JPH0830774B2 - Elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber - Google Patents
Elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光ファイバ偏光子として用いるのに適した楕
円ジャケット型偏波面保存光ファイバに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber suitable for use as an optical fiber polarizer.
[従来の技術] 偏波面保存光ファイバにより偏光子を構成するために
は、直交する2つの固有偏波モードのうち一方のモード
を遮断状態とする絶対単一偏波動作を示すファバ(絶対
単一偏波面保存光ファイバ)を用いることが望ましい。
この点に関し、本出願人は特願昭61−124663号明細書,
特願昭61−124664号明細書及び特願昭61−203751号明細
書において、それぞれ第5図(a)〜(c),第6図
(a)〜(c)及び第7図(a)〜(c)に示すような
絶対単一偏波面保存光ファイバを提案している。[Prior Art] In order to construct a polarizer with a polarization-maintaining optical fiber, a fiber (absolute single-polarization operation) that exhibits an absolute single-polarization operation in which one of two eigen-polarization modes orthogonal to each other is cut off It is desirable to use one polarization maintaining fiber.
In this regard, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. 61-124663,
In Japanese Patent Application No. 61-124664 and Japanese Patent Application No. 61-203751, FIGS. 5 (a) to 5 (c), 6 (a) to 6 (c) and 7 (a), respectively. (C) has proposed an absolute single polarization maintaining fiber.
第5図(a)〜(c)に示した光ファイバ61は楕円ジ
ャケット62の短軸側においてはMC(マッチド クラッ
ド)型の屈折率分布を、長軸側においてはW型の屈折率
分布をそれぞれ形成したものであり、基本モードのカッ
トオフ波長がMC型には存在せず、W型には存在すること
を利用して絶対単一偏波動作を可能としている。The optical fiber 61 shown in FIGS. 5A to 5C has a MC (matched cladding) type refractive index distribution on the minor axis side of the elliptical jacket 62 and a W type refractive index distribution on the major axis side. These are formed respectively, and the fact that the cutoff wavelength of the fundamental mode does not exist in the MC type but exists in the W type enables absolute single polarization operation.
一方、第6図(a)〜(c)に示した光ファイバ71は
楕円ジャケット72の短軸側及び長軸側ともW型の屈折率
分布を形成しているが互いに溝の深さに違いを持たせた
ものである。W型ファイバでは溝の深さによって単一モ
ード動作域が決定されるので、溝の深さに違いを持たせ
たことにより短軸側及び長軸側に偏波したモードの単一
モード動作域が異なり、一方は低損失な導波モード、他
方は高損失な漏洩モードとなる動作域が存在し、これを
利用して絶対単一偏波動作を可能としている。On the other hand, the optical fiber 71 shown in FIGS. 6A to 6C has a W-shaped refractive index distribution on both the short axis side and the long axis side of the elliptical jacket 72, but the groove depths are different from each other. It has a. Since the single-mode operating range is determined by the groove depth in W-type fiber, the single-mode operating range of the modes polarized on the minor axis side and the major axis side is determined by making the groove depth different. However, there is an operating region in which one is a low-loss guided mode and the other is a high-loss leaky mode, and this is utilized to enable absolute single polarization operation.
しかしながら、これら第5図(a)〜(c)及び第6
図(a)〜(c)に示す光ファイバでは、楕円ジャケッ
ト62及び72の屈折率分布をその円周方向に分割して短軸
方向と長軸方向の各屈折率を異なったものとする必要が
あるため、製造が難しく設計値通りの光ファイバを得る
歩留りが悪いという問題があった。However, these FIG. 5 (a) to (c) and FIG.
In the optical fibers shown in FIGS. (A) to (c), it is necessary to divide the refractive index distributions of the elliptical jackets 62 and 72 in the circumferential direction so that the respective refractive indexes in the minor axis direction and the major axis direction are different. Therefore, there is a problem that the manufacturing is difficult and the yield of obtaining an optical fiber as designed is low.
第7図(a)〜(c)に示した光ファイバ81は、上記
した第5図及び第6図に示した光ファイバの問題点を改
善したもので、コア1を中心としてその外周部に順次ク
ラッド2,楕円ジャケット3及びサポー4を設けた4槽構
造の偏波面保存光ファイバにおいて、楕円ジャケット3
がクラッド2より低い屈折率を有すると共にサポート4
が上記クラッド2と等しい屈折率を有し、楕円ジャケッ
ト3が25〜40%の楕円率とクラッド2に対して−0.05〜
−0.03%の比屈折率を有する構成としたものである。楕
円ジャケット3がその短軸方向及び長軸方向に同一の屈
折率を有してしているので、容易に製造することができ
る利点を有する。The optical fiber 81 shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c) is an improvement of the problems of the optical fiber shown in FIG. 5 and FIG. In a polarization-maintaining optical fiber having a four-chamber structure in which a clad 2, an elliptical jacket 3 and a support 4 are sequentially provided, the elliptical jacket 3
Has a lower refractive index than the cladding 2 and has a support 4
Has an index of refraction equal to that of the clad 2, and the elliptical jacket 3 has an ellipticity of 25 to 40% and a clad 2 of −0.05 to
The structure has a relative refractive index of −0.03%. Since the elliptical jacket 3 has the same refractive index in the minor axis direction and the major axis direction, it has an advantage that it can be easily manufactured.
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記した第5図、第6図、第7図の楕円ジャ
ケット型偏波面保存光ファイバは、適当な曲げを加えて
光ファイバ偏光子を得ようとする用途には、最適なもの
ではなかった、即ち、モード複屈折率の効果を考慮して
いなかったので偏光子としての構造が最適化されておら
ず、従って、その特性、例えば消光比、挿入損失等も最
良とはいい得なかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the elliptical jacket type polarization-maintaining optical fibers of FIGS. 5, 6, and 7 described above try to obtain an optical fiber polarizer by applying appropriate bending. The structure as a polarizer was not optimized because it was not optimal for the application, i.e. the effect of modal birefringence was not taken into account, and therefore its properties, e.g. extinction ratio, insertion loss Etc. could not be said to be the best.
本発明は、モード複屈折率をも考慮することにより、
偏光子として適した絶対単一偏波動作を示す楕円ジャケ
ット型偏波面保存光ファイバを提供することにある。The present invention, by also considering the mode birefringence,
An object of the present invention is to provide an elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode optical fiber that exhibits absolute single polarization operation suitable as a polarizer.
[課題を解決するための手段] 本発明は上記目的を達成するために、コアを中心とし
てその外周部に順次クラッド、楕円ジャケット及びサポ
ートが設けられている4層構造の偏波面保存光ファイバ
において、クラッドとサポートの屈折率がシリカの値と
同じで、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ+を0.3
%以下、クラッドに対する楕円ジャケットの比屈折率差
Δ−を−0.15〜−0.25%、モード複屈折率Bを4.52×10
-4以上として、楕円ジャケット型偏波面保存光ファイバ
を構成したものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a polarization-maintaining optical fiber having a four-layer structure in which a core, a core, and a clad, an elliptical jacket, and a support are sequentially provided on an outer peripheral portion of the core. , The refractive index of the clad and the support is the same as that of silica, and the relative refractive index difference Δ + of the core to the clad is 0.3.
%, The relative refractive index difference Δ− of the elliptical jacket with respect to the cladding is −0.15 to −0.25%, and the mode birefringence B is 4.52 × 10.
-Beyond -4 , an elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode fiber is constructed.
また、偏光子の小型化を図る上で有用なものとして
は、コアを中心としてその外周部に順次クラッド、楕円
ジャケット、及びサポートが設けられている4層構造の
偏波面保存光ファイバにおいて、クラツドとサポートの
屈折率がシリカと同じで、クラッドに対するコアの比屈
折率差Δ+を0.3〜0.4%、クラッドに対する楕円ジャケ
ットの比屈折率差Δ−を−0.2〜−0.3%、モード複屈折
率Bを6.3×10-4以上として楕円ジャケット型偏波面保
存光ファイバを構成する。Further, what is useful in reducing the size of the polarizer is a four-layer polarization-maintaining optical fiber in which a clad, an elliptical jacket, and a support are sequentially provided around a core as a center, and a cladding is used. The refractive index of the support is the same as that of silica, the relative refractive index difference Δ + of the core to the clad is 0.3 to 0.4%, the relative refractive index difference Δ− of the elliptical jacket to the clad is −0.2 to −0.3%, and the mode birefringence B To make an elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode fiber with a value of 6.3 × 10 -4 or more.
[作用] クラッドに対するコアの比屈折率差Δ+が0.3%以
下、クラッドに対する楕円ジャケットの比屈折率差Δ−
が−0.15〜−0.25%、モード複屈折率Bが4.52×10-4以
上というパラメータを持つ楕円ジャケット型偏波面保存
光ファイバは、モード複屈折率を考慮した計算機による
理論解析によって求められるものではあるが、いずれに
せよこれらの数値範囲内で偏光子としての構造が最適化
され、ある半径で当該光ファイバを巻回することによ
り、消光比及び挿入損失ともに優れた特性の偏光子を得
ることができる。[Function] The relative refractive index difference Δ + of the core with respect to the cladding is 0.3% or less, and the relative refractive index difference Δ− of the elliptical jacket with respect to the cladding Δ−.
The elliptic jacket type polarization-maintaining optical fiber with the parameters of −0.15 to −0.25% and the mode birefringence B of 4.52 × 10 −4 or more is not obtained by theoretical analysis by a computer considering the mode birefringence. However, in any case, the structure as a polarizer is optimized within these numerical ranges, and by winding the optical fiber with a certain radius, a polarizer with excellent extinction ratio and insertion loss can be obtained. You can
また、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ+を0.3
〜0.4%、クラッドに対する楕円ジャケットの比屈折率
差Δ−を−0.2〜−0.3%、モード複屈折率Bを6.3×10
-4以上というパラメータを持つ楕円ジャケット型偏波面
保存光ファイバも同様に、モード複屈折率を考慮しx偏
波及びy偏波の曲げ損失差が大きくなるように理論解析
することにより、偏光子としての構造が最適化される。
しかもこの光ファイバは、偏光子を得るためになす巻回
半径が他の場合に較べ小さくなり、小型の偏光子が得ら
れる。Also, the relative refractive index difference Δ + of the core to the clad is 0.3
~ 0.4%, the relative refractive index difference Δ- of the elliptical jacket to the cladding is -0.2 to -0.3%, and the mode birefringence B is 6.3 × 10.
Similarly, an elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode optical fiber with a parameter of -4 or more is also analyzed by taking into account the mode birefringence and performing theoretical analysis so that the bending loss difference between the x polarization and the y polarization becomes large. The structure as is optimized.
In addition, this optical fiber has a smaller winding radius for obtaining a polarizer than in other cases, and a small-sized polarizer can be obtained.
[実施例] 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図(a)(b)(c)はそれぞれ本発明の一実施
例に係る絶対単一偏波面保存光ファイバの横断面図、X
軸方向の屈折率分布図およびY軸方向の屈折率分布図で
ある。図中、1はGeが添加されたSiO2ガラスからなるコ
アであり、このコア1の外周部にこれを囲繞するように
純粋SiO2ガラスからなるクラッド2が設けられている。
さらに、クラッド2の外周部にこれを囲繞するように楕
円ジャケット3が設けられている。この楕円ジャケット
3は、B2O3を添加したSiO2ガラスからなりクラッド2の
屈折率より低い屈折率を有している。さらに、この楕円
ジャケット3の外周部には、これを囲繞するように、純
粋SIO2ガラスからなりクラッド2と等しい屈折率を有す
るサポート4が設けられている。1 (a), (b), and (c) are cross-sectional views of an absolute single polarization-maintaining single-mode fiber according to an embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 3 is a refractive index distribution diagram in the axial direction and a refractive index distribution diagram in the Y-axis direction. In the figure, 1 is a core made of SiO 2 glass to which Ge is added, and a clad 2 made of pure SiO 2 glass is provided on the outer peripheral portion of the core 1 so as to surround the core 1.
Further, an elliptical jacket 3 is provided on the outer peripheral portion of the clad 2 so as to surround the clad 2. The elliptical jacket 3 is made of SiO 2 glass to which B 2 O 3 is added and has a refractive index lower than that of the cladding 2. Further, a support 4 made of pure SIO 2 glass and having a refractive index equal to that of the cladding 2 is provided on the outer peripheral portion of the elliptical jacket 3 so as to surround it.
第1図(a)(及び(c)において、aはコア1の半
径、bcは楕円ジャケット3の長軸半径、btは楕円ジャケ
ット3の短軸半径であり、クラッド2の半径はクラッド
厚とコア半径の比をδとして(1+δ)aで表わしてあ
る。n(r)はコア1、クラッド2、楕円ジャケット3
及びサポート4の屈折率が、中心Oからの距離rの関数
で表わされることを示す。Δ+はクラッド2に対するコ
ア1の比屈折率差、Δ−クラッド2に対する楕円ジャケ
ット3の比屈折率差である。1 (a) (and (c), a is the radius of the core 1, b c is the major axis radius of the elliptical jacket 3, b t is the minor axis radius of the elliptical jacket 3, and the radius of the cladding 2 is the cladding. It is represented by (1 + δ) a, where δ is the ratio of the thickness to the core radius, and n (r) is the core 1, the clad 2, and the elliptical jacket 3.
And the refractive index of the support 4 is expressed as a function of the distance r from the center O. Δ + is the relative refractive index difference of the core 1 with respect to the cladding 2, and the relative refractive index difference of the elliptical jacket 3 with respect to the Δ− cladding 2.
屈折率分布n(r)の溝の深さ、即ちΔ−は、楕円ジ
ャケット3の短軸および長軸側で同じであり、同じシリ
カに対し比屈折率差Δ−を−0.15〜−0.25%の範囲で定
める。また、屈折率分布n(r)の溝の幅は、楕円ジャ
ケット3の楕円率εを25〜40%の範囲で定める。The groove depth of the refractive index distribution n (r), that is, Δ− is the same on the minor axis side and the major axis side of the elliptical jacket 3, and the relative refractive index difference Δ− is −0.15 to −0.25% for the same silica. Determined within the range of. Further, the width of the groove having the refractive index distribution n (r) is determined so that the ellipticity ε of the elliptical jacket 3 is in the range of 25 to 40%.
かかる構成を前提として、モード複屈折率Bの作用効
果を考慮しつつ、偏光子として最適な構造を、有限要素
法により計算機により理論解析する。Based on such a configuration, the optimum structure of the polarizer is theoretically analyzed by a computer by the finite element method while considering the effect of the mode birefringence B.
この理路論解析では、便宜上、楕円ジャケット3の部
分までをコアであるとして扱い、この実効コア部内の正
規化位相定数Uと、その周囲のサポート4を実効クラッ
ド部として扱ったときの正規化横方向減衰定数Wとを吟
味する。In this logic theory analysis, for convenience, the part up to the elliptical jacket 3 is treated as a core, and the normalized phase constant U in this effective core portion and the support 4 around it are treated as a normalized lateral constant. Examine the directional damping constant W and.
詳述するに、まず実効コア部としての楕円の長軸(x
軸)、短軸(y軸)の屈折率分布より、x軸方向に電界
を持つx偏波とy軸方向に電界を持つy偏波とに関し、
それぞれ進行方向の伝搬定数βx,βyを求める。この両
者の差Δβ=βx−βyは、屈折率分布の非軸対称性及
び異方性歪により生じるx偏波、y偏波間の伝搬定数差
であり、この伝搬定数差Δβはできるだけ大きいことが
望まれる。正規化モード複屈折率Bと伝搬定数差Δβ及
び結合長CLの間には、次の関係があり、両モード間の結
合を減らすことができるからである。To elaborate, first, the major axis of the ellipse (x
Axis) and a minor axis (y-axis) refractive index distribution, regarding x-polarized waves having an electric field in the x-axis direction and y-polarized waves having an electric field in the y-axis direction,
Propagation constants β x and β y in the traveling direction are obtained. The difference Δβ = β x −β y between the two is the propagation constant difference between the x polarization and the y polarization caused by the non-axial symmetry of the refractive index distribution and the anisotropic distortion, and this propagation constant difference Δβ is as large as possible. Is desired. This is because the normalized mode birefringence B, the propagation constant difference Δβ, and the coupling length CL have the following relationship, and the coupling between both modes can be reduced.
但し、ko(≡2π/λ)は自由空間中の光の波数、λ
は自由空間中の光の波長である。 Where k o (≡2π / λ) is the wave number of light in free space, λ
Is the wavelength of light in free space.
次に、これらの値βx,βy,Δβを用いて、x偏波の実
効コア部内の正規化位相定数Uxと、x偏波の実効コア部
内の正規化位相定数Uyとを次式にて求める。Next, using these values β x , β y , and Δβ, the normalized phase constant U x in the effective core portion of x polarization and the normalized phase constant U y in the effective core portion of x polarization are calculated as follows. Calculate by formula.
但し、noは実効コア部内の中心(r=0)での屈折率
である。 However, n o is the refractive index at the center of the effective core section (r = 0).
一方、x偏波、y偏波の実効クラッド部(サポート
部)内の正規化横方向減衰定数Wx,Wyは、上記(1),
(2)式の正規化位相定数Ux,Uyと正規化周波数Vx,Vyと
を用いて、それぞれ次式で求められる。On the other hand, the normalized lateral attenuation constants W x and W y in the effective clad portion (support portion) for the x polarization and the y polarization are (1),
Using the normalized phase constants U x , U y and the normalized frequencies V x , V y of the equation (2), they are respectively calculated by the following equations.
但し、正規化周波数Vx,Vyは、実効コア部内の屈折率n
o、自由空間中の波数ko、長軸半径bc、短軸半径bt、実
効クラッド部に対する実効コア部の比屈折率差Δの関数
で表わされ、 で定義されている。 However, the normalized frequencies V x and V y are the refractive indices n in the effective core portion.
o, the wave number k o in free space, the major axis radius b c, the minor axis radius b t, is expressed as a function of the relative refractive index difference of the effective core portion Δ to the effective cladding portion, Is defined in.
従って、偏光子としての最適化を図る上で問題となる
曲げ損失特性は、上記(1)〜(6)式の緒量Ui,Wi,Vi
(i=x,y)を基にして、有限要素法により電磁界分布
を知ることにより計算で求めることができ、又そのとき
の屈折率分布をRNF(Refracted Near Field)により測
定し、これにより構成パラメータを求めることができ
る。Therefore, the bending loss characteristics that are a problem in optimizing the polarizer are the parameters U i , W i , V i in the above equations (1) to (6).
It can be calculated by knowing the electromagnetic field distribution by the finite element method based on (i = x, y), and the refractive index distribution at that time is measured by RNF (Refracted Near Field), The configuration parameters can be determined.
本発明者らは、上記理論解析法による計算により得ら
れた任意構造の楕円ジャケット型偏波面保存光ファイバ
の曲げ損失特性が、実測の曲げ損失特性と極めて近似す
ることを経験的に求めており、よって、上記理論解析法
を用いることにより所望の曲げ損失特性の楕円ジャケッ
ト型偏波面保存光ファイバの構成パラメータ並びに偏光
子として最適となる屈折率分布を求めることができる。The inventors have empirically sought that the bending loss characteristic of the elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber having an arbitrary structure obtained by the calculation by the theoretical analysis method is extremely close to the measured bending loss characteristic. Therefore, by using the above-mentioned theoretical analysis method, it is possible to obtain the constituent parameters of the elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber having a desired bending loss characteristic and the refractive index distribution which is optimum as a polarizer.
上記解析法を用いて、λが1.55,1.30,0.85μmの各波
長用に設計した理論上の曲げ損失特性を第2図に、その
ときの導波構造を表1に示す。FIG. 2 shows theoretical bending loss characteristics designed for the respective wavelengths of λ of 1.55, 1.30 and 0.85 μm by using the above analysis method, and Table 1 shows the waveguide structure at that time.
但し、正規化モード複屈折率Bは6.34×10-4とし、ま
た、で示す波長1.55μm用、で示す波長1.30μm
用、で示す波長0.85μm用のいずれの光ファイバも、
正規化周波数は、 9<Vx<11,3.5<Vy<5.55 の範囲にある。 However, the normalized mode birefringence B is set to 6.34 × 10 −4, and the wavelength is 1.55 μm, and the wavelength is 1.30 μm.
, For any wavelength 0.85μm optical fiber,
The normalized frequency is in the range of 9 <V x <11,3.5 <V y <5.55.
第2図の曲げ損失特性から、いずれの光ファイ
バも、曲げ半径が40mm以下ではy偏波の曲げ損失αyが
αy>1dB/mとなる。従って、40mm以下の半径でこの光
ファイバを巻けば、実効的にx偏波のみとなり、所望の
最適な光ファイバ偏光子が得られる。From the bending loss characteristics of FIG. 2, in any optical fiber, the bending loss α y of y-polarized light becomes α y > 1 dB / m when the bending radius is 40 mm or less. Therefore, if this optical fiber is wound with a radius of 40 mm or less, only the x-polarized wave is effectively formed, and a desired optimum optical fiber polarizer can be obtained.
実際に0.85μm用の光ファイバを曲げ半径40mmで15
回だけ(長さ3.8m)巻回した結果、消光比−47dB(円偏
波入射)、挿入損失0.3dB(x偏波入射の特性を有する
光ファイバ偏光子を得た。Actually, an optical fiber for 0.85 μm is bent at a bending radius of 40 mm for 15
As a result of winding only once (3.8 m in length), an optical fiber polarizer having an extinction ratio of -47 dB (circularly polarized wave incident) and an insertion loss of 0.3 dB (x polarized wave incident) was obtained.
上記設計例の光ファイバは、それぞれ曲げ半径
40mm以下で偏光子となるが、理論解析の結果、これ以外
の場合でも、次のような条件下で偏光子としての構造を
最適化できることが判った。即ち、クラッドとサポート
の屈折率がシリカの値と同じ場合において、クラッド2
に対するコア1の比屈折率差Δ+を0.3%以下、クラッ
ド2に対する楕円ジャケット3の比屈折率差Δ−を−0.
15〜−0.25%、モード複屈折率Bを4.52×10-4以上とし
た楕円ジャケット型偏波面保存光ファイバである。この
数値範囲における光ファイバも、曲げ半径が或る値以下
で偏光子となる。従ってその偏光子となる曲げ半径は40
mmより大きい場合も存在する。The optical radii of the above design example are
Although it becomes a polarizer at 40 mm or less, theoretical analysis revealed that even in other cases, the structure as a polarizer can be optimized under the following conditions. That is, when the refractive index of the clad and the support is the same as that of silica, the clad 2
Relative refractive index difference Δ + of the core 1 to 0.3% or less, and relative refractive index difference Δ− of the elliptical jacket 3 to the cladding 2 is −0.
It is an elliptic jacket type polarization-maintaining optical fiber having a mode birefringence B of 4.52 × 10 −4 or more with 15 to −0.25%. An optical fiber in this numerical range also becomes a polarizer when the bending radius is a certain value or less. Therefore, the bending radius of the polarizer is 40
There are cases where it is larger than mm.
ところで、第2図の曲げ損失特性より、曲げ半径40mm
以下ではy偏波の曲げ損失が1dB/m以上となるから、数
m巻けば偏光子が得られる訳であるが、挿入損失を0.5d
B以下とするためには、x偏波の曲げ損失により曲げ半
径が約15mm以上と限定されてしまう。偏光子を小型化し
システム全体をコンパクトにするためには、曲げ半径の
小さな領域(10mm以下)で絶対単一偏波動作を実現する
ことが望まれる。By the way, from the bending loss characteristics of Fig. 2, the bending radius is 40mm.
In the following, the bending loss of the y-polarized wave is 1 dB / m or more, so a polarizer can be obtained by winding a few meters, but the insertion loss is 0.5d.
In order to make it B or less, the bending radius is limited to about 15 mm or more due to the bending loss of the x-polarized wave. In order to miniaturize the polarizer and make the entire system compact, it is desirable to realize absolute single polarization operation in the region where the bending radius is small (10 mm or less).
そこで、モード複屈折率を考慮した上述の有限要素法
による設計法を用いて、曲げ半径10mm以下で絶対単一偏
波動作が可能となるよう、楕円ジャケット型偏波面保存
光ファイバの構造パラメータを選ぶ。Therefore, by using the design method based on the finite element method considering the mode birefringence, the structural parameters of the elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber are set so that absolute single polarization operation is possible with a bending radius of 10 mm or less. Choose.
まず、第1図に示した楕円ジャケット型偏波面保存光
ファイバ(以下、「SP光ファイバと」と称する)の屈折
率分布を次のようにする。コア1はゲルマニウムをドー
プしたシリカガラス、クラッド2は純粋シリカガラス、
楕円ジャケット3はボロン,リンをドープしたシリカガ
ラスより成り、外周部には、これらを囲繞するよう純粋
シリカガラスからなりクラッドと等しい屈折率を有する
サポート4を設ける。コア1のクラッド2に対する比屈
折率差Δ+は0.3〜0.4%、クラッド2に対する楕円ジャ
ケット3の比屈折率差Δ−は−0.2〜−0.3%、楕円ジャ
ケットの楕円率εは30〜45%、モード複屈折率Bは6.3
×10-4以上の範囲で定める。First, the refractive index distribution of the elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode fiber (hereinafter referred to as “SP optical fiber”) shown in FIG. 1 is as follows. The core 1 is silica glass doped with germanium, the clad 2 is pure silica glass,
The elliptical jacket 3 is made of boron-phosphorus-doped silica glass, and a support 4 made of pure silica glass and having the same refractive index as that of the clad is provided on the outer peripheral portion so as to surround them. The relative refractive index difference Δ + of the core 1 with respect to the cladding 2 is 0.3 to 0.4%, the relative refractive index difference Δ− of the elliptical jacket 3 with respect to the cladding 2 is −0.2 to −0.3%, and the ellipticity ε of the elliptic jacket is 30 to 45%. Mode birefringence B is 6.3
× 10 -4 or more.
このような構成を前提として、モード複屈折率Bの作
用効果を考慮し、曲げ半径の小さな領域で偏光子として
動作する最適な構造を、上述の有限要素法により解析す
る。Based on such a configuration, in consideration of the effect of the mode birefringence B, the optimum structure that operates as a polarizer in a region where the bending radius is small is analyzed by the finite element method described above.
なお、この設計法により得られる曲げ損失特性、カッ
トオフ波長は実測地と一致することを確めている。It is confirmed that the bending loss characteristics and the cutoff wavelength obtained by this design method agree with the actual measurement.
上記解析法を用いて、波長0.85μm用に設計したSP光
ファイバの構造パラメータを表2に示す。Table 2 shows the structural parameters of the SP optical fiber designed for a wavelength of 0.85 μm using the above analysis method.
但し、計算ではB=6.3×10-4とした。However, in the calculation, B = 6.3 × 10 −4 .
このSP光ファイバの曲げ損失特性を第3図及び第4図
に示す。第3図はコア1のクラッド2に対する比屈折率
差Δ+=0.3%のSP光ファイバ(a)(b)について、
第4図はクラッド2に対する楕円ジャケット3の比屈折
率差Δ−=0.2%のSP光ファイバ(a)(c)について
示してある。表2に(a)(b)(c)で示すいずれの
SP光ファイバも、正規化周波数は、 9<Vx<15,4<Vy<6 の範囲にある。 The bending loss characteristics of this SP optical fiber are shown in FIG. 3 and FIG. FIG. 3 shows SP optical fibers (a) and (b) having a relative refractive index difference Δ + = 0.3% with respect to the clad 2 of the core 1,
FIG. 4 shows SP optical fibers (a) and (c) having a relative refractive index difference Δ− = 0.2% of the elliptical jacket 3 with respect to the cladding 2. Any of (a), (b) and (c) shown in Table 2
The SP optical fiber also has a normalized frequency in the range of 9 <V x <15,4 <V y <6.
今、第3図及び第4図において、y偏波の曲げ損失が
10dB/mとなる曲げ半径R1、x偏波野曲げ損失が0.1dB/m
となる曲げ半径をR2とすれば、第3図及び第4図の曲げ
損失特性から、y偏波の曲げ損失が10dB/m以上で、x偏
波の曲げ損失が0.1dB/m以下となる曲げ半径Rが、10mm
以下で存在することが判る。従って、その範囲(R1<R
<R2)で、このSP光ファイバを数m巻けば、小型光ファ
イバ偏光子が得られることになる。Now, in FIGS. 3 and 4, the bending loss of the y polarization is
Bending radius R1 of 10 dB / m, x polarization field bending loss of 0.1 dB / m
Assuming that the bending radius is R2, the bending loss characteristics of y polarization are 10 dB / m or more and the bending loss of x polarization is 0.1 dB / m or less from the bending loss characteristics of Figs. 3 and 4. Bending radius R is 10mm
It turns out that it exists below. Therefore, the range (R1 <R
In <R2), a small optical fiber polarizer can be obtained by winding this SP optical fiber for several meters.
実際に0.85μm用SP光ファイバ(a)を曲げ半径6mm
で2.5m巻いた結果、挿入損失0.2dB、消光比(円偏波入
射時)−42dBの特性を有する光ファイバ偏光子を得た。Actually bend the SP optical fiber (a) for 0.85 μm with a bending radius of 6 mm
As a result of winding 2.5 m, a fiber optic polarizer with characteristics of 0.2 dB insertion loss and -42 dB extinction ratio (when circularly polarized wave was incident) was obtained.
[発明の効果] 以上のように、本発明の楕円ジャケット型偏波面保存
光ファイバは、モード複屈折率を考慮した屈折率分布と
したので、特性の優れた偏光子が得られる。このため偏
光子を使用する光計測システム、光ファイバジャイロ、
コヒーレント伝送シスム等の機能向上につながる。[Advantages of the Invention] As described above, the elliptical jacket type polarization-maintaining single-mode optical fiber of the present invention has a refractive index distribution in which mode birefringence is taken into consideration, and thus a polarizer having excellent characteristics can be obtained. Therefore, an optical measurement system that uses a polarizer, an optical fiber gyro,
It leads to the improvement of functions such as coherent transmission system.
特に請求項2の楕円ジャケット型偏波面保存光ファイ
バの場合は、小型で特性の優れた光ファイバ偏光子が得
られるため、偏光子を使用する光計測システム、光ファ
イバジャイロ、コヒーレント伝送システム等の小型化、
機能向上が図れる。In particular, in the case of the elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber according to claim 2, since an optical fiber polarizer having a small size and excellent characteristics can be obtained, an optical measurement system, an optical fiber gyro, a coherent transmission system or the like using the polarizer can be obtained. Miniaturization,
The function can be improved.
第1図(a)(b)(c)はそれぞれ本発明の楕円ジャ
ケット型偏波面保存光ファイバの横断面図、x軸方向の
屈折率分布図及びy軸方向の屈折率分布図、第2図は計
算により求めた3種の光ファイバの曲げ損失特性を示す
図、第3図及び第4図はそれぞれ他の光ファイバにおけ
る曲げ損失特性を示す図、第5図(a)〜(c),第6
図(a)〜(c),第7図(a)〜(c)はそれぞれ既
に提案されている光ファイバの横断面及び屈折率分布を
示す説明図である。 図中、1はコア、2はクラッド、3は楕円ジャケット、
4はサポートである。1 (a), (b), and (c) are a cross-sectional view, an x-axis direction refractive index distribution diagram, and a y-axis direction refractive index distribution diagram, respectively, of an elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber of the present invention. The figure shows the bending loss characteristics of three types of optical fibers obtained by calculation, FIGS. 3 and 4 are the figures showing the bending loss characteristics of other optical fibers, and FIGS. 5 (a) to 5 (c). , Sixth
FIGS. (A) to (c) and FIGS. 7 (a) to (c) are explanatory views showing a transverse section and a refractive index distribution of an optical fiber already proposed, respectively. In the figure, 1 is a core, 2 is a clad, 3 is an elliptical jacket,
4 is support.
Claims (2)
ド、楕円ジャケット及びサポートが設けられている4層
構造の偏波面保存光ファイバにおいて、クラッドとサポ
ートの屈折率がシリカの値と同じで、クラッドに対する
コアの比屈折率差を0.3%以下、クラッドに対する楕円
ジャケットの比屈折率を−0.15〜−0.25%、モード複屈
折率を4.52×10-4以上としたことを特徴とする楕円ジャ
ケット型偏波面保存光ファイバ。1. A polarization-maintaining optical fiber having a four-layer structure in which a clad, an elliptical jacket, and a support are sequentially provided around the core around the core, and the refractive index of the clad and the support is the same as that of silica. Elliptic jacket type characterized in that the relative refractive index difference of the core with respect to the cladding is 0.3% or less, the relative refractive index of the elliptical jacket with respect to the cladding is −0.15 to −0.25%, and the mode birefringence is 4.52 × 10 −4 or more. Polarization-maintaining optical fiber.
ド、楕円ジャケット及びサポートが設けられている4層
構造の偏波面保存光ファイバにおいて、クラツドとサポ
ートの屈折率がシリカの値と同じで、クラッドに対する
コアの比屈折率差を0.3〜0.4%、クラッドに対する楕円
ジャケットの比屈折率差を−0.2〜−0.3%、モード複屈
折率を6.3×10-4以上としたことを特徴とする楕円ジャ
ケット型偏波面保存光ファイバ。2. In a four-layer polarization-maintaining optical fiber in which a clad, an elliptical jacket, and a support are sequentially provided around the core around the core, the refractive index of the cladding and the support is the same as that of silica, Ellipse characterized by having a relative refractive index difference of 0.3 to 0.4% for the core with respect to the clad, an elliptic jacket with a relative refractive index difference of -0.2 to -0.3% for the clad, and a mode birefringence of 6.3 × 10 -4 or more. Jacket-type polarization-maintaining optical fiber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152261A JPH0830774B2 (en) | 1987-12-18 | 1988-06-22 | Elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-318967 | 1987-12-18 | ||
| JP31896787 | 1987-12-18 | ||
| JP63152261A JPH0830774B2 (en) | 1987-12-18 | 1988-06-22 | Elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250909A JPH01250909A (en) | 1989-10-05 |
| JPH0830774B2 true JPH0830774B2 (en) | 1996-03-27 |
Family
ID=26481232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63152261A Expired - Lifetime JPH0830774B2 (en) | 1987-12-18 | 1988-06-22 | Elliptical jacket type polarization-maintaining optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830774B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06307953A (en) * | 1993-04-27 | 1994-11-04 | Hitachi Ltd | Physical quantity detection device |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63152261A patent/JPH0830774B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01250909A (en) | 1989-10-05 |
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