專利名稱：光子晶體光纖的連接方法以及連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使光子晶體光纖與其它光纖、或者光子晶體光纖彼此之間以低損耗連接的連接方法以及連接結(jié)構(gòu)。
本申請對2004年6月22日提出的JP特愿2004-183639號申請主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
光子晶體光纖為包層部具有細(xì)孔的光纖，其可以實(shí)現(xiàn)以往的纖芯/包層結(jié)構(gòu)的光纖所無法實(shí)現(xiàn)的特性，被作為各種種類的功能性光纖或者將來的傳輸用光纖進(jìn)行了開發(fā)。光子晶體光纖為下述結(jié)構(gòu)由于包層部具有許多細(xì)孔，因而等效折射率較纖芯部低，通過全反射來自于纖芯部的純石英部的光而在纖芯部中傳播光。根據(jù)細(xì)孔配置的設(shè)計(jì)，可以獲得各種各樣的特性。
當(dāng)把這樣的光子晶體光纖作為傳輸用光纖或各種光元件用光纖來實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須使光子晶體光纖與其它光纖、或者光子晶體光纖彼此之間以低損耗連接。
以往，作為使光子晶體光纖與其它光纖、或者光子晶體光纖彼此之間以低損耗連接的方法，提出了專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)方案。
另外，作為提高光子晶體光纖的連接強(qiáng)度的方法，提出了專利文獻(xiàn)2所公開的技術(shù)方案。
專利文獻(xiàn)1JP特開2002-243972號公報(bào)專利文獻(xiàn)2JP特開2004-77890號公報(bào)纖芯部為具有與包層部相同折射率的石英玻璃，在使包層部具有許多細(xì)孔的光子晶體光纖與其它光纖、或者光子晶體光纖彼此之間熔接的情況下，在連接時(shí)，如果包層部的許多細(xì)孔被破壞，則由于該部分成為折射率分布均勻的石英玻璃部分而失去導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，所以增加了連接損耗。為了降低連接損耗，必須在保持細(xì)孔結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下進(jìn)行連接，以便不失去導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。然而，為了保持細(xì)孔部以便不失去導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，必須盡可能縮短加熱時(shí)間、降低加熱溫度，但是，如果減少熔接部的加熱時(shí)間、降低加熱溫度，則存在因熔接不充分而使連接強(qiáng)度降低的問題。
專利文獻(xiàn)1所公開的連接方法是密封光子晶體光纖的細(xì)孔來連接的方法。通過密封細(xì)孔，使該部分與被連接光纖成為同一結(jié)構(gòu)，所以可以大幅度減小連接損耗。并且，由于光子晶體光纖的連接端部的模場直徑變大，所以可以通過與模場直徑較大的光纖連接來抑制連接損耗。然而，如果把該連接方法應(yīng)用到纖芯部具有與包層部相同的折射率的光子晶體光纖中，則在細(xì)孔被破壞了的部分，由于包層與纖芯成為一體而失去了導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，所以通過該連接方法無法使纖芯部具有與包層部相同的折射率的光子晶體光纖與被連接光纖以低損耗熔接。
專利文獻(xiàn)2所公開的連接方法，為了防止在熔接時(shí)破壞光子晶體光纖的細(xì)孔，在熔接時(shí)減小光纖端面間隔，將對光纖端面的熱影響抑制得較低，由此來防止破壞細(xì)孔。根據(jù)該方法，傳遞給光纖端面的熱量減小，但是，在專利文獻(xiàn)2中，記載的是可以通過將光纖壓入規(guī)定長度來形成牢固的光纖連接結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。然而，根據(jù)該方法，連接強(qiáng)度的提高是不充分的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而做出的，其目的在于提供一種使具有折射率與包層部相同的纖芯部且包層部具有許多細(xì)孔的光子晶體光纖、與其它光纖和光子晶體光纖中的任意一者的被連接光纖以低損耗且以高連接強(qiáng)度連接的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種連接方法，熔接具有包層部和纖芯部的光子晶體光纖與被連接光纖，該包層部具有許多細(xì)孔，該纖芯部具有與包層部相同的折射率；該連接方法包括使光子晶體光纖的端面與被連接光纖的端面對接的步驟；在對接后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的第一加熱條件下對對接部放電加熱來進(jìn)行連接的主放電的步驟；在主放電后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的第二加熱條件下對連接部進(jìn)行至少一次放電加熱來提高連接強(qiáng)度的追加放電的步驟。
在本發(fā)明的連接方法中，優(yōu)選上述主放電的放電時(shí)間在500msec以下。
在本發(fā)明的連接方法中，優(yōu)選上述追加放電為反復(fù)進(jìn)行短時(shí)間的通/斷的間歇放電。
在本發(fā)明的連接方法中，優(yōu)選上述間歇放電的一次接通時(shí)間短于上述主放電的放電時(shí)間。
在本發(fā)明的連接方法中，優(yōu)選上述間歇放電的一次切斷時(shí)間為接通時(shí)間的1/2～2倍。
在本發(fā)明的連接方法中，優(yōu)選上述間歇放電的總放電時(shí)間大于等于接通時(shí)間與切斷時(shí)間的合計(jì)時(shí)間。
并且，本發(fā)明提供一種光子晶體光纖的連接結(jié)構(gòu)，該光子晶體光纖的連接結(jié)構(gòu)是根據(jù)上述本發(fā)明涉及的光子晶體光纖的連接方法制造的，具有光子晶體光纖的細(xì)孔未被破壞的熔接部。
在本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選上述熔接部的連接損耗在0.4dB以下，連接強(qiáng)度在0.5kgf以上。
對于本發(fā)明而言，在熔接具備具有許多細(xì)孔的包層部、和具有與包層部相同的折射率的纖芯部的光子晶體光纖與被連接光纖時(shí)，使光子晶體光纖和被連接光纖的光纖端面對接，并進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的加熱條件下對對接部放電加熱來進(jìn)行連接的主放電，其后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的加熱條件下對連接部進(jìn)行至少一次放電加熱來提高連接強(qiáng)度的追加放電，從而形成熔接部。由此，可以在保持光子晶體光纖的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下使光纖彼此熔接，可以以低損耗制造充分提高了連接強(qiáng)度的熔接部。
并且，由于可以通過熔接機(jī)的連續(xù)作業(yè)來進(jìn)行連接，因此可以以低損耗且以高連接強(qiáng)度來簡單地連接光子晶體光纖與被連接光纖。


圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的熔接部的側(cè)視圖。
圖2是表示在本發(fā)明中使用的光子晶體光纖的一個例子的端面圖。
附圖符號說明1-光子晶體光纖、2-被連接光纖、3-熔接機(jī)的電極、4-熔接部、5-放電；6-纖芯部、7-包層部、8-細(xì)孔具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的要部側(cè)視圖，圖中符號1表示光子晶體光纖，2表示被連接光纖，3表示熔接機(jī)的電極，4表示熔接部，5表示放電。
如圖2所示，該光子晶體光纖1為具有折射率與包層部7相同的纖芯部6，包層部7具有許多細(xì)孔8的結(jié)構(gòu)。在本例中，光子晶體光纖1由石英玻璃構(gòu)成，許多細(xì)孔8形成多個層，并包圍纖芯部6。細(xì)孔8的直徑d以及細(xì)孔節(jié)距A既可以為恒定的，也可以是不同的。另外，本發(fā)明所使用的光子晶體光纖不局限于圖2所示的光子晶體光纖1，也可以使用具有其它細(xì)孔配置結(jié)構(gòu)的各種光子晶體光纖。
被連接光纖2可以是與光子晶體光纖1不同的其它光纖、或者光子晶體光纖1。作為其它光纖，可以列舉出例如石英類的單模光纖(以下，記為SMF。)、多模光纖等。
為了利用本發(fā)明的連接方法來熔接光子晶體光纖1與被連接光纖2，首先，把兩者的光纖端部設(shè)置于熔接機(jī)上。各光纖被設(shè)置成在熔接機(jī)的電極3的位置使各端面對接的狀態(tài)。在熔接機(jī)工作時(shí)，通過電極3之間的放電5來對該對接部加熱。
然后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖1的細(xì)孔8的加熱條件下對對接部進(jìn)行放電加熱來進(jìn)行連接的主放電。該主放電的加熱條件，優(yōu)選以500msec以下的放電時(shí)間進(jìn)行，從而使熔接部4的連接損耗在0.4dB以下，連接強(qiáng)度在0.5kgf以下。在通常的熔接方法中，由于連接強(qiáng)度在0.5kgf以下，因而因熔接機(jī)的檢測(proof)而斷開的情況較多，無法確?？煽啃?，但是，在本發(fā)明的連接方法中，由于在該主放電之后進(jìn)行用于提高連接強(qiáng)度的追加放電，所以在該主放電中連接強(qiáng)度也可以在0.5kgf以下。另一方面，在主放電中，如果使連接強(qiáng)度大于0.5kgf，則光子晶體光纖1的細(xì)孔8會被破壞，從而連接損耗增加。
在主放電后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖1的細(xì)孔8的加熱條件下對熔接部4進(jìn)行至少一次放電加熱來提高連接強(qiáng)度的追加放電，形成熔接部4。
該追加放電，優(yōu)選反復(fù)進(jìn)行短時(shí)間的通/斷的間歇放電。在主放電后，通過進(jìn)行反復(fù)進(jìn)行短時(shí)間間隔的放電的間歇放電，抑制了光子晶體光纖1的細(xì)孔部的溫度上升，從而防止了細(xì)孔8的破壞。在該間歇放電中，在接通狀態(tài)下，沒有外側(cè)的細(xì)孔的部分比包層部7內(nèi)側(cè)的細(xì)孔8先熔化，在細(xì)孔8破壞之前成為切斷狀態(tài)。通過反復(fù)進(jìn)行該操作，可以在保持光子晶體光纖1端部的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下進(jìn)行熔接，所以可以以低損耗形成連接強(qiáng)度高的熔接部4。
上述間歇放電的一次接通時(shí)間，優(yōu)選短于主放電的放電時(shí)間。如果間歇放電的一次接通時(shí)間長于主放電的放電時(shí)間，則在間歇放電時(shí)細(xì)孔8會被破壞，從而連接損耗增加。
另外，上述間歇放電的一次切斷時(shí)間，優(yōu)選是接通時(shí)間的1/2～2倍。如果切斷時(shí)間短于接通時(shí)間的1/2，則無法抑制光纖細(xì)孔部的溫度上升，從而破壞細(xì)孔8。另一方面，如果切斷時(shí)間長于接通時(shí)間的2倍，則對細(xì)孔外側(cè)的包層部的加熱不足，從而無法提高連接強(qiáng)度。
而且，間歇放電的總放電時(shí)間，優(yōu)選大于等于接通時(shí)間與切斷時(shí)間的合計(jì)時(shí)間。如果間歇放電的總放電時(shí)間短于接通時(shí)間與切斷時(shí)間的合計(jì)時(shí)間，則無法充分地提高連接強(qiáng)度。
通過進(jìn)行上述主放電與間歇放電(追加放電)，可以形成具有低損耗且高連接強(qiáng)度的熔接部4，可以獲得以低損耗且高連接強(qiáng)度連接光子晶體光纖1與被連接光纖2的連接結(jié)構(gòu)。在該熔接部4，光子晶體光纖1的細(xì)孔8不被破壞，保持了導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選熔接部4的連接損耗在0.4dB以下，連接強(qiáng)度在0.5kgf以上。
對包層部具有許多細(xì)孔的光子晶體光纖(包層直徑125μm、細(xì)孔直徑d＝4.5μm、細(xì)孔節(jié)距A＝7.5μm、細(xì)孔層數(shù)為5層)，與包層直徑為125μm、波長為1550nm下的模場直徑為10μm的SMF實(shí)施了熔接。作為熔接機(jī)采用了藤倉公司制造的熔接機(jī)FSM-40F。
把各光纖配置于熔接機(jī)上，設(shè)置成使各光纖的端面對接的狀態(tài)，主放電能在0bit時(shí)是恒定的，使放電時(shí)間變化，只進(jìn)行主放電，測定制作出的連接部的連接損耗。其結(jié)果如表1所示。
表1

測定波長1550nm由表1的結(jié)果可知如果縮短放電時(shí)間，則可以保持光子晶體光纖1的細(xì)孔，所以放電時(shí)間越短連接損耗越低。
當(dāng)放電時(shí)間在500msec以上時(shí)，由于細(xì)孔被破壞，所以連接損耗增加。
當(dāng)放電時(shí)間小于300msec時(shí)，由于放電時(shí)間過短，所以無法連接各光纖。
測定連接損耗最小的放電時(shí)間為300msec的情況下的連接強(qiáng)度，結(jié)果，平均斷裂強(qiáng)度為0.30kgf，較低。使用的熔接機(jī)的檢測標(biāo)準(zhǔn)為0.2kgf，在放電時(shí)間為300msec的情況下，有的連接部因熔接機(jī)的檢測而斷開。
在上述實(shí)施例1中，以損耗最低的放電時(shí)間300msec進(jìn)行主放電來連接，其后，作為追加放電進(jìn)行間歇放電，測定所獲得的熔接部的連接損耗和連接強(qiáng)度。對于間歇放電而言，以與主放電相同的放電能，進(jìn)行接通時(shí)間為與主放電時(shí)間相同的放電時(shí)間300msec、切斷時(shí)間為100～700msec的連接。間歇放電的總放電時(shí)間為進(jìn)行兩次接通、切斷的時(shí)間。熔接部的連接損耗與連接強(qiáng)度的測定結(jié)果如表2所示。
表2

測定波長1550nm由表2的結(jié)果可知通過在主放電之后進(jìn)行間歇放電，可以在維持低連接損耗的狀態(tài)下，提高連接強(qiáng)度。如果間歇放電的切斷時(shí)間短，則會破壞細(xì)孔，從而增大連接損耗，如果切斷時(shí)間長，則無法提高連接強(qiáng)度。
與實(shí)施例2一樣地使與實(shí)施例1中所使用的光纖相同的光子晶體光纖彼此連接。把主放電時(shí)間變更為350msec，以間歇放電時(shí)間為放電能，進(jìn)行接通時(shí)間為放電時(shí)間300msec、切斷時(shí)間為100～700msec的連接。使間歇放電的總放電時(shí)間為進(jìn)行兩次接通、切斷的時(shí)間。熔接部的連接損耗與連接強(qiáng)度的測定結(jié)果如表3所示。
表3

測定波長1550nm由表3的結(jié)果可知即便是在光子晶體光纖彼此之間的連接中，通過在主放電后進(jìn)行間歇放電，也可以在維持低連接損耗的狀態(tài)下，提高連接強(qiáng)度。如果間歇放電的切斷時(shí)間短，則會破壞細(xì)孔，從而增大連接損耗，如果切斷時(shí)間長，則無法提高連接強(qiáng)度。
以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行添加、省略、置換、以及其它變更。本發(fā)明不由上述的說明來限定，而僅由權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種光子晶體光纖的連接方法，對具有包層部和纖芯部的光子晶體光纖與被連接光纖進(jìn)行熔接，該包層部具有許多細(xì)孔，該纖芯部具有與上述包層部相同的折射率，其特征在于，包括使上述光子晶體光纖的端面與上述被連接光纖的端面對接的步驟；在上述對接之后，進(jìn)行在第一加熱條件下對對接部放電加熱來進(jìn)行連接的主放電的步驟；在上述主放電之后，進(jìn)行在第二加熱條件下對連接部進(jìn)行至少一次放電加熱來提高連接強(qiáng)度的追加放電的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖的連接方法，其特征在于，上述主放電的放電時(shí)間在500msec以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖的連接方法，其特征在于，上述追加放電為反復(fù)進(jìn)行短時(shí)間的通/斷的間歇放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子晶體光纖的連接方法，其特征在于，上述間歇放電的一次接通時(shí)間短于上述主放電的放電時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子晶體光纖的連接方法，其特征在于，上述間歇放電的一次切斷時(shí)間為接通時(shí)間的1/2～2倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光子晶體光纖的連接方法，其特征在于，上述間歇放電的總放電時(shí)間大于等于接通時(shí)間與切斷時(shí)間的合計(jì)時(shí)間。
7.一種光子晶體光纖的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，其是通過權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖的連接方法制造的，具有未破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的熔接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光子晶體光纖的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述熔接部的連接損耗在0.4dB以下，連接強(qiáng)度在0.5kgf以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光子晶體光纖的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述熔接部的連接損耗在1.25～1.65μm的波長區(qū)域中為0.4dB以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以低損耗且以高連接強(qiáng)度連接包層部具有許多細(xì)孔的光子晶體光纖與被連接光纖的方法。在熔接具備具有許多細(xì)孔的包層部、和具有與上述包層部相同的折射率的纖芯部的光子晶體光纖(1)與被連接光纖(2)的方法中，在使光子晶體光纖的端面與被連接光纖的端面對接之后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的加熱條件下對對接部放電加熱來進(jìn)行連接的主放電，此后，進(jìn)行在不破壞光子晶體光纖的細(xì)孔的加熱條件下對連接部進(jìn)行至少一次放電加熱來提高連接強(qiáng)度的追加放電，從而形成熔接部(4)。
文檔編號G02B6/00GK1969208SQ200580019899
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者鈴木龍次, 愛川和彥, 姬野邦治, 官寧 申請人:株式會社藤倉