JPH0224605A - 光ファイバ結合素子の製造方法 - 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、光通信や光ファイバセンサの分野で用いられ
る光ファイバ結合素子の製造方法に関するものである。

特に、安定な偏波保持が必要なコヒーレント光通信方式
の受信部での局所発信光信号の合波器や、光ファイバセ
ンサの構成部品として何月な光ファイバ結合素子の製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

長距離大容量通信を目指した光コヒーレント通信方式や
各種の物理量を精密に計測する光ファイバセンサ方式の
開発実用化が進められている。これらのシステムでは偏
波保持光ファイバが使われる他、光回路部分では偏波状
態を保った結合素子が必要となる。

偏波状態を保った光結合素子として、２本の偏波保持光
ファイバを相互に融若し、双方のコアを相互に接近させ
ることにより相互作用を生じせしめ、光の分岐結合を達
成するものがある。この光ファイバ結合素子によれば、
一方の偏波保持光ファイバに入射した直線偏光が、光フ
ァイバ複屈折主軸に沿って伝搬し、融着延伸部で他方の
偏波保持光ファイバにも分割され、直線偏光として双方
の偏波保持光ファイバから出射する。

そして、かかる光ファイバ結合素子の製造方法としては
、２本の偏波保持光ファイバを複屈折主軸が融着延伸部
において相互に平行に揃うように配列した後、その一部
区間を加熱延伸して融着延伸部を形成する方法が従来か
ら知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、良好な結合比を得るには直径が１２５μｍの
偏波保持光ファイバを用いる場合、従来の製造方法では
融着延伸部形成工程において、その直径が通常３０μｍ
程度となるまで細くして２つのコアを接近させることが
必要であった。

そのため、従来の製造方法による光ファイバ結合素子は
、融着延伸部の機械的強度が著しく弱かった。また、融
着延伸部の形成の際に、融着延伸を長時間続けるため、
偏波保持光ファイバ横断面内の幾何学形状の変形が進行
し、偏波保持特性が低下してしまうという問題があった
。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の製造方法は、円形
クラッドの偏波保持光ファイバからその横断面における
複屈折主軸の１つに平行な弦でクラッドの一部を除去す
る第１の工程と、前記クラッドの一部が除去された偏波
保持光ファイバを２本用意し、この２本の偏波保持光フ
ァイバをそれぞれの横断面における弦の部分が相互に密
着するように並列配置する第２の工程と、並列配置され
た２本の偏波保持光ファイバを加熱延伸することにより
融着延伸部を形成する第３の工程とを含むものである。

〔作用〕

第１の工程において偏波保持光ファイバのクラッドの一
部が除去されるので、第２の工程において２木偏波保持
光ファイバを並列配置したときに、２本の偏波保持光フ
ァイバのコア同士の間隔が近接している。したがって、
第３の工程における融着延伸部の形成では、延伸量が僅
かでも、必要な結合比が達成される。したがって、融着
延伸に伴う偏波保持光ファイバの横断面内の幾何学形状
の変形はほとんど無く、また、融着延伸部は十分に太い
。

〔実施例〕

第１図（Ａ）（Ｂ）は本発明の製造方法の一実施例を示
す工程図である。第１図（Ａ）は、融着工程前の偏波保
持光ファイバ２または３を示す斜視図である。この偏波
保持光ファイバ２または３は、コア６または７を中心に
対称位置に配置された２つの応力付与部８．９または１
０．１１を有する応力付与型偏波保持光ファイバから円
形クラッド４または５の一部を除去することにより形成
される。除去される部分は、２つの応力付与部８．９ま
たは１０．１１を残すように２つの応力付与部８．９ま
たは１０．１１の中心を結ぶ線に平行な弦２４で仕切ら
れた弓形の部分２５である。このときのクラッドの除去
は、機械的研磨、または、化学的エツチングにより行わ
れる。

つぎに、このようにして作製された偏波保持光ファイバ
２．３を相互に融着延伸し、光ファイバ結合素子とする
工程を説明する。第１図（Ｂ）は、本実施例の製造方法
により製造された光ファイバ結合素子の主要部を示す斜
視図である。この光ファイバ結合素子１は、同図（Ａ）
に示した応力付与型偏波保持光ファイバ２．３の中央部
を相互に融着して融着延伸部１２を形成した構造となっ
ている。なお、図示省略した両端部では、偏波保持光フ
ァイバ２および３が互いに離隔している。

偏波保持光ファイバ２および３は、それぞれ応力付与部
８．９および１０．１１の配置で定まる互いに直角な複
屈折主軸１３．１４および１５．１６を有する。２本の
偏波保持光ファイバ２．３は、相互に弦の部分で合わせ
ることにより、複屈折主軸１３と１５が、また複屈折主
軸１４と１６がそれぞれ平行に揃う。したがって、本実
施例によれば、従来のように顕微鏡などを用いて複屈折
主軸の平行度を調整する工程が不要であり、複屈折主軸
合わせが非常に容易となる。しかも融着延伸工程におい
て複屈折主軸の平行性がほとんどずれないという利点も
ある。第２図は融着延伸部１２の横断面形状を示すもの
であり、融着延伸によりコア６と７が、また応力付与部
８．９と１０．１１がそれぞれ相互に接近している。

−被保持光ファイバ２に入射した直線偏光１７は、複屈
折主軸１３に沿って伝搬し、融着延伸部１２で他方の偏
波保持光ファイバ３にも分割され、直線偏光１８．１つ
としてそれぞれ出射される。

この作用は、偏波保持光ファイバ３に直線偏光を入射し
た場合も同様である。

なお、本実施例では、融着前の偏波保持光ファイバとし
て、２つの応力付与部を有し一方の複屈折主軸となる応
力付与部の中心を結ぶ線に平行な弦においてクラッドの
一部を除去したものを用いたが、これに限定されるもの
ではない。

たとえば、第３図に示すように、上記の複屈折主軸に垂
直に交わるもう一つの複屈折主軸に平行な弦で、２つの
応力付与部の一方の応力付与部２２を含むクラッド部２
６を除去した構造の偏波保持光ファイバを用いることも
できる。この場合の融着延伸部では第４図に示すように
、合計して２つの応力付与部２０．２１が対向し、明白
は応力複屈折主軸を形成するので良好な消光比の結合が
実現される。

第５図は、さらに他の実施例に用いる偏波保持光ファイ
バの横断面図である。この偏波保持光ファイバ３０は、
コア３１の周囲を楕円状の応力付与部３２で囲んだ円形
クラッドの応力付与型偏波保持光ファイバからクラッド
３３の一部を除去したものであり、応力付与部３２の楕
円長軸に平行な弦でクラッド３３の一部を除去している
。この偏波保持光ファイバ３０を用いた光ファイバ結合
素子の融着延伸部の横断面形状を第６図に示す。

ここで、第３図に示す偏波保持光ファイバを用いた場合
の製造方法の一層具体的な例を説明する。

弓形部２６を除去する前の偏波保持光ファイバの構造寸
法は、コア径７．５μｍ１クラツド型１２５μｍ１コア
／クラッド比屈折率差０．３６％、応力付与部直径２９
μｍ１応力付与部中心とコア中心間距＃３５μｍであり
、応力付与部２ｏ、２１には、８２０３を添加した石英
を用いている。

この−被保持光ファイバの複屈折率は、測定の結果４Ｘ
１０−’であった。そして、この偏波保持光ファイバか
ら弓形部２６を研磨により除去した。

研磨量は、応力付与部２２が丁度削除される値とした。

具体的には外周縁から中心に向かって約４２μｍのとこ
ろまで研磨した。

つぎに、このようにして得られた偏波保持光ファイバを
２本用意し、弦の部分が相互に密着するように並べ、部
分的に加熱しながら延伸を行い融着延伸部を形成した。

ここでは、偏波保持光ファイバ２の一方の端部からモニ
タ光を入射し、偏波保持光ファイバ２．３の反対側端部
で出射光強度をモニタしながら延伸を行い、両方の出射
光強度が等しくなった時点で延伸を停止することにより
、５０％分岐結合素子を作製した。

このようにして作製した光ファイバ結合素子の特性を従
来方法による結合素子と比較した結果を示す。従来素子
としては、研磨処理がなされていないこと以外は全て同
一条件の偏波保持光ファイバを２本並べ、本具体例と同
様の方法で融着延伸部を形成したものを用いた。いずれ
も、５個づつ作製し、その平均値で比較した。

本具体例の融着延伸部の直径は平均６８μｍであり、そ
の引張破断強度は３５０ｇであった。これに対し、従来
素子では、延伸量が本具体例よりも大きく融着延伸部の
直径は平均３５μｍとなり、その引張破断強度は１６０
ｇであった。この機械強度の改善は、実際に光ファイバ
結合素子を使用するときに振動外力や温度変化による線
膨脹歪みが印加されても融着延伸部で破断する虞が減少
することを意味し、信頼性向上の点で極めて有効である
。

また、従来素子の過剰損失は平均１．２ｄＢ、消光比は
〒均２１ｄＢであるのに対し、本具体例の光ファイバ結
合素子の過剰損失は平均０．７ｄＢ、消光比は平均２９
ｄＢと優れた結果が得られた。この結果は、本具体例の
方が延伸量が少ないので融着延伸部断面の幾何学的変形
が十分に抑えられていることに起因するものと考えられ
る。ちなみに、従来素子について、融着延伸部の断面を
観察したところ、第７図に示すように応力付与部４１〜
４４の断面が長く引き伸びるような変形が生じ、また、
軸ずれも認められた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光ファイバ結合素子の製
造方法によれば、偏波保持光ファイバのクラッドの一部
を融着延伸前に予め除去するので、融着延伸の際の延伸
量を抑えることができる。したがって、融着延伸に伴う
偏波保持光ファイバの横断面内の幾何学形状の変形はほ
とんど無い。そのため、本発明により製造された光ファ
イバ結合素子は、偏波保持特性が十分に保持され優れた
光伝搬特性を有するものとなる。また、融着延伸部を従
来素子に比べて十分に太くすることができるので、本発
明により製造された光ファイバ結合素子は、優れた機械
的強度を有し、振動外力や温度変化による線膨脹歪みに
よる破断が非常に少ないものとなる。さらに、偏波保持
光ファイバの切り欠き部を合わせるだけで、２本の偏波
保持光ファイバの複屈折主軸の平行性を得ることができ
、製造工程の簡素化を図ることができる。

延伸部を示す横断面図である。

１・・・光ファイバ結合素子、２．３・・・偏波保持光
ファイバ、４．５・・・クラ・ソド、６．７・・・コア
、８〜１１・・・応力付与部、１２・・・融着延伸部、
１３〜１６・・・複屈折主軸。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の製造方法を示す斜視図、
第２図は、その融着延伸部を示す横断面図、第３図は、
他の実施例に用いる偏波保持光ファイバの横断面図、第
４図は、第３図の偏波保持光ファイバを用いた場合の融
着延伸部を示す横断面図、第５図は、さらに他の実施例
に用いる偏波保持光ファイバの横断面図、第６図は、第
５図の偏波保持光ファイバを用いた場合の融着延伸部を
示す横断面図、第７図は、従来素子における融着特許出
願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　横向　　　　　　
　　　塩　　　１）　　辰　　　也実施例（前半） 第１図（１） 実施例の融着延伸部 第２図 他の実施例に用いる光ファイノく 第３図 他の実施例の融着延伸部 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円形クラッドの偏波保持光ファイバからその横断面
   における複屈折主軸の１つに平行な弦でクラッドの一部
   を除去する第１の工程と、前記クラッドの一部が除去さ
   れた偏波保持光ファイバを２本用意し、この２本の偏波
   保持光ファイバをそれぞれの横断面における弦の部分が
   相互に密着するように並列配置する第２の工程と、並列
   配置された２本の偏波保持光ファイバを加熱延伸するこ
   とにより融着延伸部を形成する第３の工程と を含む光ファイバ結合素子の製造方法。 ２、第１の工程におけるクラッドの一部除去を研磨によ
   って行う請求項１記載の光ファイバ結合素子の製造方法
   。 ３、第１の工程におけるクラッドの一部除去を化学的エ
   ッチングにより行う請求項１記載の光ファイバ結合素子
   の製造方法。 ４、円形クラッドの偏波保持光ファイバが、コアを中心
   に対称位置に配置された２つの応力付与部を有する応力
   付与型偏波保持光ファイバであって、第１の工程で除去
   するクラッドの形状が一方の応力付与部を含む弓形状で
   ある請求項１記載の光ファイバ結合素子の製造方法。 ５、円形クラッドの偏波保持光ファイバが、コアを中心
   に対称位置に配置された２つの応力付与部を有する応力
   付与型偏波保持光ファイバであって、第１の工程におけ
   るクラッドの一部除去は、２つの応力付与部を残すよう
   に２つの応力付与部の中心を結ぶ線に平行な弦で行う請
   求項１記載の光ファイバ結合素子の製造方法。 ６、円形クラッドの偏波保持光ファイバが、コアの周囲
   を楕円状の応力付与部で囲んだ応力付与型偏波保持光フ
   ァイバであって、第１の工程におけるクラッドの一部除
   去は、楕円応力付与部の長軸に平行な弦で行う請求項１
   記載の光ファイバ結合素子の製造方法。