(57)【要約】【課題】シングルモード状態で可視光を伝送する場合においても低損失で高い光結合効率を有する可視光伝送用シングルモードファイバを提供する。【解決手段】本発明の可視光伝送用シングルモードファイバ（５）は、コアにＧｅＯ２を含有し、クラッドが純石英からなるシングルモード光ファイバの光入出射端面（６）の近傍においてコア径が光入出射端面に向けてテーパ状に拡大されたＴＥＣ部分（３）を有し、かつ光入出射端面に純石英ロッド（４）が接続されている。ここでＴＥＣ部分の長さは０．２〜５．０ｍｍ、純石英ロッドの長さは０．２〜５．０ｍｍが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を伝送させるためのシングルモード光ファイバであって、前記シングルモード光ファイバは、コアにＧｅＯ２を含有し、クラッドが純石英からなる光ファイバの光入出射端面の近傍においてコア径が前記光入出射端面に向けてテーパ状に拡大されたコア拡大部分を有し、かつ前記光入出射端面に純石英ロッドが接続されていることを特徴とする可視光伝送用シングルモード光ファイバ。
【請求項２】
前記コア拡大部分は０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１記載の可視光伝送用シングルモード光ファイバ。
【請求項３】
前記純石英ロッドは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの長さを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の可視光伝送用シングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記純石英ロッドが接続されたシングルモード光ファイバがフェルール内に挿入され、当該フェルールがコネクタ内に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかの請求項に記載の可視光伝送用シングルモード光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を伝送させるためのシングルモード光ファイバに係り、特に光源、フォトディテクタ、光デバイス等と効率よく低い挿入損失で光結合できる可視光伝送用シングルモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からレーザやＬＥＤなどの光源、あるいはフォトディテクタなどの検出器とシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭファイバ）との間における光結合には種々の方法が用いられている。
【０００３】
例えば、図７（ａ）に示す方法は光源７４からの光をレンズ７５により集光してコア７１、クラッド７２を有するＳＭファイバ７３に入射させるものである。このような方法ではレンズだけで光軸のずれや角度のずれを調整することは極めて困難である。
【０００４】
一方、図７（ｂ）に示すように、ＳＭファイバ７３の光入出射端面７６にＧＲＩＮ（Graded Index）レンズ７７を接続した方法もよく用いられている。このように光入出射端面にＧＲＩＮレンズを設けると受光面積が大きくなるために光結合効率は高くなるが、ＳＭファイバ７３とＧＲＩＮレンズ７７との間の接続損失が大きくなるという欠点があり、またコネクタ加工における端面研磨をする際にＧＲＩＮレンズ７７を研磨することによりＧＲＩＮレンズの長さを当初の設計時の長さに維持することが難しいという欠点もある。
【０００５】
さらに、図７（ｃ）に示すように、ＳＭファイバの光入出射端面７６にコア径がテーパ状に光入出射端面に向けて拡大されたコア拡大ファイバを接続して光源７４からの光をＳＭファイバ７３に入射させることも行われている。コア径を拡大させる方法はＴＥＣ（Thermal Expanded Core）方式と呼ばれているものであり、ＳＭファイバの光入出射端面７６の近傍を加熱してコア中のＧｅＯ２をクラッドまで拡散させてコア領域を拡大させてＴＥＣファイバ７８としたものである。
【０００６】
このような方法を用いると受光面積が大きくなるために光結合効率が高くなるとともにＳＭファイバ７３とＴＥＣファイバ７８との間の接続損失もＧＲＩＮレンズ方式に比べて低減させることができる。しかし、このＴＥＣファイバ方式はやはりコネクタ加工における端面研磨をする際にＴＥＣファイバ７８を研磨することによりＴＥＣファイバの受光面積を当初の設計時の状態に維持することが難しいという欠点がある。
【０００７】
そこで、ＴＥＣファイバの先端にさらにＳＭファイバを接続する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法はコア径の大きいＳＭファイバとコア径の小さいＳＭファイバとを接続した後にコア径の小さいＳＭファイバの接続部付近のコア径をＴＥＣ方式により拡大させたもので、コネクタ加工における端面研磨をする際にＴＥＣファイバを研磨することがないために受光面積を設計通り維持することができるという利点を有している。
【０００８】
ところで、近年、医療分野やＤＶＤディスクの読み取りなどの分野において可視光伝送用のＳＭファイバの応用が期待されている。可視光伝送用ＳＭファイバは通常のＳＭファイバ（１．３１μｍにおいてゼロ分散波長を有するＳＭファイバ）に比べてコア径が小さく、また比屈折率差も小さい特性を有している。具体的にはコア径が３．０〜４．５μｍ（通常のＳＭファイバでは９．０〜１０．０μｍ）、比屈折率差が０．１〜０．３％（通常のＳＭファイバでは少なくても０．３％）であり、モードフィールド径（以下、ＭＦＤ）も４．０μｍ未満と小さい。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２０５６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記したように、可視光伝送用ＳＭファイバは通常のＳＭファイバに比べてコア径や比屈折率差が小さいために光源や検出器との光結合効率が悪いという欠点がある。
【００１１】
そこで受光面積を大きくするためにＴＥＣファイバ方式により光入出射端面近傍でコア径を拡大させた構造を有する光ファイバとすることも考えられるが、前記したようにコネクタ加工における端面研磨をする際にコア径拡大部分を研磨することにより受光面積を当初の設計時の状態に維持することが難しいという欠点がある。
【００１２】
また特許文献１に記載されているようにコア径の小さいＳＭファイバの光入出射端面近傍のコア径をＴＥＣファイバ方式により拡大させ、先端に受光面積を拡大するためにコア径の大きいＳＭファイバを配置する構造も考えられるが、ＳＭファイバはコアにＧｅＯ２が添加されているためにレーザにより劣化し易いという欠点を有している。
【００１３】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光源、検出器若しくは光デバイス等と光ファイバとを低損失で効率よく光結合できる可視光伝送用ＳＭファイバを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第１の態様は、可視光を伝送させるためのシングルモード光ファイバであって、シングルモード光ファイバは、コアにＧｅＯ２を含有し、クラッドが純石英からなる光ファイバの光入出射端面の近傍においてコア径が光入出射端面に向けてテーパ状に拡大されたコア拡大部分を有し、かつ光入出射端面に純石英ロッドが接続されていることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第２の態様は、第１の態様において、コア拡大部分は０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの長さを有することを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第３の態様は、第１または第２の態様において、純石英ロッドは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの長さを有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第４の態様は、第１から第３の態様において、純石英ロッドが接続されたシングルモード光ファイバがフェルール内に挿入され、当該フェルールがコネクタ内に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第１の態様では、ＳＭファイバの先端に純石英ロッドを接続したので、レーザによる劣化がなく、光源、検出器若しくは光デバイス等と光ファイバとを低損失で効率よく光結合できる可視光伝送用ＳＭファイバを提供することができる。
【００１９】
本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第２および第３の態様では、ＴＥＣ部分（コア径が拡大された部分）および純石英ロッドを所定の範囲の長さにしたので、光結合効率がより高い可視光伝送用ＳＭファイバを提供することができる。
【００２０】
本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの第４の態様では、可視光伝送用ＳＭファイバをコネクタ内に配置したので、ＴＥＣ部分を維持した状態でコネクタ研磨を行うことができるのでレーザ、ＬＥＤなどの光源やフォトディテクタなどの検出器、あるいは光デバイスとの脱着を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの構成を表した図である。図１においては本発明の可視光伝送用ＳＭファイバをフェルール内に挿入し、このフェルールをコネクタ内に配置した構造を示している。
【００２３】
図１において、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５は、ＧｅＯ２が添加されたコア１と純石英のクラッド２からなるＳＭファイバの光入出射端面６近傍がＴＥＣ方式によりコアが拡大され（この部分を「ＴＥＣ部分３」と称す）、この光入出射端面６に純石英ロッド４が接続されている。
【００２４】
可視光伝送用ＳＭファイバ５の先端付近はプラスチック樹脂被覆７が除去されてフェルール８内に挿入されており、さらにこのフェルール８がコネクタ９内に配置されている。
【００２５】
ここで、ＴＥＣ部分３の長さは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲が好ましい。０．２ｍｍ未満ではコア領域がほとんど拡大せず、また５．０ｍｍを超えるとコア領域の拡大が不均一となり、挿入損失が増加するという不都合が生じるからである。
【００２６】
また、純石英ロッド４の長さは０．２ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲が好ましい。０．２ｍｍ未満ではコネクタ加工における端面研磨が困難となり、また５．０ｍｍを超えると純石英ロッド４内の光拡散により、ＴＥＣ部分３を有する光ファイバとの挿入損失が増加するという不都合が生じるからである。
【００２７】
次に本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの適用例を以下に示す。
【００２８】
図２は光源から出射された光が本発明の可視光伝送用ＳＭファイバに入射される状況を示した図である。図２（ａ）は光源１０から出射された波線で示す光が直接本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５に入射する状況を示したものであり、光源１０から出射され、広がった光が純石英ロッド４に入射し、コア領域の大きいＴＥＣ部分３に低損失で結合する。ＴＥＣ部分３を通過した伝搬光はシングルモード伝搬を維持した状態でコア１に伝搬する。
【００２９】
図２（ｂ）は可視光伝送用ＳＭファイバ５と光源１０との間にレンズ１１を設けた例であり、光源から出射され、広がった光を絞るためにレンズを使用した構成でもＴＥＣ部分３の受光面積が当初の設計通り維持されているために高い光結合効率が実現でき、また、光軸のずれがある場合にも容易に調心することができる。
【００３０】
図３は本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５から出射された光がフォトディテクタ１２に入射する状況を示した図である。ＴＥＣ部分３の屈折率がＧｅＯ２の拡散により低くなっているために可視光伝送用ＳＭファイバ５からの伝搬光はＭＦＤの大きい光として出射する。純石英ロッド４を通過した伝搬光は空間伝搬し、フォトディテクタ１２に低損失で光結合する。
【００３１】
図４は光アイソレータ、光減衰器、光スイッチなどの光デバイスに本発明の可視光伝送用ＳＭファイバを適用した例を示した図である。
【００３２】
図４（ａ）は光デバイス１３を介して本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５同士を接続した例、図４（ｂ）は光デバイス１３を介して本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５同士をコネクタ９内に配置して接続した例を示している。
【００３３】
図４（ａ）および（ｂ）において、伝搬する光は一方の可視光伝送用ＳＭファイバ５のＴＥＣ部分３において波線で示すように拡大され、シングルモード状態を維持したままで光デバイス１３に入射され、次いで他方の可視光伝送用ＳＭファイバ５の純石英ロッド４を通過し、さらにＴＥＣ部分３からコア１へ伝搬される。この結果光デバイスを介在させても低損失で高い光結合効率を有するシングルモード伝送を実現することができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバを用いた実施例について説明する。なお、本実施例ではコア径を拡大していない状態での可視光伝送用ＳＭファイバはいずれもコア径が４．０μｍ、ＴＥＣ部分の長さが１．０ｍｍである光ファイバを用いた。
【００３５】
＜実施例１＞
図２（ａ）に示す構成により、光源１０として波長４０５ｎｍの青色レーザを用い、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５に光を入射させた。ＴＥＣ部分３の最大外径は１２．０μｍ、コア１とクラッド２との間の比屈折率差は０．３０％、純石英ロッド４の長さは１．０ｍｍであった。入射した光はシングルモード状態が維持され、可視光伝送用ＳＭファイバ５への挿入損失は１．０ｄＢであった。
【００３６】
＜実施例２＞
図２（ｂ）に示す構成により、光源１０として波長４３５ｎｍの青色レーザを用い、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５に光を入射させた。ＴＥＣ部分３の最大外径は１５．０μｍ、コア１とクラッド２との間の比屈折率差は０．２５％、純石英ロッド４の長さは１．５ｍｍであった。入射した光はシングルモード状態が維持され、可視光伝送用ＳＭファイバ５への挿入損失は０．５ｄＢであった。
【００３７】
＜実施例３＞
図３に示す構成により、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５に波長６３０ｎｍの赤色レーザ光を伝送させ、フォトディテクタ１２にて光を検出させた。ＴＥＣ部分３の最大外径は９．０μｍ、コア１とクラッド２との間の比屈折率差は０．２８％、純石英ロッド４の長さは１．０ｍｍであった。この時シングルモード状態で出射された光のフォトディテクタ１２への挿入損失は０．５ｄＢであった。
【００３８】
＜実施例４＞
図５に示すように、コアにＧｅＯ２を添加したコア径３．９μｍの純石英ロッドおよびＴＥＣ部分を有さない可視光伝送用ＳＭファイバ１４に本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５を接続し、さらに可視光伝送用ＳＭファイバ５を光カプラ１５に接続した後、ＳＭファイバ１６を介してフォトディテクタ１２に波長４０５ｎｍの青色レーザ光を入射させた。本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５のＴＥＣ部分３の最大外径は１０．０μｍ、コア１とクラッド２との間の比屈折率差は０．２５％、純石英ロッド４の長さは１．０ｍｍであった。この時の可視光伝送用ＳＭファイバ５から光カプラ１５への挿入損失は０．５ｄＢであった。なお、可視光伝送用ＳＭファイバ１４と本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５の接続は微調ステージを用いて機械的に調心した。
【００３９】
＜実施例５＞
図６に示すように、コアにＧｅＯ２を添加したコア径４．１μｍの純石英ロッドおよびＴＥＣ部分を有さない可視光伝送用ＳＭファイバ１４と本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５とをスリーブ１７を介してコネクタ接続し、可視光伝送用ＳＭファイバ１４から波長３７５μｍの青紫色レーザ光を入射させた。可視光伝送用ＳＭファイバ５のＴＥＣ部分３の最大外径は７．０μｍ、コア１とクラッド２との間の比屈折率差は０．３０％、純石英ロッド４の長さは１．５ｍｍであった。この時の可視光伝送用ＳＭファイバ１４から本発明の可視光伝送用ＳＭファイバ５への挿入損失は０．７ｄＢであった。
【００４０】
＜比較例＞
実施例１と同じ構成で可視光伝送用ＳＭファイバ５の代わりに純石英ロッドおよびＴＥＣ部分を有さない可視光伝送用ＳＭファイバに光源から光を入射させた。用いられた可視光伝送用ＳＭファイバはコア径が３．８μｍ、コアとクラッドとの間の比屈折率差は０．２８％であった。この時この比較例で用いた可視光伝送用ＳＭファイバへの挿入損失は２．５ｄＢであった。
【００４１】
上記実施例および比較例から、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバはコア径および比屈折率差が小さいにもかかわらず比較例の挿入損失に比べて極めて低い挿入損失を有し、かつシングルモード状態を維持しながら高い光結合効率を有していることが明らかであった。また、本発明の可視光伝送用ＳＭファイバに各種レーザ光を入射させてもレーザによる損傷は見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの構成の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの適用例を示す図である。
【図３】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバの他の適用例を示す図である。
【図４】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバのさらに他の適用例を示す図である。
【図５】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバのさらに他の適用例を示す図である。
【図６】本発明の可視光伝送用ＳＭファイバのさらに他の適用例を示す図である。
【図７】従来のＳＭファイバの光結合の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１              コア
２              クラッド
３              ＴＥＣ部分
４              純石英ロッド
５              可視光伝送用ＳＭファイバ
６              光入出射端面
７              プラスチック樹脂被覆
８              フェルール
９              コネクタ
【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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