JP7501651B2 - 光側方入出力回路及び光コネクタ - Google Patents
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Description
光ファイバのコアを伝搬する光の内、高次モードの光を前記光ファイバの側面から出力するタップ導波路が形成されたタップ部と、
前記光の伝搬方向において前記タップ部の前段にあり、前記光ファイバの前記コアに所望の波長の光を基本モードから前記高次モードへ変換するグレーティングが形成されたグレーティング部と、
を備える。
前記タップ部は、
dt/dc≧0.24V-0.27、
0.33≦dt/dc≦0.87、
0.28V-0.35≦δn/(ncore-nclad)
≦0.03V+1.28、
かつ、α≦-0.58V2+2.65V-1.48
を満たすことを特徴とする。
ただし、dtは前記タップ導波路の直径、dcは前記光ファイバの前記コアの直径、δnは前記タップ導波路の前記光ファイバに対する屈折率変化量、ncoreとncladはそれぞれ前記光ファイバの前記コアの屈折率とクラッドの屈折率、αは前記光ファイバの前記コアと前記タップ導波路とが成す角度(°)である。
図1は、本実施形態の光側方入出力回路301を説明する図である。光側方入出力回路301は、
光ファイバ50のコア51を伝搬する光の内、高次モードの光を光ファイバ50の側面から出力するタップ導波路53が形成されたタップ部10と、
前記光の伝搬方向においてタップ部10の前段にあり、光ファイバ50のコア51に所望の波長の光を基本モードから前記高次モードへ変換するグレーティング21が形成されたグレーティング部20と、
を備える。
[数2]
Λ=λ/(neff1-neff2)
ここで、コア51を伝搬する基本モード(LP01)の実効屈折率をneff1、高次モード(LP11)の実効屈折率をneff2、真空中の波長をλとしている。なお、実効屈折率とは、グレーティングを含まない状態での実効屈折率を意味する。
δn/(ncore-nclad)<0.4、
δn/(ncore-nclad)>1.4、及び
dt/dc<0.45
の領域では結合効率が0.5以上となる領域が存在せず、十分なタップ光を得られないことがわかる。
同様に、図10(c)のV=3.9では、
δn/(ncore-nclad)<0.8、
δn/(ncore-nclad)>1.4、及び
dt/dc<0.68
の領域では結合効率が0.5以上となる領域が存在せず、十分なタップ光を得られないことがわかる。
[数5]
dt/dc≧0.24V-0.27、
0.33≦dt/dc≦0.87、
0.28V-0.35≦δn/(ncore-nclad)
≦0.03V+1.28、
[数6]
α≦-0.58V2+2.65V-1.48
実施形態1で説明したグレーティング部20は2モードが伝搬する構造と波長を想定している。一方で、LP11モードが伝搬しない波長域においては、たとえばフェムト秒レーザ加工によってグレーティング部20全体のコアの屈折率を変化(上昇)させることで、グレーティング部20においてLP11モードを伝搬可能とすることができる。
図15は、グレーティング部20の形成方法を説明する図である。図15(A)は、光ファイバ50の外部から治具25を押し当てる押し当て式(非特許文献4)を説明する図である。図15(B)は、光ファイバ50の外部から超音波26を照射して音響光学効果を利用する超音波方式(非特許文献5)を説明する図である。
図16は、本実施形態の光側方入出力回路302を説明する図である。光側方入出力回路302は、実施形態1で説明した光側方入出力回路301に対し、光ファイバ50に、タップ部10とグレーティング部20との組が連続して複数配置されていることを特徴とする。光側方入出力回路302は、光伝搬方向に前記組を複数個配置することで、伝送路内の任意の箇所での経路の制御や多段の光給電ができる。
図17は、本実施形態の光側方入出力回路303を説明する図である。光側方入出力回路303は、実施形態4で説明した光側方入出力回路302に対し、光ファイバ50の側面に配置され、タップ部10が出力する光を受光する受光器30をさらに備える。図17に示すように光ファイバ50の側面に受光器30を接着することで、タップ光を受光することができる。光側方入出力回路303は、タップ光を電気へ変換し、例えば多数のセンサー端末それぞれに電気を供給できる光給電システムとすることができる。
図18及び図19は、本実施形態の光コネクタ350を説明する図である。光コネクタ350は光側方入出力回路304を備える。光側方入出力回路304は、実施形態1で説明した光側方入出力回路301に対し、光ファイバ50の側面に配置され、タップ部10が出力する光を受光する受光器30をさらに備える。実施形態5では受光器30が複数設置されていたが、本実施形態は受光器30が1つの例である。符号45は光ファイバ50の被覆である。
実施形態1から6で説明した光側方入出力回路及び光コネクタは、タップ部におけるモード間のタップ部への結合量の違いを用いて選択的に高次モードのみをタップ部へ結合させることで、任意の波長のみをファイバ側面から出力することができる。
実施形態1から6で説明した光側方入出力回路及び光コネクタは、光側方入出力技術に波長選択性を持たせることで、任意の波長の光を任意のパワーを伝送路の中で取り出し、例えば多段に給電光を取り出しセンサの制御や、取り出した光を別の光ファイバに入力することで波長によって経路制御を実現することができる。
20:グレーティング部
21:長周期ファイバグレーティング(LPG)
30:受光器
43:フェルール
44:コネクタプラグ
45:被覆
50、50a:光ファイバ
51:コア
52:クラッド
53:タップ導波路
301~304:光側方入出力回路
350:光コネクタ
Claims (7)
- 光ファイバのコアを伝搬する光の内、高次モードの光を前記光ファイバの側面から出力するタップ導波路が形成されたタップ部と、
前記光の伝搬方向において前記タップ部の前段にあり、前記光ファイバの前記コアに所望の波長の光を基本モードから前記高次モードへ変換するグレーティングが形成されたグレーティング部と、
を備える光側方入出力回路。 - 前記グレーティングは、ピッチΛを
Λ=λ/(n eff1 -n eff2 )
を満たすように設定することを特徴とする請求項1に記載の光側方入出力回路。
ただし、λは前記所望の波長の真空中における値、n eff1 は前記基本モードの実効屈折率、n eff2 は前記高次モードの実効屈折率である。 - 前記グレーティング部は、前記所望の波長において規格化周波数Vが2.4以上であり、
前記タップ部は、
dt/dc≧0.24V-0.27、
0.33≦dt/dc≦0.87、
0.28V-0.35≦δn/(ncore-nclad)
≦0.03V+1.28、
かつ、α≦-0.57V 2 +2.65V-1.48
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の光側方入出力回路。
ただし、dtは前記タップ導波路の直径、dcは前記光ファイバの前記コアの直径、δnは前記タップ導波路の前記光ファイバに対する屈折率変化量、ncoreとncladはそれぞれ前記光ファイバの前記コアの屈折率とクラッドの屈折率、αは前記光ファイバの前記コアと前記タップ導波路とが成す角度(°)である。 - 前記グレーティング部のコアの屈折率は、前記タップ部のコアの屈折率より高いことを特徴とする請求項1又は2に記載の光側方入出力回路。
- 前記光ファイバに、前記タップ部と前記グレーティング部との組が連続して複数配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載される光側方入出力回路。
- 前記光ファイバの側面に配置され、前記タップ部が出力する光を受光する受光器をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載される光側方入出力回路。
- 請求項1から6のいずれかに記載される光側方入出力回路を備える光コネクタ。
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