ダブルクラッドファイバの接続方法
【課題】希土類元素がドープされたコア１１と、該コア１１を被覆するように設けられた第１クラッド１２と、該第１クラッド１２を被覆するように設けられた第２クラッド１３とを備えたダブルクラッドファイバ１０に、光導波コアを備えた光導波素子を接続する場合において、接続損失を低減した接続方法を提供する。
【解決手段】ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光導波素子２０の一端面とを対峙乃至当接させ、光導波素子２０の他端面の光導波コア２２からダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光導波素子２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバ１０の他端面のコア１１から出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続する。
【解決手段】ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光導波素子２０の一端面とを対峙乃至当接させ、光導波素子２０の他端面の光導波コア２２からダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光導波素子２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバ１０の他端面のコア１１から出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザーや光増幅器等の光学装置において、光増幅素子としてダブルクラッドファイバが広く利用されている。
【０００３】
ダブルクラッドファイバは、ファイバ中心に設けられた光増幅成分として希土類元素等がドープされたコアと、そのコアの周囲に設けられたより低屈折率の第１クラッドと、その第１クラッドの周囲に設けられたより低屈折率の第２クラッドと、で構成されている。そして、かかるダブルクラッドファイバでは、第１クラッドに入射された励起光が、第１クラッドと第２クラッドとの界面で反射を繰り返しながら、第２クラッドに囲まれた領域を伝搬し、その励起光がコアを通過する際にコアにドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコアを伝搬する信号光を増幅する。
【０００４】
また、このようなダブルクラッドファイバにおいて、コアに信号光を、また、第１クラッドに励起光をそれぞれ入射させる方法として、光コンバイナを用いる方法が知られている。
【０００５】
光コンバイナは、例えば、中心の１本のシングルモード光ファイバとそれを囲む６本のマルチモード光ファイバとの最密構造を有し、先端部分においてそれらが溶融一体化した構造を有する（特許文献１参照）。そして、ダブルクラッドファイバに接続する際には、シングルモード光ファイバの信号光用コアに対応する部分をダブルクラッドファイバのコアに接続し、マルチモード光ファイバの励起光用コアに対応する部分をダブルクラッドファイバの第１クラッドに対応して接続する。
【０００６】
ところで、２本の光ファイバ等の光導波素子を接続する場合、各々の光導波コアの光軸が一致していないと、一方のコアを伝搬する光が接続部を通過するときに他方のコアに入射できずにクラッドに漏洩し、接続損失が生じる。この接続損失の発生を抑止するための調心の方法として、クラッド調心、コア調心、パワーモニタ法等の方法が挙げられる。
【０００７】
クラッド調心は、図５に示すように、例えば高精度なＶ溝を用いて光ファイバ４０，５０を整列し、クラッド４２，５２を一致させることにより調心を行う方法である。しかしながら、光ファイバのコアが偏心していると、クラッド４２，５２を一致させてもコア４１，５１を一致させることができない。例えば、光コンバイナは接続部において複数のファイバを溶融一体化して接続端面が形成されているので、信号光コアが極めて偏心しやすくなっており、クラッド調心には適さない。
【０００８】
コア調心は、図６に示すように、光ファイバ４０，５０の接続端の側面から光ファイバのコア４１，５１を直視し、画像処理によりコア４１，５１の中心軸が一致するように位置を調整する方法である。そのため、光コンバイナのように、接続端面において直視によりコアの位置を特定することが困難である場合、この方法を用いることができない。
【０００９】
パワーモニタ法は、２本の光ファイバ４０，５０の端面を対峙乃至当接させて一方の光ファイバ４０の一端から検査光を入射し、接続された他方の光ファイバ５０から出射される検査光の光強度を検出器で測定してコア４１，５１の軸合わせを行う方法である（特許文献２参照）。図７（ａ）のように、各々のコア４１，５１が同軸上にない場合、他方の光ファイバ５０のクラッド５２に入った光は、クラッド５２を覆う被覆部に吸収され、検出器で測定される検査光の光強度は弱くなる。一方、図７（ｂ）のように、各々のコア軸が一致している場合は、コア５１に入射された検査光がそのまま検出器に検出される。このため、検出した光強度が最大となるときに光ファイバ同士を接続すればよい。
【００１０】
このパワーモニタ法によると、ダブルクラッドファイバのようにクラッド５２がそれよりも低屈折率の部材で覆われている場合、クラッド５２に漏洩した検査光は、クラッドの外に漏れて光の強度が弱まることがない。そのため、この方法によっては調心することができない。
【特許文献１】特開２００７−１６３６５０号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２８４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、ダブルクラッドファイバに光コンバイナ等の光導波コアを備えた光導波素子を接続する際、従来の方法によれば効率よくコア同士を調心することができず、接続損失が大きくなるという問題があった。
【００１２】
本発明は、ダブルクラッドファイバに光導波コアを備えた光導波素子を接続する場合の接続損失の低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明は、希土類元素がドープされたコアと、該コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法であって、
ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、
上記光導波素子の他端面の光導波コアから上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、
上記ダブルクラッドファイバの一端面と上記光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、上記ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続することを特徴とする。
【００１４】
本発明の接続方法は、上記検査光を、上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光のみとすることが好ましい。
【００１５】
本発明の接続方法は、上記光導波素子は、信号光用コアと該信号光コアを囲うように配設された複数の励起光用コアとを備え、該信号光用コアが上記光導波コアに相当する光コンバイナであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、光導波素子の他端面の光導波コアからダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めしてダブルクラッドファイバを光コンバイナに接続するので、ダブルクラッドファイバのコアと光導波素子の光導波コアとを同軸上になるようにして接続することができ、接続損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１及び図２は、ダブルクラッドファイバ１０及び光コンバイナ２０を示す。このダブルクラッドファイバ１０は、例えば、レーザーマーカーの光増幅器や溶接用ファイバレーザーにおける光増幅素子として用いられるものである。この光コンバイナ２０は、例えば、それらのダブルクラッドファイバ１０に接続されて用いられるものである。
【００１９】
ダブルクラッドファイバ１０は、ファイバ中心のコア１１と、コア１１を覆うように設けられた第１クラッド１２と、第１クラッド１２を覆うように設けられた第２クラッド１３と、第２クラッド１３を被覆する保護層１５と、で構成されている。第１クラッド１２はコア１１よりも低屈折率になるように設けられており、また、第２クラッド１３は第１クラッド１２よりも低屈折率になるように設けられている。ダブルクラッドファイバ１０は、例えば、ファイバ長さが３〜４０ｍである。
【００２０】
コア１１は、例えば、純粋石英に希土類元素がドープされたもので形成されている。希土類元素としては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ），エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等が挙げられる。希土類元素のドープ量は、例えば１０００〜２００００ｐｐｍである。希土類元素は、単一種がドープされていても、複数種がドープされていても、いずれでもよい。この希土類元素は、例えば、溶液浸漬法や気相堆積法等の方法によって石英にドープされる。コア１１は、例えば、コア径が２０〜６０μｍである。このコア１１は、純粋石英に対する比屈折率が、例えば０．０３〜０．３％である。
【００２１】
第１クラッド１２は、例えば、純粋石英で形成されている。第１クラッド１２は、例えば、第１クラッド径が１２５〜６００μｍである。
【００２２】
第２クラッド１３は、例えば、石英ガラスにエアホール１４を設けたエアクラッド構造のものであってもよく、低屈折樹脂等で形成されていてもよく、その他のもので形成されていてもよい。第２クラッド１３は、例えば、第２クラッド径が１５０〜６５０μｍである。この第２クラッド１３は、純粋石英に対する比屈折率差が例えば３〜１０％である。
【００２３】
保護層１５は、例えば、低屈折シリコーン樹脂、フッ素樹脂等で形成されている。保護層１５は、例えば厚さ６０〜６００μｍである。保護層１５は、単一層であっても、複数層を積層したものであっても、いずれでもよい。
【００２４】
このダブルクラッドファイバ１０は、工具や薬品等を用いて端面の保護層１５を所定長除去し、光カッター等を用いて軸と垂直かつ平滑に切断した接続端面が、光コンバイナ２０と接続される。
【００２５】
なお、ダブルクラッドファイバ１０がエアホール１４を備えたエアクラッド構造のものである場合、ダブルクラッドファイバ１０の接続端面から所定長（例えば、５〜２０ｍｍ）の第２クラッド１３は予め除去しておくことが好ましい。これにより、第１クラッド１２が剥き出しになるので、加熱時に石英が溶融してエアホール１４が封止されて第１クラッド１２に入射された励起光が漏洩するという現象を防止することができる。
【００２６】
光コンバイナ２０は、キャピラリ２４と１本の信号光用光ファイバ心線及び複数本の励起光用光ファイバ心線とで構成されている。１本の信号光用光ファイバ心線及び複数本の励起光用光ファイバ心線のそれぞれは、心線先端から被覆層（図示せず）が所定長だけ剥がされて信号光用光ファイバ２１又は励起光用光ファイバ２３が露出しており、光コンバイナ２０は、これらの信号光用光ファイバ２１及びそれを囲うように配設された励起光用光ファイバ２３がキャピラリ２４に挿入され、その先端部分において、それらが溶融一体化して縮径した溶融部２５に形成されている。
【００２７】
キャピラリ２４は、例えば石英ガラス等で形成されている。キャピラリ２４は、例えば、全長が３〜１０ｍｍ（溶融部２５を除く）、及び内径が３８０〜４００μｍにそれぞれ形成されている。
【００２８】
信号光用光ファイバ２１は、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率の信号光用コア２２とその周りを被覆する低屈折率のクラッドとを有する。信号光用光ファイバ２１は、一般的には、シングルモードファイバで構成される。信号光用光ファイバ２１は、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が１０〜６０μｍにそれぞれ形成されている。
【００２９】
励起光用光ファイバ２３は、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率の励起光用コアとその周りを被覆する低屈折率のクラッドとを有する。励起光用光ファイバ２３は、一般的には、マルチモードファイバで構成される。励起光用光ファイバ２３は、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が８０〜１１５μｍにそれぞれ形成されている。
【００３０】
溶融部２５は、キャピラリ２４、１本の信号光用光ファイバ２１及び複数本の励起光用光ファイバ２３が一体化しており、その中を信号光用光ファイバ２１及び励起光用光ファイバ２３のそれぞれのコア１１が長さ方向に延びている。溶融部２５の端面には、直視により観察するのは困難ではあるが、信号光用コア２２とそれを囲うように配設された複数の励起光用コアが露出している。
【００３１】
この光コンバイナ２０は、信号光用光ファイバ２１が信号光源に接続され、また、複数本の励起光用光ファイバ２３のそれぞれが励起光源に接続されると共に、溶融部２５の端面がダブルクラッドファイバ１０に融着接続されて使用される。このとき、溶融部２５の端面における信号光用コア２２がダブルクラッドファイバ１０のコア１１に、また、励起光用コアがダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２にそれぞれ接続される。
【００３２】
そして、信号光源からの信号光が信号光用光ファイバ２１を介してダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入射され、励起光源からの励起光が励起光用光ファイバ２３を介してダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入射されると、第１クラッド１２に入射された励起光は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面で反射を繰り返しながら、第２クラッド１３に囲まれた領域を伝搬し、コア１１を通過する際にコア１１にドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコア１１を伝搬する信号光を増幅する。
【００３３】
次に、図３を用いて、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との接続方法を説明する。この接続は、まずダブルクラッドファイバ１０のコア１１の中心軸と光コンバイナ２０の信号光用コア２２の中心軸とが一致するように位置あわせした後、それぞれの端面を融着等することによって行う。
【００３４】
まず、融着接続器（図示せず）を用いて、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用光コア１１の軸合わせを行う。
【００３５】
融着接続器は、２つのステージを備え、また、接続部３１においてはアーク放電等の融着手段を備える。
【００３６】
２つのステージは、光ファイバが接続部３１を隔てて光軸方向に対して直列に並ぶように設けられたものであり、この２つのステージは、光軸方向、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向、及び鉛直方向対して垂直な方向に相対移動することができる。２つのステージは、一方を固定してもう一方を移動させることにより相対移動させるものであっても、２つのステージをそれぞれ移動させることにより相対移動させるものであってもよい。
【００３７】
この融着接続器には、ダブルクラッドファイバ１０を一方のステージに、光コンバイナ２０を他方のステージに、それぞれの一端が接続部３１に対面するように固定して配置する。このとき、接続部３１において、ダブルクラッドファイバ１０の端面と光コンバイナ２０の端面とは、例えば５〜３０μｍの間隔をあけた対峙状態に配置しても、当接しても、いずれでもよいが、対峙状態に配置することが好ましい。
【００３８】
続いて、光コンバイナ２０の他端側から、信号光用コア２２に検査光を入射する。この検査光には、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光が含まれる。この検査光は、コア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光のみが含まれることが好ましく、また、この検査光はレーザー光であることが好ましい。具体的には、例えば、コアにドープした希土類元素がＹｂであるときには、この検査光の波長は８７０〜９９０ｎｍであることが好ましい。希土類元素がＥｒであるときには、この検査光の波長は９５０〜１０００ｎｍ及び１４３０〜１５８０ｎｍであることが好ましい。希土類元素がＮｄであるときには、この検査光の波長は７２０〜９００ｎｍであることが好ましい。例として、図４に、石英ガラスにドープする濃度が１００００ｐｐｍのときのＹｂの吸収特性のグラフを示す。この場合、波長が９７７ｎｍのときに吸収損失は最大であるが、光検出器の検出能の限界等を考慮して、例えば、９６０ｎｍの波長の検査光を用いる。
【００３９】
信号光用コア２２に入射された検査光は、ダブルクラッドファイバ１０の他端側に設けられた光検出器でその光強度が測定される。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用光コア１１が同軸上にないときには、検査光はダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入ることになる。第２クラッド１３の屈折率は第１クラッド１２の屈折率よりも低いので、この検査光は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面で反射され、第１クラッド１２の内部を伝搬してダブルクラッドファイバ１０の他端側に到達し、検出器で測定される。
【００４１】
一方、図３（ｂ）に示すように、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上に存在するときは、検査光はダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入ることになる。この検査光は、コア１１と第１クラッド１２との界面で反射されてコア１１を伝搬するが、このとき、コア１１にドープした希土類元素を励起する。すなわち、コア１１に入った検査光は、希土類元素に吸収されて徐々に減衰していく。そのため、検出器で測定される検査光の光強度は、図３（ａ）において検査光が第１クラッド１２内を伝搬したときよりも、弱くなる。
【００４２】
従って、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上に存在する場合、光検出器で測定される検査光の光強度は最小となる。
【００４３】
この融着接続機では、２つのステージにそれぞれ固定されたダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させながら、光コンバイナ２０の他端側から信号光用コア２２に検査光を入射してダブルクラッドファイバ１０の他端側から出射される検査光の光強度を測定する。そして、検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして、接続操作に移る。
【００４４】
ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上になるように位置決めした後、ステージを光軸方向に微動して両接続端面を当接させ、アーク放電を行うことにより両者の端面同士を融着接続する。アーク放電は、例えば、１５００〜２２００℃で３〜１０秒間行う。アーク放電の他、火炎バーナー等により加熱する方法等によって融着してもよい。
【００４５】
最後に、必要に応じて熱収縮スリーブ等によって接続部３１を補強する。こうして、ダブルクラッドファイバ１０を光コンバイナ２０に接続することができる。
【００４６】
以上の方法によれば、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを対峙させ、光コンバイナ２０のの信号光コア１１からダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバ１０の他端面のコア１１から出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めしてダブルクラッドファイバ１０を光コンバイナ２０に接続するので、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２とが同軸上になるようにして接続することができ、接続損失を低減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態ではダブルクラッドファイバ１０に光コンバイナ２０を接続する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ダブルクラッドファイバ１０とシングルモード光ファイバとを接続してもよく、ダブルクラッドファイバ１０に、他の光導波コアを備えた光導波素子を接続してもよい。
【００４８】
また、本実施形態では融着接続によりダブルクラッドファイバ１０を接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、ダブルクラッドファイバ１０と光導波素子とを突き合わせて接着剤等により接続してもよい。
【００４９】
−実施例−
以下のダブルクラッドファイバ１０及び光コンバイナ２０を用いて、それらのコアを調心して接続を行った。
【００５０】
（ダブルクラッドファイバ）
ダブルクラッドファイバ１０は、Ｙｂをドープした石英ガラスで形成されたコア１１と、純粋石英で形成された第１クラッド１２と、石英ガラスにエアホール１４を設けたエアホール層及びその周囲のオーバークラッド層からなる第２クラッド１３と、低屈折率シリコーン樹脂の第１保護層及びその周囲のフッ素樹脂（ＥＴＦＥ）の第２保護層からなる保護層１５と、で構成されたものを用いた。このダブルクラッドファイバ１０は、コア径２０μｍ、第１クラッド径４００μｍ、第２クラッド径６５０μｍ、保護層１５の厚さ５２５μｍ、及び、ファイバ長さ３ｍであった。また、コア１１にドープされたＹｂのドープ量は５０００ｐｐｍであり、コア１１と第１クラッド１２との比屈折率の差は０．０７０％であった。
【００５１】
このダブルクラッドファイバ１０は、予め、ダブルクラッドファイバ１０の接続端面から２０ｍｍの部分の保護層１５を除去し、さらに、その接続端面から５ｍｍの部分の第２クラッド１３を除去した。
【００５２】
（光コンバイナ）
光コンバイナ２０は、純粋石英ガラスのキャピラリ２４と１本の信号光用光ファイバ心線及び６本の励起光用光ファイバ心線とで構成されたものを用いた。
【００５３】
キャピラリ２４は、外径４４０μｍ、内径４００μｍ及び長さ１０ｍｍであった。
【００５４】
信号光用光ファイバ心線は、石英にアルミニウムをドープした信号光用コア２２及び純粋石英からなるクラッドで構成され、クラッドの周囲にアクリルからなる被覆層が設けられたものであった。この信号光用光ファイバ心線は、コア径２０μｍ、クラッド径１２５μｍ、被覆層の厚さ６２μｍ、及び長さ５ｍである。信号光用コア２２とクラッドとの比屈折率差は、０．０７５％であった。
【００５５】
励起光用光ファイバ心線は、純粋石英からなる励起光用コア及び石英にフッ素をドープしたクラッドで構成され、クラッドの周囲にアクリルからなる被覆層が設けられたものであった。この励起光用光ファイバ心線は、コア径１１４μｍ、クラッド径１２５μｍ、被覆層の厚さ６２μｍ、及び長さ５ｍであった。
【００５６】
（ダブルクラッドファイバと光コンバイナの接続）
まず、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に、波長９６０ｎｍの検査光を入射し、光コンバイナ２０の接続端側から出射された光を検出器で測定した。このとき測定された光強度は、−３０ｄＢｍであった。
【００５７】
次に、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０とを、溶融接続機のステージ上のＶ溝にそれぞれ固定して配置した。なお、このステージは、ピエゾ素子によって、光軸方向、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向、及び鉛直方向への微動が可能なものであった。また、ダブルクラッドファイバの出力端に、光強度を測定する検出器を接続した。
【００５８】
続いて、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０とを、接続端面同士の間隔が約１０μｍ程度になるまで接近させた。
【００５９】
続いて、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に波長９６０ｎｍの検査光（レーザー光）を入射した。そして、検出器を作動させながら、光軸方向に垂直な方向にステージを微動させ、検出される光強度が最小になるように調整した。光強度が最小になったときに検出された光強度は、−６３ｄＢｍであった。
【００６０】
さらに、光強度が最小になったときから、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との相対位置を、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向に３０μｍずらした。この状態で、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に検査光を入射した。このとき、検出器で測定された光強度は、−３３ｄＢｍであった。
【００６１】
再び、光強度が最小になるようにダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との位置を調整し、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との接続端面同士を当接させた。そして、アーク放電を行って、両者を加熱溶融することにより接続した。
【００６２】
この実施例によれば、測定された検査光の光強度が最小のときの吸収損失は３３ｄＢであった。これは、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２とが同軸上にあるので、光コンバイナの信号光用コアから伝送された検査光はダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入射され、検査光がコア１１にドープされたＹｂに吸収されたためであると考えられる。
【００６３】
一方、各々のコアの位置を３０μｍずらすと、吸収損失は小さくなり、３ｄＢであった。これは、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２との軸位置がずれているので、検査光はダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入射され、検査光がダブルクラッドファイバ１０のコア１１を通過する際にコア１１にドープされたＹｂを励起するために生じる吸収損失であると考えられる。実際、ダブルクラッドファイバの第１クラッドに波長９１５ｎｍの励起光を入射した場合、励起光がコアを通過する際にコアにドープされたＹｂを励起することに起因する光の吸収係数は、０．３４ｄＢ／ｍであることが知られている。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、ダブルクラッドファイバの接続方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ダブルクラッドファイバの概略を示す斜視図である。
【図２】光コンバイナの概略を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の接続方法を示す説明図である。
【図４】イッテルビウムの吸収損失を示すグラフである。
【図５】クラッド調心を示す説明図である。
【図６】コア調心を示す説明図である。
【図７】従来のパワーモニタ法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ダブルクラッドファイバ
１１ コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２クラッド
２０ コンバイナ（光導波素子）
２２ 信号光用コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザーや光増幅器等の光学装置において、光増幅素子としてダブルクラッドファイバが広く利用されている。
【０００３】
ダブルクラッドファイバは、ファイバ中心に設けられた光増幅成分として希土類元素等がドープされたコアと、そのコアの周囲に設けられたより低屈折率の第１クラッドと、その第１クラッドの周囲に設けられたより低屈折率の第２クラッドと、で構成されている。そして、かかるダブルクラッドファイバでは、第１クラッドに入射された励起光が、第１クラッドと第２クラッドとの界面で反射を繰り返しながら、第２クラッドに囲まれた領域を伝搬し、その励起光がコアを通過する際にコアにドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコアを伝搬する信号光を増幅する。
【０００４】
また、このようなダブルクラッドファイバにおいて、コアに信号光を、また、第１クラッドに励起光をそれぞれ入射させる方法として、光コンバイナを用いる方法が知られている。
【０００５】
光コンバイナは、例えば、中心の１本のシングルモード光ファイバとそれを囲む６本のマルチモード光ファイバとの最密構造を有し、先端部分においてそれらが溶融一体化した構造を有する（特許文献１参照）。そして、ダブルクラッドファイバに接続する際には、シングルモード光ファイバの信号光用コアに対応する部分をダブルクラッドファイバのコアに接続し、マルチモード光ファイバの励起光用コアに対応する部分をダブルクラッドファイバの第１クラッドに対応して接続する。
【０００６】
ところで、２本の光ファイバ等の光導波素子を接続する場合、各々の光導波コアの光軸が一致していないと、一方のコアを伝搬する光が接続部を通過するときに他方のコアに入射できずにクラッドに漏洩し、接続損失が生じる。この接続損失の発生を抑止するための調心の方法として、クラッド調心、コア調心、パワーモニタ法等の方法が挙げられる。
【０００７】
クラッド調心は、図５に示すように、例えば高精度なＶ溝を用いて光ファイバ４０，５０を整列し、クラッド４２，５２を一致させることにより調心を行う方法である。しかしながら、光ファイバのコアが偏心していると、クラッド４２，５２を一致させてもコア４１，５１を一致させることができない。例えば、光コンバイナは接続部において複数のファイバを溶融一体化して接続端面が形成されているので、信号光コアが極めて偏心しやすくなっており、クラッド調心には適さない。
【０００８】
コア調心は、図６に示すように、光ファイバ４０，５０の接続端の側面から光ファイバのコア４１，５１を直視し、画像処理によりコア４１，５１の中心軸が一致するように位置を調整する方法である。そのため、光コンバイナのように、接続端面において直視によりコアの位置を特定することが困難である場合、この方法を用いることができない。
【０００９】
パワーモニタ法は、２本の光ファイバ４０，５０の端面を対峙乃至当接させて一方の光ファイバ４０の一端から検査光を入射し、接続された他方の光ファイバ５０から出射される検査光の光強度を検出器で測定してコア４１，５１の軸合わせを行う方法である（特許文献２参照）。図７（ａ）のように、各々のコア４１，５１が同軸上にない場合、他方の光ファイバ５０のクラッド５２に入った光は、クラッド５２を覆う被覆部に吸収され、検出器で測定される検査光の光強度は弱くなる。一方、図７（ｂ）のように、各々のコア軸が一致している場合は、コア５１に入射された検査光がそのまま検出器に検出される。このため、検出した光強度が最大となるときに光ファイバ同士を接続すればよい。
【００１０】
このパワーモニタ法によると、ダブルクラッドファイバのようにクラッド５２がそれよりも低屈折率の部材で覆われている場合、クラッド５２に漏洩した検査光は、クラッドの外に漏れて光の強度が弱まることがない。そのため、この方法によっては調心することができない。
【特許文献１】特開２００７−１６３６５０号公報
【特許文献２】特開昭６１−２２８４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、ダブルクラッドファイバに光コンバイナ等の光導波コアを備えた光導波素子を接続する際、従来の方法によれば効率よくコア同士を調心することができず、接続損失が大きくなるという問題があった。
【００１２】
本発明は、ダブルクラッドファイバに光導波コアを備えた光導波素子を接続する場合の接続損失の低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する本発明は、希土類元素がドープされたコアと、該コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法であって、
ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、
上記光導波素子の他端面の光導波コアから上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、
上記ダブルクラッドファイバの一端面と上記光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、上記ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続することを特徴とする。
【００１４】
本発明の接続方法は、上記検査光を、上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光のみとすることが好ましい。
【００１５】
本発明の接続方法は、上記光導波素子は、信号光用コアと該信号光コアを囲うように配設された複数の励起光用コアとを備え、該信号光用コアが上記光導波コアに相当する光コンバイナであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、光導波素子の他端面の光導波コアからダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めしてダブルクラッドファイバを光コンバイナに接続するので、ダブルクラッドファイバのコアと光導波素子の光導波コアとを同軸上になるようにして接続することができ、接続損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１及び図２は、ダブルクラッドファイバ１０及び光コンバイナ２０を示す。このダブルクラッドファイバ１０は、例えば、レーザーマーカーの光増幅器や溶接用ファイバレーザーにおける光増幅素子として用いられるものである。この光コンバイナ２０は、例えば、それらのダブルクラッドファイバ１０に接続されて用いられるものである。
【００１９】
ダブルクラッドファイバ１０は、ファイバ中心のコア１１と、コア１１を覆うように設けられた第１クラッド１２と、第１クラッド１２を覆うように設けられた第２クラッド１３と、第２クラッド１３を被覆する保護層１５と、で構成されている。第１クラッド１２はコア１１よりも低屈折率になるように設けられており、また、第２クラッド１３は第１クラッド１２よりも低屈折率になるように設けられている。ダブルクラッドファイバ１０は、例えば、ファイバ長さが３〜４０ｍである。
【００２０】
コア１１は、例えば、純粋石英に希土類元素がドープされたもので形成されている。希土類元素としては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ），エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等が挙げられる。希土類元素のドープ量は、例えば１０００〜２００００ｐｐｍである。希土類元素は、単一種がドープされていても、複数種がドープされていても、いずれでもよい。この希土類元素は、例えば、溶液浸漬法や気相堆積法等の方法によって石英にドープされる。コア１１は、例えば、コア径が２０〜６０μｍである。このコア１１は、純粋石英に対する比屈折率が、例えば０．０３〜０．３％である。
【００２１】
第１クラッド１２は、例えば、純粋石英で形成されている。第１クラッド１２は、例えば、第１クラッド径が１２５〜６００μｍである。
【００２２】
第２クラッド１３は、例えば、石英ガラスにエアホール１４を設けたエアクラッド構造のものであってもよく、低屈折樹脂等で形成されていてもよく、その他のもので形成されていてもよい。第２クラッド１３は、例えば、第２クラッド径が１５０〜６５０μｍである。この第２クラッド１３は、純粋石英に対する比屈折率差が例えば３〜１０％である。
【００２３】
保護層１５は、例えば、低屈折シリコーン樹脂、フッ素樹脂等で形成されている。保護層１５は、例えば厚さ６０〜６００μｍである。保護層１５は、単一層であっても、複数層を積層したものであっても、いずれでもよい。
【００２４】
このダブルクラッドファイバ１０は、工具や薬品等を用いて端面の保護層１５を所定長除去し、光カッター等を用いて軸と垂直かつ平滑に切断した接続端面が、光コンバイナ２０と接続される。
【００２５】
なお、ダブルクラッドファイバ１０がエアホール１４を備えたエアクラッド構造のものである場合、ダブルクラッドファイバ１０の接続端面から所定長（例えば、５〜２０ｍｍ）の第２クラッド１３は予め除去しておくことが好ましい。これにより、第１クラッド１２が剥き出しになるので、加熱時に石英が溶融してエアホール１４が封止されて第１クラッド１２に入射された励起光が漏洩するという現象を防止することができる。
【００２６】
光コンバイナ２０は、キャピラリ２４と１本の信号光用光ファイバ心線及び複数本の励起光用光ファイバ心線とで構成されている。１本の信号光用光ファイバ心線及び複数本の励起光用光ファイバ心線のそれぞれは、心線先端から被覆層（図示せず）が所定長だけ剥がされて信号光用光ファイバ２１又は励起光用光ファイバ２３が露出しており、光コンバイナ２０は、これらの信号光用光ファイバ２１及びそれを囲うように配設された励起光用光ファイバ２３がキャピラリ２４に挿入され、その先端部分において、それらが溶融一体化して縮径した溶融部２５に形成されている。
【００２７】
キャピラリ２４は、例えば石英ガラス等で形成されている。キャピラリ２４は、例えば、全長が３〜１０ｍｍ（溶融部２５を除く）、及び内径が３８０〜４００μｍにそれぞれ形成されている。
【００２８】
信号光用光ファイバ２１は、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率の信号光用コア２２とその周りを被覆する低屈折率のクラッドとを有する。信号光用光ファイバ２１は、一般的には、シングルモードファイバで構成される。信号光用光ファイバ２１は、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が１０〜６０μｍにそれぞれ形成されている。
【００２９】
励起光用光ファイバ２３は、例えば石英ガラスで形成されており、ファイバ中心の高屈折率の励起光用コアとその周りを被覆する低屈折率のクラッドとを有する。励起光用光ファイバ２３は、一般的には、マルチモードファイバで構成される。励起光用光ファイバ２３は、例えば、ファイバ径が１２３〜１２７μｍ、及びコア径が８０〜１１５μｍにそれぞれ形成されている。
【００３０】
溶融部２５は、キャピラリ２４、１本の信号光用光ファイバ２１及び複数本の励起光用光ファイバ２３が一体化しており、その中を信号光用光ファイバ２１及び励起光用光ファイバ２３のそれぞれのコア１１が長さ方向に延びている。溶融部２５の端面には、直視により観察するのは困難ではあるが、信号光用コア２２とそれを囲うように配設された複数の励起光用コアが露出している。
【００３１】
この光コンバイナ２０は、信号光用光ファイバ２１が信号光源に接続され、また、複数本の励起光用光ファイバ２３のそれぞれが励起光源に接続されると共に、溶融部２５の端面がダブルクラッドファイバ１０に融着接続されて使用される。このとき、溶融部２５の端面における信号光用コア２２がダブルクラッドファイバ１０のコア１１に、また、励起光用コアがダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２にそれぞれ接続される。
【００３２】
そして、信号光源からの信号光が信号光用光ファイバ２１を介してダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入射され、励起光源からの励起光が励起光用光ファイバ２３を介してダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入射されると、第１クラッド１２に入射された励起光は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面で反射を繰り返しながら、第２クラッド１３に囲まれた領域を伝搬し、コア１１を通過する際にコア１１にドープされた希土類元素を最外殻電子が励起した反転分布状態にさせ、その誘導放出によってコア１１を伝搬する信号光を増幅する。
【００３３】
次に、図３を用いて、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との接続方法を説明する。この接続は、まずダブルクラッドファイバ１０のコア１１の中心軸と光コンバイナ２０の信号光用コア２２の中心軸とが一致するように位置あわせした後、それぞれの端面を融着等することによって行う。
【００３４】
まず、融着接続器（図示せず）を用いて、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用光コア１１の軸合わせを行う。
【００３５】
融着接続器は、２つのステージを備え、また、接続部３１においてはアーク放電等の融着手段を備える。
【００３６】
２つのステージは、光ファイバが接続部３１を隔てて光軸方向に対して直列に並ぶように設けられたものであり、この２つのステージは、光軸方向、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向、及び鉛直方向対して垂直な方向に相対移動することができる。２つのステージは、一方を固定してもう一方を移動させることにより相対移動させるものであっても、２つのステージをそれぞれ移動させることにより相対移動させるものであってもよい。
【００３７】
この融着接続器には、ダブルクラッドファイバ１０を一方のステージに、光コンバイナ２０を他方のステージに、それぞれの一端が接続部３１に対面するように固定して配置する。このとき、接続部３１において、ダブルクラッドファイバ１０の端面と光コンバイナ２０の端面とは、例えば５〜３０μｍの間隔をあけた対峙状態に配置しても、当接しても、いずれでもよいが、対峙状態に配置することが好ましい。
【００３８】
続いて、光コンバイナ２０の他端側から、信号光用コア２２に検査光を入射する。この検査光には、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光が含まれる。この検査光は、コア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光のみが含まれることが好ましく、また、この検査光はレーザー光であることが好ましい。具体的には、例えば、コアにドープした希土類元素がＹｂであるときには、この検査光の波長は８７０〜９９０ｎｍであることが好ましい。希土類元素がＥｒであるときには、この検査光の波長は９５０〜１０００ｎｍ及び１４３０〜１５８０ｎｍであることが好ましい。希土類元素がＮｄであるときには、この検査光の波長は７２０〜９００ｎｍであることが好ましい。例として、図４に、石英ガラスにドープする濃度が１００００ｐｐｍのときのＹｂの吸収特性のグラフを示す。この場合、波長が９７７ｎｍのときに吸収損失は最大であるが、光検出器の検出能の限界等を考慮して、例えば、９６０ｎｍの波長の検査光を用いる。
【００３９】
信号光用コア２２に入射された検査光は、ダブルクラッドファイバ１０の他端側に設けられた光検出器でその光強度が測定される。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用光コア１１が同軸上にないときには、検査光はダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入ることになる。第２クラッド１３の屈折率は第１クラッド１２の屈折率よりも低いので、この検査光は、第１クラッド１２と第２クラッド１３との界面で反射され、第１クラッド１２の内部を伝搬してダブルクラッドファイバ１０の他端側に到達し、検出器で測定される。
【００４１】
一方、図３（ｂ）に示すように、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上に存在するときは、検査光はダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入ることになる。この検査光は、コア１１と第１クラッド１２との界面で反射されてコア１１を伝搬するが、このとき、コア１１にドープした希土類元素を励起する。すなわち、コア１１に入った検査光は、希土類元素に吸収されて徐々に減衰していく。そのため、検出器で測定される検査光の光強度は、図３（ａ）において検査光が第１クラッド１２内を伝搬したときよりも、弱くなる。
【００４２】
従って、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上に存在する場合、光検出器で測定される検査光の光強度は最小となる。
【００４３】
この融着接続機では、２つのステージにそれぞれ固定されたダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させながら、光コンバイナ２０の他端側から信号光用コア２２に検査光を入射してダブルクラッドファイバ１０の他端側から出射される検査光の光強度を測定する。そして、検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして、接続操作に移る。
【００４４】
ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２が同軸上になるように位置決めした後、ステージを光軸方向に微動して両接続端面を当接させ、アーク放電を行うことにより両者の端面同士を融着接続する。アーク放電は、例えば、１５００〜２２００℃で３〜１０秒間行う。アーク放電の他、火炎バーナー等により加熱する方法等によって融着してもよい。
【００４５】
最後に、必要に応じて熱収縮スリーブ等によって接続部３１を補強する。こうして、ダブルクラッドファイバ１０を光コンバイナ２０に接続することができる。
【００４６】
以上の方法によれば、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを対峙させ、光コンバイナ２０のの信号光コア１１からダブルクラッドファイバ１０のコア１１にドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、ダブルクラッドファイバ１０の一端面と光コンバイナ２０の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、ダブルクラッドファイバ１０の他端面のコア１１から出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めしてダブルクラッドファイバ１０を光コンバイナ２０に接続するので、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２とが同軸上になるようにして接続することができ、接続損失を低減することができる。
【００４７】
なお、本実施形態ではダブルクラッドファイバ１０に光コンバイナ２０を接続する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ダブルクラッドファイバ１０とシングルモード光ファイバとを接続してもよく、ダブルクラッドファイバ１０に、他の光導波コアを備えた光導波素子を接続してもよい。
【００４８】
また、本実施形態では融着接続によりダブルクラッドファイバ１０を接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、ダブルクラッドファイバ１０と光導波素子とを突き合わせて接着剤等により接続してもよい。
【００４９】
−実施例−
以下のダブルクラッドファイバ１０及び光コンバイナ２０を用いて、それらのコアを調心して接続を行った。
【００５０】
（ダブルクラッドファイバ）
ダブルクラッドファイバ１０は、Ｙｂをドープした石英ガラスで形成されたコア１１と、純粋石英で形成された第１クラッド１２と、石英ガラスにエアホール１４を設けたエアホール層及びその周囲のオーバークラッド層からなる第２クラッド１３と、低屈折率シリコーン樹脂の第１保護層及びその周囲のフッ素樹脂（ＥＴＦＥ）の第２保護層からなる保護層１５と、で構成されたものを用いた。このダブルクラッドファイバ１０は、コア径２０μｍ、第１クラッド径４００μｍ、第２クラッド径６５０μｍ、保護層１５の厚さ５２５μｍ、及び、ファイバ長さ３ｍであった。また、コア１１にドープされたＹｂのドープ量は５０００ｐｐｍであり、コア１１と第１クラッド１２との比屈折率の差は０．０７０％であった。
【００５１】
このダブルクラッドファイバ１０は、予め、ダブルクラッドファイバ１０の接続端面から２０ｍｍの部分の保護層１５を除去し、さらに、その接続端面から５ｍｍの部分の第２クラッド１３を除去した。
【００５２】
（光コンバイナ）
光コンバイナ２０は、純粋石英ガラスのキャピラリ２４と１本の信号光用光ファイバ心線及び６本の励起光用光ファイバ心線とで構成されたものを用いた。
【００５３】
キャピラリ２４は、外径４４０μｍ、内径４００μｍ及び長さ１０ｍｍであった。
【００５４】
信号光用光ファイバ心線は、石英にアルミニウムをドープした信号光用コア２２及び純粋石英からなるクラッドで構成され、クラッドの周囲にアクリルからなる被覆層が設けられたものであった。この信号光用光ファイバ心線は、コア径２０μｍ、クラッド径１２５μｍ、被覆層の厚さ６２μｍ、及び長さ５ｍである。信号光用コア２２とクラッドとの比屈折率差は、０．０７５％であった。
【００５５】
励起光用光ファイバ心線は、純粋石英からなる励起光用コア及び石英にフッ素をドープしたクラッドで構成され、クラッドの周囲にアクリルからなる被覆層が設けられたものであった。この励起光用光ファイバ心線は、コア径１１４μｍ、クラッド径１２５μｍ、被覆層の厚さ６２μｍ、及び長さ５ｍであった。
【００５６】
（ダブルクラッドファイバと光コンバイナの接続）
まず、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に、波長９６０ｎｍの検査光を入射し、光コンバイナ２０の接続端側から出射された光を検出器で測定した。このとき測定された光強度は、−３０ｄＢｍであった。
【００５７】
次に、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０とを、溶融接続機のステージ上のＶ溝にそれぞれ固定して配置した。なお、このステージは、ピエゾ素子によって、光軸方向、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向、及び鉛直方向への微動が可能なものであった。また、ダブルクラッドファイバの出力端に、光強度を測定する検出器を接続した。
【００５８】
続いて、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０とを、接続端面同士の間隔が約１０μｍ程度になるまで接近させた。
【００５９】
続いて、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に波長９６０ｎｍの検査光（レーザー光）を入射した。そして、検出器を作動させながら、光軸方向に垂直な方向にステージを微動させ、検出される光強度が最小になるように調整した。光強度が最小になったときに検出された光強度は、−６３ｄＢｍであった。
【００６０】
さらに、光強度が最小になったときから、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との相対位置を、水平方向且つ光軸方向に垂直な方向に３０μｍずらした。この状態で、光コンバイナ２０の信号光用コア２２に検査光を入射した。このとき、検出器で測定された光強度は、−３３ｄＢｍであった。
【００６１】
再び、光強度が最小になるようにダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との位置を調整し、ダブルクラッドファイバ１０と光コンバイナ２０との接続端面同士を当接させた。そして、アーク放電を行って、両者を加熱溶融することにより接続した。
【００６２】
この実施例によれば、測定された検査光の光強度が最小のときの吸収損失は３３ｄＢであった。これは、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２とが同軸上にあるので、光コンバイナの信号光用コアから伝送された検査光はダブルクラッドファイバ１０のコア１１に入射され、検査光がコア１１にドープされたＹｂに吸収されたためであると考えられる。
【００６３】
一方、各々のコアの位置を３０μｍずらすと、吸収損失は小さくなり、３ｄＢであった。これは、ダブルクラッドファイバ１０のコア１１と光コンバイナ２０の信号光用コア２２との軸位置がずれているので、検査光はダブルクラッドファイバ１０の第１クラッド１２に入射され、検査光がダブルクラッドファイバ１０のコア１１を通過する際にコア１１にドープされたＹｂを励起するために生じる吸収損失であると考えられる。実際、ダブルクラッドファイバの第１クラッドに波長９１５ｎｍの励起光を入射した場合、励起光がコアを通過する際にコアにドープされたＹｂを励起することに起因する光の吸収係数は、０．３４ｄＢ／ｍであることが知られている。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、ダブルクラッドファイバの接続方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ダブルクラッドファイバの概略を示す斜視図である。
【図２】光コンバイナの概略を示す斜視図である。
【図３】本実施形態の接続方法を示す説明図である。
【図４】イッテルビウムの吸収損失を示すグラフである。
【図５】クラッド調心を示す説明図である。
【図６】コア調心を示す説明図である。
【図７】従来のパワーモニタ法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ ダブルクラッドファイバ
１１ コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２クラッド
２０ コンバイナ（光導波素子）
２２ 信号光用コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素がドープされたコアと、該コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法であって、
ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、
上記光導波素子の他端面の光導波コアから上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、
上記ダブルクラッドファイバの一端面と上記光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、上記ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続する接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載された接続方法において、
上記検査光を、上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光のみとする接続方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載された接続方法において、
上記光導波素子は、信号光用コアと該信号光コアを囲うように配設された複数の励起光用コアとを備え、該信号光用コアが上記光導波コアに相当する光コンバイナであることを特徴とする接続方法。
【請求項１】
希土類元素がドープされたコアと、該コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２クラッドとを備えたダブルクラッドファイバに、光導波コアを備えた光導波素子を接続する方法であって、
ダブルクラッドファイバの一端面と光導波素子の一端面とを対峙乃至当接させ、
上記光導波素子の他端面の光導波コアから上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光を含む検査光を入射し、
上記ダブルクラッドファイバの一端面と上記光導波素子の一端面とを光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させて、上記ダブルクラッドファイバの他端面のコアから出射される検査光の光強度が最小となる位置で位置決めして接続する接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載された接続方法において、
上記検査光を、上記ダブルクラッドファイバのコアにドープした希土類元素が吸収する波長の光のみとする接続方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載された接続方法において、
上記光導波素子は、信号光用コアと該信号光コアを囲うように配設された複数の励起光用コアとを備え、該信号光用コアが上記光導波コアに相当する光コンバイナであることを特徴とする接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９８９５３（Ｐ２００９−１９８９５３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４２６５８（Ｐ２００８−４２６５８）
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２５日（２００８．２．２５）
【出願人】（０００００３２６３）三菱電線工業株式会社 (734)
【Ｆターム（参考）】
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