JPH02298922A - 光切替部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光ファイバを用いた光伝送方式において伝搬
光の切替を行う光切替部品に関する。

〈従来の技術〉 従来より、光ファイバを月いた光伝送方式において伝搬
光を切替える光切替部品としては種々の構造のものが知
られている。

例えば第１の方式として、第８図に示すように光ファイ
バ１０１自体の位置を変化させたり、第９図に示すよう
に光ファイバ間に挿入されたプリズム１０２の位置を変
化させたりして、導波路自体を移動させることにより伝
搬光の光路を切替える方式がある。

また、第２の方式として光ファイバ間に挿入した導波路
の屈折率を制御することにより伝搬光の光路を切替える
方式があり、この中には例えば第１０図に示すように屈
折率変化部１０３Ａの屈折率を電圧により変化させて全
反射の角度を制御する方法や、第１１図に示すように同
様に屈折率変化部１０３Ｂの屈折率を電圧により変化さ
せて結合係数を制御する方法がある。

さらに、第３の方式として、光ファイバ間に挿入したＡ
１０素子（音響光学素子）の屈折率変化を用いろ方式が
ある。すなわち、第１２図に示すようにＡ１０素子１０
４に印加する電圧等を変化させることにより弾性波１０
４Ａを変化させ、光路を切替える方法である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前述した第１の方式では、損失は例えば０．５
〜１　ｄＢと小さいものの切替時にごみ等の影響を受は
易く、また、切替の度に高精度な位置決め技術が必要で
あるという欠点がある。

一方、第２あるいは第３の方式では、切替時においてご
み等の影響もなく、高精度な位置決め技術も必要ないが
、光ファイバ間に挿入される各部品の損失と共に光ファ
イバと各部品との間の接続損失が存在するので、例えば
２〜５　ｄＢと損失が大きいという欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑み、低損失で位置決め技術
の不要な光切替部品を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明に係る光切替部品は、２本以
上の光ファイバがその側面で相互に接続していると共に
当該接続部の外径が上記光ファイバ外径より小さい光フ
ァイバ部品であって、上記光ファイバのクラッド部の少
な（とも１部に、光強度により屈折率が変化する光非線
形物質を含むことを特徴とする。

く作　　　用〉 前記構成の光切替部品においては、伝搬光はその接続部
の一方側から他方側へ伝搬する際にクラッド部全体に漏
れ出した状態で伝搬され、この伝搬光が当該接続部を通
過後に何れの光ファイバに出射するかは、接続部におけ
る光非線形物質が含まれる部分とこの部分を取り囲む部
分との屈折率差により決定される。したがって、例えば
別途導入した光の強度を変化させて光非線形物質が含ま
れる部分の屈折率を変化させることによゆ、上記伝搬光
が出射する光ファイバを切替えることができる。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図〜第４図には本実施例の光切替部品１０の構成を
示す。第１図に示すように、光切替部品１０は２本の光
ファイバ１１で構成されるものであり、光ファイバ１１
は■−■断面を示す第２図に示すように、コア部１２と
導波クラッド部１３と非線形クラッド部１４とからなる
。すなわち、この光ファイバ１１は通常の光ファイバの
クラッド部のうち、伝搬光がコア部からしみ出す部分以
外のクラッド部に、光非線形物質を含有させて非線形ク
ラッド部としたものであり、この非線形クラッド部１４
には通常は伝搬光が漏れ出ることはない。

光切替部品１０は、第３図に示すように、２本の光ファ
イバ１１の側面同志を溶融時の表面張力により接続し、
その中央部の径を細くして領域りで示す接続部１５を形
成したものであり、この接続部１５ではＩｔ／−ＩＶ断
面を示す第４図に示すように、コア部１２及び導１　波
クラッド部１３が小さくなると共に２本の光ファイバ１
１の非線形クラッド部１４が一体的になっている。

このような構造の光切替部品１０において、Ａから入射
した伝搬光は領域りに近づくにしたがいコア部１２及び
導波クラッド部１３から非線形クラッド部１４に漏れ出
て、接続部１５内では非線形クラッド部１４全体を伝搬
することになり、この部分でのコア部１２及び導波クラ
ッド部１３は充分小さいのでほとんど伝搬には寄与しな
い。したがって、このときの導波は、接続部１５の非線
形クラッド部１４とこれを取り囲む外部との屈折率差に
より達成され、伝搬のモードは最低次の偶数モードと奇
数モードとに分離していると考えられる。すなわち、領
域りの接続部１５を通過した後にＢあるいはＣの何れに
出射するかは、接続部１・５で偶数モードと奇数モード
とに分配された光の領域り出射時の干渉により決定され
る。

一般にＢ及びＣに出射する伝搬光のパワーＰ、、Ｐｏは
近似的に下式で表される（　Ｆ、　Ｐ、　Ｐａｙｎｅ。

Ｃ，Ｄ、　Ｈｕｓｓｅｙ　ａｎｄ　Ｍ、　Ｓ、　Ｙａｔ
ａｋｉ、“Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ　Ｆｕｓｅｄ　Ｓｉｎｇ
ｌｅ−Ｍｏｄｅ−Ｆｉｂｒｅ　Ｃｏｕｐｌｅｒｓ”　、
　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｌｅｔｔ、　、　１９８５．２
１．　ｐｐ、　４６１−４６２参照）。

ｐ８＝＝ｐＡ＃２（ｃＬ）　　　　　　　　　　−（１
）ｐＣ＝＋＝ｐＡｃＶ２（ｃ　Ｌ）　　　　　　　　　
　−（２）但シ、ＰＡはＡに入射した伝搬光のパワー、
Ｌは領域りの長さであり、Ｃは下式で表される。

ｃ＝３　ｘλ／（３２Ｎ２ａ２（１＋１／Ｖ）’）　　
・＝（３）Ｖ＝　ａ　ｋ　（Ｎ２’−Ｎ、’）　”　　
　　　　　　−（４）ここで、λは波長、ｋは伝搬定数
、 Ｎ２は領域りにおける非線形クラッド部１４の屈折率、
Ｎ３は領域りにおける非線形クラッド部１４を取し囲む
部分の 屈折率である。

以上の式より、ＰＡとＰ、は領域り内部の非線形クラッ
ド部１４の屈折率Ｎ２に依存するととがわかる。これは
、屈折率Ｎ２の変化に伴い、偶数モードと奇数モードと
の干渉状態が周期的に変化するためである。したがって
、屈折率Ｎ２を変化させることにより伝搬光の光路をＢ
とＣとの間で切替えることが可能となる。

そして、本実施例ではＤから入射させたポンプ光の光強
度を変化させることにより、非線形クラッド部１４に含
まれる光非線形物質の光非線形現象を利用して屈折率Ｎ
２を変化させている。

すなわち、Ｄから入射されたポンプ光は、領域りに至る
までは光ファイバのコア部１２及び導波クラッド部１３
を伝搬するが領域りに近づくにしたがい非線形クラッド
部１４に漏れ出して領域りの接続部１５内部では非線形
クラッド部１４全体を伝搬することになり、このときポ
ンプ光は非線形クラッド部１４に含まれる光非線形物質
に吸収される。ここで、領域りの非線形クラッド部１４
の屈折率Ｎ２は、ポンプ光のパワーを■とすると、下式
で表される。

Ｎ２＝Ｎ２ｏ＋γＩ”　　　　　　　−（ｓ）ここでＮ
２゜はポンプ光のパワーＩに 依存しない屈折率、γは非線形屈折率 係数である。

このように、非線形クラッド部１４の屈折率Ｎ２はポン
プ光のパワー■により変化し、上述した伝搬光切替に必
要な屈折率変化を与えることが可能である。

ここで、ポンプ光は領域りにおける非線形クラッド部１
４のみに作用して他の領域では光非線形物質に吸収され
ずに透過するのが望ましい。つまり、他の領域における
光非線形物質による吸収でそのパワーＩが低下するのを
さけるためである。本実施例では、ポンプ光は、領域り
以外では光ファイバ１１のコア部１２及び導波クラッド
部１３を伝搬して非線形クラッド部１４に作用すること
がないので光非線形物質に吸収されず、領域りでのみ非
線形クラッド部１４に作用してその屈折率Ｎ２を変化さ
せている。

なお、非線形クラッド部１４は、例えばＣｄ　Ｓ　ｏ、
　Ｉｓ　Ｓ　ｅ　０．８２　ｐ　Ｃｄ　Ｔ　ｅ　Ｐ　　
１　ｎ　Ｓ　ｂなどの半導体からなる光非線形物質をド
ープしたガラスとするのが好ましい。勿論、通常用いら
れている有機材料や液晶なども光非線形物質として用い
ることができるが、これらはγが小さい上に加工の作業
性の問題があり、望ましくない。

思上説明したように、本実施例の光切替部品１０によれ
ば、Ｄから入射したポンプ光の強度を変化させることに
より領域りの非線形クラッド部１４の屈折率を変化させ
ることができ、これによｌ）Ａから入射した伝搬光をＢ
かＣの何かに切替えて出射することが可能となる。また
、このとき、ポンプ光は領域り以外では非線形クラッド
部１４に作用せずに光ファイバ中を伝搬するため、ポン
プ光用光源はＤと接続するだけでよく、領域りどの位置
関係を特別に配慮する必要がないという利点がある。

しかも、光切替部品１０の各入出力Ａ−Ｄは光ファイバ
形状であるので、光通信用の光ファイバとの間の接続は
、低損失な融着接続技術を適用することができ、従来問
題となっていた損失を低減することができる。

以下、光切替部品１０の具体的使用例について説明する
。

第５図はその使用態様を示す概念図であり、図中、２１
は白色光源、２２はモノクロメータであり、これらによ
り光通信用光源を模擬している。また、２３は通信用の
単一モード光ファイバ、２４ａ、２４ｂは光パワーメー
タ、２５はポンプ光源であり、ポンプ光源としては色素
レーザを用いている。なお、図においてＥは光切替部品
１０の領域りの外部を示しており、乙の外部Ｅを空気と
した場合と、グリセリンで置換した場合について以下の
ように試験した。

まず、外部Ｅを空気とした場合、すなわちＮ５＝１の場
合において、ポンプ光源２５からのポンプ光をオン・オ
フさせ、光パワーメータ２４ａ、２４ｂによりそれぞれ
の規格化パワー（Ｐａ　／　ＰＡ及びＰ。／　ＰＡ；　
（１）　、　（２１式参照）を測定した。

この結果、第６図に示すように、ポンプ光のオン・オフ
により、規格化パワーＰ、／ＰＡ及びＰ０／ＰＡはそれ
ぞれ全（逆の値になり、光路の切替えが行われることが
認められた。

なお、乙の結果より、波長多重通信への適用が検討され
ている１、３μｍ、１．５μｍの両波長をＢ、Ｃの別々
の出射部へ同時に切替えることができることが認められ
た。すなわち、本発明の光切替部品は波長多重を用いる
光交換や光情報処理技術の確立にとっても極めて有用で
ある。

次に、外部Ｅをグリセリンで置換した場合に、同様に試
験した結果を第７図に示す。この結果、この場合もポン
プ光のオン・オフにより、例えば波長１．５５μｍの伝
搬光をＢとＣに切替えることができることが認められた
。　　。

このように、本発明の光切替部品１０は通信用の伝搬光
の光路を容易に切替える乙とが可能である。

なお、上記実施例では、光非線形物質をクラッド部の伝
搬光がしみ出てとない部分のみに含有させたが、これに
限定されるものではなく、例えばクラッド部全体に含有
させるようにしてもよい。但し、この場合には、伝搬光
やポンプ光が多少減衰する可能性がある。

〈発明の効果〉 思上説明したように、本発明の光切替部品は従来のもの
に比べて極めて低損失であり、しかも切替の際の位置決
め技術も不要であるので、これを光ファイバを用いた光
伝送方式に用いることにより、伝搬光光路の設定に自由
度を与えることができ、例えば故障や災害時において容
易に光路の切替えを行うことができ、ひいては光伝送の
サービスの品質の向上を図る乙とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例に係り、第１図はその
光切替部品の外観図、第２図〜第４図はそのＩＩ−ＩＩ
、　ＩＩ−Ｉ、　Ｉｔ／−ＩＶ断面図、第５図はその使
用態様を示す概念図、第６図及び第７図は試験結果を示
すグラフ、第８図〜第１２図はそれぞれ従来技術に係る
光切替方式を示す説明図である。 図面中、 １０は光切替部品、 １１は光ファイバ、 １２はコア部、 １３は導波クラッド部、 １４は非線形クラッド部、 １５は接続部、 ２１は白色光源、 ２２は゛モノクロメータ、 ２３は光通信用の単一モード光ファイバ、２４ａ、２４
ｂは光パワーメータ、 ２５はポンプ光源である。 第５図 第８図 第９図 ↓ 口　　　口 第１０図 ＋０３Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２本以上の光ファイバがその側面で相互に接続している
   と共に当該接続部の外径が上記光ファイバ外径より小さ
   い光ファイバ部品であって、上記光ファイバのクラッド
   部の少なくとも１部に、光強度により屈折率が変化する
   光非線形物質を含むことを特徴とする光切替部品。