(57)【要約】【課題】低価格、高信頼性、低損失であり、しかも小型化された光受動部品を提供する。【解決手段】複数本の光ファイバ（第１のシングルモード光ファイバ１１、第２のシングルモード光ファイバ１２）の長手方向の一部同士が融着しているとともに細径化された光結合部１３を有する光受動部品１０であり、光結合部１３では、複数本の光ファイバのうちの１本（第１のシングルモード光ファイバ１１）のＬＰ０１モードの伝搬定数と、その他の光ファイバのうちの少なくとも１本（第２のシングルモード光ファイバ１２）の高次モードの伝搬定数とが整合しており、光ファイバ（第２のシングルモード光ファイバ１２）に、光結合部１３から離間するにつれて拡径し、光結合部１３を通過した高次モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するテーパ部（第４のテーパ部１５ｄ）を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の光ファイバの長手方向の一部同士が融着しているとともに細径化された光結合部を有する光受動部品において、
光結合部では、複数本の光ファイバのうちの１本のＬＰ０１モードの伝搬定数と、その他の光ファイバのうちの少なくとも１本の高次モードの伝搬定数とが整合しており、
光ファイバに、光結合部から離間するにつれて拡径し、光結合部を通過した高次モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するテーパ部を有することを特徴とする光受動部品。
【請求項２】
光ファイバは、その細径化されていない部分がＬＰ０１モードのみを伝搬するものであることを特徴とする請求項１に記載の光受動部品。
【請求項３】
光サーキュレータであることを特徴とする請求項１または２に記載の光受動部品。
【請求項４】
光コンバイナであることを特徴とする請求項１または２に記載の光受動部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光サーキュレータ、光コンバイナなどの光受動部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信では、光サーキュレータや光コンバイナなどの光受動部品が広く使用されている。ここで、光サーキュレータは、光信号の経路整理のために用いられるものであり、光増幅器、波長多重通信を扱う光通信システム、分散補償回路などに用いられる。従来の光サーキュレータは、例えば、特許文献１〜３などに記載されている。
図５に、従来の光サーキュレータの一例の概略構成を示す。この光サーキュレータ３０は、光ファイバからなり、光を入出力する第１〜第３のポート３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、偏光子３２ａ，３２ｂと、ファラデー回転子３３とが備えられた素子型のものである。ここで、偏光子３２ａ，３２ｂとは、ある偏光方向の光のみを透過するものであり、ファラデー回転子３３とは、偏光方向を回転させるものである。
この光サーキュレータ３０は、第１のポート３１ａから入力された光を第２のポート３１ｂに出力し、第２のポート３１ｂから入力された光を第３のポート３１ｃに出力する機能を有する。なお、このような光サーキュレータでは、さらに、第３のポートから入力された光を第１のポートに出力する機能を有するものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭６０−４９８８７号公報
【特許文献２】
特公昭５８−１０７２６号公報
【特許文献３】
特許第２５３９５６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光サーキュレータを作製する際には、光ファイバと、偏光子やファラデー回転子などの素子とを接続する必要がある。しかしながら、偏光子やファラデー回転子などは特別な素子であるため、低価格化が困難になっていた。また、その光ファイバと素子との接続では、精密な光軸合わせが求められるが、高精度に光軸合わせするのは難しいので、損失が大きく、製品の信頼性が低かった。しかも、慎重な作業になり、光サーキュレータの作製時間が長くなった。さらに、その接続には接着剤を使用することが多く、従来の光サーキュレータでは光が接着剤を透過することになるので、耐環境性や耐高光パワー特性に問題があった。
また、光コンバイナにおいても、素子を用いたものは、光サーキュレータと同様の問題があった。
さらに、近年、光受動部品においては、小型化が求められているが、これまでに、低価格、高信頼性、低損失であり、耐環境性や耐高光パワー特性に優れたものであって、小型化されたものは提供されていなかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、低価格、高信頼性、低損失であり、耐環境性や耐高光パワー特性に優れ、しかも小型化された光受動部品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受動部品は、複数本の光ファイバの長手方向の一部同士が融着しているとともに細径化された光結合部を有する光受動部品において、
光結合部では、複数本の光ファイバのうちの１本のＬＰ０１モードの伝搬定数と、その他の光ファイバのうちの少なくとも１本の高次モードの伝搬定数とが整合しており、
光ファイバに、光結合部から離間するにつれて拡径し、光結合部を通過した高次モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するテーパ部を有することを特徴とする。
本発明の光受動部品においては、光ファイバは、その細径化されていない部分がＬＰ０１モードのみを伝搬するものであることが好ましい。
本発明の光受動部品を、光サーキュレータとして用いることができる。
または、本発明の光受動部品を、光コンバイナとして用いることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の光受動部品の一実施形態例について図面を参照して説明する。
図１〜３は、本実施形態例の光受動部品を示す上面図である。
この光受動部品１０は、第１のシングルモード光ファイバ１１と第２のシングルモード光ファイバ１２の長手方向の一部同士が融着しているとともに細径化された光結合部１３を有するものである。
この光受動部品１０において、光結合部１３では、第１のシングルモード光ファイバ１１のＬＰ０１モードの伝搬定数と、第２のシングルモード光ファイバ１２のＬＰ０２モードの伝搬定数とが整合している。このように、第１のシングルモード光ファイバ１１のＬＰ０１モードの伝搬定数と、第２のシングルモード光ファイバ１２のＬＰ０２モードの伝搬定数とが整合しているので、光結合部１３においては、第１のシングルモード光ファイバ１１を伝搬するＬＰ０１モード光が第２のシングルモード光ファイバ１２に結合する。
【０００７】
ここで、第１のシングルモード光ファイバ１１および第２のシングルモード光ファイバ１２の細径化されていない部分のことを、非細径化部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄという。また、光結合部１３と非細径化部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄとの間に位置し、光結合部１３から離間するにつれて拡径する部分のことをそれぞれ第１のテーパ部１５ａ、第２のテーパ部１５ｂ、第３のテーパ部１５ｃ、第４のテーパ部１５ｄという。これらのうち、少なくとも第４のテーパ部１５ｄは、光結合部１３を通過したＬＰ０２モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するようになっている。
また、第１のシングルモード光ファイバ１１の端部を第１のポート１６ａおよび第２のポート１６ｂといい、第２のシングルモード光ファイバ１２の端部を第１のポート１６ｃおよび第２のポート１６ｄという。
さらに、第１のシングルモード光ファイバ１１および第２のシングルモード光ファイバ１２は、非細径化部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがＬＰ０１モードのみを伝搬するものである。
【０００８】
また、この光受動部品１０は、光結合部１３における第１のシングルモード光ファイバ１１のＬＰ０２モードの伝搬定数と、光結合部１３における第２のシングルモード光ファイバ１２のＬＰ０１モードの伝搬定数とが整合するようにはされていない。また、テーパ部１５ｄは、非細径化部１４ｄを伝搬したＬＰ０１モードの光を高次モードに変換するようにはなっていない。
【０００９】
このような光受動部品１０では、光結合部１３にて光ファイバが細径化されているので、光結合部１３のモードフィールド径が非細径化部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのモードフィールド径より大きくなる。その結果、光結合部１３では、高次モードの光を伝搬することができ、第１のシングルモード光ファイバ１１を伝搬するＬＰ０１モードの光の一部を、光結合部１３においてＬＰ０２モードの光に変換する。したがって、この光受動部品１０では、光結合部１３が第１のモード変換器としての機能を果たす。
また、第４のテーパ部１５ｄは、光結合部１３を通過したＬＰ０２モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するようになっているから、第２のモード変換器としての機能を果たす。
【００１０】
このような光受動部品１０を、光サーキュレータあるいは光コンバイナとして用いることができる。
図１および図２は、この光受動部品１０を光サーキュレータとして用いた際の光の伝搬の様子を説明する図である。
第１のシングルモード光ファイバ１１の第１のポート１６ａから入射したＬＰ０１モードの光の一部は、光結合部１３においてＬＰ０２モードの光になるとともに、第２のシングルモード光ファイバ１２に結合する。次いで、モード変換され、光結合部１３の第２のシングルモード光ファイバ１２を伝搬するＬＰ０２モードの光は、光結合部１３につながっている第４のテーパ部１５ｄを伝搬する。ここで、第４のテーパ部１５ｄにおいて、ＬＰ０２モードの光はＬＰ０１モードに変換され、しかも第２のシングルモード光ファイバ１２の非細径化部１４ｄはＬＰ０１モードのみを伝搬するものであるから、第４のテーパ部１５ｄを通過する間に、ＬＰ０２モードの光はＬＰ０１モードの光になる。そして、第２のシングルモード光ファイバ１２の非細径化部１４ｄを伝搬するＬＰ０１モードの光は、第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄから出射する。
【００１１】
また、第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄから入射したＬＰ０１モードの光は、第４のテーパ部１５ｄ、光結合部１３、第３のテーパ部１５ｃを通過してもモード変換されず、また、第１のシングルモード光ファイバ１１に結合しないから、そのまま第２のシングルモード光ファイバ１２の第１のポート１６ｃから出射する。
【００１２】
このように、この光受動部品１０では、第１のシングルモード光ファイバ１１の第１のポート１６ａから第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄへと光が伝搬するとともに、第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄから第２のシングルモード光ファイバ１２の第１のポート１６ｃへと光が伝搬し、しかも各ポートへ入射する光のモードと各ポートから出射する光のモードが同じであるから、光サーキュレータとして機能する。
【００１３】
また、図３に示すように、この光受動部品１０は、第２のシングルモード光ファイバ１２の第１のポート１６ｃから入射したＬＰ０１モードの光は、第３のテーパ部１５ｃ、光結合部１３、第４のテーパ部１５ｄを通過してもモード変換されず、また、第１のシングルモード光ファイバ１１に結合しないから、そのまま第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄから出射する。
このように、この光受動部品１０では、第１のシングルモード光ファイバ１１の第１のポート１６ａから第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄへと光が伝搬するとともに、第２のシングルモード光ファイバ１２の第１のポート１６ｃから第２のシングルモード光ファイバ１２の第２のポート１６ｄへと光が伝搬する。つまり、異なる２つのポートから入射した光が同じポートへと伝搬するので、光コンバイナとして機能する。
【００１４】
次に、この光受動部品の製造方法について図４を参照して説明する。
この製造方法では、まず、第１のシングルモード光ファイバ１１と第２のシングルモード光ファイバ１２とを、互いの長手方向の一部同士が接触するように配置する。次いで、光結合部形成工程において、その接触部２１を酸水素炎バーナ２２により加熱しながら、第１のシングルモード光ファイバ１１および第２のシングルモード光ファイバ１２を延伸して、接触部２１を融着するとともに細径化し、光結合部を形成させて、図１〜図３に示すような光受動部品１０を製造する。
【００１５】
上記光結合部形成工程では、光結合部１３における第１のシングルモード光ファイバ１１のＬＰ０１モードの伝搬定数と、光結合部１３における第２のシングルモード光ファイバ１２のＬＰ０２モードの伝搬定数とが整合するように細径化する。それとともに、その細径化において光の導波部分の径を変化させて、光結合部１３と第２のシングルモード光ファイバ１２の非細径化部１４ｄとの間に、光結合部１３を伝搬したＬＰ０２モードの光をＬＰ０１モードの光に変換するような第４のテーパ部１５ｄを形成する。
【００１６】
第１のシングルモード光ファイバ１１のＬＰ０１モードの伝搬定数と、第２のシングルモード光ファイバ１２の高次モードの伝搬定数とが整合するように融着延伸する技術については以下の参考文献１，２に記載されている。
参考文献１：林涛ら、“融着テーパ形光ファイバモード変換器”、電子情報通信学会論文誌、Ｃ−１，Ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ１１，ｐｐ６５０−６５１，１９９８年１１月
参考文献２：Ｋｗａｎｇ  Ｙｏｎｇ  Ｓｏｎｇら、“Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆｕｓｅｄ−Ｔｙｐｅ  Ｍｏｄｅ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｒｅ  Ｔｗｏ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  ａｔ  １５５０ｎｍ”，ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１４，Ｎｏ．４，２００２年４月
【００１７】
光結合部１３を伝搬したＬＰ０２モードの光をＬＰ０１モードの光に変換させるような第４のテーパ部１５ｄを形成させる方法としては、例えば、ＢＰＭ（Ｂｅａｍ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ：ビーム伝搬法）等の方法を用いて、あらかじめシミュレートして最適延伸量を求めておき、その最適延伸量になるように第２のシングルモード光ファイバを溶融延伸する方法などが挙げられる。
また、フッ素等を添加することで、加熱により屈折率プロファイルが変化するようにした光ファイバを用いることも、設計の自由度を上げるのに有用である。
【００１８】
以上のような光受動部品１０は、２本のシングルモード光ファイバを１カ所融着、細径化したものであるから、光ファイバと素子との接続が省略される。したがって、損失を小さくでき、製品の信頼性が向上する上に、精密な光軸合わせをする作業を省略できるので、作製時間を短くできる。また、偏光子やファラデー回転子などの特別な素子を用いないから低価格にできる。さらに、接着剤が使用されていないから、光が接着剤を透過することがなく、耐環境性や耐高光パワー特性に優れる。しかも、１カ所を融着延伸しただけであり、光ファイバ長を短くできるから、小型化できる。
そして、このような光受動部品１０は、例えば、光増幅器、波長多重通信を扱う光通信システム、分散補償回路などに好適に用いられる。
【００１９】
上述したように、この光受動部品１０は、小型化という点で特に優れる。すなわち、本発明の光受動部品以外のもので、低価格、高信頼性、低損失であり、耐環境性や耐高光パワー特性に優れるものも考えられるが、小型化の点で問題がある。例えば、２つのモード変換器を別々に作製し、これらを接続する製造方法で得られた光受動部品では、小型化以外の課題を解決できるものの、光ファイバの融着接続が必要であり、この光ファイバの融着接続では、軸の整合や接続後の補強のために４０〜６０ｍｍ程度の光ファイバ長が必要であるから、小型化を損なうおそれがある。また、この製造方法においては、ＬＰ０１モードをＬＰ０２モードに変換する第１のモード変換器のリードファイバを加工して第２のモード変換器を作製することで光ファイバの融着接続を省略できるが、リードファイバの加工の際にある程度の光ファイバ長が必要である。そのため、２つのモード変換器をある程度離した状態で配置せざるを得ず、やはり小型化を損なうおそれがある。
【００２０】
なお、本発明は、上述した実施形態例に限定されない。例えば、上述した実施形態例では、光結合部における第１のシングルモード光ファイバのＬＰ０１モードの伝搬定数と、光結合部における第２のシングルモード光ファイバのＬＰ０２モードの伝搬定数とが整合するようにしたが、光結合部における第１のシングルモード光ファイバのＬＰ０１モードの伝搬定数と、光結合部における第２のシングルモード光ファイバの他の高次モードの伝搬定数とが整合するようにしてもよい。
また、上述した実施形態例の光受動部品は、２本のシングルモード光ファイバから構成されていたが、３本以上であってもよい。
【００２１】
さらに、光ファイバは、非細径化部がＬＰ０１モードの光のみを伝搬するものであったが、非細径化部がＬＰ０１モード以外のモードの光を伝搬するものであってもよい。ただし、その場合には、高次モードからＬＰ０１モードへモード変換しにくくなるので、変換効率が低くなるおそれがある。
【００２２】
【実施例】
まず、クラッド外径１２５μｍの２本のシングルモード光ファイバ（第１のシングルモード光ファイバおよび第２のシングルモード光ファイバ）の中間部分の被覆を剥ぎ取り、その２本のシングルモード光ファイバを並列させ、光ファイバの被覆を剥ぎ取った部分（以下、裸線部ということがある）の両側に位置する被覆部をクランプにより挟持した。
次いで、２本のシングルモード光ファイバの裸線部同士を接触させ、酸水素火炎バーナで接触部を加熱するとともに、２本のシングルモード光ファイバを両側に引っ張って融着延伸した。その際、光結合部における第１のシングルモード光ファイバのＬＰ０１モードの伝搬定数と、光結合部における第２のシングルモード光ファイバのＬＰ０２モードの伝搬定数とが整合するようにしたとともに、第２のシングルモード光ファイバに、長さ１５ｍｍの間に外径が６０μｍから１２５μｍに変化するのテーパ部が形成されるようにした。このようにして、第１のモード変換器になる光結合部と、第２のモード変換器になるテーパ部とを有する光受動部品を得た。このような光受動部品のテーパ部では、ＬＰ０２モードをＬＰ０１モードに変換できる。また、光結合部にて、第１のシングルモード光ファイバを伝搬したＬＰ０１モードの光をＬＰ０２モードの光に変換しつつ第２のシングルモード光ファイバに結合できる。したがって、光サーキュレータあるいは光コンバイナとして利用できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバと素子との接続が省略されるので、損失を低くでき、製品の信頼性が向上する。さらに、接続に接着剤が使用されていないから、耐環境性や耐高光パワー特性に優れる。しかも、小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態例の光受動部品において、光の伝搬の様子を説明する図である。
【図２】本発明に係る一実施形態例の光受動部品において、光の伝搬の様子を説明する図である。
【図３】本発明に係る一実施形態例の光受動部品において、光の伝搬の様子を説明する図である。
【図４】本発明に係る一実施形態例の光受動部品の製造方法を説明する図である。
【図５】従来の光受動部品を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０・・・光受動部品、１１・・・第１のシングルモード光ファイバ（光ファイバ）、１２・・・第２のシングルモード光ファイバ（光ファイバ）、１３・・・光結合部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ・・・非細径化部（細径化されていない部分）、１５ｄ・・・第４のテーパ部（テーパ部）
【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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