JP2001141933A - 光ファイバ装置用の小型パッケージ構造 - Google Patents

光ファイバ装置用の小型パッケージ構造

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JP2001141933A JP2000302222A JP2000302222A JP2001141933A JP 2001141933 A JP2001141933 A JP 2001141933A JP 2000302222 A JP2000302222 A JP 2000302222A JP 2000302222 A JP2000302222 A JP 2000302222A JP 2001141933 A JP2001141933 A JP 2001141933A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光ファイバを保護する宇宙空間で
も使用できる光ファイバ装置のパッケージ構造を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 光学段サブアセンブリ76と、この光学段
サブアセンブリ76を受け、これを取囲んで封入するハウ
ジング62とを備え、各光学段サブアセンブリ76が、熱／
構造プレート78と、前記熱／構造プレート上に支持され
ている光ファイバの複数の巻回と、光ファイバに対する
光コネクタ64とを備えてい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】本発明は光ファイバに関し、
とくに、光ファイバ装置がパッケージ化される構造に関
する。
【従来の技術】光ファイバ技術は、直径が比較的小さい
ガラスファイバを通る光の伝搬に基づいている。一般的
に、光ファイバは、光学ガラスのコアと、ガラス外被か
ら形成されている。光はコアを通って進行し、ガラス外
被からの全反射によってコアに閉込められる。この構造
により、光信号は、信号強度をほとんど損失せずに長距
離にわたって伝搬されることができる。いくつかの光フ
ァイバにおいて、高分子（たとえばアクリラート）バッ
ファ層がコアおよび外被を保護するためにこれらの上に
重ねられている。
【０００２】ここにおいて使用されている“光ファイ
バ”という用語は、光が伝搬され、発生され、あるいは
処理される微視的に光透過性のファイバを含んでいる。
光ファイバには、たとえばレーザ、増幅器および二重ク
ラッド増幅器ファイバのような適用に対するたとえばマ
ルチモード、単一モード、偏光維持、および特別にドー
プされたファイバが含まれる。光ファイバには、この目
的のために、集積された光導波体構造は含まれない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバは、通信お
よび信号処理のような多くの分野において使用されてい
る。これらの適用のいくつかにおいて、光ファイバは、
長さが数十乃至数百メートルに達する細長い形態で使用
されている。１つの問題は、保護バッファ層を備えてい
ても、この長さの光ファイバは組立てまたはサービス中
に損傷を受ける可能性があることである。したがって、
各光ファイバは、ひっかきやよじれ等による損傷を光フ
ァイバに与えず、許容できないほど大量の応力を光ファ
イバに加えないようにパッケージ化されなければならな
い。物理的な損傷または過度の応力はいずれも光ファイ
バの動作に悪影響を与える。
【０００４】実用的な形態および構成で光ファイバを提
供し、一方においてファイバを保護する光ファイバパッ
ケージ構造が必要とされている。
【課題を解決するための手段】本発明はこの要求を満足
させ、それに関連した利点を提供する。本発明は、光フ
ァイバを支持する光ファイバ装置パッケージ構造を提供
し、適用のために必要とされる場合には、カップラ、波
長分割マルチプレクサ、アイソレータ、および、または
コネクタのような光ファイバに光学的に接続された光処
理装置を提供する。パッケージ構造は、光ファイバ装置
の設計、展開、組立て、試験と、故障が見つかった段の
修理および、または交換を容易にするモジュラ段サブア
センブリに組込まれる。各段サブアセンブリは、基本的
な段設計を変更せずに、広範囲のタイプ、直径および長
さの光ファイバを埋設する。パッケージ構造は、宇宙空
間での使用条件に合った材料から構成されている場合
は、十分に宇宙空間用として使用できる。
【０００５】本発明によると、光ファイバ装置パッケー
ジ構造は、１以上の、好ましくはいくつかの光学段サブ
アセンブリを含んでいる。各光学段サブアセンブリは、
熱／構造プレートと、この熱／構造プレート上に支持さ
れている光ファイバの複数の巻回と、および光ファイバ
への光コネクタとを含んでいる。光ファイバの巻回は、
熱伝導性のＲＴＶエポキシまたはＲＴＶシリコンのよう
な保護カプセル材料内に埋設され、環状の自立構造体を
形成することが望ましい。さらに、パッケージ構造は、
ハウジングが各光学段サブアセンブリを取り囲んで収容
するように、光学段サブアセンブリが受けられるハウジ
ングを含んでいる。
【０００６】各光学段サブアセンブリ上に付加的な光フ
ァイバ環状体が支持されていてもよく、また、多数の光
学段サブアセンブリが存在していてもよい。光学段サブ
アセンブリの１以上のものが、それに取付けられた光処
理装置を、好ましくは光ファイバ環状体に囲まれた内部
に有していてもよい。光ファイバに対する光学接続は必
要とされたときに設けられる。光学接続は、外部光ファ
イバ、別の光学段サブアセンブリ、または取付けられた
装置に延在することができる。本発明の方法は非常にフ
レキシブルであり、種々の異なった光ファイバシステム
により使用されることができる。これは、モジュラ設計
において、広範囲にわたる適用、光ファイバのタイプ、
光処理装置、ならびにその他の素子および構成が可能な
ためである。種々のサブシステムが個々の光学段サブア
センブリ上に組立てるために設計されてもよく、修理ま
たは交換を容易にする。
【０００７】本発明のハウジングは、光ファイバ構造な
らびに任意の光学装置および相互接続部を物理的および
化学的損傷から保護し、所望された場合には密封されて
もよい。それはまた、放射線損傷から内部構造を保護す
るために遮蔽を行う。
【０００８】本発明のその他の特徴および利点は、以下
の好ましい実施形態の詳細な説明および本発明の原理を
例示している添付図面から明らかになるであろう。しか
しながら、本発明の技術的範囲は、この好ましい実施形
態に制限されるものではない。
【発明の実施の形態】図１は、本発明によりパッケージ
化されることができる光増幅器20を示している。この光
増幅器20は例示のために使用されており、本発明のパッ
ケージ構造はこの適用に制限されるものではない。
【０００９】光増幅器20は、偏光制御装置24への低パワ
ー入力22を含み、この偏光制御装置24の出力はカップラ
26に供給される。増幅器20への入力パワーは、パワーモ
ニタ27によって測定される。
【００１０】光信号は、カップラ26からアイソレータ30
および波長分割マルチプレクサ32を通って増幅器の第１
の段28に送られる。信号は、一般に長さが約３０ｍであ
るエルビウム：イッテルビウムドープされた増幅ファイ
バ34に送られる。増幅ファイバ34の出力は波長分割マル
チプレクサ36によってイッテルルビウムドープされた二
重クラッドレーザファイバ38の出力と多重化され、この
レーザファイバ38はレーザダイオードファイバのファイ
バ束42によって光学遷移部40を通って駆動されている。
二重クラッドレーザファイバ38の長さは一般に約３０ｍ
である。第１の段28の出力は、カップラ46を通って第２
の段44に送られる。第１の段28のパワー出力は、パワー
モニタ48によって監視される。
【００１１】増幅器の第２の段44は、構造が第１の段28
のものに類似している。図１において、第２の段44の対
応した素子は第１の段28のものと同じ符号の末尾に
“ａ”を付けて示されており、前の説明のとおりであ
る。第２の段44の出力は、カップラ46a を通って第３の
段50に送られる。
【００１２】増幅器の第３の段50は、構造が第１の段28
および第２の段44のものに類似している。図１におい
て、第３の段50の対応した素子は第１の段のものと同じ
符号の末尾に“ｂ”を付けて示されており、前の説明と
同じであるから説明は省略する。入力22から３オーダー
の大きさだけ増幅された第３の段50の出力が次に使用す
るために利用できる。
【００１３】この増幅器20は、本発明の方法を使用して
容易にパッケージ化される。それは３つの段28、44およ
び50を含んでいる。各段には、少なくとも１個の、この
場合は２個の光ファイバラン34および38が存在してい
る。各段には、アイソレータ30、マルチプレクサ32およ
び36、ならびにパワーモニタ48のようないくつかの光処
理装置もまた存在している。これらの素子は損傷を受け
やすく、したがってそれらをパッケージ構造中に収容す
ることが望ましい。
【００１４】図２は、光増幅器20およびその他の動作可
能な装置による使用に適したパッケージ構造60を示して
いる。パッケージ構造60は、光学段28、44および50を取
囲んで収容するハウジング62と外部光コネクタ64とを含
んでいる。
【００１５】図３は、図２のパッケージ構造60の分解図
である。この場合ハウジング62は、一体の底部68および
一体型の側壁69を有する一体のシャシー66を含んでい
る。シャシー66に対してカバー70および前部プレート72
が設けられている。シャシー66の側壁69の内側に沿って
支持フランジ74がこのシャシー66内に一体に延在してい
る。支持フランジ74は、平坦な部品をスライドイン方式
で支持する位置に設けられ、大きさを定められている。
この場合は、２個のこのような支持フランジ74が設けら
れている。ハウジング62は、アルミニウムから形成され
ることが好ましい。
【００１６】３個の段サブアセンブリ76a-76c は、シャ
シー66の内側にスライド式で受けられる。第１の段サブ
アセンブリ76a は、ハウジング62の底部68に位置され
る。２個の付加的な段サブアセンブリ76b および76c
は、各支持フランジ74上に位置されている。段サブアセ
ンブリをシャシーに組込むために、前部プレート72が取
除かれて、段サブアセンブリ76がスライド挿入され、前
部プレート72がもとの位置に戻される。各段サブアセン
ブリ76は、外部接続部64を有している。
【００１７】各段サブアセンブリ76は、各段28、44およ
び50のそれぞれの素子を支持し、したがって３個の段サ
ブアセンブリ76は類似した構造的アーキテクチャを有し
ている。すなわち、光学素子の一般的な構成、配置は類
似しているが、光学素子自身は同じである必要がなく、
あるいは類似すらしていなくてもよい。以下、段サブア
センブリの１つを詳細に説明するが、その他の段サブア
センブリが実質的に同じ構成を有していることが理解さ
れる。
【００１８】段サブアセンブリ76の１つは、図４におい
て分解斜視図で示され、図５には分解前の部分断面図で
示されている。段サブアセンブリ76は、熱放散を助ける
ようにアルミニウムから形成されていることが好ましい
熱／構造プレート78を含んでいる。熱／構造プレート78
は、熱／構造プレート78a がハウジング62の底部68の内
側に位置するために段サブアセンブリ76a の最下部にお
いて使用される場合には平坦な底部を有している。熱／
構造プレート78は、上方の２つの段アセンブリ76b およ
び76c において使用される場合には熱／構造プレート78
b および78cは各支持フランジ74上に位置する大きさに
される。それによって３個の構造プレート78a 、78b お
よび78c は、ハウジング62中に組込まれたときに、示さ
れているように平行に間隔を隔てられて配置される。
【００１９】熱／構造プレート78の上面上には、２個の
環状の（平面図で見た場合）トラック80a および80b が
形成されている。トラック80a および80b は、３つの環
状の壁82a-82c によって形成され、この場合は真ん中の
壁82b は共有される。第１の環状トラック80a の直径
は、第２の環状トラック80b の直径より大きい。第１の
光ファイバ環状体84a は、第１のトラック80a の壁82a
と82b との間で下方へスライドさせることによってこの
第１のトラック80a 内に適合する大きさにされている。
第２の光ファイバ環状体84b は、第２のトラック80b 内
にその壁82b と82c との間で下方へスライドさせること
によって適合する大きさにされている。すなわち、第２
の光ファイバ環状体84b は、その円の直径が第１の光フ
ァイバ環状体84a の直径よりも小さい。図１の光増幅器
20に関連して示されている実施形態において、第１の光
ファイバ環状体84a は、レーザファイバ38の複数の巻回
を含み、第２の光ファイバ環状体84b は、増幅器ファイ
バ34の複数の巻回を含んでいる。
【００２０】光ファイバ34および38は、好ましくはエポ
キシ樹脂または珪素樹脂の保護カプセル材料86中に埋設
され、各光ファイバ環状体84a および84b を形成してい
る。各光ファイバ環状体84a および84b は、巻枠の周囲
に光ファイバの複数の巻回を形成し、液体の硬化してい
ない形態の保護カプセル材料中に巻かれた光ファイバ群
を浸漬してその保護カプセル材料を硬化することにより
自立光ファイバ環状体として処理されることが好まし
い。それによって、光ファイバ環状体84a および84b 中
に封入された光ファイバは完全に保護されるため、段サ
ブアセンブリ76への組立て中その取扱いが容易になる。
その代りに、光ファイバ環状体84a および84b は光ファ
イバを各トラック中に巻いて、その後液体保護カプセル
材料を付加することによって処理されてもよい。この後
者の方法はあまり好ましくない。
【００２１】一般に、各光ファイバ環状体中には光ファ
イバの多数の巻回が存在しているため、長さの長い光フ
ァイバが小さい体積内に捕捉されている。任意の光ファ
イバに対して、最小許容屈曲直径は、光ファイバの直径
およびその構成材料を含むいくつかの要因によって規定
される。各トラック80の円の直径は、各光ファイバ環状
体84を構成している光ファイバの最小許容屈曲直径より
大きいように選択される。保護カプセル材料が大きい応
力を与えずに光ファイバの位置を保持する。光ファイバ
は、機械的な衝撃による振動を与えられずに堅牢に保持
される。光増幅器20のような適用に対して、光ファイバ
中で実質的な熱が発生する場合、保護カプセル材料86
は、光ファイバ中で発生した熱を放散するように良好な
熱伝導率を有するように選択される。良好な熱伝導率を
有する許容可能な保護カプセル材料86は、ＲＴＶエポキ
シ樹脂またはＲＴＶ珪素樹脂である。
【００２２】光増幅器20による使用に対して設計された
パッケージ構造60の好ましい実施形態では、２個の光フ
ァイバ環状体84a および84b が存在している。パッケー
ジ構造内に含まれている装置の要求に応じて、２個より
多いまたは少ない光ファイバ環状体が使用されてもよ
い。
【００２３】図３および４に示されているように、光処
理装置98は、接着剤または機械的な固定具により最も内
側のトラック80b の内側の熱／構造プレート78に取付け
られることが望ましい。この光処理装置98は、光増幅器
20またはその他の光学装置に必要とされる光ファイバ以
外のディスクリートな素子を含んでいる。光相互接続
（スプライス）100 は、必要に応じて光ファイバと光処
理装置98との間に設けられる。熱／構造プレート78は熱
沈めとして機能して、光ファイバ環状体84中において巻
かれた光ファイバ束からだけでなく、プレート78上に取
付けられた光処理装置98からの熱も除去する。
【００２４】いくつかの適用に対して、パッケージ構造
60および光増幅器20は、全て宇宙空間での使用条件に合
った材料から構成されており、その組立ては宇宙空間で
の使用条件に合ったプロセスによって行われる。すなわ
ち、素子および組立ては、ＡＳＴＭ５９５に規定れてい
る、温度能力、低いガス放出および振動中および振動後
の動作能力のような宇宙空間ハードウェアに対する適用
可能な規格の全てを満足させなければならない。許容可
能な方法を使用して組立てられた場合、ガラス、半導体
および金属素子はこれらの規格を満足させる。保護カプ
セル材料86のような任意の有機成分は、宇宙空間での使
用条件に合うように選択される。好ましいＲＴＶエポキ
シ樹脂およびＲＴＶ珪素樹脂を含む多数の宇宙空間での
使用条件に合った有機化合物が知られている。
【００２５】本発明の動作能力を試験するために、単一
の段サブアセンブリが構成された。単一の環が２４ｍの
エルビウムドープされた光ファイバで巻かれ、その光フ
ァイバを通して信号が送られた。サブアセンブリは、−
１５℃乃至＋５５℃の温度範囲にわたって、４℃／分の
傾斜率および温度の上限および下限のそれぞれにおける
３０分の休止時間で８サイクル運転された。信号性能の
劣化は観察されなかった。
【００２６】以上、本発明の特定の実施形態を説明のた
めに詳細に示してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなく種々の修正および強化を行うことが可能であ
る。したがって、本発明は添付された特許請求の範囲に
よってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を使用するパッケージ化に適した光ファ
イバ装置のブロック図。
【図２】好ましいパッケージ構造の外側斜視図。
【図３】図２のパッケージ構造の分解図。
【図４】図３のパッケージ構造の段の１つの分解図。
【図５】光ファイバ段サブアセンブリの概略断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー・ジェイ・ブリストル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90403、サンタ・モニカ、ナンバー４、ト ゥエンティーシクスス・ストリート 1127 (72)発明者 トーマス・ビー・メイダー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95124、サン・ジョセ、ブロッサム・バレ ー・ドライブ 2445 (72)発明者 エリック・ジェイ・シネイバー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91030、サウス・パサデナ、ナンバー・ジ ー、アーロヨ・ベルデ・ロード 1035

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの光学段サブアセンブリ
    と、 少なくとも１つの光学段サブアセンブリを受け、これを
    取囲んで収容するハウジングとを具備し、 各光学段サブアセンブリが、 熱／構造プレートと、 前記熱／構造プレート上に支持されている光ファイバの
    複数の巻回と、 光ファイバに対する光コネクタとを備えている光ファイ
    バ装置パッケージ構造。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの光学段サブアセン
    ブリは、２以上の光学段サブアセンブリを含んでいる請
    求項１記載のパッケージ構造。
  3. 【請求項３】 さらに、光学段サブアセンブリの周囲内
    において熱／構造プレートに取付けられた光処理装置
    と、 光ファイバと前記光処理装置との間の相互接続部とを具
    備している請求項１または２記載のパッケージ構造。
  4. 【請求項４】 さらに、光ファイバの巻回を取囲む保護
    カプセル材料を含んでいる請求項１乃至３のいずれか１
    項記載のパッケージ構造。
  5. 【請求項５】 光ファイバは、保護カプセル材料により
    取囲まれた光ファイバの複数の巻回を含む自立光ファイ
    バ環状体として形成される請求項１乃至４のいずれか１
    項記載のパッケージ構造。
  6. 【請求項６】 ハウジングは、 シャシーと、カバーと、前部プレートとを含んでいる請
    求項１乃至５のいずれか１項記載のパッケージ構造。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの光学段サブアセンブリ
    は、ハウジング中にスライド式で受けられる請求項１乃
    至６のいずれか１項記載のパッケージ構造。
JP2000302222A 1999-09-30 2000-10-02 光ファイバ装置用の小型パッケージ構造 Expired - Lifetime JP3619139B2 (ja)

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