(57)【要約】【課題】Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバを湿熱環境下で使用しても、光ファイバの接続端部でＢ２Ｏ３を添加した領域に突き出しや凹みの生じない光ファイバ及び光ファイバ付き光部品を提供する。【解決手段】Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバであって、少なくとも一方の接続端面１ａが水を遮蔽するコーティング層１０の膜で覆われているようにする。また、前記光ファイバの端部に、その接続端面１ａが表面に露出するように光接続部品が取付けられる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバであって、少なくとも一方の接続端面が水を遮蔽するコーティング層の膜で覆われていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記コーティング層の膜及び反射防止膜の２層の膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記光ファイバは、コア部周囲に配された応力付与部に前記Ｂ２Ｏ３を添加した偏波保持光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバの端部に、その接続端面が表面に露出するように光接続部品が取付けられていることを特徴とする光ファイバ付き光部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバにボロンを添加した領域を有する光ファイバ及び光ファイバ付き光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、シリカガラスにＧｅを添加して屈折率を高めたコア部の外側を純シリカガラスからなるクラッド部で囲って形成されている。このコア部にＧｅとともにボロンを添加した光ファイバ、コア部の外周にボロンを添加した第１クラッド部で囲い、その外側を純シリカの第２クラッド部で囲った光ファイバ等がある。これらの光ファイバは、ファイバグレーティング用として用いられることがある。また、ボロンを添加する光ファイバの代表例としては、偏波保持光ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ）がよく知られている。
【０００３】
偏波保持光ファイバは、２つの偏波モード間に伝播定数差を生じさせ、それぞれの偏波モードからもう一方への偏波モードへの結合を抑制する。例えば、直線偏波の光の偏波軸を光ファイバの偏波モードに合わせて入射させると、偏波状態が保たれたまま光ファイバ中を伝播し、出射端においても同じ偏波光のみを得ることができ、偏波状態を保持したまま光を伝播させるには不可欠な光ファイバである。
【０００４】
偏波保持光ファイバは、一般に、コア部に直交する２方向から異なる応力を与えることにより、等価的に複屈折性を持たせている。この偏波保持光ファイバとしては、例えば、図１（Ａ）に示すようにコア部２の外周を取り囲むクラッド部３に、コア部２を挟むようにコア部２の両側に応力付与部４を設けた形状のものが知られている。この形状の代表的なものとして、同図に示すように応力付与部４を円柱状に形成したパンダ型光ファイバが知られている。この他、応力付与部を扇状に形成したボータイ型光ファイバ、楕円状にコア部を囲った楕円クラッド型光ファイバが知られている。
【０００５】
応力付与部４は、通常、ＳｉＯ２のガラス成分にＢ２Ｏ３を添加したガラスで形成され、Ｂ２Ｏ３を添加することにより、ＳｉＯ２と比べて熱膨張率を大きくすることができる。コア部を挟むようにして応力付与部材を配したガラス母材を光ファイバに線引きする際に、その加熱溶融から冷却される過程で、応力付与部４の収縮でコア部２に対して引っ張り応力Ｘが残り、これと直交する方向からは圧縮応力Ｙが残る。コア部２に方向によって異なる応力が加わると、これに応じて屈折率が異なるため複屈折が発生する。Ｂ２Ｏ３の濃度が高いほどコア部２に作用する応力差も大きくなり、複屈折特性も顕著となる。
【０００６】
しかし、応力付与部４のＢ２Ｏ３の濃度を大きくすると、ガラス母材の加熱延伸時にクラッド部３との界面で気泡が生じやすく、光コネクタを形成するために端面研磨を行なうと、応力付与部４にクラックが発生し、結果として複屈折特性が劣化するといわれている（例えば、特許文献１参照）。このため、前記特許文献１においては、応力付与部４のＢ２Ｏ３の濃度を中心ほど大きくなるようにすると共に、クラッド部３と接する外周部のＢ２Ｏ３の濃度が１５ｗｔ％以下となるようにしている。また、応力付与部４のＢ２Ｏ３の平均濃度は、約２０ｗｔ％になるようにされている。
【０００７】
また、応力付与部４の中心のＢ２Ｏ３濃度が高濃度であると、湿熱環境下で応力付与部４が溶解し、応力付与部４に凹みが生じることがある。そして、応力付与部４に凹みが生じると、コア部２に一定の応力付与ができなくなるため、偏波保持依存特性が低下し、偏波クロストークが起こる場合があるといわれている（例えば、特許文献２参照）。このため、前記特許文献２においては、応力付与部４のＢ２Ｏ３の平均濃度が１７〜２１ｗｔ％であり、かつＢ２Ｏ３の最大濃度が１７〜２２ｗｔ％になるようにされている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１０１３２３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１４４６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示のように応力付与部４のＢ２Ｏ３の濃度を低くすると、偏波保持光ファイバを高温、高湿の環境下に長時間曝すと、応力付与部が光ファイバ端面から突き出るという現象が生じることがある。偏波保持光ファイバを用いて光コネクタを形成する場合、応力付与部４が光ファイバ端面から突き出ると、コア部２の先端同士が接触する前に、応力付与部の突き出た部分での接触が生じ、コア部２の接合（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔ：通称ＰＣ接合といわれている）が妨げられ、接続損失の増加やバラツキが生じる。
【００１０】
また、上記特許文献２において、応力付与部４のＢ２Ｏ３濃度の最大値が２２ｗｔ％を超えると、湿熱環境下では、Ｂ２Ｏ３の潮解性により侵食されるとされている。しかし、Ｂ２Ｏ３の濃度が１７ｗｔ％の場合でも湿気により侵食が生じることがある。さらに、上記特許文献２において、Ｂ２Ｏ３の濃度が１７ｗｔ％未満であると、コア部に十分な応力を与えることができず、偏波面が保存されなくなるとされている。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバを湿熱環境下で使用しても、光ファイバの接続端部でＢ２Ｏ３を添加した領域に突き出しや凹みの生じない光ファイバ及び光ファイバ付き光部品の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による光ファイバは、Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバであって、少なくとも一方の接続端面が水を遮蔽するコーティング層の膜で覆われているようにしたものである。また、本発明による光ファイバ付き光部品は、前記光ファイバの端部に、その接続端面が表面に露出するように光接続部品が取付けられているようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の概略を説明する図で、図１（Ａ）は偏波保持光ファイバの一例を示す図、図１（Ｂ）はその他の光ファイバの一例を示す図である。図中、１は光ファイバ、２はコア部、３はクラッド部、４は応力付与部、４’は第１クラッド部を示す。
【００１４】
本発明の対象とする光ファイバ１は、光ファイバを構成するＳｉＯ２のガラス成分に、Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有するものとする。図１（Ａ）は、この種の光ファイバの代表例としての偏波保持光ファイバ（パンダ型）を示し、従来技術においても説明したように、コア部２に直交する２方向から異なる応力を与えることにより、等価的に複屈折性を持たせたものである。この偏波保持光ファイバは、コア部２の外周を取り囲むクラッド部３に、コア部２を挟むようにコア部２の両側にＢ２Ｏ３を添加した応力付与部４を設けている。なお、偏波保持光ファイバとしては、パンダ型のほか、ボータイ型、楕円クラッド型も同様な機能を有し、本発明の対象とするものである。
【００１５】
また、図１（Ｂ）は、コア部２を囲うクラッド部３の第１クラッド部４’にＢ２Ｏ３を添加して、コア部２との屈折率差を大きくした光ファイバの例で、ファイバグレーティング用として用いられるものである。
【００１６】
図１（Ａ）における応力付与部４は、ＳｉＯ２のガラス成分にＢ２Ｏ３を添加することにより、クラッド部３を形成するＳｉＯ２ガラスと比べて熱膨張率を大きくすることができる。応力付与部材をコア部両側に配したガラス母材を光ファイバに線引きした際に、加熱溶融から冷却される過程で、応力付与部４の収縮でコア部２に対して引っ張り応力Ｘがファイバ内に残り、これと直交する方向からは圧縮応力Ｙがファイバ内に残る。コア部２にＸ方向とＹ方向の２方向で異なる応力が加わると、これに応じて屈折率が異なりコア部２に複屈折が発生する。
【００１７】
上述の偏波保持光ファイバを高湿高温の環境下で長時間使用していると、応力付与部４が光ファイバ端面から突き出る現象が生じる。図２は応力付与部４の突き出し形状の観測例を示す図で、最大値が１．５μｍに達する山形状に突き出る。このような現象は、特にＢ２Ｏ３の平均濃度が１３ｗｔ％以下の場合に多く見られる。
【００１８】
この現象についての調査、解明を行なったところ、応力付与部に添加したホウ素（Ｂ）が消失されていることが判明した。ホウ素（Ｂ）の消失理由は明らかでないが、ホウ素（Ｂ）消失後のシリコン（Ｓｉ）の結合手が高温高湿下の水酸基（ＯＨ）と結びついて、結合手の長いＳｉ−ＯＨが形成され、これにより体積変化が生じ、応力付与部の突き出しが生じるものと考えられる。
【００１９】
図３は高温高湿試験後における応力付与部のＢ２Ｏ３の平均濃度と突き出し量の関係を調べた図である。高温高湿試験には、プレッシャクッカ試験装置を用い、温度１２０℃、湿度９０ＲＥ％、圧力０．１２ＭＰａ、５４ｈで行なった。なお、このプレッシャクッカ試験条件は、通常の高温高湿試験における温度８５℃、湿度８５％の１０倍程度に相当する加速試験である。この図３の結果から、応力付与部における凹凸が０．１μｍ前後の小さくなる範囲は、Ｂ２Ｏ３の平均濃度が１４．０〜１４．５ｗｔ％の範囲で、この範囲未満では応力付与部の突き出しが生じ、この範囲を超えると凹む傾向にあることも判明した。
【００２０】
Ｂ２Ｏ３の平均濃度が大きくなると、上述した特許文献２においても開示されているように、湿気によりホウ素（Ｂ）の侵食が進行し、光ファイバ端面で応力付与部に凹みが生じる。応力付与部のＢ２Ｏ３の平均濃度が小さくなると、湿気によるホウ素（Ｂ）の侵食よりもシリコン（Ｓｉ）の結合手の水酸基（ＯＨ）との反応の方が支配的となり、応力付与部が突き出すと考えられる。なお、プレッシャクッカ試験装置で同様な試験を１００ｈで行なったが、図３とほぼ同様な結果で、応力付与部の凹凸が小さくなる範囲は、Ｂ２Ｏ３の平均濃度が１４．０〜１４．５ｗｔ％の範囲であった。
【００２１】
図４は上述の偏波保持光ファイバを用いて光コネクタ接続を行なう一例を説明する図である。図４（Ａ）は光コネクタの断面図、図４（Ｂ）は光ファイバ端面の拡大図を示す。図中、５はフェルール、５ａはフェルール端面、５ｂは光ファイバ孔、５ｃはファイバ被覆挿入孔、６は保持具、７は貫通孔、８は接着剤を示す。その他の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００２２】
光コネクタは、図４（Ａ）に示すように、フェルール５内に偏波保持光ファイバを挿入固定し、フェルール５を保持具６等に保持固定して構成される。偏波保持光ファイバは、被覆を除去した先端部を、フェルール５の先端部側に形成した光ファイバ孔５ｂに挿入して位置決めされ、ファイバ被覆挿入孔５ｃ及び保持具６の貫通孔７に接着剤８を充填して接着固定される。
【００２３】
光コネクタを用いて光ファイバを突き合わせ接続する場合、光ファイバ同士がＰＣ接合されるように、光ファイバ端面１ａをフェルール端面５ａと共に弧状に研磨してフェルール端面から突出させることがある。これにより、図４（Ｂ）に光ファイバ同士の接合状態を拡大して示すように、弧状に研磨された光ファイバ端面１ａは、中心位置のコア部２の先端が互いに物理的に接触して低損失の接続を形成することができる。
【００２４】
しかし、応力付与部４に突き出し部４ａが生じると、コア部２が接触する前に突き出し部分での接触が生じ、コア部２同士の接合が妨げられる。このため、コア部端面からの反射や、突き合わせ間隔が広がって一定とならず、接続損失の増加やバラツキが起こる。また、逆に応力付与部４が凹む場合は、接続上での問題はないが、コア部２に一定の応力付与ができなくなるため、偏波保持依存特性が低下し、偏波クロストークが劣化するといわれている。
【００２５】
上述の調査、検証により、Ｂ２Ｏ３を添加した領域での突き出し及び凹みは、水分との接触が原因であることから、本発明においては、光ファイバの接続端面に水との接触を遮断するコーティング層の膜を形成する。図１に戻って本発明について説明すると、光ファイバ同士の接続又は平面導波路や光デバイスとの光接続を形成する光ファイバ端面１ａに、コーティング層１０を設ける。光ファイバ端面１ａは、図４で示したようにフェルール５に取付けた後に端面研磨を行ない、図１（Ａ）のように円弧状とする場合、又は、図１（Ｂ）のように垂直面とする場合、この他、図示しないが傾斜面とする場合がある。
【００２６】
コーティング層１０には、光学特性を損なわず、防水性、耐磨耗性、ガラスとの密着性等のよいコーティング剤を用いる。例えば、フッ素系のもので、オプツールＤＳＸ（商品名：ダイキン工業株式会社製）を用いることができる。このコーティング剤は、ディップ、刷毛、又は蒸着等により研磨後の光ファイバ端面１ａに塗布され、光ファイバ端面１ａに露出している応力付与部４あるいは第１クラッド部４’のＢ２Ｏ３を添加した領域を覆う。
【００２７】
また、光ファイバ端面１ａに、入射する光の反射を防止するために反射防止漠（ＡＲコート）を設け、光量の減衰を防止することがある。本発明においても、図１（Ｂ）の例で示すように、光ファイバ端面１ａにコーティング層１０を形成した後、その表面に反射防止膜１１を形成することができる。反射防止膜１１の形成方法については、従来知られている種々の方法で行なうことができる。なお、光ファイバ端面１ａに反射防止膜１１を形成した後、その表面にコーティング層１０を形成するようにしてもよい。
【００２８】
コーティング層１０を設けることにより、０．１３ｄＢ程度の損失増加があり、また、反射防止膜１１を設けることにより、０．２ｄＢ程度の損失増加があるが、実用上問題ない程度に抑えることができる。なお、コーティング層１０を設けずに、Ｂ２Ｏ３を添加した領域での突き出しが生じると、０．５ｄＢ程度の損失増加が生じる。
【００２９】
光ファイバ１の端末処理は、通常、図４（Ａ）に示すような光コネクタのフェルール５あるいはＶ溝基板を用いたファイバアレイ等の光接続部品に取付けた状態で端面研磨が行われる。このため、コーティング層１０の形成は、これらの部品端面も含めて行なってもよいが、光ファイバ１が露出する部分のみを選択的に行なうようにしてもよい。さらに、Ｂ２Ｏ３を添加した領域のみをコーティング層１０で覆うことにより、突き出しや凹みの問題を軽減することができるので、コア部の領域はマスク処理して、コーティング層１０が付着しないようにしてもよい。この場合、コーティング層１０による損失増加を抑えることができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、Ｂ２Ｏ３を添加した領域を有する光ファイバを湿熱環境下で使用しても、光ファイバの接続端部でＢ２Ｏ３を添加した領域に突き出しや凹みが生じないようにすることができる。この結果、光ファイバの接続部における損失の増加やバラツキをなくし、安定した動作状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略を説明する図である。
【図２】偏波保持光ファイバの応力付与部の突き出し状態を説明する図である。
【図３】偏波保持光ファイバの応力付与部のＢ２Ｏ３平均濃度と突き出し量の関係を説明する図である。
【図４】偏波保持光ファイバを用いた光コネクタの構成を説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ、１ａ…光ファイバ端面、２…コア部、３…クラッド部、４…応力付与部、４ａ…突き出し部、４’…第１クラッド部、５…フェルール、５ａ…フェルール端面、５ｂ…光ファイバ孔、５ｃ…ファイバ被覆挿入孔、６…保持具、７…貫通孔、８…接着剤、１０…コーティング層、１１…反射防止膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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