2x2ダブルクラッドファイバーカプラ


  • 430 - 680 nm, 680 - 980 nm, or 960 - 1260 nm Wavelength Range
  • Single Mode Core Insertion Loss of ≤0.5 dB
  • At Least 60% Multimode Inner Cladding Transfer

DC780SEB

780 nm Double-Clad Fiber Coupler, No Connectors

DC530SEFA

530 nm Double-Clad Fiber Coupler with Connectors

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Double-Clad_Fiber_Coupler
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上はダブルクラッドファイバーカプラの内部構造の概略図です。 ポートAから入射したシングルモードの光は、ポートSで試料を照射する際に使用されます。試料からのシングルモードならびにマルチモードの光は、ポートSでダブルクラッドファイバ(DCF)のシングルモードのコア(赤色)ならびに内部クラッド(灰色)に入ります。シングルモードの信号は、DCFのコアを通過してポートAから出力します。マルチモードの信号は、DCFからマルチモードファイバに伝達されポートBから出力します。

用途

  • 光コヒーレンストモグラフィ(OCT)
  • 蛍光イメージング
  • 共焦点顕微鏡
  • 分光
  • 表面プラズモン共鳴(SPR)センシング
  • スペックルフリーの単ファイバ内視鏡
  • LiDAR

ダブルクラッドのファイバ端は白(ポートAおよびS)、マルチモードファイバ端はオレンジ(ポートBおよびにR)に色づけされています。

特長

  • 3種類の波長範囲
    • 430~680 nm
    • 680~980 nm
    • 960~1260 nm
  • シングルモードコア部分の挿入損失: ≤0.5 dB
  • マルチモード内部クラッド伝達率: ≥60%
  • すべてコネクタ付きでご用意(780 nmと1060 nmはコネクタ無しの製品もご用意)
  • ファイバ長: 0.5 mまたは1.0 m +0.075 / -0.0 m
  • 各カプラには個別のデータシートを添付
    (「検査」タブ参照。サンプルデータは各波長のリンクをクリックしてください(530 nm780 nm1060 nm)。)

当社は、戦略パートナであるCastor Optics社と協同でダブルクラッドファイバーカプラーシリーズの設計と製造を行っています。2x2ダブルクラッドファイバーカプラは、右図のようにダブルクラッドファイバ(シングルモードコアがマルチモード内部クラッドに囲まれたもの)と標準的なステップインデックスマルチモードファイバを組み合わせた製品です。シングルモードコア内の光は、それぞれのカプラごとに430~680 nm、680~980 nm、960~1260 nmを実質的に損失無しで伝播します。マルチモード伝達率(ポートSにおける入射光に対するポートBにおける出射光の割合)は、400~1750 nmという広い範囲で≥60%です(1383 nm近傍の水の吸収帯域は除きます)。右の略図は、ダブルクラッドファイバーカプラを伝播するシングルモードならびにマルチモードの信号を示しています。ダブルクラッドファイバーカプラは530 nm、780 nm、1060 nmの用途に適しています。

このような光学特性により、ダブルクラッドカプラはイメージングやセンシングなど多くの用途において自由空間型カプラの代替品として使用されています。1060 nmカプラは、ヒトの網膜の非侵襲イメージングを可能にするSESLO(Spectrally Encoded Scanning Laser Ophthalmoscope) OCTなどの用途にお使いいただけます。530 nmおよび780 nm用カプラは、内部クラッドが小さく(それぞれØ15 µmおよびØ26 µm)、共焦点顕微鏡の用途に適しています。詳細については「用途」タブをご覧ください。

それぞれのファイバ端はØ900 µmの Hytrel®*製チューブで被覆されており、右の概略図のようにDCF端(ポートAおよびS)は白で、MMファイバ端(ポートBおよびR)はオレンジで色分けされています。

カプラは保護チューブに納められており、4端すべてにコネクタを付けないか、あるいは2.0 mmナローキー付きのFC/PCとFC/APCのコネクタを組合せています。一般的に、FC/APCコネクタはカプラのダブルクラッドファイバ端のシングルモードコアからの後方反射を低減します。一方、マルチモードの出力ポートでは反射は問題とならないため、他のファイバ部品により簡単に接続できるようにFC/PCコネクタが使用されています。DC530SEFA、DC780SEFA、DC1060LEFAのポートRにはFC/PCコネクタが付いており、アダプタを使用してビームトラップに接続可能です。それぞれのコネクタの構成については下の表で(クリックして)ご覧ください。

カスタム仕様のコネクタ構成や、性能が異なるタイプもご提供可能です。カスタム仕様に関するお問い合わせは当社までご連絡ください。

*Hytrel®はDuPont Polymers社の登録商標です。

各種資料のご案内
 info icon仕様や図面等の情報は、仕様表内のInfo欄の青いアイコンから取得可能です。

ダブルクラッドファイバーカプラ(DCFC)の応用例

DCFCは、イメージング、フォトニクス、LiDARなど多くの分野で利用されています。下記の例は、共焦点顕微鏡、OCTならびに内視鏡への応用例です。

 

 2. 豚の筋肉組織の共焦点画像シーケンス。シングルモードファイバーカプラ使用時(左)ならびにDCFC DC780SEB使用時(右)。

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1. 共焦点画像の比較。シングルモードファイバーカプラ使用時(左)ならびにDCFC DC780SEFA使用時(右)。

共焦点顕微鏡ならびに部分的コヒーレント光検出a

自由空間共焦点顕微鏡では、ピンホールの開口部により焦点面のコヒーレント光のみがディテクタに到達するため、焦点面の狭い範囲においてオプティカルセクショニングや高分解能イメージングが実現します。検出開口部を広げると、少量の部分コヒーレント光がディテクタに到達するため、分解能が若干減少しますが、スペックルノイズが低減し、コントラストの増加した画像を生成します。 

DC780SEFAやDC780SEBなどの径が小さいDCFCを使用しても同じ効果が得られます。この場合、シングルモードコアが照射用のピンホール、小さい内部クラッド(Ø26 µm)が検出用のピンホールとなります。コアと内部クラッドにより、自由空間共焦点顕微鏡と同じように画像のオプティカルセクショニングが可能となります。DCFCをこのように使用すると、検出用のピンホールは照射用ピンホールを囲むため、これらのピンホールは常に共役の位置にあります。 そして内部クラッド径はコア径よりも僅かに大きいので少量の部分的コヒーレント光を受光するため、スペックルノイズが低減し、コントラストが増加します。

図1では、豚の甲状腺組織部分を50:50シングルモードファイバーカプラとDCFC DC780SEFAで取得した画像を比較しています。赤枠内と白枠内を左と右の画像で比較したとき、DCFCを使用するとスペックルアーティファクトが減少し、試料の細胞特性のコントラストが増加しています。図2は、シングルモードファイバーカプラとダブルクラッドファイバーカプラDC780SEBを使用して得られた、豚の筋肉組織の深さ15 µm~105 µmにおける一連の共焦点画像です。

 

光コヒーレンストモグラフィ(OCT)ならびに蛍光イメージングb

Double-Clad Coupler Combined OCT and Fluoresence Image
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図 5. OCT画像と蛍光画像を組み合わせた画像
Double-Clad Coupler Fluoresence Image
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図 4. 蛍光画像
Double-Clad Coupler OCT
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図 3. OCT画像

ダブルクラッドファイバーカプラ(DCFC)を、従来のダイクロイックビームスプリッタの代わりに用いることで、試料のOCT画像ならびに蛍光画像を、同じ対物レンズと走査光学系で取得できます。OCT信号(図3)はダブルクラッドファイバ(DCF)のシングルモードコアに集められ、蛍光信号(図4)はクラッドに集められます。コアとクラッドに集められた信号を組み合わせると、図5のように細気管支と血管を識別できるほど詳細な画像を形成できます。

 

 

Double-Clad Coupler Endoscopy
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図 7. シングルモードファイバーカプラを使用した内視鏡画像
Double-Clad Coupler Endoscopy
図 6. 試料の写真
Double-Clad Coupler Endoscopy
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図 9. ダブルクラッドファイバーカプラを使用したスペックルフリーの内視鏡による3D画像
Double-Clad Coupler Endoscopy
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図 8. ダブルクラッドファイバーカプラを使用したスペックルフリーの内視鏡で取得した画像

スペックルフリーの内視鏡c

シングルファイバ内視鏡システムにおいて、従来の2x2シングルモードカプラの代わりにDCFCを使用することができます。シングルモードファイバを使用して試料(図6)をイメージングすると、スペックルが発生します(図7)。信号を集める際に、DCFのシングルモードコアとマルチモードクラッドの両方を使用すると、より高品質な画像が得られます(図8)。コアと内部クラッドのデータを用いて、図9のように対象物の3次元画像を形成することもできます。

図10は、DCFCを使用して取得したワスプ(蜂)の頭の99の画像シーケンスです。スペックルフリーの反射マップは、DCFのマルチモードクラッドから集めた光を使用して取得しています(動画の左側)。動画の右側は、反射マップの上に、DCFシングルモードコアを用いた光干渉測定で得られた高さプロファイルを重ねたものです。この技術により試料に対する特別な準備をしなくても、試料の3次元プロファイルが構築可能です。

図 10. DCFCのマルチモード出力を用いたスペックルフリーの反射マップ(左)、ならびにシングルモード出力の干渉測定で得られた高さプロファイルマップを重ねた画像(右)。

参考文献

ダブルクラッドファイバーカプラの検査

当社のダブルクラッドファイバーカプラは、製造過程において厳しい検査を受けています。下に掲載されているセットアップを用いて、シングルモードの透過スペクトル、挿入損失、マルチモードの内部コア伝送効率のデータを取得しています。 各カプラには、これらの検査結果をまとめた個別のデータシートが付属します。530 nm780 nm1060 nmの各リンクをクリックするとサンプルデータがご覧いただけます。

Double-Clad Fiber Coupler Verification Procedure
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シングルモードの挿入損失および透過率の測定

ステップ 1:シングルモードの挿入損失および透過率の測定

カプラのシングルモード入力部には、広帯域光源(BBS)に接続されており、カプラと光源間にはシングルモード(SM)ファイバ(コアØ9 µm、クラッドØ125 µm)およびダブルクラッドファイバ(DCF)スプールが直列に接続されています。 SM カプラの出力部は、SMファイバーコイルに融着され(クラッドモードが確実に除去されるように)、光スペクトラムアナライザ(OSA)に接続されています。 カプラ作製のためにファイバ融着を行う前と後のスペクトルを記録します。 この2つのスペクトルの差が、挿入損失(dB)または透過率(%)となります。

ステップ2:マルチモード伝達特性の測定(測定値)

Double-Clad Fiber Coupler Verification Procedure
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マルチモード伝達効率の測定

カプラのマルチモード入力部は、拡散板付きの635 nmレーザの光源に接続されており、カプラと光源の間には、コアØ105µm、クラッドØ125 μmのマルチモードファイバ並びにDCFスプールが直列接続されています。 こうすることで、内部クラッドモードでも伝送されます。 カプラのコアØ200 µm、クラッドØ220 μmのMMファイバ出力部は、シリコンフォトダイオード光パワーメータに接続されています。 初めに光パワーを記録します。 次にカプラを測定システムから取り外し、DCFスプールを同じパワーメータに直接接続します。 2回目の光パワーを記録します。 マルチモードの内部クラッドの伝達効率は、初めの光パワー測定値の2回目の光パワー測定値に対する比率(%)で表されます。

Castor Optics, a Montreal-based leading manufacturer of double-clad fiber couplers, has been a key strategic partner of Thorlabs since 2013. Castor was founded by Caroline Boudoux, Nicolas Godbout, Normand Brais, and Alex Cable to commercialize the innovative fiber coupler technology developed in the laboratory by Caroline Boudoux and Nicolas Godbout. The team at Castor works closely with Thorlabs' Montreal office to bring to market a broad range of fiber-based optical components for next-generation medical imaging devices and advanced instrumentation for use in the physical sciences.

About Caroline Boudoux
Caroline Boudoux earned her PhD from the Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology in 2007. She is an associate professor of engineering physics and principal investigator for the Laboratory for Optical Diagnoses and Imaging at École Polytechnique Montréal, a researcher at Sainte-Justine Hospital Research Center, and a visiting professor in the Department of Otology and Laryngology at Harvard Medical School. Her areas of research include biomedical imaging, optical coherence tomography, confocal and nonlinear microscopy, and endoscopic imaging.

About Nicolas Godbout
Nicolas Godbout obtained his PhD in Engineering Physics from École Polytechnique de Montréal in 2000. Follwing this, he led the optical design team at ITF Optical Technologies. He is currently a professor and principal investigator for the Optical Fibers Laboratory at École Polytechnique Montréal. His research interests include nonlinear and quantum optics, fiber lasers, fiber-optic design and fabrication, characterization techniques, and biophotonics.


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Professor Boudoux in the Laboratory
© Yves Beaulieu/Polytechnique Montréal

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Castor Optics at Photonics West 2016 Tradeshow

2015 Conference Presentations

L. Hariri, L. Bernstein, D. C. Adams, W.-J. Madore, A. J. Miller, M. Strupler, E. De Montigny, K. Beaudette, N. Godbout, C. Boudoux, and M. J. Suter. "Multimodal optical coherence tomography and fluorescence spectroscopy MEMS probe to assess inflammation in acute lung injury," in SPIE Photonics West, San Francisco, CA, 2015.

L. Bernstein, L. Hariri, W.-J. Madore, D. C. Adams, M. Strupler, E. De Montigny, K. Beaudette, Y. Wang, N. Godbout, M. J. Suter, and C. Boudoux. "Multimodal dual-clad fiber MEMS probe for simultaneous OCT and fluorescence imaging of inflammation in the lung," in SPIE Photonics West, San Francisco, CA, 2015.

K. Beaudette, M. L. Villiger, M. Strupler, M. Shishkov, J. Ren,W.-J. Madore, N. Godbout, B. E. Bouma, and C. Boudoux. "Double clad fiber devices for combined optical coherence tomography and laser tissue coagulation," in SPIE Photonics West, San Francisco, CA, 2015.

Combined OCT and Fluorescence Imaging

D. Lorenser, B. C. Quirk, M. Auger,W.-J. Madore, R.W. Kirk, N. Godbout, D. D. Sampson, C. Boudoux, and R. A. McLaughlin. "Dual-modality needle probe for combined fluorescence imaging and three-dimensional
optical coherence tomography," Optics Letters, 38, 266 - 268 (2013).

L. Scolaro, L. Dirk, W.-J. Madore, A. Kramer, G. C. Yeoh, N. Godbout, D. D. Sampson, C. Boudoux, and R. A. McLaughlin, "Dual-modality Imaging Needle for Combined Optical Coherence Tomography and Fluorescence Imaging of Fluorescently Labelled Tissue," in Biomedical Optics 2014, OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2014), paper BS2B.7.

Surface Plasmon Resonance (SPR) Sensing

M. D. Baiad, M. Gagné, S. Lemire-Renaud, E. De Montigny, W.-J. Madore, N. Godbout, C. Boudoux, and R. Kashyap. "Capturing reflected cladding modes from a fiber Bragg grating with a double-clad fiber coupler," Optics Express, 21, 6873 - 6879 (2013).

M. D. Baiad, M. Gagné, W.-J. Madore, E. De Montigny, N. Godbout, C. Boudoux, and R. Kashyap. "Surface plasmon resonance sensor interrogation with a double-clad fiber coupler and cladding modes excited by a tilted fiber Bragg grating," Optics Letters, 38, 4911 - 4914 (2013).

Speckle-Free Imaging

W.-J. Madore, E. De Montigny, O. Ouellette, S. Lemire-Renaud, M. Leduc, X. Daxhelet, N. Godbout, and C. Boudoux. "Asymmetric double-clad fiber couplers for endoscopy," Optics Letters, 38, 4514 - 4517 (2013).

S. Lemire-Renaud, M. Rivard, M. Strupler, D. Morneau, F. Verpillat, X. Daxhelet, N. Godbout, and C. Boudoux. "Double-clad fiber coupler for endoscopy," Optics Express, 18, 9755 - 9764 (2010).

Confocal Microscopy 

E. De Montigny, W.-J. Madore, O. Ouellette, G. Bernard, M. Leduc, M. Strupler, C. Boudoux, N. Godbout, "Double-clad fiber for partially coherent detection," Optics Express, 23, 9040 - 9051 (2015).


Posted Comments:
chblake  (posted 2016-05-27 15:24:25.77)
Has a test of the overall efficiency of light launched into Port B coming out of Port S and Port R been done? I am referring to the port definitions in this document: https://www.thorlabs.com/images/tabimages/DC780SE_SampleDataSheet.pdf Thank you.
besembeson  (posted 2016-05-31 02:54:43.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: We don't have this but we will test and provide data to you via email.
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2x2ダブルクラッドファイバーカプラ、530 nm

Item #InfoWavelength
Range
Core Insertion Lossa
(Click for Plot)
Multimode Inner
Cladding Transferb
DCF Core
NA
DCF Inner
Cladding Diameter
DCF Inner
Cladding NA
MM Fiber
Core NA
Terminationc
(Click for Diagram)
DC530SEFAinfo430 - 680 nm≤0.5 dB≥70%0.1115 µm0.190.22Ports A and S: FC/APC
Ports B and R: FC/PC
  • ポートAからポートSのコア部分まで、規定の波長範囲において測定しています(「概要」タブ内の図参照)。 ポートSとポートAの間における性能は同等です。
  • ポートSの内部クラッドからポートBまでを測定しています(「概要」タブ内の図参照)。これは400 nm~1750 nmの仕様ですが、1383 nm近傍の水の吸収帯域を除きます。
  • コネクタには全て2.0 mmのナローキーが付いています。ファイバ長やコネクタにつきましては、カスタム対応可能です。詳細は当社までお問い合わせください。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
DC530SEFA Support Documentation
DC530SEFA2x2 Double-Clad Fiber Coupler, 530 nm, Connectors
¥169,927
7-10 Days
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2x2ダブルクラッドファイバーカプラ、780 nm

Item #InfoWavelength
Range
Core Insertion Lossa
(Click for Plot)
Multimode Inner
Cladding Transferb
DCF Core
NA
DCF Inner
Cladding Diameter
DCF Inner
Cladding NA
MM Fiber
NA
Terminationc
(Click for Diagram)
DC780SEBinfo680 - 980 nm≤0.5 dB≥70%0.1226 µm0.190.22Unterminated, Scissor Cut
DC780SEFAinfoPorts A and S: FC/APC
Ports B and R: FC/PC
  • ポートAからポートSのコア部分まで、規定の波長範囲において測定しています(「概要」タブ内の図参照)。 ポートSとポートAの間における性能は同等です。
  • ポートSの内部クラッドからポートBまでを測定しています(「概要」タブ内の図参照)。これは400 nm~1750 nmの仕様ですが、1383 nm近傍の水の吸収帯域を除きます。
  • コネクタには全て2.0 mmのナローキーが付いています。終端処理されていないファイバは全てハサミで切断されています。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
DC780SEB Support Documentation
DC780SEB2x2 Double-Clad Fiber Coupler, 780 nm, No Connectors
¥163,383
7-10 Days
DC780SEFA Support Documentation
DC780SEFA2x2 Double-Clad Fiber Coupler, 780 nm, Connectors
¥169,927
7-10 Days
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2x2ダブルクラッドファイバーカプラ、1060 nm

Item #InfoWavelength
Range
Core Insertion Lossa
(Click for Plot)
Multimode Inner
Cladding Transferb
DCF Core
NA
DCF Inner
Cladding Diameter
DCF Inner
Cladding NA
MM Fiber
NA
Terminationc
(Click for Diagram)
DC1060LEBinfo960 - 1260 nm≤0.5 dB≥60%0.19102 µm0.240.26Unterminated, Scissor Cut
DC1060LEFAinfoPorts A and S: FC/APC
Ports B and R: FC/PC
  • ポートAからポートSのコア部分まで、規定の波長範囲において測定しています(「概要」タブ内の図参照)。 ポートSとポートAの間における性能は同等です。
  • ポートSの内部クラッドからポートBまでを測定しています(「概要」タブ内の図参照)。これは400 nm~1750 nmの仕様ですが、1383 nm近傍の水の吸収帯域を除きます。
  • コネクタには全て2.0 mmのナローキーが付いています。終端処理されていないファイバは全てハサミで切断されています。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
DC1060LEB Support Documentation
DC1060LEB2x2 Double-Clad Fiber Coupler, 1060 nm, No Connectors
¥161,948
7-10 Days
DC1060LEFA Support Documentation
DC1060LEFA2x2 Double-Clad Fiber Coupler, 1060 nm, Connectors
¥168,968
7-10 Days