(57)【要約】【課題】製造が容易でかつ過剰損失を低減した偏波保持光ファイバカプラおよびその製造方法を提供する。【解決手段】融着延伸部２４をなす偏波保持光ファイバ２０の少なくとも１本における（コア２１の径）／（クラッド２２の径）または（応力付与部２３、２３の間の距離）／（クラッド２２の径）が、偏波保持光ファイバ２０の融着延伸部２４をなさない部分における（コア２１の径）／（クラッド２２の径）または（応力付与部２３、２３の間の距離）／（クラッド２２の径）よりも大きく、かつ、融着延伸部２４において応力付与部２３、２３がクラッド２２に包囲されている偏波保持光ファイバカプラ３０を提供する。２つの応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が２０μｍ以上の偏波保持光ファイバを用いる。【選択図】　　　　図２
2004133389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアを囲むクラッド内に、コアに対して対称に配置された２つの応力付与部を有する複数本の偏波保持光ファイバが並列に配され、該複数本の偏波保持光ファイバの長手方向の一部が融着延伸されてなる融着延伸部が形成された偏波保持光ファイバカプラであって、
前記融着延伸部をなす前記偏波保持光ファイバの少なくとも１本における（コア径）／（クラッド径）、または、（応力付与部間距離）／（クラッド径）は、前記偏波保持光ファイバの前記融着延伸部をなさない部分における（コア径）／（クラッド径）、または、（応力付与部間距離）／（クラッド径）よりも大きく、
かつ、前記融着延伸部において、前記応力付与部が前記クラッドに包囲されていることを特徴とする偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項２】
前記２つの応力付与部の近接する外周間の距離が２０μｍ以上である偏波保持光ファイバを用いることを特徴とする請求項１に記載の偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の偏波保持光ファイバカプラは、偏波ビームコンバイナまたは偏波ビームスプリッタであることを特徴とする偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の偏波保持光ファイバカプラは、偏波保持型波長分割多重カプラであることを特徴とする偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項５】
前記偏波保持光ファイバがＰＡＮＤＡ型光ファイバであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項６】
前記偏波保持光ファイバがＢｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の偏波保持光ファイバカプラ。
【請求項７】
コアを囲むクラッド内に、コアに対して対称に配置された２つの応力付与部を有する複数本の偏波保持光ファイバが並列に配され、該複数本の偏波保持光ファイバの長手方向の一部が融着延伸されてなる融着延伸部を形成する偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、
前記偏波保持光ファイバのうち少なくとも１本の長手方向の一部におけるクラッド外周部を、前記応力付与部を露出することなく除去して、該偏波保持光ファイバを細径化し、当該細径化した部分を融着延伸して前記融着延伸部を形成することを特徴とする偏波保持光ファイバカプラの製造方法。
【請求項８】
前記２つの応力付与部の近接する外周間の距離が２０μｍ以上である偏波保持光ファイバを用いることを特徴とする請求項７に記載の偏波保持光ファイバカプラの製造方法。
【請求項９】
前記偏波保持光ファイバの細径化する部分の長さを４０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項７または８に記載の偏波保持光ファイバカプラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保持光ファイバカプラに関し、特に融着延伸部の融着、延伸工程において発生する損失の低減を図った偏波保持光ファイバカプラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
偏波保持光ファイバとしては種々のものが提案されており、代表的なものとしてＰＡＮＤＡ型光ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　ＡＮＤ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｆｉｂｅｒ）が知られている。
図１８は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの一例を示す断面図である。このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０は、中心に設けられたコア１１と、このコア１１の周囲に、このコア１１と同心円状に設けられ、かつこのコア１１よりも低屈折率のクラッド１２と、このクラッド１２内に、コア１１を中心に対称配置され、かつこのクラッド１２よりも低屈折率の断面円形の２つの応力付与部１３、１３とから構成されている。また、このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の外径は約１２５μｍである。
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０は細径化処理が施されておらず、２つの応力付与部１３、１３の近接する外周間の距離は２０μｍ以下となっている。
【０００３】
応力付与部１３は、クラッド１２よりも大きな熱膨張係数を有している。そのため、光ファイバ母材を溶融、線引きして得られたＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０が冷却される過程で、このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の断面において応力付与部１３に起因する歪みを生じる。
そして、この歪みはコア１１に対して異方性歪みを発生させる。その結果、光を構成する２つの直交する偏波をＸ偏波（ｓｌｏｗ偏波）、Ｙ偏波（ｆａｓｔ偏波）とすると、Ｘ偏波の伝搬定数とＹ偏波の伝搬定数が異なる値となり、当然、これらの偏波の電磁界の分布も異なるものとなる。その結果、Ｘ偏波とＹ偏波が保存された状態で伝搬する特性が得られる。
【０００４】
このようなＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０などの偏波保持光ファイバを用いて作製された光カプラが、偏波保持光ファイバカプラである。特に、融着延伸型の偏波保持光ファイバカプラは、外部の光ファイバと低損失で接続することができる上に、製造性、信頼性、高光パワー耐性などの点において優れていることが知られている。このような偏波保持光ファイバカプラは、光ファイバセンサ、あるいはコヒーレント光通信用として有効な光学部品である。
【０００５】
図１９は、通常のＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いて作製した偏波保持光ファイバカプラの一例を示す斜視図である。
この偏波保持光ファイバカプラ１５は、２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０、１０を必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々のｓｌｏｗ偏波軸が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０、１０の途中のクラッド１２、１２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部（光結合部）１４を形成し、その後、必要に応じて融着延伸部１４を、ここを保護する保護ケース（図示略）などに収容したものである（例えば、特許文献１参照。）。なお、ｓｌｏｗ偏波軸とは、各々のＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０において、応力付与部１３、１３の中心を通る直線をいう。
【０００６】
このような偏波保持光ファイバカプラの種類には、特定の波長の光を分波するものや、異なる波長の光を合分波するもの（例えば、偏波保持ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ／波長分割多重）カプラなど）、また、２つの直交する偏波成分を合分波するもの（例えば、偏波ビームコンバイナ、偏波ビームスプリッタなど）などがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３２３６３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような偏波保持光ファイバの融着延伸によって製造された偏波保持光ファイバカプラには、その製造過程において、融着延伸部において過剰損失（融着延伸部で発生する損失）が発生し易いという問題があった。この過剰損失が発生し易いという問題は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いた偏波保持光ファイバカプラのみならず、Ｂｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバなど、他の偏波保持光ファイバを用いた偏波保持光ファイバカプラにおいても同様に発生していた。
この過剰損失を小さくするための方法としては、特許文献１に記載されているように、光ファイバカプラの光結合度と過剰損失をモニタしながら、過剰損失が最小となるように製造条件を調整し、偏波保持光ファイバカプラを製造する方法などがある。
【０００９】
しかしながら、偏波保持光ファイバの融着延伸の途中で、一旦、過剰損失が増大してしまうと、偏波保持光ファイバカプラの過剰損失の波長依存性が大きくなってしまい、この偏波保持光ファイバカプラを使用波長帯域が広い用途へ適用することは困難であった。また、所望の結合特性を得るために、過剰損失が最小となるように製造条件を調整するという作業は、生産性を向上させる妨げとなっていた。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、製造が容易でかつ過剰損失を低減した偏波保持光ファイバカプラおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、コアを囲むクラッド内に、コアに対して対称に配置された２つの応力付与部を有する複数本の偏波保持光ファイバが並列に配され、該複数本の偏波保持光ファイバの長手方向の一部が融着延伸されてなる融着延伸部が形成された偏波保持光ファイバカプラであって、前記融着延伸部をなす前記偏波保持光ファイバの少なくとも１本における（コア径）／（クラッド径）、または、（応力付与部間距離）／（クラッド径）は、前記偏波保持光ファイバの前記融着延伸部をなさない部分における（コア径）／（クラッド径）、または、（応力付与部間距離）／（クラッド径）よりも大きく、かつ、前記融着延伸部において、前記応力付与部が前記クラッドに包囲されている偏波保持光ファイバカプラを提供する。
【００１２】
上記構成の偏波保持光ファイバカプラにおいて、前記２つの応力付与部の近接する外周間の距離が２０μｍ以上である偏波保持光ファイバを用いることが好ましい。
【００１３】
上記偏波保持光ファイバカプラは、偏波ビームコンバイナまたは偏波ビームスプリッタとすることもできる。
【００１４】
上記偏波保持光ファイバカプラは、偏波保持型波長分割多重カプラとすることもできる。
【００１５】
上記構成の偏波保持光ファイバカプラにおいて、前記偏波保持光ファイバがＰＡＮＤＡ型光ファイバであることが好ましい。
【００１６】
上記構成の偏波保持光ファイバカプラにおいて、前記偏波保持光ファイバがＢｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバであることが好ましい。
【００１７】
本発明は、コアを囲むクラッド内に、コアに対して対称に配置された２つの応力付与部を有する複数本の偏波保持光ファイバが並列に配され、該複数本の偏波保持光ファイバの長手方向の一部が融着延伸されてなる融着延伸部を形成する偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、前記偏波保持光ファイバのうち少なくとも１本の長手方向の一部におけるクラッド外周部を、前記応力付与部を露出することなく除去して、該偏波保持光ファイバを細径化し、当該細径化した部分を融着延伸して前記融着延伸部を形成する偏波保持光ファイバカプラの製造方法を提供する。
【００１８】
上記偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、前記２つの応力付与部の近接する外周間の距離が２０μｍ以上である偏波保持光ファイバを用いることが好ましい。
【００１９】
上記偏波保持光ファイバカプラの製造方法において、前記偏波保持光ファイバの細径化する部分の長さを４０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明について説明するにあたり、偏波保持光ファイバカプラにおいて過剰損失が大きくなる理由について簡単に説明する。
図１は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの２つの応力付与部を結んだ軸（ｓｌｏｗ軸）方向の屈折率分布を示す図である。
融着延伸されていないＰＡＮＤＡ型光ファイバでは、図１に示すように、入射された光の基本モードは、コア内を伝搬する。
【００２１】
このようなＰＡＮＤＡ型光ファイバを２本用いて、これらを加熱、融着延伸して偏波保持光ファイバカプラを作製する。融着延伸部におけるＰＡＮＤＡ型光ファイバは細径化されるため、コア径も細くなり、モードフィールド径も小さくなるので、コアに閉じ込められていた光は徐々にクラッドに染み出していく。この染み出した光を、完全に他方のＰＡＮＤＡ型光ファイバに結合することができれば、過剰損失が上がることはない。
【００２２】
しかし、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの応力付与部が光の結合を妨げ、電界分布に異方性を生じさせるため、過剰損失が発生する。ここで、「応力付与部が光の結合を妨げる」とは、応力付与部はクラッドに比べて低屈折率領域なので、その部分には光が入り込めず、ある異方性をもって光が結合するということを意味している。
【００２３】
このように偏波保持光ファイバカプラの過剰損失が大きくなり易いのは、クラッド内部に低屈折率領域の応力付与部が存在するためである。
上述のように延伸途中に過剰損失が大きくなるのは、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに限らず、Ｂｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバなどの他の偏波保持光ファイバにおいても同様である。
【００２４】
以下、本発明を詳しく説明する。
図２は、本発明の偏波保持光ファイバカプラの一例を示す斜視図である。
この例の偏波保持光ファイバカプラ３０は、２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０を必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々のｓｌｏｗ偏波軸が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の途中のクラッド２２、２２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部（光結合部）２４を形成し、その後、必要に応じて融着延伸部２４を保護する保護ケース（図示略）などに収容したものである。なお、ｓｌｏｗ偏波軸とは、各々のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０において、応力付与部２３、２３の中心を通る直線をいう。
本発明の偏波保持光ファイバカプラ３０においては、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の一部が細径化され、この細径化した部分で融着延伸部２４を形成している。
【００２５】
この細径化された部分を有するＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０は、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上において、２つの応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが薄くなるように、その長手方向の一部が細径化されたものである。
【００２６】
この細径化された部分で融着延伸部を形成するので、融着延伸部２４をなすＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の少なくとも１本における（コア２１の径）／（クラッド２２の径）、または、（２つの応力付与部２３、２３の間の距離）／（クラッド２２の径）は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の融着延伸部２４をなさない部分における（コア２１の径）／（クラッド２２の径）、または、（２つの応力付与部２３、２３の間の距離）／（クラッド２２の径）よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の長手方向の一部を細径化する方法としては、クラッド２２をフッ酸によりエッチングして除去する方法、クラッド２２を研磨する方法などが用いられる。この際、細径化された部分のクラッド２２は応力付与部２３、２３を包囲して、応力付与部２３、２３が露出していないことが好ましい。
【００２８】
エッチングや研磨などにより細径化したＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の応力付与部２３、２３がクラッド２２の表面に露出すると、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の偏波保持能力が著しく低下し、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の有する偏波クロストークの値が劣化してしまう。
また、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の機械的な強度も劣化してしまうため、応力付与部２３、２３の外方には、ある程度、薄膜のクラッド２２が残存していることが好ましい。
【００２９】
一方、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが十分に厚いと、機械的信頼性は十分に確保できるが、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を融着延伸して融着延伸部を形成すると、２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０のコア２２間の距離が大きくなり、その分、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の応力付与部２３によって光の結合が妨げられやすくなるので、過剰損失を生じる。
【００３０】
また、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０では、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上において、２つの応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みは、１０μｍ以下であることが好ましい。
２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上において、２つの応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが１０μｍを超えると、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の機械的強度は十分に確保できるが、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を融着延伸して融着延伸部２４を形成すると、過剰損失を生じ易くなる。
【００３１】
さらに、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０では、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における２つの応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が２０μｍ以上であることが好ましく、２２μｍ以上がより好ましい。
【００３２】
２つの応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が２０μｍ未満では、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０をエッチング法などにより細径化するのに必要な時間が長くなる。一方、２つの応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が２０μｍ以上であれば、細径化される前のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０においても、上述の２つの応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが薄いので、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を細径化するのに必要な時間が短くて済むから、作業時間を大幅に短縮できるという利点がある。
【００３３】
ここで、応力付与部間隔（２つの応力付与部の近接する外周間の距離）の異なる３水準のＰＡＮＤＡ型光ファイバを２本ずつ用意して、１５５０ｎｍ帯で利用できる１％ＰＡＮＤＡカプラを作製した時の平均挿入損失を測定した結果を図３に示す。このとき、応力付与部の外方のクラッドの厚みは５μｍとなるように統一した。図３から、応力付与部間隔が２０μｍを超えると、平均挿入損失は約０．２ｄＢまで抑えることができる。また、約２２μｍ以上まで応力付与部間隔を広げると、挿入損失を約０．１５ｄＢまで抑えることができる。
【００３４】
そして、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０では、その外径を細径化する長さは４０ｍｍ以下であることが好ましく、実用的には５ｍｍ〜３０ｍｍである。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を細径化する長さが４０ｍｍを超えると、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の機械的強度が著しく低下してしまう。
【００３５】
ここで、図４は、細径化する長さを変化させ、光ファイバカプラを作製したときの平均破断強度を示している。このとき、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの外径を９０μｍまで細径化している。ＰＡＮＤＡ型光ファイバを細径化する長さが４０ｍｍを超えると、カプラの平均破断強度は、著しく低下していることが分かる。また、ＰＡＮＤＡ型光ファイバを細径化する長さが４０ｍｍを超えると、偏波保持光ファイバカプラを作製する際の作業性が悪くなる上に、偏波保持光ファイバカプラの大きさも大きくなってしまう。
【００３６】
また、この例の偏波保持光ファイバカプラ３０は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０のｓｌｏｗ軸方向の偏波および／またはｆａｓｔ軸方向の偏波の結合度を制御し、一方の偏波の結合度を０％、他方の偏波の結合度を１００％とすると、偏波ビームコンバイナまたは偏波ビームスプリッタとしても動作する。このように、一方の偏波の結合度を０％、他方の偏波の結合度を１００％とすると、入射ポート１からｓｌｏｗ偏波を入射し、もう一方の入射ポート２からｆａｓｔ偏波を入射した時、１つの出射ポートからｓｌｏｗ偏波とｆａｓｔ偏波が合波されて出力され、偏波ビームコンバイナとして作用する。また、１つの入射ポートからｓｌｏｗ偏波とｆａｓｔ偏波を同時に入射、または円偏光を入射すると、それぞれの出射ポートからはｓｌｏｗ偏波とｆａｓｔ偏波に分かれて出力され、偏波ビームスプリッタとして動作する。
【００３７】
さらに、偏波保持光ファイバカプラ３０は、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０のｓｌｏｗ軸方向の偏波および／またはｆａｓｔ軸方向の偏波の結合度を制御し、信号光で使用されるｓｌｏｗ軸方向の偏波の結合度を１００％、励起光で使用される波長のｓｌｏｗ軸方向の偏波および／またはｆａｓｔ軸方向の結合度を０％とすれば、偏波保持型波長多重カプラＷＤＭとして動作する。例えば、１５５０ｎｍのｆａｓｔ偏波を１００％他方のファイバに結合させ、９８０ｎｍの励起光の結合度を０％に抑えれば、偏波保持ＷＤＭカプラを実現できる。
これらの光部品を作製する際にも、偏波保持光ファイバの融着延伸によって、過剰損失が増加することはない。
【００３８】
なお、この例の偏波保持光ファイバカプラ３０では、偏波保持光ファイバとして、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を用いた例を示したが、本発明の偏波保持光ファイバカプラはこれに限定されるものではなく、偏波保持光ファイバとして、Ｂｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバを用いることもできる。そして、Ｂｏｗ−Ｔｉｅ型光ファイバを用いても、ＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いた場合と同様の構造を有する偏波保持光ファイバカプラを作製することができる。
また、この例の偏波保持光ファイバカプラ３０では、２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を用いた例を示したが、本発明の偏波保持光ファイバカプラはこれに限定されるものではない。本発明の偏波保持光ファイバカプラは、３本以上の偏波保持光ファイバの長手方向の一部が融着延伸されてなる融着延伸部が形成された偏波保持光ファイバカプラであってもよい。
【００３９】
このように、本発明の偏波保持光ファイバカプラは、偏波保持光ファイバのクラッドの一部をエッチング法や研磨法により細径化し、かつ偏波保持光ファイバの細径化した部分で融着延伸部を形成することにより、偏波保持光ファイバの延伸過程において過剰損失が増加することなく、優れた光学特性を有するものとなる。また、融着延伸部を形成する偏波保持光ファイバが細径化されていても、本発明の偏波保持光ファイバカプラの偏波クロストークは、従来の偏波保持光ファイバカプラと遜色ない値を得ることができる。
【００４０】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
外径約１２５μｍのＰＡＮＤＡ型光ファイバをフッ酸によるエッチング法などにより細径化処理し、図５（ａ）に示すようなＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を得た。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０は、外径が約９５μｍ、２つの応力付与部２３、２３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が約１９μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが約２μｍであった。
【００４１】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の細径化処理された部分のクラッド２２、２２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを得た。
【００４２】
この偏波保持光ファイバカプラのｓｌｏｗ軸方向の光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の延伸長との関係を図６に示す。
図６の結果から、ｓｌｏｗ軸方向の偏波が５０％結合するまで、過剰損失がほとんど増加しないことが確認された。
この実施例１では、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを一例としたが、実施例１と同様の構成の偏波保持光ファイバカプラで、あらゆる結合度の偏波保持光ファイバカプラでも同様の傾向を示した。また、１５５０ｎｍ以外の波長範囲における偏波保持光ファイバカプラでも同様の傾向を示した。
【００４３】
（比較例１）
図５（ｂ）に示すような、細径化処理を施さないＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を用意した。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０は、外径が約１２５μｍ、２つの応力付与部１３、１３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の近接する外周間の距離が約１９μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の外方のクラッド１２の厚みが約１７μｍであった。
【００４４】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０、１０の被覆層の一部が除去された部分のクラッド１２、１２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを得た。
【００４５】
この偏波保持光ファイバカプラのｓｌｏｗ軸方向の光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の延伸長との関係を図７に示す。
図７の結果から、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の外方のクラッド１２の厚みが厚いと、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の延伸に伴って、過剰損失が徐々に増加することが確認された。このように、細径化処理を施さないＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を使用した場合では、過剰損失の増加を抑制することができなかった。
このようにして作製した波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラの光学特性を図８（ａ）に示す。図８（ｂ）は、この例で作製した偏波保持光ファイバカプラの模式図である。
【００４６】
（実施例２）
外径約１２５μｍのＰＡＮＤＡ型光ファイバをフッ酸によるエッチング法などにより細径化処理し、図９（ａ）に示すようなＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を得た。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０は、外径が約１０５μｍ、２つの応力付与部２３、２３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が約３０μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが約２μｍであった。
【００４７】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の細径化処理された部分のクラッド２２、２２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを得た。
【００４８】
この偏波保持光ファイバカプラのｓｌｏｗ軸方向の光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の延伸長との関係を図１０に示す。
図１０の結果から、ｓｌｏｗ軸方向の偏波が５０％結合するまで、過剰損失がほとんど増加しないことが確認された。
この実施例２では、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを一例としたが、実施例２と同様の構成の偏波保持光ファイバカプラで、あらゆる結合度の偏波保持光ファイバカプラでも同様の傾向を示した。また、１５５０ｎｍ以外の波長範囲における偏波保持光ファイバカプラでも同様の傾向を示した。
【００４９】
このようにして作製した波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラの光学特性を図１１（ａ）に示す。図１１（ｂ）は、この例で作製した偏波保持光ファイバカプラの模式図である。
比較例１の偏波保持光ファイバカプラの光学特性を示した図８（ａ）と比較しても、低損失であることが確認された。
【００５０】
（比較例２）
図９（ｂ）に示すような、細径化処理を施さないＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を用意した。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０は、外径が約１２５μｍ、２つの応力付与部１３、１３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の近接する外周間の距離が約３０μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の外方のクラッド１２の厚みが約１０μｍであった。
【００５１】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０、１０の被覆層の一部が除去された部分のクラッド１２、１２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラを得た。
【００５２】
この偏波保持光ファイバカプラのｓｌｏｗ軸方向の光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の延伸長との関係を図１２に示す。
図１２の結果から、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上において、２つの応力付与部１３、１３の外方のクラッドの厚みが厚いと、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０の延伸に伴って、過剰損失が多少増加することが確認された。
【００５３】
（実施例３）
外径約１２５μｍのＰＡＮＤＡ型光ファイバをフッ酸によるエッチング法などにより細径化処理し、図９（ａ）に示すようなＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を得た。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０は、外径が約１０５μｍ、２つの応力付与部２３、２３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が約３０μｍ、２つの応力付与部２３、２３の中心を結んだ軸上における応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２の厚みが約２μｍであった。
【００５４】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０、２０の細径化処理された部分のクラッド２２、２２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１４８０ｎｍにおける偏波ビームコンバイナを得た。
この際、ｓｌｏｗ偏波とｆａｓｔ偏波の両偏波をモニタし、一方の偏波で１００％結合、他方の偏波で０％結合するように、延伸条件を最適化した。
【００５５】
このようにして作製した偏波ビームコンバイナの光学特性を図１３に示す。
図１３の結果から、ｓｌｏｗ偏波、ｆａｓｔ偏波ともに低損失であることが確認された。
【００５６】
（比較例３）
図９（ｂ）に示すような、細径化処理を施さないＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を用意した。ＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０は、外径が約１２５μｍ、２つの応力付与部１３、１３の外径が約３６μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の近接する外周間の距離が約１９μｍ、２つの応力付与部１３、１３の中心を結んだ軸上における応力付与部１３、１３の外方のクラッド１２の厚みが約１７μｍであった。
【００５７】
このＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０を２本用い、必要に応じて、その表面に設けられたプラスチックなどからなる被覆層の一部を除去した後、各々の各偏波軸（ｓｌｏｗ軸、ｆａｓｔ軸）が平行になるように整合させて並列させ、これらのＰＡＮＤＡ型光ファイバ１０、１０の被覆層の一部が除去された部分のクラッド１２、１２を接触させ、加熱、溶融するとともに、その長さ方向に延伸することによって融着延伸部を形成し、波長１４８０ｎｍにおける偏波ビームコンバイナを得た。
この際、ｓｌｏｗ偏波とｆａｓｔ偏波の両偏波をモニタし、一方の偏波で１００％結合、他方の偏波で０％結合するように、延伸条件を最適化した。
【００５８】
このようにして作製した偏波ビームコンバイナの光学特性を図１４に示す。
図１４から、実施例３と比較すると、損失が大きい上に、ｓｌｏｗ偏波の挿入損失の波長依存性およびｆａｓｔ偏波の挿入損失の波長依存性の差異が大きく、その適用範囲は限られることが確認された。
【００５９】
次に、細径化処理時間（エッチング時間）と光ファイバの外径との関係を図１５に示す。
図１５から、実施例２の応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が約３０μｍのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０では、実施例１の応力付与部２３、２３の近接する外周間の距離が約２０μｍのＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０と比較すると、応力付与部２３、２３をクラッド２２の表面に露出させるまでの時間は約半分になることが確認された。
【００６０】
実施例２のような構造のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０を用いると、応力付与部２３、２３の外方のクラッド２２を薄くするために必要な細径化処理時間が短くて済み、作業時間を大幅に短縮できる。また、実施例２のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０では、細径化処理された部分のＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の外径が１００μｍ以上であるから、取扱いが容易となる。なお、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０の一部が急激に細くなっていると、その部分において曲がり易くなっているため、丁寧に扱わないと、ＰＡＮＤＡ型光ファイバ２０が折れ易い。そこで、このように、過度に細径化処理を行わないことが望ましい。
【００６１】
次に、応力付与部がクラッドの表面に露出したＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いて作製した偏波保持光ファイバカプラと、２つの応力付与部の中心を結んだ軸上において、応力付与部の外方のクラッドを２μｍ残して細径化処理を施したＰＡＮＤＡ型光ファイバとを用いて作製した偏波保持光ファイバカプラの引張強さを比較した。この際の延伸条件は、実施例２に示した波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラと同じ延伸条件とした。
【００６２】
各々の偏波保持光ファイバカプラのワイブル強度分布を図１６に示す。
図１６から、応力付与部をクラッドの表面に露出させた偏波保持光ファイバカプラの破断強度は、応力付与部をクラッドの表面に露出させない偏波保持光ファイバカプラと比較すると、半分以下となることが分かった。したがって、応力付与部の外方には、ある程度、薄膜のクラッドが存在していることが好ましい。
【００６３】
次に、光ファイバの外径（２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバのコアの間の距離）と、規格化延伸長との関係を図１７に示す。
図１７から、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに細径化処理を施した後、加熱、溶融すると、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに細径化処理を施さないものと比較して、規格化延伸長が短くなることが分かった。このことから、ＰＡＮＤＡ型光ファイバに細径化処理を施して作製した偏波保持光ファイバカプラは、小型化を図ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏波保持光ファイバカプラは、偏波保持光ファイバのクラッドの一部をエッチング法や研磨法により細径化し、かつ偏波保持光ファイバの細径化した部分で融着延伸部を形成することにより、偏波保持光ファイバカプラの製造工程において過剰損失が増加することなく、優れた光学特性を有するものとなる。このように、偏波保持光ファイバの延伸過程において過剰損失が増加しなければ、従来の偏波保持光ファイバカプラのように延伸していく過程で結合度の変動の周期と過剰損失の変動の周期を調整する工程が必要なくなるので、製造歩留まりを向上することができる。
【００６５】
さらに、本発明の偏波保持光ファイバカプラは、過剰損失の波長依存性が低減されるので、使用波長帯域が広い用途にも適したものとなる。
また、本発明の偏波保持光ファイバカプラは、基本的な製造方法において、従来の偏波保持光ファイバカプラと同様であるから、生産性に優れている上に、高い信頼性も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＡＮＤＡ型光ファイバの２つの応力付与部を結んだ軸（ｓｌｏｗ軸）方向の屈折率分布を示す図である。
【図２】本発明の偏波保持光ファイバカプラの一例を示す斜視図である。
【図３】偏波保持光ファイバカプラの平均挿入損失と応力付与部間隔との関係を示すグラフである。
【図４】偏波保持光ファイバカプラの平均破断強度とＰＡＮＤＡ型光ファイバの細径化する長さとの関係を示すグラフである。
【図５】偏波保持光ファイバカプラを構成するＰＡＮＤＡ型光ファイバの一例を示す断面模式図である。
【図６】偏波保持光ファイバカプラの光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの延伸長との関係を示す図である。
【図７】偏波保持光ファイバカプラの光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの延伸長との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラの光学特性を示すグラフ、（ｂ）はこの偏波保持光ファイバカプラの模式図である。
【図９】偏波保持光ファイバカプラを構成するＰＡＮＤＡ型光ファイバの一例を示す断面模式図である。
【図１０】偏波保持光ファイバカプラの光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの延伸長との関係を示す図である。
【図１１】（ａ）は波長１５５０ｎｍにおける分岐比が５０％の偏波保持光ファイバカプラの光学特性を示すグラフ、（ｂ）はこの偏波保持光ファイバカプラの模式図である。
【図１２】偏波保持光ファイバカプラの光の結合度または過剰損失と、ＰＡＮＤＡ型光ファイバの延伸長との関係を示す図である。
【図１３】偏波ビームコンバイナの光学特性を示す図である。
【図１４】偏波ビームコンバイナの光学特性を示す図である。
【図１５】偏波保持光ファイバの細径化処理時間（エッチング時間）と光ファイバの外径との関係を示す図である。
【図１６】偏波保持光ファイバカプラのワイブル強度分布を示す図である。
【図１７】光ファイバの外径（２本のＰＡＮＤＡ型光ファイバのコアの間の距離）と、規格化延伸長との関係を示す図である。
【図１８】細径化処理を施していない応力付与部間隔が２０μｍ以下のＰＡＮＤＡ型光ファイバの一例を示す断面図である。
【図１９】通常のＰＡＮＤＡ型光ファイバを用いて作製した偏波保持光ファイバカプラを示す斜視図である。
【符号の説明】
２０・・・偏波保持光ファイバ、２１・・・コア、２２・・・クラッド、２３・・・応力付与部、２４・・・融着延伸部、３０・・・偏波保持光ファイバカプラ。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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