JPH10133021A - 光減衰器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光減衰器において、波長が異なる光が透過し
た際に減衰量をほぼ一定にする。 【解決手段】 集束性光ファイバ小片をシングルモード
光ファイバ２本の間に融着接続するか、または単一組成
の石英ファイバをコリメート光ファイバ２本の間に融着
接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長が異なる光が
透過した際にも減衰量がほぼ一定である光減衰器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光回路では、あるデバイスに供給する光
パワーを調節するために、透過する光パワー自体を減衰
する光減衰器を用いる。光減衰器は、強すぎる光パワー
を適当な強度に落とすための部品であり、入射パワーを
一部反射または散乱させるかあるいは吸収している。光
減衰器には、一定の減衰を与える光固定減衰器と、減衰
量を連続的に可変にできる光可変減衰器との２つのタイ
プがあり、前者は光システム機器の区間損失調整用の減
衰器として、後者は光システム機器の調整や光ケーブル
の特性測定用部品として使用されている。

【０００３】 光減衰器は、入射する光強度に減衰量が
依存せず、しかも波長特性を持たないことが必要であ
る。これらの条件を満たすために、クロムなどの金属蒸
着膜を用いて所定の減衰量を得る構造が一般的に用いら
れている。この構造において、金属膜や減衰板を斜めに
配置するのは、反射光が入力側に戻らないようにするた
めである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的な光固定減衰器
は、前記のように、斜めに切断された光ファイバの端面
に金属膜を蒸着しており、入射した光パワーの一部は金
属膜によって吸収し、他の一部は斜め方向に反射するけ
れども、反射による減衰量が比較的大きい。この光固定
減衰器は、一般に減衰量の誤差率が数％あるので、誤差
率がより小さいものの出現が期待されている。

【０００５】 また、入射パワーを吸収する光固定減衰
器として、金属をドープした光ファイバを用いたものが
製造・販売されている。この光固定減衰器は、入射する
光の波長によって吸収が多少異なり、例えば波長１.３
μｍと１.５μｍでは減衰量が多少相違するという欠陥
がある。

【０００６】 本発明は、従来の光減衰器に関する前記
の問題点を改善するために提案されたものであり、光フ
ァイバと同様の素材だけから構成することにより、使用
波長帯において、透過光の波長によって減衰量が殆ど変
わらない光減衰器を提供することを目的としている。本
発明の他の目的は、光固定減衰器としての構成を利用し
て製造する光可変減衰器または光コネクタを提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光減衰器では、所定長の集束性光ファ
イバ小片を用い、シングルモード光ファイバ２本を同軸
状に対向設置し、該小片を２本のシングルモード光ファ
イバの間に配置してから、その両端面を各シングルモー
ド光ファイバの端面と融着接続する。用いる集束性光フ
ァイバ小片の長さは、１／４または３／４ピッチあるい
はその近傍であると好ましい。

【０００８】 本発明の光減衰器は、集束性光ファイバ
小片をシングルモード光ファイバの端面に融着接続した
コリメート光ファイバを用いてもよい。このコリメート
光ファイバ２本を同軸状に対向設置し、短寸で同径の石
英ファイバを２本のコリメート光ファイバの間に配置し
てから、該石英ファイバの両端面を各集束性光ファイバ
小片の端面とそれぞれ接続する。中間の石英ファイバを
集束性光ファイバ小片の端面と融着接続すれば、該石英
ファイバの長さが一定である光固定減衰器となり、該石
英ファイバが交換可能な接触接続にすれば、その長さが
変更可能な光可変減衰器となる。

【０００９】 本発明において、主として減衰量が５ｄ
Ｂ以下である光固定減衰器では、所定長の集束性光ファ
イバ小片をシングルモード光ファイバの端面に融着接続
したコリメート光ファイバを２本用いる。また、減衰量
が５ｄＢを超える光固定減衰器では、同軸状に配置する
２本のシングルモード光ファイバの間に、短寸で同径の
石英ファイバを配置して融着接続すると好ましい。

【００１０】 本発明で用いる中間の石英ファイバはコ
アの無い単一組成であり、透過光は石英ファイバ内を平
行に直進する。本発明の光固定減衰器は、光コネクタの
内部に設置されていてもよく、該光コネクタにおけるフ
ァイバ接続の位置は、シングルモード光ファイバの適宜
の個所であっても、集束性光ファイバや中間の石英ファ
イバとの接続個所のいずれでもよい。

【００１１】 この石英ファイバは中空であってもよ
く、中空の石英ファイバは減衰量が１０ｄＢを超える光
固定減衰器に用いると好ましい。中空の石英ファイバで
は、光ファイバからの出射光角度は空気の場合と同一で
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る光固定減衰器１〜３
は、図２から図４において、金属や樹脂カバーなどを除
いて光ファイバ部分の要部のみを図示している。本発明
に係る光減衰器３では、図２に示すように、所定長の集
束性光ファイバ４の小片を２本のシングルモード光ファ
イバ６，６の間に配置し、該小片の両端面を各シングル
モード光ファイバ６の端面と融着接続する。この際に、
光ファイバ４，６は、あらかじめ公知のファイバ切断器
などによって端面を平滑に切断する。光ファイバ４，６
は同一径であるから、公知の融着接続機を用いて平滑な
両端面を容易且つ正確に接続できる。

【００１３】 集束性光ファイバ４は、通常、グレーデ
ッドインデックス型光ファイバなどのマルチモード光フ
ァイバである。集束性光ファイバ４は、ロッドレンズの
機能を持つので、その端面からの出射光の開き角は該フ
ァイバの長さに応じて変化し、出射光の開き角は長さの
周期約０.６ｍｍで最小約２.５°から最大約９.５°の
間で変化する。光減衰器３において、用いる集束性光フ
ァイバ４の小片の長さが１／４または３／４ピッチある
いはその近傍であると、該光減衰器を通過する光は集束
性光ファイバ小片の部分で拡がり、約３ｄＢの減衰を生
じる。

【００１４】 また、光固定減衰器１では、図１に示す
ように、集束性光ファイバ４をシングルモード光ファイ
バ６の端面に融着接続したコリメート光ファイバ８を用
いる。コリメート光ファイバとは、所定の波長を有する
入射光に対して出射光がほぼ平行になる光ファイバを意
味するから、出射光の開き角が可能な限り小さいことを
要する。このため、本発明では、出射光の開き角が３°
前後（例えば約２.５°）になるように、図１の一点鎖
線の位置５で切断して集束性光ファイバ小片１０の長さ
を１／４または３／４ピッチあるいはその近傍に定める
と好ましく、これと等ピッチ間隔であれば小片１０をよ
り長くすることも可能である。

【００１５】 本件発明で用いるコリメート光ファイバ
８は、出射光の開き角が３°前後であるのに対し、通常
のコリメート光ファイバにおける出射光の開き角は０.
１〜０.２°であるから、該光ファイバ８は実質的には
セミコリメータに相当する。２本のコリメート光ファイ
バ８，８では、その端面間の空間距離が大きくなるほど
接続損失が増大するけれども、出射光の開き角が数度程
度であると、端面間の空間距離の増加に対して接続損失
の応答性が良くなるので、この構造を光減衰器に利用す
ることが可能となる（図６参照）。これに対し、通常の
シングルモード光ファイバ６では出射光の開き角は約１
０°である

【００１６】 図３に示すように、光固定減衰器１にお
いて、コリメート光ファイバ８，８を同軸状に対向設置
し、短寸で同径の石英ファイバ１２をコリメート光ファ
イバ８，８の間に配置してから、該石英ファイバの両端
面を各集束性光ファイバ小片の端面とそれぞれ融着接続
する。石英ファイバ１２の長さは、コリメート光ファイ
バ８，８の端面間の空間距離（つまり図３および図６に
おけるコリメータ間隔Ｌ）に相当する。この石英ファイ
バが、図５に示すように中空である場合、中空の石英フ
ァイバ１３の外径は１２５μｍ、中空内径は１０〜５０
μｍであると好ましい。

【００１７】 下記の表１は、コリメート光ファイバ
８，８の端面間の空間距離Ｌによる接続損失を測定した
結果である。この実験では、コリメート光ファイバ８に
おける集束性光ファイバ４として比屈折率差１％のグレ
ーデッドインデックス型光ファイバを用い、その小片１
０の長さは０.２７ｍｍである。比較のために、シング
ルモード光ファイバ６，６の端面間の空間距離Ｌ’によ
る接続損失も測定する（図４参照）。

【００１８】

【表１】

【００１９】 図６のグラフは、上記の表１の測定値に
基づいて作成している。この実験結果から明らかなよう
に、コリメート光ファイバ８，８を用いる光固定減衰器
１（図３）は、所定の長さの空間距離Ｌに応じて接続損
失が顕著に変化するので、減衰量を１〜１０ｄＢに定め
る場合に適している。光固定減衰器１は、出射光の開き
角を利用しているため、減衰量が１０ｄＢを超えると顕
著な減衰量変化を得にくくなる。

【００２０】 また、空間距離ＬまたはＬ’の位置に単
一構造の石英ファイバが存在すると、光ファイバ６また
は８からの出射光角度が空気の場合に比べて小さくなる
ので、減衰量が５ｄＢを超える場合には、シングルモー
ド光ファイバ６，６を用いる光固定減衰器２（図４）が
使用可能である。減衰量が１０ｄＢを超える場合には、
図５に示すように、中空の石英ファイバ１３およびシン
グルモード光ファイバ６，６を用いる光固定減衰器５が
適している。

【００２１】 得た光固定減衰器１〜３は、適当な個所
で切断して、その切断部分をフェルール３０（図９）や
シリコンチップの中に挿入し、接着剤などで固定してか
ら端面を研磨すると、ＦＣ形やＳＣ形などの光コネクタ
３４（図９）を得ることができる。この切断個所は、図
９に例示するようにシングルモード光ファイバ６の部分
であっても、前記の融着接続すべき個所を融着せずに利
用してもよい。光固定減衰器１または２において、シン
グルモード光ファイバ６，６の一方または両方をピッグ
テイル状に延ばしていてもよい。

【００２２】 図７に示すコリメート光ファイバテープ
１４では、多心の集束性光ファイバテープ１６の端面を
多心のシングルモード光ファイバテープ１８の端面に一
体的に融着接続し、該テープ１６を所定長さの位置２２
で平滑に切断して多心のテープ小片２０を形成する。多
心の光固定減衰器を得るには、２組のコリメート光ファ
イバテープ１４，１４を同軸状に対向設置し、短寸で同
径の多心石英ファイバ（図示しない）をテープ１４，１
４の間に配置し、該石英ファイバの両端面を集束性光フ
ァイバ小片を介して多数のシングルモード光ファイバ２
４とそれぞれ融着接続する。

【００２３】 また、コリメート光ファイバが多心の光
ファイバテープ１４である場合、図８に示すように、石
英ファイバ２５を一方のコリメート光ファイバテープ１
４に融着接続してから、各コリメート光ファイバの端部
を多心フェルール２６や溝形シリコンチップのＶ溝に挿
入し、エポキシ樹脂のような接着剤で固定してから端面
を研磨してプラグ２７に取り付け、ＦＣ形やＳＣ形など
の光コネクタ２８を得ることができる。

【００２４】 光コネクタ２８では、一方のフェルール
２６で固定したコリメート光ファイバの端面は、石英フ
ァイバ２５を介して、他方のフェルール２６で固定した
コリメート光ファイバの端面と接触接続している。図示
しないけれども、光コネクタにおいて、集束性光ファイ
バ小片を融着接続したシングルモード光ファイバの端部
をそれぞれフェルールに固着し、各フェルールをプラグ
に収納するとともに、スリーブを内蔵する中間アダプタ
（図９の図番２９参照）に石英ファイバを取り付けても
よい。この場合には、石英ファイバの両端面と各集束性
光ファイバの端面とが接触接続することになる。

【００２５】 図９に示す光コネクタ３４では、一方の
円筒形フェルール３０の中に光固定減衰器のファイバ構
造部分を収納している。このファイバ構造部分は、円筒
形フェルール３０の中に挿入され、次に接着剤で固定し
てから、シングルモード光ファイバの端面を常法によっ
て研磨する。フェルール３０，３０をそれぞれプラグ３
２に固着すると、ＦＣ形コネクタ３４を得る。光コネク
タ２８，３４は、金属クリップ（図示しない）などで全
体を固定すればよい。

【００２６】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例１ １／４ピッチに相当する長さ０.２７３ｍｍの集束性光
ファイバ４（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ）
を用い、さらに長さが１ｍである波長１.３μｍ用のシ
ングルモード光ファイバ６（クラッド径１２５μｍ）を
２本用意する。図２に示すように、シングルモード光フ
ァイバ６，６を同軸状に対向させ、集束性光ファイバ４
の小片を２本のシングルモード光ファイバ６，６の間に
配置してから、該小片の両端面を各シングルモード光フ
ァイバ６の端面とそれぞれ融着接続する。

【００２７】 得た光固定減衰器３について、波長が
１.３ｍｍと１.５５ｍｍである半導体レーザ光を入射し
て接続損失を測定する。この結果、いずれの波長におい
ても接続損失は３ｄＢであり、両波長とも接続損失が非
常によく一致する。

【００２８】実施例２ 単心のコリメート光ファイバ８として、波長１.３μｍ
用のシングルモード光ファイバ６（クラッド径１２５μ
ｍ）を用いる。長さが１ｍであるシングルモード光ファ
イバ６の端面に、長さ０.２７３ｍｍの集束性光ファイ
バ４（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ）を融着
接続し、これを２本用意する。

【００２９】 図３に示すように、集束性光ファイバ小
片６を内側に向けて、コリメート光ファイバ８，８を同
軸状に対向させ、長さ１.０ｍｍで径１２５μｍの石英
ファイバ１２をコリメート光ファイバ８，８の間に配置
してから、該石英ファイバの両端面を各集束性光ファイ
バ小片２０の端面とそれぞれ融着接続する。

【００３０】 得た光固定減衰器１について、波長が
１.３ｍｍと１.５５ｍｍである半導体レーザ光を入射し
て接続損失を測定する。この結果、いずれの波長におい
ても接続損失は１.５ｄＢであり、両波長とも接続損失
が非常によく一致する。

【００３１】実施例３ 長さ１.０ｍｍの石英ファイバ１２を用い、実施例１と
同様に製造したものを中間部から約５ｍｍずらした個所
で切断し、片側には１ｍのシングルモード光ファイバ６
を残す。それぞれの切断部分を円筒形フェルール３０
（図９）の中に挿入し、接着剤で固定してから端面を常
法によって研磨する。フェルール３０をそれぞれプラグ
３２に固着してＦＣ形コネクタ３４を得る。

【００３２】 得た光コネクタ３４について、波長が
１.３ｍｍと１.５５ｍｍである半導体レーザ光を入射し
て接続損失を測定する。この結果、いずれの波長におい
ても、接続損失は７.５ｄＢであった。

【００３３】実施例４ 減衰量１０ｄＢ以上の光固定減衰器用として、長さが１
ｍである波長１.３μｍ用のシングルモード光ファイバ
（クラッド径１２５μｍ）の端面に、長さ１.２ｍｍで
径１２５μｍの中空石英ファイバ１３（中空径３０μ
ｍ）を融着接続する。さらに石英ファイバの端面に、長
さが１ｍである波長１.３μｍ用のシングルモード光フ
ァイバ（クラッド径１２５μｍ）を融着接続する。

【００３４】 得た光固定減衰器について、波長が１.
３ｍｍと１.５５ｍｍである半導体レーザ光を入射して
接続損失を測定する。この結果、波長が１.３ｍｍで接
続損失は１９.９ｄＢ、波長が１.５５ｍｍで接続損失は
２０.０ｄＢであり、両波長とも接続損失がよく一致す
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る光減衰器は、光ファイバと
同様のガラス素材から構成することにより、入射パワー
を吸収しても反射することが少なく、使用波長帯におい
て透過光の波長によって減衰量が変わらず、波長が異な
る光が透過した際でも減衰量は常にほぼ一定である。本
発明の光減衰器は、金属をドープした光ファイバを用い
た光固定減衰器に比べて、入射する光の波長によって吸
収が異なることがなく、波長１.３μｍと１.５μｍでも
減衰量が殆ど一致している。

【００３６】 また、本発明の光減衰器は、連続の光フ
ァイバ構造であってピッグテイル形にもレセプタクル形
にも適用でき、各種の光コネクタに組み込むことも容易
である。したがって、本発明の光減衰器は、光回路にお
いて種々の光システム機器の区間損失を調整したり、測
定用部品として光システム機器の調整や光ケーブルの特
性測定のために使用できる。

【００３７】 本発明の光固定減衰器では、コリメート
光ファイバの端面間またはシングルモード光ファイバの
端面間の空間距離によって接続損失を調整するため、減
衰量を３ｄＢ，６ｄＢ，１０ｄＢ，２０ｄＢなどに調整
しやすく、微調整用とすることも簡単である。この結
果、本発明の光固定減衰器は、金属をドープした光ファ
イバを用いたり、斜めに切断された光ファイバの端面に
金属膜を蒸着するよりも製造が容易であり、特殊で高価
な素材を使用しないので安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 集束性光ファイバの端面をシングルモード光
ファイバの端面に融着接続したコリメート光ファイバを
示す拡大断面図であり、集束性光ファイバのコア部にお
いて光の伝播を模式的に示している。

【図２】 本発明の光固定減衰器の要部を示す拡大断面
図である。

【図３】 本発明の変形例の要部を示す拡大断面図であ
る。

【図４】 減衰量が５ｄＢを超える場合に用いる本発明
の別の変形例を示す拡大断面図である。

【図５】 減衰量が１０ｄＢを超える場合に用いる本発
明のさらに別の変形例を示す拡大断面図である。

【図６】 コリメート光ファイバの端面間およびシング
ルモード光ファイバの端面間について、その空間距離に
対する接続損失を示すグラフである。

【図７】 本発明の変形例であって、多心のコリメート
光ファイバテープを示す概略斜視図である。

【図８】 本発明の光コネクタの一例を示す概略断面図
である。

【図９】 光コネクタの変形例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１，２，３ 光固定減衰器 ４ 集束性光ファイバ ６ シングルモード光ファイバ ８ コリメート光ファイバ １０ 集束性光ファイバ小片 １２ 石英ファイバ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定長の集束性光ファイバ小片を、同軸
   状に対向設置する２本のシングルモード光ファイバの間
   に配置するとともに、該小片を各シングルモード光ファ
   イバの端面と融着接続し、集束性光ファイバ小片の長さ
   が１／４または３／４ピッチあるいはその近傍である光
   減衰器。
2. 【請求項２】 所定長の集束性光ファイバ小片をシング
   ルモード光ファイバの端面に融着接続したコリメート光
   ファイバを用い、同軸状に対向設置する２本のコリメー
   ト光ファイバの間に、短寸で同径である単一組成の石英
   ファイバを配置し、該石英ファイバの両端面を各集束性
   光ファイバ小片の端面とそれぞれ融着接続する光減衰
   器。
3. 【請求項３】 集束性光ファイバ小片の長さが１／４ま
   たは３／４ピッチあるいはその近傍であり、コリメート
   光ファイバの開き角が３°前後である請求項２に記載の
   光減衰器。
4. 【請求項４】 減衰量が５ｄＢを超える場合に用いる光
   固定減衰器であって、同軸状に配置する２本のシングル
   モード光ファイバの間に、短寸で同径である単一組成の
   石英ファイバを配置し、該石英ファイバの両端面を各シ
   ングルモード光ファイバの端面とそれぞれ融着接続する
   光固定減衰器。
5. 【請求項５】 中間配置する石英ファイバが中空である
   請求項２または４に記載の光減衰器。
6. 【請求項６】 請求項１，２または４に記載の光減衰器
   を内部に設置している光コネクタ。