特許 5728614 光カプラ及びその光カプラを利用した光の分岐方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5728614

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】光カプラ及びその光カプラを利用した光の分岐方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/28 20060101AFI20150514BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20150514BHJP

   G02B 26/02 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/28 W

   G02B6/42

   G02B26/02 F

【請求項の数】8

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-193637(P2014-193637)

(22)【出願日】2014年9月24日

【審査請求日】2014年10月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591211478

【氏名又は名称】株式会社石原産業

(74)【代理人】

【識別番号】100117226

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】飯田 秀徳

(72)【発明者】

【氏名】白鳥 秀昭

【審査官】 奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２３４０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５０２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０６２５０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００４−５１９０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４８１８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／２６− ６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０− ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２− ６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、
長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備え、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記細径部における前記曲線部と他方の直線状の前記細径部とが接触され、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記細径部における前記曲線部同士が接触され、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの少なくとも一方の前記曲線部における弾性力を利用して、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが近づけられて両者の押し付ける力が変化され、前記入力用光ファイバの細径部と前記出力用光ファイバの細径部とが接触する長さである結合長が長くされる一方で、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが遠ざけられて両者の押し付ける力が変化され、前記結合長が短くされることによって、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比が変化することを特徴とする光カプラ。

【請求項2】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、
長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備え、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記細径部における前記曲線部と他方の直線状の前記細径部とが接触され、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記細径部における前記曲線部同士が接触され、
前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの前記細径部の外径は５μｍ以上１０μｍ以下に形成され、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが接触する部分を中心にして、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方が他方に対して捩られる方向に回転することによって、前記入力用光ファイバがなす仮想平面と前記出力用光ファイバがなす仮想平面とが０度以上５度以下の範囲で変化することによって、前記結合長が変化されて、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比が変化することを特徴とする光カプラ。

【請求項3】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、
長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備え、
前記入力用光ファイバ又は前記出力用ファイバの一方は、その細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバが前記出力用光ファイバの本体部と前記細径部とを結ぶ接続部同士の間をスライドするか、又は前記出力用光ファイバが前記入力用光ファイバの本体部と前記細径部とを結ぶ接続部同士の間をスライドすることによって、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの相対的な位置が調整されて前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの伝搬定数の差が変化されて、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比が変化することを特徴とする光カプラ。

【請求項4】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、
前記入力用光ファイバから分岐された光を受光するフォトダイオードと、を備え
前記入力用光ファイバは、その細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバの曲線部と前記フォトダイオードの先端面とが接触され、
前記入力用光ファイバの前記曲線部における弾性力を利用して、
前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードとが接近することによって、前記入力用光ファイバが前記フォトダイオードに押し付けられる力が変化され、前記結合長が長くなる一方、前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードが遠ざけられることによって、前記入力用光ファイバが前記フォトダイオードに押し付けられる力が変化され、前記結合長が短くなることによって、
前記入力用光ファイバから前記フォトダイオードに分岐される光の分岐比が変化することを特徴とする光カプラ。

【請求項5】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備えた光カプラを用い、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記細径部における前記曲線部と他方の直線状の前記細径部とを接触させ、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記細径部における前記曲線部同士を接触させ、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの少なくとも一方の前記曲線部における弾性力を利用して、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとを近づけて、両者の押し付ける力を変化させ、前記入力用光ファイバの細径部と前記出力用光ファイバの細径部とが接触する長さである結合長を長くする一方で、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとを遠ざけられて両者の押し付ける力を変化させ、前記結合長を短くすることによって、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比を変化させることを特徴とする光カプラを用いた光の分岐方法。

【請求項6】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備えた光カプラを用い、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記細径部における前記曲線部と他方の直線状の前記細径部とを接触させ、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記細径部における前記曲線部同士を接触させ、
前記入力用光ファイバ及び前記出力用光ファイバの前記細径部の外径を５μｍ以上１０μｍ以下に形成し、
前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが接触する部分を中心にして、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方が他方に対して捩られる方向に回転することによって、前記入力用光ファイバがなす仮想平面と前記出力用光ファイバがなす仮想平面とが０度以上５度以下の範囲で変化することによって、前記結合長を変化させることによって、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比を変化させることを特徴とする光カプラを用いた光の分岐方法。

【請求項7】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する出力用光ファイバと、を備えた光カプラを用い、
前記入力用光ファイバ又は前記出力用ファイバの一方は、その細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバが前記出力用光ファイバの本体部と前記細径部とを結ぶ接続部同士の間をスライドするか、又は前記出力用光ファイバが前記入力用光ファイバの本体部と前記細径部とを結ぶ接続部同士の間をスライドすることによって、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの相対的な位置を調整して前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの伝搬定数の差を変化させて、
前記入力用光ファイバから前記出力用光ファイバに分岐される光の分岐比を変化させることを特徴とする光カプラを用いた光の分岐方法。

【請求項8】

長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光するフォトダイオードと、を備えた光カプラを用い、
前記入力用光ファイバは、その細径部が曲げられた曲線部を有し、
前記入力用光ファイバの曲線部と前記フォトダイオードの先端面とを接触させ、
前記入力用光ファイバの前記曲線部における弾性力を利用して、
前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードとを接近させることによって、前記入力用光ファイバを前記フォトダイオードに押し付ける力を変化させて前記結合長を長くする一方、前記入力用光ファイバを前記フォトダイオードから遠ざけられることによって、前記入力用光ファイバを前記フォトダイオードに押し付け力を変化させて前記結合長を短くして、
前記入力用光ファイバから前記フォトダイオードに分岐される光の分岐比を変化することを特徴とする光カプラを用いた光の分岐方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光カプラ及びその光カプラを利用した光の分岐方法に関し、さらに詳しくは、細径部を有する光ファイバで構成された光カプラ及びその光カプラを利用した光の分岐方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバを利用した光通信において、光カプラは、光を複数の経路に分けるための手段として知られている。光カプラは、例えば、２本の光ファイバによって構成されている。その２本の光ファイバは、各々の光ファイバにおける長手方向の一部がその長手方向に伸ばされることによって、外径が細く形成された細径部をそれぞれ有している。２本の光ファイバは、各々の細径部同士が融着されることによって構成されている。２本の光ファイバが融着された部分は、光ファイバ同士が互いに光学的に結合されており、一般に、結合部といわれている。

【0003】

こうした光カプラは、結合部の長さである結合長によって、結合比が定められている。そして、この結合比は、光が光カプラで分岐する分岐比を定めている。

【0004】

特許文献１で提案されている光カプラは、２本の光ファイバが融着すると共に伸ばしてなる融着型光カプラである。この光カプラは、融着すると共に伸ばされた２本の光ファイバを収容するための筐体を有している。この光カプラでは、融着すると共に伸ばされた２本の光ファイバを筐体の内部に収容する前に、分岐比が測定される。そして、所定の物質が、融着すると共に伸ばされた部分の周囲に充填されている。

【0005】

特許文献２で提案されている光カプラは、２本のシングルモード型光ファイバを融着すると共に伸ばすことによって形成されたカプラ本体と、このカプラ本体を載せて支持する支持体とを備えている。また、この光カプラは、カプラ本体を覆うようにして固着され、支持体の熱膨張率とは異なる熱膨張率の材料からなる被覆体を備えている。そして、光カプラは、カプラ本体、支持体及び被覆体からなる一体物を加熱と、冷却とをすることができる加熱冷却手段を有している。この光カプラは、カプラ本体を加熱したり冷却したりすることによって、結合比を変化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６３−３１６００８号公報

【特許文献2】特開昭６１−１４５５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１で提案されている光カプラにおいては、２本の光ファイバの結合長は一定である。そのため、一方の光ファイバにより送られた光は、光カプラで必ず他方の光ファイバに分岐される。ところが、一方の光ファイバを進行した光を必要なときにだけ分光カプラで他方の光ファイバに分岐岐させたい場合がある。この光カプラは、こうした要求に対応していない。また、この光カプラは、結合長が一定であるため、一方の光ファイバを進行した光が他方の光ファイバに分岐される分岐比は一定である。このカプラは、分岐比を変化させて用いることができない。

【0008】

一方、特許文献２で提案されている光カプラは、カプラ本体を加熱したり冷却したりすることによって、結合比を変化させることができる。ところが、この光カプラは、加熱冷却手段を設けることが必要なので、光カプラが大型になると共に、構造が複雑になる。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、必要なときに必要な分岐比で光を分岐させることができる、小型且つ簡素な構造の光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するための本発明に係る光カプラは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する受光部と、を備え、前記入力用光ファイバの細径部が前記受光部に接触し、前記入力用光ファイバの細径部と前記受光部とが接触する長さである結合長又は光ファイバの伝搬定数が変化することによって、前記入力用光ファイバから前記受光部に分岐される光の分岐比が変化することを特徴とする。

【0011】

この発明によれば、光カプラが上記のように構成されているので、入力用光ファイバと受光部とが接触する長さである結合長又は光ファイバの伝搬定数を自在に変化させることができる。そのため、入力用光ファイバと受光部との結合長を所定の長さよりも短くしたり長くしたりすることによって入力用光ファイバによって送られた光を受光部に分岐させたり、させなかったりすることができる。また、入力用光ファイバによって送られた光を、結合長に応じた分岐比で分岐させることができる。

【0012】

本発明に係る光カプラの形態としては、以下の４つに大別することができる。

【0013】

本発明に係る第１の光カプラは、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記曲線部と他方の前記細径部とが接触され、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記曲線部同士が接触され、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが近づけられることによって、前記結合長が長くなり、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが遠ざけられることによって、前記結合長が短くなる。

【0014】

この発明によれば、上記の構成によって結合長が変化するので、入力用光ファイバと出力用光ファイバとを互いに押し付け合う力を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバと出力用光ファイバとを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部の弾性力を利用することができるので、光カプラの構造を簡潔にすることができる。

【0015】

本発明に係る第２の光カプラとしては、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記曲線部と他方の前記細径部とが接触され、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記曲線部同士が接触され、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが接触する部分を中心にして、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方が他方に対して捩られる方向に回転することによって、前記入力用光ファイバがなす仮想平面と前記出力用光ファイバがなす仮想平面とが所定の角度の範囲で変化することによって、前記結合長を変化させている。

【0016】

この発明によれば、上記の構成によって結合長を変化させるので、入力用光ファイバと出力用光ファイバとがなす角度を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。

【0017】

本発明に係る第３の光カプラとしては、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバ又は前記出力用ファイバの一方は、その細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバが前記出力用光ファイバの細径部が延びる方向に前記出力用光ファイバの細径部上をスライドするか、又は前記出力用光ファイバが前記入力用光ファイバの細径部が延びる方向に前記入力用光ファイバの細径部上をスライドすることによって、前記光ファイバの伝搬定数が変化する。

【0018】

この発明によれば、上記の構成によって伝搬係数を変化させているので、出力用光ファイバに対する入力用光ファイバの相対的な位置を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。

【0019】

本発明に係る第４の光カプラとしては、前記受光部は、フォトダイオードであり、前記入力用光ファイバは、その細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバの曲線部と前記フォトダイオードの先端面とが接触され、前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードとが接近することによって、前記結合長が長くなり、前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードが引き離されることによって、前記結合長が短くなる。

【0020】

この発明によれば、上記の構成によって結合長が変化するので、入力用光ファイバとフォトダイオードとを互いに押し付け合う力を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバとフォトダイオードとを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部の弾性力を利用することができるので、光カプラの構造を簡潔にすることができる。

【0021】

（２）上記課題を解決するための本発明に係る光カプラを用いた光の分岐方法は、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、送られた光を前記細径部で分岐する入力用光ファイバと、前記入力用光ファイバから分岐された光を受光する受光部と、を備えた光カプラを用い、前記入力用光ファイバの細径部を前記受光部に接触させ、前記入力用光ファイバの細径部と前記受光部とが接触する長さである結合長又は光ファイバの伝搬定数を変化せることによって、前記入力用光ファイバから前記受光部に分岐される光の分岐比を変化させることを特徴とする。

【0022】

この発明によれば、上記の光カプラを用いて光を分岐させるので、入力用光ファイバと受光部とが接触する長さである結合長を自在に変化させることができる。そのため、入力用光ファイバと受光部との結合長を所定の長さよりも短くしたり長くしたりすることによって入力用光ファイバによって送られた光を受光部に分岐させたり、させなかったりすることができる。また、入力用光ファイバによって送られた光を、結合長に応じた分岐比で分岐させることができる。

【0023】

本発明に係る光カプラを用いたい光の分岐方法としては、以下の４つに大別することができる。

【0024】

本発明に係る第１の光カプラを用いた光の分岐方法としては、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記曲線部と他方の前記細径部とを接触させ、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記曲線部同士を接触させ、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとを近づけることによって、前記結合長を長くし、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとを遠ざけることによって、前記結合長を短くする。

【0025】

この発明によれば、上記の光カプラを用いて結合長を変化させるので、入力用光ファイバと出力用光ファイバとを互いに押し付け合う力を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバと出力用光ファイバとを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部の弾性力を利用することができるので、光カプラの構造を簡潔にすることができる。

【0026】

本発明に係る第２の光カプラを用いた光の分岐方法としては、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方、又は、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの両方は、前記細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバ若しくは前記出力用ファイバの一方の前記曲線部と他方の前記細径部とを接触させ、又は、前記入力用光ファイバ及び前記出力用ファイバの両方の前記曲線部同士を接触させ、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとが接触する部分を中心にして、前記入力用光ファイバと前記出力用光ファイバとの一方を他方に対して捩る方向に回転させることによって、前記入力用光ファイバがなす仮想平面と前記出力用光ファイバがなす仮想平面とを所定の角度の範囲で変化させることによって、前記結合長を変化させている。

【0027】

この発明によれば、上記の光カプラを用いて結合長を変化させるので、入力用光ファイバと出力用光ファイバとがなす角度を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。

【0028】

本発明に係る第３の光カプラを用いた光の分岐方法としては、前記受光部は、受光した光を出力する出力用光ファイバであり、前記出力用光ファイバは、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部を有し、前記入力用光ファイバ又は前記出力用ファイバの一方は、その細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバが前記出力用光ファイバの細径部が延びる方向に前記出力用光ファイバの細径部上をスライドするか、又は前記出力用光ファイバが前記入力用光ファイバの細径部が延びる方向に前記入力用光ファイバの細径部上をスライドすることによって、前記光ファイバの伝搬定数を変化させる。

【0029】

この発明によれば、上記の光カプラを用いて伝搬定数を変化させるので、出力用光ファイバに対する入力用光ファイバの相対的な位置を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。

【0030】

本発明に係る第４の光カプラを用いた光の分岐方法としては、前記受光部は、フォトダイオードであり、前記入力用光ファイバは、その細径部が曲げられた曲線部を有し、前記入力用光ファイバの曲線部と前記フォトダイオードの先端面とを接触させ、前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードとを接近させることによって、前記結合長を長くし、前記入力用光ファイバと前記フォトダイオードとを引き離すことによって、前記結合長を短くする。

【0031】

この発明によれば、上記の光カプラを用いて結合長を変化させるので、入力用光ファイバとフォトダイオードとを互いに押し付け合う力を調整することによって、分岐比を自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバとフォトダイオードとを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部の弾性力を利用することができるので、光カプラの構造を簡潔にすることができる。

【発明の効果】

【0032】

本発明に係る光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法によれば、必要なときに必要な分岐比で光を分岐させることができる、小型且つ簡素な構造の光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明に係る第１実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図2】図１の光カプラとは別タイプの第１実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図3】光ファイバを内部に収容するケースを備えた光カプラの１例を示す斜視図である。

【図4】本発明に係る第２実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図5】図４の光カプラとは別タイプの第２実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図6】本発明に係る第３実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図7】本発明に係る第４実施形態の光カプラの原理の説明図である。

【図8】融着・延伸部の長さと分岐比との関係の一例を示すグラフである。

【図9】実験に用いた光カプラを模式的に示した説明図である。

【図10】図９に示す光カプラとは別タイプの、実験に用いた光カプラを模式的に示した説明図である。

【図11】結合長と結合率との関係の実験結果を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳しく説明する。ただし、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0035】

［基本構成］
本発明に係る光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は、図１から図７に示すように、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部１２を有し、送られた光を細径部１２で分岐する入力用光ファイバ１０と、入力用光ファイバ１０から分岐された光を受光する受光部２０，４０，５０と、を備えている。入力用光ファイバ１０の細径部１２は、受光部２０，４０，５０に接触している。そして、入力用光ファイバ１０の細径部１２と受光部２０，４０，５０とが接触する長さである結合長又は光ファイバの伝搬定数が変化することによって、入力用光ファイバ１０から受光部２０，４０，５０に分岐される光の分岐比Ｓが変化する。

【0036】

図１から図３に示す第１実施形態、図４及び図５に示す第２実施形態及び図７に示す第４実施形態の各光カプラ１，２，４は、結合長が変化することによって、入力用光ファイバ１０から受光部２０，５０に分岐される光の分岐比Ｓが変化する。一方、図６に示す第３実施形態の光カプラ３は、光ファイバの伝搬定数が変化することによって、入力用光ファイバ１０から受光部４０に分岐される光の分岐比Ｓが変化する。

【0037】

光ファイバでは、一般に、クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも小さい。そのため、入力用光ファイバ１０が直線上に延びている場合、入力用光ファイバ１０のコアを進行する光は、コアの内部で全反射し、クラッドに漏れ出すことはない。ところが、入力用光ファイバ１０が湾曲する部分を有し、しかも、湾曲する部分の曲率半径が小さい場合、コアを進行する光は、臨界角よりも小さな入射角でコアとクラッドとの境界面に対して入射する。そのため、湾曲する部分では、コアを進行する光はコアの内部で全反射せず、一部がクラッドに漏れ出す。

【0038】

光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は、この原理を利用して、入力用光ファイバによって送られた光を曲線部１４の位置で受光部２０，４０，５０に分岐している。

【0039】

一般的なファイバ融着型光カプラは、入力用の光ファイバと出力用の光ファイバとが融着されることにより構成されている。このファイバ融着型光カプラは、入力用の光ファイバによって送られてきた光を、融着された位置で、出力用の光ファイバに分岐させている。このファイバ融着型光カプラの分岐比Ｓは、光ファイバにおけるは融着・延伸部の長さは融着・延伸部における光ファイバの断面形状、及び融着・延伸部におけるクラッド部とその周囲との屈折率、並びに光ファイバに入射された光の波長によって変化する。この分岐比Ｓは、（式１）で表すことができる。（式１）に示すように、分岐比Ｓは、融着・延伸部の長さＬの三角関数として表すことができる。そのため、光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は、結合長が変化することによって、分岐比Ｓが変化する。

【0040】

【数1】

【0041】

なお、（式１）において、Ｌは融着・延伸部の長さである。また、（式１）のＣは、（式２）により表される値である。（式２）のλは信号光の波長、ｎ２は光ファイバのクラッドの屈折率、ａは融着・延伸部の断面における短径である。

【0042】

【数2】

【0043】

（式２）のＶは、（式３）により表される値である。なお、（式３）において、ｎ_３は周囲の媒体の屈折率である。また、ｋは、（式４）により表される真空中の波数である。

【0044】

【数3】

【0045】

【数4】

【0046】

図８に示すグラフは、光ファイバが伸ばされて、外周同士が融着された融着・延伸部の長さと分岐比Ｓとの関係の一例を示している。図８に示したグラフ横軸は、光ファイバが伸ばされて、外周同士が融着された融着・延伸部の長さＬであり、縦軸は、分岐比Ｓである。上記のように、分岐比Ｓは、融着・延伸部の長さＬの三角関数として表すことができるので、分岐比Ｓは、融着・延伸部の長さＬが変化することに伴って、周期的に変化する。

【0047】

この光カプラ１，１Ａ，２，３，４によれば、必要なときに必要な分岐比Ｓで光を分岐させることができ、小型且つ簡素な構造の光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法を提供することができるという特有の効果を奏する。

【0048】

以下、本発明に係る光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法について実施形態ごとに説明する。

【0049】

［第１実施形態］
第１実施形態の光カプラ１は、図１に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを有している。入力用光ファイバ１０は、分岐される光が送られる光ファイバであり、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を備えている。本体部１１は入力用光ファイバ１０自体であり、その外径は入力用光ファイバ１０自体の外径と同じである。細径部１２は、入力用光ファイバ１０の外径が、入力用光ファイバ１０の長手方向の一部において相対的に細く形成された部位である。本体部１１と細径部１２とは、接続部１３によって接続されている。接続部１３は、細径部１２の長手方向の両側で、本体部１１から細径部１２に向かって外径が徐々に細くなる部位である。そして、入力用光ファイバ１０は、細径部１２が曲げられた曲線部１４を有している。この入力用光ファイバ１０は、曲線部１４によって入力用光ファイバの延びる向きが反転さている。

【0050】

入力用光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部１２の外径は、１μｍ以上、２０μｍ以下である。また、接続部１３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。ただし、直前の外径に対する変化量の割合は１０％以上、２０％以下である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0051】

【数5】

【0052】

出力用光ファイバ２０は、分岐された光が送り込まれる光ファイバである。この出力用光ファイバ２０は、入力用光ファイバ１０と同様に、本体部２１、細径部２２及び接続部２３とを有している。なお、出力用光ファイバ２０の本体部２１、細径部２２及び接続部２３の構成は、入力用光ファイバ１０の本体部１１、細径部１２及び接続部１３の構成と同様である。また、出力用光ファイバ２０は、細径部２２が曲げられた曲線部２４を有している。この出力用光ファイバ２０は、曲線部２４によって出力用光ファイバの延びる向きが反転さている。

【0053】

出力用光ファイバ２０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部２２の外径は、１μｍ以上、２０μｍ以下である。また、接続部２３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0054】

上記の入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とは、同一平面内、又は同一平面に近い位置に配置され、両者の曲線部１４，２４同士が接触している。曲線部１４，２４同士が接触している部分は、入力用光ファイバ１０を進行した光の一部が出力用光ファイバ２０に分岐される結合部である。この結合部は、一定の長さを有している。本明細書では、この結合部の長さを「結合長」という。

【0055】

この光カプラ１は、図１（Ａ）に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが遠ざかることによって、結合長が短くなる。一方、図１（Ｂ）に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが近づくことによって、結合長が長くなる。光カプラ１は、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを近づけたり、遠ざけたりすることによって、結合長を変化させている。この結合長を変化させることによって、光カプラ１は、入力用光ファイバ１０を進行した光を、必要なときに必要な分だけ出力用光ファイバ２０に分岐させている。

【0056】

この光カプラ１では、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを互いに押し付け合う力を調整することによって、結合長を変化させることができる。その結果、分岐比Ｓを自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部１４，２４の弾性力を利用することができるので、光カプラ１の構造を簡潔にすることができる。

【0057】

この光カプラ１は、結合長が０ｍｍ以上、１２ｍｍ以下の範囲で変化する。そのときの分岐比Ｓは、０％以上、１００％以下の範囲で変化する。例えば、図１において、入力用光ファイバ１０の本体部１１ａから光が送られた場合、結合長が２ｍｍのときに、光の８０％は、入力用光ファイバ１０の本体部１１ｂに進み、出力用光ファイバ２０の本体部２１ａには分岐せず、光の２０％は、出力用光ファイバ２０の本体部２１ｂに分岐する。

【0058】

そして、結合長が６ｍｍのとき出力用ファイバ２０の本体部２１ｂに１００％分岐し、結合長が約１２ｍｍのときに入力用光ファイバ１０の本体部１１ａから送られた光は、出力用光ファイバ２０には分岐せず、すべて入力用光ファイバ１０の本体部１１ｂに進む。

【0059】

第１実施形態の光カプラは、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とのうち、一方は曲線部を設けた光ファイバを使用し、他方は直線状に延びた光ファイバを使用して構成することもできる。図２は、その一例を示している。

【0060】

光カプラ１Ａは、例えば、図２に示すように、入力用光ファイバ１０は、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を備えている。また、入力用光ファイバ１０は、細径部１２が曲げられた曲線部１４を有し、曲線部１４によって入力用光ファイバの延びる向きが反転さている。出力用光ファイバも、本体部２１、細径部２２及び接続部２３を備えている。ただし、細径部２２は直線状に延びている。そして、光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが同一平面内、又は同一平面に近い位置に配置され、入力用光ファイバ１０の曲線部１４が出力用光ファイバ２０の細径部２２に接触することによって構成されている。

【0061】

この光カプラ１Ａは、図２に示すように、入力用光ファイバ１０が出力用光ファイバ２０から遠ざかることによって、結合長が短くなる。一方、入力用光ファイバ１０が出力用光ファイバ２０に近づくことによって、結合長が長くなる。この光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１０を出力用光ファイバ２０に近づけたり、遠ざけたりすることによって、結合長を変化させている。この結合長を変化させることによって、光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１０を進行した光を、必要なときに必要な分だけ出力用光ファイバ２０に分岐させている。

【0062】

図２に示す光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１０の細径部１１に曲線部１４を設ける一方で、出力用光ファイバ２０の細径部２１を直線状に延ばすことによって構成されている。ただし、光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１００の細径部１１を直線状に延ばす一方で、出力用光ファイバ２０の細径部２１に曲線部２４を設けることによって構成してもよい。その場合、この光カプラ１Ａは、出力用光ファイバ２０を入力用光ファイバ１０に近づけたり、遠ざけたりすることによって、結合長を変化させる。

【0063】

図３は、図１に示した入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とがケース３０の内部に収容された光カプラ１Ｂを示している。ケース３０は、上面部材３１と下面部材３２とにより構成されている。上面部材３１と下面部材３２とは一定の間隔を空けて対向している。なお、特に図３には示していないが、ねじ等の固定用の部材が、上面部材３１と下面との間に一定の間隔を空けた形態を維持している。入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とは、上面部材３１と下面部材３２との間に形成された空間に収容されている。入力用光ファイバ１０の曲線部１４と出力用光ファイバ２０曲線部２４とは、ケース３０の内部で接触されている。

【0064】

この光カプラ１Ｂは、ケース３０内部で出力用光ファイバ２０を入力用光ファイバ１０に対して近づけたり、遠ざけたりすることができるように構成されている。ただし、光カプラ１Ｂは、ケース３０内部で入力用光ファイバ１０を出力用光ファイバ２０に対して近づけたり、遠ざけたりすることができるように構成することもできる。また、光カプラ１Ｂは、ケース３０内部で入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の両方を移動させることによって、両者を近づけたり、遠ざけたりすることができるように構成することもできる。

【0065】

第１実施形態の光カプラ１，１Ａ，１Ｂにおいて、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触している分部に、光の屈折率を調整するための樹脂を塗布して光カプラ１Ａを構成することもできる。屈折率を調整するための樹脂としては、例えば、屈折利がガラスの屈折率に近いアクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂を挙げることができる。

【0066】

［第２実施形態］
第２実施形態の光カプラ２，２Ａは、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との一方、又は、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との両方は、細径部１２，２２が曲げられた曲線部１４，２４を有している。この光カプラ２は、入力用光ファイバ１０若しくは出力用ファイバ２０の一方の曲線部１４，２４と他方の細径部１２，２２とが接触されるか、又は、入力用光ファイバ１０及び出力用ファイバ２０の両方の曲線部１４，２４同士が接触される。

【0067】

入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触する部分を中心にして、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との一方が他方に対して捩られる方向に回転することによって、入力用光ファイバ１０がなす仮想平面Ｐ１，Ｐ１１と出力用光ファイバ２０がなす仮想平面Ｐ２，２２とが所定の角度の範囲で変化することによって、結合長を変化させている。以下、図面を参照して光カプラ２，２Ａを具体的に説明する。

【0068】

第２実施形態の光カプラ２は、図４に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを有している。なお、第２実施形態の光カプラ２を構成する入力用光ファイバ１０自体の構成及び出力用光ファイバ２０自体の構成は、第１実施形態の光カプラ１を構成する入力用光ファイバ１０自体の構成及び出力用光ファイバ２０自体の構成と同じである。そのため、第２実施形態の光カプラ２の入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の各構成については、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の各構成と同一の符号を図面に付して、詳細な説明は省略する。

【0069】

この光カプラ２の入力用光ファイバ１０は、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を有している。また、細径部１２は、入力用光ファイバ１０の延びる向きが反転される曲線部１４を有している。同様に、出力用光ファイバ２０は、本体部２１、細径部２２及び接続部２３を有している。また、細径部２２は、出力用光ファイバ２０の延びる向きが反転される曲線部２４を有している。そして、入力用光ファイバ１０の曲線部１４と出力用光ファイバ２０の曲線部２４とが接触されている。

【0070】

入力用光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部１２の外径は、５μｍ以上、１０μｍ以下である。また、接続部１３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0071】

また、出力用光ファイバ２０についても、入力用光ファイバ１０と同様に、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部２２の外径は、５μｍ以上、１０μｍ以下である。また、接続部２３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0072】

この光カプラ２は、例えば、図４に示すように、出力用光ファイバ２０が入力用光ファイバ１０に対し回転されることによって結合長が変化されるように構成されている。具体的に、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とは、図４（Ａ）に示す形態と図４（Ｂ）に示す形態との間で回転する。図４（Ａ）に示す形態は、入力用光ファイバ１０が形成する仮想平面Ｐ１と出力用光ファイバ２０が形成する仮想平面Ｐ２とが同一面をなす形態である。図４（Ｂ）に示す形態は、入力用光ファイバ１０が形成する仮想平面Ｐ１と出力用光ファイバ２０が形成する仮想平面Ｐ２とが相互に直交する形態である。

【0073】

入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触する部分の長さは、入力用光ファイバ１０が形成する仮想平面Ｐ１と出力用光ファイバ２０が形成する仮想平面Ｐ２とが同一面をなす形態では、相対的に長い。すなわち、この形態では、結合長が長い。一方、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触する部分の長さは、入力用光ファイバ１０が形成する仮想平面Ｐ１と出力用光ファイバ２０が形成する仮想平面Ｐ２とが相互に直交する形態では、相対的に短くなる。すなわち、この形態では、結合長が短い。

【0074】

この光カプラ２では、結合長は、入力用光ファイバ１０（入力用光ファイバ１０により形成された仮想平面Ｐ１）と出力用光ファイバ２０（出力用光ファイバ２０により形成された仮想平面Ｐ２）とがなす角度に応じて変化する。そのため、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とがなす角度を調整することによって、分岐比Ｓを自由に変化させることができる。

【0075】

なお、第２実施形態の光カプラ２は、入力用光ファイバ１０を出力用光ファイバ２０に対し回転させる形態、出力用光ファイバ２０を入力用光ファイバ１０に対し回転させる形態及び入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との両方を回転させる形態のどの形態であってもよい。

【0076】

この光カプラ２は、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とのなす角度が０度以上、５度以下の範囲で変化する。そのときの分岐比Ｓは、０％以上、１００％以下の範囲で変化する。例えば、図４（Ａ）において、入力用光ファイバ１０の本体部１１ａから光が送られた場合、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とのなす角度が１度のときに、光の５０％は、入力用光ファイバ１０の本体部１１ｂに進み、出力用光ファイバ２０の本体部２１ａには分岐せず、光の５０％は、出力用光ファイバ２０の本体部２１ｂに分岐する。

【0077】

そして、図４（Ｂ）に示す形態において、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とのなす角度が約５度のときに入力用光ファイバ１０の本体部１１ａから送られた光は、出力用光ファイバ２０には分岐せず、すべて入力用光ファイバ１０の本体部１１ｂに進む。

【0078】

このように、光カプラ２は、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との一方を他方に対して回転させることによって、結合長を変化させている。そして、光カプラ２は、結合長が変化されることによって、入力用光ファイバ１０を進行した光を、必要なときに必要な分だけ出力用光ファイバ２０に分岐させている。

【0079】

なお、第２実施形態の光カプラ２についても、光の屈折率を調整するために、上述した樹脂を、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触している分部に塗布して光カプラ２を構成することもできる。

【0080】

以上、入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の両方が湾曲部１４，２４を有する場合について説明した。しかしながら、第２実施形態の光カプラは、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０との一方に、細径部が曲げられた曲線部を設けて構成することもできる。図５は、その一例を示している。

【0081】

光カプラ２Ａは、例えば、図５に示すように、入力用光ファイバ１０は、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を備えている。また、入力用光ファイバ１０は、細径部１２が曲げられた曲線部１４を有し、曲線部１４によって入力用光ファイバの延びる向きが反転さている。出力用光ファイバも、本体部２１、細径部２２及び接続部２３を備えている。ただし、細径部２２は直線状に延びている。そして、光カプラ１Ａは、入力用光ファイバ１０の曲線部１４が出力用光ファイバ２０の細径部２２に接触することによって構成されている。

【0082】

この光カプラ１Ａは、図５に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とが接触する部分を中心にして、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０一方が他方に対して捩られる方向に回転し、入力用光ファイバ１０がなす仮想平面Ｐ１１と出力用光ファイバ２０がなす仮想平面Ｐ２２とが所定の角度の範囲で変化することによって、結合長を変化させている。

【0083】

なお、図５に示す光カプラ２Ａは、入力用光ファイバ１０の細径部１１に曲線部１４を設ける一方で、出力用光ファイバ２０の細径部２１を直線状に延ばすことによって構成されている。ただし、光カプラ２Ａは、入力用光ファイバ１０の細径部１１を直線状に延ばす一方で、出力用光ファイバ２０の細径部２１に曲線部２４を設けることによって構成してもよい。

【0084】

［第３実施形態］
第３実施形態の光カプラ３は、入力用光ファイバ１０又は出力用ファイバ４０の一方は、その細径部１２，４２が曲げられた曲線部１４を有し、入力用光ファイバ１０が出力用光ファイバ４０の細径部４２が延びる方向に出力用光ファイバ４０の細径部４２上をスライドするか、又は出力用光ファイバ４０が入力用光ファイバ１０の細径部１２が延びる方向に入力用光ファイバ１０の細径部１２上をスライドすることによって、光ファイバの伝搬定数が変化する。以下、図面を参照して、光カプラ３を具体的に説明する。

【0085】

第３実施形態の光カプラ３は、図６に示すように、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ４０とを有している。なお、この光カプラ３の入力用光ファイバ１０の構成は、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０の構成と同様である。そのため、この光カプラ３の入力用光ファイバ１０の構成については、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０の構成と同じ符号を図面に付し、詳細な説明は省略する。

【0086】

入力用光ファイバ１０は、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を有している。また、入力用光ファイバ１０の細径部１３は、入力用光ファイバ１０の延びる向きが反転される曲線部１４を有している。入力用光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部１２の外径は、５μｍ以上、２０μｍ以下である。また、接続部１３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0087】

出力用光ファイバ４０は、直線状に延びている。この出力用光ファイバ４０は、光ファイバ自体の外径を有する本体部４１と、長手方向の一部の外径が相対的に細い細径部４２と、細径部４２の長手方向の両側で本体部４１から細径部４２に向かって外径が徐々に細くなり、本体部４１と細径部４２とを接続している一対の接続部４３とを有している。この出力用光ファイバ４０の本体部４１、細径部４２及び接続部４３の外径は、入力用光ファイバ１０の本体部１１、細径部１２及び接続部１３の外径よりも大きく形成されている。

【0088】

出力用光ファイバ４０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部４２の外径は、１μｍ以上、２０μｍ以下である。また、接続部４３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0089】

この光カプラ３は、入力用光ファイバ１０の曲線部１４が出力用光ファイバ４０の外周面に接触している。そして、入力用光ファイバ１０が出力用光ファイバ４０の接続部４３同士の間でスライドすることによって、光ファイバの伝搬定数が変化する。すなわち、この光カプラ３では、出力用光ファイバ４０に対する入力用光ファイバ１０の相対的な位置を調整することによって、分岐比Ｓを自由に変化させることができる。

【0090】

この実施形態の光カプラ３は、入力用と出力用光ファイバの伝搬定数βの差δを利用し分岐比Ｓを変化させている。伝搬定数βの差δは、（式６）によって求めることができる。なお、伝搬定数βは、（式７）によって表すことができる。ただし、（式７）によって求まる値は、光ファイバの長手方向の伝搬定数である。

【0091】

【数6】

【0092】

なお、β_１は入力用光ファイバの伝搬定数であり、β_２は出力用光ファイバの伝搬定数である。

【0093】

【数7】

【0094】

なお、（式７）において、ｎ_１はコアの屈折率であり、ｋは（式４）により定まる値である。伝搬定数βは、（式７）に示すように、コア径及びコア屈折率により変化する。この伝搬定数に差が生じた場合、（式８）により表されるＦが変化し、（式９）により表される結合光の出力Ｐが変化する。そのため、光カプラ３は、分岐比Ｓが変化する。

【0095】

【数8】

【0096】

なお、（式６）において、χはモード結合定数である。

【0097】

【数9】

【0098】

なお、（式９）において、ｑｚは規格化距離である。

【0099】

例えば、入力用光ファイバの細径部外径が２μｍであり、出力用光ファイバの外径が２μｍであり、結合長が４ｍｍであり、結合率が８０％の場合において、結合ファイバを２ｍｍ動かした場合の結合率は２０％になる。

【0100】

なお、第３実施形態の光カプラ３についても、光の屈折率を調整するために、上述した樹脂を、入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ４０とが接触している分部に塗布して光カプラ３を構成することもできる。

【0101】

以上、曲線部１４を有する入力用光ファイバ１０と、直線状に延びる出力用光ファイバ４０とで光カプラ３を構成した場合を例に説明した。ただし、第３実施形態の光カプラは、特に図面に示していないが、直線状に延びる入力用光ファイバと曲線部を有する出力用光ファイバとで構成することもできる。その場合、出力用光ファイバを入力用光ファイバの細径部に沿わせて移動させることによって、伝搬定数を変化させる。

【0102】

［第４実施形態］
第４実施形態の光カプラ４は、図７に示すように、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とを備えている。なお、この光カプラ４の入力用光ファイバ１０の構成は、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０の構成と同様である。そのため、この光カプラ４の入力用光ファイバ１０の構成については、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０の構成と同じ符号を図面に付し、詳細な説明は省略する。

【0103】

入力用光ファイバ１０は、本体部１１、細径部１２及び接続部１３を有している。また、入力用光ファイバ１０の細径部１２は、入力用光ファイバ１０の延びる向きが反転される曲線部１４を有している。入力用光ファイバ１０は、外径が１２５μｍ以下であり、コアの直径が１０μｍ以下である。細径部１２の外径は、１μｍ以上、２０μｍ以下である。また、接続部１３は、外径の変化率が０．０５％以上、２．５％以下である。なお、ここでいう外径の変化率とは、入力用光ファイバ１０の長手方向に１ｍｍ移動したときに外径が変化した割合である。また、（式５）によって表される、コアの屈折率（ｎ_１）とクラッドの屈折率（ｎ_２）との差は、約０．３％である。

【0104】

フォトダイオード５０は、光検出器として機能する半導体のダイオードである。フォトダイオード５０は、ＰＮ型、ＰＩＮ型、ショットキー型、アバランシェ（ＡＰＤ）型等の種々の構造のものを用いることができる。

【0105】

この光カプラ４は、入力用光ファイバ１０の曲線部１４がフォトダイオード５０の先端面５１に接触して構成されている。そして、図７（Ａ）に示すように、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とが遠ざかることによって、結合長が短くなる。一方、図７（Ｂ）に示すように、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とが近づくことによって、結合長が長くなる。このように、光カプラ４は、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とを近づけたり、遠ざけたりすることによって、結合長を変化させている。この結合長を変化させることによって、光カプラ４は、入力用光ファイバ１０を進行した光を、必要なときに必要な分だけフォトダイオード５０に分岐させている。

【0106】

この光カプラ４では、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とを互いに押し付け合う力を調整することによって、結合長を変化させている。そのため、押し付けあう力を調整することによって、分岐比Ｓを自由に変化させることができる。また、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０とを近づけたり遠ざけたりするときに、曲線部１４の弾性力を利用することができるので、光カプラ４の構造を簡潔にすることができる。

【0107】

この光カプラ４は、結合長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で変化する。そのときの分岐比Ｓは５％以下の範囲で変化する。例えば、入力用光ファイバ１０の本体部１１ａから光が送られた場合、結合長が３ｍｍのときに、光の８５％は、入力用光ファイバ１０の本体部１１ｂに進み、光の５％は、フォトダイオード５０に分岐する。

【0108】

なお、第４実施形態の光カプラ４についても、光の屈折率を調整するために、上述した樹脂を、入力用光ファイバ１０とフォトダイオード５０が接触している分部に塗布して光カプラ４を構成することもできる。

【0109】

以上、第１実施形態から第４実施形態の光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４について説明した。光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は、分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用することもできる。

【0110】

分岐比Ｓは、上述した（式１）及び（式２）に示すように、入射される光の波長に依存する。この性質をカプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４に適用するのである。例えば、第１実施形態の光カプラ１の入力用光ファイバ１０に、波長がλ１の光と波長がλ２の光とを入射させ、結合長を変化させる。分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用した場合、結合長を変化させることにより、各波長の光の分岐比Ｓに差を設けることができる。なお、ここでは、波長がλ１の光の分岐比をＳλ１とし、波長がλ２の光の分岐比をＳλ２とする。また、（Ｓλ１、Ｓλ２）は、光カプラ１に波長がλ１の光と波長がλ２の光とを入射したときの各波長の分岐比の値を表すものとする。

【0111】

分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用した場合、（Ｓλ１、Ｓλ２）を、例えば、（０％、０％）、（１００％、１００％）、（５０％、１００％）、（０％、５０％）、（５０％、０％）、（１００％、０％）のように、各波長の光の分岐比Ｓに差を設けることができる。なお、ここに示した各波長の光の分岐比は、一例を示すものであり、各波長の光の分岐比は、この数値以外にも差を設けて分岐させることができる。また、入射させる光の波長は２種類に限定されず、３種類以上の波長の光を入射させることもできる。

【0112】

第１実施形態から第４実施形態の光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４において、分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用する場合、例えば、光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４に入射させる波長を選択するための選択スイッチを設けるとよい。

【0113】

また、第１実施形態から第４実施形態の光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４において、分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用する場合、例えば、光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は、光源の波長の変化を光のパワー（単位はワット（Ｗ））として与えることや、光のパワーが一定になるように結合長を変化させることによって長さの情報（移動量）を与えることができる。すなわち、分岐比Ｓが光の波長に依存する性質を利用した場合、光カプラ１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４は波長モニタとして機能する。

【0114】

［実験例］
実験は、図９及び図１０に示すように、入力用光ファイバ１０の細径部１２と出力用光ファイバ２０の細径部１４とを接触させて光カプラ１を構成し、この光カプラ１の結合率Ｓを求めることによって行った。図９に示す光カプラ１は、入力用光ファイバ１０の細径部１２及び出力用光ファイバ２０の細径部２２の両方に曲線部１４，２４を設けた形態である。図１０に示す光カプラ１Ｃは、入力用光ファイバ１０の細径部１２を直線状に延ばし、出力用光ファイバ２０の細径部２２にのみ曲線部２４を設けた形態である。

【0115】

実験は、図９に示す光カプラ１については、入力用光ファイバ１０の細径部１２と出力用光ファイバ２０の細径部１４とが接触する部分に樹脂を塗布した光カプラ１と樹脂を塗布していない光カプラ１とを用意し、各光カプラ１の結合長Ｘを変化させ、結合率Ｓがどのように変化するかを求めることにより行った。その際、光カプラ１の第１ポートＰ１から、波長が１５５０ｎｍの光を入力し、第２ポートＰ２、及び第４ポートＰ４の出力を測定した。なお、ここでいう結合率Ｓは、第１ポートＰ１の入力に対し第４ポートＰ４から出力された割合を意味する。また、塗布した樹脂は、屈折率がガラスの屈折率に近いエポキシ系樹脂である。なお、以下では、図９に示す光カプラ１について、樹脂を塗布していない光カプラ１を第１サンプル、樹脂を塗布した光カプラ１を第２サンプルとして説明する。

【0116】

一方、図１０に示すカプラ１Ｃについては、入力用光ファイバ１０の細径部１２と出力用光ファイバ２０の細径部１４とが接触する部分に樹脂を塗布せず、光カプラ１Ｃの結合長Ｘを変化させ、結合率Ｓがどのように変化するかを求めることにより行った。その際、光カプラ１の第１ポートＰ１から、波長が１５５０ｎｍの光を入力し、第２ポートＰ２、及び第４ポートＰ４の出力を測定した。なお、以下では、図１０に示すカプラ１Ｃについては、第３サンプルとして説明する。

【0117】

実験に用いた第１サンプル、第２サンプル及び第３サンプルの入力用光ファイバ１０の外径Ｄ１及び出力用光ファイバ２０の外径Ｄ２は、１２５μｍである。第１サンプルの細径部の長さＬ１，Ｌ２は、入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０共に、６．０ｍｍである。また、入力用光ファイバ１０の本体部１１ａと本体部１１ｂとの間隔Ｈ１、及び出力用光ファイバ２０の本体部２１ａと本体部２１ｂとの間隔Ｈ２は、ともに９．０ｍｍである。

【0118】

第２サンプルの細径部の長さＬ１，Ｌ２は、入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０共に、６．０ｍｍである。また、入力用光ファイバ１０の本体部１１ａと本体部１１ｂとの間隔Ｈ１、及び出力用光ファイバ２０の本体部２１ａと本体部２１ｂとの間隔Ｈ２は、ともに９．０ｍｍである。

【0119】

第３サンプルの細径部の長さＬ１，Ｌ２は、４．０ｍｍである。

【0120】

第１サンプル及び第２サンプルについては、結合長Ｘを約１ｍｍから約５ｍｍまで変化させて、結合率Ｓを求めた。第３サンプルについては、結合長Ｘを約０．５ｍｍから約１．５ｍｍまで変化させて、結合率Ｓを求めた。

【0121】

図１１は、測定結果を示している。この図１１に示すグラフの横軸は結合長Ｘを表し、縦軸は結合率Ｓを表している。また、図１１において、実線は、第１サンプルの測定結果、破線は、第２サンプルの測定結果、点線は、第３サンプルの測定結果を示している。

【0122】

（第１サンプルの測定結果）
第１サンプルでは、結合長Ｘが長くなるにしたがって、結合長Ｘがある長さになるまでの範囲では、結合率Ｓが増加した。そして、結合長Ｘが約４ｍｍで結合率Ｓはピークになった。第１サンプルの結合率Ｓのピークの値は、約９６％である。結合長Ｘが４ｍｍを超える範囲では、結合長Ｘが長くなるにしたがって、結合率Ｓが減少した。

【0123】

（第２サンプルの測定結果）
第２サンプルについても、第１サンプルと同様に結合長Ｘが長くなるにしたがって、結合長Ｘがある長さになるまでの範囲では、結合率Ｓが増加する。そして、結合長Ｘが３ｍｍよりも若干短いところで結合率Ｓはピークになった。第２サンプルの結合率Ｓのピークの値は、１００％である。すなわち、第１ポートＰ１から、入力された光は、第２ポート及び第３ポートには分岐されず、すべて第４ポートＰ４に出力された。結合長Ｘが３ｍｍを超える範囲では、結合長Ｘが長くなるにしたがって、結合率Ｓが減少した。

【0124】

第１サンプルの測定結果及び第２サンプルの測定結果から分かるように、入力用光ファイバ１０及び出力用光ファイバ２０の両方に曲線部１４，２４を設けた場合、結合率Ｓは、結合長Ｘがある長さになるまでは増加し、結合長Ｘがある長さを超えると減少する。また、同じ形態の入力用光ファイバ１０と出力用光ファイバ２０とを用いて光カプラ１を作成し、条件をそろえた場合、樹脂を塗布していない光カプラ１よりも樹脂を塗布した光カプラ１の方が、高い結合率Ｓを得ることができる。

【0125】

（第３サンプルの測定結果）
第３サンプルでは、結合長Ｘを上記の範囲で変化させた場合、結合長Ｘが長くなるにしたがって、結合率Ｓが増加し続け、結合率Ｓが減少することはなかった。

【0126】

第３サンプルの測定結果から分かるように、直線状の入力用光ファイバ１０と、曲線部２４を有する出力用光ファイバ２０とで光カプラ１Ａを構成した場合、結合率Ｓは、結合長Ｘが長くなるにしたがって増加し、減少することがない。

【符号の説明】

【0127】

１ 光カプラ
１Ａ 光カプラ
１Ｂ 光カプラ
２ 光カプラ
２Ａ 光カプラ
３ 光カプラ
４ 光カプラ
１０ 入力用光ファイバ
１１ 本体部
１２ 細径部
１３ 接続部
１４ 曲線部
２０ 出力用光ファイバ
２１ 本体部
２２ 細径部
２３ 接続部
２４ 曲線部
３０ ケース
４０ 出力用光ファイバ
４１ 本体部
４２ 細径部
４３ 接続部
５０ フォトダイオード
５１ 先端面

【要約】      （修正有）

【課題】必要なときに必要な分岐比で光を分岐させることができる光カプラ及びその光カプラを用いた光の分岐方法を提供する。
【解決手段】光カプラ１は、長手方向の一部で外径が相対的に細く形成された細径部１２を有し、送られた光を細径部１２で分岐する入力用光ファイバ１０と、入力用光ファイバ１０から分岐された光を受光する出力用ファイバ２０と、を備え、入力用光ファイバ１０の細径部１２が出力用ファイバ２０の細径部２２に接触し、入力用光ファイバ１０の細径部１２と出力用ファイバ２０の細径部２２との接触する長さである結合長又は光ファイバの伝搬定数が変化することによって、入力用光ファイバ１０から出力用ファイバ２０に分岐される光の分岐比Ｓが変化する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】