(57)【要約】【課題】光ファイバの保護被覆を除去することなく光ファイバの側面方向から偏波方向を観察し、偏波方向を揃えることができる偏波保持光ファイバとその調軸方法を提供する。【解決手段】中心に屈折率の高いコア部１２、その外側に複屈折を持たせる応力付与部１３及びクラッド部１４を有するガラスファイバを保護被覆１５で覆った偏波保持光ファイバであって、保護被覆１５の光の透過率、厚さ、応力付与部のボロン濃度を適切にすることにより、保護被覆１５の側面方向から照射する光の透過光の輝度分布により、応力付与部１３の回転位置を識別可能とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に屈折率の高いコア部、その外側に複屈折を持たせる応力付与部及びクラッド部を有するガラスファイバを保護被覆で覆った偏波保持光ファイバであって、
前記保護被覆の側面方向から照射する光の透過光の輝度分布により前記応力付与部の回転位置を識別可能とした偏波保持光ファイバ。
【請求項２】
前記保護被覆の光の透過率が８０％以上であ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。
【請求項３】
前記保護被覆の厚みが４７μｍ以下であ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。
【請求項４】
前記応力付与部のＢ２Ｏ３濃度が１０ｗｔ％超であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏波保持光ファイバ。
【請求項５】
中心部に屈折率の高いコア部、その外側に複屈折を持たせる応力付与部及びクラッド部を有するガラスファイバを保護被覆で覆った偏波保持光ファイバの調軸方法であって、
前記保護被覆の側面方向から光を照射し、前記光の透過光による輝度分布を観測することにより前記応力付与部の回転位置を識別し、前記応力付与部の回転位置を所定の位置に調整することを特徴とする偏波保持光ファイバの調軸方法。
【請求項６】
前記保護被覆と屈折率と整合する整合剤で覆って、前記応力付与部の回転位置を識別することを特徴とする請求項５に記載の偏波保持光ファイバの調軸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報光通信システムに用いられる偏波保持光ファイバとその調軸方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等の情報通信の急激な普及と情報量の増大で、ＷＤＭ（波長多重）光伝送の導入が進展し、さらに大容量伝送を可能とする高密度で多重化するＤＷＤＭ光伝送の導入も検討されている。ＷＤＭまたはＤＷＤＭ光伝送で、伝送チャンネル間の波長間隔をより狭くして多重化するために、隣接する光ファイバ間の偏波を交互に直交させ、互いの干渉による非線形効果を抑制する「偏光インターリーブ多重方式」が実用化されようとしている。
【０００３】
これらの伝送方式を実現するのに、異なる波長の光を合波あるいは分波する波長合分波器が用いられる。この波長合分波器には、例えば、平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔ−ｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＰＬＣ）で構成されるアレイ導波路回折格子（ＡｒｒａｙｅｄＷａｖｅ　ｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ；ＡＷＧ）がある。ＡＷＧは量産性、低コスト、多チャンネルの点で優れており、偏波保持特性があるので波長版を使用せずに、入出力に偏波保持光ファイバを用いて端末を形成すると、偏波保持型の波長合分波器を製造することができる。
【０００４】
近年、多チャンネルのＡＷＧに接続する偏波保持光ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：以下、ＰＭＦという）として、多心のＰＭＦを用いた光ファイバテ−プ心線や光ファイバアレイの需要が高まっている。また、ＷＤＭ用のカプラとして、ＰＭＦを用いたカプラも注目されている。ＰＭＦを用いた光ファイバテ−プ心線、光ファイバアレイ、並びに光ファイバカプラを製造するにあたり、ＰＭＦの応力付与部の位置合わせを行ない、偏波方向を所定の方向に揃える必要がある。
【０００５】
ＰＭＦは、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たものである。このＰＭＦの代表的なものとしては、コア部の両側に応力付与材を配したパンダ型ファイバ、ボータイ型ファイバ、楕円ジャケット型ファイバが知られている。これらのＰＭＦは、側圧や曲げ等の外乱に対する偏波変動を抑制することができる。
【０００６】
ＰＭＦを融着接続する場合、あるいはＰＭＦカプラを形成するには、互いの偏波方向を一致させる必要がある。従来、ＰＭＦの偏波方向を一致させたり特定の方向に揃えたりするのに、光ファイバ接続端の側面から光を照射し、ＰＭＦを透過する透過光の画像を顕微鏡カメラ等で撮像し、その輝度分布の形状を観察する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図５は、上記特許文献１に開示されているＰＭＦカプラの製造における偏波方向を観察する例を示す図である。図５（Ａ）はＰＭＦの透過光を観察する図、図５（Ｂ）はＰＭＦの撮像画像、図５（Ｃ）は撮像画像の輝度分布を示す図である。図中、１はＰＭＦ、２はコア部、３は応力付与部、４はクラッド部、５は光源、６はイメージセンサ（顕微鏡カメラ）、７は撮像画像、８は輝度プロファイル（輝度分布）を示す。
【０００８】
図のＰＭＦ１は、パンダ形のファイバで、中心に屈折率の高いコア部２、その外側に複屈折を持たせる応力付与部３及びクラッド部４を有するガラスファイバの例で示されている。ＰＭＦ１の一方の側面方向から光源５により光を照射し、他方の側面側でＰＭＦ１を透過した透過光を顕微鏡カメラ６で撮像し、撮像された撮像画像７の輝度プロファイル８を観察する。
【０００９】
撮像された画像７は、図５（Ｃ）に示すように、コア部２、応力付与部３及びクラッド部４の屈折率の違いにより、例えば、中心に明るいライン７ａが写り、その両側にやや薄明るいライン７ｂが写り、両端にさらに明るいライン７ｃが写り、次いで暗い部分７ｅとなる。この画像７を画像処理すると、図５（Ｂ）に示すような輝度分布８となる。この輝度分布８は、応力付与部３を透過する透過光の屈折により、ＰＭＦ１の中心に高輝度のピーク部８ａが生じ、その両側にやや輝度の低い低輝度部８ｂ、両端にさらに高輝度のピーク部８ｃ、及び幅の広い暗部８ｅが生じる。
【００１０】
この高輝度のピーク部８ａ，８ｃ及び低輝度部８ｂの高さ及び間隔は、応力付与部３の位置（回転位置）によって異なる。したがって、カプラを形成する２本のＰＭＦの輝度プロファイルが同じになるように、ＰＭＦの回転位置を調整することにより、ＰＭＦの偏波方向を揃えることができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２−２７１３０７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなＰＭＦの偏波方向を側面から観察する方法は、ファイバの保護被覆を除去したガラスファイバの状態で行なう必要がある。上記の特許文献１で開示された方法は、光ファイバカプラの製造を前提とするもので、保護被覆を除去した状態で応力付与部の回転位置を観察し、回転位置を調軸するものである。また、この他、１対のＰＭＦを融着接続する場合にも、偏波方向を一致させるために、双方のＰＭＦの接続端を側面から観察しているが、接続端の保護被覆を除去して偏波方向の回転位置の調軸が行なわれる。
【００１３】
複数本のＰＭＦをテープ状にしたり、光ファイバアレイを作製したりするような場合は、ファイバの保護被覆を除去することなくＰＭＦの偏波方向を揃えることが要求される。しかしながら、従来のＰＭＦは、保護被覆を除去することなく上述したような側面観察を行なうことは、実質的に不可能である。保護被覆を除去することなく偏波方向を観察する方法として、ＰＭＦの一方の端部側から光を入れ、他方の端部側での受光量を測定して偏波方向を測定する方法があるが、ＰＭＦの中間部の偏波方向を測定することはできない。
【００１４】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光ファイバの保護被覆を除去することなく光ファイバの側面方向から偏波方向を観察し、偏波方向を揃えることができる偏波保持光ファイバとその調軸方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による偏波保持光ファイバは、中心部に屈折率の高いコア部、その外側に複屈折を持たせる応力付与部及びクラッド部を有するガラスファイバを保護被覆で覆った偏波保持光ファイバであって、保護被覆の側面方向から照射する光の透過光の輝度分布により、応力付与部の回転位置を識別可能としたものである。
【００１６】
また、本発明による偏波保持光ファイバの調軸方法は、中心部に屈折率の高いコア部、その外側に複屈折を持たせる応力付与部及びクラッド部を有するガラスファイバを保護被覆で覆った偏波保持光ファイバの調軸方法であって、保護被覆の側面方向から光を照射し、光の透過光による輝度分布を観測することにより応力付与部の回転位置を識別し、応力付与部の回転位置を調整するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１により本発明の実施の形態を説明する。図中、１０は偏波保持光ファイバ、１１はガラスファイバ、１２はコア部、１３は応力付与部、１４はクラッド部、１５は保護被覆を示す。
【００１８】
図に示す偏波保持光ファイバ１０（以下、ＰＭＦという）は、パンダ形と言われているもので、中心に屈折率の高いコア部１２、その外側に複屈折を持たせる応力付与部１３と屈折率の低いクラッド部１４を有するガラスファイバ１１からなる。ガラスファイバ１１の公称外径は１２５μｍであり、外側には１層又は２層で保護被覆１５を施し、ガラスファイバ１１を保護している。
【００１９】
応力付与部１３は、例えば、ボロンを含有した円柱状の石英ガラスで形成され、コアガラスとクラッドガラスからなるガラス母材内に対称的に配置される。ボロンを含有した石英ガラスは、熱膨張係数が石英ガラスの数倍あるため、ガラス母材を光ファイバに線引きし、線引きされた光ファイバが収縮した際に、応力付与部側１３の収縮でコア部１２に引っ張り応力が残り、これに直角な方向でコア部を圧縮する応力が残る。コア部に異なる方向の応力が加わると、それに対応して屈折率が変わるため複屈折が生じる。
【００２０】
本発明は、上記の如く形成されたＰＭＦの保護被覆１５を除去することなく、保護被覆１５の外側から光を当て、ＰＭＦを透過する透過光で、応力付与部１３の回転位置を識別可能とすることにある。しかし、保護被覆１５の光透過率が７５％以下では、画像が不明確で実質的には観測不可能であり、保護被覆１５には光の透過率が高いものを用いる必要がある。そこで、保護被覆１５には、紫外線硬化型のエポキシアクリレートやウレタンアクリレート樹脂を用い、好ましくは無色で光の透過率が８０％以上のもので形成されているのが望ましい。
【００２１】
また、保護被覆１５は、ガラスファイバの外径が１２５μｍのもので、通常、被覆外径が２３５μｍ〜４００μｍ（被覆厚さは５５μｍ〜１３７μｍ）で形成されている。光の透過率は保護被覆の厚みも関係するため、本発明においては、保護被覆１５の厚さが４７μｍ以下で形成するのが望ましい。すなわち、ガラスファイバ外径が通常の１２５μｍの場合は、被覆外径を２２０μｍ以下で形成し、ガラスファイバの外径が８０μｍの場合は、被覆外径を１７５μｍ以下で形成する。しかし、保護被覆１５の被覆厚さが７μｍ以下では外圧からの保護と光学特性の維持が困難となるので、被覆厚さは７μｍ以上で形成する必要がある。
【００２２】
さらに、応力付与部１３の酸化物の含有濃度によって屈折率が異なる。応力付与部には、一般的に、Ｂ２Ｏ３（三酸化二ホウ素）を添加したガラス材が用いられるが、Ｂ２Ｏ３の添加量が多いほど屈折率は下がり、クラッド部１４との屈折率差が大きくなり、応力付与部１３の位置の識別がしやすくなる。通常、Ｂ２Ｏ３濃度は７〜１０ｗｔ％で形成されているが、本発明では、応力付与部１３のＢ２Ｏ３濃度は１０ｗｔ％超で形成されているのが望ましい。しかし、応力付与部１３のＢ２Ｏ３濃度が１８ｗｔ％以上になると、ファイバ端面を研磨加工して使用する形態においては、研磨時に応力付与部が割れることがある。しかし、研磨加工をしない使用形態においては、Ｂ２Ｏ３濃度が１８ｗｔ％以上であってもよい。
【００２３】
上述したように、ＰＭＦの保護被覆の材質や厚さを変え、また、応力付与部の屈折率を高めることにより、保護被覆の外側からＰＭＦ内の応力付与部の回転位置を識別し、偏波方向の測定を可能としている。このため、予めＰＭＦの偏波方向を揃えてテープ心線化することが容易となり、また、光ファイバアレイや光ファイバカプラの作製も容易となる。
【００２４】
図２は、図１で示した本発明のＰＭＦを側面から観察して、ＰＭＦの偏波方向を所定の方向に一致又は揃える調軸方法を説明する図である。図中、１０はＰＭＦ、５は光源、６は顕微鏡カメラ、２１は第１のファイバクランプ、２２は第２のファイバクランプ、２３は回転駆動体、２４はファイバ保持台、２５は画像処理装置を示す。
【００２５】
複数本のＰＭＦ１０の偏波方向を所定の方向に揃えてテープ化するような場合、先ず、保護被覆を除去することなく、一本づつＰＭＦ１０の一方の端部を回転駆動される第１のファイバクランプ２１に固定する。次いで、他方側（端部でなくてもよい）を第２のファイバクランプ２２に固定し、両ファイバクランプ間にＰＭＦを直線状に保持させる。この後、偏波方向を揃えようとする長手方向位置に光源５と顕微鏡カメラ６を配置する。
【００２６】
光源５と顕微鏡カメラ６によるファイバ画像の観測は、図５で示した従来の観測方法と同様である。すなわち、ＰＭＦ１０の一方の側面から光源５により光を照射し、他方の側面でＰＭＦ１０を透過した透過光を顕微鏡カメラ６で撮像する。撮像された画像は、画像処理装置２５により輝度分布に変換し、輝度分布のピーク値あるいはピーク間隔等を求める。また、これらを数値化して、所定の標準輝度分布の値と比較演算処理する。
【００２７】
また、ファイバ画像の観測に際して、保護被覆の屈折率と整合する整合剤でＰＭＦを覆って、保護被覆の表面で照射光及び透過光が屈折するのを防止して、応力付与部の回転位置を識別するのが望ましい。これにより、少なくとも保護被覆表面における屈折の影響を除くことができ、従来と同じような形態で輝度分布を観測することができる。
【００２８】
次いで、画像処理装置２５により得られたデータに基づいて、ステッピングモータ等の回転駆動体２３を駆動し、ＰＭＦ１０の偏波方向を調整して所定の方向に揃える。偏波方向の調整を終えたＰＭＦは、他のＰＭＦの偏波方向の調整が終わるまで、ファイバ保持台２４等を用いて偏波方向を保持して仮固定しておく。テープ化しようとする全てのＰＭＦ１０の偏波方向がファイバ保持台２４上に揃え終えたら、適当な成形治具を用いて所定長さの領域を、紫外線硬化型樹脂等を用いてテープ状に一体化する。
【００２９】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はＰＭＦ１０をテープ心線状にした一例を示す平面図とテープ化部の断面図、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はテープ化部にファイバアレイを取付けた一例を示す平面図と取付け部の断面図である。図中、１６、１７はテープ化部分、１８はテープ被覆、１９はファイバアレイを示し、その他の符号は、図１で用いた符合を用いることにより説明を省略する。
【００３０】
図３（Ａ）において、テープ化部分１６は、図２の方法によりＰＭＦ１０の保護被覆１５を除去することなく偏波方向が揃えられている部分である。図示では省略されている他方の端部も、テープ化部分１６と同様に偏波方向を揃えたテープ化部分としてもよいが、単心でフリー状態としてもよい。後者の場合は、他方の端部には単心のコネクタを接続したり、単心の光ファイバとの接続を行なうようにしてもよい。
【００３１】
中間部分のテープ化部分１７も、図２の方法によりＰＭＦ１０の保護被覆１５を除去することなく偏波方向を揃えてもよいが、フリー状態にして単にテープ化するだけであってもよい。前者の場合は、テープ化部分１７の中央部でテープをカットすることにより、テープ化部分１６と同様な偏向方向を揃えた部分を同時に２組形成することができる。
【００３２】
テープ化部分１６，１７はテープ被覆１８により、保護被覆１５を有する複数本のＰＭＦを、横一列に並べてテープ状に保持する。テープ化部分１６は、図３（Ｂ−イ）に示すように、偏波方向が９０°づつ交互に規則的に揃うようにしたり、図３（Ｂ−ロ）に示すように、ＰＭＦの偏波方向が横方向に揃うようにしたりすることができる。前者の場合、狭窄化された伝送チャンネル間のクロストークを抑制するのに効果的である。
【００３３】
上述のように形成されたテープ心線は、図４に示すように、テープ化部分１６の先端部のテープ被覆１８及び保護被覆１５を除去して、ガラスファイバ１１を露出させる。次いで、ガラスファイバ１１をファイバアレイ１９の基板１９ａのＶ溝１９ｂに入れ、蓋板１９ｃ押さえて位置決めする。ＰＭＦ１０は、テープ化部分１６で偏波方向が既に揃えられているので、偏波方向を調整することなく、単にそれぞれのＰＭＦ１０の保護被覆を除去して露出されたガラスファイバ１１をＶ溝１９ｂに収納し、接着剤で固定するだけでよい。このため、偏波保持光ファイバアレイを均一な品質で、容易に作製することができる。
【００３４】
また、ＰＭＦテープ心線の他方の端部が同様なテープ化部分１６で形成されていれば、同様に偏波保持光ファイバアレイを形成することができる。なお、光ファイバアレイに代えて、多心の光コネクタを取付けてもよい。また、偏波保持光ファイバカプラを作製する場合も、予め２本のＰＭＦを、保護被覆を有する状態で偏波方向を一致させておくことにより、偏波方向を揃える作業が簡単となり、均一な品質で容易に作製することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明の偏波保持光ファイバは、保護被覆を除去することなく、保護被覆の外側から応力付与部の回転位置の観察ができる。これにより、偏波方向の調整が容易となり、また、偏波保持光ファイバのテープ化が可能となり、偏波保持光ファイバを用いたファイバアレイ等の光部品の製造を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による偏波保持光ファイバの概略を説明する図である。
【図２】本発明による偏波保持光ファイバの調軸方法を説明する図である。
【図３】本発明による偏波保持光ファイバを用いたテープ心線の一例を示す図である。
【図４】本発明による偏波保持光ファイバを用いて光ファイバアレイを作製した例を示す図である。
【図５】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
５…光源、６…顕微鏡カメラ、７…撮像画像、８…輝度プロファイル（輝度分布）１，１０…偏波保持光ファイバ（ＰＭＦ）、１１…ガラスファイバ、２，１２…コア部、３，１３…応力付与部、４，１４…クラッド部、１５…保護被覆、１６、１７…テープ化部分、１８…テープ被覆、１９…ファイバアレイ、２１…第１のファイバクランプ、２２…第２のファイバクランプ、２３…回転駆動体、２４…ファイバ保持台、２５…画像処理装置。
【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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