(57)【要約】【課題】分岐の均一性、波長平坦性に優れ、小型化が可能な光ファイバカプラを提供する。【解決手段】平行に密着させた２ｎ＋１（図１においてｎは１）本の裸の光ファイバ１１，１２，１３の側面を融着、延伸した接合部を有する光ファイバカプラ１０であって、中央に配置された１本の光ファイバ１１は、予め延伸された光ファイバである。中央に配置された光ファイバ１１の一方（２１）に入力された光を、他の２ｎ本の光ファィバ１２，１３の他方（２２，２３）に等分岐するように、接合部を構成する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した光ファイバカプラであって、
少なくとも１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバであることを特徴とする光ファイバカプラ。
【請求項２】
２ｍ（ｍは整数でｎ≧ｍ）本の前記光ファイバが予め延伸され、２（ｎ−ｍ）＋１本の前記光ファイバを中央に配置し、その両端にｍ本づつの予め延伸された光ファイバを配置したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。
【請求項３】
平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光ファイバカプラであって、
中央に配置された１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバであることを特徴とする光ファイバカプラ。
【請求項４】
前記中央に配置された光ファイバの一方に入力された光を、他の２ｎ本の光ファィバの他方に等分岐するように、前記接合部が構成されたことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバカプラ。
【請求項５】
平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光分波器であって、
中央に配置された１本の予め延伸された前記光ファイバを備え、
前記予め延伸された光ファイバの一方に入力された波長多重光を、他の２ｎ本の光ファィバの他方に分波するように前記接合部が構成されたことを特徴とする光分波器。
【請求項６】
平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光合波器であって、
中央に配置された１本の予め延伸された前記光ファイバを備え、
２ｎ本の光ファィバの一方に入力された異なる波長の光を、前記予め延伸された光ファイバの他方に、波長多重光として合波するように前記接合部が構成されたことを特徴とする光合波器。
【請求項７】
平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有し、中央に配置された１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバである光ファイバカプラの、前記中央に配置された光ファイバの一方を入力とし、他の２ｎ本の光ファィバの他方と次段の光ファイバカプラの前記中央に配置された光ファイバの両端とを接続したことを特徴とする多段接続光ファイバカプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバカプラに関し、より詳細には、２ｎ＋１本の光ファイバを融着、延伸して固定した光ファイバカプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムに用いられる光カプラは、導波路型、バルク型、ファイバ型に大別される。このうちファイバ型に分類される光カプラとして、溶融型光ファイバカプラが知られている。例えば、２入力２出力の溶融型光ファイバカプラは、平行に密着させた２本の裸の光ファイバの側面を加熱融着し、延伸することにより作製される。延伸されて細くなった部分では、平行する２本の光ファイバのコアが互いに接近しているので、例えば、第１の光ファイバの一方から光を入力すると、第２の光ファイバの他方から光が出力される。融着、延伸する部分の長さを変えることによって、様々な波長帯の光ファイバカプラを実現することができる。
【０００３】
溶融型光ファイバカプラは、構成が簡単であること、信頼性に優れていること、低損失であること、低価格であることなどから、多くの光通信システムに用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶融型は、導波路型またはバルク型と比較して、分岐の均一性、波長の平坦性に劣るという問題があった。波長平坦性を改良する方法として、例えば、２入力２出力（以下、２×２と省略して記す）光ファイバカプラでは、２本の光ファイバのうちの１本は、予め延伸して細径化した光ファィバを用いて作成する。また、異なる構造を有する光ファイバを組み合わせることにより、波長平坦性を改良する方法が知られている。しかし、このような方法は、３本以上の光ファイバを融着、延伸する場合には適用することができない。
【０００５】
また、溶融型は、融着、延伸部分に所定の長さを必要とすることから、導波路型またはバルク型と比較して、光ファイバカプラの小型化が難しい。さらに、１：ｎの多分岐を実現する場合には、２×２光ファイバカプラを多段に接続するために、実装効率が悪いという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、分岐の均一性、波長平坦性に優れ、小型化が可能な光ファイバカプラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した光ファイバカプラであって、少なくとも１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバであることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ファイバカプラにおいて、２ｍ（ｍは整数でｎ≧ｍ）本の前記光ファイバが予め延伸され、２（ｎ−ｍ）＋１本の前記光ファイバを中央に配置し、その両端にｍ本づつの予め延伸された光ファイバを配置したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、融着、延伸した部分の長さを制御することにより、中央の光ファィバから両端の光ファィバへの光の結合率を制御することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光ファイバカプラであって、中央に配置された１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光ファイバカプラにおいて、前記中央に配置された光ファイバの一方に入力された光を、他の２ｎ本の光ファィバの他方に等分岐するように、前記接合部が構成されたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、融着、延伸した部分の長さを制御することにより、１：ｎの等分岐光ファイバカプラを実現することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光分波器であって、中央に配置された１本の予め延伸された前記光ファイバを備え、前記予め延伸された光ファイバの一方に入力された波長多重光を、他の２ｎ本の光ファィバの他方に分波するように前記接合部が構成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有する光合波器であって、中央に配置された１本の予め延伸された前記光ファイバを備え、２ｎ本の光ファィバの一方に入力された異なる波長の光を、前記予め延伸された光ファイバの他方に、波長多重光として合波するように前記接合部が構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した接合部を有し、中央に配置された１本の前記光ファイバは、予め延伸された光ファイバである光ファイバカプラの、前記中央に配置された光ファイバの一方を入力とし、他の２ｎ本の光ファィバの他方と次段の光ファイバカプラの前記中央に配置された光ファイバの両端とを接続したことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、光ファイバカプラを多段接続することにより、１×ｎ等分岐光ファイバカプラの小型化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態にかかる光ファイバカプラの構成を示す。構成図である。光ファイバカプラ１０は、３本の同じ構造を有する光ファィバ１１〜１３を平行に密着させて、融着、延伸したものであり、３×３光ファイバカプラということができる。
【００１８】
図２に、本発明の一実施形態にかかる光ファイバカプラの伝搬損失を示す。中央の光ファィバ１１の入力ポート２１に光を入力したときに、両端の光ファィバ１２，１３の出力ポート２２，２３から出力された光と、中央の光ファィバ１１の反対側の入力ポート３１に出力された光の伝搬損失を測定した結果である。
【００１９】
両端の光ファィバ１２，１３と、中央の光ファィバ１１とを比較すると、波長依存性が異なることがわかる。このことから、中央の光ファィバ１１の波長依存性を顕著にすることによって、等分岐の１×２光ファイバカプラを実現することができる。中央の光ファィバ１１の入力ポート２１から入力した光は、両端の光ファィバ１２，１３の出力ポート２２，２３から等分岐で出力される。一方、中央の光ファィバ１１の入力ポート３１から入力した光は、両端の光ファィバ１２，１３の出力ポート３２，３３から等分岐で出力される。
【００２０】
図３に、中央の光ファィバを予め延伸した光ファイバカプラの伝搬損失を示す。中央の光ファィバ１１を予め延伸して細径化し、両端の光ファィバ１２，１３を融着して、光ファイバカプラ１０を作製した。測定方法は、上述の図２の方法と同じである。適当な長さで中央の光ファィバ１１を延伸することにより、波長依存性を顕著にすることができ、等分岐の１×２光ファイバカプラを実現することができる。中央の光ファィバ１１と両端の光ファィバ１２，１３とを比較すると、１．５５μｍ付近の波長では、２０ｄＢ以上のアイソレーションを確保できることがわかる。
【００２１】
このとき、両者の波長間隔は、光ファイバの側面を融着、延伸した接合部の長さを制御することにより、調整することができる。実際の光通信システムにおいて、１．３１／１．５５μｍＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）、１．４８／１．５５μｍＷＤＭまたは０．９８／１．５５μｍＷＤＭシステムにおける分岐機能を実現することが可能である。また、ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ　ＷＤＭ）システムにおける２０ｎｍ間隔の分岐機能も実現することができる。
【００２２】
ＷＤＭシステムの光ファイバカプラは、広い波長間隔で波長依存性を顕著にすることが必要である。例えば、０．９８／１．５５μｍＷＤＭシステムでは、５７０ｎｍである。波長平坦性は、光の通過域での伝搬損失の最小と最大の差をいう。ＷＤＭシステムの光ファイバカプラは、分岐する中心波長を中心として、±４０ｎｍの通過域にわたって、０．３ｄＢ以下の波長平坦性が求められる。通過域での波長平坦性は、波長依存性によって決定されるので、波長間隔を広くとることにより、波長による損失変化を小さくし、波長平坦性を確保することができる。本実施形態によれば、融着、延伸した接合部の長さを制御することにより、このような光ファイバカプラを実現することができる。
【００２３】
一方、両端の光ファィバ１２，１３を予め延伸して細径化し、中央の光ファィバ１１を融着して、光ファイバカプラを作製する。このようにして作製された光ファイバカプラは、融着、延伸した接合部の長さを制御することにより、中央の光ファィバ１１から両端の光ファィバ１２，１３への光の結合率を制御することができ、１×３光ファイバカプラを実現することができる。
【００２４】
本実施形態によれば、中央の光ファィバと、中央の光ファィバの両端にｎ（ｎは整数）本の光ファィバを平行に密着させて、融着、延伸した２ｎ＋１本の光ファイバカプラを作製することができる。このようにして１：ｎの等分岐カプラ、、１：２ｎ＋１の分岐カプラ、１：２ｎの分波器または２ｎ：１の合波器を作製することができる。
【００２５】
（第１実施例）
図４に、第１実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの伝搬損失を示す。図１に示した光ファイバカプラ１０において、中央の光ファィバ１１を予め延伸して細径化し、両端の光ファィバ１２，１３を融着して、１×２等分岐光ファイバカプラを作製した。中央の光ファィバ１１の入力ポート２１に、１．５５μｍの光を入力し、両端の光ファィバ１２，１３の出力ポート２２，２３からの光の伝搬損失を測定した。波長１．５５μｍの損失は３．２ｄＢであり、等分岐であることがわかる。また、０．３ｄＢ以下の波長平坦性を有する光の通過域は、１．４５〜１．６３μｍである。
【００２６】
図５に、第１実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの分岐特性とＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｌｏｓｓ）とを示す。１．５２〜１．６２μｍの波長範囲において、出力ポート２２，２３の分岐特性は０．２％以内であり、ＰＤＬは０．１ｄＢ以内である。
【００２７】
（第２実施例）
図６に、第２実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの伝搬損失を示す。図１と同様にして、中央の光ファィバ１２を予め延伸して細径化し、両端の光ファィバ１２，１３を融着して、光ファイバカプラ１０を作製した。第２実施例においては、波長１．３１μｍと１．５５μｍの２波長において等分岐となるように調整した。波長１．３１μｍと１．５５μｍにおける光の損失は、３．５ｄＢである。このとき、０．３ｄＢ以下の波長平坦性を有する光の通過域は、１．３０〜１．５８μｍであった。
【００２８】
（第３実施例）
図１と同様にして、中央の光ファィバ１１を予め延伸して細径化し、両端の光ファィバ１２，１３を融着して、光ファイバカプラ１０を作製した。第３実施例においては、中央の光ファィバ１１の入力ポート２１に、波長１．３１μｍと１．５５μｍの２波長の光を入力して、両端の光ファィバ１２，１３に分波する１×２分波器を作製した。
【００２９】
光ファィバ１２の出力ポート２２から、波長１．３１μｍの光が、損失３．２ｄＢで出力され、光ファィバ１３の出力ポート２３から、波長１．５５μｍの光が、損失０．２ｄＢで出力された。このとき、光ファィバ１２，１３のアイソレーションは、２０ｄＢ以上であった。０．３ｄＢ以下の波長平坦性を有する光の通過域は、１．５２〜１．５８μｍである。この通過域での分岐の均一性は、０．３ｄＢ以下であり、ＰＤＬは０．２ｄＢ以内である。
【００３０】
（第４実施例）
図７に、第４実施例にかかる光ファイバカプラの構成を示す。中央の光ファィバ４１を予め延伸して細径化し、両端に２本づつの光ファィバ４２，４４と光ファィバ４３，４５とを融着、延伸して、光ファイバカプラ４０（５×５光ファイバカプラ）を作製した。融着、延伸した接合部の長さを制御することにより、１×４等分岐光ファイバカプラを実現することができる。
【００３１】
（第５実施例）
さらに、中央の光ファィバを予め延伸して細径化し、両端に４本づつの光ファィバを融着、延伸して、９×９光ファイバカプラを作製することができる。融着、延伸した接合部の長さを制御することにより、１×８等分岐光ファイバカプラ、１×９分岐光ファイバカプラまたは１×８合分波器を実現することができる。
【００３２】
（第６実施例）
第４実施例と同様にして、中央の光ファィバ４１を予め延伸して細径化し、両端に２本づつの光ファィバ４２，４４と光ファィバ４３，４５とを融着、延伸して、光ファイバカプラ４０を作製した。中央の光ファィバ４１の入力ポート５１に、４波長の光を入力して、光ファィバ４２〜４５に分波する１×４分波器を実現することができる。
【００３３】
（第７実施例）
図８に、第７実施例にかかる１×４等分岐光ファイバカプラの構成を示す。図１と同様に、中央の光ファィバを予め延伸して細径化し、両端の光ファィバを融着した１×２等分岐光ファイバカプラ８１，８２を作製する。１×２等分岐光ファイバカプラ８１の両端の光ファィバの出力ポートを、１×２等分岐光ファイバカプラ８２の中央の光ファィバの入力ポートにそれぞれ接続する。１×２等分岐光ファイバカプラ８１の中央の光ファィバの入力ポート８３に入力された光は、１×２等分岐光ファイバカプラ８２の両端の光ファィバの出力ポート８４〜８７から等分岐で出力される。
【００３４】
２×２光ファイバカプラを用いて、１×４の等分岐の光ファイバカプラを構成するためには、２×２光ファイバカプラを３個用いなければならない。本実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラを用いれば、２個で構成することができ、１×ｎ等分岐光ファイバカプラの小型化を図ることができる。
【００３５】
図９に、第７実施例にかかる１×４等分岐光ファイバカプラの分岐特性を示す。１×２等分岐光ファイバカプラ８１の入力ポート８３に、１．５５μｍの光を入力し、１×２等分岐光ファイバカプラ８２の出力ポート８４〜８７からの光の分岐特性を測定した。損失は、６．２ｄＢであり、等分岐であることがわかる。また、０．３ｄＢ以下の波長平坦性を有する光の通過域は、１．４５〜１．６５μｍである。この通過域での分岐の均一性は、０．３ｄＢ以下であり、ＰＤＬは０．２ｄＢ以内である。
【００３６】
（第８実施例）
図１０に、第８実施例にかかる１×８等分岐光ファイバカプラの構成を示す。図１と同様に、中央の光ファィバを予め延伸して細径化し、両端の光ファィバを融着した１×２等分岐光ファイバカプラ１０１〜１０４を作製する。１×２等分岐光ファイバカプラ１０１の両端の光ファィバの出力ポートを、１×２等分岐光ファイバカプラ１０２の中央の光ファィバの入力ポートにそれぞれ接続する。
【００３７】
１×２等分岐光ファイバカプラ１０２の両端の光ファィバの一方の出力ポートを、１×２等分岐光ファイバカプラ１０３の中央の光ファィバの入力ポートにそれぞれ接続する。１×２等分岐光ファイバカプラ１０２の両端の光ファィバの他方の出力ポートを、１×２等分岐光ファイバカプラ１０４の中央の光ファィバの入力ポートにそれぞれ接続する。
【００３８】
１×２等分岐光ファイバカプラ１０１の中央の光ファィバの入力ポート１０５に入力された光は、１×２等分岐光ファイバカプラ１０３の両端の光ファィバの出力ポート１０６〜１０９と、１×２等分岐光ファイバカプラ１０４の両端の光ファィバの出力ポート１１０〜１１３とから等分岐で出力される。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平行に密着させた２ｎ＋１（ｎは整数）本の裸の光ファイバの側面を融着、延伸した光ファイバカプラを作製する際に、少なくとも１本の光ファイバを予め延伸しておくので、分岐の均一性、波長平坦性に優れた光ファイバカプラを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光ファイバカプラを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光ファイバカプラの伝搬損失を示す図である。
【図３】中央の光ファィバを予め延伸した光ファイバカプラの伝搬損失を示す図である。
【図４】第１実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの伝搬損失を示す図である。
【図５】第１実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの分岐特性とＰＤＬとを示す図である。
【図６】第２実施例にかかる１×２等分岐光ファイバカプラの伝搬損失を示す図である。
【図７】第４実施例にかかる光ファイバカプラを示す構成図である。
【図８】第７実施例にかかる１×４等分岐光ファイバカプラを示す構成図である。
【図９】第７実施例にかかる１×４等分岐光ファイバカプラの分岐特性を示す図である。
【図１０】第８実施例にかかる１×８等分岐光ファイバカプラを示す構成図である。
【符号の説明】
１０，４０　　光ファイバカプラ
１１〜１３，４１〜４５　　光ファィバ
２１，３１，５１，８３，１０５　　入力ポート
２２，２３，３２，３３，８４〜８７，１０６〜１１３　　出力ポート
８１，８２，１０１〜１０４　　１×２等分岐光ファイバカプラ
【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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