JP2004538508A - 光学マニホルド - Google Patents

Abstract

個々の光ファイバをまとめ、案内し、保護するための光学マニホルド（２００）を特徴とする３次元光学回路が示されている。マニホルドは、対向する端にある第２の規則的な配置に多数の出力開口部（２２０）に通路によって接続される一端にある第１の規則的な配置に多数の入力開口部（２１０）を有する。複数の光ファイバは、シャッフルなどの３次元光学回路を作成するために、マニホルドの通路を通って指向されることができる。種々の光モジュールを形成するために多数の接続装置または終端装置と共に、光学マニホルドを用いてもよい。これらのモジュールは、電子構成要素のためのエンクロージャ内部でラック取付け用に構成されてもよい。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に３次元光学回路に関し、さらに詳細には、光学マニホルドを含む３次元光学回路アセンブリおよび同光学マニホルドの作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバネットワークは、現在の遠隔通信システム、高速ルータ、コンピュータシステムおよび大量のデータを処理するための他のシステムにおいてますます普及しつつある。光ファイバネットワークは一般に、従来の電気信号の伝搬に比べて、伝送速度および効率を増大させるために、比較的長い距離にわたって経路設定される大量の光ファイバを含む。「光学回路」を作製するシステムを通じてさまざまな接点の間で、個々の光ファイバを経路設定する必要がたびたびある。今日、広く用いられている光学回路の１つは、「光シャッフル」と呼ばれる。例示のためにのみ、それぞれが８本の個々の光ファイバを中に入れている８本の光ファイバケーブルを用いて、簡単な光シャッフルを実現することができる。本願明細書の実施例のファイバを用いた「完全シャッフル」と呼ぶことができるものでは、入って来る８本のケーブルのそれぞれのファイバ１を出て行く１本の第１のケーブルに経路設定し、入って来る８本のケーブルのそれぞれの第２のファイバを出て行く１本の第２のケーブルに経路設定し、以下同様に経路設定することができる。ここで図１を参照すると、この具体的な光シャッフルが簡素化した概略図に示されており、図においてＣ_ｍは入力リボンまたはケーブルを表し、Ｃ_ｍＦ_ｎはケーブルＣ_ｍで始まる個々のファイバＦ_ｎを表し、Ｃ_ｍ’はケーブルシャッフルに続く出力リボンまたはケーブルである。この具体的な実施例は６４本の光ファイバのみを特徴としているが、光学回路は経路設定しなければならないはるかに大量のファイバを含むことが多いことを理解されたい。したがって、光シャッフルおよび他の光学回路構造を手動で作製することは退屈であり、きわめてエラーの生じやすいプロセスである恐れがある。入力ケーブルと出力ケーブルとの間の回路に生じるもつれた光ファイバの塊を容易に思い浮かべることができる。
【０００３】
大量のもつれた他のファイバを通って手動で入力点から出力点までファイバの経路設定を単純に行おうとする解決法ではなく、種々の光学回路の作製に関する複数の解決法が提案されている。１つのそのような解決法は、個々のファイバを必要な回路構成に織込む半自動式機械を用いることである。この解決法は、光ファイバの織込み以外の用途にほとんどまたは全く役に立たない機械に多大な経済的な投資を必要とすることが多い。
【０００４】
光学回路の作製に関する問題に対する別の解決法としては、フレキシブルポリマー基板上に光ファイバを経路設定するさまざまな試みが挙げられる。ほんの一例として、この構造物の１つの公知の形態は、「フレックスフォイル」（Ｆｌｅｘ Ｆｏｉｌ）（登録商標）として販売されている。フレキシブル光学回路解決法に対する１つのアプローチは、ボナーニ（Ｂｏｎａｎｎｉ）らに付与された特許文献１に記載および説明されている。この参考文献に記載されている解決法では、「マイラー」（Ｍｙｌａｒ）（登録商標）または「カプトン」（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）などのフレキシブルポリマー基板は、感圧接着剤（ＰＳＡ）でコーティングされ、その上に実装された光ファイバを有していてもよい。多数の光ファイバを適切な配置で基板上に配置した後、通常は基板と同一タイプの材料からなる保護カバー層がファイバの一番上に接合されてもよい。当然のことながら、後にこのカバー層の露出面は、接着剤自体によってコーティングされてもよく、光ファイバおよびカバー材料の追加層が積層構造の形で構築されてもよい。しかし、ファイバのレイアッププロセスは相当手間がかかり、ファイバの編込みと同様に自動化するためにきわめて特殊な装置を必要とすると考えられる。ボナーニ（Ｂｏｎａｎｎｉ）らは、シャッフルが生じた本体から側面方向に延在し、光ファイバを水平位置から垂直位置までファイバを再指向するために、たとえば９０°の角度で曲げたり回転したりすることができる基板材料のフレキシブルサイドタブまたはより薄いストリップの利用について、さらに開示している。
【０００５】
フレキシブル光学回路を組込む別のアプローチは、ナセル（Ｋｎａｓｅｌ）に付与された特許文献２に記載されている。この具体的な参考文献は、フレキシブル光学回路が実装される内部部分を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）アセンブリについて開示している。ボナーニ（Ｂｏｎａｎｎｉ）らの参照特許のように、ナセル（Ｋｎａｓｅｌ）は、フレキシブルシートの間に挟まれている複数の光ファイバを配置している。これらのフレキシブルシートは、「マイラー」（Ｍｙｌａｒ）（登録商標）などから一般に形成され、当業界で公知であるように、光ファイバを所定の位置に保持し、続いて感圧接着剤を用いて他のフレキシブルシートに接合される。この参照特許では、マルチファイバコネクタを光ファイバの個々の第１の端に取付け、プリント回路基板のより少なく実装されている内部部分などの空間をよりたやすく利用することができる光ファイバの第２の端にあるシングルファイバコネクタを用いることによって、空間がプリント回路基板の縁に沿って保護される。
【０００６】
また、これらのフレキシブル回路アプローチはいずれも、予め経路設定されたファイバネットワークまたはその上に実装されたフレキシブル光学回路部分を有するプリント回路基板を備えた大きなシート形で一般に実現されることを留意すべきである。いずれの場合も、これらの回路は一般に、布設中に入力ファイバケーブルおよび出力ファイバケーブルを容易に取付けるために、光学回路の入力端および出力端の両方にスプライスを有する。フレキシブル回路の本体から延在するタブの長さの制限を克服するために、一般にスプライスが必要とされる。さらに、高耐久性のケーブルに連結するために、特殊なコネクタを回路の入力端および出力端に取付けるためにスプライスを用いてもよい。シャッフルまたは光学回路の入力端および出力端の両方におけるスプライスは、光信号の損失を生じ、光ネットワーク全体にわたって加えられるときに、この損失は著しく、利用者によって許容可能でない恐れがある。さらに、機械的スプライスおよび融着スプライスは一般に、スプライスの機械的補強または強化の必要性のために、相当の空間を必要とする。さらに、ここに記載されたフレキシブル光学回路アプローチは一般に、フレキシブル回路まではるばる導く保護外装または「高耐久性」光ファイバリボンを利用することができず、単独層のポリマーフィルムによって形成されるわずかな保護を越えて回路またはシャッフルの中の光ファイバに対する十分な保護を提供することもない。さらに、フレキシブル光学回路設計は、回路内の交差点でこれらのファイバの多くは互いに直接接触しているという点で、個々のファイバを分離したり保護したりしない。
【特許文献１】
米国特許第５，２０４，９２５号公報
【特許文献２】
米国特許第６，００５，９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、織込み機械を必要とすることなく作成することができ、さまざまな異なるシャッフル配置により容易に経路設定することができる３次元光学回路が必要である。「マイラー」（Ｍｙｌａｒ）（登録商標）フィルム、感圧接着剤、光ファイバからなる多層積層構造を積層するより少ない手間で済み、光ファイバの複数のストランドが同時に構築される光学回路配置が必要である。また、光ファイバケーブルの高耐久性リボンを回路まで延ばし、回路から延ばすことができ、シャッフル自体の中で光ファイバのための高耐久性の保護環境を形成する光学回路が必要とされる。ファイバのスプライスがより少なく、光信号の損失を低減する３次元光学回路が必要とされる。さらに、垂直方向（ｚ軸）における空間を十分に利用するためにより効率的にシャッフルを積み重ねることによって、限られた表面積（ｘ軸−ｙ軸）の環境に収める３次元光学回路が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の本願明細書に記載される３次元光ファイバ回路装置および方法は、このような上述の必要性のそれぞれに対処し、多数のさらなる利点も提供するであろう。一実施形態において、本発明は、ステレオリソグラフィ（「ＳＬＡ」）、熱溶解積層法（「ＦＤＭ」）、選択的レーザ焼結法（「ＳＬＳ」）などの高速造形プロセスを用いて構築される硬い一体型の３次元マニホルドであるが、これらに限定されるわけではない。この技術はプロトタイプ作製のためのほか、実際の製造のためにも利用することができるという点で、「高速造形」および「高速製造」なる語は本発明に関して互換性があることを留意されたい。
【０００９】
ＳＬＡプロセスおよび他の高速造形技術を実行するための機器は、比較的高価な機械であるが、これらのシステムは多目的であり、入手しやすい。ＳＬＡ機および他の高速造形機は、コンピュータ支援設計（「ＣＡＤ」）システムで設計することができる実質的に任意の３次元物体を作製するために、容易にプログラム可能である。したがって、多数の光ファイバの経路設定のための３次元マニホルドの設計は、ＣＡＤシステムまたは設計者の着想の可能性にのみ限定されるさまざまな構成または配置に設計されることができる。さらに、適切な曲げ径を形成し、それによって光学信号の損失を最小限に抑えるため、および光学回路を通じて個々のファイバを分離および保護するために、光ファイバの経路設定のための通路またはチャネルを作製するためのこれらのシステムをプログラムすることが可能である。さらに、従来の成形または形成技術を用いて容易に製造することが可能ではない光学回路を作製することが可能である。
【００１０】
本発明によれば、光ファイバマニホルドは、入力点および出力点を接続する多数の中空通路またはこの場合も先の場合と同様に多数の入力点および出力点を有する大多数の硬い中空チューブを有する固体ブロックを含むさまざまな可能な実施形態を取ることができる。ほんの一例として、これらの入力開口部が、等しい数の行および列を有するマトリックスに配置されてもよい。それぞれが８本のファイバを有する８本の光ファイバケーブルの場合には、これは、６４個の入力開口部、６４個の出力開口部およびその間を接続する６４本の通路を有する光学マニホルドが必要になると推測される。マニホルドの入力端および出力端が適切にラベル付けされる場合には、いずれの光ファイバが適切な開口部に挿入され、マニホルドの対向する端にある適切な開口部から出ることになっているかを決定することが利用者にとって比較的容易でなければならない。さらに、特定の入力を特定の出力と接続する通路が唯一であることから、ファイバが互いの中で絡み合うか、またはマニホルドを通して案内する人を混乱させることを懸念する必要はない。
【００１１】
さらに別の実施形態において、本発明は、入力端および出力端を有する硬い一体型の光学マニホルドを形成する工程と、マニホルドの入力端に通じる複数のファイバケーブルを配置する工程と、マニホルドの出力端から出る複数のファイバケーブルを配置する工程と、各入力ケーブルの個々のファイバを分割する工程と、各ファイバをマニホルドの個々の入力開口部に案内する工程と、光学マニホルドの出力開口部から延在する個々のファイバをまとめる工程と、個々のファイバを集めて光ケーブルバンドルに戻す工程と、を含む３次元光学回路を形成するためのプロセスである。一般に、入力ケーブルから光ファイバを剥いで分離し、マニホルドの入力開口部に挿入し、マニホルドを通してから出力側でのみ結果として生じるケーブル群を成端し、シャッフル自体の中ではファイバスプライスは存在しないようにすることが可能である。したがって、シャッフルを含む個々の光学回路の中にスプライスによって被る光信号の損失を完全に排除することが合理的である。光ネットワーク全体を通じて多重化されるのであれば、光信号の損失におけるこの低減は相当有効である可能性がある。
【００１２】
添付図面と共に、以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の方法および装置に関してより完全な理解が得られると思われる。尚、図面において、類似の参照符号は類似の部分を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで図、具体的には図２〜６を参照すると、シャッフルなどの３次元光学回路に組込むことができる光学マニホルドを提供するための本発明によって構成される種々の実施形態または変形が開示されている。本願明細書で用いるとき、「光学マニホルド」なる語は、一連の入力開口部を一連の出力開口部に接続し、入力で第１の規則的な配置に複数の光ファイバを収容し、出力で第２の規則的な配置で複数のファイバを出力するために、多数の通路を形成する３次元光学回路の構成要素を指すものとする。光学マニホルドの開口部に関して用いられるとき、「規則的な配置」なる語は、互いに対する１つの孔の実際の空間的な関係または位置を指すわけではなく、むしろ、出力開口部に対する入力開口部の関係を指す。
【００１４】
ほんの一例として、図１に関して説明したように、完全シャッフルを実現するための光学マニホルドは第１の規則的な関係を有してもよく、この関係において、行１の孔はケーブル１のファイバ１〜８に対応し、行２の孔はケーブル２のファイバ１〜８に対応し、以下同様である。この特定のシャッフルの場合には、マニホルドの出力端の孔は第２の規則的な関係を有してもよく、この関係において、行１の孔はケーブル１〜８のファイバ１に対応し、行２の孔はケーブル１〜８のファイバ２に対応し、以下同様である。このように、マニホルドの両端の孔は８×８の配列に配置されているが、入力における別の孔に対する１つの孔の規則的な関係は出力における規則的な関係と全く異なっていてもよい。つまり、光学マニホルドを通過している少なくとも２本のファイバの互いに対する位置を単に移動するだけで、マニホルドの入力端および出力端における孔の規則的な関係は異なっているに違いない。
【００１５】
個々の光ファイバは、光ケーブルから分離され、光学マニホルドを通って案内され、次に別の光ファイバ、光コネクタ、光導波路またはよく似た任意の他の光学素子と連結されてもよい。本願明細書に図示および説明された実施例のそれぞれは、それぞれが８本の光ファイバを含む８本の光ケーブル、合計６４本の個々の光ファイバの利用を必要とするが、これらの光学回路は、設計者の想像力、ＣＡＤシステムの制限およびステレオリソグラフィまたは他の高速造形機の物理的制限によってのみ制限されるより大きな数またはより少ない数のケーブルおよびファイバを含んでもよいことをさらに留意すべきである。当然のことながら、たとえばそれぞれ８本、１２本、１６本または２４本のファイバを有するケーブルを作成するために、ファイバは通常４の倍数単位で束ねられる。また、本願明細書に図示されている実施例では、光ファイバマニホルドは当業界では公知であるような種々の紫外線効果可能な感光性ポリマーから構成されるが、種々のセラミックおよび金属化合物を用いた高速造形技術を利用することも可能であることを留意すべきである。
【００１６】
かなり一般的な光学回路は、行１、列１〜８に対応する個々のファイバを入力し、個々のファイバを列１、行１〜８に経路設定し、行２、列１〜８に対応する個々のファイバを入力し、個々のファイバを列２、行１〜８に経路設定し、以下同様によって実現される完全シャッフルの光学回路である。当然のことながら、図７〜１１に示されているように、不完全シャッフル配置を用いてファイバを配列することも可能であり、不完全シャッフル配置では行Ｎのファイバがそれぞれ、マニホルドの入力端から出力端までＮ−１個の列の数だけ進む。たとえば、行１では、入力で列１に対応するファイバが列１から出る。入力で列２に対応するファイバが列２から出て、以下同様で、入力列８のファイバは出力列８から出る。行２では、入力列１のファイバは出力列２から出て、入力列２のファイバは列３から出る。以下同様で、入力列８のファイバは、出力列１から出る。さらに、これらの不完全シャッフルは、用いられるＣＡＤシステムおよび高速造形機によってのみ制限される任意の数（たとえば、Ｎ＋１、Ｎ−２など）の方法で配置されることを理解すべきである。本願明細書で説明する高速造形の１つの好ましい形態は、ステレオリソグラフィである。これは、本発明の主要な中心ではないが、一部の詳細では、部品がどのようにステレオリソグラフィ技術を用いて一般に作成されるかに留意する価値がある。
【００１７】
高速造形は、ＣＡＤデータソースから直接、３次元の物理的物体を作製するために一般に用いられているさまざまな関連技術に与えられている名称である。これらの方法は、層のように材料を積層することによって、３次元物体を通常作製する点で、互いにほぼ類似している。高速造形はまた、フリーフォーム作製（Ｆｒｅｅ Ｆｏｒｍ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：「ＦＦＦ」）、層状製造、自動作製およびこれらの語の他の変形などの名前でも呼ばれる。ステレオリソグラフィ（「ＳＬＡ」）は、最も一般的に用いられる高速造形技術である。この技術は、液体感光性ポリマーの面の上にレーザビームをトレースまたはラスタライズすることによって１度に１層の３次元プラスチック部品または物体を作製する。レーザビームが液体の面に当たると、この特殊な類のポリマー材料は急速に凝固する。一旦、物体の１層が完全にトレースされると、物体は、感光性ポリマー材料で充填された容器の中のステージで１層の厚さまで薄くして、次に、第２の層が第１の層のちょうど真上にレーザによってトレースされる。感光性ポリマーは本質的に粘着性であり、３次元物体を形成するために積層されるときに、層は互いに接合しやすい。３次元部品の作成後、ステレオリソグラフィ装置が取り除かれ、より完全に硬化し、さらに大きさを安定させるために、紫外線（「ＵＶ」）後硬化のオーブン状の装置に配置される。
【００１８】
選択的レーザ焼結法の技術は、物体が面上のパターンをトレースするレーザを用いて一度に１層を積層されるという点で、ステレオリソグラフィとある程度類似している。しかし、ポリマーまたは他の材料は通常、粉末の形であり、走査システムの案内の下で当たると、粉末を融解するレーザによって加熱および溶解される。硬化を伴い、用いられる高速造形技術に関係なく、結果として生じる３次元物体は、単独の一体部品であり、最終的な製品を作成するために、いくらかでもあればさらに機械加工をする必要がある。本発明の種々の実施形態の場合には、これらの３次元部品は、光学マニホルドと呼ばれ、任意の数の幾何構成または配置に配置してもよいが、それぞれがマニホルドの単独の入力開口部から単独の出力開口部まで個々の光ファイバを経路設定するための多数の中空通路、チューブまたはチャネルを特徴としている。マニホルドは、直面する可能性がある種々の環境条件および事故からファイバを保護するために十分なほど、相当硬くて強いというさらなる利点を有する。
【００１９】
ここで図２を参照すると、積層された８×８シャッフルマニホルド２００の斜視図が示されている。ここに示されているように、入力開口部２１０および出力開口部２２０が、８×８マトリックスに配置され、入力端の列および出力端の行のそれぞれがその間に配置された支持部材２３０によって積層構成に配置されている。支持部材２３０は、列および行の適切な間隔を確保するために機能し、最終的な部品にさらなる強度および硬さを与えるためにも機能する。光ファイバ（図示せず）で充填されると、この特定の実施形態は、列１〜８からの行１の個々のファイバが出力端の列１、行１〜８にまとめられるという点で、完全シャッフルを形成する。入力の行２、列１〜８のファイバは、出力端の列２、行１〜８に配置されるためにシャッフルされ、以下同様であり、行８、列１〜８のファイバは、マニホルドの出力端の列８、行１〜８にシャッフルされる。個々のファイバのいずれもが臨界曲げ径よりきつい曲げを被らないように確実にさせることによって、光学マニホルドを通過するファイバのそれぞれに関して、光信号の損失を最小限に抑え、機械的寿命を最大にするように、ＣＡＤシステムはプログラムされていることを留意すべきである。
【００２０】
図３を参照すると、本発明によって構成される光学マニホルド３００の別の実施形態が示されている。この具体的な設計において、マニホルド３００の入力開口部３１０および出力開口部３２０は、この場合も他方の上に一方が積層されるか、または互いに隣り合うように積層されるが、その間に配置される支持部材は取外されている。さらに、マニホルド３００の入力端で、列１〜８は、入力開口部３１０の各組の間にさらなる間隔を与えるために、隣り合うように交互交替的にずれている。
【００２１】
ここで図４を参照すると、図３に示された実施形態によって構築されるマニホルド４００が、マニホルド４００の入力開口部４１０につながっている多数の高耐久性ケーブルアタッチメント４５０の追加によって修正されている。このマニホルド４００は、最大８本の高耐久性光ファイバケーブル（図示せず）を収容するのに適している。これらのケーブルのそれぞれは、ケーブルアタッチメント４５０に連結することができ、次に光学マニホルド４００を通って経路設定することができるスナップ嵌合部材を有する。「高耐久性」ケーブルなる語は一般に、「ケブラー」（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）または他の内部張力保持部材の使用によってさらに補強されることができる丈夫なポリマー外部を有する光ケーブルのタイプを指す。このようなケーブルは、厳しい外部環境からかなりの物理的および機械的保護を有する光ファイバを形成する。
【００２２】
ここで図５を参照すると、マルチファイバピッチツール５００の詳細図が示されている。このツールは、リボン間隔またはリボンピッチを有するファイバ１００を収容し、光学マニホルド４００に入れる前に、各ケーブルの個々のファイバを分離または散開するように設計されている。マルチファイバピッチツール５００は、マニホルド４１０の入力開口部とファイバを適切な間隔をとって整列することを確実に行う。
【００２３】
当然のことながら、図６に示されているように、個々のファイバをケーブルバンドルにまとめるために、マニホルドの出力開口部にこれと同一の形の高耐久性ケーブルアタッチメントを用いることも可能である。ここで図６を参照すると、図３に示された実施形態のさらに別の変形が示されている。この具体的な光学マニホルド６００において、高耐久性ケーブルアタッチメント６５０は、マニホルド６００の入力端６１０および出力端６２０の両方に設けられている。
【００２４】
ここで図７〜１１、特に図７を参照すると、入力端板および出力端板のほか、ネジまたは他の取付けハードウェアのための開口部を特徴とする不完全シャッフルの斜視図が示されている。この具体的な光学マニホルド７００の実施形態において、入力行は下から上に１〜８の番号が付けられ、入力列は左から右に１〜８の番号が付けられることを留意されたい。前述したように、この不完全シャッフルの個々のファイバは階段状に再配置される。このシャッフルの手法は、行Ｎに関してファイバをＮ−１列移動する。したがって、行１、列１〜８のファイバは、全く移動せずに、出力行１、列１〜８に密接に関連している。入力行２、列１〜８の個々のファイバは、１工程でシャッフルした列を有する出力行２に対応する。この工程で列１の入力は列２の出力に対応し、列２の入力は列３の出力に対応し、以下同様に対応し、列８の入力が列１の出力に対応する。同様に、行３では、列１の入力が列３の出力に対応し、列２の入力が列４の出力に対応し、列８の入力が列２の出力に対応するまで以下同様に対応する。このような連続が行８を通して実行され、列１が出力列８に対応し、入力列２が出力列１に対応し、以下同様に対応し、入力列８が出力列７に対応する。
【００２５】
ここで図８を参照すると、図７の光ファイバマニホルド７００の下面図が示されている。この図から、ファイバが最小曲げ径を下回らないことと、個々のチューブに封入されるため、個々のファイバがもつれる心配もなくきわめて密に重ねられることができることと、を保証するように、６４本の個々のファイバチューブがどのようにして配置されるかを見ることが可能である。さらに、この図は、入力端板７０５、出力端板７１５およびネジまたは他の取付けハードウェアのために物体の全体深さを延在する孔７３０を示している。当業界において公知であるように、マニホルド７００は任意の数のシステムまたは構成に取付けられてもよいほか、プリント回路基板によく似た取外し可能なカードに取付けられることも可能であることを理解すべきである。さらに、このマニホルド７００は入力端７１０または出力端７２０にいかなる類のコネクタも終端装置も示されていないが、図４および６に示されているものとよく似たマニホルド７００の入力端および出力端でマルチファイバアタッチメントまたは個々のファイバ接続装置または終端装置を用いてもよいことを理解すべきである。
【００２６】
ここで図９を参照すると、図７のマニホルドの側面図が示されている。この図は、マニホルド７００を構成する個々のチューブ、チャネルまたは通路の層のそれぞれに関する積層垂直配置を最もよく示している。用いられる高速造形技術の結果として、ファイバのもつれまたは著しい光信号の損失を恐れることなく、きわめてコンパクトかつ効率的な設計を実現することが可能である。高速造形はまた、隣接する通路またはチューブが共通の側壁を共有することが可能である。したがって、本発明によって作成されるマニホルド７００は、マニホルドを形成するためにまとめられた予め形成されたチューブを合わせたものよりはるかにコンパクトである。
【００２７】
ここで図１０を参照すると、図７のマニホルドの拡大斜視図が示されている。ここで、マニホルド７００の入力端７１０は、１〜８のリボンまたはケーブルの番号および入力端で再び１〜８の番号のケーブルを形成する個々のファイバを識別するために利用者用のマーキングを示していることを明確に示している。当然のことながら、マニホルドの行および列は、適切な識別を容易にするほぼすべての任意の方式でラベル付けまたは色分けされてもよい。
【００２８】
ここで図１１を参照すると、図７に示されたマニホルドの実施形態に関する別の拡大斜視図が示されている。この具体的な図は、これも８〜１のリボンまたはケーブルの番号および１〜８の範囲のファイバ番号を示す利用者用のナンバリングガイドを特徴とするマニホルド７００の出力端７２０を最もよく示している。本発明の独特の利点の１つは、各入力ケーブルの適切に番号付けまたは色分けされたファイバを単に送り込み、マニホルドの対向する端でファイバを適切な出力ケーブルにまとめるだけで、ほぼエラーを防ぐ方法で任意の数の数学的配置のシャッフルを容易にすることであると考えられる。要するに、適切なファイバが適切な入力孔に送り込まれる限り、マニホルドの適切な出力孔から出て、適切なマルチファイバケーブルまたはバンドルに集束されなければならない。
【００２９】
ここで図１２を参照すると、本発明によって構成される別の代替実施形態が示されている。光学マニホルド８００の本体は、一連の積層板８１０を積み重ねることによって構成されてもよい。これらの板８１０のそれぞれは、板８１０の入力端８３０から出力端８４０までその全長にわたって延在している多数の溝またはチャネル８２０を有する。板８１０は光学マニホルド８００を形成するために縁に整列して積層されるように割出されるため、各板８１０のチャネル８２０はマニホルド８００の一端にある入力開口部をマニホルドの対向する端にある出力開口部と接続する通路として機能する。当然のことながら、これらの板は、固形板にチャネルを圧延すること、面上にチャネルを有する板を成形すること、または上述したような層追加プロセスにおいて板を積み重ねることをはじめとする種々の異なる技術によって製造されることができるが、これらの技術に限定されるわけではない。
【００３０】
ここで図１３を参照すると、図１２に関して記載して説明した光学マニホルドの別の実施形態が示されている。図１２の実施形態と同様に、光学マニホルド９００の本体は、一連の積層板９１０を積み重ねることによって構築されることができる。これらの板のそれぞれは、板９１０の入力端９３０から出力端９４０までその全長にわたって延在している多数の溝またはチャネル９２０を有する。しかし、この具体的な実施形態において、チャネルまたは溝９２０は、交差を避けるために、各板上に配置される。これは、ファイバが互いに直接接触して入らないようにするため、またはマニホルド９００の入力端９３０から出力端９４０まで通過中に、ことによると誤ったチャネル９２０に誤った方向に向けられないようにするために行われることができる。ここで示したように、この態様で構成されるマニホルドは、チャネルを交差させ、ファイバに触れることができる板から同様の光学回路を構成しやすくするために、溝付の板９１０の数の少なくとも２倍必要である。これはまた、図１２に示された実施形態よりｚ方向においてはるかに長いか、または大きい積層板マニホルドを生じる。
【００３１】
ここで図１４および１５を参照すると、図１２および１３に示された積層板マニホルドの製造変形をそれぞれ示している。図１４および１５に示したようなマニホルドの実施形態８００’、９００’は、この場合もやはり、他方の上に一方の板８１０’、９１０’を積層して、マニホルドを形成するように割出すことによって作製される。しかし、図１４および１５の実施形態は、圧延、切削または板に成形されるチャネルまたは溝８２０’、９２０’ではなく、むしろその上にパターンを形成するために特定の板８１０’、９１０’に何らかの方法で接着、付着または取付けられるきわめて多数の個々のガイドピース８５０’，９５０’を有する。当業者が認識しているように、きわめて多数のガイドピースを作成し、個々の板にガイドピースを取付けた後、マニホルドを形成するために他方の上に一方の板を積層するために必要な手間または製造工程は、特に圧延、射出成形または他の作成技術によって形成される板に比べて相当であると推測される。図１４および１５は、図１２および１３に示されたように、積層板マニホルドを作製するためのさらに別のアプローチを示すために設けられている。
【００３２】
ここで図１６を参照すると、保護ハウジング１０１０の内部に封入され、プラグインカード１０２０に取付けられている光学マニホルドの斜視図が示されている。この実施形態はまた、プラグイン式光シャッフルモジュール１０００と呼ぶこともできる。ここに示されているように、高耐久性のリボン化された光ケーブル５０が、マルチファイバアタッチメント１０５０に指向され、終端されていないファイバ端が本発明による光シャッフルに入力される。光学マニホルドは、エポキシなどに埋設された成形シート金属、成形ポリマーからなる保護ハウジング１０１０内部に封入される。シャッフルの後で、個々のファイバがリボン化したバンドル６０に再びまとめられ、ブライント嵌合プラグインまたは他の光カードコネクタ１０６０に指向される。これらのコネクタ１０６０は、プラグインカード１０２０の縁でファイバの接続を可能にし、光シャッフルを完全モジュール式即時接続設計において実現することができるようになされた端子として機能する。
【００３３】
ここで図１７を参照すると、３次元光学回路１２００が、この回路に取付けられた単独の高耐久性光ファイバケーブル５０の分解詳細図と共に示されている。３次元光学回路は、図４に関して記載して説明したものと類似の光学マニホルド４００を特徴としている。このマニホルドは、入力端にある８個の高耐久性ケーブルアタッチメント４５０を特徴としている。高耐久性ケーブルアタッチメント４５０は、光ケーブル５０の高耐久性外部からクリンプバーブ１２３０によって光学マニホルド４００自体の本体への機械的負荷および応力の伝達を容易にするために、スナップ式のクリンプバーブ１２３０を収容するようになされている。要するに、本発明の光学マニホルドを利用する光学回路の独特かつ驚くべき特徴の１つは、機械的負荷または応力が実際に、マニホルド自体の一体の本体に伝達および伝搬されることができることにある。これは、マニホルド自体が中を通過しているファイバに対して応力緩和を提供することができるという点で、フレキシブル基板または編込みファイバアプローチとは相当異なる。本発明者らの認識によれば、従来技術は、機械的負荷を伝搬するか、またはファイバ自体に対する応力緩和を提供している間に、光ファイバをシャッフルするか、または光ファイバを回路にまとめることが可能である任意の類の装置を示すことはなかった。
【００３４】
ここに示されているように、多数の光ファイバ１００を含む高耐久性ケーブル５０は、ケーブル５０の高耐久性外部部分を最初に切詰めて、露出したファイバ１００を張力緩和ブート１２１０、クリンプリング１２２０およびクリンプバーブ１２３０の中を通過させ、ケーブル５０の負荷に耐える高耐久性外部にクリンプリング１２２０を圧着し、高耐久性ケーブル５０からバーブ１２３０に機械的応力を伝達するために、クリンプバーブ１２３０内部にクリンプリング１２２０を嵌込み、最後に、バーブ１２３０をクリンプリング１２２０、クリンプバーブ１２３０、マニホルド自体４００に応力を伝達するために、マニホルド４００の高耐久性アタッチメント４５０に接続することによって、ケーブル５０からマニホルド４００を通過させる。高耐久性ケーブル５０の光ファイバ１００が高耐久性アタッチメント４５０を通過するとき、マニホルド４００と確実に適切に整列するようにするために、ピッチツールなどを用いて広げられてもよい。最後に、３次元光学回路を作製するために、光ファイバ１００は、光学マニホルド４００の適切な入力開口部４１０に案内され、挿入される。
【００３５】
ここで図１８を参照すると、フェルールばね式押しピン型コネクタ１４１０を有するシャッフリングコネクタ１４００として用いるために構築される３次元光学回路が示されている。ここに示されているように、３次元回路に光ファイバ１００を配置し、個々のファイバ１００をバンドルまたはリボン化した形にまとめるシャッフルアダプタ１４６０にファイバを出力するために、特に小さい光シャッフル１４５０を用いてもよい。したがって、リボン化したファイババンドル６０は、図示されているように、ブライント嵌合式カードコネクタ１４２０と共に用いるためのフェルールばね式押しピン型コネクタ１４１０で終端されてもよい。光プラグインカードまたはモジュールの類などの電子エンクロージャをはじめとする種々の環境に適合するこのように特に小さいシャッフリングコネクタ１４００を想定することも可能である。この小さくて、きわめて効率の高いモジュール設計は、従来技術のフレキシブル基板技術および適切なコネクタに取付けるための光ファイバスプライスを用いたシャッフルをはじめとする光学回路を作製するのに必要なきわめて広い面空間とは相当異なる。
【００３６】
図１９において最もよく分かるように、組立てられたシャッフリングコネクタ１４００は、設計において相当コンパクトであってもよい。このモジュール構成要素全体は、長さおよび幅はいずれも２．０インチ未満であり、高さは１．０インチ未満であっても差し支えない。比較のため、類似の機能を実行するために構成されるフレキシブル基板の光学回路は、長さ方向および幅方向の両方において１２．０インチ以上必要である可能性があり、ｚ方向においてより薄くしても、電子エンクロージャの密に詰め込まれた環境の中では、そのような広い表面積を確保することは困難である。
【００３７】
ここで図２０を参照すると、高耐久性ファイバ入力１５１０、隔壁コネクタ出力１５２０およびラック取付けに適したハウジング１５５０を有する集積されたシャッフルモジュール１５００を示す３次元光学回路の斜視図が示されている。ここに示されたモジュール設計は、電子エンクロージャ内のラック取付けに適した耐久性ハウジング１５５０を特徴としている。この具体的な３次元光学回路は、図７〜１１に関して図示して説明した実施形態の光学マニホルド７００を特徴としている。この３次元光学回路は、ハウジング１５５０の中で安全な曲げ径を通り、モジュール１５００の出力に設けられた光終端部および隔壁コネクタ１５２０に光ファイバを案内するためのファイバ経路特徴部またはフィン１５３０をさらに具備している。また、このモジュール１５００の入力には、ほぼどんな長さでもよい高耐久性ケーブル５０からファイバを収容するようになされ、光ファイバに関する応力緩和をこの場合も提供するために、高耐久性ケーブル５０からハウジング自体の本体に機械的負荷および応力を効率的に伝達するための高耐久性ケーブルアタッチメント１５１０が設けられることを留意すべきである。このモジュール設計はある特定の形の光学マニホルドを特徴としているが、当業者は、実質的に任意の光学マニホルド、特に本発明の一体型の本体を有する高速造形光学マニホルドの実施形態によって形成される光学マニホルドを十分に理解されたい。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態は実施例および前述の詳細に示してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるわけではなく、以下の特許請求の範囲において定義したように、本発明の精神を逸脱することなく、部品および要素の種々の再配置および修正を行うことができることを理解されたい。したがって、添付特許請求の範囲の精神および範囲は、本願明細書に含まれる好ましい実施形態の説明に限定すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】完全な８×８光シャッフルにおける多数のケーブルおよびファイバの簡略化した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によって構成され、光学マニホルドの入力端および出力端の種々の行および列の間に、適切な間隔および構造的な硬さを確保するための断面ブレーシング部材を特徴とする光学マニホルドの斜視図である。
【図３】交互交替的に並んでいる入力および積み重ねられた出力を特徴とする本発明の別の実施形態によって構築される光学マニホルドの斜視図である。
【図４】マニホルドの一端に高耐久性ケーブルを収容するための高耐久性ケーブルアタッチメントを特徴とする図３の実施形態による光学マニホルドの斜視図である。
【図５】図４の光学マニホルドと整列されるピッチツールの内部構造を示す詳細斜視図である。
【図６】光学マニホルドの入力端および力端の両方において高耐久性ケーブルアタッチメントを特徴とする図３の実施形態による光学マニホルドの斜視図である。
【図７】入力端板、出力端板および取付けブラケットをさらに組込んだ本発明のさらに別の実施形態による光学マニホルドの斜視図である。
【図８】マニホルドの隅付近に位置する４つの取付け孔を明確に示す図７の実施形態による光学マニホルドの下面図である。
【図９】入力端および出力端の両方における一体端板を特徴とする図７の実施形態による光学マニホルドの側面図である。
【図１０】入力端板と、リボンおよびファイバ番号付けシステムと、を特徴とする図７の実施形態による光学マニホルドの詳細斜視図である。
【図１１】出力端板と、リボンおよびファイバ番号付けシステムと、を特徴とする図７の実施形態による光学マニホルドの詳細斜視図である。
【図１２】刻まれた溝またはチャネルを有する一連の板を積み重ねることによって、本発明によって構成される光学マニホルドの分解斜視図である。
【図１３】刻まれた溝またはチャネルを有する一連の板を積み重ねることによって構成される図１２に示されたものとは別の実施形態の光学マニホルドの分解斜視図である。
【図１４】溝またはチャネルを形成するために、表面に固着される複数のファイバガイド部品を有する一連の板を積み重ねることによって、本発明によって構成される光学マニホルドの分解斜視図である。
【図１５】溝またはチャネルを形成するために、表面に固着される複数のファイバガイド部品を有する一連の板を積み重ねることによって構成される図１４に示されたものとは別の光学マニホルドの分解斜視図である。
【図１６】光学マニホルドが保護ハウジング内部に封入され、プラグインカード上に取付けられている本発明によって構築される３次元光学回路の斜視図である。
【図１７】光学マニホルドにおいて高耐久性光ケーブルが高耐久性ケーブルアタッチメントに連結される本発明によって構築される３次元光学回路の分解斜視図である。
【図１８】フェルールばね式押しピン型コネクタを有するシャッフリングコネクタを示す本発明によって構築される３次元光学回路の分解斜視図である。
【図１９】フェルールばね式押しピン型コネクタを有するシャッフリングコネクタを示す図１８に示された３次元光学回路の組立斜視図である。また、
【図２０】高耐久性ファイバ入力、隔壁コネクタ出力を備えた総合シャッフルモジュールおよびラック取付けに適したエンクロージャを示す本発明によって構築される３次元光学回路の斜視図である。

Claims (31)

1. 入力端および出力端を有する一体型本体と、
   第１の規則的な配置において複数の入力開口部を有する前記入力端と、
   前記第１の規則的な配置とは異なる第２の規則的な配置において複数の出力開口部を有する前記出力端と、
   複数の一体形成される通路をさらに含み、前記通路のそれぞれが単独の入力開口部を単独の出力開口部と接続させる前記一体型本体と、
   を具備する光学マニホルド。
2. 前記一体型本体が、ポリマー材料から形成される、請求項１に記載の光学マニホルド。
3. 前記一体型本体が、必要なポリマー材料の量を低減するために空隙を含む、請求項２に記載の光学マニホルド。
4. 前記一体型本体が、金属から形成される、請求項１に記載の光学マニホルド。
5. 前記一体型本体が、追加製造プロセスによって形成される、請求項１に記載の光学マニホルド。
6. 前記通路が、研磨剤を含むスラリ研磨によって滑らかにされている、請求項１に記載の光学マニホルド。
7. 少なくとも１つの高耐久性ケーブルアタッチメントが、前記一体型本体の前記入力端または前記出力端に設けられる、請求項１に記載の光学マニホルド。
8. 前記少なくとも１つの高耐久性ケーブルアタッチメントが、張力緩和を提供するために、高耐久性ケーブルの耐負荷部分を前記一体型本体に固締する、請求項７に記載の光学マニホルド。
9. 少なくとも１本のマルチファイバ終端装置が、前記一体型本体の前記入力端または前記出力端に作成されている、請求項１に記載の光学マニホルド。
10. 前記一体型本体が、保護ハウジング内部に密閉されている、請求項１に記載の光学マニホルド。
11. 少なくとも１つの光コネクタが、前記保護ハウジングに固締されている、請求項１０に記載の光学マニホルド。
12. 前記一体型本体が、光シャッフルモジュールを形成するために、プラグインカードに取付けられている、請求項１に記載の光学マニホルド。
13. 前記光シャッフルモジュールが、ラック取付けされている、請求項１２に記載の光学マニホルド。
14. 複数の板を有し、前記板のそれぞれが入力端および出力端を有する本体を含み、
    各板が前記入力端から前記出力端まで各板の全長に広がる複数のチャネルで形成され、
    前記本体が積層構成に前記複数の板を配置することによって構築され、前記チャネルのそれぞれが単独の入力開口部を単独の出力開口部と接続させる通路を形成する、
    光学マニホルド。
15. 前記少なくとも１本の通路が、非直線である、請求項１４に記載の光学マニホルド。
16. 少なくとも２つのチャネルが、少なくとも１枚の板上で交差する、請求項１４に記載の光学マニホルド。
17. 前記板が、実質的に剛性である、請求項１４に記載の光学マニホルド。
18. 前記板が、互いに対して前記板を割り出すための整列手段をさらに具備する、請求項１４に記載の光学マニホルド。
19. 前記チャネルが、前記板のそれぞれを圧延することによって形成される、請求項１４に記載の光学マニホルド。
20. 前記チャネルが、前記板のそれぞれを射出成形することによって形成される、請求項１４に記載の光学マニホルド。
21. 複数の中空のチューブを有する本体であって、前記チューブのそれぞれが入力端および出力端を有する、本体と、
    第１の規則的な配置において複数の入力開口部を有する第１の端板と、
    前記第１の規則的な配置とは異なる第２の規則的な配置において複数の出力開口部を有する第２の端板と、を含み、
    前記本体が、前記第１の端板と前記第２の端板との間に配置され、前記中空のチューブのそれぞれが単独の入力開口部を単独の出力開口部に接続させる光学マニホルド。
22. 前記チューブが、可撓性である、請求項２１に記載の光学マニホルド。
23. 前記チューブが、実質的に剛性である、請求項２１に記載の光学マニホルド。
24. 前記チューブが、２つの半円筒ハーフから形成される、請求項２３に記載の光学マニホルド。
25. 前記チューブが、色分けされている、請求項２１に記載の光学マニホルド。
26. （ａ）第１の規則的な配置において複数の入力開口部を有する入力端と、
    （ｂ）前記第１の規則的な配置とは異なる第２の規則的な配置において複数の出力開口部を有する出力端と、
    （ｃ）複数の通路であって、前記通路のそれぞれが単独の入力開口部を単独の出力開口部と接続させる通路と、
    を具備する光学マニホルド。
27. 光ファイバを接続する方法であって、
    （ａ）（ｉ）第１の規則的な配置において複数の入力開口部を有する入力端と、（ｉｉ）前記第１の規則的な配置とは異なる第２の規則的な配置において複数の出力開口部を有する出力端と、（ｉｉｉ）複数の通路であって、前記通路のそれぞれが単独の入力開口部を単独の出力開口部と接続させる通路と、を含む光学マニホルドを形成する工程と、
    （ｂ）前記マニホルドの中に光ファイバを通す工程と、
    （ｃ）前記光学マニホルドの前記出力端においてのみ前記光ファイバを終端して、前記光学マニホルド内部にファイバスプライスがないようにする工程と、を含む方法。
28. （ａ）光学マニホルドを代表するＣＡＤデータソースを作成する工程、および
    （ｂ）前記ＣＡＤデータソースを用いて高速造形プロセスによって前記光学マニホルドを作成する工程
    を含む光学マニホルドの作製方法。
29. （ａ）マニホルド内部に位置する個々のファイバが、臨界曲げ径よりきつい曲げを被らせないことを保証するようにプログラムされるＣＡＤシステムを用いて、光学マニホルドを設計する工程、および
    （ｂ）前記ＣＡＤシステムによるデータを用いて高速造形プロセスによって前記光学マニホルドを作成する工程
    を含む光学マニホルドの作製方法。
30. （ａ）光ファイバ用の隣接通路が、共通の側壁を共有するように、ＣＡＤシステムを用いて、光学マニホルドを設計する工程、および
    （ｂ）前記ＣＡＤシステムによるデータを用いて高速造形プロセスによって前記光学マニホルドを作成する工程を含む光学マニホルドの作成方法。
31. それぞれが入力端を出力端に接続させ複数の通路を含む本体を含み、前記本体が、中を通過する光ファイバに対して応力緩和を提供する、光学マニホルド。