JP2003029072A - 偏波面保存型光ファイバ - Google Patents
偏波面保存型光ファイバInfo
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】モードフィールド径の非円量を小さくして、接
続損失の小さい偏波保持型光ファイバを提供する。 【解決手段】使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバ
のモードフィールド径非円率が約３．２％以下となるよ
うにする。このようにモードフィールド径非円率が小さ
い偏波面保存型光ファイバ同士を接続すると、接続損失
を最大で0.13ｄＢ程度に抑えることができる。
続損失の小さい偏波保持型光ファイバを提供する。 【解決手段】使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバ
のモードフィールド径非円率が約３．２％以下となるよ
うにする。このようにモードフィールド径非円率が小さ
い偏波面保存型光ファイバ同士を接続すると、接続損失
を最大で0.13ｄＢ程度に抑えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光センサ
等に用いられる偏波面保存型光ファイバに関し、特に、
良好な接続特性を有する偏波面保存型光ファイバに関す
る。
等に用いられる偏波面保存型光ファイバに関し、特に、
良好な接続特性を有する偏波面保存型光ファイバに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信分野や光センサの分野にお
いて、互いに独立な２つの偏波状態を保存したまま光を
伝搬する偏波面保存型光ファイバが広く用いられてい
る。この偏波面保存型光ファイバは、横方向と縦方向の
屈折率が異なるようにし、横方向と縦方向の伝搬定数の
差を大きくして、両偏波光間のモード結合を小さくした
ものである。この偏波面保存型光ファイバとしていくつ
かの種類のものが開発されているが、低損失で量産性に
優れた偏波面保存型光ファイバとしてＰＡＮＤＡ型光フ
ァイバがある。このＰＡＮＤＡ型光ファイバとは、応力
付与部の断面が円形であり、この応力付与部が酸化ホウ
素（Ｂ2Ｏ3）を添加したシリカガラスからなる偏波面保
持型光ファイバをいう。このＰＡＮＤＡ型光ファイバの
長手方向に対する断面を図２に示す。
いて、互いに独立な２つの偏波状態を保存したまま光を
伝搬する偏波面保存型光ファイバが広く用いられてい
る。この偏波面保存型光ファイバは、横方向と縦方向の
屈折率が異なるようにし、横方向と縦方向の伝搬定数の
差を大きくして、両偏波光間のモード結合を小さくした
ものである。この偏波面保存型光ファイバとしていくつ
かの種類のものが開発されているが、低損失で量産性に
優れた偏波面保存型光ファイバとしてＰＡＮＤＡ型光フ
ァイバがある。このＰＡＮＤＡ型光ファイバとは、応力
付与部の断面が円形であり、この応力付与部が酸化ホウ
素（Ｂ2Ｏ3）を添加したシリカガラスからなる偏波面保
持型光ファイバをいう。このＰＡＮＤＡ型光ファイバの
長手方向に対する断面を図２に示す。
【０００３】図２中、１０は偏波保持型光ファイバの一
例であるＰＡＮＤＡ型光ファイバである。１１はコア、
１２はクラッド、１３は応力付与部である。酸化ホウ素
を添加したシリカガラスからなる応力付与部１３の熱膨
張係数はシリカガラスの熱膨張係数の数倍あるため、線
引き時に収縮し、２つの応力付与部１３を結ぶ方向にコ
ア１１を引っ張る応力を残し、これに垂直な方向にコア
１１を圧縮する応力を残す。このような異なる応力が加
わると、２つの応力付与部１３を結ぶ方向とこれに垂直
な方向とで屈折率が変化する。この２つの方向で屈折率
が異なることにより、ＰＡＮＤＡ型光ファイバを伝搬す
る光の速度が相違する。このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１
０を伝搬する光のうち、２つの応力付与部１３を結ぶ方
向は伝搬速度が遅く、スロー軸又はＸ軸と呼ばれる。一
方、このスロー軸に対して垂直な方向は伝搬速度が速
く、ファスト軸又はＹ軸と呼ばれる。
例であるＰＡＮＤＡ型光ファイバである。１１はコア、
１２はクラッド、１３は応力付与部である。酸化ホウ素
を添加したシリカガラスからなる応力付与部１３の熱膨
張係数はシリカガラスの熱膨張係数の数倍あるため、線
引き時に収縮し、２つの応力付与部１３を結ぶ方向にコ
ア１１を引っ張る応力を残し、これに垂直な方向にコア
１１を圧縮する応力を残す。このような異なる応力が加
わると、２つの応力付与部１３を結ぶ方向とこれに垂直
な方向とで屈折率が変化する。この２つの方向で屈折率
が異なることにより、ＰＡＮＤＡ型光ファイバを伝搬す
る光の速度が相違する。このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１
０を伝搬する光のうち、２つの応力付与部１３を結ぶ方
向は伝搬速度が遅く、スロー軸又はＸ軸と呼ばれる。一
方、このスロー軸に対して垂直な方向は伝搬速度が速
く、ファスト軸又はＹ軸と呼ばれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＡＮＤＡ型
光ファイバ１０は、応力付与部１３の粘性がその周囲の
クラッド１２よりも小さいために、光ファイバの製造工
程において高温で紡糸する際に、コア１１の断面が理想
的な円形とならず、非円状態となりやすい。コア１１が
非円となると、光ファイバ同士を接続する際に、接続損
失が大きくなる。一方、偏波面保存型光ファイバのよう
なシングルモードファイバにおいては、コア近傍のクラ
ッド部分にも光パワーが広がって伝搬する。クラッド方
向への広がりは指数関数的に小さくなるが、シングルモ
ードファイバについては、コア径という屈折率分布に関
する物理的な境界を示す量よりも、光パワーが光ファイ
バ中をどの程度広がっているかを示す量であるモードフ
ィールド径が重要な意味を持つ。従って、モードフィー
ルド径の非円の程度によって、偏波保持型光ファイバの
接続特性が大きな影響を受けると考えられる。そのた
め、モードフィールド径の非円量がどの程度であれば、
良好な接続特性を持つ偏波保持型光ファイバを実現する
ことができるかを明らかにすることが必要となる。本発
明は、このような事情を考慮してなされたもので、モー
ドフィールド径の非円量を小さくして、接続損失の小さ
い偏波保持型光ファイバを提供することを目的とする。
光ファイバ１０は、応力付与部１３の粘性がその周囲の
クラッド１２よりも小さいために、光ファイバの製造工
程において高温で紡糸する際に、コア１１の断面が理想
的な円形とならず、非円状態となりやすい。コア１１が
非円となると、光ファイバ同士を接続する際に、接続損
失が大きくなる。一方、偏波面保存型光ファイバのよう
なシングルモードファイバにおいては、コア近傍のクラ
ッド部分にも光パワーが広がって伝搬する。クラッド方
向への広がりは指数関数的に小さくなるが、シングルモ
ードファイバについては、コア径という屈折率分布に関
する物理的な境界を示す量よりも、光パワーが光ファイ
バ中をどの程度広がっているかを示す量であるモードフ
ィールド径が重要な意味を持つ。従って、モードフィー
ルド径の非円の程度によって、偏波保持型光ファイバの
接続特性が大きな影響を受けると考えられる。そのた
め、モードフィールド径の非円量がどの程度であれば、
良好な接続特性を持つ偏波保持型光ファイバを実現する
ことができるかを明らかにすることが必要となる。本発
明は、このような事情を考慮してなされたもので、モー
ドフィールド径の非円量を小さくして、接続損失の小さ
い偏波保持型光ファイバを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、光の偏波面を保存しつつ
光を伝搬する偏波面保存型光ファイバにおいて、使用波
長帯域でのモードフィールド径の最大値と最小値とから
求められるモードフィールド非円率を３．２％以下とし
て、接続損失を小さくしたことを特徴とする偏波面保存
型光ファイバである。請求項２記載の発明は、請求項１
記載の偏波面保存型光ファイバにおいて、偏波面保存型
光ファイバのコア非円率を２０％以下としたことを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の
偏波面保存型光ファイバにおいて、 偏波面保存型光フ
ァイバがＰＡＮＤＡ型光ファイバであることを特徴とす
る。
めに、請求項１記載の発明は、光の偏波面を保存しつつ
光を伝搬する偏波面保存型光ファイバにおいて、使用波
長帯域でのモードフィールド径の最大値と最小値とから
求められるモードフィールド非円率を３．２％以下とし
て、接続損失を小さくしたことを特徴とする偏波面保存
型光ファイバである。請求項２記載の発明は、請求項１
記載の偏波面保存型光ファイバにおいて、偏波面保存型
光ファイバのコア非円率を２０％以下としたことを特徴
とする。請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の
偏波面保存型光ファイバにおいて、 偏波面保存型光フ
ァイバがＰＡＮＤＡ型光ファイバであることを特徴とす
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１に、偏波面保存型光ファイバの接続損失に影響を与
える量であるモードフィールド径の測定装置の一例を示
している。図１中、符号１はレーザ光源、符号２は被測
定光ファイバである偏波面保存型光ファイバ、例えばＰ
ＡＮＤＡ型光ファイバである。符号３はレンズ系からな
る光ビーム拡大装置である。レーザ光源１から発せられ
たＬＰ01モードは偏波面保存型光ファイバ２の一端に入
射されて伝搬し、偏波面保存型光ファイバ２の他端から
出射されて光ビーム拡大装置３に入射する。光ビーム拡
大装置３では、偏波面保存型光ファイバ２出射端での光
ビームが拡大され、この拡大された光ビームは赤外線カ
メラで受光されて、その２次元の光強度分布が像４とし
て出力される。
図１に、偏波面保存型光ファイバの接続損失に影響を与
える量であるモードフィールド径の測定装置の一例を示
している。図１中、符号１はレーザ光源、符号２は被測
定光ファイバである偏波面保存型光ファイバ、例えばＰ
ＡＮＤＡ型光ファイバである。符号３はレンズ系からな
る光ビーム拡大装置である。レーザ光源１から発せられ
たＬＰ01モードは偏波面保存型光ファイバ２の一端に入
射されて伝搬し、偏波面保存型光ファイバ２の他端から
出射されて光ビーム拡大装置３に入射する。光ビーム拡
大装置３では、偏波面保存型光ファイバ２出射端での光
ビームが拡大され、この拡大された光ビームは赤外線カ
メラで受光されて、その２次元の光強度分布が像４とし
て出力される。
【０００７】偏波面保存型光ファイバ２が理想的な軸対
称の形状であれば、像４として出力される光強度分布は
同心円状となり、像４中の半径ｒは、すべて同一の値と
なるが、実際に製造された偏波面保存型光ファイバ２は
軸対称とはならず、偏波面保存型光ファイバ２の導波部
の断面は非円状態であるため、像４中の半径ｒはばらつ
きを生じる。この半径ｒの最大値と最小値とを用いて、
（１）式に基づいてモードフィールド径２ｗを求めた。
称の形状であれば、像４として出力される光強度分布は
同心円状となり、像４中の半径ｒは、すべて同一の値と
なるが、実際に製造された偏波面保存型光ファイバ２は
軸対称とはならず、偏波面保存型光ファイバ２の導波部
の断面は非円状態であるため、像４中の半径ｒはばらつ
きを生じる。この半径ｒの最大値と最小値とを用いて、
（１）式に基づいてモードフィールド径２ｗを求めた。
【数１】
（１）式において、ｆ（ｒ）は電界分布を表し、電界の
２乗ｆ2が光パワーに比例する。（１）式より定められ
るモードフィールド径の最大値と最小値とから、モード
フィールド径の非円の程度を示す量であるモードフィー
ルド径非円率を（２）式に基づいて求める。
２乗ｆ2が光パワーに比例する。（１）式より定められ
るモードフィールド径の最大値と最小値とから、モード
フィールド径の非円の程度を示す量であるモードフィー
ルド径非円率を（２）式に基づいて求める。
【数２】
（２）式において、ＭＦＤはモードフィールド径のこと
であり、Ｍａはモードフィールド径の最大値、Ｍｂはモ
ードフィールド径の最小値である。
であり、Ｍａはモードフィールド径の最大値、Ｍｂはモ
ードフィールド径の最小値である。
【０００８】表１に、コア非円率が約１５％を超えて比
較的コア非円の程度の大きい偏波面保存型光ファイバに
ついて、そのモードフィールド径非円率、コア非円率、
コア偏心量を示している。このようなコアの非円は、紡
糸工程において、応力付与部の粘性がクラッドより小さ
いことが原因となって生じていると考えられる。
較的コア非円の程度の大きい偏波面保存型光ファイバに
ついて、そのモードフィールド径非円率、コア非円率、
コア偏心量を示している。このようなコアの非円は、紡
糸工程において、応力付与部の粘性がクラッドより小さ
いことが原因となって生じていると考えられる。
【表１】
ここで、コア非円率とは、コアの外接円と内接円の直径
の差をコア径で割った量で定義している。また、コア偏
心量とは、コアの中心とクラッド中心との間の距離を意
味する。なお、ここでのモードフィールド径非円率は、
波長1550ｎｍの光を入射して測定したときのモードフィ
ールド径を基に計算した値である。表１に示した偏波面
保存型光ファイバのサンプルを２本ずつ接続したときの
接続損失を表２に示す。
の差をコア径で割った量で定義している。また、コア偏
心量とは、コアの中心とクラッド中心との間の距離を意
味する。なお、ここでのモードフィールド径非円率は、
波長1550ｎｍの光を入射して測定したときのモードフィ
ールド径を基に計算した値である。表１に示した偏波面
保存型光ファイバのサンプルを２本ずつ接続したときの
接続損失を表２に示す。
【表２】
測定に用いた光の波長は1550ｎｍであり、測定は、接続
される一方の光ファイバを接続ごとに接続面を９０°ま
で回転させて行った。
される一方の光ファイバを接続ごとに接続面を９０°ま
で回転させて行った。
【０００９】表２において、接続損失の値に幅があるの
は、接続面を回転させながら行っているためであり、モ
ードフィールド径の非円の方向が一致している場合に損
失が小さく、モードフィールド径の非円の方向がずれる
ほど損失が大きくなる。表２からわかるように、組み合
わせ番号１〜１２の偏波面保存型光ファイバ同士の接続
においては、接続される偏波面保存型光ファイバのコア
非円率が約２０％程度であっても、モードフィールド径
非円率が約３．２％以下であれば、接続時の接続損失は
最大で0.13ｄＢであり、通常の光ファイバの接続損失の
許容限度を0.2ｄＢ〜0.3ｄＢであると考えると、良好な
接続損失となっている。一方、組み合わせ番号１３〜１
６の偏波面保存型光ファイバ同士の接続においては、接
続される偏波面保存型光ファイバのコア非円率が２５％
を超え、モードフィールド径非円率が約４．５％を超え
ており、このときの接続損失は最大で0.5ｄＢ以上とな
って、上記接続損失の許容限度である0.2ｄＢ〜0.3ｄＢ
を超えており、使用上好ましくない。
は、接続面を回転させながら行っているためであり、モ
ードフィールド径の非円の方向が一致している場合に損
失が小さく、モードフィールド径の非円の方向がずれる
ほど損失が大きくなる。表２からわかるように、組み合
わせ番号１〜１２の偏波面保存型光ファイバ同士の接続
においては、接続される偏波面保存型光ファイバのコア
非円率が約２０％程度であっても、モードフィールド径
非円率が約３．２％以下であれば、接続時の接続損失は
最大で0.13ｄＢであり、通常の光ファイバの接続損失の
許容限度を0.2ｄＢ〜0.3ｄＢであると考えると、良好な
接続損失となっている。一方、組み合わせ番号１３〜１
６の偏波面保存型光ファイバ同士の接続においては、接
続される偏波面保存型光ファイバのコア非円率が２５％
を超え、モードフィールド径非円率が約４．５％を超え
ており、このときの接続損失は最大で0.5ｄＢ以上とな
って、上記接続損失の許容限度である0.2ｄＢ〜0.3ｄＢ
を超えており、使用上好ましくない。
【００１０】以上の結果から、モードフィールド径非円
率が約３．２％以下となるようにすれば、接続損失の小
さい偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
このような偏波面保存型光ファイバを製造するために
は、予めコアの非円率が小さい母材を用いて、紡糸工程
において紡糸の張力を調整して紡糸する。また、以上の
結果から、偏波面保存型光ファイバのコア非円率は２０
％以下であることが好ましい。以上の説明においては、
モードフィールド径の測定を波長1550ｎｍの光に対して
行った場合について説明しているが、光の波長はこれに
限定されるものではなく、モードフィールド径は、使用
される波長での光パワーが光ファイバ中をどの程度広が
っているかを示す量であることから、使用波長帯域での
モードフィールド径非円率が３．５％以下であれば、本
発明の目的を達成することができる。
率が約３．２％以下となるようにすれば、接続損失の小
さい偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
このような偏波面保存型光ファイバを製造するために
は、予めコアの非円率が小さい母材を用いて、紡糸工程
において紡糸の張力を調整して紡糸する。また、以上の
結果から、偏波面保存型光ファイバのコア非円率は２０
％以下であることが好ましい。以上の説明においては、
モードフィールド径の測定を波長1550ｎｍの光に対して
行った場合について説明しているが、光の波長はこれに
限定されるものではなく、モードフィールド径は、使用
される波長での光パワーが光ファイバ中をどの程度広が
っているかを示す量であることから、使用波長帯域での
モードフィールド径非円率が３．５％以下であれば、本
発明の目的を達成することができる。
【００１１】また、以上の説明においては、ＰＡＮＤＡ
型光ファイバを例として説明したが、コアの周囲に応力
付与部を配置してなる他の種類の偏波面保存型光ファイ
バについても同様であり、ＰＡＮＤＡ型ファイバに限定
されるものではない。この例においては、使用波長帯域
での偏波面保存型光ファイバのモードフィールド径非円
率を約３．２％以下とすることにより、接続損失の小さ
い偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
型光ファイバを例として説明したが、コアの周囲に応力
付与部を配置してなる他の種類の偏波面保存型光ファイ
バについても同様であり、ＰＡＮＤＡ型ファイバに限定
されるものではない。この例においては、使用波長帯域
での偏波面保存型光ファイバのモードフィールド径非円
率を約３．２％以下とすることにより、接続損失の小さ
い偏波面保存型光ファイバを実現することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバのモードフィ
ールド径非円率を約３．２％以下とすることにより、接
続損失の小さい偏波面保存型光ファイバを実現すること
ができる。
使用波長帯域での偏波面保存型光ファイバのモードフィ
ールド径非円率を約３．２％以下とすることにより、接
続損失の小さい偏波面保存型光ファイバを実現すること
ができる。
【図１】偏波面保存型光ファイバのモードフィールド径
の測定方法の一例を示す図である。
の測定方法の一例を示す図である。
【図２】ＰＡＮＤＡ型光ファイバの長手方向に対する断
面を示す図である。
面を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザ光源、２…偏波面保存型光ファイバ、３…光
ビーム拡大装置、４…像１０…ＰＡＮＤＡ型ファイバ、
１１…コア、１２…クラッド、１３…応力付与部
ビーム拡大装置、４…像１０…ＰＡＮＤＡ型ファイバ、
１１…コア、１２…クラッド、１３…応力付与部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 姫野 邦治
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
Ｆターム(参考） 2H050 AB03Z AC44 AD06 AD16
Claims (3)
- 【請求項１】 光の偏波面を保存しつつ光を伝搬する偏
波面保存型光ファイバにおいて、 使用波長帯域でのモードフィールド径の最大値と最小値
とから求められるモードフィールド非円率を３．２％以
下として、接続損失を小さくしたことを特徴とする偏波
面保存型光ファイバ。 - 【請求項２】 前記偏波面保存型光ファイバのコア非円
率が２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の
偏波面保存型光ファイバ。 - 【請求項３】 前記偏波面保存型光ファイバはＰＡＮＤ
Ａ型光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２
記載の偏波面保存型光ファイバ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210648A JP2003029072A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 偏波面保存型光ファイバ |
| US10/057,069 US6597847B2 (en) | 2001-07-11 | 2002-01-25 | Optical fiber for preserving plane of polarization |
| EP02290197A EP1275990A3 (en) | 2001-07-11 | 2002-01-29 | Optical fiber for preserving plane of polarization |
| CNB021062625A CN1174269C (zh) | 2001-07-11 | 2002-02-24 | 极化面稳定型光纤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001210648A JP2003029072A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 偏波面保存型光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003029072A true JP2003029072A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19046084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001210648A Pending JP2003029072A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 偏波面保存型光ファイバ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6597847B2 (ja) |
| EP (1) | EP1275990A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003029072A (ja) |
| CN (1) | CN1174269C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003075058A1 (fr) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Fibre optique portant des ondes polarisees et procede permettant de la produire |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003279780A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-10-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ、光ファイバテープ、光ケーブル及び光ファイバ付き光コネクタ |
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