(57)【要約】【課題】  光の損失を抑制したバンドルファイバおよび光増幅器を提供する。  【解決手段】  コア２１と、直径が約４０μｍのクラッド２２とを有し、コア２１とクラッド２２の比が約１対３以上である複数本の光ファイバ２と、少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバ２２を所定の位置関係でフェルール３に収納固定した集束部とを備える。【選択図】      図１
2006201294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、
少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを所定の位置関係でフェルールに収納固定した集束部と、
を備えることを特徴とするバンドルファイバ。
【請求項２】
コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金属コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、
少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを所定の位置関係でフェルールに収納固定した集束部と、
を備えることを特徴とするバンドルファイバ。
【請求項３】
コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、
少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを前記コアが内径１００μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部と、
を備えることを特徴とするバンドルファイバ。
【請求項４】
コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、
少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを前記コアが内径７０μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部と、
を備えることを特徴とするバンドルファイバ。
【請求項５】
コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを前記コアが内径１００μｍ以内に位置する位置関係フェルールに収納固定した集束部とを有するバンドルファイバと、
コアと、２層のクラッドとからなり、前記バンドルファイバに対向して配置されたダブルクラッドファイバと、
を備えることを特徴とする光増幅器。
【請求項６】
コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を集束することにより該複数本の光ファイバを前記コアが内径７０μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを有するバンドルファイバと、
コアと、２層のクラッドとからなり、前記バンドルファイバに対向して配置されたダブルクラッドファイバと、
を備えることを特徴とする光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを利用したバンドルファイバおよび光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバは、通信やセンサ等様々な分野で利用されているが、１本の光ファイバを利用するばかりでなく、複数の光ファイバをバンドル化して作られたバンドルファイバも利用されることがある。
【０００３】
例えば、バンドルファイバを利用したレーザ光の照射装置がある（例えば、特許文献１）。この特許文献1に記載の発明によれば、バンドルファイバからの出射光の拡がりを光学装置により縮小し、細いレーザ光を得ることが記載されている。また、バンドルファイバを利用して、ダブルクラッド型増幅用光ファイバと接続した光ファイバ増幅装置もある（例えば、特許文献２）。この特許文献２に記載の発明では、バンドルファイバおよび増幅用光ファイバの突き合わせられる端面が斜めに形成されることにより、接続点におけるフレネル反射を防止することが記載されている。
【特許文献１】特開平７−２７９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−６８７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンドルファイバを生成するために、複数の光ファイバとして、シングルモードファイバが利用される。しかしながら、バンドルファイバに利用されるシングルモードファイバは、細径化すると光の損失が生じるという問題がある。具体的には、シングルモードファイバの場合、クラッド径（コアを含む光ファイバの全径）がコア径の３倍以下になると、通信光が減衰し、例えばエバネッセント波により損失が生じるという問題がある。
【０００５】
ここで、エバネッセント波とは、屈折率の異なる界面で光が全反射する際に、界面から漏出する光である。このエバネッセント波の強度は、界面からの距離に依存する。具体的には、シングルモードファイバにおけるエバネッセント波はコアからクラッドに漏出する光であり、コア径とクラッド径とに依存する。
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、光の損失を抑制したバンドルファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴に係るバンドルファイバは、コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を被覆することにより該複数本の光ファイバを所定の位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の特徴に係るバンドルファイバは、コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金属コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を被覆することにより該複数本の光ファイバを所定の位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第３の特徴に係るバンドルファイバは、コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を被覆することにより該複数本の光ファイバを前記複数本の光ファイバのコアが内径１００μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第４の特徴に係るバンドルファイバは、コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を被覆することにより該複数本の光ファイバを前記複数本の光ファイバのコアが内径７０μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第５の特徴に係る光増幅器は、コアと、直径が約４０μｍ以下のクラッドとを有し、コアとクラッドの比が約１対３以上である複数本の光ファイバと、少なくとも先端部を被覆することにより該複数本の光ファイバを前記複数本の光ファイバのコアが内径１００μｍ以内に位置する位置関係フェルールに収納固定した集束部とを有するバンドルファイバと、コアと、２層のクラッドとからなり、前記バンドルファイバに対向して配置されたダブルクラッドファイバとを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第６の特徴に係る光増幅器は、コアと、直径が約２４μｍ以下のクラッドと、前記クラッドの外周面を被覆する金コーティング層を有し、コアとクラッドの比が約１対３以下である複数本の光ファイバと、該複数本の光ファイバを前記複数本の光ファイバのコアが内径７０μｍ以内に位置する位置関係でフェルールに収納固定した集束部とを有するバンドルファイバと、コアと、２層のクラッドとからなり、前記バンドルファイバに対向して配置されたダブルクラッドファイバとを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記構成による本発明によれば、光の損失を抑制したバンドルファイバおよび光増幅器を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光の損失を抑制したバンドルファイバおよび光増幅器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を説明する。
【００１６】
なお、以下の各実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を含んだ各種の実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。
【００１７】
また、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付し、これに関する反復説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第1の実施の形態に係るバンドルファイバ１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したバンドルファイバ１のａ−ａ間の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、バンドルファイバ１は、複数の光ファイバ２を備え、複数の光ファイバ２が所定の配列で配置されて集束され、接着剤により形成された被覆層１１で固定されている。所定の配列とは、中心に１本の光ファイバ２を配置し、その周囲に６本の光ファイバ２を配置した１・６配列である。
【００２０】
図２に、バンドルファイバ１の製造に用いられる光ファイバ２の断面図を示す。この光ファイバ２は、径が１０μｍのコア２１、径が１２５μｍのクラッド２２及び外径が２０５μｍの被覆層２３により成り、波長が１．３μｍの光を伝送するシングルモードファイバである。
【００２１】
次に、図３及び図４を参照して本発明の第1の実施の形態に係るバンドルファイバ１の製造方法を説明する。なお、図３は、光ファイバ２の縦断面図である。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、ワイヤストリッパー等により光ファイバ２の先端部の約１５ｍｍ以上の長さ分の被覆層２３を除去する。続いて、光ファイバ２の先端部の被覆層２３が除去されてクラッド２２が露出された部分から約５ｍｍより下をフッ化水素酸水溶液中に浸漬させて、クラッド２２の径が約４０μｍに細径化されるまでエッチングする。なお、クラッド２２が露出された部分から約５ｍｍより下をエッチングするのは、それより上からエッチングした場合、これ以後の処理でフェルールに挿入して加工する場合等に耐久性が劣るためである。
【００２３】
具体的には、この場合のコア径とクラッド径の比は１対３以上であるものとする。このフッ化水素酸水溶液は、例えばフッ化アンモニウム１８％及びフッ化水素１２％が含まれたものとする。図３（ｂ）に、クラッド部分がエッチングされた後の光ファイバ２を示す。
【００２４】
光ファイバ２のクラッド２２の径が４０μｍにエッチングされると、図４（ａ）に示すように７本の光ファイバ２を１・６配列に束ね、図４（ｂ）に示すように内径が１２５μｍのフェルール３に挿入する。なお、フェルール３の外径は、２．５ｍｍである。
【００２５】
７本の光ファイバ２がフェルール３に挿入されると、フェルール３内に挿入された複数の光ファイバ２を充填材で固定し、この充填材で被覆層１１を形成する。前記の充填材としては、たとえば、エポキシ系等の樹脂の接着剤が挙げられる。また、樹脂製の接着剤のほかに、金属の充填材を用いてもよい。
【００２６】
その後、フェルール３の端面から突出した光ファイバ２の先端部分を研磨することで、バンドルファイバ１が製造される。研磨の方法には、水平研磨、斜め研磨等がある。
【００２７】
上述した方法で製造されたバンドルファイバ１の断面図は、図１（ｂ）に示したように、１・６配列を呈し、全ての光ファイバ２のコア部分は１００μｍ以内に位置していた。
【００２８】
また、バンドルファイバ１を構成する各光ファイバ２の一端から入射したレーザ光を、他端で受光して光損失を測定した結果は、０．３ｄＢであった。
【００２９】
上述した第１の実施の形態によれば、エッチングによりクラッド２２の径がコア２１の径の３倍以下にならない４０μｍになるまで細径化したことにより、信号の損失を減少させることが可能である。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るバンドルファイバ１ａの斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したバンドルファイバ１ａのｂ−ｂ間の断面図である。
【００３１】
図５に示すように、バンドルファイバ１ａは、複数の光ファイバ２ａを備え、複数の光ファイバ２ａが所定の配列で配置されて集束され、接着剤により形成された被覆層１１で固定されている。所定の配列とは、中心に１本の光ファイバ２を配置し、その周囲に６本の光ファイバ２ａを配置した１・６配列である。
【００３２】
図５に示すバンドルファイバ１ａと図１に示した第１の実施の形態に係るバンドルファイバ１との相異点は、バンドルファイバ１ａで利用されている光ファイバ２ａが金属コーティングされている点である。金属コーティングされる前の光ファイバ２ａは、図2を用いて上述した光ファイバ２と同様の構成から成るシングルモードファイバである。
【００３３】
次に、図６及び図７を参照して本発明の第２の実施の形態に係るバンドルファイバ１ａの製造方法を説明する。なお、図６は、光ファイバ２ａを縦断面図で示している。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、ワイヤストリッパー等により、光ファイバ２ａの先端部の約１５ｍｍの長さ分の被覆層２３を除去する。続いて、第１の実施の形態で説明した例と同様に、光ファイバ２ａの先端部の被覆層２３が除去されてクラッド２２が露出された部分から約５ｍｍより下をフッ化水素酸水溶液中に浸漬させて、クラッド２２の径が約２４μｍに細径化されるまでエッチングする。具体的には、この場合のコア径とクラッド径の比は１対３以下であるものとする。この工程までは、エッチングの程度、換言すれば、所望のクラッド径が異なる点を除いて、上述した図３（ａ）及び図３（ｂ）と同様の処理である。
【００３５】
光ファイバ２のクラッド２２の径が約２４μｍになるまでエッチングされると、続いて、図６（ｃ）に示すように、口出し状態にされた光ファイバ２の先端部分に、スパッタにより厚さが約２〜５ｎｍの銅コーティング層２４を形成する。その後、図６（ｄ）に示すように、光ファイバ２の銅コーティング層２４部分に、スパッタにより厚さが約１００ｎｍ以上の金コーティング層２５を形成する。
【００３６】
内層の銅コーティング層２４の厚さは、厚くすると伝送される光が吸収され、薄くすると金コーティング層２５が剥離し易くなる。そのため、この銅コーティング層２４の厚さは、両者のトレードオフの関係により定められる。内層のコーティング材は銅に限られず、アルミ、銀、ニッケル等を用いてもよい。また、外層の金コーティング層２５の厚さは、薄くすると反射率が低下するため、約１００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００３７】
光ファイバ２の先端部に銅コーティング層２４及び金コーティング層２５が形成されると、図７（ａ）に示すように７本の光ファイバ２ａを１・６配列に束ね、図７（ｂ）に示すように内径が約８０μｍのフェルール３に挿入する。なお、フェルールの外径は、約２．５ｍｍである。
【００３８】
７本の光ファイバ２ａがフェルール３に挿入されると、第１の実施の形態で示した製造方法の工程と同様に、フェルール３内に挿入された複数の光ファイバ２を接着剤で固定し、この接着剤で被覆層１１を形成する。この接着剤もたとえば、エポキシ系の接着剤である。また、金属の充填材を用いてもよい。その後、上述した実施の形態1の場合と同様に、フェルール３の端面から突出した光ファイバ２を研磨することで、バンドルファイバ１ａが製造される。
【００３９】
上述した方法で製造されたバンドルファイバ１ａの断面図は、図５（ｂ）に示したように１・６配列を呈し、全てのコア部分は半径７０μｍ以内に位置している。
【００４０】
このバンドルファイバ１ａの光ファイバ２ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ２と比較して、クラッド径をさらに細径化し、クラッド径がコア径の３倍以下になったことで生じるエバネッセント波の損失を、金属コーティングにより防止することができる。なお、本実施の形態では、エバネッセント波を遮蔽する銅コーティング層２４の厚さを約２ｎｍとし、金コーティング層２５の厚さを約２００ｎｍとした。石英に対する密着性を確保するために銅を内層に用いた。外層に金を用いたのは、さらに、化学的に安定な層を外層とし腐蝕を防ぐためである。
【００４１】
また、バンドルファイバ１ａを構成する光ファイバ２ａの一端から入射してレーザ光を他端で受光して光損失を測定した結果は、０．３ｄＢ以下であった。この結果により、上述した第２の実施の形態に係る光ファイバ２ａは、クラッド２２の径を約２４μｍと細くしたが、金属コーティング膜の反射効果により、エバネッセント波の損失が抑制されたことが明らかである。
【００４２】
［光増幅器］
本発明に係るバンドルファイバ１は、たとえば、ダブルクラッドファイバ４と結合させることにより、光増幅器に用いることが出来る。光増幅器は、光ファイバに信号光と増幅作用を与える励起光を同時に注入することで、信号光の光増幅が行われる。これにより、光増幅器として用いられる光ファイバは、入射される光信号を直接増幅しながら伝送することが出来る。具体的には、光増幅器は、入射された光信号を増幅する増幅用の光ファイバ、励起光を出力する励起光源及び励起光を光信号に合波して増幅器用光ファイバに入射する光合波器を有する。
【００４３】
一般的に、励起光源として用いられる高出力レーザダイオード（ＬＤ）は、ビーム品質や集光特性が劣るため、１０μｍ程度のコアを直接励起することは困難である。そのため、増幅用光ファイバとして、第１のクラッド層及び第２のクラッド層の二層のクラッド層を設けたダブルクラッドファイバが使用されることがある。ダブルクラッドファイバでは、ビーム品質の低い励起ＬＤの出力光を大きな断面積を持つ内部クラッド部分に伝送させ、コアで徐々に吸収させ、コアモードでレーザに発振させる。
【００４４】
図８にダブルクラッドファイバ４の一例を示す。ダブルクラッドファイバ４は、たとえば、図８に示すように、コア４１の外周に第１のクラッド４２および第２のクラッド４３が２層にわたって形成される。図８に示すダブルクラッドファイバ４のコア４１の径は１０μｍであり、第１のクラッド４２の径は約７０μｍであり、第２のクラッド４３の径は約１２５μｍであることが好ましい。なお、図８では図示されていないが、ダブルクラッドファイバ４は、第２のクラッド４３の外周に、被覆層が設けられている。
【００４５】
図９は、バンドルファイバ１とダブルクラッドファイバ４を結合させた光増幅器である。バンドルファイバ１とダブルクラッドファイバ４は、バンドルファイバ1の端面と、ダブルクラッドファイバ４の端面とが対向に配置されて接続されている。本発明に係るバンドルファイバ１と結合させるダブルクラッドファイバ４は、図８で上述したコア径、クラッド径を有することが望ましい。
【００４６】
第１の実施の形態において上述したように、バンドルファイバ１は、フェルール３の内径が約１２５μｍであり、各光ファイバ２のコア部分が直径１００μｍ以内に存在している。そのため、バンドルファイバ１は、第２のクラッド４３の径がフェルール３の内径と略同径である約１２５μｍのダブルクラッドファイバ４に接続して光増幅器に利用することが可能となる。
【００４７】
なお、図９では、第１の実施の形態に係るバンドルファイバ１を用いて光増幅器を構成しているが、第２の実施の形態に係るバンドルファイバ１ａを用いても同様に、光増幅器を構成することができる。
【００４８】
この場合のダブルクラッドファイバの第２のクラッドの径は約７０μｍであることが好ましい。第２の実施の形態において上述したように、バンドルファイバ１ａは、フェルールの内径が約８０μｍであり、コア部分が直径７０μｍ以内に存在している。そのため、バンドルファイバ１ａは、第２のクラッドの径がフェルールの内と略同径である約８０μｍのダブルクラッドファイバに接続して光増幅器に利用することが可能となる。
【００４９】
本発明の各実施の形態では、光ファイバ２，２ａのクラッドをエッチングにより細径化することが可能である。そのため、光ファイバ２，２ａを用いて製造されるバンドルファイバ１，１ａを、接続されるダブルクラッドファイバ４の径に合わせた細さにすることが可能になる。これにより、バンドルファイバ１，１ａおよびダブルクラッドファイバ４との接続点における反射を防ぐ最適な直径のバンドルファイバ１，１ａを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバンドルファイバである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るバンドルファイバの製造に用いられる光ファイバである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るバンドルファイバの製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るバンドルファイバの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るバンドルファイバである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバンドルファイバの製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るバンドルファイバの製造方法を説明する図である。
【図８】本発明に係るバンドルファイバと接続されるダブルクラッドファイバの一例である。
【図９】本発明に係るバンドルファイバを利用した光光増幅器の一例である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ…バンドルファイバ
２，２ａ…光ファイバ
３…フェルール
４…ダブルクラッドファイバ
１１…被覆層
１２…フッ化水素
２１…コア
２２…クラッド
２３…被覆層
２４…銅コーティング層
２５…金コーティング層
４１…コア
４２…第１のクラッド
４３…第２のクラッド
【図１】
2006201294.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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