(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、
クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が９．２〜１１μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径が５．３〜６．５μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバ。
【請求項２】
コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、
クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が９〜１３μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長１．３０μｍにおけるモードフィールド径が７．２〜９．０μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバ。
【請求項３】
コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、
クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が１３〜１６μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が８．５〜１０．５μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の偏波保持光ファイバを有することを特徴とする光ファイバ増幅器。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の偏波保持光ファイバを有することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の偏波保持光ファイバを有することを特徴とする変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッド径が約８０μｍと細径化された偏波保持光ファイバに関し、特にクラッド径１２５μｍ程度である通常の偏波保持光ファイバとの接続損失が大幅に低減した光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、偏波保持光ファイバは、偏波依存性を有する光部品同士の接続用光ファイバとして用いられるほか、光ファイバグレーティングや光ファイバカプラなどの伝送用光部品として加工され、光ファイバジャイロスコープ等、各種光伝送装置、計測器等に利用されている。
この種の偏波保持光ファイバとしては、例えば、特許文献１、２に開示されているように、コアの両側のクラッド内に応力付与部を形成して前記コアに複屈折性を与えたものが広く用いられている。この構造の偏波保持光ファイバは、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバと呼ばれ、偏波保持特性の良好なものを精度よく製造できるという優れた特徴をもつ。
【０００３】
偏波保持光ファイバは、製造性、品質の安定性、通常の伝送用光ファイバとの接続性などを考慮し、クラッド径が１２５μｍであるものが一般的である。そして、従来、偏波保持光ファイバを製造する際には、一般的に、該偏波保持光ファイバに所定の張力を印加してプルーフテストを行い、このプルーフテストで破断しなかったものを使用するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第４４７８４８９号明細書
【特許文献２】
特許第２７５０３４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光通信の大容量化や高密度化、ならびに光計測器の精密化により、光伝送用光部品や各種計測器の小型化の要請は非常に大きいものとなっている。また、光伝送用光部品や各種計測器では、内部に発熱体を有していることが多く、小型化による冷却効率の改善も望まれている。
しかしながら、従来のクラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバでは、２０〜３０ｍｍよりも小さな曲げ半径にて曲げると、マイクロベント損失や破断確率の増大、特性や信頼性の低下が問題となる。このため、光部品間などの接続を光ファイバにより行った場合、光ファイバの曲げ半径に相当する空間が必要になり、光部品の小型化の阻害要因となっている。
【０００６】
半径２０ｍｍより小さい曲げ半径にて曲げることが可能な偏波保持光ファイバとしては、例えば、フジクラ技報第８５号（１９９３年１０月発行）中、「偏波保持光ファイバ」に報告されているように、クラッド径を８０μｍと細径化したジャイロスコープ用偏波保持光ファイバが知られている。
このジャイロスコープ用偏波保持光ファイバは、マイクロベンド損失を抑制するため、コアとクラッドとの間の比屈折率差Δ（以下、単に比屈折率差という）を通常の偏波保持光ファイバより大きく（例えば０.８〜１.２％）、モードフィールド径を小さく（例えば、波長０．８５μｍにおいて３〜５μｍ、波長１．５５μｍにおいて５．５〜７．５μｍ）した構造を有している。
【０００７】
しかしながら、モードフィールド径を小さくすると、融着接続をした場合に軸ずれによる接続損失が大きくなりやすいという欠点がある。また、伝送用光ファイバなど、クラッド径１２５μｍの一般的な通信用光ファイバと接続する場合にも、モードフィールド径の不整合による接続損失が非常に大きくなる。
前記ジャイロスコープ用偏波保持光ファイバは、他の光ファイバと接続する必要がないため、上述のような構造パラメータを採用することができたが、上記接続用などの偏波保持光ファイバとしては、接続損失は大きな問題となる。このため、上記ジャイロスコープ用偏波保持光ファイバに用いられた構造パラメータは、接続用などの偏波保持光ファイバには採用することはできない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、クラッド径を８０μｍ程度と細経化しても、優れた偏波保持特性を有するとともに、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバとの接続に際する接続損失が極めて小さいものとなる偏波保持光ファイバを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を検討した結果、偏波保持光ファイバの比屈折率差、応力付与部の直径や間隔等の構造パラメータを最適化することにより、クロストークと接続損失をともに低減し、接続性と偏波特性を両立させることが可能であることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、前記課題は、コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が９．２〜１１μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径が５．３〜６．５μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバによって解決される。
また、前記課題は、コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が９〜１３μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長１．３０μｍにおけるモードフィールド径が７．２〜９．０μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバによって解決される。
また、前記課題は、コアの両側方に一対の応力付与部が設けられ、これらのコアおよび応力付与部がクラッドに包囲されてなる１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバであって、クラッド径が７０〜９０μｍであり、応力付与部の直径が２２〜２８μｍであり、応力付与部間の間隔が１３〜１６μｍであり、コアとクラッドとの比屈折率差が０．３５〜０．５０％であり、モード複屈折率が３×１０−４以上であり、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径が８．５〜１０．５μｍであることを特徴とする偏波保持光ファイバによって解決される。
【００１０】
上述の偏波保持光ファイバは、光ファイバ増幅器、半導体レーザ、変調器に用いられる偏波保持光ファイバとして好適であり、これにより、従来に比べて小型化された光ファイバ増幅器、半導体レーザ、変調器を製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す概略断面図である。本発明の偏波保持光ファイバの構造は、図１に示すように、従来のＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバと同様に、コア１の両側方の対称位置に一対の応力付与部２，２が設けられ、これらコア１および応力付与部２、２がクラッド３で包囲された構造となっている。コア１には、クラッド３より屈折率が高い材料が用いられ、応力付与部２には、コア１およびクラッド３より熱膨張係数の大きい材料が用いられる。
これらの材料としては、従来のＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバに用いられている材料であれば、いずれのものを用いてもよいが、例えば、コア１としてゲルマニウムを添加（ドープ）した石英を用い、各応力付与部２として、ホウ素をＢ２Ｏ３の断面重量濃度換算で１７〜２１重量％程度ドープしたＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２ガラスを用い、クラッド３として純石英を用いる構成が例示される。
【００１２】
本発明の偏波保持光ファイバのクラッド径は７０〜９０μｍ、より好ましくは７７〜８３μｍとなっている。また、各応力付与部２の直径Ｄは２１〜３２μｍであり、応力付与部２、２間の間隔Ｒは６〜１７μｍであり、比屈折率差Δは０．３〜０．５％とされている。
これにより、クラッド径が細径化されているので、光ファイバの曲げ半径を１３ｍｍ程度までと小さくすることが可能となり、しかも、偏波クロストークが小さく抑制され、優れた偏波保持特性を有するとともに、一般的な通信用光ファイバ（クラッド径１２５μｍ）と接続する際の接続損失も小さくなる。
【００１３】
さらに、良好なファイバ特性を得るためには、０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバの場合、各応力付与部２の直径を２２〜２８μｍとし、応力付与部２、２間の間隔を８．５〜１１μｍとし、モード複屈折率を３×１０−４以上とし、波長０．９８μｍにおけるモードフィールド径を５．３〜６．５μｍとすることが好ましい。
また、１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバの場合には、各応力付与部２の直径を２２〜２８μｍとし、応力付与部２、２間の間隔を９〜１３μｍとし、モード複屈折率を３×１０−４以上とし、波長１．３０μｍにおけるモードフィールド径を７．１〜９．０μｍとすることが好ましい。
また、１．４０〜１．６３μｍ帯（１．５５μｍ）用偏波保持光ファイバの場合には、各応力付与部２の直径を２２〜２８μｍとし、応力付与部２、２間の間隔を１３〜１６μｍとし、モード複屈折率を３×１０−４以上とし、波長１．５５μｍにおけるモードフィールド径を８．５〜１０．５μｍとすることが好ましい。
【００１４】
以下、本発明の偏波保持光ファイバの上記構造パラメータを上記範囲内とすることの理由を説明する。
偏波保持光ファイバの偏波保持特性は、該偏波保持光ファイバの直交する２つの偏波モード（ｘ偏波、ｙ偏波）に対する等価屈折率ｎｘ、ｎｙの差（ｎｘ−ｎｙ）であるモード複屈折率Ｂに依存することが知られている。このモード複屈折率Ｂが大きいほど、２偏波モード間の伝播定数差が大きくなり、該偏波保持光ファイバの偏波保持特性が向上する。
【００１５】
図１に示すようなＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバの場合、モード複屈折率Ｂは、下記式（１）で表される（P. L. Chu et. al: “Analytical Method for Calculation of Stress and Material Birefringence in Polarization-Maintaining Optical Fiber,” J. of Lightwave Technol. Vol. LT-2, No.5, Oct. 1984）。
【００１６】
【数１】
0003833621.tif 000002
【００１７】
上記式（１）において、Ｂはモード複屈折率であり、Ｅは石英のヤング率であり、Ｃは光弾性係数であり、νはポアソン比であり、α２はクラッド３の熱膨張係数であり、α３は応力付与部２の熱膨張係数であり、Ｔは応力付与部２の融点と実使用環境温度との差であり、ｄ1は応力付与部２の半径であり、ｄ２はコア１の中心と応力付与部２の中心との距離であり、ｂはクラッド３の半径である。また、ｒおよびθは、コア１の中心を原点とする該偏波保持光ファイバ内部にある任意の点の座標を示し、ｒ＝０として偏波保持光ファイバのモード複屈折率を代表できる。
【００１８】
この式（１）中、下記式（２）
【００１９】
【数２】
0003833621.tif 000003
【００２０】
で表される因子は、応力付与部２の材料により決定することができる。応力付与部２の材料は、一般的にＢ２Ｏ３添加石英が用いられており、ホウ素の添加量は、Ｂ２Ｏ３の断面重量換算で２１重量％以下とすることが望ましい（例えば特願２００１−００９４８８号参照）。
このような応力付与部２の材料は、経験的に知られている値として、Ｅとして７８３０ｋｇ／ｍｍ２、νとして０．１８６、（α２−α３）Ｔとして１．６９×１０−３という値を用いることにより、一般的な応力付与部２の材料を表現することができる。
【００２１】
また、下記式（３）
【００２２】
【数３】
0003833621.tif 000004
【００２３】
で表される因子は、偏波保持光ファイバの構造パラメータにより決定され、モード複屈折率Ｂを大きくするためには、各応力付与部２の直径Ｄを大きくし、応力付与部２、２間の間隔Ｒを小さくすればよいことが分かる。
【００２４】
ここで、クラッド径８０μｍの偏波保持光ファイバについて、モード複屈折率Ｂを一定とした場合の応力付与部２の直径Ｄと、応力付与部２、２間の間隔Ｒとの関係の一例を、式（１）を用いて求めた。この結果を図２に示す。
【００２５】
図２より、応力付与部２、２間の間隔Ｒを狭くすることにより、モード複屈折率Ｂを大きくすることができると分かる。しかし、実際には、図１に示すように、応力付与部２、２間の間隔Ｒは、コア１の直径より狭くすることはできない。また、一般に、偏波保持光ファイバにおいては、光が伝播する領域は、図１に破線で示すように、コア１よりも広くなっており、これをモードフィールド４という。モードフィールド４の直径すなわちモードフィールド径（ＭＦＤ）は、一般に、光の伝播による電界強度が、コア１の中心に比して１／ｅ倍（ｅは自然対数の底）となる部分の直径である。
【００２６】
応力付与部２、２間の間隔Ｒが狭いと、応力付与部２がクラッド３よりも低屈折率である影響により、モードフィールド４が非円化してしまい、接続損失が増大するおそれがある。モードフィールド４の非円率は、特願２００１−２１０６４８号に記載されているように、接続損失を０．３ｄＢ程度以下とするために、３．２％以下であることが好ましい。このため、応力付与部２、２間の間隔Ｒはできるだけ大きいことが好ましく、図２に示す結果から、応力付与部２の直径Ｄは２１〜３２μｍとすることが好ましい。
しかし、応力付与部２の直径Ｄが大きいと、応力付与部２の外側に位置するクラッド３の肉厚が薄くなり、製造が困難になることから、特に、２２〜２８μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２７】
また、モード複屈折率Ｂは、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバの場合、３×１０−４以上とすることが好ましいとわかっている。クラッド径が８０μｍ程度となると、一層側圧の影響を受けやすくなると推測され、少なくとも３×１０−４以上であれば良好な偏波保持特性が得られるものと考えられる。従って、図２の結果から、応力付与部２、２間の間隔Ｒを１７μｍ以下とする必要があることが分かる。
【００２８】
次に、応力付与部２、２間の間隔Ｒの下限値について考察する。第１および第２の偏波保持光ファイバを接続したときの結合効率ηは、一般に、下記式（４）で表されることが知られている。
【００２９】
【数４】
0003833621.tif 000005
【００３０】
式（４）において、Ｗ１は第１の偏波保持光ファイバのモードフィールド４の半径であり、Ｗ２は第２の偏波保持光ファイバのモードフィールド４の半径であり、ｄは第１および第２の偏波保持光ファイバ間のコア１中心のずれ（軸ずれ）である。
【００３１】
式（４）から、軸ずれｄが０となる場合を考察する。ｄ＝０とすると、式（４）は下記式（５）
【００３２】
【数５】
0003833621.tif 000006
【００３３】
のように変形することができる。この式（５）から明らかなように、第１および第２の偏波保持光ファイバのＭＦＤの差が大きいほど、結合効率は低下し、接続損失は大きくなる。
【００３４】
また、Ｗ１とＷ２が等しい場合、式（４）は下記式（６）
【００３５】
【数６】
0003833621.tif 000007
【００３６】
のように変形される。この式（６）から明らかなように、モードフィールド径が小さいと、軸ずれｄが小さい場合でも、接続損失が大きくなる。
【００３７】
式（４）を用いて、Ｗ１＝Ｗ２のとき、通常起こりうる１μｍの軸ずれにより生じる接続損失の大きさを図３に示す。
２本の偏波保持光ファイバを接続した時に生じうる接続損失としては、一般に、０．５ｄＢ以下であることが望ましいとされている。図３から分かるように、１μｍの軸ずれによる接続損失を０．５ｄＢ以下とするためには、モードフィールド径（直径）は６μｍ以上であることが好ましい。従って、応力付与部２、２間の間隔Ｒも、最低限、６μｍ以上とする必要がある。
【００３８】
次に、偏波保持光ファイバの伝送帯波長に応じた、上記構造パラメータの特に好適な範囲について考察する。
光通信に用いられる光部品同士の接続用の偏波保持光ファイバは、波長０．９８μｍ帯、１．３０μｍ帯、あるいは１．５５μｍ帯で用いられることが多い。０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバは、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の励起レーザの接続用ピグテールとして用いられる。また、１．３０μｍ帯用および１．５５μｍ帯用偏波保持光ファイバは、例えば、半導体レーザや変調器の接続用ピグテールとして用いられている。
一般に、偏波保持光ファイバにおいては、伝送帯波長によりカットオフ波長が決まり、さらに、ＭＦＤの大きさも大体決まってくる。
【００３９】
まず、０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバに対する好適な構造パラメータの範囲について考察する。
０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバのＭＦＤの代表値は、クラッド径１２５μｍの従来の偏波保持光ファイバの場合、６．３μｍである。この従来の偏波保持光ファイバに対して、ＭＦＤの異なる光ファイバを軸ずれ１μｍを伴って接続したときの接続損失を前記式（４）により求めた結果を図４に示す。
【００４０】
軸ずれが１μｍあると、すでに同一ＭＦＤの偏波保持光ファイバを接続した場合にも０．４４ｄＢの接続損失を生じてしまう。０．４４ｄＢから最悪０．２ｄＢの接続損失の劣化を許容すると、本実施の形態の０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバのＭＦＤは、５．３μｍ以上とする必要があることが分かる。また、ＭＦＤがあまりに大きいと、モードフィールド４の不整合による接続損失の増大が顕著になることから、波長０．９８μｍにおけるＭＦＤは５．３〜６．５μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００４１】
波長０．９８μｍにおけるＭＦＤを上記範囲に限定した場合、応力付与部２、２間の間隔Ｒは、８．５〜１１μｍの範囲内とすることが好ましい。前記間隔Ｒが８．５μｍ未満では、応力付与部２とコア１の間隔があまりに小さくなり、モードフィールド４が非円化して接続損失が増大するおそれがあるので好ましくない。また、前記間隔Ｒが１１μｍを超えると、偏波保持特性が低下するので好ましくない。
【００４２】
同様に、１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバに対する好適な構造パラメータの範囲について考察する。
１．４０〜１．６３μｍ用偏波保持光ファイバの場合、ＭＦＤの代表値は１０．５μｍである。接続損失を前記式（４）により求めると、結果は図５に示すようになった。この結果から、接続損失を０．５ｄＢ以下にするためには、本実施の形態の１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバのＭＦＤは、波長１．５５μｍにおいて、８．０μｍ以上とする必要があることが分かる。
また、ＭＦＤがあまりに大きいと、モードフィールド４の不整合による接続損失の増大が顕著になることから、ＭＦＤは８．５〜１０．５μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００４３】
波長１．５５μｍにおけるＭＦＤを上記範囲に限定した場合、応力付与部２間の間隔Ｒは、１３〜１６μｍの範囲内とすることが好ましい。前記間隔Ｒが１３μｍ未満では、応力付与部２とコア１の間隔があまりに小さくなり、モードフィールド４の非円率が高くなるので好ましくない。また、前記間隔Ｒが１６μｍを超えると、偏波保持特性が低下するので好ましくない。
【００４４】
同様に、１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバに対する好適な構造パラメータの範囲について考察する。
１．３０μｍ用偏波保持光ファイバの場合、ＭＦＤの代表値は９．０μｍである。接続損失を前記式（４）により求めると、結果は図６に示すようになった。この結果から、接続損失を０．５ｄＢ以下にするためには、本実施の形態の１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバのＭＦＤは、波長１．３０μｍにおいて、７．１μｍ以上とする必要があることが分かる。
また、ＭＦＤがあまりに大きいと、モードフィールド４の不整合による接続損失の増大が顕著になることから、ＭＦＤは７．１〜９．０μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００４５】
波長１．３０μｍにおけるＭＦＤを上記範囲に限定した場合、応力付与部２間の間隔Ｒは、９〜１３μｍの範囲内とすることが好ましい。前記間隔Ｒが９μｍ未満では、応力付与部２とコア１の間隔があまりに小さくなり、モードフィールド４の非円率が高くなるので好ましくない。また、前記間隔Ｒが１３μｍを超えると、偏波保持特性が低下するので好ましくない。
【００４６】
以上説明したように、本発明の偏波保持光ファイバによれば、クラッド径を約８０μｍと細径化しても、優れた偏波保持特性を有するとともに、クラッド径１２５μｍの光ファイバとの接続に際する接続損失が極めて小さいものとなる。
従って、この偏波保持光ファイバを、光ファイバ増幅器、半導体レーザ、変調器などの光伝送用光部品、光計測機器に用いられる接続用光ファイバとして用いることにより、該接続用光ファイバの曲げ半径を小さくすることができ、従来に比して著しく小型化することができる。
【００４７】
［具体例］
以下に具体例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの具体例は本発明を何ら限定するものではない。
０．９８μｍ帯用、１．３０μｍ帯用、および１．４０〜１．６３μｍ帯用の偏波保持光ファイバを、該光ファイバの構造パラメータを変えて複数作製した。
【００４８】
偏波保持光ファイバの作製にあたっては、まず、比屈折率差Δが０．２５％、０．３５％、０．４％、０．４５％、０．６％、１．０％となるように、ゲルマニウム（Ｇｅ）添加石英からなるコア部と、純石英からなるクラッド部とを有するＶＡＤ母材を用意した。次いで、所定の遮断波長が得られるように外周に石英ガラスを堆積させ焼結して、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバのコアクラッド母材を得た。このコアクラッド母材のコア部の両側に、所定の位置および直径にて超音波ドリルで孔をあけ、この孔の内表面を研削および研磨して鏡面化することにより、孔開き母材を製造した。
【００４９】
別途、ＭＣＶＤ法を用いて石英管の内側にホウ素（Ｂ）をＢ２Ｏ３の断面重量濃度換算で２１重量％程度添加した石英を堆積させて応力付与部のもととなる母材を得た。そして、この元母材の外周の石英管を研削により除去し、外表面が鏡面になるまで研磨することにより、偏波保持光ファイバの応力付与部となる応力付与部材を得た。この応力付与部材の直径は、前記孔開き母材の孔の直径より０．５ｍｍ程度細くされている。
【００５０】
この応力付与部材を、前記孔開き母材に挿入し、線引き炉にて加熱し、クラッド径８０μｍになるように線引きを行った。線引き後の光ファイバに対して、２層の紫外線硬化型アクリレート樹脂を被覆し、光ファイバ素線を得た。この際、１層目被覆径は約１２２μｍとし、２層目被覆径は約１６５μｍとした。
【００５１】
このようにして得られた偏波保持光ファイバに対して、伝送損失や出荷用ボビンに巻いたときの偏波クロストークの評価を行った。また、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバとの融着接続損失評価を行った。
さらに、光部品を構成する際の接着剤の塗布による偏波保持特性の劣化を評価するため、図７に示すように、被験光ファイバ素線１０の被覆１１を３０〜４０ｍｍ程度除去して光ファイバ裸線１２を露出させたのち、エポキシ系接着剤１３を用いて台座１４に固定し、硬化後の光ファイバ素線１０の偏波クロストークを測定した。
【００５２】
これらの結果を各偏波保持光ファイバの構造パラメータと併せて表１〜６に示す。
【００５３】
【表１】
0003833621.tif 000008
【００５４】
【表２】
0003833621.tif 000009
【００５５】
【表３】
0003833621.tif 000010
【００５６】
【表４】
0003833621.tif 000011
【００５７】
【表５】
0003833621.tif 000012
【００５８】
【表６】
0003833621.tif 000013
【００５９】
表１は、１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、応力付与部２が該光ファイバのモードフィールド４に与える影響を等しくして評価するため、応力付与部間隔ＲとＭＦＤとの比を一定にして、比屈折率差Δを変化させた比較を示す。
例１−１、例１−２、例１−３、例１−４の偏波保持光ファイバは、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバと融着接続したときの接続損失が、例１−５、例１−６のものと比べて極めて低くなっている。さらに、例１−２、例１−３、例１−４のものは、例１−１のものと比較して、接着剤塗布時およびボビン巻き時の偏波クロストークが優れており、接続性と偏波保持特性を両立させたものであることが分かる。
【００６０】
また、表２には、１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、比屈折率差ΔおよびＭＦＤを一定にして、応力付与部２、２間の間隔Ｒを変化させた比較を示す。
【００６１】
表３は、０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、応力付与部２が該光ファイバのモードフィールド４に与える影響を等しくして評価するため、応力付与部間隔ＲとＭＦＤとの比を一定にして、比屈折率差Δを変化させた比較を示す。
例２−１、例２−２、例２−３、例２−４の偏波保持光ファイバは、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバと融着接続したときの接続損失が、例２−５、例２−６のものと比べて極めて低くなっている。さらに、例２−２、例２−３、例２−４のものは、例２−１のものと比較して、接着剤塗布時およびボビン巻き時の偏波クロストークが優れており、接続性と偏波保持特性を両立させたものであることが分かる。
【００６２】
また、表４には、０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、比屈折率差ΔおよびＭＦＤを一定にして、応力付与部２、２間の間隔Ｒを変化させた比較を示す。
【００６３】
表５は、１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、応力付与部２が該光ファイバのモードフィールド４に与える影響を等しくして評価するため、応力付与部間隔ＲとＭＦＤとの比を一定にして、比屈折率差Δを変化させた比較を示す。
例３−１、例３−２、例３−３、例３−４の偏波保持光ファイバは、クラッド径１２５μｍの偏波保持光ファイバと融着接続したときの接続損失が、例３−５、例３−６のものと比べて極めて低くなっている。さらに、例３−２、例３−３、例３−４のものは、例３−１のものと比較して、接着剤塗布時およびボビン巻き時の偏波クロストークが優れており、接続性と偏波保持特性を両立させたものであることが分かる。
【００６４】
また、表６には、１．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバについて、比屈折率差ΔおよびＭＦＤを一定にして、応力付与部２、２間の間隔Ｒを変化させた比較を示す。
【００６５】
次に、本発明の偏波保持光ファイバを用いることにより、光ファイバ増幅器の寸法をどれだけ小型化できるか実証するため、以下の手順により、光ファイバ増幅器を作製した。
まず、前記コアクラッド母材として、エルビウム添加光ファイバ（ＥＤＦ）用の母材を製造し、上記製法と同様な製法により、クラッド径８０μｍの偏波保持型ＥＤＦを作製した。このＥＤＦの特性を表７に示す。
【００６６】
【表７】
0003833621.tif 000014
【００６７】
次いで、この偏波保持型ＥＤＦを用いて、図８に示すような偏波保持型光ファイバ増幅器を作製した。この光ファイバ増幅器は、一般的な構成のものであり、信号光入力ポート１０１と、励起光入力ポート１０２と、９８０ｎｍ−１５５０ｎｍ偏波保持光カプラ１０３と、偏波保持型ＥＤＦ１０４と、信号光出力ポート１０５と、２個の偏波保持光アイソレータ１０６、１０６を有するものである。これらの各部品の間は、接続用光ファイバ１０７で接続されている。
【００６８】
接続用光ファイバ１０７として、従来の１２５μｍ外径の偏波保持光ファイバを用いたときには、接続用光ファイバ１０７の曲げ半径を２０ｍｍ以下にすることができず、外形寸法は１４０ｍｍ×９０ｍｍ×１５ｍｍであった。
これに対し、接続用光ファイバ１０７として、前記例１−３の１．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバおよび前記例２−３の０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバを用いた場合には、接続用光ファイバ１０７の曲げ半径を１３ｍｍ程度とし、光ファイバ増幅器の外形寸法を９０ｍｍ×７０ｍｍ×１５ｍｍにすることができた。体積にして約半分の小型の偏波保持型光ファイバ増幅器を製造することができた。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の偏波保持光ファイバによれば、クラッド径を７０〜９０μｍ、より好ましくは、７７〜８３μｍと細径化しても、優れた偏波保持特性を有するとともに、クラッド径１２５μｍの光ファイバとの接続に際する接続損失が極めて小さいものとなる。
従って、この偏波保持光ファイバを、光ファイバ増幅器、半導体レーザ、変調器などの光伝送用光部品、光計測機器に用いられる接続用光ファイバとして用いることにより、該接続用光ファイバの曲げ半径を小さくすることができ、従来に比して著しく小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の偏波保持光ファイバの一例を示す概略断面図である。
【図２】  モード複屈折率Ｂを一定とした場合の応力付与部２の直径Ｄと、応力付与部２間の間隔Ｒとの関係の一例を示すグラフである。
【図３】  Ｗ１＝Ｗ２のとき、モードフィールド半径と、１μｍの軸ずれにより生じる接続損失と関係の一例を示すグラフである。
【図４】  ０．９８μｍ帯用偏波保持光ファイバにおいて、ＭＦＤの異なる光ファイバを軸ずれ１μｍを伴って接続したときの接続損失の一例を示すグラフである。
【図５】  １．４０〜１．６３μｍ帯用偏波保持光ファイバにおいて、ＭＦＤの異なる光ファイバを軸ずれ１μｍを伴って接続したときの接続損失の一例を示すグラフである。
【図６】  １．３０μｍ帯用偏波保持光ファイバにおいて、ＭＦＤの異なる光ファイバを軸ずれ１μｍを伴って接続したときの接続損失の一例を示すグラフである。
【図７】  接着剤の塗布による偏波保持特性の劣化の評価方法を説明する図である。
【図８】  偏波保持型光ファイバ増幅器の構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…コア、２…応力付与部、３…クラッド、４…モードフィールド。
【図１】
0003833621.tif 000015
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003833621.tif 000019
【図６】
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【図７】
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【図８】
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