JPH0380207A - 絶対単一偏波光ファイバ - 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、光フアイバ応用計測器やコヒーレント光伝送
方式等で要求される偏波を、その特性を保持したまま伝
送させる偏波保持ファイバであって、特に単一偏波面の
みが伝搬される波長帯を有する絶対単一偏波光ファイバ
に関する。

〈従来の技術〉 光通信技術の進展に伴い、現在、種々の装置に光ファイ
バが使用されている。その中で、各種通信装置に用いら
れている光集積回路（光ＩＣ）では、光ファイバからの
出力が指定された方向の直線偏波であることが前提とさ
れ、また、各種の測定装置では、光ファイバを伝搬する
光が直線偏波であることが要求されている。そこで、偏
波面を保持したまま直線偏波を伝搬させる偏波保持光フ
ァイバが開発されている。

第６図及び第７図には、この偏波保持光ファイバの従来
の例を示してあり、第６図及び第７図はそれぞれ楕円コ
アファイバ６０及び非軸対称応力付与型ファイバ７０の
断面を示す。

第６図に示すように楕円コアファイバ６０では、コア６
１の断面が楕円形をしており、電界が長軸に平行（Ｘ軸
方向）な場合と、垂直（ｙ軸方向）な場合とで伝搬定数
が異なり、これら２方向の間の複屈折率Ｂは、 ３ｏｃ（楕円偏平率）×（比屈折率Δ）２という関係を
有する。但し、比屈折率Δはコア５１の屈折率ｎｌ及び
クラッド５２の屈折率ｎ、により、 の式で表わされる。

したがって、楕円コアファイバ６０では、コア６１とク
ラッド６２との屈折率ｎ、、ｎ。

並びにコア６１の楕円掃平率を操作することにより、高
い複屈折率Ｂｅ得てＸｐＹ２方向のＩ交偏波に複屈折性
を与え、これらのエネルギー結合を抑制することができ
る。

一方、第７図に示す非軸対称応力付与型ファイバ７０で
は、コア７１の断面は円形であるが、クラッド７２中に
設けた一対の応力付与部材７３によってコア７１に一方
向（Ｘ軸方向）の応力が加えられており、これによって
コア７１の内部に歪が生じて本来は等方性の物体であっ
たコア７１が異方性となり、上記楕円コアファイバ６０
のコア６１と同様に高い複屈折率を得るものである。

このように従来の偏波保持ファイバは、縮退している２
つの直交偏波モードＨＥｉ、”及びＨＥｌ、Ｆに対して
複屈折性を与え、これらのモード間のエネルギー結合を
抑制することにより、唯一っの偏波面を保存するもので
あり、一般に複屈折ファイバと呼ばれている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前述したような従来の複屈折率ファイバでは所
定の偏波が保存されると共に、この偏波とは直交する偏
波が速度、損失等で異なる状態ではあるが同時に伝搬さ
れる。したがって、かかる複屈折率ファイバを例えば測
定装置として適用するには、不必要な直交偏波成分を除
去して所定の偏波成分のみを抽出するための検光子等が
必要となるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑み、受光側に検光子などの
所定偏波抽出手段を必要としないように、直交する２つ
の偏波モードのうち一方の偏波モードのみを伝搬させる
絶対単一偏波光ファイバ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かかる絶対単一偏波光ファ
イバは、コアと、このコアの外周に形成されて当該コア
よりも低屈折率の第１クラッドと、この第１クラッドの
外側に形成されて当該第１クラッドよりも高屈折率であ
り且つ前記コアの中心部よりも低屈折率である第２クラ
ッドとを備える光ファイバであって、前記コアの断面形
状が非円形であることを特徴とする。

ここで、非円形とは円を一方向に偏平にした円、長円、
楕円、２つの円弧を合せた形状など、少なくとも直交す
る２軸について対称な形状をいい、その例を第１図に示
す。第１図（ａ）に示すように、光ファイバ１０は図中
横方向に長い非円形のコア１１の回りに、多少図中縦方
向に長い第１のクラッド１２及び第２のクラッド１３を
有するものであり、第１図（ｂｌに示す光ファイバ１０
Ａ【よ非円形のコア１１Ａの同りに円形の第１のクラッ
ド１２Ａ及び第２のクラッド１３Ａを有するものである
。また、第１図（０）に示すように図中横方向に長いコ
アＩＩＢと同様な方向に長い第１のクラッド１２Ｂを有
し、その周囲に第２のクラッド１３Ｂを有する光ファイ
バＩＯＢなども考えられる。

また、第２図（ａ）、　（ｂ）に本発明に係る絶対単一
偏波光ファイバの屈折率分布の例を示す。

第２図（ａ）に示すように、中心から半径ａの部分のコ
ア２１はｎ、の屈折率を有し、その外側の半径すまでの
部分の第１のクラッド２２はｎｏより小さいｎ、の屈折
率を有し、さらにその外側の第２クラッド２３はやはり
、ｎより小さいがｎｌより大きいｎ２の屈折率を有して
いればよい。また、第２図（ｂ）に示すように、コア２
１の屈折率が中心をｎｏとして外方向に亘って漸小する
ようなものでもよい。

このような屈折率分布を有する二重クラッド構造の単一
モードファイバでは、コア２１中の電磁界エネルギーが
内側の第１クラッド２２及び外側の第２クラッド２３に
漏れやすく、コア２１と第１クラッド２２との外径比ａ
／ｂ並びにコア２１．第１クラッド２２及び第２クラッ
ド２３の屈折率ｎ、、ｎ１ｎ３間の比屈折率差により決
まる波長においては、ＨＥ、、モードも漏れモードにな
り、カットオフ状態となる。

そして、かかる二重クラッド構造の単一モードファイバ
のコアを非円形とし、コア２１に高い複屈折性を持たせ
ると、二重クラッド構造における第１クラッドの溝の幅
が実質的に２方向で異なるため、直交する２つの偏波モ
ード、すなわちＨＥ、、”モードとＨＥ、１ｙモードと
のうち、一方の偏波モードはその伝搬定数がクラッドの
伝搬定数よりも大きくなり伝搬可能であるが、他方の偏
波モードはその伝搬定数がクラッドの伝搬定数よりも小
さいか等しくなってカットオフ状態となるような波長域
が存在するようになる。また、この作用は、第２図（ｂ
）のように、コア２１の屈折率が中心から外方向に漸小
する分布を有するものであっても同様に得ることができ
る。

本発明に係る絶対単一傷波光ファイバは、例えばコ１２
１をＧｅ＄加の石英ガラス、第１クラッド２２をＦ添加
石英ガラス、第２クラッドを石英ガラスで構成すること
により実現される。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例１） 第１図に示す構成と同様の単一偏波光ファイバを製造し
た。

本実施例では、コア１１を屈折率１．４７３のＧ　ａ　
Ｏ２−Ｓ　ｉ　Ｏ，、このコア１１の内包する第１クラ
ッド１２を屈折率１．４４９のＳｉＯ□−Ｆガラス、第
１クラッド１２を内包する第２クラッド１３が屈折率１
．４５８のＳ　ｉ　Ｏ。

ガラスでぞれぞれ構成されている。

かかる単一偏波光ファイバを製造方法を第３図（ａｌ、
（ｂ）に基づいて説明する。

まず、直径３．２■のＧｏｏ２−８ｉｎ、ガラス層３１
、このガラス層３１を内包する直径９．６ａｍのＳ　ｉ
　Ｏ，−Ｆガラス層３２及びこのガラス層３２を内包す
る直径８０ｎ＊のＳ　ｉ　Ｏ。

ガラス層３３からなるガラスロッド３４をＶＡＤ法で形
成する（第３図（ａ）参照）。そして、第３図（ｂ）に
示すように、その横断面において直径上で中心から４．
８閣の２点Ａ。

Ｂをそれぞれ中心とする直径５■の孔３５ａ。

３５ｂを穿設する。この母材３６をカーボン抵抗炉を用
いて、温度約２０００℃、線連約５０ｍ／ｓｅｅで、外
径１２５　μｍに線引きした。このとき各ガラス層は、
表面張力及び各層の粘度差により変形し、第１図に示し
た断面構造を有するファイバが得られた。

とのようにして作成された偏波保持ファイバは、波長０
．８５μｍに対する複屈折率Ｂが３　Ｘ　１０−’であ
り、波長１．５５μｍに対するＨＥ、、”モードの漏れ
損失が１ｄＢ／ｋｍ。

ＨＥ　Ｆモードの漏れ損失が２０　ｄＢ　／　ｋ＋ｍで
あった。そして、この偏波保持ファイバは、第４図に示
すような損失波長特性を有している。

このように、本実施例の偏波保持ファイハハ、）Ｉ　Ｅ
、１’％　−Ｆ　ノ漏れ損失力ＨＥ、、”モードに比べ
て明らかに大きく、単一偏波光ファイバであることが判
かる。

（実施例２） 第５図に示すよに、ＶＡＤ法によって得られたＳｉＯ−
Ｇｏｏ　Ｏラド（外径１０ｍφ。

Ｓ　ｉ　Ｏｇｌとの比屈折率差０．３％）をＳｉＯ□−
Ｆパイプ（外径３０鵬φ、内径１１φ■φ。

ＳｉＯとの比屈折率差０．３％）に挿入し、Ｈ２１０□
炎を用いて加熱一体化し、外径２８ｍφ（Ｓ　ｉ　Ｏ，
−Ｇ　ｅ　Ｏ２部分の径１０■φ）の口ラド５１を得た
（第５図（ａｌ参照）。このロッド５１を平面研削機に
より厚さｌ１ｍ。

輻２８ｍの平板５２に加工しく第５図（ｂ）参照）、こ
の平板５２を抵抗炉（約２００℃）を用いて４．８閣φ
に延伸し、ＳｉＯ−Ｇｏ。

部分が図中縦長形状の楕円であるロッド５３を得た（第
５図（（１１参照）。

とのロッド５３を外径４０ｍφ、内径５醜φのＳ　ｉ　
Ｏ２パイプに挿入して加熱一体化し、プリフォーム５４
を得た（第５図（ｄ）参照）。

このプリフォーム５４を抵抗炉（約２０００℃）で線速
１ＧＧｍ／分で外径１２５μｍに線引きして第１図（ｂ
）に示すような楕円コアの光ファイバを得た。

特性は波長１．３０μｍの光に対する複屈折率が３Ｘ１
０−’、波長１．５５μｍに対するＨ　Ｅ、、”　−１
−−Ｆノｍｔｔｔｊｊ失＃ｆ　Ｏ，８ｄ　Ｂ／ｋｍ。

ＨＥ、、ｙモードの漏れ損失が２０　ｄ　Ｂ／に量であ
った。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明にかかる絶対単一傷波光フ
ァイバは、ＨＥ、、”モードとＨＥ、、’モードの何れ
か一方がカットオフ状態となる波長域を有し、この波長
域において唯一の偏波モードのみを伝搬することができ
るので例えばファイバセンサに適用されると非常に感度
を高め、さらに受光側に検光子などの所定偏波抽出手段
が不必要となり、計測、光通信などの分野で非常に有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（０）は本発明にかかる単一偏波光ファ
イバの例を示す断面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）はそ
れぞれ屈折率分布の例を示す説明図、第３図（ａ）。 （ｂｌは一実施例にかかる単一偏波光ファイバの製造工
程を示す説明図、第４図は実施例にかかる単一偏波光フ
ァイバの損失波長特性を示すグラフ、第５図（ａ）〜（
ｄｌは他の実施例に係る単一偏波光ファイバの製造工程
を示す説明図、第６図及び第７図はそれぞれ従来技術に
かかる偏波保持ファイバを示す断面図である。 図面中、 １１、ＩＩＡ、ＩＩＢはコア、 １２．１２Ａ、１２Ｂは第１クラツ １３．１３Ａ、１３Ｂは第２クラツ ３１はＧａＯ２−８ｉｎ、ガラス層、 ３２はＳ　ｉ　Ｏ，−Ｆガラス層、 ３３はＳ　ｉ　Ｏ，ガラス層、 ３５　ａ、　３５　ｂは孔である。 ド、 ド、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コアと、このコアの外周に形成されて当該コアよりも低
   屈折率の第１クラッドと、この第１クラッドよりも高屈
   折率であり且つ前記コアの中心部よりも低屈折率である
   第２クラッドとを備える光ファイバであって、前記コア
   の断面形状が非円形であることを特徴とする絶対単一偏
   波光ファイバ。