(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の単一モード光ファイバのそれぞれの中間部の被覆を除去し、融着延伸し、光結合部を形成した、波長λ1と波長λ2（λ1＜λ2）において使用される合分波カプラであって、
前記単一モード光ファイバが内部コア、外部コア、クラッドを有し、
前記単一モード光ファイバのカットオフ波長をλc、前記内部コアの比屈折率差をΔni、前記外部コアの比屈折率差をΔnoとした時、
λc≦λ1、かつ、０＜Δno＜０．７％≦Δniであることを特徴とする合分波カプラ。
【請求項２】
λ1=０．９８μｍ、λ2=１．５３〜１．５８μｍにおいて使用される合分波カプラであって、
０．９３≦λc≦０．９７μｍ、
０．７％≦Δni≦１．２％、
０．００５％≦Δno≦０．０３％、
２≦Ｄo／Ｄi≦２０（Ｄiは内部コアの直径，Ｄoは外部コアの直径）
であることを特徴とする請求項１に記載の合分波カプラ。
【請求項３】
内部コアと外部コアとの境界で屈折率が連続的に変わることを特徴とする請求項１または２に記載の合分波カプラ。
【請求項４】
外部コアの屈折率が塩素の量によって調整されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の合分波カプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二本の光ファイバに入射した二つの波長の光を一本の光ファイバに合波したり、一本の光ファイバに入射した二つの波長の光を二本の光ファイバに分波する際に使用される光ファイバカプラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
二つの波長の光を合波または分波する光ファイバカプラを合分波カプラという。合分波カプラの製造方法は、例えば、米国特許公報４，８３４，４８１に開示されている。合分波カプラを構成する光ファイバでは、二つの波長の光をともにシングルモードで伝搬させるため、カットオフ波長が短波長側の光の波長よりも短く設定されている。第４図はこのような光ファイバの屈折率プロファイルを説明するための図であり、コア２８を取り囲んでマッチド形のクラッド２９がある。コア外径は８〜１０μｍ、比屈折率差は０．２〜０．５％である。このような合分波カプラは、例えば、光ファイバアンプにおいて信号光と励起光を合波する際に使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
合分波カプラで使用される短波長側の光の波長よりも、カットオフ波長が短く設定された第４図の屈折率プロファイルを有する光ファイバは、合分波カプラで使用される長波長側の光のコアへの閉じ込めが弱く、光ファイバを小径に曲げると長波長側の光の損失が大きくなることがあった。また、このファイバを用いて溶融延伸型の光ファイバカプラを製造すると、短波長側の光のコアへの閉じ込めは強いので、モードカプリングを生じさせるために光結合部のファイバ外径を１００μｍ以下とする必要があった。そのため、光結合部の機械強度を保つために細心の注意が必要であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる合分波カプラは、２本の単一モード光ファイバのそれぞれの中間部の被覆を除去し、融着延伸し、光結合部を形成した、波長λ1と波長λ2（λ1＜λ2）において使用される合分波カプラであって、
前記単一モード光ファイバが内部コア、外部コア、クラッドを有し、
前記単一モード光ファイバのカットオフ波長をλc、前記内部コアの比屈折率差をΔni、外部コアの比屈折率差をΔnoとした時、
λc≦λ1、かつ、０＜Δno＜０．７％≦Δniであることを特徴とする。
【０００５】
上記の構成によれば、波長λ1の光も外部コアへ広がるため、２本のファイバを融着・延伸する際に光結合部でのモードカップリングが生じ易くなり、光結合部の外径を機械強度に影響を与える程度に細くなるまで延伸する必要が無い。その結果、機械強度の優れた合分波カプラが得られる。また、合分波カプラの長さを小さくできる。さらに、Δniが０．７％以上あるので、波長λ2の光でも曲げロスが生じない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は請求項１に記載した発明の一実施形態である合分波カプラ１１を示す図である。合分波カプラ１１は、２本の単一モード光ファイバ１２のそれぞれの中間部の被覆を除去し、融着延伸し、光結合部１３を形成して構成されている。
ポート１４へ波長λ1、λ2の光を入射した時、ポート１５から波長λ1の光が出射し、ポート１６から波長λ2の光が出射するように、つまり、波長λ1の光は直進し、波長λ2の光は反対側の単一モード光ファイバに移行するように設計されている場合についてこのカプラの特性を表す量を説明する。
【０００７】
ポート１４へ入射する波長λ1の光のパワーをＰ10、ポート１５から出射する波長λ1の光のパワーをＰ11、ポート１６から出射する波長λ1の光のパワーをＰ12とすると、波長λ1での挿入損失Ｌ1は
【数１】
0003911888.tif 000002
で、波長λ1でのアイソレーションＩ1は
【数２】
0003911888.tif 000003
で定義される。
【０００８】
同様に、ポート１４へ入射する波長λ2の光のパワーをＰ20、ポート１５から出射する波長λ2の光のパワーをＰ21、ポート１６から出射する波長λ2の光のパワーをＰ22とすると、波長λ2での挿入損失Ｌ2は
【数３】
0003911888.tif 000004
で、波長λ2でのアイソレーションＩ2は
【数４】
0003911888.tif 000005
で定義される。
【０００９】
図２は単一モード光ファイバ１２の屈折率プロファイルを示す図である。単一モード光ファイバ１２は、内部コア２１、外部コア２２、クラッド２３からなる。内部コア２１とクラッド２３との比屈折率差Δni、外部コア２２とクラッド２３との比屈折率差Δnoは
【数５】
0003911888.tif 000006
【数６】
0003911888.tif 000007
で定義される。ここで、ｎｉは内部コア２１の屈折率、ｎｏは外部コア２２の屈折率、ｎｃはクラッド２３の屈折率である。Δni、Δnoには０＜Δno＜０．７％≦Δniの関係がある。
【００１０】
また、前記単一モード光ファイバ１２のカットオフ波長をλc、合分波カプラ１１で使用される短波長側の光の波長を波長λ1、合分波カプラ１１で使用される長波長側の光の波長をλ2とするとλc≦λ1、となっている。
【００１１】
このような合分波カプラを、信号光波長が１．５５μｍ帯で、励起光波長が０．９８μｍである光ファイバアンプの信号光と励起光とを結合させる合分波カプラに適用する場合、
０．９３≦λc≦０．９７μｍ、
０．７％≦Δni≦１．２％、
０．００５％≦Δno≦０．０３％、
２≦Ｄo／Ｄi≦２０（Ｄi内部コアの直径，Ｄoは外部コアの直径）
であると、信号光のコアの中への閉じ込めが弱くならない。そのため、合分波カプラの端末部の余長を小さなスペースに収納しても信号光の伝送損失が増加することが無い。また、融着延伸部周辺の形状が変わっても曲げロスが生じないので、ケースへ固定する精度の要求がゆるくなるとともに、温度変動によって信号光の伝送損失が変動することが無い合分波カプラが得られる。
【００１２】
さらに、単一モード光ファイバを延伸するにしたがって、励起光はクラッド部にしみ出してくるので、延伸長を過剰に長くし、光結合部を過剰に細くする必要が無い。そのため、合分波カプラの寸法が大きくなることがなく、また、機械強度を保つための格別の工夫が不要となる。
【００１３】
内部コアと外部コアとの境界で屈折率が連続的に変わる場合、励起光のクラッド部へのしみ出しがさらに更に大きくなり、合分波カプラの寸法がさらに小さく、また、機械強度の点でさらに有利である。
【００１４】
内部コア２１、外部コア２２、クラッド２３の屈折率プロファイルはＳｉＯ2ガラスにＧｅＯ2、Ｃｌ、Ｆ等の屈折率調整用成分を加えて作る。特に、内部コア２１がＳｉＯ2、ＧｅＯ2、Ｃｌからなり、外部コアがＳｉＯ2とＣｌとからなり、クラッドはドーパントを含まないＳｉＯ2からなるように、外部コアの屈折率が塩素の量のみによって調整されている単一モード光ファイバが好ましい。
【００１５】
０．１％未満の微少な屈折率の差を持つような屈折率プロファイルを、ＧｅＯ2やＦ等の屈折率調整成分を加えて作るのは難しいが、Ｃｌの場合は容易である。例えば、スート法により製造した内部コア２１と外部コア２２とからなる中間スートプリフォームを、塩素または塩素化合を含む雰囲気で透明ガラス化して中間プリフォームとし、この中間プリフォーム上にクラッド２３となるスートを堆積させ、塩素または塩素化合物を含まない雰囲気で透明ガラス化してプリフォームを作ることにより、比較的容易に得られる。なお、Ｃｌを１ｗ％加えると、比屈折率差Δnoを０．１％大きくすることができる。
さらに、ＣｌはＧｅＯ2と比べて拡散しやすいので、屈折率が連続的に変わるプロファイルを容易に得ることができる。
【００１６】
【実施例】
（実施例1）
合分波カプラを製造するため、図２に示す外径Ｄiの内部コア２１、外径Ｄoの外部コア２２とクラッド２３からなる光ファイバを用意した。内部コアは、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2とＣｌからなり、外部コアはＳｉＯ2とＣｌとからなり、クラッドはドーパントを含まないＳｉＯ2からなる。Ｄi＝３．４μｍ、Ｄo＝４０．６μｍ、Δｎ１＝０．８％、Δno＝０．０２％であり、λc＝０．９４μｍである。このファイバ２本の中間部の被覆を除去し、並列に配置し、融着延伸し、図1の合分波カプラを製造した。延伸長は７．８ｍｍ、Ｌ1＝Ｌ2＝０．０２dB、Ｉ1＝Ｉ2＝３５dBであった。
【００１７】
（実施例２）
合分波カプラを製造するため、図３に示す外径Ｄiの内部コア２４、外径Ｄoの外部コア２５とクラッド２６からなる内部コアと外部コアの境界で屈折率が連続的に換わる光ファイバを用意した。内部コアは、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2とＣｌからなり、外部コアはＳｉＯ2とＣｌとからなり、クラッドはドーパントを含まないＳｉＯ2からなる。Ｄi＝４．２μｍ、Ｄo＝３９．２μｍ、Δｎ１＝１．０％、Δno＝０．０２％であり、λc＝０．９４μｍである。このファイバ２本の中間部の被覆を除去し、並列に配置し、融着延伸した。延伸長は７．８ｍｍ、Ｌ1＝Ｌ2＝０．０２dB、Ｉ1＝Ｉ2＝３５dBであった。
【００１８】
（比較例）
合分波カプラを製造するため、図４に示す外径１０μｍのコア２８と外径１２５μｍのクラッド２９からなる光ファイバ２７を用意した。コアは、ＳｉＯ2とＧｅＯ2からなり、クラッドはドーパントを含まないＳｉＯ2からなる。Δｎ１＝１．０％、Δno＝０．０２％であり、λc＝０．８４μｍである。このファイバ２本の中間部の被覆を除去し、並列に配置し、融着延伸した。延伸長は１０．２ｍｍ、Ｌ1＝Ｌ2＝１．０３dB、Ｉ1＝Ｉ2＝３８dBであった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、延伸長を短くすることができる。そのため、光結合部の外径は細くなく、機械強度に優れた合分波カプラを得ることができる。また、長波長側の光もコア内に強く束縛されるため、過剰損失が発生することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の合分波カプラを説明する図である。
【図２】本発明の合分波カプラで使用される光ファイバの屈折率プロファイルを説明する図である。
【図３】本発明の合分波カプラで使用される光ファイバの屈折率プロファイルを説明する図である。
【図４】従来の合分波カプラで使用される光ファイバの屈折率プロファイルを説明する図である。
【符号の説明】
１１：本発明の合分波カプラ
１２：本発明の合分波カプラで使われる単一モード光ファイバ
【図１】
0003911888.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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