JP2000131528A - 光パワの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光モジュールをＬＡＮ等の光コネクタに接続
する場合、光モジュールを発光させたまま接続作業をす
る場合がある。この際、光コネクタ端面から出射するレ
ーザ光が、光モジュール取扱者の目に入ると網膜に損傷
を与える危険がある。そこで、光コネクタ端面から出射
するレーザ光の光パワを制限する必要がある。 【解決手段】 光ファイバによるレーザ光の導光路であ
り、前記光ファイバが異種光ファイバよりなり、この異
種光ファイバの光学的特性の相違に基づき光ファイバか
ら出射するレーザ光を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバの光
学的特性の相違に基づき、光ファイバ端から出射するレ
ーザの光パワを制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ＬＡＮのトランシーバは光モジュール
を内蔵する。本発明でいう光モジュールとは、一般に発
光素子（例えば、面発光型のレーザダイオード：ＬＤ）
と受光素子（ホトダイオード：ＰＤ）を封止し、これら
の光素子をＬＡＮ光ファイバ線路と接続するための光コ
ネクタとで構成された金属リード端子付きの樹脂パッケ
ージ部品を称する。

【０００３】ただし、レンズや、光導波路等の他の光学
部品を含む場合、あるいは、他のパッケージの形態の採
用を除外するものではない。

【０００４】これら光素子は、光モジュール内にて金属
リードフレーム上に実装され、リードフレームの端部は
光モジュール側部からリード端子として導出して、外部
電気回路と接続する。図６は光モジュールと光コネクタ
の結合方式を模式的に示す図であり、（イ）は、２個の
単心光コネクタによる光結合方式を示す。

【０００５】ここで、採用する光コネクタは、ＳＣ型光
コネクタ（ＪＩＳＣ５９７３のＦ０４型単心光ファイバ
コネクタ）で用いられる円筒型のセラミック光コネクタ
（光コネクタフェルール）である。

【０００６】これについて、以下、簡単に説明する。図
中右側の光モジュール６１ａは、上記光コネクタを光モ
ジュール６１ａの２連ＳＣハウジングに２個連設（図示
せず）しており、これら光コネクタの片側単心を送信用
として、他側単心を受信用としている。

【０００７】一方、図中左側のＬＡＮ側光コネクタもＳ
Ｃ型の単心光コネクタ６２であり、両光コネクタは、例
えば、位置決めスリーブ内蔵のアダプタを介して接続さ
れる。

【０００８】次に、光モジュール内部では、光コネクタ
内蔵の光ファイバが、光コネクタから真っ直ぐに延び
て、その先端が受発光素子と光結合する。図６（ロ）
は、多心光コネクタ（例えば、２心のＭＴ型光コネク
タ）を用いた光モジュールを示す。

【０００９】これについて、以下、簡単に説明する。

【００１０】図中右側の光モジュール６１ｂは、パッケ
ージの端部に２心のＭＴ型光コネクタ（ＪＩＳＣ５９８
１で用いられるプラスチック製の多心光コネクタ）６３
の後端を加工して鍔部を無くした光コネクタが取り付け
られている。この多心光コネクタ６３に内蔵される光フ
ァイバの片側を送信用として用い、他側を受信用として
用いる。

【００１１】図中左側の、ＬＡＮ側にはＭＰＯ光プラグ
（Ｆ１３型多心光ファイバコネクタ、ＪＩＳＣ５９８
２）６４が取り付けられている。これら光コネクタが、
嵌合ピン穴に掛け渡される嵌合ピンにより位置決めされ
ることは周知である。

【００１２】光モジュール内部では、光コネクタ内蔵の
光ファイバの先端が真っ直ぐに延びだし、その先端が受
発光素子と対峙して光結合する。

【００１３】なお、イーサネット等のＬＡＮシステムで
は、短距離伝送用のマルチモードファイバが使われ、通
常、上記光コネクタはマルチモードファイバ用である。

【００１４】光モジュールにおいては、光コネクタから
光モジュールの外部へ出射するレーザの光パワとＣＰＲ
（couple power ratio）の値が重要である。

【００１５】レーザ光の安全規格について下記に説明す
る。 （１）米国連邦規格（ＣＤＲＨ）、ＪＩＳなどでは、肉
眼の観察を前提として、網膜の安全のため測定器の受光
径を暗闇の瞳孔径７ｍｍ、距離を２０ｃｍに設定したと
きに受光パワを７６μＷ以下と規定している。

【００１６】ＩＥＣは、ルーベ、双眼鏡の使用を想定し
たときに受光径（約５０ｍｍ）の距離に目の調節点をお
き、測定器の距離を１０ｃｍに設定した時の受光パワを
４４０μＷ以下と規定している。

【００１７】ＣＰＲについて下記に説明する。 （２）ＬＤより光ファイバへ入射した光は、高次モード
が発生している。

【００１８】このため、高次モードの励起量についての
判定が必要となる。Ｇビットイーサネットでは、高次モ
ードの励起量を測定し判定するために測定標準としてＩ
ＥＥＥ８０２．３Ｚ（３８．２頁、ＴＩＡ−５２６−１
４）が規定されている。

【００１９】因みに、ＣＰＲの測定方法について、図２
に基づいて説明する。図２（イ）は、光源のＣＰＲを測
定するための測定系を示す。まず、図中の上段で、光源
にマルチモードファイバ（約１〜５ｍ）を接続し、出射
端に光パワメータを接続し、光パワメータで光パワＰｏ
（入射パワ）を測定する。

【００２０】次に、図中の下段で、上記マルチモードフ
ァイバに、クラッド光除去のシングルモードファイバ
（約１〜５ｍ、モードフィールド径は大体５μｍ〜１０
μｍ）を光コネクタ接続して、シングルモードファイバ
からの出射パワの測定値をＰ１とする。

【００２１】高次モード励起量は、ＣＰＲ＝Ｐ０−Ｐ１
として計算できる。ここで、ＣＰＲの規格値は、Ｇビッ
トイーサネット規格（ＩＥＥＥ８０２．３Ｚ、Ｄｒａｆ
ｔ４．１、９７／１２／２）に拠ると、５０μｍコア径
のマルチモードファイバでは、９ｄＢ＜ＣＰＲ＜２９ｄ
Ｂとなり、６２．５μｍコア径のマルチモードファイバ
では、９ｄＢ＜ＣＰＲ＜２９ｄＢである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記光モジュールをＬ
ＡＮ等の光コネクタに接続する場合、光モジュールを発
光させたまま接続作業をする場合がある。この際、光コ
ネクタ端面から出射するレーザ光が。光モジュールの取
扱者の目に入ると、網膜に損傷を与える虞が生ずる。

【００２３】そこで、光コネクタ端面から出射するレー
ザ光の光パワを安全規格内に抑えるために、ＬＤチップ
から光コネクタの光ファイバへ入射する光パワを制限す
る必要がある。

【００２４】上記対策を列挙する。 ＬＤ素子単体使用では、ＬＤメーカが発光面に発光パ
ワを減衰させる樹脂組成物を塗布する手段が用いられて
いた。

【００２５】しかし、光モジュールでは、発光素子の発
光面と光ファイバの端面との許容間隔が狭い。また、光
軸の調心度によって光パワ結合効率とＣＰＲ（後述）が
変化し、しかも、ＬＤ素子の出射ビームスポットは微少
であり、光軸調整は精密な作業が必要になる。

【００２６】したがって、ＬＤチップと光ファイバ先端
を位置決め調心して、そのわずかな空隙に上記の樹脂塗
布手段を採用することは困難である場合が多い。

【００２７】光素子と光ファイバの光軸を調整（光フ
ァイバの径方向の移動による調整）した後に、ＬＤ素子
と発光面と光ファイバの間隔を空けることにより、光フ
ァイバへの入射光パワの調整をする。

【００２８】この方法についての測定結果を図５
（イ）、（ロ）にて示す。本図は、光ファイバとレーザ
チップとの隙間に対する光パワおよびＣＰＲの変化を示
したものであるが、これによれば、端面間の隙間を空け
て行くと光パワは減少するが、ＣＰＲが合格範囲（１０
ｄＢ〜３０ｄＢ）を超えてしまう場合があり、隙間を調
整する方法が必ずしも有効ではないことが判明する。

【００２９】なお、図中、５０／１２５とは、コア径５
０μｍ、クラッド径１２５μｍのマルチモード光ファイ
バである。

【００３０】６２．５／１２５とはコア径６２．５μ
ｍ、クラッド径１２５μｍのマルチモード光ファイバで
ある。

【００３１】光モジュール組立の際に、光コネクタから
光モジュール内部空間に向かって伸び出た光コネクタ内
蔵の光ファイバの先端と、発光素子との光軸を調整する
必要がある。

【００３２】光軸調整は、ＬＤ素子の発光パワを光コネ
クタ端面にてモニタしながら、ＬＤ素子を微動させ、最
大パワ、もしくは最適パワが取り出せる位置にてＬＤ素
子を接着固定するアクティブ・アラインメント方式にて
行う。

【００３３】しかし、接着剤の硬化収縮、その他、環境
変化などの他様な原因により、光軸調整完了後の製品化
時に、ＬＤ素子と光ファイバとの光軸が多少ずれてしま
うこともある。

【００３４】光軸が狂うと、光パワとＣＰＲが変化して
規格値を超える場合がある。

【００３５】したがって、軸ズレがＣＰＲと光パワへ与
える影響を軽減させることも重要である。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光パワ制御方法は、光ファイバによるレー
ザ光の導光路が異種光ファイバよりなり、前記異種光フ
ァイバの光学的特性の相違に基づき前記光ファイバから
出射するレーザ光を制御することを特徴とする。

【００３７】また、前記光ファイバが、光モジュール内
蔵の光ファイバであり、前記光モジュール内のレーザダ
イオードと、前記光ファイバは光学的に結合し、前記レ
ーザダイオードから発光するレーザ光が、前記光ファイ
バを導光して前記光モジュールの端面から出射する。

【００３８】また、光コネクタを、異種光ファイバの両
端あるいは片端に取り付ける。

【００３９】さらに、上記異種光ファイバを、シングル
モードファイバとマルチモードファイバを接続した構成
とし、レーザ光をシングルモードファイバ側へ入射し、
マルチモードファイバ側から出射する。

【００４０】

【発明の実施の形態】異種光ファイバの接続により構成
した光ファイバ（以下、異種光ファイバと称する）につ
いて説明する。

【００４１】ここで、異種とは、シングルモードファイ
バとマルチモードファイバのように、コア径や屈折率分
布等の光学的特性や光ファイバ構造の異なる光ファイバ
という意味である。また、接続は融着接続によるが、他
の接続形態の採用を除外するものではない。以下、異種
光ファイバの構成について各実施例を示す。

【００４２】光学測定系は、図２を用いる。

【００４３】実施例１ 図２（ロ）に示すように、マルチモードファイバ（以
下、ＭＭと称する）６２．５／１２５の中間に、ＭＭ５
０／１２５を融着接続した異種光ファイバの特性を測定
した。比較例は、ＭＭ６２．５／１２５の単体光ファイ
バである。

【００４４】測定数は、それぞれ１４０本であり、表１
に実験結果を示す。

【表１】 表上段は入射パワの規格への合格率を示す。下段はＣＰ
Ｒの規格への合格率を示す。最右欄のかっこ内は、比較
例の合格率を示す。なお、合格範囲は入射パワーが−７
ｄＢｍから−１０ｄＢｍ、ＣＰＲが９ｄＢ〜２４ｄＢと
する。

【００４５】上記実験結果によると、異種光ファイバ
は、比較例の単体光ファイバに比べて、入射パワの合格
率が、１２．４％から２５％（１４０サンプル中、３５
本が合格）へ向上し、ＣＰＲの合格率が７１．６％から
８２％（１４０サンプル中、１１５本が合格）を向上す
ることが確認できた。

【００４６】実施例２ 図２（ハ）に示すように、ＭＭ６２．５／１２５の先端
に標準のシングルモードファイバを融着接続した異種光
ファイバを用い、ＬＤ光をシングルモードファイバヘ直
接入射し、光軸のズレ（光ファイバ径方向のズレ）と光
パワとＣＰＲの関係を調べた。

【００４７】比較例は、ＭＭ６２．５／１２５の単体光
ファイバである。その結果、比較例では、光軸調整後の
意図的な０．０４ｍｍの軸ズレで、光パワが約１０ｄ
Ｂ、ＣＰＲが約２０ｄＢ変化したが、ＭＭ６２．５／１
２５の先端に３ｍｍの標準シングルモードファイバを接
続した異種光ファイバは、同条件の軸ズレで、光パワが
約６ｄＢ、ＣＰＲが約５ｄＢの変化にとどまった。

【００４８】これによって、シングルモードファイバを
ＬＤ側にする異種光ファイバは、軸ズレの影響が少ない
ことが確認できた。

【００４９】以上の実験結果によって、異種光ファイバ
にＬＤ光を入射することが、光パワとＣＰＲの制御およ
び安定化に対して有効であることが確認できた。

【００５０】すなわち、光モジュール内の光ファイバに
異種光ファイバを採用すれば、光モジュールの出射光の
光パワとＣＰＲを制御でき、さらに、マルチモードファ
イバとシングルモードファイバよりなる異種光ファイバ
を用い、シングルモードファイバ側へＬＤ光が直接入射
する構成とすれば、上記制御が可能となるのみならず、
光モジュール組立後の光特性の変化を抑えることが可能
となることが判明した。

【００５１】図１に、異種光ファイバを内蔵した光モジ
ュールを示す。この光モジュール１０は、従来例にて説
明したように、２心のＭＴ型光コネクタ５が取り付けら
れ、光コネクタ内蔵の光ファイバとして、少なくとも、
外側がマルチモードファイバとなるような構成の異種光
ファイバ１が用いられている。

【００５２】異種光ファイバ１の構成例を下記に示す。 マルチモードファイバとシングルモードファイバを接
続した構成であり、内側（光モジュール側）をシングル
モードファイバとし外側をマルチモードファイバとす
る。

【００５３】全てマルチモードファイバであるが、外
側と内側でコア径が異なる。 全てマルチモードファイバであるが、中間にコア径の
異なるマルチモードファイバを融着接続する。

【００５４】ここで、異種光ファイバ１の各部の長さ
は、光パワ等の要求される光学的仕様に応じて適宜設計
することができる。

【００５５】また、異種光ファイバの融着接続点の位置
は、光コネクタの外部とすることができる。すなわち、
接続点を、光コネクタ（光フェルール）の内側の端部か
ら光素子３へ向かって伸び出した部分とするが、この伸
び出した部分は、パッケージ内部のＶ溝台の上となるよ
うに調整することができる。

【００５６】なお、融着接続点を光コネクタ５内部の空
洞内に位置させることも可能である。

【００５７】上記多心光コネクタ５は嵌合ピンにより位
置決め接続する樹脂成形光コネクタの一例であり、本発
明は、特に角形の形状や形態に限定されない。

【００５８】例えば、別体の光コネクタを加工して、光
モジュールのハウジングに埋め込むのではなく、ハウジ
ング成形時に光コネクタ部分を一体成形することが可能
である。

【００５９】実施例３ 以上の実施例は、光コネクタ付きの光モジュールに関す
るが、以下の実施例は、光コネクタハウジング単体に異
種光ファイバを内蔵する実施例について説明する。

【００６０】図３（イ）は、前述のＭＴ型光コネクタ３
１内に、異種光ファイバ３２を内蔵している。周知のよ
うにＭＴ型光コネクタの内部は、前端側の細い光ファイ
バ穴３４と後端側の光ファイバ心線が入る接着剤注入用
の空洞部（図示せず）とを有する。

【００６１】融着接続点は、必要とされる光ファイバ長
に応じて、上記空洞部の内部か、あるいは、光コネクタ
外部に設けることができる。

【００６２】図３（ロ）は、前述のＳＣ型単心光コネク
タ３５に異種光ファイバ３２を内蔵したものである。融
着接続点は、必要とされる光ファイバ長に応じて、例え
ば、セラミック光フェルールの外側で、金属製のフェル
ールホルダ内か、あるいは、光コネクタ外部に設けるこ
とができる。

【００６３】図３（ハ）は、ＦＣ型単心光コネクタ３７
（Ｆ０１形単心光ファイバコネクタ、ＪＩＳＣ５９７
０）内に融着接続した異種光ファイバ３２を内蔵してい
る。

【００６４】ＦＣ型光コネクタは、上記ＳＣ型単心光コ
ネクタと同様な光フェルールが用いられる。

【００６５】ただし、光フェルールを収納する光コネク
タハウジングの構造が異なる。

【００６６】すなわち、ＳＣ型単心光コネクタは、押し
込み操作のみにより双方の光コネクタハウジングがラッ
チしプッシオンで接続される方式であるが、ＦＣ型は、
キー溝により位置決めされ、ナットによりアダプタハウ
ジングと螺合される。

【００６７】融着接続点は、必要とされる光ファイバ長
に応じて、例えば、光フェルール３８の外側で、金属製
のフェルールホルダ内か、あるいは、光コネクタ外部に
設けることができる。

【００６８】本実施例で採用される異種光ファイバの構
成は、実施例２と同様なものを採用することができる。

【００６９】実施例４ 図４は、異種光ファイバ４２を用いた光コネクタ４１付
きの光コード４０である。本実施例では、実施例３に例
示する各種の光コネクタ４１が光コード４０の両端に組
み立てられ、片側に異種光ファイバ４２内蔵の光コネク
タが取り付けられている。

【００７０】光コードとは、一般に、光ファイバ心線に
ケブラーなどの補強繊維を介在させてナイロン等の保護
チューブをルースに被せた構成となっている。

【００７１】ここで採用される光コネクタは、上記各実
施例に限定されないことは言うまでもない。

【００７２】融着接続点を設ける位置は実施例３に従い
光コネクタのハウジング内を中心とするが、図示される
ように、接続点を光コネクタのハウジングの内部ではな
く光コードの中間部分に設けることもできる。

【００７３】すなわち、融着接続点を、光コネクタのハ
ウジングの外部に設ける場合には、異種部分の位置が光
コネクタのハウジング内に制限されず、光コード内の任
意部分とすることが可能となる。

【００７４】これにより、例えば、異種光ファイバとし
て、中間にコア径の異なるマルチモードファイバを融着
接続したものを用いる場合では、２カ所の融着接続点を
両光コネクタの中間の光コード部分とすることにより、
両光コネクタの中間に異種の光ファイバを接続すること
ができる。

【００７５】したがって、異種光ファイバを構成する各
光ファイバ長の設定の自由度が向上するから、所望の光
特性を有する光コードが得られるという利点を有する。

【００７６】本光コードは、光コードから出射する光パ
ワを抑えた安全対策コードとして光コード単体として取
り扱うことができるが、光モジュールの光コネクタに接
続して用いることもできる。

【００７７】なお、光コネクタは、両端に取り付けるば
かりでなく、光コードの片端のみに取り付けても良い。

【００７８】

【発明の効果】本発明は、ＬＤチップのレーザ出力光を
異種光ファイバに入射し、異種光ファイバの光学的特性
の相違により、異種光ファイバから出力する光パワを抑
えることができる。

【００７９】その結果 光モジュールの光コネクタ内蔵の光ファイバに異種光
ファイバを用いた場合、光モジュールから出射する光パ
ワを抑え、しかも高次モードの発生を抑える（ＣＰＲを
規格値以内にする）ことが可能となる。

【００８０】マルチモードファイバとシングルモード
ファイバよりなる異種光ファイバで、ＬＤチップの出力
光をシングルモードファイバへ直接入力すれば、光軸の
ズレが、光パワとＣＰＲへ与える影響を減らすことがで
きる。

【００８１】各種形態の光コネクタが異種光ファイバ
を内蔵することにより、光コネクタから出射する光パワ
を制御することができる。

【００８２】光コードの両端あるいは片端に光コネク
タを取り付け、光コードを構成する光ファイバを異種光
ファイバとすることにより、光コード内を導波して出射
する光パワを制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であり、異種光ファイバ内蔵
の光モジュールを示す。

【図２】（イ）は光パワとＣＰＲの光学測定系を示す。
（ロ）は異種光ファイバの一実施例と、その光学測定系
を示す。（ハ）は異種光ファイバの他の実施例と、その
光学測定系を示す。

【図３】本発明の一実施例であり、異種光ファイバ内蔵
の各種光コネクタを示し、（イ）は異種光ファイバ内蔵
のＭＴ型光コネクタを示す。（ロ）は異種光ファイバ内
蔵のＳＣ型光コネクタを示す。（ハ）は異種光ファイバ
内蔵のＦＣ型光コネクタを示す。

【図４】本発明の一実施例であり、異種光ファイバによ
り構成された、コネクタ付きの光コードを示す。

【図５】単体の光ファイバにおいて、ＬＤと光ファイバ
の隙間を変化させたとき光学特性の変化を示す図であ
り、（イ）は入射パワの変化を示す。（ロ）はＣＰＲの
変化を示す。

【図６】光モジュールと光コネクタの結合方式を模式的
に示す図であり、（イ）はＳＣ型光コネクタを用いた結
合方式を示す。（ロ）はＭＴ型光コネクタを用いた結合
方式を示す。

【符号の説明】

１，３２，４２ 異種光ファイバ ３ 光素子 ５ ＭＴ型光コネクタ １０ 光モジュール ３１ ＭＴ型光コネクタ ３５ ＳＣ型単心光コネクタ ３７ ＦＣ型単心光コネクタ ４０ 光コード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勉 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉工場内 Ｆターム(参考） 2H038 AA61 BA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバによるレーザ光の導光路であ
   り、前記光ファイバが異種光ファイバよりなり、前記異
   種光ファイバの光学的特性の相違に基づき前記光ファイ
   バから出射するレーザ光を制御することを特徴とする光
   パワの制御方法。
2. 【請求項２】 光ファイバが光モジュール内蔵の光ファ
   イバであり、前記光モジュール内のレーザダイオードと
   前記光ファイバは光学的に結合し、前記レーザダイオー
   ドから発光するレーザ光が、前記光ファイバを導光して
   前記光モジュールの端面から出射する請求項１記載の光
   パワの制御方法。
3. 【請求項３】 異種光ファイバの両端あるいは片端に光
   コネクタを取り付けた請求項１記載の光パワの制御方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１または２または３において、前
   記異種光ファイバは、シングルモードファイバとマルチ
   モードファイバを接続した構成であり、レーザ光をシン
   グルモードファイバ側へ入射し、マルチモードファイバ
   側から出射する光パワの制御方法。