光ファイバーカプラの原理と特徴 – 分岐カプラ

光ファイバーカプラ( optical fiber coupler )は光信号を分波・合波できる受動光デバイスである。
光ファイバー自身が光導波路となるため挿入損失が小さく、量産化により価格も安くできることから、光ファイバー通信だけでなく光源や光ファイバーのモニタ、ファイバーレーザーの励起、EDFA、波長多重システムなどに用いられている。
特に分岐比が1：1のものを光パワーが半分(-3dB)になることから3dBカプラと呼ぶ。

光ファイバーカプラの原理

光ファイバーカプラでは複数の光ファイバーのコアが近接しているため、それぞれの光ファイバーでモード結合が起こり、光パワーが一方から他方に分岐する。分岐比はコア間の距離と、近接している距離(結合長)により制御できる。図1に光ファイバーカプラの模式図を示す。

図1：光ファイバーカプラの模式図

カプラの原理はモード結合理論(coupled mode theory)で説明されることが多い。

融着延伸型ファイバーカプラの作り方

図１のような2×2のファイバーカプラを想定する。まず、2本の光ファイバーを平行に整列させた後、マイクロバーナーまたはマイクロヒーターで加熱し融着する。さらに、融着下部分を加熱した状態で延伸することにより、融着部分が細径化される。この細径化された部分で光の結合が起きる。