(57)【要約】【課題】融着損失を減らして特性を向上させることができるフォトニッククリスタルファイバの接続構造の提供。【解決手段】フォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２との間に、フォトニッククリスタルファイバ１の融点より低い融点を有する接続用光ファイバ３を介装する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとを接続する接続構造であって、
前記フォトニッククリスタルファイバと前記他の光ファイバとの間に、前記フォトニッククリスタルファイバの融点より低い融点を有する接続用光ファイバを介装接続する、
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造において、
前記フォトニッククリスタルファイバは、石英ガラスを主成分とするものであり、
前記接続用光ファイバは、８５０〜２０００℃の間に融点を有するものである、
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバを複数設け、これら接続用光ファイバを直列に接続するとともに、これら接続用光ファイバの融点を、フォトニッククリスタルファイバに近い側に位置するものほど低くする、
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバの比屈折率差を、前記フォトニッククリスタルファイバの比屈折率差と前記他の光ファイバの比屈折率差との間に設定する、
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のフォトニッククリスタルファイバの接続構造において、
前記接続用光ファイバのモードフィールド径を、前記フォトニッククリスタルファイバのモードフィールド径と前記他の光ファイバのモードフィールド径との間に設定する、
ことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニッククリスタルファイバと、他の光ファイバ（シングルモードファイバ等）とを接続する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高い非線形光学効果や広帯域伝送特性を発揮する光ファイバとして、フォトニッククリスタルファイバがある。フォトニッククリスタルファイバはクラッドの構成に特徴がある。具体的には、エアホールと呼ばれる空孔が多数クラッドに設けられている。
【０００３】
通常、フォトニッククリスタルファイバは、シングルモードファイバ等により構成された光ファイバ伝送経路中において、高い非線形光学効果や広帯域伝送特性が必要とされる部位に挿入接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フォトニッククリスタルファイバには、他の光ファイバとの接続部位における融着損失が大きく、所望の光学特性が得られにくいという課題がある。以下、説明する。
【０００５】
フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとは、通常、アーク放電を用いて融着接続される。両ファイバは、アーク放電により互いに溶融した時点で一斉に加熱が停止されて冷却されることで融着して一体化する。
【０００６】
クラッドに多数の空孔を有するフォトニッククリスタルファイバにおいては、構造上、そのクラッド質量は通常の光ファイバより少ない。そのため、フォトニッククリスタルファイバは、通常の光ファイバより少ない熱量で溶けてしまう。
【０００７】
このような特徴を有するフォトニッククリスタルファイバでは、融着接続に際して、フォトニッククリスタルファイバのクラッドの方が他の光ファイバのクラッドより先に溶けるのは避けられない。このことは、フォトニッククリスタルファイバのクラッドが他の光ファイバのクラッドと同一のガラス材料から構成されたとしても同様である。
【０００８】
そのため、両ファイバの融着接続時には、フォトニッククリスタルファイバのクラッドが先に溶融し、引き続いて他の光ファイバのクラッドが溶融するという経過を辿る。したがって、両ファイバの融着接続時においては、フォトニッククリスタルファイバのクラッド溶融状態は、比較的長い時間にわたって保持されてしまう。
【０００９】
しかしながら、フォトニッククリスタルファイバのクラッドには、溶融状態になると空孔がその内在空気を保持できなくなって内在空気が空孔から抜けてファイバ外部に放散し、その結果空孔が潰れてなくなる、という特徴がある。そのため、フォトニッククリスタルファイバの溶融時間が長引けば長引くほど溶融するクラッド量が多くなって消滅する空孔の量が増大してしまう。
【００１０】
このような理由により、従来のフォトニッククリスタルファイバの接続構成では、融着接続後の接続部位におけるフォトニッククリスタルファイバのクラッド中の空孔量が減少し、そのために接続部位における融着損失が大きくなって、所望の光学特性が得られなくなっていた。
【００１１】
本発明の主たる目的は、融着損失を減らして特性を向上させることができるフォトニッククリスタルファイバの接続構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するためには、本発明は、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとを接続する接続構造であって、前記フォトニッククリスタルファイバと前記他の光ファイバとの間に、前記フォトニッククリスタルファイバと前記他の光ファイバとの間に、前記フォトニッククリスタルファイバの融点より低い融点を有する接続用光ファイバを介装接続することに特徴を有している。
【００１３】
アーク放電等によってフォトニッククリスタルファイバと接続用光ファイバとを融着接続する場合、両ファイバには同時に同等の熱量が加えられることになる。ここで、両光ファイバのクラッド質量は、クラッド中の空孔の有無によって相違し、フォトニッククリスタルファイバの方が、接続用光ファイバよりクラッド質量が少ない。そのため、融着接続部位における両ファイバのクラッド到達温度は相違し、同一時点で比較すると接続用光ファイバの方が低くなる。
【００１４】
このような知見に基づいて本発明では、接続用光ファイバの融点をフォトニッククリスタルファイバの融点より低くしている。これにより、融着接続部位において、接続用光ファイバのクラッド到達温度の方がフォトニッククリスタルファイバの到達温度より低いことが避けられないとしても、両ファイバをほぼ同時に溶融させることが可能となる。
【００１５】
このような理由によって融着接続時に両ファイバを同時に溶融させることが可能となる本発明の構成では、融着接続時においてフォトニッククリスタルファイバのクラッド溶融時間を最小限に抑えることができる。そのため、フォトニッククリスタルファイバの接続部位における融着接続損を最小限に抑えることができる。
【００１６】
なお、前記フォトニッククリスタルファイバは、石英ガラスを主成分とするものであり、前記接続用光ファイバは、８５０〜２０００℃の間に融点を有するものであるのが好ましい。これは、石英ガラスを主成分とするフォトニッククリスタルファイバは８５０℃に加熱されても融解せず、ファイバ構造（空孔構造）が変化しないからである。なお、上限の２０００℃は石英ガラスが溶融する温度により規定されている。
【００１７】
なお、前記接続用光ファイバを複数設け、これら接続用光ファイバを直列に接続するとともに、これら接続用光ファイバの融点を、フォトニッククリスタルファイバに近い側に位置するものほど低くするのが好ましい。そうすれば、フォトニッククリスタルファイバの溶融に要する熱量と他の光ファイバの溶融に要する熱量との間に大きな隔たりがある場合であっても、融着接続損を最小限に抑えることができる。
【００１８】
なお、前記接続用光ファイバの比屈折率差を、前記フォトニッククリスタルファイバの比屈折率差と前記他の光ファイバの比屈折率差との間に設定するのが好ましい。
【００１９】
フォトニッククリスタルファイバのコアはピュアシリカから構成されることがある。一方、フォトニッククリスタルファイバのクラッドを含む各種の光ファイバのクラッドにはＧｅが添加されていることが多い。フォトニッククリスタルファイバのコアとクラッドとがこのような材料から構成されると、その比屈折率差は、一般的な光ファイバの比屈折率差から比較的大きく異なってしまう。そうすると、フォトニッククリスタルファイバの比屈折率差と、他の光ファイバのコア（石英ガラス等）の比屈折率差との間に相違が生じてしまう。しかしながら、フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとの間に比屈折率差の相違があると、その相違によって接続損が生じてしまう。
【００２０】
これに対して、接続用光ファイバの比屈折率差を、フォトニッククリスタルファイバの比屈折率差と他の光ファイバの比屈折率差との間に設定すれば、上記接続損を最小限に抑えることができる。
【００２１】
なお、前記接続用光ファイバのモードフィールド径を、前記フォトニッククリスタルファイバのモードフィールド径と前記他の光ファイバのモードフィールド径との間に設定するのが好ましい。
【００２２】
フォトニッククリスタルファイバと他の光ファイバとの間にモードフィールド径の相違がある場合、その相違により接続損が生じてしまう。これに対して、接続用光ファイバのモードフィールド径を、フォトニッククリスタルファイバのモードフィールド径と他の光ファイバのモードフィールド径との間に設定すれば、上記接続損を最小限に抑えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態のフォトニッククリスタルファイバの接続構造を示す一部切欠側面図である。図１において、符号１はフォトニッククリスタルファイバを示し、２は他の光ファイバ（シングルモードファイバ等）を示し、３は接続用光ファイバを示している。本発明は、フォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２とを接続用光ファイバ３を介して融着接続されている。
【００２４】
このようなフォトニッククリスタルファイバ１の接続構造は、図２（ａ）に示す光源装置１０に組み込まれるスーパーコンティニウム光発生装置１１Ａにも適用できるし、図２（ｂ）に示す受信装置１２に組み込まれる分散補償装置１１Ｂにも適用できる。
【００２５】
フォトニッククリスタルファイバ１は、石英ガラスをホストガラスとしており、コア４Ａとクラッド５Ａとを備えている。フォトニッククリスタルファイバ１はクラッド５Ａの構成に特徴がある。クラッド５Ａには多数の空孔６が設けられている。
【００２６】
他の光ファイバ２と接続用光ファイバ３とは、石英ガラスをホストガラスとしており、構造的にみて互いに同様の一般的光ファイバの構成を備えている。すなわち、他の光ファイバ２は、コア４Ｂとクラッド５Ｂとを備えている。接続用光ファイバ３は、コア４Ｃとクラッド５Ｃとを備えている。
【００２７】
このような構成を有すフォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２とが接続用光ファイバ３を介して融着接続されている。
【００２８】
以上説明した接続構成において、本実施形態は、接続用光ファイバ３のクラッド５Ｃに特徴を有している。クラッド５Ｃの融点は、フォトニッククリスタルファイバ１のクラッド５Ａの融点より低く設定されている。具体的には次のように設定されている。
【００２９】
クラッド５Ａ〜５Ｃは、石英ガラスから構成されており、そのため不純物の添加、添加不純物の変更等の物性変更をしない限り、同一の融点（２０００℃程度）を示す。そこで、本実施の形態では、融点を下げる作用を発揮する不純物をクラッド５Ｃに添加することで、クラッド５Ｃ（接続用光ファイバ３）の融点をクラッド５Ａ（フォトニッククリスタルファイバ１）の融点より下げている。詳細にいえば、クラッド５Ｃの融点を８５０〜２０００℃にしている。
【００３０】
石英ガラスからなるクラッド５Ｃの融点を下げる効果を示す不純物としては、特に限定されるものでなくどのようなものであってもよいが、Ｐ，Ｆ，Ｂ，Ｇｅ，Ａｌ等が例として挙げられる。
【００３１】
接続用光ファイバ３のホストガラス（特にクラッド５Ｃ）の融点を、フォトニッククリスタルファイバ１のホストガラス（特にクラッド５Ａ）の融点より下げるためには、このほか、接続用光ファイバ３のホストガラスを変更してもよい。石英ガラスより融点の低いガラス材料としては、テルライト，酸化ビスマス，フッ化物ガラス等が挙げられる。
【００３２】
フォトニッククリスタルファイバ１と接続用光ファイバ３との間や、接続用光ファイバ３と他の光ファイバ２との間は、アーク放電等によって融着接続される。
【００３３】
そのため、接続作業中のフォトニッククリスタルファイバ１と接続用光ファイバ３とには、同時に同等の熱量が加えられることになる。ここで、両光ファイバ１，３のクラッド質量は、クラッド５Ａ，５Ｃ中の空孔６の有無によって相違し、クラッド５Ａ（空孔６有り）の質量がクラッド５Ｃ（空孔６無し）の質量より少ない。そのため、融着接続時における接続部位の到達温度は、両クラッド５Ａ，５Ｃで相違し、同一時点で比較するとクラッド５Ａの方が低くなる。
【００３４】
これに対して、本実施形態では、クラッド５Ｃの融点をクラッド５Ａの融点より低くしている。これにより、融着接続部位において、クラッド５Ｃの到達温度がクラッド５Ａの到達温度より低いとしても、両クラッド５Ｃ，５Ａをほぼ同時に溶融させることができる。
【００３５】
したがって、融着接続時におけるクラッド５Ｃの溶融時間を最小限に抑えることができる。これにより、フォトニッククリスタルファイバ１の接続部位における融着接続損を最小限に抑えることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、フォトニッククリスタルファイバ１（特にクラッド５Ａ）のホストガラスがホストガラスとされており、その融点は２０００℃程度となっている。これに対して、接続用光ファイバ３（特にクラッド５Ｃ）は、８５０〜２０００℃の間に融点を有するものとしている。これにより、クラッド５Ｃは、クラッド５Ａが融点（８５０〜２０００℃）に加熱されても溶融せず、ファイバ構造（空孔構造）が変化しない。
【００３７】
本実施形態では、このほか、接続用光ファイバ３の比屈折率差は、フォトニッククリスタルファイバ１の比屈折率差と他の光ファイバ２の比屈折率差との間に設定されている。
【００３８】
本実施形態のフォトニッククリスタルファイバ１のコア５Ａはピュアシリカから構成されている。また、各種の光ファイバのクラッドにはＧｅが添加されていることが多く、フォトニッククリスタルファイバ１のクラッド４ＡにもＧｅが含まれている。
【００３９】
コア４Ａとクラッド５Ａとがこのような材料から構成されるフォトニッククリスタルファイバ１の比屈折率差は、一般的な光ファイバの比屈折率差から比較的大きく異なっている。このような比屈折率差を有するフォトニッククリスタルファイバの比屈折率差と、他の光ファイバのコア（石英ガラス等）の比屈折率差との間に相違が生じてしまう。比屈折率差に相違がある状態で、フォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２とを接続すると、たとえ両ファイバ１，２の間に接続用光ファイバ３を介在させるとしても、接続損が生じてしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態では、接続用光ファイバ３の比屈折率差を、フォトニッククリスタルファイバ１の比屈折率差と他の光ファイバ２の比屈折率差との間に設定している。これにより、上記接続損を最小限に抑えている。
【００４１】
また、本実施形態では、接続用光ファイバ３のモードフィールド径は、フォトニッククリスタルファイバ１のモードフィールド径と他の光ファイバ２のモードフィールド径との間に設定されている。
【００４２】
フォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２との間にモードフィールド径の相違があると、その相違によって接続損が生じてしまう。そこで、本実施形態では、接続用光ファイバ３のモードフィールド径を、フォトニッククリスタルファイバ１のモードフィールド径と他の光ファイバ２のモードフィールド径との間に設定している。これにより、上記接続損を最小限に抑えている。
【００４３】
上述した実施の形態では、単一の接続用光ファイバ３を設けることで、フォトニッククリスタルファイバ１と他の光ファイバ２との間の融着接続損を抑制している。
【００４４】
本発明は、この他、図３に示すように構成してもよい。すなわち、図３では、接続用光ファイバは複数（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…）設けられている。なお、図３では、その一例として３つとしている。これら接続用光ファイバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃを直列に接続している。さらに、これら接続用光ファイバ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの融点を、フォトニッククリスタルファイバ１に近い側に位置するものほど低くしている。
【００４５】
これにより、フォトニッククリスタルファイバ１の多量の空孔６が設けられることで、ファイバ１の溶融に要する熱量と他の光ファイバ２の溶融に要する熱量との間に大きな隔たりがある場合であっても、融着接続損を最小限に抑えることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、融着損失を減らして特性を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のフォトニッククリスタルファイバの接続構造を示す図である。
【図２】実施の形態のフォトニッククリスタルファイバの接続構造が適用可能な装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１　フォトニッククリスタルファイバ　２　他の光ファイバ
３　接続用光ファイバ　　　４Ａ〜４Ｃ　コア
５Ａ〜５Ｃ　クラッド　　　６　空孔
【図１】
2004061917.tif 000003
【図２】
2004061917.tif 000004
【図３】
2004061917.tif 000005