JPS58209709A - 多モ−ド光フアイバ−用スタ−カプラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二つの光フアイバー束を接続して一方の光ファ
イバ束な通して伝送される光をミキシングした後他方の
光フアイバー束に送る多モード光ファイバー用のカブラ
に関するものである。

従来この種の光ミキシング用導波路としては、高分子材
料を用いたものあるいはガラスなどの固体誘電体を高分
子材料によって接着したものが一般に使用されて見・る
が信頼性や精度、伝送損失性能などの点で十分満足いく
ものではな（問題が多い。

また、ＯＶＤ法や高周波スパッタ法による製造方法では
屈折率や厚みの制御は精密に行なうことができる半面、
生産性が低く、また数十μｍの厚みを有する膜な均質に
つくることは極めて鑓しい。

その他、裸ファイバーの束な加熱しながらねじり融合さ
せてミキサ一部をつくる方法があるが、信頼性の面で問
題がある。

さらに、−４−記のものはファイバーの束を加熱しなが
ら融合させたもの以外はいずれもミキサ一部がステップ
型であり、このため出力パワーが出射面全面に均一に拡
がり、屈折率分布がグレーデッドな光ファイバーを接続
した場合、光をミキシングするミキサ一部の断面と接続
するファイバーのコアの断面とで屈折率分布が異なるた
め接続損失が大きくなる。

本発明はＬ記従来の問題を解決する新規な光ミキシング
用スターカブラを提供スる。

本発明のカブラは、ガラス、プラスチック等の透明基板
中に、光軸左向には屈折率が一様で光軸に垂１ａな横断
面内において屈折率が基板表面から一定深さで最大で）
、って周辺に向けて漸減し、Ｎれた位置で基板とほぼ同
一となる分布をもつ偏平形状の導光路を形成し、この導
光路の幅を少なくとも光フアイバー２本分以上の偏平な
形状とし、けつ基板の両端面を平滑な平行平面としてこ
の而に尤ファイバーを接続するように構成したものであ
る。

以下本発明を図面に示した実施例につき詳細に説明する
。

第１図は、本発明の光ミキシング用カブラの横断面を示
し、透明基板／の内部にこの基板／の屈折率ｎｏよりも
大な屈折率をもつ偏平な形状のミキサー導光路２を設け
である。この導光路２は、その厚み方向中心での屈折率
ｎｒを最大とし基板／の表面方向および深部方向に向け
て中心からの距離の二乗に比例して減少する屈折率分布
を有している。

屈折率ｎｒおよびｎｏは導光路−の開口数（ＮＡ）が接
続される光ファイバーの開０数と等しいかまたはそれよ
り大きくなるように選定する。

また、幅方向については中央部である程度の幅にわたり
屈折率が一定でその両端近くでは上記と同様に外側に向
って距離の二乗に比例して屈折率が減小するような屈折
率分布となって℃・る。

そして、導光路−の周囲は、透明基板／自体及び後述の
実施例に示すよ２に基板表面からのイオン拡散によって
形成される基板とほぼ同一屈折率の低屈折率層３によっ
て囲まれている。

また、導光路−の厚みｔは接続される光ファイバのコア
径とほぼ同一すなわち一般的にはＳＯμ前後とし、幅Ｗ
は少なくとも光フアイバー２本を並列して接続し得る寸
法すなわち上記厚ｊ、　ｔの２倍以上、望ましくは２．
１１倍以上としである。また、導光路２の屈折率は光軸
方向については基板全長にわたり一定とな７．ている。

Ｌ記構造の導光路−の両端面（基板側面）／Ａ。

／Ｂを平滑な平行平面に仕上げてそれぞれの面に入力用
のグレーデッド型光ファイバー４ＺＡｐ及び出力用のグ
レーデッド型光ファイバー＆Ｈ群をそれぞれ接続する。

この場合、導光路−断面と出力ファイバ−４’Ｈ断面が
異なることにより生じる光損失を小さく抑えるため、例
えばコア径５０μφ外径／２ｊμφのファイバーを整列
する際には乙Ｏμφ程度にして整列するのが望ましい。

Ｌ記のミキシングカブラにおいて一方の尤ファイ）＜−
４’Ａ群から出射される尤で、　θ−Ｓ　１　ｒｌ−１
（＼／２（’ｎｒ−ｒｈｏ）　・１０）なる開口数より
小さい入射角度をもつ光線はすべて導光路２内に閉じ込
められ、図中のｙ軸方向には入射する光の電力分布を保
ったままｚ軸方向には入射光線の開口数に応じて拡がり
、光線５は導光路２と基板／との境界付近で内側へ曲げ
られて蛇行しなから他端側へと進行し、出力側の光ファ
イバー７８群に入光する。

ここで、光強度分布が導光路２０幅方向（χ軸方向）に
一様になる条件はグレーデッド型光ファイバーの光出力
パワー分布とＮＡ、導光路−のＮＡおよび導光路−の伝
播長に依存する。

−例として導光路−の厚みｔをｊｏμ、幅Ｗをｓｓｏμ
、ＮＡを０．．２！；に選んだ場合、コア径ｊＯμでＮ
　Ａ　−０，２／のグレーデッド型光ファイバーを接続
すると、伝播長が約１０　ｍ１ｍで幅方向に一様な光強
度分布が得られろ。

このようにして導光路２の全長ｅを適当な長さに選ぶこ
とにより他端側でＬ軸ｌｊ向に均一で、がっｙ軸方向に
は入射光と同一な電力分布をもつ出ヵパワーが得られ出
力側ファイバーとの間の伝送損失も非常に小さく抑える
ことができる。

次に、上記した光ミキシング用カブラを製造するのに好
適な方法につ℃・て説明する。

まず、アルカリを含有するガラス例えばアルカリホウケ
イ酸ガラスからなる透明基板１０を準備し、この基板１
０の片面側をミキサー導光路−の所期幅ＷよりもＦｉ−
（−狭い幅のスリット状開０／／を残してイオン透過防
ｆＩユ用マスク／、２で覆う。

−例として基板１０の厚みを３　ｍ　／ｍ　、マスク開
［１／／の幅ｐｓｏμ、開口／／の全長をＡＯｍ／ｍ以
にとする。

また、基板ＩＯの他面側には、例えばＮａ、におよびＺ
ｎの硫酸塩と粘土を等重量比で混合して粒径／μ位に粉
砕した復水を加えてペースト状にしたものを厚み／　ｍ
　／　ｍ程度塗布し乾燥させて導電層／３な設ける。

次に、ガラスの屈折率増加に寄！ｊの太き（・Ｔｅ、Ｏ
３等のイオンを含む溶融塩／ｑに上記ガラス斌板１０を
マスク７２面を下にして浮かべ、溶融塩ｌｊ中と導電層
／３−Ｆにそれぞれチタン、白金等からなる電極板／ｌ
Ａ、／ｊＢを配置し、溶融塩／ｌ中の電極板１５Ａを正
、基板上面の電極板／ｊＨを負の電位として両者間に＋
Ｍ流雷電圧印加しつつイオン交換処理する。

一例として、溶融塩／グと基板１０の温度を約５ｔＩｏ
℃に保持して１０Ｖの電圧をかけつつ２０〜３０分処理
する。

■ 上記処理（第一段処理）によりマスク開口／／を通して
溶融塩中の前述イオンが基板ガラス中に拡散浸透し、そ
の濃度分布に応じて屈折率が基板表面で最大で基板内に
向は漸次減少する分布をもつ高屈折率領域／乙が形成さ
れる。

次に基板１０を溶融塩／ｌがら取り出してマスク／２を
除去し、溶融塩／ｌをガラスの屈折基低トに効果のある
イオン例えばＮａ、にイオンを含む塩としてこの溶融塩
に基板１０のマスク除去面を接触させた状態でｎｔＪ述
の第一段処理と同様にして基板両面間に直流電圧を印加
しつつ、一般には第一段処理よりも長時間イオン交換処
理する。

この第二段処理により、高屈折率領域／６を形成してい
るイオンはより内部に移動し、新たに基板１０内に侵入
したイオンによって上記高屈折率領域／乙の上部を覆う
ように基板とほぼ等しい屈折　を率の低屈折率層３が形
成される。

以上のようにして、例えば厚みｔが約５０μ、幅Ｗが約
ＳＳＯμ、開ＬＪ数（ＮＡ）が約ｏ、ｒｓの屈折率分布
型のミキサー導光路−をつくることができる。

なお、ペースト状物質で導電層／３をつくるかわりに基
板上面の周囲に緻密な側壁を設けて内部に溶融塩を満た
し、この中に負極側の電極板ｌｊＢを浸漬設置するよう
にしてもよい。

また、第二段処理は電界印加をせず自然拡散によるイオ
ン交換で行なってもさしつかえなし・。

Ｉ−記したＪｊ法によれば、厚みの比較的薄いガラス板
を用（・て非常に多くの７プイ・バーを接続することの
テキる大型の光ミキサーカブラな簡明に製造することが
でき、また、大型基板を用いることにＬ−、て７回の処
理上程で多数のミキサーカブラな一挙に製造することが
できるので非常に生産性が高く製品間での品質のバラツ
キも少なく大量生産に適している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第７図はカブラの横断面
図、第２図は同斜視図、第３図は使用状態を示す平面図
、第４図ないし第６図はカブラの製造方法を示し、第９
図はイオン透過防ＩＪ〕マスクを施した基板の斜視図、
第−Ｓ図は上記マスク付基板を溶融塩に接触させてイオ
ン交換処理する工程を示す断面図、第６図は第一段イオ
ン交換処理後の基板中の状態を示す要部断面図である。 ／、１０・・・・基板　　−・・・導光路３・・・・低
屈折率層　　４’Ａ、４’１３・・・光ファイバー／／
・・・開口　　／２・・・イオン透過防止マスク／Ｉａ
−佛・溶融塩　　　　／！；Ａ、／！；Ｈ・・・電極板
／乙・・・高屈折率領域 特許出願人　ＩＩ４．電信電話公社 １１本板硝ｆ株式会社 ４ｉ”埋入４を理１　　　、大−野　柿　電第１図 ｙ 第４図 １ 第５図 １’５Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板中に、光軸方向には屈折率が一様で光軸に
   垂直な横断面内において屈折率が基板表面から一定深さ
   で最大であって周辺に向けて漸減し、離ねた位置で基板
   とほぼ同一となる分布をもつ偏平形状の導光路を基板全
   長にわたり形成し、この導光路両端の幅を少なくとも光
   ファイバーを２本綴−に並列させて接続し得る幅とした
   ことを特徴とする多モード光ファイバー用スターカプラ
   。 ２）透明ガラス板の片面を導光路の幅にほぼ等しい幅ノ
   スリノ）を開］」を残してイオン透過時＋１−マスクで
   覆い、この面をガラスの屈折率ト昇に寄与するイオンを
   含む溶融塩に接触させてイオン交換処理を行な（・、次
   （・で前記マスクを除去した後この基板面をガラスの屈
   折率低下に寄与するイオンな含む溶融塩に接触させてイ
   オン交換処理を行なうことを特徴とする多モード光ファ
   イバー用スターカプラの製造方法。