CN1279405A - 光分歧、结合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的光分歧、结合器,用于将光分歧或结合,可抑制将同径的光纤连接时的连接损失。1根导光部件11的一端面15是扇形,另一端面14b是圆形,将若干根导光部件11捆成束,使一端面15成为圆形,被束的一端面15与同径的第一光纤50A的端面50c连接,另一端面14b与第二光纤维50B连接,在第一、第二光纤50A、50B内传送的光,通过导光部件11分歧或结合。

Description

光分歧·结合器
本发明涉及采用若干光纤、将光分歧或结合的光分歧·结合器。特别涉及适合于连接多模式光纤的光分歧·结合器。
通常，将1根光纤与若干根光纤连接、并将光纤的光分歧或结合的连接器，如图13所示的光分歧·结合器51。
如图15所示，光纤(塑料纤维)50是细长的圆钢丝，由芯50a和包层50b构成。芯50a由直径(≈φa)0．98mm的甲基丙烯树脂等构成。包层50b由覆盖该芯50a圆周面的直径1．00mm的薄氟系树脂构成。另外，将光纤50切断后的端面50c、50d，进行研磨镜面加工。
例如来自半导体激光等光源60的光入射到该光纤50的一个端面50c时，一边在芯50a内反射一边行进，而从另一个端面50d将光射出，从而可将光进行传送。
上述光分歧·结合器51，具有若干根由直径(φf)细的圆钢丝构成的导光部件52，各导光部件52与上述光纤50同样，由甲基丙烯树脂构成的芯和覆盖该芯周面的氟系树脂薄包层构成。这些导光部件52被捆成束，一部分收容在硅和尼龙树脂制的外皮(图未示)内。
光分歧·结合器51的各导光部件52的一端面52a，与光纤50的端面50c相接，各导光部件52的另一端面，与图未示的若干根光纤的各端面相接。
该光分歧·结合器51中，由于必须将若干根导光部件52的一端面52a与光纤50的端面50c相接，所以，导光部件52的一端面52a的直径φf比光纤50的直径φa小。
因此，从细径的导光部件52向普通直径的光纤50(图13中是从右向左)输入光时，虽然基本上不产生连接损失，但是相反地，从光纤50向细径的导光部件52(图13中是从左向右)输入光时，由于连接端面50c和一端面52a的面积不同，所以，光向外泄漏，产生连接损失。
另外，把与图13所示光纤50同径的若干根光纤与细径的导光部件52的另一端面连接，在分歧或结合光时也同样地在该端面侧产生连接损失。
这意味着连接具有相同直径的若干光纤维，并且往双方向进行光传送时，在细径的导光部件52的端面52a与各光纤的连接面上连接损失大，从而使光分歧·结合器51不能进行精度良好的光传送。
下面，说明能解决该光分歧·结合器51的缺点、并且连接具有相同直径的若干根光纤的光分歧·结合器。
如图14所示，光分歧·结合器61具有若干根断面为圆形并且大小呈锥形变化的导光部件62。
各导光部件62由与上述导光部件52同样的部件构成，呈锥形，其一端面62a是细径的大小，另一端面62b为光纤50的直径φa的大小。这些导光部件62被捆成一束，收容在树脂制的外皮63内。
该光分歧·结合器61由于导光部件62的直径大的另一端面62b，是与光纤50的一端面50c为同样大小的圆形，所以能相互重合，相互精度良好地安装着。
该光分歧·结合器61，在图14中从右向左方向进行单向的光传送时，可减少光分歧·结合器61与光纤50端面连接面上的连接损失。
但是，图14中的结合部侧的光纤50的端面50c和导光部件62的一端面62a，虽然都是圆形，但其直径不同，所以，即使把若干根细径的导光部件62捆成一束，也不能与普通直径的光纤50完全一致。
因此，在进行双向的光传送时，在该连接部分会产生大的连接损失。
本发明的目的是提供一种在连接具有同直径的光纤时，可抑制其连接损失且制造简单的光分歧·结合器。
为了实现上述目的，作为本发明第一解决方案的光分歧·结合器，其特征在于，1根导光部件的一端面为扇形，另一端面为圆形，把若干根上述导光部件捆成束，使上述一端面成为圆形，被束的上述一端面，与同直径的第一光纤的端面连接，另一端面与第二光纤连接，在上述第一、第二光纤内传送的光由上述导光部件分歧或结合。
作为本发明第二解决方案的光分歧·结合器，其特征在于，导光部件的上述一端面面积小于另一端面面积。让该两端面之间的导光部件的直径渐渐变化，使上述另一端面与同直径的第二光纤连接。
作为本发明第三解决方案的光分歧·结合器，其特征在于，上述的一端面由把圆形N等分分割的扇形部构成。
作为本发明第四解决方案的光分歧·结合器，其特征在于，上述导光部件由光纤形成。
作为本发明第五解决方案的光分歧·结合器，其特征在于，上述导光部件由透光的成形树脂形成，在该导光部件的外周面，形成全反射导光部件内的光的反射膜。
图1是本发明一实施例之光分歧·结合器的概略立体图。
图2是沿图1中2—2线剖切的结合部的断面图。
图3是沿图1中3—3线剖切的基体部的断面图。
图4是沿图1中4—4线剖切的分歧部的断面图。
图5是本发明一实施例之光分歧·结合器的导光部件的立体图。
图6是说明本发明一实施例之光分歧·结合器使用例的立体图。
图7是本发明第二实施例之光分歧·结合器的结合部的断面图。
图8是本发明第二实施例之光分歧·结合器的基体部的断面图。
图9是本发明第二实施例之光分歧·结合器的分歧部的断面图。
图10是本发明第三实施例之光分歧·结合器的结合部的断面图。
图11是本发明第三实施例之光分歧·结合器的基体部的断面图。
图12是本发明第三实施例之光分歧·结合器的分歧部的断面图。
图13是现有光分歧·结合器的概略说明图。
图14是现有光分歧·结合器的概略立体图。
图15是用于说明光纤的模式图。
下面，参照附图说明本发明第一实施例的光分歧·结合器。
如图1所示，光分歧·结合器10由树脂制的4根导光部件11构成，其断面的面积沿长度方向渐渐增大。把各导光部件11捆成一束，这样，在光分歧·结合器10的中央构成基体部12，在基体部12的一方构成一个结合部13，在另一方构成分成若干叉的分歧部14。
如图2至图4所示，各导光部件11由圆钢丝的芯17和覆盖该芯17周面的反射膜18构成。芯17由透明的甲基丙烯树脂(聚甲基丙烯酸甲酯：PMMA)构成。反射膜18由与芯17的形状吻合的、折射率低于芯17的树脂部件构成的薄透明氟系树脂层构成。
如图2所示，设在导光部件11一端的结合部13，设有直径(φa)大小约1毫米的正圆形端面部15，该端面部15用研磨进行镜面加工。
端面部15是将把圆分割成4(N)等分且呈扇形状的扇形部(一端面)16捆成一束而形成的正圆形，扇形部16的数目(N)是上述分歧部14中的光的分歧数。
在反射膜18上，导光部件11相互接合的部分，成为接合面19，用图未示的粘接剂或加热等固接措施，将该接合面19彼此接合固定。
下面，参照图3所示基体部12的断面图说明光分歧·结合器10。基体部12中央部分的断面，约为4叶的紫苜蓿状，基体部12的各断面，是由各芯17和各反射膜18形成的1个叶形状。
基体部12的断面积大于上述扇形部16的面积，而且导光部件11的接合面19比上述结合部13中的接合面小。
下面，参照图4所示的分歧部14的断面图，说明光分歧·结合器10。在各分歧部14上，导光部件11的另一端面14b是正圆形，在该正圆形的芯17的外周面，均匀地覆盖着薄的反射膜18。
各分歧部14的另一端面14b的直径约为1mm，多模式的光纤50的直径(φa)和结合部13的直径(φa)为相同的大小。
在该实施例中，分歧部14共有4个，但是可根据分歧数(N根)而变，例如光分歧部14也可以是2根或3根。
结合部13的扇形部16的形状因该分歧部14的数目(=N根)而异，扇形部16形成为具有(360／N)°角度的扇形部16。
上面，参照图1、图2和图3说明光分歧·结合器10，从结合部13经过基体部12到分歧部14，其断面形状是渐渐变化的。
例如，构成端面部15的4个扇形部16，如图5所示，其断面是具有90度中心角的扇形，但越接近基体部12的中央，其断面积越大，而导光部件11的接合面19的面积渐渐减小。
分歧部14如上所述，其直径(φb)约为1mm，与多模式的光纤50的直径相同。
在导光部件11的芯17内传送的光，由于反射膜18的折射率低于芯17，所以在芯17和反射膜18的交界面可进行全反射，不向外部透光。
下面，简单说明光分歧·结合器10的制造方法。
先准备好注射成形用的、由上金属模·下金属模构成的金属模。在上金属模·下金属模组合成的金属模内，设有与图5所示导光部件11相同形状的内腔。
另外，把该金属模安装在图未示的注射成形机上，将PMMA等芯17的原材料注入金属模的内腔，进行注射成形，成形导光部件11的芯17。
接着，用浸渍等方式把折射率低于芯17透明树脂的树脂均匀地涂敷到芯17的周面上，形成薄的反射膜18。这样，便完成了图5所示的导光部件11。
然后，如图1所示，采用4个导光部件11，在图5所示的接合面部19上涂敷粘接剂等，将各导光部件11的接合面部19准确对接固定。这样，完成了光分歧·结合器10。
上面是用注射成形法说明光分歧·结合器10的制造方法，但并不限于此，也可以将光纤50的母材加热成形，制作图5所示的导光部件11。
这时，由于预先在芯17的周围形成作为反射膜18的包层，所以，不必在另外的工序中用浸渍等进行反射膜18的加工，可减少制造工序。
因此，也可以采用一般的塑料光纤作为导光部件11的母材，将其加热加工成规定的形状，制造成光分歧·结合器10。
这样制造成的光分歧·结合器10如图6所示，将结合部13的端面部15固接在第一光纤50A的一端面50c上，各分歧部14的另一端部14b完全一致地固接在第二光纤50B的一端面50c上。
这时，在连接面，除了采用可装卸的图未示连接器进行连接外，也可以是采用粘接剂的、或用放电加热融接等的永久连接。
在图6中的第一光纤50A内传送的光，入射到连接着的光分歧·结合器10的结合部13，再被各分歧部14分别分歧，从各分歧部14射出的光分别射入到第二光纤50B。
这样，该光分歧·结合器10，可实现减少连接损失的光纤50的连接。
另外，上面虽然说明了单方向的光传送，但也可以进行双方向的光传送，可实现抑制连接时的连接损失的光传送。
下面参照图7至图9，说明本发明第二实施例的光分歧·结合器30。
图7、图8、图9分别与图2、图3、图4对应，分别是光分歧·结合器30的结合部位置、基体部位置、分歧部位置的断面图。
光分歧·结合部30与上述光分歧·结合器10的不同点是形成有金属制的反射膜。
如图7至图9所示，光分歧·结合器30具有芯17和反射膜18，该反射膜18薄薄地覆盖在芯17外周，由低折射率的树脂构成。
在各扇形部16彼此接合的接合面19上，在其一面形成一种反射膜即金属制的薄膜镀层32。
因此，在把导光部件11捆成一束时，薄膜镀层32呈十字形将断面涂敷在其接合面19上。
如图9所示，在分歧部14不形成薄膜镀层32。
因此，薄膜镀层32在把4根导光部件11捆成一束的结合部13和基体部12中，只被接合面部19挟住地形成。
薄膜镀层32这样形成：先准备好图5所示规定形状的导光部件11，将Au、Al、Ni等金属材料(折射率低于芯17的材料)喷溅或蒸镀到接合面部19上，形成薄膜。
这样构成的光分歧·结合器30，即使没有充分地形成反射膜18，由于薄膜镀层32覆盖在该反射膜18上，所以，即使反射膜不完全覆盖、即使在芯17和反射膜18的交界面不能进行全反射，也能由薄膜镀层32与反射膜18的交界面进行全反射，所以可更加切实地使光在芯17内传送。
因此，从图未示发送侧光纤50的端面50c射出的光，射入到连接着的光分歧·结合器30的结合部，通过基体部到达分歧部14，顺利传送到与各分歧部14连接着的另一个接收侧光纤50的端面部50c。
下面，参照图10至图12，说明本发明第三实施例的光分歧·结合器40。
图10、图11、图12分别是与图7、图8、图9对应的图。
光分歧·结合器40与上述光分歧·结合器30的不同点是，形成全部覆盖树脂制反射膜18的金属薄膜涂层。
如图10至图12所示，在光分歧·结合器40中，在导光部件11的反射膜18上，再形成金属制的薄膜镀层32。
因此，如图12所示，不仅在接合面19上、而且在所有的反射膜18上，形成薄膜镀层32，所以，在芯17内传送的光即使不被该反射膜18全反射，也能由薄膜镀层32全反射，所以可减少光传送损失。
另外，当薄膜镀层32均匀且可靠地形成在导光部件11上时，也可以只要该薄膜镀层32，省略掉反射膜18，仅由薄膜镀层32全反射。
这样，可减少制造工序，削减材料费，降低成本。
另外，在导光部件11的外周面采用薄膜镀层32时，也可以省略掉反射膜18。这时，芯17内的光由薄膜镀层32反射。
上述实施例中，是把1个发送侧光纤50的光分歧到4根接收侧光纤50，但并不限定于4根。
用粘接剂等把具有扇形部16(该扇形部16是与分歧数(N)相应地、将正圆形分成N(不一定要等分)份而形成的)的导光部件11捆成一束，可提供连接损失少的光分歧·结合器。
上述的光分歧·结合器中，1根导光部件的一端面为扇形，另一端面为圆形，将若干个导光部件捆成束，上述一端面形成为圆形，在捆成束的一端面上连接同直径的第一光纤的端面，在另一端面上连接第二光纤，利用导光部件将在第一和第二光纤内传送的光分歧或结合，由于导光部件的一端面的直径与与其连接的光纤端面的直径一致，所以可减少该连接面上的连接损失，在双向的光传送中尤为有效。
导光部件的一端面面积小于另一端面面积，让两端面之间导光部件的直径渐渐变化，从而将另一端与同直径的第二光纤连接，这样，由于直径光滑地变化，也可减少导光部件内的光传送损失。
另外，一端面由把圆形分割成N等分的扇形部形成，只要把同样形状的导光部件组合即可，容易束成一束，组装性好。
另外，由于导光部件由光纤形成，只要预先对通用性的光纤进行加热加工，使其变形为规定的形状，可简单地成形。
另外，用透光的成形树脂形成导光部件，在该导光部件的外周面形成反射膜，该反射膜全反射导光部件内的光，这样，可降低连接损失，并且，在导光部件内传送的光由该反射膜全反射，可降低连接损失。

Claims (5)

1．光分歧·结合器，其特征在于，1根导光部件的一端面为扇形，另一端面为圆形，把若干根上述导光部件捆成束，使上述一端面成为圆形，被束的上述一端面，与同直径的第一光纤的端面连接，另一端面与第二光纤连接，在上述第一、第二光纤内传送的光由上述导光部件分歧或结合。
2．如权利要求1所述的光分歧·结合器，其特征在于，导光部件的上述一端面面积小于另一端面面积，将该两端面之间的导光部件的直径渐渐变化，上述另一端面与同直径的第二光纤连接。
3．如权利要求1或2所述的光分歧·结合器，其特征在于，上述的一端面由把圆形N等分分割的扇形部构成。
4．如权利要求1所述的光分歧·结合器，其特征在于，上述导光部件由光纤形成。
5．如权利要求1所述的光分歧·结合器，其特征在于，上述导光部件由透光的成形树脂形成，在该导光部件的外周面，形成将导光部件内的光全反射的反射膜。
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