JPH0777631A - 光ファイバー接続装置 - Google Patents
光ファイバー接続装置Info
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- JPH0777631A JPH0777631A JP3087266A JP8726691A JPH0777631A JP H0777631 A JPH0777631 A JP H0777631A JP 3087266 A JP3087266 A JP 3087266A JP 8726691 A JP8726691 A JP 8726691A JP H0777631 A JPH0777631 A JP H0777631A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/245—Removing protective coverings of light guides before coupling
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来光ファイバー接続装置の改良。
【構成】 ファイバー端部に、クラッド材料３で被覆し
たファイバーコア２の材料面をもつ光ファイバー導波管
を支持する支持台１１からなる光ファイバー接続装置。
該コア端部において該コア２を中心にして円形対称位相
板７をセンタリングして、レーザー１から該導波管に入
射する、あるいは出射する光に所定の位相変化をもたら
す。この位相変化により、装置使用時に発生する光接続
損失を低く抑える。
たファイバーコア２の材料面をもつ光ファイバー導波管
を支持する支持台１１からなる光ファイバー接続装置。
該コア端部において該コア２を中心にして円形対称位相
板７をセンタリングして、レーザー１から該導波管に入
射する、あるいは出射する光に所定の位相変化をもたら
す。この位相変化により、装置使用時に発生する光接続
損失を低く抑える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバー接続装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】レーザー光を単モード光ファ
イバーに接続するさい重要なことは、光強度の伝送損失
を低くして、単モード伝送システムの全損失を最小限を
抑えるようにすることである。通常、光の発射はレーザ
ーや増幅器などの単モード導波管装置により実施してい
る。完全な発射装置は理論的には可能であるが、実際に
は各種の拘束があるため、接続効率は通常約５０％程度
にすぎない。換言すれば、損失は３デシベル（ｄＢ）以
上である。実際に利用されているシステムの多くは損失
が５ｄＢにも達している。
イバーに接続するさい重要なことは、光強度の伝送損失
を低くして、単モード伝送システムの全損失を最小限を
抑えるようにすることである。通常、光の発射はレーザ
ーや増幅器などの単モード導波管装置により実施してい
る。完全な発射装置は理論的には可能であるが、実際に
は各種の拘束があるため、接続効率は通常約５０％程度
にすぎない。換言すれば、損失は３デシベル（ｄＢ）以
上である。実際に利用されているシステムの多くは損失
が５ｄＢにも達している。
【０００３】例えば小形で楕円形のレーザーモードを大
形のスポット面積条件及び円形ファイバーモードにマッ
チさせるレンズ系を用いて、接続効率を改善する試みが
従来からある。例えば、Ｇ．Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ及び
Ｄ．Ｖｉｔｅｌｌｏが“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ
ｓ”、第２１巻、第１９号（１９８２年１０月１日）、
第３４７０〜３４７４頁に発表した論文には、化学的に
エッチング処理したマイクロレンズが記載されている。
ところが、これらレンズ装置は依然として損失が高く、
また円錐状外形が欠点になっている。光波に位相ずれが
あるため、発射波の異なる光路間に部分的な相殺が生じ
るのが損失の主な理由である。
形のスポット面積条件及び円形ファイバーモードにマッ
チさせるレンズ系を用いて、接続効率を改善する試みが
従来からある。例えば、Ｇ．Ｅｉｓｅｎｓｔｅｉｎ及び
Ｄ．Ｖｉｔｅｌｌｏが“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ
ｓ”、第２１巻、第１９号（１９８２年１０月１日）、
第３４７０〜３４７４頁に発表した論文には、化学的に
エッチング処理したマイクロレンズが記載されている。
ところが、これらレンズ装置は依然として損失が高く、
また円錐状外形が欠点になっている。光波に位相ずれが
あるため、発射波の異なる光路間に部分的な相殺が生じ
るのが損失の主な理由である。
【０００４】このような損失は解消できる。即ち、本発
明はこれを実現して、現実に認められるいくつかの問題
を解消することを目的とする。
明はこれを実現して、現実に認められるいくつかの問題
を解消することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】即ち、本発明は、ファイバー端
部にクラッド材料で被覆されたコア材料面をもつ光ファ
イバー導波管からなる光ファイバー接続装置において、
該コア端部において該コアを中心にして円形対称位相板
をセンタリングして、該導波管に入射する、あるいは出
射する光に所定の位相変化をもたらすようにしたことを
特徴とする光ファイバー接続装置を提供するものであ
る。
部にクラッド材料で被覆されたコア材料面をもつ光ファ
イバー導波管からなる光ファイバー接続装置において、
該コア端部において該コアを中心にして円形対称位相板
をセンタリングして、該導波管に入射する、あるいは出
射する光に所定の位相変化をもたらすようにしたことを
特徴とする光ファイバー接続装置を提供するものであ
る。
【０００６】該ファイバー端部において該クラッド材料
の面が形成する平面を越えて軸方向に特定の距離だけ突
出する該コア材料部分によって該位相板を形成してもよ
く、また別な実施例では、上記ファイバー端部において
該クラッド材料の面が形成する平面より低い位置に軸方
向に特定の距離だけ凹部をコア材料部分に設けてもよ
い。
の面が形成する平面を越えて軸方向に特定の距離だけ突
出する該コア材料部分によって該位相板を形成してもよ
く、また別な実施例では、上記ファイバー端部において
該クラッド材料の面が形成する平面より低い位置に軸方
向に特定の距離だけ凹部をコア材料部分に設けてもよ
い。
【０００７】さらに別な実施例では、該クラッド材料に
軸方向に延設した凹部によって該位相板を形成し、該凹
部を環状形にすると共に、該コアを包囲する位置に設け
る。
軸方向に延設した凹部によって該位相板を形成し、該凹
部を環状形にすると共に、該コアを包囲する位置に設け
る。
【０００８】また、該凹部の底部を非平面形にして、部
分フレネルレンズ構造にしてもよい。
分フレネルレンズ構造にしてもよい。
【０００９】
【発明の好適な実施例の説明】以下例示のみを目的とし
て、添付図面につき本発明の幾つかの特定実施例を説明
する。図１は従来例である導波管装置と光ファイバーを
突合わせ接続したものを拡大して示す図である。図２は
導波管とファイバーコア端部との間隔の変化に応じた伝
送損失を示すグラフである。図３はファイバーコア端部
の前方に適当な大きさの遮蔽アパーチュアを設置した効
果を示すグラフである。図４は本発明接続装置の一実施
例を示す図である。図５〜１１図は別な実施例を示す図
である。図１２は各種形状のコア材料端部についての伝
送損失を示すグラフである。図１３は完成した光ファイ
バー接続装置を示す図である。図１４はファイバコア端
面を透過する光ビームのいくつか考えられる光路を示す
図である。図１５は各種の簡単な位相プレートについて
の、ファイバー端部からレーザー導波管内部にいたる反
射損失を示すグラフである。
て、添付図面につき本発明の幾つかの特定実施例を説明
する。図１は従来例である導波管装置と光ファイバーを
突合わせ接続したものを拡大して示す図である。図２は
導波管とファイバーコア端部との間隔の変化に応じた伝
送損失を示すグラフである。図３はファイバーコア端部
の前方に適当な大きさの遮蔽アパーチュアを設置した効
果を示すグラフである。図４は本発明接続装置の一実施
例を示す図である。図５〜１１図は別な実施例を示す図
である。図１２は各種形状のコア材料端部についての伝
送損失を示すグラフである。図１３は完成した光ファイ
バー接続装置を示す図である。図１４はファイバコア端
面を透過する光ビームのいくつか考えられる光路を示す
図である。図１５は各種の簡単な位相プレートについて
の、ファイバー端部からレーザー導波管内部にいたる反
射損失を示すグラフである。
【００１０】図１に示すように、光ファイバー接続装置
を構成するには、クラッド材料３によって被覆したファ
イバーコア２をもつ光ファイバーの一端にレーザー１で
ある導波管装置を指向させる。レーザー１からの発散ビ
ーム４はファイバーコア２の該端部に入射し、レーザー
１からの光出力の特定部分は光ファイバーにそってコア
２内部を進む。ファイバー内を進行する波面形状は５で
示す。
を構成するには、クラッド材料３によって被覆したファ
イバーコア２をもつ光ファイバーの一端にレーザー１で
ある導波管装置を指向させる。レーザー１からの発散ビ
ーム４はファイバーコア２の該端部に入射し、レーザー
１からの光出力の特定部分は光ファイバーにそってコア
２内部を進む。ファイバー内を進行する波面形状は５で
示す。
【００１１】これは簡単な突合わせ接続構成例であり、
図示から明らかなように、レーザー１とコア２の間隔が
ゼロの時に、接続損失が最小になる。この間隔が数μｍ
開くと、二次最小値が発生する。上記間隔が開くに従っ
て、この二次最小値は発散ビームの大きくなる横断面積
を反映するものである。このファクターにより、ファイ
バーコアの横断面積へのすぐれたマッチングが可能にな
る。ところが、間隔の開きが大きくなるに従って、コア
内部を進行する光の位相面が湾曲するため、接続損失は
依然として高い。
図示から明らかなように、レーザー１とコア２の間隔が
ゼロの時に、接続損失が最小になる。この間隔が数μｍ
開くと、二次最小値が発生する。上記間隔が開くに従っ
て、この二次最小値は発散ビームの大きくなる横断面積
を反映するものである。このファクターにより、ファイ
バーコアの横断面積へのすぐれたマッチングが可能にな
る。ところが、間隔の開きが大きくなるに従って、コア
内部を進行する光の位相面が湾曲するため、接続損失は
依然として高い。
【００１２】これら変数間の関係を図２のグラフに示
す。縦軸は接続損失（単位ｄＢ）で、横軸はレーザー／
コア間隔（単位μｍ）である。
す。縦軸は接続損失（単位ｄＢ）で、横軸はレーザー／
コア間隔（単位μｍ）である。
【００１３】プロットした値は、１．５×３μｍのスポ
ット導波管から９μｍのスポットファイバーに光を１．
５μｍの波長で導入した場合について計算したものであ
る。曲線Ａは“突合わせ”損失、曲線Ｂは接続装置とし
て理想的なレンズを使用した場合の損失である。また、
曲線Ｃは中間ファイバー接続装置を使用した場合の損失
である。残りの２つの曲線は本発明の効果を説明するも
ので、曲線Ｄは軸方向に凹部を設けた接続装置を使用し
た場合の、そして曲線Ｅはリング状の凹部を設けた接続
装置を使用した場合の損失を示す。凹部構成についての
曲線Ｄ及びＥは２：１非対称効果を無視して作図したも
のであるが、これは最終結果に殆ど違いを与えない。い
ずれの曲線もガウス場が存在すると想定して作図したも
のである。
ット導波管から９μｍのスポットファイバーに光を１．
５μｍの波長で導入した場合について計算したものであ
る。曲線Ａは“突合わせ”損失、曲線Ｂは接続装置とし
て理想的なレンズを使用した場合の損失である。また、
曲線Ｃは中間ファイバー接続装置を使用した場合の損失
である。残りの２つの曲線は本発明の効果を説明するも
ので、曲線Ｄは軸方向に凹部を設けた接続装置を使用し
た場合の、そして曲線Ｅはリング状の凹部を設けた接続
装置を使用した場合の損失を示す。凹部構成についての
曲線Ｄ及びＥは２：１非対称効果を無視して作図したも
のであるが、これは最終結果に殆ど違いを与えない。い
ずれの曲線もガウス場が存在すると想定して作図したも
のである。
【００１４】また、グラフ中の水平線は３ｄＢ接続損失
の位置を示すものである。
の位置を示すものである。
【００１５】これらデータを合理的に検討すると、一つ
かそれ以上のレンズを使用すると、接続装置に関する問
題を解決できるのは自明だと考えられる。ところが、レ
ンズは精密に整合配置しなければならず、この作業はコ
ストが高い。また、レンズは損失を避けるためには、光
学的品質が高くなければならない。加えて、接続装置は
構造上小さくなければならず、また自動化手段により組
立てることが可能でなければならない。これら条件を満
足するのは難しく、たとえ正確に満足し得たとしても、
レンズ接続装置には依然として約５ｄＢの損失が認めら
れる。
かそれ以上のレンズを使用すると、接続装置に関する問
題を解決できるのは自明だと考えられる。ところが、レ
ンズは精密に整合配置しなければならず、この作業はコ
ストが高い。また、レンズは損失を避けるためには、光
学的品質が高くなければならない。加えて、接続装置は
構造上小さくなければならず、また自動化手段により組
立てることが可能でなければならない。これら条件を満
足するのは難しく、たとえ正確に満足し得たとしても、
レンズ接続装置には依然として約５ｄＢの損失が認めら
れる。
【００１６】既に説明したように、これら損失が生じる
本質的な理由は、位相ずれにより進行する光波の異なる
部分間に一部相殺が生じることにある。即ち、本発明
は、レンズを使用する代りに、ファイバーコアの前方に
適当な大きさの遮蔽アパーチャを設けることによって位
相ずれを抑えること目的とする。
本質的な理由は、位相ずれにより進行する光波の異なる
部分間に一部相殺が生じることにある。即ち、本発明
は、レンズを使用する代りに、ファイバーコアの前方に
適当な大きさの遮蔽アパーチャを設けることによって位
相ずれを抑えること目的とする。
【００１７】図３は図２と同様なグラフであり、レンズ
の代りに上記のようなアパーチャを使用した結果を示す
図である。前と同じように、曲線Ａは“突合わせ”損失
を、そして曲線Ｂは理想的なレンズを使用した場合の損
失を示す。また、曲線Ｆは遮蔽アパーチャを使用した場
合の損失である。ある場合には、遮蔽アパーチャを使用
すると、損失は低下する。接続装置の性能を改善するに
は、位相がπをクロスして、相殺を開始する毎に位相を
補正すればよい。ところが、このためにはファイバー端
部にセンタリングした円形対称位相プレートを使用する
必要がある。図３の水平線は３ｄＢの接続損失の位置を
示すものである。
の代りに上記のようなアパーチャを使用した結果を示す
図である。前と同じように、曲線Ａは“突合わせ”損失
を、そして曲線Ｂは理想的なレンズを使用した場合の損
失を示す。また、曲線Ｆは遮蔽アパーチャを使用した場
合の損失である。ある場合には、遮蔽アパーチャを使用
すると、損失は低下する。接続装置の性能を改善するに
は、位相がπをクロスして、相殺を開始する毎に位相を
補正すればよい。ところが、このためにはファイバー端
部にセンタリングした円形対称位相プレートを使用する
必要がある。図３の水平線は３ｄＢの接続損失の位置を
示すものである。
【００１８】図４上部には、コア２をクラッド材料３で
包囲した光ファイバー端部を示す。また、この図の下部
には、コア２の端部を大きく拡大して示す。但し、コア
長手軸線は垂直位置に再配置してある。示差（ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ）エッチング法を利用することによっ
て、コア２の端面は切削してあるため、ファイバー端部
においてクラッド材料が形成する面よりも低くなってい
る。レーザー光の波長（即ち、約１．５μｍ）の半分に
相当する距離だけコア領域に凹部を形成した結果、コア
内部を進む光に相対的な遅れが生じる。光ファイバーの
クラッド材料にのみエッチング作用を加えて、クラッド
材料端部表面よりも（点線６で示すように）上記波長の
半分の距離だけコア領域を高くしても同様な遅れを得る
ことができる。
包囲した光ファイバー端部を示す。また、この図の下部
には、コア２の端部を大きく拡大して示す。但し、コア
長手軸線は垂直位置に再配置してある。示差（ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ）エッチング法を利用することによっ
て、コア２の端面は切削してあるため、ファイバー端部
においてクラッド材料が形成する面よりも低くなってい
る。レーザー光の波長（即ち、約１．５μｍ）の半分に
相当する距離だけコア領域に凹部を形成した結果、コア
内部を進む光に相対的な遅れが生じる。光ファイバーの
クラッド材料にのみエッチング作用を加えて、クラッド
材料端部表面よりも（点線６で示すように）上記波長の
半分の距離だけコア領域を高くしても同様な遅れを得る
ことができる。
【００１９】コア材料端部をクラッド材料端部に対して
変位させた構成例は“軸方向凹部”と呼ぶことができ
る。なお、この構成はその形状において光学レンズに近
似しているに過ぎないが、クラッド材料端部の面よりも
コア材料を高くしても、あるいは低くしてもその実際の
接続効果はほぼ同じである。
変位させた構成例は“軸方向凹部”と呼ぶことができ
る。なお、この構成はその形状において光学レンズに近
似しているに過ぎないが、クラッド材料端部の面よりも
コア材料を高くしても、あるいは低くしてもその実際の
接続効果はほぼ同じである。
【００２０】この軸方向凹部構成の効果は図２に曲線Ｄ
で示してある。
で示してある。
【００２１】別な構成、即ち“リング状凹部”の場合に
は、その性能は比較的すぐれたものになる（図２曲線
Ｅ）。これを実現するには、エッチングが容易な組成の
クラッド材料を使用すればよい。
は、その性能は比較的すぐれたものになる（図２曲線
Ｅ）。これを実現するには、エッチングが容易な組成の
クラッド材料を使用すればよい。
【００２２】“リング状凹部”の構成例を図５〜図７に
示す。配置については、図４（下部）に示した光ファイ
バーと同様である。
示す。配置については、図４（下部）に示した光ファイ
バーと同様である。
【００２３】図５について説明すると、クラッド材料３
の内側をコア２に接触させる。この内側部分を構成する
材料は外側クラッド材料よりもエッチングしやすい。即
ち、この内側クラッド材料領域をエッチングして、リン
グ状凹部７をコア２中心にして設けることができる。な
お、リング状凹部を使用しても、損失を３ｄＢまで改善
することは期待できない。というのは、この凹部は光を
“送り込む”のと同程度に光を“送り出す”同心円回折
板として作用するからである。換言すれば、正のレンズ
屈折力と同程度の負のレンズ屈折力をもっているからで
ある。
の内側をコア２に接触させる。この内側部分を構成する
材料は外側クラッド材料よりもエッチングしやすい。即
ち、この内側クラッド材料領域をエッチングして、リン
グ状凹部７をコア２中心にして設けることができる。な
お、リング状凹部を使用しても、損失を３ｄＢまで改善
することは期待できない。というのは、この凹部は光を
“送り込む”のと同程度に光を“送り出す”同心円回折
板として作用するからである。換言すれば、正のレンズ
屈折力と同程度の負のレンズ屈折力をもっているからで
ある。
【００２４】上記リング状凹部にはブレーズ（ｂｌａｚ
ｅ）を組込むことができる。即ち、フレネルレンズ／同
心円回折板複合体に類似した構造体を形成できる。この
構造体はすぐれた結果を与える場合がある。実例を図６
及び図７に示す。得られたフレネルレンズの“屈折力”
は図示のように、焦点距離から予想できるよりもはるか
に小さい。このファクターが、既に説明した曲率に伴う
問題を回避するのに役立つ。曲線は単に同心円回折板に
バイアスをかけるに過ぎない。
ｅ）を組込むことができる。即ち、フレネルレンズ／同
心円回折板複合体に類似した構造体を形成できる。この
構造体はすぐれた結果を与える場合がある。実例を図６
及び図７に示す。得られたフレネルレンズの“屈折力”
は図示のように、焦点距離から予想できるよりもはるか
に小さい。このファクターが、既に説明した曲率に伴う
問題を回避するのに役立つ。曲線は単に同心円回折板に
バイアスをかけるに過ぎない。
【００２５】図６及び図７から理解できるように、リン
グ状凹部の底部を非平面形にしてあるため、部分フレネ
ルレンズ構成になっている。図７について説明すると、
ファイバーコア２の材料の端部をエッチングにより切欠
き、外面を湾曲させてある。
グ状凹部の底部を非平面形にしてあるため、部分フレネ
ルレンズ構成になっている。図７について説明すると、
ファイバーコア２の材料の端部をエッチングにより切欠
き、外面を湾曲させてある。
【００２６】図６及び図７の実施例はファイバーを製造
するさい特殊なドーパント法により得ることができる。
所要同心円回折板寸法とファイバーコア寸法を一致させ
る必要はない。また、前述した特別なファイバーを使用
することも本質的ではない。というのは、相対屈折率構
成とは無関係に、示差エッチング速度でファイバーを製
造できるからである。
するさい特殊なドーパント法により得ることができる。
所要同心円回折板寸法とファイバーコア寸法を一致させ
る必要はない。また、前述した特別なファイバーを使用
することも本質的ではない。というのは、相対屈折率構
成とは無関係に、示差エッチング速度でファイバーを製
造できるからである。
【００２７】一連の実験例では、ゲルマニア（ｇｅｒｍ
ａｎｉａ）をドーピングした１本のコアを純粋なシリカ
でクラッドした光ファイバーを使用した。そして１：７
の比でフッ化水素酸をフッ化アンモニウムで緩衝した溶
液を用いて、サンプルファイバーの端部をエッチングし
た。これによりコア端部は簡単な形状で、若干の勾配を
もつ突出スタッド状になった。所要エッチング時間はエ
ッチング温度とファイバー組成に依存するものであっ
た。
ａｎｉａ）をドーピングした１本のコアを純粋なシリカ
でクラッドした光ファイバーを使用した。そして１：７
の比でフッ化水素酸をフッ化アンモニウムで緩衝した溶
液を用いて、サンプルファイバーの端部をエッチングし
た。これによりコア端部は簡単な形状で、若干の勾配を
もつ突出スタッド状になった。所要エッチング時間はエ
ッチング温度とファイバー組成に依存するものであっ
た。
【００２８】単モードファイバー端部として“コーニン
グ（商標）”を用いた場合、上記溶液によるエッチング
時間は温度５０℃で１５分であった。試験の結果、この
ファイバー端部を用いた場合の最小損失は２．７ｄＢで
あった。
グ（商標）”を用いた場合、上記溶液によるエッチング
時間は温度５０℃で１５分であった。試験の結果、この
ファイバー端部を用いた場合の最小損失は２．７ｄＢで
あった。
【００２９】さらに別な実験では、硝酸５５ｍｌ、酢酸
５５ｍｌ、フッ化水素酸（４０％水溶液）２５ｍｌ及び
ヨウ素０．１６ｇからなる溶液を用いて同様なファイバ
ーをエッチングした。これにより、勾配をもつものが得
られた。
５５ｍｌ、フッ化水素酸（４０％水溶液）２５ｍｌ及び
ヨウ素０．１６ｇからなる溶液を用いて同様なファイバ
ーをエッチングした。これにより、勾配をもつものが得
られた。
【００３０】いずれのエッチング溶液を用いても、エッ
チング速度を変えると共に、適当な勾配化組成のファイ
バーを使用することにより勾配化効果が得られた。ある
特定なエッチング法では、固有な平滑化特性も得られ
た。
チング速度を変えると共に、適当な勾配化組成のファイ
バーを使用することにより勾配化効果が得られた。ある
特定なエッチング法では、固有な平滑化特性も得られ
た。
【００３１】他のエッチング溶液及びファイバーにより
実施したエッチング実験では、ゲルマニアと共に、ボリ
ア−ｂｏｒｉａ（屈折率降下剤）及びホスホリア−ｐｈ
ｏｓｐｈｏｒｉａ（屈折率上昇剤）でドーピングした場
合、屈折率及びエッチング形態をきめ細かくかつ独立し
て制御できる。ボリア及びホスホリアドーパントは一般
にいずれも示差速度が高くなる程エッチング速度が高く
なるものであるが、このファクターは使用するエッチン
グ溶液に依存するものである。
実施したエッチング実験では、ゲルマニアと共に、ボリ
ア−ｂｏｒｉａ（屈折率降下剤）及びホスホリア−ｐｈ
ｏｓｐｈｏｒｉａ（屈折率上昇剤）でドーピングした場
合、屈折率及びエッチング形態をきめ細かくかつ独立し
て制御できる。ボリア及びホスホリアドーパントは一般
にいずれも示差速度が高くなる程エッチング速度が高く
なるものであるが、このファクターは使用するエッチン
グ溶液に依存するものである。
【００３２】図８〜１１には、本発明による円形対称位
相板構造を構成するコア端部の別な形状を示す。図８〜
１１にはそれぞれコア領域のみの横断面（エッチング処
理後）を示す。即ち、クラッド材料は図示から省いてあ
る。これらコア端部を図１２のグラフについて検討す
る。図２の縦軸は接続損失（単位ｄＢ）、そして横軸の
Ｐ〜Ｕはコア端部形状を示す。図１２の曲線はコア半径
が３．５μｍのファイバーについて求めたものである。
他のコア半径のファイバーは多少の違いを示すにせよ、
全体の傾向は同じと考えられる。
相板構造を構成するコア端部の別な形状を示す。図８〜
１１にはそれぞれコア領域のみの横断面（エッチング処
理後）を示す。即ち、クラッド材料は図示から省いてあ
る。これらコア端部を図１２のグラフについて検討す
る。図２の縦軸は接続損失（単位ｄＢ）、そして横軸の
Ｐ〜Ｕはコア端部形状を示す。図１２の曲線はコア半径
が３．５μｍのファイバーについて求めたものである。
他のコア半径のファイバーは多少の違いを示すにせよ、
全体の傾向は同じと考えられる。
【００３３】選択した形状のコア端部は、光が進んでい
る間その位相誤差の補正にある程度寄与するので、他の
異なる形状のコア端部についての接続損失に妥当するも
のと考えられる。
る間その位相誤差の補正にある程度寄与するので、他の
異なる形状のコア端部についての接続損失に妥当するも
のと考えられる。
【００３４】図１２に示した接続損失値は計算により求
めたものである。コア端部Ｐは簡単な突合わせ接続の例
で、ファイバーコアの形状は未成形である。遮蔽アパー
チュアを使用したコア端部Ｑの場合、損失をほぼ３ｄＢ
に改善する。コア端部を図１０に示す帽子状にした場
合、損失がさらに低下する。これは図１２のＲに相当す
る。
めたものである。コア端部Ｐは簡単な突合わせ接続の例
で、ファイバーコアの形状は未成形である。遮蔽アパー
チュアを使用したコア端部Ｑの場合、損失をほぼ３ｄＢ
に改善する。コア端部を図１０に示す帽子状にした場
合、損失がさらに低下する。これは図１２のＲに相当す
る。
【００３５】コア端部に図１１に示すように２つの凹部
を設けると、改善が顕著になる。これは図１２のＳに相
当する。図８に示す簡単なレンズ形状の場合、接続損失
は図１２のＴに相当する。図９に示すレンズ／凹部の場
合、その接続損失は図１２のＵに相当する。
を設けると、改善が顕著になる。これは図１２のＳに相
当する。図８に示す簡単なレンズ形状の場合、接続損失
は図１２のＴに相当する。図９に示すレンズ／凹部の場
合、その接続損失は図１２のＵに相当する。
【００３６】図１３に完成構造の光ファイバー接続装置
を示す。この装置はファイバーコア２とクラッド材料３
で構成した光ファイバーを支持する支持台１１からな
る。さらに、支持台１１はレーザー１を支持するが、こ
のレーザーはファイバー端部から所定の距離離して維持
すると共に、コア２の端部に直接光出力を送り込むこと
ができる位置に設ける。
を示す。この装置はファイバーコア２とクラッド材料３
で構成した光ファイバーを支持する支持台１１からな
る。さらに、支持台１１はレーザー１を支持するが、こ
のレーザーはファイバー端部から所定の距離離して維持
すると共に、コア２の端部に直接光出力を送り込むこと
ができる位置に設ける。
【００３７】本発明の接続装置は構造的に設置が簡単
で、かつ大量生産できるものである。また、“同心円回
折板”はファイバーコア上で自己整合できるように構成
してあるため、接続損失が低い。
で、かつ大量生産できるものである。また、“同心円回
折板”はファイバーコア上で自己整合できるように構成
してあるため、接続損失が低い。
【００３８】接続効率を改善するために従来提案されて
いるのと同じ方法を使用して、レーザー／導波管によっ
て観察できるように、ファイバー端面の反射率を下げる
ことも可能である。反射率の絶対的な低下はないが、相
殺効果の結果、導波管に戻る光は少なくなる。この効果
により、端部からファイバーに戻る反射光も少ない。反
射率にも影響がある。というのは、位相板の物理的形状
がクラッド及びコア領域（簡単な帽子／スタッド形状の
場合）における光の示差位相にも影響するからである。
この効果は伝送効果とは異なる。というのは、２つの経
路が異なるからである。考えられる光路の幾つかを図４
に示す。即ち：
いるのと同じ方法を使用して、レーザー／導波管によっ
て観察できるように、ファイバー端面の反射率を下げる
ことも可能である。反射率の絶対的な低下はないが、相
殺効果の結果、導波管に戻る光は少なくなる。この効果
により、端部からファイバーに戻る反射光も少ない。反
射率にも影響がある。というのは、位相板の物理的形状
がクラッド及びコア領域（簡単な帽子／スタッド形状の
場合）における光の示差位相にも影響するからである。
この効果は伝送効果とは異なる。というのは、２つの経
路が異なるからである。考えられる光路の幾つかを図４
に示す。即ち：
【００３９】隆起ガラススタッド及びその周囲の空気を
通る伝送路（図１４、光路１２及び１３）。これら光路
はガラス屈折率のため異なっている。スタッド周囲の空
気を２度通る反射路。（図１４、光路１６及び１７）。
これらは幾何学的な理由から異なっている。内部反射
（下から）はガラス屈折率のため異なる。
通る伝送路（図１４、光路１２及び１３）。これら光路
はガラス屈折率のため異なっている。スタッド周囲の空
気を２度通る反射路。（図１４、光路１６及び１７）。
これらは幾何学的な理由から異なっている。内部反射
（下から）はガラス屈折率のため異なる。
【００４０】一般に明らかなことだが、反射抑制に最適
な形状は伝送最大化に最適な形状とは異なっている。本
発明はいずれかに最適な形状の選択を包含するものであ
る。殆どの場合、最適化はスタッドの高さによる。偶然
ではあるが、代表的なファイバーについて単一の形状で
両条件を最適条件に近付けることも可能である。
な形状は伝送最大化に最適な形状とは異なっている。本
発明はいずれかに最適な形状の選択を包含するものであ
る。殆どの場合、最適化はスタッドの高さによる。偶然
ではあるが、代表的なファイバーについて単一の形状で
両条件を最適条件に近付けることも可能である。
【００４１】図１５に各種の簡単な位相板についてファ
イバー端部からレーザー導波管への反射損失を示すグラ
フである。縦軸に反射損失（単位−ｄＢ）を、横軸に最
小損失（単位μｍ）を示す。即ち、このグラフは光路導
波管／ファイバー端部／導波管についての反射損失を表
すもので、導波管端部における反射効果についは無視し
ている。
イバー端部からレーザー導波管への反射損失を示すグラ
フである。縦軸に反射損失（単位−ｄＢ）を、横軸に最
小損失（単位μｍ）を示す。即ち、このグラフは光路導
波管／ファイバー端部／導波管についての反射損失を表
すもので、導波管端部における反射効果についは無視し
ている。
【００４２】図１５のＡ、Ｄ、Ｅ及びＧは図２に対応し
ている。即ち、曲線Ａはファイバー端面が平面の場合に
おける“突合わせ”反射損失を示す。曲線Ｄは損失につ
いて最適化した簡単なスタッドに関し、曲線Ｅはリング
凹部構成に関する。曲線Ｇは低反射率について最適化し
た簡単なスタッドを使用した場合の結果を示す。
ている。即ち、曲線Ａはファイバー端面が平面の場合に
おける“突合わせ”反射損失を示す。曲線Ｄは損失につ
いて最適化した簡単なスタッドに関し、曲線Ｅはリング
凹部構成に関する。曲線Ｇは低反射率について最適化し
た簡単なスタッドを使用した場合の結果を示す。
【００４３】上記グラフはガラス平面の反射率を示す
（約−１４ｄＢ）。
（約−１４ｄＢ）。
【００４４】曲線Ａは未処理端部の性能を示す。図示か
ら理解できるように、エッチング端部は悪くもあり（高
反射率）、良くもある。約１０μｍの最小損失について
約５ｄＢのゲインは合理的であるが、低反射率について
最適化した端部の改善ははるかに大きい。
ら理解できるように、エッチング端部は悪くもあり（高
反射率）、良くもある。約１０μｍの最小損失について
約５ｄＢのゲインは合理的であるが、低反射率について
最適化した端部の改善ははるかに大きい。
【００４５】例示のみを目的として本発明を説明したき
たが、請求項に記載した発明の範囲から逸脱しなくても
多くの変更が可能である。例えば、レーザー及びファイ
バー端部との間隔は通常約１０μｍであるが、最適間隔
はファイバーコア端部に適用すべき特定形状に従い若干
変化するものである。
たが、請求項に記載した発明の範囲から逸脱しなくても
多くの変更が可能である。例えば、レーザー及びファイ
バー端部との間隔は通常約１０μｍであるが、最適間隔
はファイバーコア端部に適用すべき特定形状に従い若干
変化するものである。
【図１】図１は従来例である導波管装置と光ファイバー
を突合わせ接続したものを拡大して示す図である。
を突合わせ接続したものを拡大して示す図である。
【図２】図２は導波管とファイバーコア端部との間隔の
変化に応じた伝送損失を示すグラフである。
変化に応じた伝送損失を示すグラフである。
【図３】図３はファイバーコア端部の前方に適当な大き
さの遮蔽アパーチュアを設置した効果を示すグラフであ
る。
さの遮蔽アパーチュアを設置した効果を示すグラフであ
る。
【図４】図４は本発明接続装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図５〜１１】図５〜１１図は別な実施例を示す図であ
る。
る。
【図１２】図１２は各種形状のコア材料端部についての
伝送損失を示すグラフである。
伝送損失を示すグラフである。
【図１３】図１３は完成した光ファイバー接続装置を示
す図である。
す図である。
【図１４】図１４はファイバコア端面を透過する光ビー
ムのいくつか考えられる光路を示す図である。
ムのいくつか考えられる光路を示す図である。
【図１５】図１５は各種の簡単な位相プレートについて
の、ファイバー端部からレーザー導波管内部にいたる反
射損失を示すグラフである。
の、ファイバー端部からレーザー導波管内部にいたる反
射損失を示すグラフである。
１ レーザー ２ ファイバーコア ３ クラッド材料 ４ 発散ビーム ７ 円形対称位相板 １１ 支持台 １２、１３、１６、１７ 光路
【手続補正書】
【提出日】平成３年６月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク カニンガム フェリーズ 英国 エヌエヌ７ ２ピージー，ノーザム トンシア，ローデ，チャーチ クロフト 15
Claims (5)
- 【請求項１】 ファイバー端部にクラッド材料で被覆さ
れたコア材料面をもつ光ファイバー導波管からなる光フ
ァイバー接続装置において、該コア端部において該コア
を中心にして円形対称位相板をセンタリングして、該導
波管に入射する、あるいは出射する光に所定の位相変化
をもたらすようにしたことを特徴とする光ファイバー接
続装置。 - 【請求項２】 該ファイバー端部において該クラッド材
料の面が形成する平面を越えて軸方向に特定の距離だけ
突出する該コア材料部分によって該位相板を形成した請
求項１に記載の接続装置。 - 【請求項３】 該ファイバー端部において該クラッド材
料の面が形成する平面より低い位置に軸方向に特定の距
離だけ凹設した該コア材料部分によって該位相板を形成
した請求項１に記載の接続装置。 - 【請求項４】 該クラッド材料に軸方向に延設した凹部
によって該位相板を形成し、該凹部を環状形にすると共
に、該コアを包囲する位置に設けた請求項１に記載の接
続装置。 - 【請求項５】 該凹部の底部を非平面形にして、部分フ
レネルレンズ構造にした請求項４に記載の接続装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9007320A GB2242755B (en) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | Optical fibre coupling device |
| GB9007320.6 | 1990-03-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777631A true JPH0777631A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3364721B2 JP3364721B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=10673676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08726691A Expired - Fee Related JP3364721B2 (ja) | 1990-03-31 | 1991-03-28 | 光ファイバー接続装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0455334B1 (ja) |
| JP (1) | JP3364721B2 (ja) |
| DE (1) | DE69107668T2 (ja) |
| GB (1) | GB2242755B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5459803A (en) * | 1993-02-18 | 1995-10-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Quartz-based optical fiber with a lens and its manufacturing method |
| US5687264A (en) * | 1995-08-24 | 1997-11-11 | Sandia Corporation | Apparatus for injecting high power laser light into a fiber optic cable |
| AU7844498A (en) | 1996-12-09 | 1998-07-03 | Tjin, Swee Chuan | Method and apparatus for continuous cardiac output monitoring |
| AUPR262601A0 (en) | 2001-01-19 | 2001-02-15 | University Of Melbourne, The | Optical fibre lens and method of forming same |
| JP2002277657A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Nec Corp | 集積光モジュール |
| US6948862B2 (en) * | 2002-02-22 | 2005-09-27 | Brown Joe D | Apparatus and method for coupling laser energy into small core fibers |
| US7090411B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-08-15 | Brown Joe D | Apparatus and method for diffusing laser energy that fails to couple into small core fibers, and for reducing coupling to the cladding of the fiber |
| US8463080B1 (en) | 2004-01-22 | 2013-06-11 | Vescent Photonics, Inc. | Liquid crystal waveguide having two or more control voltages for controlling polarized light |
| US8989523B2 (en) | 2004-01-22 | 2015-03-24 | Vescent Photonics, Inc. | Liquid crystal waveguide for dynamically controlling polarized light |
| US8860897B1 (en) | 2004-01-22 | 2014-10-14 | Vescent Photonics, Inc. | Liquid crystal waveguide having electric field orientated for controlling light |
| US20050271325A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-12-08 | Anderson Michael H | Liquid crystal waveguide having refractive shapes for dynamically controlling light |
| EP1635204A1 (en) * | 2004-09-10 | 2006-03-15 | Schott AG | Glass fibre with integrated diffractive element on the top of its end face |
| US20070292087A1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-20 | Joe Denton Brown | Apparatus and method for diffusing laser energy that fails to couple into small core fibers, and for reducing coupling to the cladding of the fiber |
| US7540668B2 (en) * | 2006-12-22 | 2009-06-02 | Brown Joe D | Fiber optic connector for coupling laser energy into small core fibers, and termination method therefor |
| US20090177191A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-07-09 | Brown Joe D | Laser surgery methods and apparatus |
| WO2010053575A2 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Joe Denton Brown | Apparatus and method for detecting overheating during laser surgery |
| US9366938B1 (en) * | 2009-02-17 | 2016-06-14 | Vescent Photonics, Inc. | Electro-optic beam deflector device |
| US9314303B2 (en) * | 2010-03-23 | 2016-04-19 | Joe Denton Brown | Laser surgery controller with variable time delay and feedback detector sensitivity control |
| US8638428B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-01-28 | Joe Denton Brown | Method and apparatus for using optical feedback to detect fiber breakdown during surgical laser procedures |
| US8995038B1 (en) | 2010-07-06 | 2015-03-31 | Vescent Photonics, Inc. | Optical time delay control device |
| US9766420B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-19 | Joe Denton Brown | Apparatus and method for absorbing laser energy that fails to couple into the core of a laser fiber, and for absorbing the energy that has been transmitted to the cladding of the laser |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7706379A (nl) * | 1977-06-10 | 1978-12-12 | Philips Nv | Werkwijze voor de vervaardiging van een koppelelement. |
| US4148554A (en) * | 1977-08-05 | 1979-04-10 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of providing recessed optical fiber ends for use in connector structures |
| DE2912563A1 (de) * | 1979-03-29 | 1980-10-09 | Licentia Gmbh | Verfahren zur glasaetzung |
| FR2502345B1 (ja) * | 1981-03-17 | 1985-01-04 | Thomson Csf | |
| US4676586A (en) * | 1982-12-20 | 1987-06-30 | General Electric Company | Apparatus and method for performing laser material processing through a fiber optic |
| JPS6043889A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-08 | Hitachi Ltd | 光ファイバー付レーザーダイオード装置の組立方法 |
| SE455968B (sv) * | 1985-03-01 | 1988-08-22 | Ericsson Telefon Ab L M | Optokabel |
| DE3632743A1 (de) * | 1986-09-26 | 1988-03-31 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Lichtwellenleiter mit endseitiger mikrolinse |
| AU596451B2 (en) * | 1986-10-31 | 1990-05-03 | Alcatel N.V. | Optical communication system |
| US4763976A (en) * | 1987-05-21 | 1988-08-16 | Corning Glass Works | Connector employing mode field modification |
| US4799755A (en) * | 1987-12-21 | 1989-01-24 | General Electric Company | Laser materials processing with a lensless fiber optic output coupler |
| US4966433A (en) * | 1988-03-03 | 1990-10-30 | At&T Bell Laboratories | Device including a component in alignment with a substrate-supported waveguide |
| US4919506A (en) * | 1989-02-24 | 1990-04-24 | General Electric Company | Single mode optical fiber coupler |
| US5046809A (en) * | 1989-09-29 | 1991-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Coupling arrangement for optically coupling a fiber to a planar optical waveguide integrated on a substrate |
| US5011254A (en) * | 1989-11-30 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Coupling of optical devices to optical fibers by means of microlenses |
| US5044717A (en) * | 1990-01-18 | 1991-09-03 | Acculase, Inc. | Method and apparatus for coupling high energy laser to fiberoptic waveguide |
| US5018820A (en) * | 1990-03-02 | 1991-05-28 | Gte Laboratories Incorporated | Method of optically coupling an uptapered single-mode optical fiber to optoelectronic components |
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- 1990-03-31 GB GB9007320A patent/GB2242755B/en not_active Expired - Fee Related
-
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- 1991-03-15 EP EP91302250A patent/EP0455334B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-15 DE DE69107668T patent/DE69107668T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-03-25 US US07/675,079 patent/US5132079A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-28 JP JP08726691A patent/JP3364721B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| GB2242755B (en) | 1994-07-27 |
| DE69107668D1 (de) | 1995-04-06 |
| US5132079A (en) | 1992-07-21 |
| EP0455334A1 (en) | 1991-11-06 |
| GB9007320D0 (en) | 1990-05-30 |
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