JPH04322207A - 光ファイバカプラ - Google Patents

光ファイバカプラ

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JPH04322207A
JPH04322207A JP3091904A JP9190491A JPH04322207A JP H04322207 A JPH04322207 A JP H04322207A JP 3091904 A JP3091904 A JP 3091904A JP 9190491 A JP9190491 A JP 9190491A JP H04322207 A JPH04322207 A JP H04322207A
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coupling
optical fiber
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cores
optical
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JP3091904A
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Hiroyuki Sasaki
弘之 佐々木
Masato Shimamura
島村 正人
Yoshitaka Namihira
宜敬 波平
Hisahiro Yoshida
尚弘 吉田
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
KDDI Corp
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Kokusai Denshin Denwa KK
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光結合部における共通
のクラッド内に複数のコアが設けられた光ファイバカプ
ラ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4A,Bに従来の光ファイバカプラを
示す。光結合部11が共通のクラッド12内に2本のコ
ア13,14が設けられて構成され、コア13の両端と
連続したコアを有する光ファイバ15,16と、コア1
4の両端と連続したコアを有する光ファイバ17,18
とが設けられている。通常は光ファイバ15,16を構
成する1本の光ファイバと、光ファイバ17,18を構
成する1本の光ファイバとの中間部が互いに接触させた
状態で加熱融着され、その融着部が延伸させられて光結
合部11が構成される。このようにして光ファイバ15
,16と光ファイバ17,18とが光結合部11で相互
に光学的に結合される。
【0003】コア13,14をつらねる線上(図4Bの
BB線上)における屈折率は図4Cに示すように、コア
13,14で高く、クラッド12で低く、かつクラッド
12では均一な屈折率であった。光ファイバカプラの特
性はコア13,14とクラッド12との屈折率差と、コ
ア13,14の各径とコア13,14の間隔と、光結合
部11の長さとの3つのパラメータにより決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバカプ
ラでは光結合部11を短くすることが困難であった。つ
まり光ファイバカプラにおける分岐比CRは次式で表さ
れる。 CR=cos2(C) C=∫OL c(z)dz c(z):座標Zにおける結合係数、Z:光結合部11
の長手方向座標、L:光結合部11の長さ例えば図5A
に示す分岐比CR−波長特性を得るには光結合部11の
長さLを16.5mmとする必要があった。
【0005】また波長分波合波カプラとして用い、特に
波長間隔を狭いもの、つまり波長依存性を非常に大きな
ものとする場合は、結合係数Cを大きくする必要がある
ことが知られている。結合係数Cを大きくするためには
、c(z)をできるだけ大きくする必要があり、このた
めにはコア径を小さくして光がコアから出易くし、かつ
コア間隔を小さくして結合し易くすればよい。しかし、
光ファイバ端のコア径に対し、光結合部のコア径を急激
に小さくし過ぎると、c(z)は大きくなるが、コア径
の不連続性が大きくなり、光ファイバカプラとしては過
剰損失が大きくなってしまう。従って、コア径を急激に
小さくすることなく、結合係数Cを大きくするには、光
結合部11の長さLを長くすることにより実現しており
、光結合部11が長いものとなっていた。
【0006】このように、従来においては光結合部が短
い波長分波合波カプラを光ファイバカプラで実現するこ
とができなかった。また従来の光ファイバカプラは偏波
依存性が比較的大きかった。すなわち、偏光がランダム
な光を用いて従来の光ファイバカプラの分岐比波長特性
を測定した結果は、例えば図5Bに示すようになった。 この図から明らかなように、波長1550nm付近で分
岐比が0とならず、7〜8%あり、また波長1470n
m付近で分岐比100%とならず90%程度である。こ
れらは偏光依存性のためと考えられる。この分岐比偏光
依存性は1548nmで±9.3%であり、比較的大き
かった。
【0007】更に、波長依存性の小さい光ファイバカプ
ラを実現するには、波長依存性を大きくする場合と逆に
結合係数Cをできるだけ小さくする必要がある。このた
めにはコア径をできるだけ大とし、コア間隔をできるだ
け大とすればよい。しかしコア径も、コア間隔も、光フ
ァイバカプラに作る前の光ファイバの形状より大きくす
ることはできない。この点から光ファイバカプラの波長
依存性を小さくするには限度があった。従来の光ファイ
バカプラにおいては1.3μm で50%の光ファイバ
カプラで波長依存性を約0.2%nm以下にすることは
困難であった。
【0008】また広波長帯域の光ファイバカプラを得る
ため、従来において、1本の光ファイバを例えば溶融伸
張し、これに対し、他の光ファイバを融着延伸すること
により、一方のコアを他方のコアより径を小さくしたも
のもある。しかしこの場合は、所望の特性のものを歩留
まりよく作ることは困難であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれば
、光結合部におけるコアとコアとの間にクラッドと屈折
率が異なる結合調整部が設けられる。この結合調整部の
屈折率をクラッドより高くすると、これを挟むコア間の
結合係数が大となり、逆に結合調整部の屈折率をクラッ
ドより低くすると、その両コア間の結合係数が小さくな
る。
【0010】請求項4の発明によれば、少なくとも1本
はクラッドの外周部の屈折率がそのクラッドのそれと異
ならされた光ファイバを含む複数本の光ファイバを用意
し、これら光ファイバの長手方向に沿う一部を互いに接
触させて加熱融着させると共に、その融着部を延伸させ
て光ファイバカプラを作成する。
【0011】
【実施例】図1Aにこの発明による光ファイバカプラの
実施例における光結合部11の断面を示す。つまり共通
のクラッド12内のコア13と14との間に、この発明
ではクラッド12と屈折率が異なる結合調整部21が設
けられる。この例では結合調整部21がコア13,14
をそれぞれ中心とした円筒状に延長されている場合であ
るが、要はコア13と14との間に結合調整部21があ
ればよい。
【0012】コア13,14をつらねるBB線上の屈折
率分布の例を図1Bに示す。つまりこの例では結合調整
部21の屈折率をクラッド12のそれより高くした場合
である。この結合調整部21の屈折率の分布は、この例
ではなめらかな(角がない)三角状としたが、なめらか
な台形状、なめらかな方形状などとしてもよい。このよ
うに結合調整部21を設け、この屈折率がクラッド12
のそれより高くされているため、コア13,14間の結
合が、結合調整部21がない従来のものよりも等価的に
大となる。また結合調整部21のために、この部分の伝
搬波長が短くなり、光結合部11の長さが同一の場合、
結合調整部21がない場合よりも実効的結合長(波長換
算の光結合部の長さ)が長くなる。これらのため、従来
と同一結合係数を得る場合、光結合部11の長さを短く
することができる。例えば図5Aに示した特性と同様な
特性とした、この発明を適用した光ファイバカプラの特
性は図1Cに示すようになり、この時の光結合部11の
長さは9.8mmとなり、図5Aの特性をもつ従来の光
ファイバカプラの光結合部11の長さが16.5mmで
あった場合と比較してかなり短いものとなる。
【0013】このように光結合部11の長さを短くする
ことができ、また結合係数Cを大とすることができるた
め、コア径をそれ程小さくすることなく、つまり過剰損
失が大きくならない程度とし、波長間隔の狭い、つまり
波長依存性の大きい波長分波合波光ファイバカプラを構
成することができる。結合調整部21の屈折率の大きさ
、コア13,14間を結ぶ方向の長さなどを調整して、
結合係数Cを調整することができる。
【0014】図2Aにこの発明の他の実施例の図1Bと
対応する屈折率分布を示す。この分布をもつ光ファイバ
カプラのランダム偏光に対する分岐比波長特性を図2B
に示す。この図2Bに示す特性は、図5Bに示す特性と
対応するものであるが、図2Bでは波長1550nmで
2%程度であり、かつ波長1470nmで98%程度で
あり、このことは図5Bに対し、偏光依存性は少ないこ
とを示している。この分岐比偏光依存性は波長1555
nmで±1%であり、従来のものよりもかなりよくなっ
ている。この偏光依存性が小さくすることは光結合部1
1の長さを短くできるためである。
【0015】図3Aに示すように、屈折率分布としてコ
ア13と14との間における結合調整部21の屈折率を
クラッド12のそれよりも低くしてもよい。この場合は
、コア13,14間の結合係数Cが等価的に、結合調整
部21を設けない場合よりも小さくなり、また光結合部
11の実効的結合長が短くなり、従って、波長依存性の
小さい光ファイバカプラとなる。従って光ファイバカプ
ラを作成する前の光ファイバの大きさ、形状に制限され
ることなく、コア13,14間の実効的結合度を小さく
することができる。図3Bに示すように、結合調整部2
1の位置はコア13と14との中点からずらされてもよ
い。このように、コア13と14との中点からずらすこ
とにより、光結合部が非対称な光ファイバカプラ,即ち
、広波長帯域光ファイバカプラが実現することができる
【0016】上述した結合調整部21をもつ光ファイバ
カプラを作成するには、例えば図3Cに示すように、コ
ア13とクラッド12aからなる光ファイバ22のクラ
ッド12aの外周にクラッド12aと屈折率が異なる層
21aを形成したものと、コア14とクラッド12bか
らなる光ファイバ23のクラッド12bの外周にクラッ
ド12bと屈折率が異なる層21bを形成したものとを
用意する。これら屈折率が異なる層21a,21bをそ
れぞれ有する光ファイバ22,23はそれぞれそのよう
な光ファイバを、通常の光ファイバの製造技術と同様な
手法によって作成したものを用いるか、あるいは既存の
光ファイバに対し、その外周に不純物をドープして屈折
率が異なる層21a,21bを形成してもよい。この場
合は、光ファイバカプラとした時に、2本のコアの内側
となる部分に対してのみ、また光結合部となる部分のみ
に層21a,21bを形成してもよい。クラッド12a
,12bをそれぞれ純石英とした時、層21a,21b
としては、クラッドより高屈折率とする場合は、チタニ
ウム(図2A)やゲルマニウムなどをドープさせ、クラ
ッドより低屈折率とする場合はボロンなどをドープさせ
た層とされる。
【0017】このような光ファイバ22,23を互いに
接触させ、その一部を例えばバーナなどで加熱させて互
いに融着させ、その融着部を延伸させて光結合部とする
。この融着、延伸は従来のこの種光ファイバカプラの製
造と同様の技術で行うことができる。なお、上述では光
結合部11内に2本のコア13,14を設けた光ファイ
バカプラに、この発明を適用したが、光結合部11内に
3本以上のコアを配した光ファイバカプラにもこの発明
を適用でき、その製造も同様に行うことができる。この
場合、複数のコア間での結合をこれら間における結合調
整部の屈折率を異ならせてもよく、また一部には結合調
整部を設けなくてもよい。つまり、製造時に複数の光フ
ァイバ中の少なくとも1本は、屈折率がクラッドと異な
る層が外周にもつものを使用すればよい。また例えば一
方の光ファイバは層21aのないものを他方の光ファイ
バは層21bのあるものを使用すれば、図3Cに示す分
布のものが得られる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば光
結合部内のコア間にクラッドと屈折率が異なる結合調整
部を設けているため、結合係数Cを大きくして光結合部
の長さを短くしたり、波長間隔の狭い波長分波合波カプ
ラとしたり、偏光依存性が小さいものとすることができ
、また結合係数Cを小さくして波長依存性の小さいもの
とすることができ、その場合、製造も容易でかつ歩留ま
りも高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aはこの発明の実施例を示す断面図、Bはその
屈折率分布図、Cは分岐比−波長特性図である。
【図2】Aはこの発明の他の実施例(クラッドにチタニ
ウムをドープした光ファイバ)における屈折率分布図、
Bはその分岐比波長特性図である。
【図3】A,Bはそれぞれこの発明の更に他の実施例に
おける屈折率分布図、Cはこの発明の製造法の説明に用
いる図である。
【図4】Aは従来の光ファイバカプラを示す図、Bはそ
のAA線拡大断面図、Cはその屈折率分布図である。
【図5】従来の光ファイバカプラの分岐比−波長特性図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  共通のクラッド内に複数のコアが設け
    られた光ファイバカプラにおいて、上記コアとコアとの
    間に上記クラッドと屈折率が異なる結合調整部が設けら
    れていることを特徴とする光ファイバカプラ。
  2. 【請求項2】  上記結合調整部の屈折率が上記クラッ
    ドの屈折率より高いことを特徴とする請求項1記載の光
    ファイバカプラ。
  3. 【請求項3】  上記結合調整部の屈折率が上記クラッ
    ドの屈折率より低いことを特徴とする請求項1記載の光
    ファイバカプラ。
  4. 【請求項4】  少なくとも1本はクラッドの外周部の
    屈折率がクラッドのそれと異ならされた光ファイバを含
    む複数本の光ファイバを用意し、これら光ファイバの長
    手方向に沿う一部を互いに接触させた状態で加熱融着さ
    せると共にその融着された部分を延伸させることを特徴
    とする光ファイバカプラの製造方法。
JP3091904A 1991-04-23 1991-04-23 光ファイバカプラ Pending JPH04322207A (ja)

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DE69209127D1 (de) 1996-04-25
EP0510513B1 (en) 1996-03-20
US5255335A (en) 1993-10-19
CA2066854A1 (en) 1992-10-24
EP0510513A2 (en) 1992-10-28
CA2066854C (en) 1998-08-25
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