JPH0356907A - 偏波保持形光ファイバカプラの製造方法 - Google Patents

偏波保持形光ファイバカプラの製造方法

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JPH0356907A
JPH0356907A JP19315689A JP19315689A JPH0356907A JP H0356907 A JPH0356907 A JP H0356907A JP 19315689 A JP19315689 A JP 19315689A JP 19315689 A JP19315689 A JP 19315689A JP H0356907 A JPH0356907 A JP H0356907A
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良三 山内
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西出 研二
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徹 有川
Noboru Kawakami
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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」 この発明は、高性能の偏波保持形光ファイノくカプラに
係わり、特に低損失の偏波保持形光ファイバカプラの製
造方法に関する。
「従来の技術」 従来、光信号を結合または分岐する際などに使用される
光ファイバカプラの1つとして、融着延仲形光ファイバ
カプラが知られている。この融着通仲形光ファイバカプ
ラは、複数本の光ファイノくを接触状態で並列させ、一
部を加熱融着し、更に延伸を行って融着延伸部を形成し
て作製されろ。
この融着延伸形光ファイバカプラは、使用する光ファイ
バの種類によって、単一モード光ファイバカプラ、偏波
保持形光ファイノくカブラ等を構成することができる。
第11図は、従来の偏波保持形光ファイノ゛<カプラ(
以下、カブラという)の一例を示す図である。
このカプラlは、2本の偏波保持形光ファイノ<2の一
部に融着延伸部3を形成して構成されている。
ところで、上記カプラlを作製する場合に使用される偏
波保持形光ファイバ2は、一種の単一モード光ファイバ
であるが、厳密には伝搬する二つのモードの縮退が解け
ているので、伝搬定数の異なる二つの直交モードが存在
する。第12図は、偏波保持形光ファイバの一例を示す
図であって、この偏波保持形光ファイバ2は、中心部の
コア3と、コア両側部に配された応力付与部5と、それ
らを囲むクラッド6とから構成されている。この応力付
与部5はファイバ内に不均一の応力を発生させるための
ものであり、コア4およびその周辺領域には、いわゆる
異方性の応力がかかり、主としてコア4を伝搬する光は
、直交する2つのモード(x,y)に分かれて伝搬する
ようになっている。このような偏波保持形光ファイバ2
は、偏波面を一定に保持したままで光を伝送することか
できるため、コヒーレント光通信や、ファイバ型の光干
渉計を原理とするファイバセンサ、光ファイバジャイロ
スコープなどに応用されている。
上記偏波保持形光ファイバ2の材料としては、通常はコ
ア材料としてG e O 2添加石英ガラス、クラソド
材料として石英ガラスが使用され、また応力付与部の材
料としては石英にB,03のような石英の熱膨張係数を
高めるような材料を添加した材料が使用される。モして
B ! 0 3を添加した石英ガラスからなる応力付与
部5の屈折率は、第13図に示すように、クラッド部6
の屈折率よりも低くなる。また応力付与部のドーバント
としてGeOt、A LO 3を使用した場合には、第
14図に示すように応力付与部の屈折率がコアよりも高
くなる場合もある。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、応力付与部5の屈折率がクラッド6の屈
折率と異なる偏波保持形光ファイバ2を用いてカプラl
を構成する場合、次の問題があった。
応力付与部5の屈折率がクラッド6の屈折率よりも低い
場合には、2本の偏波保持形光ファイバ2を融着延伸す
る際、融着が進むにつれてコア4径が細くなり、モード
のパワーはコア4から太きくはみ出して隣接するファイ
バのモードと結合するようになるが、この時、応カ付与
部5の屈折率がクラッド6よりも低いとすると、コア4
の光パワーは、この応力付与郎5が一種のポテンシャル
障壁となってその外側には余り広がらない。しかし、カ
ブラlのモードのパワーの広がりはかなり大きいので、
いくらかの光はポテンシャル障壁を乗り越えてその外側
に到達する。またカブラlでは、ファイバが太い状態か
ら一旦細められ2本のファイバ間で結合した後、再び元
の太さに戻ってゆくが、この「一旦細められた」状態で
応力付与部を越えてその外則に結合した光パワーは、「
再び太くなる」ときに必ずしもすべて元のファイバのコ
アに戻ってこない。すなわち応力付与部5かこの場合に
もポテンシャル障壁として働き、ファイバ径が再び太く
なったときにクラッド6外周部にまで達した光パワーが
コアに再び戻ってくるのを妨げるしのと考えられる。
また応力付与部5の屈折率をコア4よりも高くした場合
にも、それと同様の現象が起こる。すなわち延伸前の光
パワーは、コア4に十分に閉じ込められているが、延伸
されるとコア4から外に大きくはみ出すようになる。コ
ア4からはみ出した光は、今度はこの屈折率の高い応力
付与部5に結合して応力付与部5中を伝搬するようにな
る。しかし、融着延伸部3から離れて再び元のファイバ
径に戻ったとき、応力付与部5に結合した光パワーが再
びコア4に再結合しないことか普通である。
なぜなら、屈折率の高い応力付与部5をtつのコアとみ
なすと、このコアを伝搬する光の伝搬定算は、ファイバ
中心部の真のコアを伝搬する光の伝搬モードの伝搬定数
とは一般に等しくなく、一旦応力付与部のモードに結合
すると100%元のコアに戻ってくることがないからで
ある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、融着延伸
量を少なくし不必要にコアからの光の漏出を防止して、
カブラの低損失化を図ることのできる製造方法の提供を
目的としている。
「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するための手段として、本発明は、{夏
数の偏波保持形光ファイバを各々接触状態で並列し、次
いてその一部を加熱融着し、更に延伸を行って融着延伸
部を形成する扁波保持形光ファイバカプラの製造方法に
おいて、上記扁波保持形光ファイバの一部をエソチング
処理し、細径化して細径ファイバを作製し、次いでこの
細径ファイバどうしあるいは細径ファイバと細径化しな
い扁波保持形光ファイバとを並列させ、次いで該細径部
分を融着延伸することを特徴とする偏波保持形先ファイ
バカプラの製造方法である。
また請求項l記・戟の偏波保持形光ファイバカプラの製
造方法において、上記細径ファイバの代わりに、偏波保
持形光ファイバの一部を、そのコア近傍まで研摩した研
摩ファイバを用いてら良い。
以下、図面を参照して本発明方法を詳細に説明する。
第1図ないし第7図は、本発明によるカブラの製造方法
の一例を示す図である。なおこの例では、第2図に示す
ようにコア4と、その両叫に配された応力付与部5と、
それらを囲んだクラッド6とからムる偏波保持形光ファ
イバ2(以下、ファイバという)を用いてカプラを作製
する例を示すものてある。
この例では、まずファイバ2の一部をエッチング処理し
て細径化し、第1図に示すように一部に細径部分7が形
成された細径ファイバ8を作製する。この細径部分7は
、第2図に示すように2つの応力付与部5の近傍までク
ラッド6を除去して形岐されろ。なお、このエソチング
処理に使用されるエッチング剤としては、クラッド6を
構戊する石英ガラスを腐食させろフノ酸などのエッチン
グ液が好適に使用される。また細径部分7の長さ{よ特
に限定されないが、通常lO〜50mm程度とするのが
望ましい。
次に、第3図に示すように、2本の細径ファイバ8を並
列させ、各々の細径部分7を接触状態とし、好ましくは
接触状態とした細径部分7の両側を固定治具で固定する
。またこのときの各ファイバの偏波方向は、第4図に示
すように各々のX偏波軸が平行に、y偏波軸が同一直線
上に並ぶように各々のファイバの位置微調整を行う。次
に、第5図に示すように、接触状態とした細径郎分7を
酸水素バーナ9で加熱融着させ、更に融着部分10を廷
伸して融着延伸部1lを形成する。以上の各操作によっ
て第6図に示すカブラl2が作製される。
この融着延伸部1lでは、第7図に示すように各々のフ
ァイバ2のコア4が接近して光パワーの結合がなされる
ようになっている。例えばこのカブラl2の4つのボー
トA.B  C.Dのうち、ボートAにX偏波或いはy
偏波の光を入射させると、ボートCとボートDか与所定
の分岐比で分岐された偏波光が出射されるようになって
いる。
ところで、上記カプラl2は、2本の細径ファイバ8の
各々の細径部分7を融着延仲して融着延伸部l1を形成
するので、融着廷伸前の2つのコア4間の距離が小さい
ために、所定の分岐比を得るために必要な延伸量を少な
くすることができる。
その結果、融着延伸部1lにおいてコア4から漏出した
光が応力付与部5に乗り移ったり、応力付与部5を乗り
越えてその外側のクラッド6に結合して非可逆的な結合
を生じる不具合を防止することができ、カブラの挿入損
失の低下を抑制して低損失のカブラを作製することがて
きる。
なお、先の例ではファイバ2外周を湿式エッチング法に
より細径化したが、エソチング法はこれに限定されるこ
となく、例えばフッ素ガスなどの石英ガラス腐食性ガス
を含むバーナ炎でエッチングすべき部分を乾式エッチン
グする方法なども好適に使用される。
第8図および第10図は本発明方法の他の例を説明する
ための図である。
この例では、まず、第8図に示すように、ファイバ2の
一部のクラッド6部分を、そのX偏波軸と平行に、コア
4近傍部まで研摩して研摩而l3を形成する。この研摩
面l3の形或長さは特に限定されないが、通常lO〜5
0mm程度が望ましい。
またファイバ2の軸方向を一定方向に揃えた状態て、コ
ア4近傍まで研摩する方法としては、ファイバ2埋設用
の溝が形収された基板の溝内にファイバ2を挿入し、袖
方向を揃え、冫:’V内に接若剤を注入して固化させて
、この基板にファイハ金塊設固定し、次に、この基板の
溝側の而を研摩して、ファイバ2のコア・1近傍まで研
摩が進行した段11粁で研摩を中止し、基仮からファイ
バを取り外すことによって容易に行うことができる。
次に、第9図に示すように、研摩面l3を形成した2本
の研摩ファイバl4を並列させ、各々の研摩面13を第
10図に示すような状態で接触させる。このとき、接触
させた研摩面13の両側のファイバを固定治具で固定し
ておくのが望ましい。
次に、各ファイバの研摩而13か接触した部分を醗水素
バーナで加熱融着させ、更に融着部分を延伸して融着延
伸部を形成する。これらの各操作によってカブラが作製
される。
この例による製造方法では、ファイバ2の一部のクラッ
ド6部分をコア4近傍部まで研摩して研摩面l3を形成
して研摩ファイバl4とし、2本の研摩ファイバ14を
並列させて各々の研摩面13を接触させ、この研摩部分
を融着延伸して融着廷仲部を形成ずるので、融看延仲1
171の2つのコア間の距離が小さく、所定の分岐比を
得ろために必要な通仲量を少なくすることかてきる。そ
の結果、1七石延伸部においてコア・1から漏出した光
が応力付与部5に乗り移ったり、応力付与部5を乗り越
えてその外側のクラノト6に結合して非可逆的な結合を
生じる不具合を防止することができ、カブラの仲人損失
の低下を抑制して低損失のカブラを作製することができ
ろ。
まf二研摩法によって融着延伸すへき部分のコア間の距
離を少なくするので、コア間の距離を極めて正確に制御
することができる。
「実施例 1」 第2図に示すものと同じ断而構逍を有し、コア径IOμ
m、応力付与部径33μm、クラソド外径125μmの
偏波保持形光ファイバを用い、このファイバの一部をフ
ッ酸エソチング液中に浸漬してエゾチング処理を行った
。このエッチング処理によって上記ファイバの一部に長
さ30mmの細径部分を形成した。この細径部分の外径
(第2図の図中符号I7の長さ)は90μmであった。
次に、2本の細径ファイバを並列させ、各々の細径部分
を接触させ、酸水素バーナで細径部分を融着し、更に延
伸して融着延伸部を形成してカブラを作製した。この実
際の延伸部の長さは約15mmであった。
得られたカプラの挿入損失を測定した結果、損失は0.
05dBと非常に低く、また偏波モード間の′ノ口スト
ークは−30dB以上と良好であった。
「実施例2 」 先の実施例lで使用したものと同じファイバを用い、こ
のファイバを溝付き基板の溝内に埋設固后′シ、次にこ
の基阪の溝側の面を研摩して、ファイバのクラッド部分
をコア近傍まで研摩して研摩iiijを形威した。なお
、研摩面からコアまでの距離は5μmとした。次に、研
摩面を形成した2木の研摩ファイバを並列させ、各々の
研摩面を接触させ、その両側を固定治具で固定した。次
に、研摩面部分を酸水素バーナで加熱融着し、更にその
一部を延伸した。このときの延伸量は、研摩を施さない
ファイバを用いて融着延伸する場合の約1/3の8mm
で済んだ。
得られたカプラの特性は次の通りであった。
結合比・・・・・l,1 使用波長・・・・i3μm 仲人損失・・・・O . l dB クロストーク・・・・32(IB 温度安定性・・・・結合比変化0 1%以下(−20〜
+70°C) 「発明の効果」 以上説明したように、本発明方法では次のような効果を
奏する。
クラゾドをエッヂングして創径化しIこ細径ファイバあ
るいはクラッドを研摩した研摩ファイバを用い、2本の
ファイバを・止列させて、それらの細径郎分あるいは研
摩部分を融4延仲して融着延伸部を形成するのて、融着
延伸前の2つのコア間の距離が小さく、所定の分岐比を
得ろために必要な廷伸量を少なくすることができる。そ
の結果、融着埋(llI部においてコアから漏出しfこ
光が応カ付与部に乗り移ったり、応力付与部を乗り越え
てその外側のタラットに結合して非可逆的な結合を生じ
ろ不具合を防止することがてき、カプラの柿入1員失の
低丁を抑制して低損失のカプラを作製ずることがてきる
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明方法の一例を示す図であっ
て、第l図は細径ファイバの斜視図、第2図は細径ファ
イバの正面図、第3図は2本の細径ファイバを並列させ
“た状態を示す叫面図、第4図は並列させfコ2本のフ
ァイバの配置状態を示す正面図、第5図は融?’F延伸
の状態を示す側面図、第6図はカブラの斜視図、第7図
はカプラの融着延伸部の正面断面図、第8図ないし第1
0図は本発明方法の池の例を説明するための図であって
、第8図は研摩ファイバの正面断面図、第9図は2本の
研摩ファイバを並列させた状態を示す側面図、第10図
は第9図のX−X線断面図、第11図は従来の融着延仲
形光ファイバカプラの一例を示す側面図、第12図は偏
波保持形光ファイバの一例を示す正面図、第13図およ
び第14図は偏波保持形光ファイバの脇折率分布の同を
示す図である。 1 I ・・・ファイバ(偏波保持形光ファイバ)・・・コア ・・・1κ力付与部 ・・・クラソト ・・・細径部分、 ・・・細径ファイバ l・・・融着延伸部 2・・・カブラ(偏波保持形光ファイバカプラ)3・・
・研摩而 ,1・・・研;qフfイバ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の偏波保持形光ファイバを各々接触状態で並
    列し、次いでその一部を加熱融着し、更に延伸を行って
    融着延伸部を形成する偏波保持形光ファイバカプラの製
    造方法において、 上記偏波保持形光ファイバの一部をエッチング処理し、
    細径化して細径ファイバを作製し、次いでこの細径ファ
    イバどうしあるいは細径ファイバと細径化しない偏波保
    持形光ファイバとを並列させ、次いで該細径部分を融着
    延伸することを特徴とする偏波保持形光ファイバカプラ
    の製造方法。
  2. (2)請求項1記載の偏波保持形光ファイバカプラの製
    造方法において、上記細径ファイバの代わりに、偏波保
    持形光ファイバの一部を、そのコア近傍まで研摩した研
    摩ファイバを用いたことを特徴とする偏波保持形光ファ
    イバカプラの製造方法。
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