JPH03294805A - 光ファイバー分岐結合器 - 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、光伝送路や光計測等の分野で使用される光フ
ァイバー分岐結合器に関し、特に波長依存性が小ひい光
ファイバー分岐結合器に関するものであ払。

〔従来の技術〕

従来、光伝送路や光計測等の分野で使用きれる光ファイ
バーにおいては、ひとつの光伝送路を伝播する光信号を
２つの光伝送路に分岐したり、或いは２つの光伝送路を
伝播する光゛信号を１つの光伝送路に結合したりするた
めに、光ファイバー分岐結合器（光ファイバーカップラ
ー）が使用されている。

この種の光ファイバー分岐結合器の中には、２本のシン
グルモード光ファイバーの被覆を剥がし、コアとクラッ
ドのみとし、これらを所定距離だけ平行に密着許せ、該
密着させた部分の中央部を加熱し、その位置で両ファイ
バーを融着し、きらに該融着部分を延伸許せてテーパー
状に細径化し、これによって両者間で相互に光信号が漏
洩するように構成したものがある。

この種の光ファイバー分岐結合器は、光ファイバー同士
の結合が容易であるため、光ファイバーを使用する各種
の装置に利用されている。

ところでこの種の光ファイバー分岐結合器において、同
一のコア径を有するンングルモードファイバー同士を結
合した場合は、その結合率に波長依存性が生じる。

そして結合率に波長依存性があると、波長の異なる光を
同程度の分岐比で分岐したいような場合、その使用時の
波長変動により分岐比も変動するため、その適用が難し
い。

このため従来波長の異なる光を同程度め分岐比で分岐し
たい場合は、結合率に波長依存性の少ない光ファイバー
分岐結合器が使用きれる。

第４図は結合率に波長依存性の少ない広帯域型の従来の
光ファイバー分岐結合器を示す図であり、同図（ａ）は
その要部側断面図、同図（ｂ）はその縦断面図である。

同図に示すように、この従来の光ファイバー分岐結合器
は、結合する部分の２本の光ファイバー８．９の各コア
８１．９１の径２ａｌ、２ａ２を変えて構成している。

このように結合部のコア径を異ならすように構成すれば
、非対称導波路の不完全結合となるため、結合率の波長
依存性を小さくすることができる（参考文献：　Ｄ、　
Ｂ、　Ｍｏｒｔｔｉｍｏｒｅ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、　２１．　ｐｐ　７４
２−７４３．１９８５　）　−なおこの光ファイバー分
岐結合器を製造するには、まず２本の同一コア径の光フ
ァイバーを用意し、一方の光ファイバー９を加熱・延伸
し、これに延伸していないもう一方の光ファイバー８を
加熱・溶融して結合し、これらを延伸することによって
行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでＬＡＮやＣＡＴＶ等の光システムを構築するた
めには、多数個の光ファイバー分岐結合器が必要である
が、この多数個の光ファイバー分岐結合器として上記従
来の構造のものを用いた場合は、その接続作業が繁雑と
なるばかりか、同等な比率で光ファイバーの径を異なら
せたり同等な性能としたりすることは困難であり、その
生産性が極めて悪いという問題点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなきれたものであり、その目
的とするところは、結合率の波長依存性が小きい光ファ
イバー分岐結合器を、等しい径のコア同士による対称導
波路によって構成可能とし、光ファイバー分岐結合器の
調整パラメータを減じせしめ、生産を容易にし、低価格
化を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、等しいコア径、屈
折率を有するシングルモード光ファイバーのコア同士を
、その外縁同士が所定距離まっすぐに接触或いは近接す
るようにし、その外周をクラッドで囲むように構成した
。

〔作用〕

このように同一形状、同一屈折率のコア同士を近接（で
きれば直接接触）許せれば、分布結合により、コアの径
が同一であっても、その結合率の波長依存性が低減化で
きる。

また同一形状、同一屈折率のコアを直接結合すればよい
だけなので、該光ファイバー分岐結合器を製造するとき
の各部品間の調整が容易に行なえ、しかも再現性よくそ
の効果が発揮できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明にかかる光ファイバー分岐結合器を示す
図であり、同図（ａ）は要部側断面図、同図（ｂ）は縦
断面図である。

同図に示すようにこの光ファイバー分岐結合器は、２本
の円柱状のコア１，２と、その外周を包むクラッド３に
よって構成されている。

なお同図においては説明の都合上クラッド３に対してコ
ア１．２の径を大きく示しているが、通常はロア１，２
の径はクラッド３の外径に比べてもっと小きい。なおこ
こで用いる光ファイバーＡ、Ｂはシングルモードの光フ
ァイバーである。

ここでクラッド３は屈折率ｎ２の誘電体で構成され、２
本のコア１．２の外周に密着してこれらを包み込むよう
に形成されている。

一方コア１，２は同一材料、同一形状で構成きれている
。

即ち、コア１．２はいずれもその屈折率が０１の同一の
誘電体で構成きれ、両者の径はいずれも２ａである。

なお屈折率ｎ１は、屈折率ｎ２に比較し、わずかに大き
な屈折率を有する。

そしてこれらコア１，２は、所定の距離りの部分におい
て、両コア１，２の外縁部分が直線状に直接接触するよ
うに構成きれている。

なおこのときコア１，２は、いずれも距離りの区間にお
いて、その外径２ａが変化しないように構成きれている
。従って両コア１，２の中心軸間距離は２ａで一定であ
る。

以上のようにして構成きれた光ファイバー分岐結合器に
おける入出力特性はモード結合理論によって得られる。

即ち、光ファイバーＡ、Ｈにおける電場をそれぞれＡ（
ｚ）、Ｂ（ｚ）とすると、２本の光ファイバーＡ、Ｈの
モード結合方程式は次式で表わされる。

つＡα）＋ｊ！？Ａ（・）＝ｊＣ（・）Ｂ（・）′３Ｚ ここで、β：２の正方向への伝搬定数 Ｕ：正規化横方向伝搬定数 Ｗ：正規横方向減衰定数 Δ：比屈折率差 ａ：ファイバーコア径 ｄ：ファイバー間距離 Ｖ：正規化周波数 ここで入力条件を片側入力として次のように規格化、し
設定する。

Ａ（０）Ｉ”−１、１Ｂ（０）Ｉ”−０結合率は、 ここで分岐比３ｄＢの条件は分岐比 Ａ（ｚ）Ｉ’　　：　ＩＢ（ｚ）Ｉ”　＝１　：　１で
ある。これらの数式により求められた数値の結果をグラ
フにしたものを第２図、第３図に示す。

即ち第２図、第３図においては、コア１又はコア２のい
ずれか一方にその一端から光を入射した場合にその光が
分岐してコア１，２の他端からそれぞれ半分ずつ出射す
るための（即ち結合率が３ｄＢとなるための）コア１，
２の中心軸間の距離ｄとコア１，２の接触或いは近接距
離りとの関係を示す図である。なおコア１又はコア２に
入射する光の種類としては、波長λが１．３μｍと１，
４２μｍと１．５５μｍのものを用いた。

また第２図においてはコア１．２のそれぞれの半径を３
μｍとしたものを用い、第３図においてはそれぞれ２μ
ｍとしたものを用いた。

第２図に示すように、コア１．２の中心軸間の距離ｄが
６．０μｍのとき即ちコア１，２を接触きせたときは、
波長１．３μｍの光の場合も波長１．４２μｍの光の場
合も波長１．５５μｍの光の場合も、結合率を３ｄＢと
するにはコア１．２の接触距離りをいずれも約０．２Ｉ
とすればよいことがわかる。

またコア１，２の中心軸間の距離ｄが６．０μｍより多
少大きいとき即ちコア１．２間が直接は接触していない
が近接状態にあるときも、各波長の光に対して結合率を
３ｄＢとするためにはコア１．２の近接側ＭＬを、（０
，２＋α）ＴＩｎＴ略−定とすればよいことがわかる。

また第３図においても、コア１．２の中心軸間の距離ｄ
が４．０μｍのとき即ちコア１．２を接触許せたときは
、いずれの波長の光の場合も結合率を３ｄＢとするため
にはコア１．２の接触距離りをいずれも約０．１２１１
１１１とすればよいことがわかる。

またコア１，２の中心軸間の距離ｄが４．０μｍより多
少大きいとき即ちファ１，２間が近接状態にあるときも
、各波長の光に対して結合率を３ｄＢとするためにはコ
ア１，２の近接距離りを、（０，１２＋α）ａで略一定
とすればよいことがわかる。

以上のように、両コア１．２の外縁部分を直線状に直接
接触或いは近接せしめるように設置すれば、両コア１，
２の接触或いは近接距離りを同一としたままで入射する
光の波長を変化させてもその結合率は略一定となる。即
ち結合率の波長依存性が小さくできるのである。

定性的には光が直接コアから漏れることから完全結合と
はならず、はぼ３ｄＢをＭ　ａ　ｘとした平坦なビート
状の結合条件となり、波長依存性を低減化することがで
きる。

なお上記実施例においては結合率が３ｄＢとなる場合の
例を示したが、コア１，２のコア径ａと、接触或いは近
接距離りをそれぞれ調整することにより、所望の結合率
、波長特性を有する光ファイバー分岐結合器が得られる
。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明に係る光ファイバー
分岐結合器によれば、同一形状、同一屈折率のコアを用
い、これらを所定距離直線状に接触或いは近接させるだ
けで、結合率の波長依存性が小さい光ファイバー分岐結
合器が提供できるという優れた効果を有する。

また本発明に係る光ファイバー分岐結合器は、同一形状
、同一屈折率のコアを直接結合すればよいだけなので、
該光ファイバー分岐結合器を製造するときの各部品間の
調整が容易に行なえ、再現性よくその効果が発揮でき、
このためその製造が容易で生産性に優れ、結果として低
価格化が可能となるという優れた効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光ファイバー分岐結合器を示す
図、第２図と第３図は光ファイバー分岐結合器の結合率
を３ｄＢとするためのコア１，２の中心軸間の距離ｄと
コア１，２の接触・近接距離りとの関係を示す図、第４
図は従来の光ファイバー分岐結合器を示す図である。 図中、１，２・・・コア、３・・・クラッド、である。 ａ＝３女処

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　任意の屈折率を有する誘電体からなるクラッド内にお
   いて、該クラッドの屈折率よりも大きな屈折率を有する
   誘電体からなりほぼ同等な径を有する２本の円柱状のコ
   アを、該両コアの外径が変化しないように保持したまま
   、両コアの外縁部分を所定距離直線状に接触或いは近接
   せしめることにより、両コア間で光の分岐・結合をする
   ことを特徴とする光ファイバー分岐結合器。