積層形偏光分離素子を用いた光ファイバアレイ集積型アイソレータの研究

現在、光ファイバ増幅器は光ファイバネットワーク中に数多く用いられており、それぞれに複数個のアイソレータが必要になる。そのため、高性能、小型・並列集積、高生産性などの条件を満たすアイソレータの開発が期待されている。本研究では、チップ構成素子に、申請者がこれまで研究を進めてきた誘電体多層膜からなる積層形偏光分離素子(laminated polarization splitter:LPS)を用いたファイバ集積型アイソレータを作製し、実用化レベル(挿入損失1dB以下、逆方向損失40dB以上)の特性を達成すること、複数本のファイバアレイに並列集積化すること、を目的としている。(1). TECファイバのコア径拡大:アイソレータの特性(挿入損失および逆方向損失)を向上させるには、使用する熱拡散コア拡大(TEC)ファイバを伝搬損失を発生させずに、コア径をより大きくすることが必要となる。通常のファイバ径より太い200μm直径の光ファイバを用いてTECファイバを作製した。その結果、モードフィールド直径が49μm、伝搬損失0.1dB以下を達成した。(2). アイソレータの作製・評価V溝基板上に並べ接着し、コア拡大部分に溝を加工する。一方、ガーネット、ルチルを貼り合せてアイソレータ・チップを作製し、TECファイバに加工した溝に位置調整なしで挿入し、アイソレータを組立てた。挿入損失0.3dB、逆方向損失50dB以上を達成した。(3). 平面光導波路集積型アイソレータファイバ集積型アイソレータと同じ原理を平面光導波路に適用したアイソレータを作製し、基本動作を確認した。これより本集積技術の新たな方向への展開の可能性を示した。

現在、光ファイバ増幅器は光ファイバネットワーク中に数多く用いられており、それぞれに複数個のアイソレータが必要になる。そのため、高性能、小型・並列集積、高生産性などの条件を満たすアイソレータの開発が期待されている。本研究では、チップ構成素子に、申請者がこれまで研究を進めてきた誘電体多層膜からなる積層形偏光分離素子(laminated polarization splitter:LPS)を用いたファイバ集積型アイソレータを作製し、実用化レベル(挿入損失1dB以下、逆方向損失40dB以上)の特性を達成すること、複数本のファイバアレイに並列集積化すること、を目的としている。(1). TECファイバのコア径拡大:アイソレータの特性(挿入損失および逆方向損失)を向上させるには、使用する熱拡散コア拡大(TEC)ファイバを伝搬損失を発生させずに、コア径をより大きくすることが必要となる。通常のファイバ径より太い200μm直径の光ファイバを用いてTECファイバを作製した。その結果、モードフィールド直径が49μm、伝搬損失0.1dB以下を達成した。(2). アイソレータの作製・評価V溝基板上に並べ接着し、コア拡大部分に溝を加工する。一方、ガーネット、ルチルを貼り合せてアイソレータ・チップを作製し、TECファイバに加工した溝に位置調整なしで挿入し、アイソレータを組立てた。挿入損失0.3dB、逆方向損失50dB以上を達成した。(3). 平面光導波路集積型アイソレータファイバ集積型アイソレータと同じ原理を平面光導波路に適用したアイソレータを作製し、基本動作を確認した。これより本集積技術の新たな方向への展開の可能性を示した。