(57)【要約】【課題】コア径を拡大した場合の結合効率の低下を抑えて高い結合効率が得られるようにし、また出射光による人体への悪影響の問題も併せて解決した光ファイバ、および光結合器を提供する。【解決手段】光ファイバ２０１，２０２のシングルモード光ファイバ部１４，２４およびコア拡大光ファイバ部１３，２３は、それぞれコアとクラッドからなるＳＩ型の光ファイバである。コア拡大光ファイバ部１３，２３は、その細径側の端面を内側としてシングルモード光ファイバ部１４，２４にそれぞれ融着接続している。そして、コア拡大光ファイバ部１３，２３の外側には位相調整器１５，２５をそれぞれ配置している。これらコア拡大光ファイバ部１３，２３および位相調整器１５，２５によって光結合器３０１を構成し、それぞれの位相調整器１５，２５同士を当接状態または所定距離離間した状態で対向配置することによって光結合させる。【選択図】図４
2008203420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部のコア径をその端部以外の領域でのコア径より拡大したコア拡大光ファイバ部を有する光ファイバにおいて、
前記コア拡大光ファイバ部の端面に、前記拡大したコアの端面上での位置に応じて光波の位相を調整する位相調整器を備えたことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記位相調整器は前記コアの径方向に屈折率が連続して変化した誘電体材料からなる請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
それぞれ端部のコア径をその端部以外の領域でのコア径より拡大した複数のコア拡大光ファイバ部を有し、当該コア拡大光ファイバ部の端面同士を対向させる光結合器において、
前記コア拡大光ファイバ部の少なくとも一方の端面に、前記拡大したコアの端面上での位置に応じて光波の位相を調整する位相調整器を備えたことを特徴とする光結合器。
【請求項４】
出射側の前記コア拡大光ファイバ部に出射光をコリメートする位相調整器を備えることなく、入射側の前記コア拡大光ファイバ部に備えた前記位相調整器は、前記出射側の前記コア拡大光ファイバ部から出射される光の等位相面を、前記入射側のコア拡大光ファイバ部を透過した位置で平面とするように位相調整するものである請求項３に記載の光結合器。
【請求項５】
前記位相調整器は、前記コア拡大光ファイバ部のそれぞれの端面に備えるとともに位相調整器同士で互いに嵌合するように構成した請求項３または４に記載の光結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コア径をテーパ状に拡大させた光ファイバ、および光ファイバ同士の接続や分岐を行う光結合器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石英光ファイバをコネクタで接続する方法としては、一般的には、光ファイバをフェルールに差し込んでから端面を研磨し、それらをコネクタで物理的に接触させる方法が採られている。光通信用途のシングルモードの光ファイバは、コア径（モードフィールド径）がφ１０μｍ程度と小さいため、接触時の位置ズレは１μｍ以内に抑える必要があることから、フェルールやコネクタには高い寸法精度が求められる。
【０００３】
また、一辺または直径が１μｍにも満たない程の小さな異物や汚れであっても、それが接合部にあると多くの光を反射・吸収してしまい、場合によっては信号光でファイバを焼損することがあるので、接続作業時には、これらの異物や汚れが付着しないような環境および作業方法が要求される。
【０００４】
一方、光ファイバを伝送する光信号は、例えばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）通信であれば１Ｗ程度（１０ｋＷ／ｍｍ2に相当）にも達し、誤って目に入射すると障害を生じる懸念があるため、接合作業には専門の知識を持った人だけが行っていて、家庭等での一般のユーザが着脱を行うような使い方はできない。
【０００５】
こうした課題を解決するために、接続部分のコア径を大きくする方策が考えられている。その中で最もよく知られているのが、熱拡散技術により光ファイバのＭＦＤ（モードフィールド径）を局所的に拡大させたＴＥＣファイバ（Thermally-diffused Expanded Core Fiber）である。ＴＥＣファイバは、シングルモード光ファイバの接続端面近傍を分布加熱して、コアに添加されているドーピング剤を拡散させることでコア径を拡大している。この製造方法では、分布加熱の制御性が特性に大きく影響を与えるため、安定した製造が困難であることや、製造の原理上、コア径を大きくしようとすればするほど、コアとクラッドとの屈折率差が小さくなるため、コア径をあまり大きくできないという問題があった。
【０００６】
そこで、特許文献１に示されているように、コアとクラッドの屈折率差を保ったままでコア径を拡大するようにしたコア拡大光ファイバが提案されている。
【０００７】
図１は特許文献１に示されているコア拡大光ファイバの構成を示す図である。図１において、シングルモード光ファイバ４はコア４ａとクラッド４ｂからなり、コア拡大光ファイバ３は、コア３ａとクラッド３ｂからなる。コア拡大光ファイバ３は、その細径側の端面を内側としてシングルモード光ファイバ４に融着接続して、一本の光ファイバ５としている。このシングルモード光ファイバ４のコア径ｄは例えば１０μｍ、クラッド径は１２５μｍである。また、コア拡大光ファイバ３の拡大部のコア径Ｄは５０μｍである。
【特許文献１】特開２００５−２８４１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１のコア拡大光ファイバで実際に接続しようとすると、コア径を拡げてゆく距離をかなり長くしておかないと、接続損失が大きくなるという問題がある。例えば特許文献１のコア拡大光ファイバの場合、発明者らの計算では、コア径をφ１０μｍからφ５０μｍに拡げる場合でその距離を１ｍｍとすると、このコア拡大光ファイバ同士を結合させた場合の結合効率は約６０％にも低下してしまう。さらに、コア径をφ１０μｍからφ２００μｍに拡げる場合でその距離を１．９ｍｍとすると、結合効率は僅か１％未満となることがわかった。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、コア径を拡大した場合の結合効率の低下を抑えて高い結合効率が得られるようにし、また出射光による人体への悪影響の問題も併せて解決した光ファイバ、および光結合器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは前記課題を解消することを目的として研究を行ったところ、結合効率を最も悪化させる原因は、ＳＩ（ステップインデックス）型の光ファイバでコアを拡大あるいは縮小した際に、ビームの中央部と周辺部との間で光の位相差が生じ、しかもその位相差は、どちらの場合も周辺部が一方的に遅れていくことに起因していることを見出した。
そこで前記課題を解消するために、この発明は次のように構成する。
【００１１】
（１）この発明の光ファイバは、端部のコア径をその端部以外の領域でのコア径より拡大したコア拡大光ファイバ部の端面に、拡大したコアの端面上での位置に応じて光波の位相を調整する位相調整器を備えたことを特徴としている。
【００１２】
（２）例えば前記位相調整器は前記コアの径方向に屈折率が連続して変化した誘電体材料から構成する。
【００１３】
（３）この発明の光結合器は、それぞれ端部のコア径をその端部以外の領域でのコア径より拡大した複数のコア拡大光ファイバ部の端面同士を対向させるものにおいて、コア拡大光ファイバ部の少なくとも一方の端面に、拡大したコアの端面上での位置に応じて光波の位相を調整する位相調整器を備えたことを特徴としている。
【００１４】
（４）例えば、前記光結合器は出射側のコア拡大光ファイバ部に出射光をコリメートする位相調整器を備えることなく、入射側のコア拡大光ファイバ部に備えた位相調整器は、入射側のコア拡大光ファイバ部に前記出射側のコア拡大光ファイバ部から出射される光の等位相面を、前記入射側のコア拡大光ファイバ部を透過した位置で平面とするように位相調整する位相調整器を備えたものとする。
【００１５】
（５）また、例えば前記位相調整器は、前記コア拡大光ファイバ部のそれぞれの端面に備えるとともに位相調整器同士で互いに嵌合するように構成する。
【発明の効果】
【００１６】
コア拡大光ファイバ部のコア径をその端部以外の領域でのコア径より拡大するとともに、その端面に、拡大したコアの径方向の位置に応じて光波の位相を調整する位相調整器を備えたことにより、コア拡大光ファイバ部に入射またはコア拡大光ファイバ部から出射する光の径方向の位置（中央部と周辺部）に関わらず位相が揃うことになる。その結果、良好な結合効率を得ることができる。
【００１７】
また、出射側のコア拡大光ファイバ部に出射光をコリメートする位相調整器を備えることなく、入射側のコア拡大光ファイバ部に、出射側のコア拡大光ファイバ部から出射される光の等位相面を、入射側のコア拡大光ファイバ部を透過した位置で平面とする位相調整器を備えて光結合器を構成することにより、コリメートされた、すなわち位相の揃った平行光が外部に漏れて目に入射することが有効に防止でき、人体への悪影響を未然に防げる。
【００１８】
また、前記位相調整器を、コアの径方向に屈折率が連続して変化した誘電体材料で構成することにより、端面を平面に形成できるので、優れた加工性および接合性が得られる。
【００１９】
また、コア拡大光ファイバ部のそれぞれの端面に備える位相調整器同士が互いに嵌合するように構成することにより、コア拡大光ファイバ部同士の接続や分岐のための位置合わせを容易に且つ高精度に行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る光ファイバについて、図２〜図３を基に説明する。
図２は第１の実施形態に係る光ファイバの光軸を通る面での断面図である。図２において、シングルモード光ファイバ部１４はコア１４ａとクラッド１４ｂからなるＳＩ型の光ファイバ部である。コア拡大光ファイバ部１３は、コア１３ａとクラッド１３ｂからなるＳＩ型の光ファイバ部である。コア拡大光ファイバ部１３は、その細径側の端面を内側としてシングルモード光ファイバ部１４に融着接続している。
【００２１】
コア拡大光ファイバ部１３の外側には位相調整器１５を配置している。この位相調整器１５は、コア１５ａおよびクラッド１５ｂからなり、コア１５ａは径方向に屈折率が連続して変化した誘電体材料からなる。
【００２２】
このシングルモード光ファイバ部１４、コア拡大光ファイバ部１３、および位相調整器１５によって光ファイバ２０１を構成している。図２に示す例では、図示の都合上、シングルモード光ファイバ部１４の光軸方向の長さを所定長に切って表しているが、通常はコア拡大光ファイバ部１３より充分に長い。
【００２３】
上記光ファイバ２０１のコア拡大光ファイバ部は、次のようにして構成することができる。まず、コア部分のみをフッ酸などのエッチング液につけてコアを引き上げながら径を細くしていく。その際にコアの引き上げ速度を調節する。先に引き上げた箇所は、エッチング液につけられる時間が短いので径は太いままとなる。したがってコアの引き上げ速度を調節することによりテーパ状のコアを形成する。その後、コアの周りにクラッドを形成すればよい。
【００２４】
図２に示した光ファイバのより具体的な構成は次のとおりである。
設計波長  ：  １５５０ｎｍ
〈シングルモードファイバ部１４〉
コア１４ａ：直径１０μｍ、屈折率１．４７０５
クラッド１４ｂ：直径１２５μｍ、屈折率１．４６５０
〈コア拡大光ファイバ部１３〉
長さ１９００μｍ
コア１３ａ：直径１０μｍ〜２００μｍの直線変化、屈折率１．４７０５
クラッド１３ｂ：直径２５０μｍ、屈折率１．４６５０
〈位相調整器１５〉
長さ３４μｍ
コア１５ａ：直径２００μｍ、屈折率  中心部１．５６５０，周辺部１．４６５０
クラッド１５ｂ：直径２５０μｍ、屈折率１．４６５０
中心からの距離をｒ［μｍ］としたときのコア１５ａの屈折率ｎ（ｒ）は次式を満たす。
【００２５】
n(r)＝1.565×{1-(1.565^2-1.465^2)×(r/100)^2/1.565^2}
≒1.565-(1.565-1.465)×(r/100)^2
図２（Ｂ）はその位相調整器１５のコア１５ａの中心からの距離と屈折率との関係を示している。
【００２６】
このように位相調整器１５は、直径２００μｍの光ファイバを伝搬する基本モード光が、長さ１９００μｍで直径１０μｍになるコア拡大光ファイバ部１３に入射する際に、最も効率良く圧縮されるように設計している。すなわち、このコア拡大光ファイバ部１３を通る光はコア１３ａの周辺部であるほど光路長が長くなって光の位相が遅れるが、この遅れる位相差の分だけ補償するように、位相調整器１５のコア１５ａの中央部を通る光ほど位相が遅れるように設計している。
【００２７】
図３は、直径２００μｍの光ファイバを伝搬してきた基本モード光をコア拡大光ファイバ部１３でシングルモード光ファイバ部１４を伝搬する基本モード光に圧縮した場合の結合効率を、ビーム伝搬法（ＢＰＭ法）でシミュレーションしたものである。ここでは伝搬する光の振幅強度を濃度に対応させて、その分布を示している。図３（Ａ）はコア拡大光ファイバ部１３とシングルモード光ファイバ部１４のみを備えた場合の特性、図３（Ｂ）は、それに位相調整器１５を設けた場合の特性である。このように位相調整器１５を設けることによって、コア拡大光ファイバ部１３を通る光は低損失でシングルモード光ファイバ部１４に結合することがわかる。
【００２８】
この結果を詳しく解析したところ、位相調整器１５の無い場合には、直径２００μｍの光ファイバを伝搬してきた光エネルギーの４％しかシングルモード光ファイバ部１４に伝達できなかったのに対し、位相調整器を設けることによって９５％を伝達できることがわかった。
【００２９】
また図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の位相調整器１５とシングルモード光ファイバ部１４はそのままで、コア拡大光ファイバ部１３のクラッド層１３ｂをすべてコア層１３ａにした場合の特性である。すなわち、図３（Ｃ）では、コア層１３ａのコア径に変化がない。この場合には、シングルモード光ファイバ部１４に伝達できる光エネルギーは５９％であった。
【００３０】
このように、位相調整器自体の特性だけではなく、位相調整器とコア拡大光ファイバとの組み合わせによってコア径変化部での伝搬効率が高まることがわかる。
【００３１】
。
【００３２】
この発明に係る位相調整器は、径方向の屈折率差と光軸方向の長さとで径方向の位相差を定めることができる。そのため、屈折率差が上例のように０．１ではなく、例えば０．０５の分布（コア中心の屈折率が１．５１５０、コア周辺部およびクラッドの屈折率が１．４６５０）であった場合は、位相調整器の長さを２倍にすれば、同等の伝搬特性が得られる。また、屈折率差が例えば０．０１の分布であった場合は、位相調整器の長さを１０倍にすれば、同等の伝搬特性が得られる。
【００３３】
上述の例では位相調整器を光の入射部として利用する場合について説明したが、コア拡大光ファイバ部を逆向きに用い、位相調整器が光の出射部とすれば、シングルモード光ファイバ部を進んできた光を直径２００μｍのコリメート光として位相調整器から出射させることができる。また位相の調整量を変化させれば、出射光の拡がり角を自由に制御できる。
【００３４】
次に、コア拡大光ファイバ部のテーパ角度と結合効率との関係について図８を参照して説明する。図８は、コア径を１０μｍから２００μｍへ拡大したコア拡大光ファイバ部を介してシングルモード光ファイバ同士を結合した場合の結合効率を示している。図８中の破線は、位相調整器を設けない従来構造の光ファイバで、コア拡大光ファイバ部のテーパ角度を広げることに伴って結合効率がどのように低下するかを示している。また、図８中の実線はこの発明による特性例を示している。
【００３５】
位相調整器を設けない従来構造の光ファイバではコア拡大光ファイバ部のテーパ角度を大きくすると、結合効率が急激に低下することがわかる。これに対して、この発明のように位相調整器を設ければ、テーパ角度が６度で９８％、１２度でも８８％と非常に高い結合効率が得られることがわかる。そのため、高い結合効率を維持しつつもコア径を拡大する部分（テーパ部分）の長さを短縮化できる。
【００３６】
また、結合効率は８０％程度以上であることが望ましいので、コア径を１０μｍから２００μｍへ拡大したコア拡大光ファイバ部を介してシングルモード光ファイバ同士を結合する場合、この発明はテーパ角度が０．５度以上のコア拡大光ファイバについてよりよく効果を奏することがわかる。
【００３７】
《第２の実施形態》
図４は第２の実施形態に係る３つのタイプの光結合器の光軸を通る面での断面図である。
これらの光結合器は、基本的にコア拡大光ファイバ同士を結合させることによって、接続位置の要求寸法精度を低くしている。また、接合部に対する異物や汚れの付着による特性劣化や焼損の問題を解消している。
【００３８】
図４（Ａ）に示す例では、２つの光ファイバ２０１，２０２を備えている。一方の光ファイバ２０１は、第１の実施形態で図２に示した光ファイバ２０１と同様に構成したものである。他方の光ファイバ２０２も光ファイバ２０１と同様に構成したものである。すなわち、シングルモード光ファイバ部２４およびコア拡大光ファイバ部２３はそれぞれコアとクラッドからなるＳＩ型の光ファイバ部である。コア拡大光ファイバ部２３は、その細径側の端面を内側としてシングルモード光ファイバ部２４に融着接続している。そして、コア拡大光ファイバ部２３の外側には位相調整器２５を配置している。
【００３９】
そして、コア拡大光ファイバ部１３，２３および位相調整器１５，２５によって光結合器３０１を構成している。すなわち、それぞれの位相調整器１５，２５同士を当接状態または所定距離離間した状態で対向配置することによって光結合させる。
【００４０】
この図４（Ａ）の例では、位相調整器１５，２５から入出射する光はコリメートされ、等位相面が平面を成す平行光である。
【００４１】
図４（Ａ）に示した光結合器の具体的な構成は次のとおりである。
設計波長  ：  １５５０ｎｍ
〈シングルモードファイバ部１４，２４〉
コア：直径１０μｍ、屈折率１．４７０５
クラッド：直径１２５μｍ、屈折率１．４６５０
〈コア拡大光ファイバ部１３，２３〉
長さ１９００μｍ
コア：直径１０μｍ〜２００μｍの直線変化、屈折率１．４７０５
クラッド：直径２５０μｍ、屈折率１．４６５０
〈位相調整器１５〉
長さ３４μｍ
コア：直径２００μｍ、屈折率  中心部１．５６５０，周辺部１．４６５０
クラッド：直径２５０μｍ、屈折率１．４６５０
中心からの距離をｒ［μｍ］としたときのコア１５ａの屈折率ｎ（ｒ）は次式を満たす。
【００４２】
n(r)＝1.565×{1-(1.565^2-1.465^2)×(r/100)^2/1.565^2}
≒1.565-(1.565-1.465)×(r/100)^2
この位相調整器は、長さ１９００μｍで直径２００μｍになるテーパファイバから出てきた光が、長さ１９００μｍで直径１０μｍになるテーパファイバに入射した際に、最も効率良く圧縮されるように設計されている。
【００４３】
図４（Ｂ）に示す例では、２つの光ファイバ２０３，２０４を備えている。一方の光ファイバ２０４は、シングルモード光ファイバ部２４およびコア拡大光ファイバ部２３を備えている。この光ファイバ２０４には位相調整器は備えていない。他方の光ファイバ２０３は、シングルモード光ファイバ部１４、コア拡大光ファイバ部１３、および位相調整器１６を備えている。この位相調整器１６の長さ（厚み）は、コア拡大光ファイバ部１３へ入射する光波の位相面が最適な曲面となるのに必要な長さにしている。この例の場合だと、光ファイバ２０４に位相調整器を設けていないので、位相調整器１６の長さは、図４（Ａ）に示した位相調整器１５，２５の長さの２倍である。これにより、コア拡大光ファイバ部２３から出射される光の等位相面が、コア拡大光ファイバ部１３を透過した位置（シングルモード光ファイバ部１４への入射位置）で平面となり、高効率でシングルモード光ファイバ１４に結合する。
【００４４】
このように、コア拡大光ファイバ部１３，２３および位相調整器１６によって光結合器３０２を構成している。その他の構成は図４（Ａ）の場合と同様である。
【００４５】
光ファイバ２０４には位相調整器は備えていないので、光ファイバ２０４を出射側に用いる場合、光ファイバ２０４から出射される光は非コリメート光である。また、光ファイバ２０３に設けた位相調整器１６は図４（Ａ）に示した状態での長さ（厚み寸法）より長くしているので、光ファイバ２０３を出射側に用いる場合、光ファイバ２０３から出射される光も非コリメート光となる。そのため、いずれの場合でも光結合器３０２を外した状態で、光ファイバ２０３または２０４から出射される光が眼に入射しても悪影響がない。例えば出射側を部屋の壁に光コンセントとして設けても問題が生じない。なお、光ファイバ２０４に長さの短い位相調整器を設け、その代わりに光ファイバ２０３に設けた位相調整器１６の長さを短くしてもよい。
【００４６】
図４（Ｃ）に示す例では、２つの光ファイバ２０５，２０６を備えている。光ファイバ２０５は、シングルモード光ファイバ部１４、コア拡大光ファイバ部１３、および位相調整器１７を備えている。光ファイバ２０６は、シングルモード光ファイバ部２４、コア拡大光ファイバ部２３、および逆向きの位相調整器２６を備えている。この逆向きの位相調整器２６は、図４の他の位相調整器１５〜１７，２５とは異なり、クラッド側よりもコア中心部の方が屈折率が小さい。これにともない光ファイバ２０５側の位相調整器１７の長さは図４（Ｂ）の位相調整器１６よりも長くしている。その他の構成は図４（Ａ）の場合と同様である。
【００４７】
このような構成は、光ファイバ２０６を出射側に用いる場合に光ファイバ２０６から出射される光は図４（Ｂ）の場合より非コリメート光となり、また、光ファイバ２０５を出射側に用いる場合に光ファイバ２０５から出射される光もより非コリメート光となる。そのため、いずれの場合でも光結合器３０３を外した状態で、光ファイバ２０６または２０５から出射される光が眼に入射しても、悪影響がない。
【００４８】
《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態に係る３つのタイプの光分岐器の光軸を通る面での断面図である。これらの光分岐器は光結合器の一種であり、この例では１つの光ファイバに対して２つの光ファイバを光結合させるものである。
【００４９】
図５（Ａ）に示す例では、光ファイバ２０７は、シングルモード光ファイバ部３４、コア拡大光ファイバ部３３、および位相調整器３５を備えている。また、光ファイバ２０８は、シングルモード光ファイバ部４４、コア拡大光ファイバ部４３、および位相調整器４５を備えている。さらに、光ファイバ２０９は、シングルモード光ファイバ部２４、コア拡大光ファイバ部２３、および位相調整器２５を備えている。
【００５０】
光ファイバ２０９を出射側に用いると、その位相調整器２５から出射される光はコリメート光であり、光ファイバ２０７，２０８にそれぞれ入射される。光ファイバ２０７，２０８に入射された光は位相調整器３５，４５でそれぞれ位相調整されて、高効率でシングルモード光ファイバ部３４，４４を伝搬する基本モード光に圧縮される。
【００５１】
光ファイバ２０７，２０８を出射側に用いると、それらの位相調整器３５，４５から出射される光はそれぞれコリメート光であり、光ファイバ２０９に入射される。光ファイバ２０９に入射された光は位相調整器２５で位相調整されて、高効率でシングルモード光ファイバ部２４を伝搬する基本モード光に圧縮されることになる。なお、図５（Ａ）のように、光ファイバ２０７，２０８の径を大きくすると、光ファイバ２０９から光ファイバ２０７，２０８への伝搬損失を小さくすることできる。
【００５２】
図５（Ｂ）に示す例では、光ファイバ２１０は、シングルモード光ファイバ部３８、コア拡大光ファイバ部３３、および位相調整器３６を備えている。また、光ファイバ２１１は、シングルモード光ファイバ部４８およびコア拡大光ファイバ部４３、および位相調整器４６を備えている。さらに、光ファイバ２１２は、シングルモード光ファイバ部２４およびコア拡大光ファイバ部２３を備えている。
【００５３】
光ファイバ２１２を出射側に用いると、この光ファイバ２１２は位相調整器を備えていないので、光ファイバ２１２から出射される光は非コリメート光である。また、光ファイバ２１０，２１１に設けた位相調整器３６，４６は図５（Ａ）に示した状態での長さ（厚み寸法）より長くしているので、光ファイバ２１０，２１１を出射側に用いる場合、光ファイバ２１０，２１１から出射される光も非コリメート光となる。そのため、いずれの場合でも分岐器を外した状態で、光ファイバ２１２，２１０，２１１から出射される光が眼に入射しても悪影響がない。各光ファイバ２１０，２１１，２１２のシングルモード光ファイバ部３８，４８，２４とコア拡大光ファイバ部との結合効率が高まることについては図５（Ａ）の場合と同様である。
【００５４】
但し、図５（Ｂ）の光ファイバ２１０，２１１の位相調整器３６，４６はいずれも光ファイバ２１２のコア拡大光ファイバ部２３とは光軸が伝搬方向に対して垂直方向に一定量シフトしている。そのため、位相調整器３６，４６は図４（Ｂ）に示した光ファイバ２０３の位相調整器１６とは必ずしも同じではない。光ファイバ２１０，２１１の位相調整器３６，４６は、コア拡大光ファイバ部３３，４３を透過した位置（シングルモード光ファイバ部３８，４８への入射位置）で光の等位相面が平面となるように位相調整を行う。そのため、位相調整器３６，４６は、上記光軸のずれによる位相のずれを補正するための、位相遅れ量が一方の端部から他方の端部にかけて次第に変化した位相調整器の層と、径方向の位相ずれを補正するための、位相遅れ量がクラッド側よりもコア中心部の方が大きくなる位相調整器の層との２層構造にしてもよい。
【００５５】
なお、光ファイバ２１２側に長さの短い位相調整器を設け、その代わりに光ファイバ２１０，２１１に設けた位相調整器３６，４６の長さを短くしてもよい。
【００５６】
図５（Ｃ）に示す例では、光ファイバ２１３は、シングルモード光ファイバ部３８、コア拡大光ファイバ部３９、および位相調整器３７を備えている。また、光ファイバ２１４は、シングルモード光ファイバ部４８、コア拡大光ファイバ部４９、および位相調整器４７を備えている。さらに、光ファイバ２１５は、シングルモード光ファイバ部２４、コア拡大光ファイバ部２３、および逆向きの位相調整器２６を備えている。逆向きの位相調整器２６は、図５の他の位相調整器２５，３５〜３７，４５〜４７とは異なり、クラッド側よりもコア中心部の方が屈折率が小さい。これにともない光ファイバ２１３側の位相調整器３７および光ファイバ２１４側の位相調整器４７の長さを共に図５（Ｂ）の位相調整器３６，４６よりも長くしている。
【００５７】
このような構成は、光ファイバ２１５を出射側に用いる場合に光ファイバ２１５から出射される光は図５（Ｂ）の場合より非コリメート光となり、また光ファイバ２１３，２１４を出射側に用いる場合に光ファイバ２１３，２１４から出射される光もより非コリメート光となる。そのため、いずれの場合でも分岐器を外した状態で、光ファイバ２１３，２１４，２１５から出射される光が眼に入射しても、悪影響がない。
【００５８】
なお、各光ファイバ２１３，２１４，２１５のシングルモード光ファイバ部３８，４８，２４とコア拡大光ファイバ部との結合効率が高まることについては図５（Ａ）の場合と同様である。
【００５９】
《第４の実施形態》
図６は第４の実施形態に係る光結合器の光軸を通る面での断面図である。
第２の実施形態で図４に示した例と異なり、光ファイバ２１６，２１７にハウジング１００，１１０をそれぞれ設けている。また、シングルモード光ファイバ部１４，２４、コア拡大光ファイバ部１３，２３、および位相調整器１５，２５をハウジング１００，１１０と共にそれぞれ一体的に設けて部品として構成している。これらの部品を用いると、差し込むまたは引き抜くことで光ファイバによる光配線を簡単に着脱できるので、融着接続などが不要となる。よって、一般家庭内の光配線の端末と光機器の入力端をこのような部品で統一すれば、一般のエンドユーザが光配線を自由に着脱することができる。なお、これらの部品に対してシングルモード光ファイバ１８，２８を接続するためには、同一コア径のシングルモード光ファイバ部同士を接続するための融着接続などの従来の接合技術を用いればよい。
【００６０】
《第５の実施形態》
図７は第５の実施形態に係る光結合器の光軸を通る面での断面図である。
図７（Ａ）は２つの光ファイバ２１８，２１９を着脱自在にした光結合器である。光ファイバ２１８は、シングルモード光ファイバ部１４，コア拡大光ファイバ部１３および位相調整器５５を備えている。同様に、光ファイバ２１９は、シングルモード光ファイバ部２４，コア拡大光ファイバ部２３および位相調整器６５を備えている。この２つの光ファイバ２１８，２１９は各部の符号を異ならせているが同一構成である。
【００６１】
この例では、光の入射面・出射面の領域を２分割するように位相調整器５５，６５をコア拡大光ファイバ部１３，２３にそれぞれ設けている。
【００６２】
また、この位相調整器５５，６５は、それら位相調整器同士で互いに嵌合するように構成している。この嵌合状態で、位相調整器５５，６５同士および光ファイバ２１８，２１９同士を適正な位置関係で容易に結合できることになる。
【００６３】
図７（Ｂ）は３つの光ファイバ２２０，２２１，２２２を備えた光分岐器である。光ファイバ２２０は、シングルモード光ファイバ部３８，コア拡大光ファイバ部３３および位相調整器７５を備えている。同様に、光ファイバ２２１は、シングルモード光ファイバ部４８，コア拡大光ファイバ部４３および位相調整器８５を備えている。さらに、光ファイバ２２２は、シングルモード光ファイバ部２４，コア拡大光ファイバ部２３および位相調整器６６，６７を備えている。
【００６４】
この例では、光の入射面・出射面の領域を２分割するように位相調整器７５，８５をコア拡大光ファイバ部３３，４３にそれぞれ設けている。また光の入射面・出射面の領域を３分割するように位相調整器６６，６７をコア拡大光ファイバ部２３にそれぞれ設けている。
また、この位相調整器７５，８５，６６，６７は、それら位相調整器同士で互いに嵌合するように構成している。すなわち、位相調整器７５，６６によって、それらの位相調整器同士および光ファイバ２２０，２２２同士を適正な位置関係で容易に結合できるようになり、位相調整器８５，６７によって、それらの位相調整器同士および光ファイバ２２１，２２２同士を適正な位置関係で容易に結合できるようになる。
【００６５】
前記、位相調整器同士の「嵌合」には、単なる位置決め状態で当接・係合する構造や、ロック機構を備えた構造も含まれる。
【００６６】
なお、以上の各実施形態で示した光結合器の光ファイバを伝搬するのは、情報が重畳された光信号とは限らず、例えば太陽光等の光エネルギー自体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】特許文献１に示されているコア拡大光ファイバの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る光ファイバの構成を示す図である。
【図３】同光ファイバの結合効率をビーム伝搬法（ＢＰＭ法）でシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る光結合器の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る光分岐器の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る光結合器の構成を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る光結合器および光分岐器の構成を示す図である。
【図８】コア拡大光ファイバ部のテーパ角度と結合効率との関係について示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
３ａ，４ａ−コア
３ｂ，４ｂ−クラッド
３−コア拡大光ファイバ
４−シングルモード光ファイバ
５−光ファイバ
１３，２３，３３，４３−コア拡大ファイバ部
１４，２４，３４，４４−シングルモード光ファイバ部
１５，２５，３５，４５−位相調整器
１６，２６，３６，４６−位相調整器
１７，３７，４７−位相調整器
３９，４９−コア拡大光ファイバ部
３８，４８−シングルモード光ファイバ部
５５，６５，６６，６７−位相調整器
７５，８５−位相調整器
１８，２８−シングルモード光ファイバ
１００，１１０−ハウジング
２０１〜２２２−光ファイバ
３０１〜３０３−光結合器
【図１】
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【図２】
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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３】
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