a manual stage or an electric stage.
  • the alignment device 6 may be a microstage with two or more axes adjustable in two axes along the polishing surface, or may include an additional stage whose angle is adjustable.
  • the light source 3 may be a DFB (Distributed Feedback) laser that can output only the specific wavelength, or may be a variable wavelength light source.
  • the photoelectric conversion element 4-1 may be a photodiode capable of receiving light of the specific wavelength, a highly sensitive avalanche photodiode, or an optical power meter.
  • the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing may be glass type optical fibers or plastic type optical fibers that guide light.
  • the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing may be one that guides light from which the coating is removed.
  • the control unit 5 may be a computer, a PIC (Peripheral Interface Controller) microcomputer, or an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the control unit 5 can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • FIG. 2 shows the sequence of the control unit 5 when aligning the polishing surfaces.
  • the alignment device 6 aligns either the lateral direction or the longitudinal direction of the surface where the polished surfaces of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing are brought together (S11).
  • the wavelength branching efficiency and alignment position continue to be stored (S12).
  • the wavelength branching efficiency B having the maximum value among the saved wavelength branching efficiencies and its alignment position are saved (S13).
  • alignment is performed from the alignment position of the maximum value of wavelength branching efficiency in the direction in which alignment was not performed previously (S14).
  • the wavelength branching efficiency and alignment position are continued to be saved (S15), and the wavelength branching efficiency C having the maximum value among the saved wavelength branching efficiencies and its alignment position are saved (S16). Thereafter, the saved wavelength branching efficiencies B and C are compared (S17), and if the second wavelength branching efficiency is larger (No in step S17), the alignment position of the wavelength branching efficiency C is changed to the wavelength branching efficiency B. (S18), and again aligns in the direction that was not aligned the second time (the direction that was aligned the first time) from the second alignment position of the maximum wavelength branching efficiency (S14).
  • the wavelength branching efficiency and alignment position are continued to be saved (S15), and the wavelength branching efficiency C having the maximum value among the saved wavelength branching efficiencies and its alignment position are saved (S16). Thereafter, the saved wavelength branching efficiencies B and C are compared, and the corresponding operation is repeated until the wavelength branching efficiency becomes smaller than the previous one.
  • the wavelength branching efficiency becomes smaller than the previous time Yes in step S17
  • alignment ends S19).
  • FIG. 3 shows the measurement results of the light intensity of the transmitted light during alignment and the alignment position.
  • the horizontal axis shows the amount of alignment ( ⁇ m) with respect to the center position
  • the left vertical axis shows the branching ratio
  • the right vertical axis shows the transmission ratio.
  • the light intensity of the transmitted light has a peak with respect to the alignment position. From this, it can be seen that the maximum value of wavelength branching efficiency can be found when aligning polished surfaces in optical multiplexing and demultiplexing technology that multiplexes and demultiplexes light of a specific wavelength.
  • a position where the wavelength branching efficiency is maximized during alignment is searched, a position where the wavelength branching efficiency is a predetermined desired value may be searched.
  • FIG. 4 shows an alignment method according to this embodiment that includes a function of monitoring changes in light intensity when aligning polished surfaces and a function of aligning based on the monitored changes in light intensity.
  • a circulator 8 a photoelectric conversion element 4-2, and a band-pass filter 7-2 are used in place of the photoelectric conversion element 4-1 and band-pass filter 7-1 in the first embodiment.
  • An optical circulator 8 is connected between the light source 3 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing, and a bandpass filter 7-2 blocks light other than the wavelength of the light source 3 from among the light from the optical circulator 8, and the photoelectric conversion element 4-2 receives the light having the wavelength of the light source 3 transmitted from the bandpass filter 7-2.
  • the light from the light source 3 is inputted to the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing via the optical circulator 8, and the reflected light from the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing is converted to the photoelectric conversion element 4- through the optical circulator 8.
  • the sequence of the control unit 5 at this time is the same as the sequence shown in FIG. 2 to complete the alignment.
  • optical circulator 8 is preferably a polarization-independent optical circulator, but may also be an optical coupler with two inputs and two outputs.
  • wavelength branching efficiency of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing can be expressed as follows.
  • (Number 3) Wavelength branching efficiency (P in - P out )/P in (3)
  • Pin is the input light intensity of the light source 2 (in W)
  • Pout is the output light intensity of the optical circulator 8 (in W).
  • FIG. 8 shows the measurement results of the light intensity of reflected light and the alignment position during alignment in the second embodiment.
  • the horizontal axis shows the amount of alignment ( ⁇ m) with respect to the center position, and the vertical axis shows the reflection ratio/branching ratio.
  • the light intensity of the reflected light has a peak with respect to the alignment position. From this, it can be seen that the maximum value of wavelength branching efficiency can be found when aligning polished surfaces in optical multiplexing and demultiplexing technology that multiplexes and demultiplexes light of a specific wavelength.
  • a position where the wavelength branching efficiency is a predetermined desired value may be searched.
  • FIG. 5 shows a function of monitoring light intensity changes when aligning polished surfaces in the optical multiplexing/demultiplexing technology for multiplexing and demultiplexing light of a specific wavelength according to this embodiment, and a function of aligning based on the monitored light intensity changes.
  • This is an alignment method comprising: In FIG. 5, the second embodiment and the first embodiment are combined, and a photoelectric conversion element 4-1, a bandpass filter 7-1, a circulator 8, a photoelectric conversion element 4-2, and a bandpass filter 7 are combined.
  • -2 it is possible to measure both the light intensity of the reflected light and the light intensity of the transmitted light by the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing.
  • Pin is the input light intensity of the light source 3 (in W)
  • Pout1 is the output light intensity of the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2 (in W)
  • Pout2 is the output light intensity of the optical circulator 8 (in W). is W).
  • the sequence of the control unit 5 at this time may be to perform alignment according to the sequence of FIG. 2 using the wavelength branching efficiency obtained using equation (4).
  • a position where the wavelength branching efficiency is a predetermined desired value may be searched.
  • FIG. 6 shows a function for monitoring light intensity changes when aligning polished surfaces in the optical multiplexing/demultiplexing technology for multiplexing and demultiplexing light of a specific wavelength according to this embodiment, and a function for aligning based on the monitored light intensity changes.
  • This is an alignment method comprising:
  • light used for communication is input from the transmission device 9 to the optical fiber 1.
  • the fibers of the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2 are configured such that the wavelength of the communication light outputted from the transmission device 9 can be multiplexed/demultiplexed by the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2.
  • the grating interval of the Bragg grating only the wavelengths of the communication light output from the transmission device 9 can be multiplexed and demultiplexed.
  • a bandpass filter 7-3 and a photoelectric conversion element 4-3 are connected to port g1 of the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing in order to monitor changes in the optical intensity of the communication light output from the transmission device 9. has been done.
  • control unit 5 performs alignment according to a sequence of searching for a position where the light intensity obtained by the photoelectric conversion element 4-3 is maximum.
  • FIG. 9 shows the sequence of the control unit 5 when aligning the polishing surfaces.
  • the alignment device 6 aligns either the lateral direction or the longitudinal direction of the surface where the polished surfaces of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing are brought together (S21).
  • the light intensity and alignment position continue to be saved (S22).
  • the maximum light intensity B among the saved light intensities and its alignment position are saved (S23).
  • alignment is performed from the alignment position of the maximum light intensity in the direction in which alignment was not performed previously (S24).
  • the light intensity and the alignment position are continued to be saved during alignment (S25), and the maximum light intensity C among the saved light intensities and its alignment position are saved (S26).
  • the saved light intensities B and C are compared (S27), and if the second light intensity is larger (No in step S27), the alignment position of light intensity C is changed to the alignment position of light intensity B. (S28), and again aligns from the alignment position of the second maximum light intensity in the direction that was not aligned the second time (the direction that was aligned the first time) (S24), and during alignment
  • the light intensity and alignment position are continued to be saved (S25), and the maximum light intensity C among the saved light intensities and its alignment position are saved (S26).
  • the saved light intensities B and C are compared, and the corresponding operation is repeated until the light intensity becomes smaller than the previous time. When the light intensity becomes smaller than the previous time (Yes in step S27), alignment ends (S29).
  • the above sequence enables the control unit 5 to align using communication light.
  • the wavelength of the light source 3 is the same as the wavelength of the communication light, communication will be interrupted during alignment, but in this embodiment, such a communication interruption can be avoided, so WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing-Passive Optical Network).
  • FIG. 7 shows a function for monitoring light intensity changes when aligning polished surfaces in the optical multiplexing/demultiplexing technology for multiplexing and demultiplexing light of a specific wavelength according to this embodiment, and a function for aligning based on the monitored light intensity changes.
  • This is an alignment method comprising:
  • light used for communication is input from the transmission device 9 to the optical fiber 1, and a part of the communication light leaks from the optical fiber 1 as leakage light from the bent portion 10.
  • the leaked light is received using the probe 11, passed through the bandpass filter 7-4, and converted into light intensity by the photoelectric conversion element 4-4.
  • P0 is the optical intensity (unit: dBm) of the leaked light before the aligning device 6 aligns the optical fiber 1 and the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2
  • P1 is the optical intensity (unit: dBm) of the leaked light after the aligning device 6 aligns the optical fiber 1 and the optical multiplexing/demultiplexing optical waveguide 2.
  • the sequence of the control unit 5 at this time is the same as the sequence shown in FIG. 2 to complete the alignment. Note that in this embodiment as well, instead of searching for the position where the wavelength branching efficiency is maximum during alignment, a position where the wavelength branching efficiency is a predetermined desired value may be searched.
  • a fiber Bragg grating is provided to the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing, but the fiber Bragg grating is attached somewhere in the coupling part of the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing/demultiplexing. It suffices if it is placed in For example, it may be provided on the optical fiber 1, or may be provided on both the optical fiber 1 and the optical waveguide 2 for optical multiplexing and demultiplexing.

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Abstract

本開示は、通信に用いられている光ファイバが接続されている逆方向性結合型の波長合分波カプラを作製する際においても、通信中の光ファイバを切断することなく、研磨面同士を調心する方法を提供する。　本開示は、通信中の光ファイバ側面研磨型の波長合分波カプラの調心方法において、光ファイバに光を入力することと、光ファイバから出力される光を受光することと、面合わせした光ファイバと光合分波用光導波路を調心することと、調心中に受光した光の光強度をモニタリングすることと、光強度のピーク値が得られる位置を探査することと、探査したピーク値が得られる位置に調心することと、を備えることを特徴とする調心方法である。

Description

側面研磨光ファイバを用いた波長合分波カプラの調心方法
　本開示は、通信中の光ファイバを切断することなく、通信中の光ファイバから特定の波長の光を分波したり、通信中の光ファイバへ特定の波長の光を合波したりすることのできる光合分波技術に関する。特に、通信中の光ファイバの側面研磨を用いた光合分波技術において、分岐比モニタリング機能を搭載した、分岐比調整技術に関するものである。本開示は、分岐比モニタリング機能を特徴とするものであるから、長距離通信にて一般的なガラスを用いた光ファイバ以外にもプラスチック光ファイバ等の光を導波する物に利用できる。
　通信中の光ファイバを切断することなく、光ファイバから光を分波したり、光ファイバへ光を合波したりすることのできる光合分波技術として、光ファイバ側面研磨法を用いた光ファイバカプラの製造方法が検討されている（例えば、非特許文献1参照）。この光ファイバカプラの製造方法は以下の手順を含む。
　手順（１）通信に影響を与えない損失となるような曲げを付与し、曲げ部から漏洩する通信光の光強度をモニタリングする。
　手順（２）通信中の光ファイバの側面を研磨し、研磨面がコアに近づくにつれて低下する漏洩光の光強度が所定の値となったときに、研磨を終了し、曲げを解放する。
　手順（３）側面研磨した通信中の光ファイバとあらかじめ側面をコアから数μｍ又はコアまで被覆及びクラッド部分を研磨しておいた側面研磨した光合分波用光導波路の研磨面同士とを面合わせし、研磨面方向に相対移動させることにより、所望の分岐率が得られる位置で固定する。
　また、光ファイバから特定の波長の光を分波したり、光ファイバへ特定の波長の光を合波したりすることのできる光合分波技術として、ファイバブラッググレーティングを付与した光ファイバの側面研磨を用いた光ファイバカプラの製造方法が知られている（例えば、非特許文献２参照）。本方法では前記光ファイバ側面研磨法を用いた光ファイバカプラの製造方法において、前記側面研磨した光合分波用光導波路にファイバブラッググレーティングが付与されている。
　前記特定の波長λはブラッグ条件である式（１）にて表される。
（数１）
β１（λ）＋β２（λ）＝２π／Λ　　　（１）
　ここで、Λはファイバブラッググレーティングのグレーティング間隔、β１は光ファイバの伝搬定数、β２はファイバブラッググレーティングが付与された光導波路の伝搬定数である。
　式（１）からもわかるように前記特定の波長はファイバブラッググレーティングのグレーティング間隔に依存する。このように、記側面研磨した光合分波用光導波路に合分波したい波長により、ファイバブラッググレーティングのグレーティング間隔を変化させることで、光ファイバを切断することなく、特定の波長の光を合分波することが可能となる。
　なお、式（１）からも分かるように、ファイバブラッググレーティングを付与した光ファイバカプラは、逆方向性結合型の光ファイバカプラとなっている。一般的な光カプラは同方向性結合であり、入力した光の伝搬方向と出力される光の伝搬方向は同じであるが、逆方向性結合では入力した光の伝搬方向と出力される光の伝搬方向は逆方向となる。
植松　他，　"側面研磨法を用いた光分岐の基礎検討，"　信学技報，　ＯＦＴ２０１９－３６，　Ｏｃｔ．　２０１９． Ｌ．　Ｄｏｎｇ，　ｅｔ．　ａｌ．，　"Ｎｏｖｅｌ　ａｄｄ／ｄｒｏｐ　ｆｉｌｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｄｉｖｉｓｉｏｎ－ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｂｒａｇｇ　ｇｒａｔｉｎｇ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｍｉｓｍａｔｃｈｅｄ　ｃｏｕｐｌｅｒ，"　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎ．　Ｔｅｃｈｎｏｌ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．　８，　ｎｏ．　１２，　ｐｐ．　１６５６－１６５８，　Ｄｅｃ．　１９９６．
　前記特定の波長の光を合分波する光合分波技術では、手順（３）に示したように所望の光学特性になるように、面合わせした研磨面の位置を調心する必要がある。通信中の光ファイバを切断し、光を入力し、光合分波用光導波路から出力される光の光強度を基に研磨面の位置を調心することは可能であるが、通信に影響を与えてしまう。
　そこで、本開示では、通信中の光ファイバが接続されている逆方向性結合型の波長合分波カプラを作製する際においても、通信中の光ファイバを切断することなく、研磨面同士を調心する方法および装置を提供することを目的とする。
　本開示の調心方法は、特定の波長の光を通信に影響を与えることなく合分波するための、通信中の光ファイバ側面研磨型の波長合分波カプラの調心方法において、
　前記波長合分波カプラは逆方向性結合型の光カプラであり、
　光ファイバ又は光合分波用光導波路に光を入力することと、
　光ファイバ又は光合分波用光導波路から出力される光を受光することと、
　面合わせした光ファイバと光合分波用光導波路を調心することと、
　受光した光の光強度をモニタリングすることと、
　モニタリングした光の光強度のピーク値が得られる位置を探査することと、
　探査したピーク値が得られる位置に調心することと、
　を備えることを特徴とする。
　また、本開示の調心方法は、前記調心方法において、光サーキュレータを介して光合分波用光導波路に光を入力することと、光サーキュレータを介して光合分波用光導波路からの反射光を受光することと、を備えることを特徴とする。
　また、本開示の調心方法は、前記調心方法において、光合分波用光導波路に光を入力する機能の代わりに通信装置からの光信号を用いることを備えることを特徴とする。
　また、本開示の調心方法は、前記調心方法において、光ファイバを曲げることと、曲げた光ファイバから漏洩する漏洩光を受光することと、漏洩光から特定の波長のみ取り出すことと、を備えることを特徴とする。
　なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
　本開示によれば、側面を研磨した光ファイバの研磨面同士を面合わせし、調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備することにより、通信中の光ファイバを調心する際にも通信に影響を与えることなく、特定の波長の光を合分波する光合分波技術において、調心する方法を提供する。通信中の光ファイバに合分波したい波長の光信号が入力されている場合には、光合分波用光導波路から光を入力する代わりに通信光を用いて、通信中の光ファイバを調心する際にも通信に影響を与えることなく、調心する方法を提供する。
本開示を実施するための形態例である。 本開示を実施するためのシーケンス図である。 調心量と透過率の関係の一例である。 本開示を実施するための形態例である。 本開示を実施するための形態例である。 本開示を実施するための形態例である。 本開示を実施するための形態例である。 調心量と反射率の関係の一例である。 本開示を実施するためのシーケンス図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
〔第１の実施形態例〕
　本開示を実施するための形態による特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法について、以下に説明する。
　図１は研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法例である。光ファイバ１は波長分割多重方式の通信網のように波長合分波カプラが伝送装置の中あるいは直近に設置されている通信網に接続されている。前記光ファイバ１と光合分波用光導波路２は側面研磨されており、前記光合分波用光導波路２には側面研磨部にファイバブラッググレーティングが付与されている。ファイバブラッググレーティングの作製方法は任意であり、例えばフェムト秒レーザを用いて作製することができる。
　光ファイバ１の側面が光合分波用光導波路２の側面に結合されることで、４つのポートｆ１、ｆ２、ｇ１及びｇ２を有する、入力した光の伝搬方向と出力される光の伝搬方向が逆方向となる逆方向性結合型の波長合分波カプラを作製することができる。
　前記光合分波用光導波路２の片端に光源３が接続され、もう一方の片端には光電変換素子４－１が接続されている。前記光源３から出力された光は前記光ファイバ１を伝搬し、バンドパスフィルタ７－１で前記光源３の波長以外の光は遮断され、前記光源３の波長の光のみ前記光電変換素子４－１に入力される。前記光電変換素子４－１に入力された光は光強度の情報に変換され、光強度の情報は制御部５に入力される。前記制御部５は調心中の光強度から算出された波長分岐効率が保存される。制御部５は、保存された波長分岐効率に基づいて、調心装置６の制御を行う。前記光源３の波長は合分波したい特定の波長である。
　なお、前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の波長分岐効率は下記で表すことができる。
（数２）
波長分岐効率＝（Ｐｉｎ－Ｐｏｕｔ）／Ｐｉｎ　　　（２）
　ここで、Ｐｉｎは前記光源３の入力光強度（単位はＷ）、Ｐｏｕｔは前記光合分波用光導波路２の出力光強度（単位はＷ）である。ただし、前記光合分波用光導波路２からの反射光や同方向性結合は起きないものとする。
　その後、前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２を調心装置６が調心する。調心中は前記制御部５で波長分岐効率の変化を保存する。前記制御部５に保存されている波長分岐効率から最大値を探査し、最大の波長分岐効率が得られた位置に調心装置６が調心する。最大値の探査は前記制御部５が波長分岐効率の変化を表示し、目視にて最大値を判断しても良いし、前記調心装置６がコンピュータ制御している場合には、前記コンピュータが前記制御部５から最大値を探査し、最大値が得られた位置に前記コンピュータが前記調心装置６を制御しても良い。
　なお、前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングによる反射波長を前記合分波したい特定の波長と異なるようにすることが望ましい。前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングによる反射波長が前記光源３から出力される光の波長と等しい場合においても、前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングの反射率が１００％以下であれば、前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングから光が透過するため、問題ない。前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２を面合わせする際には面の間に屈折率整合材を塗布することが望ましい。屈折率整合材は前記光ファイバ１のクラッドの屈折率以下であることが望ましい。
　前記調心装置６は前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の面合わせの際の荷重を制御しても良い。前記調心装置６は手動ステージでも良いし、電動ステージでも良い。前記調心装置６は研磨面に沿った２軸方向に調整可能な２軸以上のマイクロステージでも良いし、角度を調整可能なステージを追加しても良い。
　前記光源３は前記特定の波長のみを出力可能なＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザでも良いし、波長可変光源でも良い。前記光電変換素子４－１は前記特定の波長を受光可能なフォトダイオードでも良いし、高感度なアバランシェフォトダイオードでも良いし、光パワーメータでも良い。前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２はガラスタイプの光ファイバでも良いし、プラスチックタイプの光ファイバなどの光を導波している物でも良い。前記光合分波用光導波路２は被覆を除去した光を導波している物でも良い。
　前記制御部５はコンピュータでも良いし、ＰＩＣ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）マイコンでも良いし、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｇａｔｅ　ａｒｒａｙ）でも良い。前記制御部５はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図２は研磨面同士を調心する際の制御部５のシーケンスである。
　まず、前記調心装置６が前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の研磨面を面合わせした面の短手方向あるいは長手方向の一方を調心する（Ｓ１１）。調心中は波長分岐効率と調心位置を保存し続ける（Ｓ１２）。
　その後、保存した波長分岐効率の中で最大値の波長分岐効率Ｂとその調心位置を保存する（Ｓ１３）。
　その後、最大値の波長分岐効率の調心位置から前回調心しなかった方向に調心する（Ｓ１４）。前回と同様に調心中は波長分岐効率と調心位置を保存し続け（Ｓ１５）、保存した波長分岐効率の中で最大値の波長分岐効率Ｃとその調心位置を保存する（Ｓ１６）。
　その後、保存した波長分岐効率Ｂ及びＣを比較し（Ｓ１７）、２回目の波長分岐効率の方が大きい場合には（ステップＳ１７においてＮｏ）、波長分岐効率Ｃの調心位置を波長分岐効率Ｂの調心位置と見なし（Ｓ１８）、再度、２回目の最大値の波長分岐効率の調心位置から２回目に調心しなかった方向（１回目に調心した方向）に調心し（Ｓ１４）、調心中は波長分岐効率と調心位置を保存し続け（Ｓ１５）、保存した波長分岐効率の中で最大値の波長分岐効率Ｃとその調心位置を保存する（Ｓ１６）。
　その後、保存した波長分岐効率Ｂ及びＣを比較し、波長分岐効率が前回より小さくなるまで、該当作業を繰り返す。波長分岐効率が前回より小さくなると（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、調心が終了となる（Ｓ１９）。
　図３は調心中の透過光の光強度と調心位置の測定結果である。横軸は中心位置に対する調心量（μｍ）を示し、左の縦軸は分岐比を示し、右の縦軸は透過比を示す。図３からも分かるように、調心位置に対して、透過光の光強度はピークを持つ。このことから、特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際に、波長分岐効率の最大値を探査できることが分かる。
　なお、以上では、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する例を説明したが、波長分岐効率が予め定められた所望の値となる位置を探索するようにしてもよい。
　また、式（２）から明らかなように、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、光電変換素子４－１で得られる光強度が最小となる位置を探索するようにしてもよい。
　以下に、上記開示を実施するための形態において光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法を変形して実施するためのいくつかの実施形態例について説明する。
〔第２の実施形態例〕
　図４は本実施形態例における研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法である。図４においては、第１の実施形態例における光電変換素子４－１及びバンドパスフィルタ７－１に代えて、サーキュレータ８、光電変換素子４－２及びバンドパスフィルタ７－２を用いる。光源３と光合分波用光導波路２の間に光サーキュレータ８が接続され、バンドパスフィルタ７－２が光サーキュレータ８からの光のうちの光源３の波長以外の光を遮断し、光電変換素子４－２がバンドパスフィルタ７－２から透過された光源３の波長の光を受光する。
　光サーキュレータ８を介して前記光合分波用光導波路２に前記光源３からの光を入力し、前記光サーキュレータ８を介して前記光合分波用光導波路２からの反射光を光電変換素子４－２で受光する。これにより、前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングによる前記光源３から出力される光の波長の反射率が１００％の場合においても、調心中の光強度を測定することができる。この際の制御部５のシーケンスは図２のシーケンスと同様のシーケンスに従って調心を完了する。
　なお、前記光サーキュレータ８は、偏光無依存型光サーキュレータが望ましいが、２入力２出力の光カプラでも良い。
　なお、前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の波長分岐効率は下記で表すことができる。
（数３）
波長分岐効率＝（Ｐｉｎ－Ｐｏｕｔ）／Ｐｉｎ　　　（３）
ここで、Ｐｉｎは前記光源２の入力光強度（単位はＷ）、Ｐｏｕｔは前記光サーキュレータ８の出力光強度（単位はＷ）である。ただし、前記光合分波用光導波路２からの透過光や同方向性結合は起きないものとする。
　図８は第２の実施形態例における調心中の反射光の光強度と調心位置の測定結果である。横軸は中心位置に対する調心量（μｍ）を示し、縦軸は反射比／分岐比を示す。図８からも分かるように、調心位置に対して、反射光の光強度はピークを持つ。このことから、特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際に、波長分岐効率の最大値を探査できることが分かる。
　なお、本実施形態例においても、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、波長分岐効率が予め定められた所望の値となる位置を探索するようにしてもよい。
　また、式（３）から明らかなように、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、光電変換素子４－１で得られる光強度が最小となる位置を探索するようにしてもよい。
〔第３の実施形態例〕
　図５は本実施形態例の特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法である。図５においては、第２の実施形態例と第１の実施形態例を組み合わせ、光電変換素子４－１及びバンドパスフィルタ７－１と、サーキュレータ８、光電変換素子４－２及びバンドパスフィルタ７－２を用いることで、前記光合分波用光導波路２による反射光の光強度と透過光の光強度の両方を計測することができる。
　これにより、前記光合分波用光導波路２に入力した光が一部透過し、一部反射した場合においても、前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の波長分岐効率は下記で表すことができる。
（数４）
波長分岐効率＝（Ｐｉｎ－Ｐｏｕｔ１－Ｐｏｕｔ２）／Ｐｉｎ　　　（４）
ここで、Ｐｉｎは前記光源３の入力光強度（単位はＷ）、Ｐｏｕｔ１は前記光合分波用光導波路２の出力光強度（単位はＷ）、Ｐｏｕｔ２は前記光サーキュレータ８の出力光強度（単位はＷ）である。ただし、同方向性結合は起きないものとする。なお、この際の制御部５のシーケンスは、式（４）を用いて得られる波長分岐効率を用い、図２のシーケンスに従って調心を行えばよい。
　なお、本実施形態例においても、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、波長分岐効率が予め定められた所望の値となる位置を探索するようにしてもよい。
〔第４の実施形態例〕
　図６は本実施形態例の特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法である。本実施形態においては、伝送装置９から通信に用いる光が前記光ファイバ１に入力されている。本実施形態では、この前記伝送装置９から出力された通信光の波長を、前記光合分波用光導波路２によって、合分波することが可能なように前記光合分波用光導波路２のファイバブラッググレーティングのグレーティング間隔を選定することで、前記伝送装置９から出力された通信光の波長のみ合分波することができる。
　図６においては、伝送装置９から出力された通信光の光強度変化をモニタリングするために、バンドパスフィルタ７－３及び光電変換素子４－３が光合分波用光導波路２のポートｇ１に接続されている。
　本実施形態例では、伝送装置９からの入力光強度が未知であるため、波長分岐効率を求めることができない。このため、制御部５は、光電変換素子４－３で得られる光強度が最大となる位置を探索するシーケンスに従って調心を行う。
　図９は研磨面同士を調心する際の制御部５のシーケンスである。
　まず、前記調心装置６が前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の研磨面を面合わせした面の短手方向あるいは長手方向の一方を調心する（Ｓ２１）。調心中は光強度と調心位置を保存し続ける（Ｓ２２）。
　その後、保存した光強度の中で最大値の光強度Ｂとその調心位置を保存する（Ｓ２３）。
　その後、最大値の光強度の調心位置から前回調心しなかった方向に調心する（Ｓ２４）。前回と同様に調心中は光強度と調心位置を保存し続け（Ｓ２５）、保存した光強度の中で最大値の光強度Ｃとその調心位置を保存する（Ｓ２６）。
　その後、保存した光強度Ｂ及びＣを比較し（Ｓ２７）、２回目の光強度の方が大きい場合には（ステップＳ２７においてＮｏ）、光強度Ｃの調心位置を光強度Ｂの調心位置と見なし（Ｓ２８）、再度、２回目の最大値の光強度の調心位置から２回目に調心しなかった方向（１回目に調心した方向）に調心し（Ｓ２４）、調心中は光強度と調心位置を保存し続け（Ｓ２５）、保存した光強度の中で最大値の光強度Ｃとその調心位置を保存する（Ｓ２６）。
　その後、保存した光強度Ｂ及びＣを比較し、光強度が前回より小さくなるまで、該当作業を繰り返す。光強度が前回より小さくなると（ステップＳ２７においてＹｅｓ）、調心が終了となる（Ｓ２９）。
　以上のシーケンスにより、制御部５は通信光を用いて調心することが可能となる。これまでの実施形態例では光源３の波長が通信光の波長と同じであると調心中に通信断となるが、本実施形態例ではそのような通信断を回避できるため、ＷＤＭ－ＰＯＮ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ－Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）にも対応することができる。
〔第５の実施形態例〕
　図７は本実施形態例の特定の波長の光を合分波する光合分波技術における研磨面同士を調心する際の光強度変化をモニタリングする機能とモニタリングした光強度変化により調心する機能を具備する調心方法である。本実施形態においては、前記伝送装置９から通信に用いる光が前記光ファイバ１に入力され、曲げ部１０から通信光の一部が漏洩光として前記光ファイバ１から漏洩している。前記漏洩光をプローブ１１を用いて受光し、前記バンドパスフィルタ７－４を通して、前記光電変換素子４－４が光強度に変換している。これにより、前記伝送装置９からの通信光を用いて調心した際にも前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の波長分岐効率を取得することができる。
　前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２の波長分岐効率は下記で表すことができる。
（数５）
波長分岐効率＝１－１０Ｐ１－Ｐ０　　　　　　　　　　　　　　（５）
ここで、Ｐ０は前記調心装置６が前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２を調心する前の漏洩光の光強度（単位はｄＢｍ）、Ｐ１は前記調心装置６が前記光ファイバ１と前記光合分波用光導波路２を調心した後の漏洩光の光強度（単位はｄＢｍ）。ただし、前記光ファイバ１からの反射光や同方向性結合は起きないものとする。
　この際の制御部５のシーケンスは図２のシーケンスと同様のシーケンスに従って調心を完了する。なお、本実施形態例においても、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、波長分岐効率が予め定められた所望の値となる位置を探索するようにしてもよい。
　また、式（５）から明らかなように、調心時に波長分岐効率が最大となる位置を探索する代わりに、光電変換素子４－４で得られる光強度が最小となる位置を探索するようにしてもよい。
〔その他の実施形態例〕
　上述の実施形態では光合分波用光導波路２にファイバブラッググレーティングが付与されている例を示したが、ファイバブラッググレーティングは周期的な屈折率変化が有れば、問題無い。また、屈折率変化は、応力を用いて発生させてもよいし、導波路を削ることで発生させてもよい。
　また、上述の実施形態では光合分波用光導波路２にファイバブラッググレーティングが付与されている例を示したが、ファイバブラッググレーティングは光ファイバ１及び光合分波用光導波路２の結合部分のどこかに配置されていればよい。例えば、光ファイバ１に付与されていてもよいし、光ファイバ１及び光合分波用光導波路２の両方に付与されていてもよい。
１　光ファイバ
２　光合分波用光導波路
３　光源
４－１、４－２、４－３、４－４　光電変換素子
５　制御部
６　調心装置
７－１、７－２、７－３、７－４　バンドパスフィルタ
８　光サーキュレータ
９　伝送装置
１０　曲げ部
１１　プローブ

Claims (6)

  1. 　通信中の光ファイバ側面研磨型の波長合分波カプラの調心方法において、
    　前記波長合分波カプラは逆方向性結合型の光カプラであり、
    　光ファイバ又は光合分波用光導波路に光を入力することと、
    　光ファイバ又は光合分波用光導波路から出力される光を受光することと、
    　面合わせした光ファイバと光合分波用光導波路を調心することと、
    　調心中に受光した光の光強度をモニタリングすることと、
    　モニタリングした光強度のピーク値が得られる位置を探査することと、
    　探査したピーク値が得られる位置に調心することと、
    　を備えることを特徴とする調心方法。
  2. 　請求項１において、
    　前記受光することが、入力した光の反射光を受光することである、
    　ことを特徴とする調心方法。
  3. 　請求項１において、
    　光強度から波長分岐効率を算出することと、
    　算出した波長分岐効率の最大値が得られる位置を探査することと、
    　探査した最大値が得られる位置に調心することと、
    　を備えることを特徴とする調心方法。
  4. 　請求項１において、
    　光ファイバに光を入力する代わりに通信光を用いる
    　ことを特徴とする調心方法。
  5. 　請求項４において、
    　通信中の光ファイバを曲げることと、
    　曲げた部分から漏洩する漏洩光を受光することと、
    　を備えることを特徴とする調心方法。
  6. 　通信中の光ファイバ側面研磨型の波長合分波カプラの調心装置において、
    　前記波長合分波カプラは逆方向性結合型の光カプラであり、
    　光ファイバに光を入力する機能と、
    　光ファイバから出力される光を受光する機能と、
    　面合わせした光ファイバと光合分波用光導波路を調心する機能と、
    　調心中に受光した光の光強度をモニタリングする機能と、
    　モニタリングした光強度のピーク値が得られる位置を探査する機能と、
    　探査したピーク値が得られる位置に調心する機能と、
    　を備えることを特徴とする調心装置。
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