JP2848832B2 - 広帯域形光ファイバカプラ - Google Patents

広帯域形光ファイバカプラ

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JP2848832B2 JP63278653A JP27865388A JP2848832B2 JP 2848832 B2 JP2848832 B2 JP 2848832B2 JP 63278653 A JP63278653 A JP 63278653A JP 27865388 A JP27865388 A JP 27865388A JP 2848832 B2 JP2848832 B2 JP 2848832B2
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富夫 畔蒜
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、一本の光ファイバに入射した光信号を他
の光ファイバのポートに分岐したり、2本の光ファイバ
に入射した光信号を結合させる際に使用される光ファイ
バカプラに係わり、特に広帯域化を容易に実現可能なも
のに関する。
「従来の技術」 従来、光信号を結合または分岐する際などに使用され
る光ファイバカプラの一つとして融着延伸形と称される
タイプのものが知られている。
第3図は、従来の融着延伸形の光ファイバカプラの一
例を示す図であって、この光ファイバカプラ1は、2本
の光ファイバ2の一部を加熱融着し、更に延伸して融着
延伸部3を形成して構成されている。
上記融着延伸部3では、各々の光ファイバ2の径が細
められ、同時にコア径も細くなる。これにより、各光フ
ァイバ2のコア内を伝搬する光は、コア径が細くなるに
つれてクラッド内に大きく光電力をしみださせるように
なり、更に各光ファイバのコア間の距離も小さくなるこ
とから、各光ファイバのコアを伝搬するモード間の結合
が非常に大きくなる。これによって一方の光ファイバに
入射した光を他方の光ファイバのポートに分岐したり、
両方の光ファイバに入射した光を結合させるようになっ
ている。
ところで、上記光ファイバカプラ1では、例えば第3
図の図中符号AないしDで示す各ポートのうちポートA
に入射した光がポートDに結合される割合(結合度とい
う)が、入射光の波長によって第4図に示すように擬正
弦波状に変動する。
一方、入射光の波長による結合度の変動を平坦化でき
る光ファイバカプラとして、結合度の波長依存性の弱い
広帯域形光ファイバカプラが提案されている。第5図
は、従来の広帯域形光ファイバカプラの一例を示す図で
あって、この光ファイバカプラ4は、予め予備延伸を施
してファイバ径を細くした部分が形成された光ファイバ
5と通常の光ファイバ2とを添設し、融着延伸して融着
延伸部6を形成した構成になっている。この予備延伸処
理によって、融着延伸前に各光ファイバ2,5間に伝搬定
数差(以下、Δβという)を生じさせておくことがで
き、これにより各光ファイバ2,5を融着延伸させてゆく
につれて融着延伸部6における各ファイバ間を伝搬する
モード間の結合係数(以下、Sという)を大きくし、目
的の結合度を得ることが可能である。このように構成さ
れたファイバカプラ4では、第6図に示すように、かな
り広い波長幅において平坦な結合度を得ることができ
る。なお第6図は、第5図に示すように構成された光フ
ァイバカプラ4のポートA(入射側)からポートDへの
結合度の波長依存性の例を示す図である。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の広帯域形光ファイバカプラに
は、次のような問題があった。
もともと2本の光ファイバは同一の光ファイバである
ため、その一方のみを延伸したのでは、2本のファイバ
は第7図に示す曲線上しか移動できないために、各光フ
ァイバを延伸していくにつれてΔβは延伸前の値より小
さくなってしまう。したがって、十分な広帯域特性が得
られなくなる問題があった。なお、第7図は一般に分散
曲線といわれるものであって、縦軸は光ファイバのモー
ドの伝搬定数βを表し、横軸は正規化周波数Vである。
この正規化周波数Vは次の(1)式によって求められ
る。
(ただしλは波長(μm)、aはコア半径(μm)、n1
はコア屈折率、Δはコア−クラッド間の比屈折率差)な
お、第7図の図中符号βは伝搬定数、n cladはクラッド
屈折率、K0=2π/λである。また上記Δ(比屈折率
差)は、Δ=(n1−n clad)/n1である。
また、融着すべき2本の光ファイバのうちの一本を、
まず予備延伸して細くすると、各光ファイバを並べて融
着延伸する際に変形、特にファイバ軸に垂直な面内での
非対称性が生じ、これによりファイバの曲り損失を生じ
やすい問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、製造が
容易であり、低挿入損失の広帯域形光ファイバカプラを
提供することを目的としている。
「課題を解決するための手段」 上記目的の解決手段として、請求項1に記載の発明
は、2本の光ファイバの一部を融着延伸して融着延伸部
を形成してなる光ファイバカプラにおいて、前記2本の
光ファイバの比屈折率差が相対的に15%以上異なり、か
つ、比屈折率差が大きい方の光ファイバのカットオフ波
長が、他方の光ファイバのカットオフ波長に対して10%
以上長いことを特徴とする広帯域形光ファイバカプラで
ある。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の広域形光ファ
イバカプラにおいて、融着延伸部における波長1.3〜1.5
5μmの領域での相手ファイバへの光パワーの結合度を
5〜50%の範囲に設定したことを特徴とする広域形光フ
ァイバカプラである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は、本発明の一例を示す図であって、符号11は
広帯域形の光ファイバカプラ(以下、カプラという)で
ある。このカプラ11は、比屈折率差が相対的に15%以上
異なる2本の光ファイバ12,13の一部を融着延伸して融
着延伸部14を形成して構成されている。この融着延伸部
14では、各光ファイバ12,13が細められているが、各光
ファイバ12,13を融着延伸する際に予備延伸を施すこと
なく、ファイバ径が同様な光ファイバ12,13を均等に延
伸した状態になっている。なお、この融着延伸部14の延
伸量は、S(結合係数)によって適宜調整されている。
このカプラ11においては、比屈折率差が15%以上異な
る2本の光ファイバ12,13を融着延伸して融着延伸部14
を構成したことにより、各光ファイバ12,13間にΔβ
(伝搬定数差)を生じさせることができる。ここで、Δ
βとSが適当な比を有しておれば、その結合度のピーク
値を任意の値に設定することができる。
ここで、比屈折率差ΔとΔが相対的に15%以上異
なる2本の光ファイバ12,13を融着延伸することによっ
て広帯域形のカプラが得られる要因について第2図を基
に説明する。第2図は、比屈折率差ΔとΔが相対的
に15%以上異なる2本の光ファイバ12,13を融着延伸す
る際のβ(伝搬定数)とV(正規化周波数)との関係を
示す図である。各光ファイバ12,13のβ値は、比屈折率
差ΔとΔが異なることによって、図中β1の曲
線で示すように異った曲線上を動くことになる。この各
光ファイバ12,13のβ値の差に基づいて、延伸前に各光
ファイバ12,13間にある程度のΔβを生じさせることが
できる。
そして、各光ファイバ12,13を融着延伸後、上記各光
ファイバ12,13のβ値の差に基づいて、各光ファイバ12,
13を均等な状態で延伸しても、延伸後の各光ファイバ1
2,13間の伝搬定数β1にある程度の差(Δβ)を持
たすことができる。
このΔβの値は、各光ファイバ12,13の比屈折率差
(Δ)の相対的な差によって決定されるが、この比屈折
率差の相対的な差が15%以上あれば、各光ファイバ12,1
3を融着延伸して広帯域形のカプラとして実用的な結合
度(結合度5〜50%程度)が得られるが、この比屈折率
差が相対的に15%以下の差であると実用的な結合度が得
られ難くなる。
したがって、このカプラ11においては、ΔβとSとに
適当な比を持たすことができ、その結果、第6図に示す
ように波長による結合度の変動が平坦な広帯域形のカプ
ラとなる。
以上のように、このカプラ11は、比屈折率差が相対的
に15%以上異なる2本の光ファイバ12,13の一部を融着
延伸して融着延伸部を形成して構成したことにより、光
ファイバ12,13の径を同一としても十分な伝搬定数差が
得られ、所望の結合度の広帯域形のカプラを得ることが
できる。
また、光ファイバ12,13の予備延伸を不要とすること
ができるので、融着延伸時の各光ファイバ12,13の非対
称性による曲がり損失の発生を防止することができ、低
挿入損失のカプラを容易に製造することができる。
先のように構成されたカプラ11においては、光の波長
1.3〜1.55μmの領域での相手ファイバの結合度を、5
〜50%の範囲とすることが望ましい。この結合度は、融
着延伸時の延伸量によって適宜調整される。この結合度
を5%未満とすると、光信号のやりとりが不備となり、
微少パワーの光信号の分岐・結合が行なわれなくなるお
それがある。また結合度が50%を越えると、結合度の波
長依存性が強くなり、広帯域形のカプラとして十分な広
帯域特性が得られなくなる。また結合度の範囲を、光の
波長1.3〜1.55μmの範囲は、一般光通信で用いられる
石英系光ファイバにおける好適な伝送光の波長範囲であ
り、カプラ11を構成する光ファイバ12,13として石英系
ファイバを用いる場合、上述のように光の波長1.3〜1.5
5μmでの結合度の範囲を5〜50%に設定する必要があ
る。
ところで、先のカプラ11を構成する上記光ファイバ1
2,13は、比屈折率差が相対的に15%以上異なるととも
に、比屈折率差が大きい方の光ファイバのカットオフ波
長(以下、λcという)が、他方の光ファイバのλcに
対して10%以上長いように構成すると望ましい。各光フ
ァイバ12,13のλcを相対的に異ならせしめるための具
体的な方法としては、各々の光ファイバ12,13のコア径
を変える方法がある。このとき、各光ファイバ12,13の
コア径が異なったとしても、融着延伸時に均一に延伸さ
れるように、ファイバ外径は同一とするのが望ましい。
上記カプラ11の融着延伸部14においては、各光ファイ
バ12,13のコア径が小さくなり、基本的に第2次モード
であるLP11モードのλcはコア径に比例して小さくな
る。このとき、各光ファイバ12,13のλcが同一である
と、Δβの値が低くなってしまう。このため、ある程度
のΔβ値を得るためには、各光ファイバのコア径を異な
らせしめてλcの相対的な差を10%以上とする必要があ
る。このλcの相対的な差が10%未満であると、十分な
Δβが得られず、広帯域特性が良好に得られないことに
なる。
「実施例」 比屈折率差が0.4%、波長1.3μmにおいて正規化周波
数が3.2、コア径10.2μm、ファイバ外径125μmの第1
の光ファイバと、比屈折率差が0.3%、正規化周波数が
2.67、コア径9.8μm、ファイバ外径125μmの第2の光
ファイバとを並列し、融着延伸して結合度10%のカプラ
を作成した。このカプラの融着部は、最小外径が約25μ
m、融着延伸部長が15mmであった。
得られたカプラの結合度と波長との関係を測定した結
果、結合度の波長依存性が平坦となり、広帯域形のカプ
ラとしての特性を十分に備えていることが判明した。ま
た、得られたカプラの挿入損失を測定した結果、0.15dB
と非常に良好であった。
「発明の効果」 本発明は、上述のように構成したことにより、次のよ
うな効果を奏する。
比屈折率差が相対的に15%以上異なり、かつ、比屈折
率差が大きい方の光ファイバのカットオフ波長が、他方
の光ファイバのカットオフ波長に対して10%以上長い2
本の光ファイバの一部を融着延伸して融着延伸部を形成
して構成したことにより、光ファイバの径を同一として
も十分な伝搬定数差が得られ、所望の結合度の広帯域形
のカプラを得ることができる。
また、光ファイバの予備延伸を不要とすることができ
るので、融着延伸時の各光ファイバの非対称性による曲
がり損失の発生を防止することができ、低挿入損失のカ
プラを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は請求項1記載の発明の一例を示す図であって、
広帯域形光ファイバカプラの側面図、第2図は第1図の
広帯域形光ファイバカプラを構成する各光ファイバの分
散曲線、第3図は従来の光ファイバカプラの側面図、第
4図は第3図に示す光ファイバカプラの結合度と波長の
関係を示すグラフ、第5図は従来の広帯域形光ファイバ
カプラの一例を示す側面図、第6図は第5図に示す光フ
ァイバカプラの結合度と波長の関係を示すグラフ、第7
図は第5図に示す光ファイバカプラを構成する光ファイ
バの分散曲線である。 11……光ファイバカプラ 12,13……光ファイバ 14……融着延伸部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 登 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭60−57303(JP,A) 特開 昭63−216008(JP,A) 特表 昭63−501427(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2本の光ファイバの一部を融着延伸して融
    着延伸部を形成してなる光ファイバカプラにおいて、前
    記2本の光ファイバの比屈折率差が相対的に15%以上異
    なり、かつ、比屈折率差が大きい方の光ファイバのカッ
    トオフ波長が、他方の光ファイバのカットオフ波長に対
    して10%以上長いことを特徴とする広帯域形光ファイバ
    カプラ。
  2. 【請求項2】請求項1記載の広域形光ファイバカプラに
    おいて、融着延伸部における波長1.3〜1.55μmの領域
    での相手ファイバへの光パワーの結合度を5〜50%の範
    囲に設定したことを特徴とする広域形光ファイバカプ
    ラ。
JP63278653A 1988-11-04 1988-11-04 広帯域形光ファイバカプラ Expired - Lifetime JP2848832B2 (ja)

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