JP2000506289A - 光検出器集合体への導波路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光検出器（１）の光感応面にｎ本のシングルモード光ファイバーの群からの出力を結合する集合体はファイバー（３）の断熱的にテーパを付けられた束（２）を有し、その小さな端はマルチモードファイバーの長さ（４）の一端に溶融接続され、その他端はレンズ（５）により検出器（１）に光学的に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】 光検出器集合体への導波路 本発明の背景 本発明は典型的に光ファイバーであるシングルモード光導波路の群から光検出 器の光感応面へ効率的に出力を結合する問題に関する。 そのような要求は例えば単一の光検出器がｎ個のシングルモードファイバーの 組から選択されたどの一つの出力をも検出することを要求されるアクセスネット ワークのある型に見いだされる。そのような状況は例えば家庭内へのファイバー （ｆｉｂｒｅ−ｉｎ−ｔｈｅ−ｈｏｍｅ）応用で生ずる。より早い光検出器を典 型的に必要とする他の応用はより小さなスイッチの組の光相互接続からの高容量 のＡＴＭスイッチの構成の中にある。そのようなスイッチは例えば分割器でなく 結合器として動作するよう逆方向に動作される結合機能が１から１６の集積シン グルモード導波路放射スター（ｓｔａｒ）配置により提供され、係属中の出願Ｇ Ｂ２２８９８１３Ａにおける目的である。あるいはそれは同様に逆に動作される 分岐する分割器の木により提供されてきた。いずれの例でも結合機能は顕著な損 失なしに達成され、木構造の場合にはこれは１から１６の木に対して１２ｄＢよ り小さくない。 損失を減少する試みは米国特許第５１３６６７７号に記載されている。その図 ２を特に参照して記載されていることはその試みはファイバーの組のそれぞれの 一端付近からクラッディングされたガラスのほとんどを徐々にエッチングして除 去することを含む。これらのファイバーは束に集合され、これはその束を自由に 受容するよう寸法を決められたシリカ管を通して挿入される。ポッティングされ た複合体は管の開口に導入される。このようにしてファイバーの 端は第二の管の周囲の自由な係合を許容するよりしっかりとパックされた束にさ れる。この第二の管は第一の管より小さい開口を有し、第一の管の開口の内側に 適合するよう寸法を決められる。第二の管の機能はファイバーの端を第一の管の みで達成されるよりもよりしっかりとパックされた束にすることである。必要で あれば一以上の更なる管が適合され、各々はその前のものの端の内側に入れ子に なり、各々は束の周囲に自由に係合され、前のものから突出し、各々は前の管の 使用により達成されたよりもしっかりパックされた状態にされるよう提供される 。 本発明の要約 本発明は上記の等価な木又は放射スター結合器より顕著に少ない損失を示す結 合器を設けた集合体を提供することを目的とする。更に本発明はこの目的をそれ ぞれの導波路からクラッディングガラスのエッチングを頼らないで達成し、それ によりそのようなエッチング及びそれに続くエッチングされたファイバーの集合 なしに特定の脆弱性問題を回避することを目的とする。 本発明によればテーパの大きな端でシングルモードであり、テーパの小さな端 はマルチモードファイバーの長さ方向の一端と光学的に結合され、その他端はマ ルチモードファイバーが光検出器の光感応領域と光学的に結合している断熱的に テーパを付けられたコアを有する光ファイバの密集した束を含む集合体が提供さ れる。 本発明のテーパ化プロセスは連続伸張を用いる制御された方法で実施すること が比較的容易である。ファイバーは別々にテーパを付けられる必要はなく、一旦 ファイバーが束に集められると全てが共にテーパを付けられる。このようにして 束の全てのファイバーが過度な脆弱性の問題を生ずることなく同一にテーパを付 けられる。更にまたテーパ化はテーパの小さい端から生ずる光のスポットのモー ド的な大きさを広げ、故にその遠方フィールド拡散（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ ｄｉ ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を減少するために用いられる。この減少された拡散は小さな 領域への画像化を容易にし、故に開口数の制限により生ずる過剰な損失なしに検 出器の高速化を容易にする。 以下に概略的な斜視図を参照して、本発明を好ましい形態で実施する集合体を 説明する。 図面の集合体はＡＴＭスイッチで用いられるよう要求され、高速光検出器１の 光感応面でｎ本のシングルモードファイバーの群のいずれの一つからの光をも方 向付けるよう設計された集合体である。特定の実施例では１６≦ｎ≦１９であり 、光検出器の光感応領域は１０Ｇビット／秒のトラフィックを扱えるよう約２５ μｍである。 光検出器１に加えて、集合体の基本的な部品は標準の１２５μｍ直径の、ｃ． ０．１ ＮＡシングルモードファイバーの束の制御された伸張により製造された ファイバー３の断熱的にテーパを付けられた束２と、ステップインデックスマル チモードファイバの長さ４と、光検出器１の光感応領域の減少された大きさのス ポットとしてマルチモードファイバー４の出力を合焦する非球面レンズ５である 。 標準の画像化光学系を用いる光検出器の光感応領域に対して全てのｎ本のファ イバーのコアから出射された光を全て収集することは、ファイバーの端から出射 された光が約２０倍の要求される縮小係数を供給するいかなる標準の画像化光学 系によっても収集されるためには拡散されすぎている故に不可能である。ファイ バー３の断熱的にテーパを付けられた束２はこの問題に対する解決策を提供する 。この束はｎ本の１２５μｍの直径のファイバーの六角形に密集された共に溶融 された集合体を形成することにより製造され、例えばファイバーのリボンのそれ ぞれ別にされた部材の配列に共にまとめられることにより製造される。次にこの 集合体はその小さな端により連結される２つのテーパを形成するために制御され た方法で引き下ろされる。好ましくはこれらのテーパはＧＢ２１５０７０３に記 載されている連続伸張技術を用いて製造され、ここで束は２つの並進ステージを 用いて局部的な熱領域を長手方向を辿って数回通過され、そのひとつの送りは束 の中の可塑的な流動歪みを促進するようその一つの追跡よりも早く制御された速 度で動かされ、ここでそれは局部的な熱領域の熱により局部的に軟化される。こ の手段により断熱的なテーパが束の直径が約９０μｍに減少されるように形成さ れる。テーパの正確なプロフィールの提供はそれが断熱的であるよう充分遅いこ とが臨界的ではない。その大きな端からその小さな端までのテーパの長さに沿っ ていずれの各々のファイバー３に関するスポットの大きさも徐々に変化し、約１ ０μｍから始まり１０から１５μｍの間で終わる。これらのスポットはここでず っと近接して離間されるが、テーパが断熱的である故に、輝度は変化せず、１５ μｍのスポットの大きさは放射された光のＮ．Ａ．に対して０．０８より小さな 値を提供する。 テーパを付けられた束２の小さな端から放射された光はステップインデックス マルチモードファイバの長さ４の一端に結合される。このマルチモードファイバ は出射された光の全てを受容可能なようにファイバのテーパの小さな端の直径よ り若干大きなコアの直径を有する。このファイバを用いる一つの利点はハーメチ ックに密封された検出器の壁にフィードスルーを容易に形成可能なことである。 これはファイバの外径が良く実証されたフィードスルー技術が容易に利用可能で ある標準的な透過型シングルモードファイバのそれに適合するよう１２５μｍで ある場合に特に当てはまる。このファイバを使用する他の利点はそれがマルチモ ードである故に一端から入射され、そのコアの小さな領域にわたる光はコアの全 領域にわたりほぼ均一な分布にファイバーに沿ったその伝搬で比較的急速に変化 することである。これは光検出器１に異なるファイバー３からの信号に対する異 なる感度を与える危険を減少する。その異なるファイバー３はあるものは他より 高い感度の局部化された領域で光検出器 面上に高い局部的な画像スポットを形成するという事実に関連する直接画像化を 引き起こす。 ０．２５から０．２８の範囲の開口数を有するファイバーを提供するフッ素を ドープされたクラッディングにより囲まれたドープされていないシリカのコアを 有する１２５μｍの直径のマルチモードファイバーを用いることにより、ファイ バーの１メートルの長さはレンズ５により収集された光を顕著に損なうことのな いようなモード結合のいかなる顕著な量も誘起することなしに巻き取ることが可 能であり、ファイバーのその長さを越えても１０Ｇビット／秒の信号に対して分 散の悪影響は顕著ではないことが見いだされた。このファイバーとその束との間 の光学的結合を提供する好ましい方法は２つの部品間に溶融接続を形成すること である。 より大きな光感応性領域で光検出器を用いるより低速な応用のためにレンズ５ を除くことがある環境下で可能である。より遅い速度の応用の場合にはマルチモ ードファイバーのより長い長さ４により示されるより大きな分散が許容されえ、 それにより検出器１により占有されている検出点がテーパを付けられた束２によ り占有されている結合点から物理的に非常に遠くすることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パーカー，ジェイムズ ウィルソン イギリス国，ハーフォードシア シーエム 23 ４ディーエヌ，ビショップス・ストー トフォード，マグネヴィル・ロード 35

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． テーパの大きな端でシングルモードであり、テーパの小さな端はマルチモ ードファイバーの長さの一端と光学的に結合され、その他端はマルチモードファ イバーが光検出器の光感応領域と光学的に結合している断熱的にテーパを付けら れたコアを有する光ファイバの密集した束を含む集合体。 ２． ファイバーのテーパを付けられた束の小さな端は溶融接続によりマルチモ ードファイバーの長さ方向の該一端と光学的に結合されている請求項１記載の集 合体。 ３． マルチモードファイバーの長さの該他端はレンズにより光検出器と光学的 に結合された請求項１記載の集合体。 ４． ファイバーのテーパを付けられた束の小さな端は溶融接続によりマルチモ ードファイバーの長さ方向の該一端と光学的に結合される請求項３記載の集合体 。