JP7375939B2 - 分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法 - Google Patents

分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、光結合を利用した光合分波回路の分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法に関する。
現用の光ファイバ心線を切断することなく、現用の光ファイバ心線から光を分波したり、現用の光ファイバ心線へ光を合波したりすることのできる光合分波回路が求められている。この目的で、現用の光ファイバ心線を切断することなく、現用の光ファイバ心線に光を合分波する技術として、側面研磨法を用いた光ファイバカプラの製造方法が検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。
非特許文献１に示された光ファイバカプラの製造方法は以下の手順である。
（１）現用の光ファイバ心線が嵌る溝を有するブロックに対して、現用の光ファイバ心線を溝内に格納・固定し、現用の光ファイバ心線の側面をコアから数μｍ又はコアまで被覆及びクラッドを研磨する。
（２）予めブロックに埋め込んだ光合分波回路用の光導波路の側面をコアから数μｍ又はコアまで被覆及びクラッドを研磨する。
（３）コアから数μｍ又はコアまで被覆及びクラッドが研磨された光ファイバ心線とコアから数μｍ又はコアまで被覆及びクラッドが研磨された光導波路との研磨面同士を面合わせし、研磨面の平面内で両者又は片方を移動することにより、所望の分岐比が得られる位置で固定する。
植松他、"側面研磨法を用いた光分岐の基礎検討"、信学技報、ｖｏｌ．１１９、ｎｏ．２２３、ＯＦＴ２０１９－３６、ｐｐ．２３－２６、Ｏｃｔ．２０１９．
非特許文献１に示された光合分波回路の製造方法を図１で説明する。図１において、２１は光回線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、２２は現用の光ファイバ心線、２３は側面研磨された光ファイバ心線、２４は光源（ＯＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｕｒｃｅ）、２５は研磨された光導波路、２６は光結合領域、２７は光強度測定部（ＯＰ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ）である。側面研磨された光ファイバ心線２３と研磨された光導波路２５とで光結合領域２６の形成された光合分波回路を構成する。
図１において、光回線終端装置２１は現用の光ファイバ心線２２を通して、信号光を送受信している。側面研磨された現用の光ファイバ心線２２の研磨面と研磨された光導波路２５の研磨面とを面合わせし、光結合領域２６を形成する。光源２４から研磨された光導波路２５の一端に光強度Ｐｉｎの光を入力し、研磨された光導波路２５の他端に接続された光強度測定部２７で光強度Ｐｔｈを測定する。
Ｓ＝１－Ｐｔｈ／Ｐｉｎを算出することで光合分波回路の分岐比を推定する方法が、非特許文献１で提案されている。
しかし、この方法では、光強度Ｐｉｎの光を入力するために、測定用の光源２４が必要となる。
そこで、本開示は、測定用の光源を不要とする分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示は、研磨された光導波路の一端での反射を利用した分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法である。
具体的には、本開示に係る分岐比測定装置は、
コア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路と、
前記光導波路のコアの一端に接続され、光強度を測定する第１の光強度測定部と、
前記光導波路のコアの他端に接続され、光強度を測定する第２の光強度測定部と、
を備える。
具体的には、本開示に係る分岐比測定方法は、
コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された現用の光ファイバ心線とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路との研磨面同士を面合わせする手順と、
前記現用の光ファイバ心線を伝搬し光結合により分波され、前記光導波路の一端に一部が出力され、残余が反射される光信号のうち、前記光導波路の一端で出力された光信号の光強度及び、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度を測定する手順と、
前記光導波路の一端に出力された光信号の光強度と、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度との比から、前記現用の光ファイバ心線から前記光導波路への分岐比を算出する手順と、
を備える。
具体的には、本開示に係る光合分波回路製造方法は、
コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された現用の光ファイバ心線とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路との研磨面同士を面合わせする手順と、
前記現用の光ファイバ心線を伝搬し光結合により分波され、前記光導波路の一端に一部が出力され、残余が反射される光信号のうち、前記光導波路の一端で出力された光信号の光強度及び、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度を測定する手順と、
前記光導波路の一端に出力された光信号の光強度と、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度との比から、前記現用の光ファイバ心線から前記光導波路への分岐比を算出する手順と、
前記算出した分岐比が所望の値になったときに、前記現用の光ファイバ心線と前記光導波路との研磨面同士を固定する手順と
を備える。
本開示によれば、測定用の光源を不要とする分岐比測定装置、分岐比測定方法及び光合分波回路製造方法を提供することができる。
関連する光合分波回路の製造方法を説明する図である。 本開示の光合分波回路の分岐比測定装置及び分岐比測定方法を説明する図である。 本開示の光合分波回路の分岐比測定装置及び分岐比測定方法を説明する図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（実施形態１）
分岐比測定装置の構成例を図２に示す。図２において、１１は研磨された光導波路、１３は第１の光強度測定部（ＯＰ１：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ ＃１）、１４は部分反射部（ＰＲｅｆ：Ｐｒｔｉａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、１５は第２の光強度測定部（ＯＰ２：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ ＃２）、２１は光回線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、２２は現用の光ファイバ心線、２３は側面研磨された光ファイバ心線、２６は光結合領域、３０は通信光である。
本開示の分岐比測定装置は、研磨された光導波路１１、第１の光強度測定部１３、部分反射部１４及び第２の光強度測定部１５を備える。研磨された光導波路１１は、コア又はコア近傍までクラッドが研磨されている。研磨された光導波路１１は、コア又はコア近傍まで研磨された光ファイバ心線の光導波路を研磨したものでもよいし、コア又はコア近傍まで研磨されたＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の光導波路を研磨したものでもよい。部分反射部１４は、研磨された光導波路１１の一端に接続され、反射率Ｒで光の一部を反射し、残りの光を透過させる。第１の光強度測定部１３は、部分反射部１４に接続される。通信光３０は光結合領域２６で光結合され、研磨された光導波路１１の一端に出力され、その一部が部分反射部１４を透過して、第１の光強度測定部１３でその光強度が測定される。第２の光強度測定部１５は、研磨された光導波路１１の他端に接続される。部分反射部１４で反射された残余の通信光３０は、研磨された光導波路１１の他端に出力され、第２の光強度測定部１５でその光強度が測定される。
部分反射部１４を特に備えることなく、端面が長軸方向にほぼ垂直に研磨された光導波路１１のコアの一端であり、空気との屈折率差による反射面を利用してもよい。研磨された光導波路１１のコアの屈折率を１．５とすると、この場合の反射率Ｒは０．０４となる。
このような分岐比測定装置を使用すると、コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線に、研磨面同士を面合わせすれば、光合分波回路の分岐比を測定することができる。
分岐比測定装置は、コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線２３をさらに備えてもよい。研磨された光導波路１１と側面研磨された光ファイバ心線２３の研磨面同士を面合わせすると、光結合領域２６が形成され、光合分波回路の分岐比を測定することができる。
本開示の分岐比測定装置を使用した光合分波回路の分岐比測定方法を図２で説明する。分岐比測定方法は以下の手順で進める。
（１）現用の光ファイバ心線２２のコア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線２３とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路１１との研磨面同士を面合わせする。
（２）現用の光ファイバ心線２２を伝搬し光結合領域２６で光結合により分波され、研磨された光導波路１１の一端に出力され、部分反射部１４を透過した光信号の光強度を第１の光強度測定部１３で測定する。また、部分反射部１４で反射され、研磨された光導波路１１の他端に出力された光信号の光強度を第２の光強度測定部１５で測定する。
（３）第１の光強度測定部１３の測定した光強度と、第２の光強度測定部１５の測定した光強度との比から、現用の光ファイバ心線２２から研磨された光導波路１１への分岐比を算出する。
具体的な分岐比の算出は以下の通りである。研磨された光導波路１１からの光信号の光強度をＰ１／（１－Ｒ）とすると、第１の光強度測定部の測定する光信号の光強度はＰ１となり、部分反射部１４の反射する光信号の光強度は（Ｒ／（１－Ｒ））Ｐ１となる。但し、Ｒは部分反射部１４の反射率である。
第２の光強度測定部１５の測定する光信号の光強度をＰ２とすると、光合分波回路の分岐比Ｓは下記（１）式で推定できる。
Ｓ＝１－（（１－Ｒ）／Ｒ）（Ｐ２／Ｐ１） （１）
本開示の分岐比測定装置を使用した光合分波回路製造方法を図２で説明する。光合分波回路製造方法は以下の手順で進める。分岐比測定方法の手順（１）から（３）までは共通である。手順（３）に続いて、
（４）算出した分岐比が所望の値となれば、側面研磨された光ファイバ心線２３と研磨された光導波路１１との研磨面同士を固定する。算出した分岐比が所望の値でないときは、研磨面の平面内で、側面研磨された光ファイバ心線２３又は研磨された光導波路１１を研磨面の平面内で移動して、（２）の手順から繰り返す。
光合分波回路の分岐比の算出方法は先に説明した通りである。研磨面同士を固定するには、接着剤で固定してもよいし、クリップで固定してもよい。
以上説明したように、本開示の分岐測定装置又は分岐比測定方法によれば、測定用の光源を不要とする分岐比測定が可能となる。本開示の光合分波回路製造方法によれば、測定用の光源を不要とする光合分波回路の製造が可能となる。
（実施形態２）
分岐比測定装置の構成例を図３に示す。図３において、１１は研磨された光導波路、１２は光分岐部（ＯｐＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、１３は第１の光強度測定部（ＯＰ１：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ ＃１）、１５は第２の光強度測定部（ＯＰ２：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｍｅｔｅｒ ＃２）、１６は反射部（Ｒｅｆ：Ｒｅｆｌｃｔｏｒ）、２１は光回線終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、２２は現用の光ファイバ心線、２３は側面研磨された光ファイバ心線、２６は光結合領域、３０は通信光である。
本開示の分岐比測定装置は、研磨された光導波路１１、光分岐部１２、第１の光強度測定部１３、第２の光強度測定部１５、及び反射部１６を備える。研磨された光導波路１１は、コア又はコア近傍までクラッドが研磨されている。研磨された光導波路１１は、コア又はコア近傍まで研磨された光ファイバ心線の光導波路を研磨したものでもよいし、コア又はコア近傍まで研磨されたＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の光導波路を研磨したものでもよい。光分岐部１２は研磨された光導波路１１の一端に接続され、研磨された光導波路１１の一端からの光を一端と他端に分岐する。第１の光強度測定部１３は、光分岐部１２の一端に接続される。通信光３０は光結合領域２６で光結合され、研磨された光導波路１１の一端に出力され、光分岐部１２で分岐され、第１の光強度測定部１３でその光強度が測定される。反射部１６は、光分岐部１２の他端に接続される。通信光３０は光結合領域２６で光結合され、光分岐部１２で分岐され、反射部１６によって反射率Ｒで反射される。第２の光強度測定部１５は、研磨された光導波路１１の他端に接続される。反射部１６によって反射された通信光は、光分岐部１２を通って、研磨された光導波路１１の他端に出力され、第２の光強度測定部１５でその光強度が測定される。
反射部１６を特に備えることなく、端面が長軸方向にほぼ垂直に研磨された光分岐部１２のコアの一端であり、空気との屈折率差による反射面を利用してもよい。光分岐部１２のコアの屈折率を１．５とすると、この場合の反射率Ｒは０．０４となる。
このような分岐比測定装置を使用すると、コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線に、研磨面同士を面合わせすれば、光合分波回路の分岐比を測定することができる。
分岐比測定装置は、コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線２３をさらに備えてもよい。研磨された光導波路１１と側面研磨された光ファイバ心線２３の研磨面同士を面合わせすると、光結合領域２６が形成され、光合分波回路の分岐比を測定することができる。
本開示の分岐比測定装置を使用した光合分波回路の分岐比測定方法を図３で説明する。分岐比測定方法は以下の手順で進める。
（１）現用の光ファイバ心線２２のコア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線２３とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路１１との研磨面同士を面合わせする。
（２）現用の光ファイバ心線２２を伝搬し光結合領域２６で光結合により分波され、研磨された光導波路１１の一端に出力され、光分岐部１２で分岐された光信号の光強度を第１の光強度測定部１３で測定する。また、光分岐部１２で分岐され反射部１６で反射され、研磨された光導波路１１の他端に出力された光信号の光強度を第２の光強度測定部１５で測定する。
（３）第１の光強度測定部１３の測定した光強度と、第２の光強度測定部１５の測定した光強度との比から、現用の光ファイバ心線２２から研磨された光導波路１１への分岐比を算出する。
具体的な分岐比の算出は以下の通りである。研磨された光導波路１１からの光信号の光強度をＰ１／ａとすると、第１の光強度測定部の測定する光信号の光強度はＰ１となり、反射部１６に入力する光信号の光強度はｂＰ１／ａとなる。反射部１６の反射する光信号の光強度はｂＲＰ１／ａとなり、光分岐部１２を通って研磨された光導波路１１に入力する光信号の光強度は（ｂ２／ａ）ＲＰ１となる。但し、ａ、ｂ（ａ＋ｂ＝１）は光分岐部１２の分岐比、Ｒは反射部１６の反射率である。
第２の光強度測定部１５の測定する光信号の光強度をＰ２とすると、光合分波回路の分岐比Ｓは下記（２）式で推定できる。
Ｓ＝１－（ａ／ｂ２）（Ｐ２／（ＲＰ１）） （２）
本開示の分岐比測定装置を使用した光合分波回路製造方法を図２で説明する。光合分波回路製造方法は以下の手順で進める。分岐比測定方法の手順（１）から（３）までは共通である。手順（３）に続いて、
（４）算出した分岐比が所望の値となれば、側面研磨された光ファイバ心線２３と研磨された光導波路１１との研磨面同士を固定する。算出した分岐比が所望の値でないときは、研磨面の平面内で、側面研磨された光ファイバ心線２３又は研磨された光導波路１１を研磨面の平面内で移動して、（２）の手順から繰り返す。
光合分波回路の分岐比の算出方法は先に説明した通りである。研磨面同士を固定するには、接着剤で固定してもよいし、クリップで固定してもよい。
以上説明したように、本開示の分岐測定装置又は分岐比測定方法によれば、測定用の光源を不要とする分岐比測定が可能となる。本開示の光合分波回路製造方法によれば、測定用の光源を不要とする光合分波回路の製造が可能となる。
本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：研磨された光導波路
１２：光分岐部（ＯｐＳ）
１３：第１の光強度測定部（ＯＰ１）
１４：部分反射部（ＰＲｅｆ）
１５：第２の光強度測定部（ＯＰ２）
１６：反射部（Ｒｅｆ）
２１：光回線終端装置（ＯＬＴ）
２２：現用の光ファイバ心線
２３：側面研磨された光ファイバ心線
２４：光源（ＯＳ）
２５：研磨された光導波路
２６：光結合領域
２７：光強度測定部（ＯＰ）
３０：通信光

Claims (7)

  1. コア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路と、
    前記光導波路のコアの一端に接続され、光強度を測定する第１の光強度測定部と、
    前記光導波路のコアの他端に接続され、光強度を測定する第２の光強度測定部と、
    を備えることを特徴とする分岐比測定装置。
  2. コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された光ファイバ心線を、
    さらに備え、
    前記光導波路と前記光ファイバ心線の研磨面同士が面合わせされ、光結合領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分岐比測定装置。
  3. 前記光導波路のコアの一端と前記第１の光強度測定部との間に、光の一部を反射し、残りの光を透過させる部分反射部を、さらに備え
    前記第１の光強度測定部は、前記部分反射部を透過した光の光強度を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐比測定装置。
  4. 前記部分反射部は、端面が長軸方向に垂直な前記光導波路のコアの一端であり、空気との屈折率差による反射面であることを特徴とする請求項３に記載の分岐比測定装置。
  5. 前記光導波路のコアの一端と前記第１の光強度測定部との間に、光を一端と他端に分岐する光分岐部と、
    前記光分岐部の他端に所定の反射率を有する反射部と、
    をさらに備え、
    前記第１の光強度測定部は、前記光分岐部の一端に接続され、前記光分岐部の一端からの光の光強度を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐比測定装置。
  6. コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された現用の光ファイバ心線とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路との研磨面同士を面合わせする手順と、
    前記現用の光ファイバ心線を伝搬し光結合により分波され、前記光導波路の一端に一部が出力され、残余が反射される光信号のうち、前記光導波路の一端で出力された光信号の光強度及び、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度を測定する手順と、
    前記光導波路の一端に出力された光信号の光強度と、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度との比から、前記現用の光ファイバ心線から前記光導波路への分岐比を算出する手順と、
    を備えることを特徴とする分岐比測定方法。
  7. コア又はコア近傍までクラッドが側面研磨された現用の光ファイバ心線とコア又はコア近傍までクラッドが研磨された光導波路との研磨面同士を面合わせする手順と、
    前記現用の光ファイバ心線を伝搬し光結合により分波され、前記光導波路の一端に一部が出力され、残余が反射される光信号のうち、前記光導波路の一端で出力された光信号の光強度及び、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度を測定する手順と、
    前記光導波路の一端に出力された光信号の光強度と、前記光導波路の一端で反射され前記光導波路の他端に出力された光信号の光強度との比から、前記現用の光ファイバ心線から前記光導波路への分岐比を算出する手順と、
    前記算出した分岐比が所望の値になったときに、前記現用の光ファイバ心線と前記光導波路との研磨面同士を固定する手順と
    を備えることを特徴とする光合分波回路製造方法。
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