JP4276990B2 - Optical fiber collimator and optical fiber component using the same - Google Patents
Optical fiber collimator and optical fiber component using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP4276990B2 JP4276990B2 JP2004303275A JP2004303275A JP4276990B2 JP 4276990 B2 JP4276990 B2 JP 4276990B2 JP 2004303275 A JP2004303275 A JP 2004303275A JP 2004303275 A JP2004303275 A JP 2004303275A JP 4276990 B2 JP4276990 B2 JP 4276990B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- optical
- fibers
- face
- optical fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 64
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 247
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 48
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 23
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 14
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006121 base glass Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000007526 fusion splicing Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
本発明は、光ファイバコリメータおよびこれを用いた光ファイバ部品に係り、特に、光ファイバ通信で使用される光デバイス部品内の光の結合部分に用いられる光ファイバコリメータおよびこれを用いた光ファイバ部品に関する。 The present invention relates to an optical fiber collimator and an optical fiber component using the same, and more particularly to an optical fiber collimator used for a light coupling portion in an optical device component used in optical fiber communication and an optical fiber component using the same. About.
近時、光ファイバシステムがFTTH(Fiber To The Home)へシフトする中、光アイソレータ、光スイッチその他の光学素子を含むバルク型光デバイスの需要が増大している。 Recently, as optical fiber systems shift to FTTH (Fiber To The Home), the demand for bulk optical devices including optical isolators, optical switches, and other optical elements is increasing.
このような構成のバルク型光デバイスにおいては、光ファイバから出射する光はレンズによってコリメートされてバルク型光デバイスへ入射され、バルク型光デバイスから出射する光は再びレンズによって集光されて光ファイバへ入射させる必要がある。 In the bulk type optical device having such a configuration, the light emitted from the optical fiber is collimated by the lens and is incident on the bulk type optical device, and the light emitted from the bulk type optical device is condensed again by the lens and is optical fiber. Must be incident on the
しかしながら、このような光の結合においては、光ファイバとしてコア径が小さいシングルモードファイバ(Single Mode Fiber:以下「SMファイバ」と略称する。)を使用して、例えば、図15に示すように、第1のSMファイバ10a、第1のレンズ20a、バルク型光デバイス30、第2のレンズ20bおよび第2のSMファイバ10bの組み合わせで配置した場合、第1のSMファイバ10aから出射する光が第1のレンズ20aを通過することで大きなスポット径で長い距離をコリメートできるものの、これらの第1、第2のSMファイバ10a、10b、第1、第2のレンズ20a、20bおよびバルク型光デバイス30のアライメントが複雑化するため、手間がかかり、コストアップになるという難点があった。
However, in such light coupling, a single mode fiber (hereinafter referred to as “SM fiber”) having a small core diameter is used as an optical fiber, for example, as shown in FIG. When the
このため、(イ)図16に示すように、バルク型光デバイス30の両端に第1、第2のグリンレンズ(Gradient Index Lens)40a、40bを配設し、第1、第2のグリンレンズ40a、40bの端面に第1、第2のSMファイバ10a、10bの一方の端面をそれぞれ光学的に接続したいわゆるグリンレンズ方式、(ロ)図17に示すように、バルク型光デバイス30の両端にTEC(Thermal Expanded)処理を施した第1、第2のファイバ(以下「TECファイバ」と略称する。)50a、50bの一方の端面をそれぞれ光学的に接続し、第1、第2のTECファイバ50a、50bの他方の端面にそれぞれ第1、第2のSMファイバ10a、10bの一方の端面を光学的に接続したいわゆるTEC方式、(ハ)図18に示すように、バルク型光デバイス30の両端に第1、第2のグレーデットインデックスファイバ(Graded Index Fiber:以下「GIファイバ」と略称する。)60a、60bを配設し、第1、第2のGIファイバ60a、60bの端面に第1、第2のSMファイバ10a、10bの一方の端面をそれぞれ光学的に接続したいわゆるGIF方式が案出されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
For this reason, (a) as shown in FIG. 16, first and second green lenses (Gradient Index Lenses) 40 a and 40 b are arranged at both ends of the bulk type
しかしながら、(イ)のグリンレンズ方式においては、前述のレンズ方式と同様に、SMファイバからの出射光がGRINレンズを通過することで大きなスポット径で長い距離をコリメートできるものの、アライメントに要する工程が増え、全体的にコストアップになるという難点があった。また、(ロ)のTEC方式においては、SMファイバからの出射光がTECファイバを通過することで、比較的大きなモードフィールド径(Mode Field Diameter:以下「MFD」と略称する。)で小さい回析角が得られるものの、他方式と比べてワーキングディスタンスが短いという難点があった。さらに、(ハ)のGIF方式においては、第1に、GIファイバをレンズとして用いることで、アライメントフリーで低損失なコリメータを低コストで作製でき、第2に、GIファイバの長さが1/4ピッチ長のときMFDが最大となり、これに対応してコリメータ間のワーキングディスタンスを長くすることができるものの、MFDが一定値以上になるとコリメート特性が悪化し、GIコリメータを対向させた場合、挿入損失が悪化するという難点があった。 However, in the green lens system of (A), similar to the lens system described above, although the emitted light from the SM fiber can collimate a long distance with a large spot diameter by passing through the GRIN lens, there are steps required for alignment. There was a problem that the cost increased as a whole. Further, in the (b) TEC method, the outgoing light from the SM fiber passes through the TEC fiber, so that the diffraction is small with a relatively large mode field diameter (hereinafter referred to as “MFD”). Although a corner was obtained, there was a problem that the working distance was shorter than other methods. Furthermore, in the (iii) GIF system, first, by using a GI fiber as a lens, an alignment-free and low-loss collimator can be manufactured at a low cost. Second, the length of the GI fiber is 1 / When the pitch is 4 pitches, the MFD becomes maximum, and the working distance between the collimators can be increased correspondingly. However, when the MFD exceeds a certain value, the collimating characteristics deteriorate, and the GI collimator is opposed. There was a problem that the loss worsened.
本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、GIファイバのコリメータの屈折率プロファイルから、低損失、低コストでアッセンブリの容易な光ファイバコリメータおよびこれを用いた光ファイバ部品を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a low-loss, low-cost and easy-to-assemble optical fiber collimator from the refractive index profile of a GI fiber collimator, and an optical fiber component using the same. The purpose is to do.
本発明の第1の態様である光ファイバコリメータは、SMファイバの先端に光学的に接続されたTECファイバ若しくはコアレスファイバと、TECファイバ若しくはコアレスファイバに光学的に接続されたGIファイバを備え、GIファイバのコア径は、GIファイバ端面の最大MFDの3倍以上とされているものである。 An optical fiber collimator according to a first aspect of the present invention includes a TEC fiber or a coreless fiber optically connected to a tip of an SM fiber, and a GI fiber optically connected to the TEC fiber or the coreless fiber. The core diameter of the fiber is at least three times the maximum MFD of the end face of the GI fiber.
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様である光ファイバコリメータにおいて、GIファイバの比屈折率は、0.6%以上とされているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the optical fiber collimator according to the first aspect of the present invention, the relative refractive index of the GI fiber is 0.6% or more.
本発明の第3の態様は、本発明の第1の態様または第2の態様である光ファイバコリメータにおいて、GIファイバの屈折率分布定数は、1.5〜2.5とされているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the optical fiber collimator according to the first aspect or the second aspect of the present invention, the refractive index distribution constant of the GI fiber is 1.5 to 2.5. is there.
本発明の第4の態様である光ファイバ部品は、一方に光入射端面を有し、他方に光出射端面を備える光学素子と、光学素子の両端面にそれぞれ一方の端面が光学的に接続された第1、第2のGIファイバと、第1、第2のGIファイバの他方の端面にそれぞれ一方の端面が光学的に接続された第1、第2のTECファイバ若しくはコアレスファイバと、第1、第2のTECファイバ若しくはコアレスファイバの他方の端面にそれぞれ一方の端面が光学的に接続された第1、第2のSMファイバとを備え、第1、第2のGIファイバのコア径は、第1、第2のGIファイバ端面の最大MFDの3倍以上とされているものである。 An optical fiber component according to a fourth aspect of the present invention has an optical element having a light incident end face on one side and a light emitting end face on the other side, and one end face is optically connected to both end faces of the optical element. The first and second GI fibers, and the first and second TEC fibers or coreless fibers each having one end face optically connected to the other end face of each of the first and second GI fibers; The first and second GI fibers have first and second SM fibers each having one end face optically connected to the other end face of the second TEC fiber or coreless fiber, and the core diameters of the first and second GI fibers are: The maximum MFD of the first and second GI fiber end faces is three times or more.
本発明の第5の態様は、本発明の第4の態様である光ファイバ部品において、光学素子は、光アイソレータ、光フィルタ、光スイッチ若しくは光可変減衰器またはこれらの組合せから構成されているものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical fiber component according to the fourth aspect of the present invention, the optical element is composed of an optical isolator, an optical filter, an optical switch, an optical variable attenuator, or a combination thereof. It is.
本発明の第6の態様は、本発明の第1の態様乃至第3の態様の何れかの態様である光ファイバ部品において、GIファイバの外径は、SMファイバの外径に対し0.6〜3倍の外径とされているものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the optical fiber component according to any one of the first to third aspects of the present invention, the outer diameter of the GI fiber is 0.6 relative to the outer diameter of the SM fiber. The outer diameter is about 3 times.
本発明の第7の態様は、本発明の第1の態様乃至第3の態様の何れかの態様である光ファイバ部品において、GIファイバの先端部に、コネクタハウジングが取り付けられているものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the optical fiber component according to any one of the first to third aspects of the present invention, a connector housing is attached to the tip of the GI fiber. .
本発明の第1の態様乃至第7態様の光ファイバコリメータおよびこれを用いた光ファイバ部品によれば、SMファイバにGIファイバを光学的に接続することで光ファイバコリメータを実現し得ることから、低コスト、アライメントフリーでかつ低損失という面で有効であり、また、GIファイバのコア径がMFDの3倍以上とされていることから、コリメータ間のワーキングディスタンスを長くすることが可能となる。 According to the optical fiber collimator of the first to seventh aspects of the present invention and the optical fiber component using the same, the optical fiber collimator can be realized by optically connecting the GI fiber to the SM fiber. It is effective in terms of low cost, alignment free, and low loss, and the core diameter of the GI fiber is set to three times or more of the MFD, so that the working distance between the collimators can be increased.
以下、本発明の光ファイバコリメータおよびこれを用いた光ファイバ部品を適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。ここで、図1は、本発明の光ファイバコリメータの説明図、図2は、本発明の光ファイバコリメータにおけるGIファイバの比屈折率差Δの条件を示している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments to which an optical fiber collimator of the present invention and an optical fiber component using the same are applied will be described below with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is an explanatory diagram of the optical fiber collimator of the present invention, and FIG. 2 shows the condition of the relative refractive index difference Δ of the GI fiber in the optical fiber collimator of the present invention.
図1において、本発明の光ファイバコリメータは、SMファイバ1と、このSMファイバの先端面に光軸を一致させて光学的に接続され、屈折率が径方向に連続的に変化しているGIファイバ2とを備えている。 In FIG. 1, an optical fiber collimator of the present invention is an optical fiber collimator GI that is optically connected to an end surface of the SM fiber with its optical axis aligned, and the refractive index continuously changes in the radial direction. Fiber 2 is provided.
SMファイバ1は、光を伝搬させるコア11と、コア11の外周に設けられたクラッド12とを備えており、同様に、GIファイバ2も、光を伝搬させるコア21と、コア21の外周に設けられたクラッド22とを備えている。
The
SMファイバ1とGIファイバ2間は、鏡面加工した両者の接続端面をバーナーやアーク放電などで加熱することにより融着接続されている。
The
このような構成の光ファイバコリメータにおいては、SMファイバ1の入力端から入射される光は、小さいMFDの状態H1でSMファイバ1中を伝搬しSMファイバ1の出力端から出射される。また、SMファイバ1から出射される光は、GIファイバ2の入力端に入射されGIファイバ2において大きいMFDの状態H2に拡大され、シングルモードでGIファイバ2中を伝搬し図示しない光学素子の光入射端面に入射される。
In the optical fiber collimator having such a configuration, light incident from the input end of the
ここで、GIファイバ2のコア21の外径((以下「コア径」という。)Dは、後述する理由により、GIファイバ2端面の最大MFDの3倍以上とされ、また、GIファイバ2の比屈折率差(Δ)は、図2に示すように、0.6%以上とされている。
Here, the outer diameter (hereinafter referred to as “core diameter”) D of the core 21 of the
ところで、SMファイバ1の端面にGIファイバ2が光学的に接続されると、SMファイバ1から出射される光は、GIファイバ2中で光強度が広がり、その広がり方はGIファイバ2の屈折率分布が2乗分布(α=2)であるとすると、式1で表すことができる。
By the way, when the
但し、
また、式1は、GIファイバが理想的な2乗分布と仮定すると、式2のように変換することができる。
However,
但し、2w1:SMファイバ1から入射した伝搬光のMFD、w2:GIファイバが1/4
ピッチ長のときのMFD、Δ:GIファイバのピーク比屈折率差、2a:コア径、λ:波長
GIファイバ2中のMFDは式2を用いると、GIファイバ2の長手方向において、図3に示すように変化する。なお、この場合のGIファイバ2の条件は、Δ=0.85%、コア径D=106μmである。
However, 2w 1 : MFD of propagating light incident from
MFD at pitch length, Δ: peak relative refractive index difference of GI fiber, 2a: core diameter, λ: wavelength The MFD in
ここで、GIファイバ2の1/4ピッチとなる長さ(以下「1/4ピッチ長」という。
)は、およそ600μmでMFDが最大になるものの、実際のGIファイバ2中では屈折率分布が理想的な2乗分布(α=2)でないため式2の理論計算が当てはまらないことになる。
Here, the length of the
) Has the maximum MFD at about 600 μm, but in the
次に、このような構成の光コリメータを対向させた場合に、低損失伝搬が実現する理由について説明する。 Next, the reason why low loss propagation is realized when the optical collimators having such a configuration are opposed to each other will be described.
先ず、GIファイバ2のコア径DがMFDの3倍以上とすることが好ましい理由は、GIファイバ2中の伝搬光の分布がクラッド22に重なる部分が大きくなることで、クラッド22からの反射によるモードが大きくなり損失が発生するためである。従って、GIファイバ2のコア径DがMFDの3倍以上(以下「D≧3×MFD」という。)であれば理想的なα乗分布でなくてもクラッド22からの反射によるモードの影響が受けにくくなり、コリメータとして対向させても損失が増大しないことになる。
First, the reason why it is preferable that the core diameter D of the
また、GIファイバの屈折率分布乗数αが1.5〜2.5の範囲が好ましい理由は、D≧3×MFDの条件で、αが1.5〜2.5の範囲であれば伝搬光が収差の影響を受けても損失増とならないためである。 The reason why the refractive index profile multiplier α of the GI fiber is preferably in the range of 1.5 to 2.5 is that the propagation light is satisfied when α is in the range of 1.5 to 2.5 under the condition of D ≧ 3 × MFD. This is because the loss does not increase even if it is affected by the aberration.
ところで、前述のように、GIファイバ2の理論上のMFD(以下「理論MFD」という。)と実測したMFD(以下「実測MFD」という。)とでは差があることが本発明者等の実験から明らかになった。具体的には、Δ=0.85%、コア径Dが104μmの理論
MFDは58μmとなるが、実測MFDは32μmとなる。つまり、当該実験から、実測値
をw2´とすると、w2´=0.55×w2という関係があることから、上記の式2は式3のよ
うに表すことができ、式3をMFDとコア径Dの関係に変化させると式4のように表すことができる。
By the way, as described above, the inventors' experiments show that there is a difference between the theoretical MFD of the GI fiber 2 (hereinafter referred to as “theoretical MFD”) and the actually measured MFD (hereinafter referred to as “measured MFD”). It became clear from. Specifically, the theoretical MFD with Δ = 0.85% and the core diameter D of 104 μm is 58 μm, but the actually measured MFD is 32 μm. In other words, from the experiment, if the measured value is w 2 ′, there is a relationship of w 2 ′ = 0.55 × w 2 , and therefore, the
但し、w1=5.25μm、λ=1.55μm、n0=1.444とする。 However, w 1 = 5.25 μm, λ = 1.55 μm, and n 0 = 1.444.
以上の点を考慮すると、D≧3×MFDの条件を満たすファイバ構造を式4から求めることができる。 Considering the above points, a fiber structure that satisfies the condition D ≧ 3 × MFD can be obtained from Equation 4.
図4は、式4から求めたΔを変化させたときのコア径DとMFDの関係を示している。
ここで、横軸はGIファイバ2のコア径D(μm)、縦軸はGIファイバ2のMFD(μm)を示しており、また、図中、L1はΔが0.1%、L2はΔが0.2%、L3はΔが0.3%、L4はΔが0.4%、L5はΔが0.5%、L6はΔが0.6%、L7はΔが0.7
%、L8はΔが0.8%、L9はΔが0.9%の場合のそれぞれの設計範囲を示している。
FIG. 4 shows the relationship between the core diameter D and MFD when Δ obtained from Equation 4 is changed.
Here, the horizontal axis indicates the core diameter D (μm) of the
%, L8 indicates the design range when Δ is 0.8%, and L9 indicates each design range when Δ is 0.9%.
同図より、図中、太線のL6がD=3×MFDとなるため、D≧3×MFDの条件を満足する低損失のコリメータを作製するためには、太線L6より下の領域(例えばL6〜L9)、すなわち、Δ≧0.6%以上のGIファイバ2が設計条件を満たすことになる。
From the figure, since L6 of the thick line in the figure is D = 3 × MFD, in order to produce a low-loss collimator that satisfies the condition of D ≧ 3 × MFD, an area below the thick line L6 (for example, L6 L9), that is, the
次に、通常のSMファイバに、Δ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバ若しくはΔ≧0.6%以上の条件を満足しないGIファイバを融着接続した場合の各種事例について説明する。 Next, various examples will be described in the case where a GI fiber that satisfies the condition of Δ ≧ 0.6% or a GI fiber that does not satisfy the condition of Δ ≧ 0.6% is fused to a normal SM fiber. .
最初に、第1の接続例として、通常のSMファイバとΔ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバを融着接続した例について説明する。 First, as a first connection example, an example in which a normal SM fiber and a GI fiber satisfying a condition of Δ ≧ 0.6% are fusion-bonded will be described.
図5は、α値が2付近のGIファイバの屈折率分布とMFDの関係を示している。同図において、横軸はGIファイバの半径(μm)、縦軸は光の強度および比屈折率差を示しており、図中、L10は比屈折率差Δ、L11は1/4ピッチ長のGIファイバにおける光強度分布、L12は1/2ピッチ長のGIファイバにおける光強度分布、L13はMFDの範囲、L14はコア径Dの範囲を示している。 FIG. 5 shows the relationship between the refractive index profile of the GI fiber having an α value of about 2 and the MFD. In the figure, the horizontal axis indicates the radius (μm) of the GI fiber, the vertical axis indicates the light intensity and the relative refractive index difference. In the figure, L10 is the relative refractive index difference Δ, and L11 is the 1/4 pitch length. The light intensity distribution in the GI fiber, L12 indicates the light intensity distribution in the GI fiber having a ½ pitch length, L13 indicates the MFD range, and L14 indicates the core diameter D range.
α値が2であり、Δ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバ2を1/4ピッチ長で伝送用SMファイバ1に融着接続したところ、図5に示すように、コア径Dの大きさがMFDの3倍以上となった。ここで、1/4ピッチ長のGIファイバ端面のMFDは30μm、コア径Dは106μm、Δは0.85%であった。
When the
また、図6に示すように、1/2ピッチ長のGIファイバ2の両端にSMファイバ1(以下、図中、左側のSMファイバ1を「第1のSMファイバ1a」、右側のSMファイバ1を「第2のSMファイバ1b」という。)を融着接続し、その接続ロスを測定したところ、図7に示すように、接続損失は、図中の最小値である0.1dB以下となり、低損失のコリメータが得られ、伝送用SMファイバ中に適用しても問題のない値が得られた。なお、図6中、符号H1a、H1bは第1、第2のSMファイバ1a、1b中を小さいMFDの状態で伝搬する光の強度分布、H2はGIファイバ2中を大きいMFDの状態で伝搬する光の強度分布を示している。
Further, as shown in FIG. 6, the SM fiber 1 (hereinafter, the
次に、第2の接続例として、通常のSMファイバとΔ≧0.6%以上の条件を満足しないGIファイバを融着接続した例について説明する。 Next, as a second connection example, an example in which a normal SM fiber and a GI fiber that does not satisfy the condition of Δ ≧ 0.6% are fusion-bonded will be described.
α値が2.4であり、Δ≧0.6%以上の条件を満足しないGIファイバ2を1/2ピッチ長で伝送用SMファイバ1に融着接続したところ、その接続ロスは図8に示すように0.5dB以上に悪化するのでコリメータとして通信システムに適用することは困難である。なお、この場合における1/2ピッチ長におけるGIファイバ端面のMFDは60μm、コア径Dが100μm、Δは0.5%で、コア径DがMFDの1.67倍となるため、下
限値の3倍を大きく下回ることになる。
When the α value is 2.4 and the
次に、第3の接続例として、TEC処理したファイバとΔ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバを融着接続した例について説明する。 Next, as a third connection example, an example in which a TEC-processed fiber and a GI fiber satisfying a condition of Δ ≧ 0.6% are fusion-bonded will be described.
α値が2であり、Δ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバ2を1/4ピッチ長で伝送用SMファイバ1の先端をTEC処理したファイバと融着接続したところ、コア径DがMFDの3倍以上となった。また、図9に示すように、GIファイバ2の両端に、第1、第2のTEC処理したファイバ3a、3bの一端を光学的に接続し、この第1、第2のTEC処理したファイバ3a、3bの他端に第1、第2の伝送用SMファイバ1a,1bを光学的に接続したところ、その接続損失は、最小値が0.1dB以下となり、低損失のコリメータが得られた。なお、図9中、符号H1a、H1bは、図6と同様に第1、第2のSMファイバ1a、1b中を小さいMFDの状態で伝搬する光の強度分布、H3a、H3bは、TEC処理したファイバ3a、3b中をH1a、H1bよりも大きいMFDの状態で伝播する光の強度分布、H2は、図6と同様にGIファイバ2中を大きいMFDの状態で伝搬する光の強度分布を示している。
When the
次に、第4の接続例として、コアレスファイバとΔ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバを融着接続した例について説明する。ここで、コアレスファイバとは、純石英ガラスからなる単一屈折率のファイバである。 Next, as a fourth connection example, an example in which a coreless fiber and a GI fiber satisfying the condition of Δ ≧ 0.6% are fusion-bonded will be described. Here, the coreless fiber is a single refractive index fiber made of pure silica glass.
α値が2であり、Δ≧0.6%以上の条件を満足するGIファイバ2を1/4ピッチ長で伝送用SMファイバ1の先端に接続したコアレスファイバと融着接続したところ、コア径DがMFDの3倍以上となった。また、図10に示すように、GIファイバ2の両端に、第1、第2のコアレスファイバ4a、4bの一端を光学的に接続し、この第1、第2のコアレスファイバ4a、4bの他端に第1、第2の伝送用SMファイバ1a,1bを光学的に接続したところ、その接続損失は最小値が0.1dB以下となり、低損失のコリメータが得られた。なお、図10中、符号H1a、H1bは、図6と同様に第1、第2のSMファイバ1a、1b中を小さいMFDの状態で伝搬する光の強度分布、H4a、H4bはコアレスファイバ4a、4b中をH1a、H1bよりも大きいMFDの状態で伝播する光の強度分布、H2は、図6と同様にGIファイバ2中を大きいMFDの状態で伝搬する光の強度分布を示している。ここで、SMファイバ、コアレスファイバ、GIファイバの外径は125μmである。なお、本接続例ではコアレスファイバを用いているが、コアレスファイバの代わりに空気層(空間伝播層)としてもよい。
When the
以上の各種事例より、本発明の光ファイバコリメータによれば、コア径Dの大きさがMFDの3倍以上となり、また、その接続損失が0.1dB以下となり、低損失なコリメータが得られることがわかる。 From the above various examples, according to the optical fiber collimator of the present invention, the core diameter D is 3 times or more of the MFD, and the connection loss is 0.1 dB or less, so that a low-loss collimator can be obtained. I understand.
次に、本発明の光ファイバコリメータを用いた光ファイバ部品について説明する。 Next, an optical fiber component using the optical fiber collimator of the present invention will be described.
図11は、本発明の第1の実施例における光ファイバ部品の概略図を示している。なお、同図において、図1〜図10と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 11 shows a schematic view of an optical fiber component in the first embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図11において、本発明の光ファイバ部品は、光アイソレータ、光フィルタ、光スイッチ若しくは光可変減衰器またはこれらの組合せから構成される光学素子5と、Δ≧0.6%以上の条件を満足する一対のGIファイバ2(以下、図中、左側のGIファイバ2を「第1のGIファイバ2a」、右側のGIファイバ2を「第2のGIファイバ2b」という。)、第1、第2のSMファイバ1a、1bとを備えており、光学素子5の一方の端面には、第1のGIファイバ2aの一方の端面(出力端)が光学素子5の光軸と一致させて光学的に接続され、他方の端面には、第2のGIファイバ2bの一方の端面(入力端)が光学素子5の光軸と一致させて光学的に接続されている。また、第1のGIファイバ2aの他方の端面(入力端)には、第1のSMファイバ1aの一方の端面(出力端)が第1のGIファイバ2aの光軸と一致させて光学的に接続され、第2のGIファイバ2bの他方の端面(出力端)には、第2のSMファイバ1bの一方の端面(入力端)が第2のGIファイバ2bの光軸と一致させて光学的に接続されている。なお、第1、第2のGIファイバ2a,2bと第1、第2のSMファイバ1a、1b間は、鏡面加工した両者の接続端面をバーナーやアーク放電などで加熱することにより融着接続することができ、また、第1、第2のGIファイバ2a、2bと光学素子5間は、光学的な接着剤またはマッチングオイルなどの塗布により光学的に接続することができる。なお、SMファイバの外径は125μm、GIファイバの外径は250μmである。ここで、GIファイバの外径はSMファイバの外径の0.6〜3倍の外径とすることが好ましい。0.6倍未満若しくは3倍を超えると安定的な接続が困難となり、接続界面での損失が増大するおそれが生じるためである。
In FIG. 11, the optical fiber component of the present invention satisfies the condition of Δ ≧ 0.6% and the
このような構成の光ファイバ部品においては、第1のSMファイバ1aに入射した光は、小さいMFDの状態で第1のSMファイバ1a中を伝搬し第1のGIファイバ2aへ入射され、第1のGIファイバ2aにおいて大きいMFDの状態に拡大され、シングルモードで第1のGIファイバ2a中を伝搬し光学素子5へ入射される。また、光学素子5に入射した光は、第2のGIファイバ2bへ入射され、この第2のGIファイバ2b中を大きいMFDの状態で伝搬し、第2のSMファイバ1bへ入射され、この第2のSMファイバ1bにおいて小さいMFDの状態に縮小され、第2のSMファイバ1b中を伝搬する。
In the optical fiber component having such a configuration, the light incident on the first SM fiber 1a propagates through the first SM fiber 1a in a small MFD state and is incident on the first GI fiber 2a. The GI fiber 2a is enlarged to a large MFD state, propagates through the first GI fiber 2a in a single mode, and enters the
このような光ファイバ部品によれば、第1、第2のSMファイバ1a,1bに第1、第2のGIファイバ2a,2bを接続するだけで光ファイバコリメータを実現し得ることから、低コスト、アライメントフリーでかつ低損失という面で有効であり、また、第1、第2のGIファイバ2a,2bのコア径DがMFDの3倍以上とされていることから、コリメータ間のワーキングディスタンスを長くすることが可能となる。
According to such an optical fiber component, an optical fiber collimator can be realized simply by connecting the first and second GI fibers 2a and 2b to the first and
図12は、本発明の第2の実施例における光ファイバ部品の説明図を示している。なお、同図において、図1〜図11と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 12 is an explanatory diagram of optical fiber components in the second embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIGS. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例においては、図1に示す光ファイバコリメータを備えている。 In this embodiment, the optical fiber collimator shown in FIG. 1 is provided.
GIファイバ2の外径は、例えば80μm〜2.5mmの間で適宜選択することができる。同様に、SMファイバ1の外径も例えば80μm〜2.5mmの間で適宜選択することができる。ここで、SMファイバ、GIファイバの外径がどちらか一方い若しくは双方とも1.25mmの場合には、MUコネクタのフェルールの外径1.25mmと同径であるためにスリーブを介してPC(Physical Contact)が可能となる。なお、SMファイバ、GIファイバとも外径が80μm〜2.5mmの範囲を好ましいとしたが、これは、80μm未満ではファイバが細くなりすぎて強度上問題が生じ、取り扱いが困難になるからであり、2.5mmを越えると加撓性が悪くなりやはり取り扱いが困難になるからである。
The outer diameter of the
図13は、本発明の第3の実施例における光ファイバ部品の説明図を示している。なお、同図において、図1〜図12と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 13 is an explanatory view of an optical fiber component in the third embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例においては、図12に示す一対の光ファイバ部品を備えている。 In this embodiment, a pair of optical fiber components shown in FIG. 12 is provided.
この実施例においては、アダプタ6を介して図1に示す光ファイバコリメータをフェルール7a、7bに挿入して対向配置させており、第2の実施例と同様に、コネクタ形状でアダプタ6との光結合を容易に行なうことができる。
In this embodiment, the optical fiber collimator shown in FIG. 1 is inserted into the ferrules 7a and 7b through the
図14は、本発明の第4の実施例における光ファイバ部品の説明図を示している。なお、同図において、図1〜図13と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 14 is an explanatory diagram of optical fiber components in the fourth embodiment of the present invention. In the figure, parts common to those in FIGS. 1 to 13 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
この実施例において、図1に示す光ファイバコリメータを備えている。 In this embodiment, the optical fiber collimator shown in FIG. 1 is provided.
GIファイバ2の一方の端部(先端部)の外周には、コネクタハウジング8が取り付けられており、GIファイバ2の先端面は、コネクタハウジング8の端面より若干突出する如くして配設されている。なお、図中、符号9はねじ部を示している。
A
この実施例においては、コネクタハウジング8の取り付けにより、GIファイバ2の先端部がプラグ形状とされていることから、当該GIファイバ2の先端部をアダプタ6に接続することができる。
In this embodiment, the distal end portion of the
本発明は前述の実施例に限定されず、本発明の特許請求の範囲内で例えば次のように変形、修正を加えることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified and modified as follows, for example, within the scope of the claims of the present invention.
第1に、前述の実施例においては、GIファイバの外径とSMファイバの外径を同径にした場合、および前者の外径と後者の外径を異ならせている場合について述べているが、作業性および材料コストを考慮すれば、ファイバ径125μmの通常のSMと、ファイバ径125μmのGIファイバを融着接続することが最適である。 First, in the above-described embodiments, the case where the outer diameter of the GI fiber is equal to the outer diameter of the SM fiber, and the case where the outer diameter of the former is different from the outer diameter of the latter are described. Considering workability and material cost, it is optimal to fuse and connect a normal SM having a fiber diameter of 125 μm and a GI fiber having a fiber diameter of 125 μm.
第2に、本発明におけるGIファイバとしては、屈折率が2乗屈折率分布(α=2)を理想とするが、分布関数αがコア径全域をフィッティングしたとき、1.5<α<2.5の範囲でも構わない。 Second, the GI fiber according to the present invention has an ideal refractive index distribution of squared refractive index (α = 2), but when the distribution function α is fitted over the entire core diameter, 1.5 <α <2 A range of .5 is also acceptable.
第3に、本発明におけるGIファイバのコア径は、特に規定されない。 Third, the core diameter of the GI fiber in the present invention is not particularly defined.
第4に、本発明におけるGIファイバの入射側に用いるSMファイバは、通常のシングル モード光ファイバ(SMF28または同等品)と同等のものだけでなく、高NA(開口数)−SMファイバ、フォトニック結晶ファイバ、DSF(分散シフト光ファイバ)、NZ−DSF(ノンゼロ分散シフトファイバ)、NSP(Non-Strippable Primary Coated)ファイバとしてもよい。 Fourth, the SM fiber used on the incident side of the GI fiber in the present invention is not only equivalent to a normal single mode optical fiber (SMF28 or equivalent), but also a high NA (numerical aperture) -SM fiber, photonic. Crystal fiber, DSF (dispersion shifted optical fiber), NZ-DSF (non-zero dispersion shifted fiber), or NSP (Non-Strippable Primary Coated) fiber may be used.
第5に、本発明におけるGIファイバの材料としては、石英ベースガラスにGeを添加して屈折率を上げるものを通常使用するが、P(リン)、B(ホウ素)、La(ランタン)、Al(アルミニウム)、F(フッ素)を共添加してもよい。また、プラスチック樹脂を用いた材料を用いて屈折率分布を調整してもよい。 Fifth, as a material of the GI fiber in the present invention, a material that increases the refractive index by adding Ge to quartz base glass is usually used, but P (phosphorus), B (boron), La (lanthanum), Al (Aluminum) and F (fluorine) may be co-added. Further, the refractive index distribution may be adjusted using a material using a plastic resin.
第6に、本発明におけるGIファイバの長さは、コア径、ピーク屈折率、入射側のMFDの大きさにより異なるが、作業性の関係上50μm〜5cm程度としてもよい。 Sixth, the length of the GI fiber in the present invention varies depending on the core diameter, the peak refractive index, and the size of the MFD on the incident side, but may be about 50 μm to 5 cm due to workability.
第7に、SMファイバとGIファイバの接続は、融着接続したものに限定されず、例えばPCコンタクト、もしくはメカニカルスプライスとしてもよい。 Seventh, the connection between the SM fiber and the GI fiber is not limited to the fusion-spliced connection, and may be, for example, a PC contact or a mechanical splice.
第8に、SMファイバはテーパー状のものを使用しても良く、伝送用GIファイバとの光接続の状況に応じて使い分けても良い。 Eighth, the SM fiber may have a tapered shape, or may be properly used depending on the state of optical connection with the transmission GI fiber.
第9に、光ファイバコリメータの機能部分はMFDの大きなSMファイバを融着接続、PC接続またはメカニカルスプライスによって追加してもよい。 Ninth, the functional part of the optical fiber collimator may add SM fiber having a large MFD by fusion splicing, PC connection or mechanical splicing.
1、1a、1b・・・SMファイバ
2、2a、2b・・・GIファイバ
5・・・光学素子
8・・・コネクタハウジング
D・・・コア径
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記グレーデットインデックスファイバのコア径は、前記グレーデットインデックスファイバ端面の最大モードフィールド径の3倍以上であることを特徴とする光ファイバコリメータ。 A TEC fiber or coreless fiber optically connected to the tip of a single mode fiber, and a graded index fiber optically connected to the TEC fiber or coreless fiber ;
The core diameter of the graded index fiber is at least three times the maximum mode field diameter of the end face of the graded index fiber.
前記第1、第2のグレーデットインデックスファイバのコア径は、前記第1、第2のグレーデットインデックスファイバ端面の最大モードフィールド径の3倍以上であることを特徴とする光ファイバ部品。 An optical element having a light incident end face on one side and a light emitting end face on the other; first and second graded index fibers each having one end face optically connected to both end faces of the optical element; The first and second TEC fibers or coreless fibers each having one end face optically connected to the other end face of each of the first and second graded index fibers; and the first and second TEC fibers or First and second single-mode fibers each having one end face optically connected to the other end face of the coreless fiber ;
An optical fiber component wherein the core diameter of the first and second graded index fibers is at least three times the maximum mode field diameter of the end faces of the first and second graded index fibers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004303275A JP4276990B2 (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Optical fiber collimator and optical fiber component using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004303275A JP4276990B2 (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Optical fiber collimator and optical fiber component using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006113488A JP2006113488A (en) | 2006-04-27 |
JP4276990B2 true JP4276990B2 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=36382033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004303275A Expired - Fee Related JP4276990B2 (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Optical fiber collimator and optical fiber component using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4276990B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008009067A (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Optical waveguide structure |
JP2008032592A (en) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Central Japan Railway Co | Optical fiber air route surveillance system |
ATE538403T1 (en) * | 2007-08-10 | 2012-01-15 | Bae Systems Plc | IMPROVEMENTS IN PHOTONIC CRYSTAL WAVEGUIDES |
JP6656668B2 (en) * | 2015-10-16 | 2020-03-04 | 国立大学法人茨城大学 | Optical fiber, optical fiber cable, and optical fiber connection method |
JP7115050B2 (en) * | 2018-06-12 | 2022-08-09 | 住友電気工業株式会社 | fiber optic amplifier |
-
2004
- 2004-10-18 JP JP2004303275A patent/JP4276990B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006113488A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10761271B2 (en) | Polarization maintaining optical fiber array | |
CN100378481C (en) | Fiber collimating lenses and method | |
JP5485355B2 (en) | Optical waveguide component and method for manufacturing optical waveguide component | |
US9042692B2 (en) | Universal optical fibers for optical fiber connectors | |
JP3888942B2 (en) | Optical fiber parts | |
US9229170B1 (en) | Two-port optical devices using mini-collimators | |
WO2010010888A1 (en) | Hot line detection device | |
JP4276990B2 (en) | Optical fiber collimator and optical fiber component using the same | |
Kopp et al. | Vanishing core optical waveguides for coupling, amplification, sensing, and polarization control | |
JP4690249B2 (en) | Highly flexible optical fiber | |
CA2444843C (en) | D-shaped waveguide and optical coupler using the waveguide | |
KR100361441B1 (en) | tap coupler | |
US9594214B1 (en) | Optical fiber devices | |
WO2020091015A1 (en) | Optical connection component | |
CN110646895B (en) | Optical receptacle and optical transceiver | |
JP2005202136A (en) | Optical member | |
Jung et al. | Compact higher-order mode converter based on all-fiber phase plate segment | |
CN118891552A (en) | Multi-core optical fiber, optical combiner, and optical fiber characteristic measurement method | |
JP2010032273A (en) | Hot line detection device | |
JP2005173213A (en) | Optical collimator and optical component using the same | |
WO2003012507A1 (en) | Optical fiber collimators and their manufacture | |
KR20050023440A (en) | Optical fiber component | |
JP2002328255A (en) | Fiber optical system | |
Shiraishi et al. | Wide-beam propagating fiber for inline optical components | |
JPH11218616A (en) | Optical filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060425 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060620 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060725 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20071029 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071102 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071102 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080319 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090210 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090309 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |