JP2005049569A - 光コネクタの接続損失計算方法及びそれを用いた光コネクタの接続損失計算シミュレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来る。
【解決手段】長手方向に貫通孔を有するフェルール１に光ファイバ３を挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルール１の寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバ３の寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする。
【選択図】 図１
【解決手段】長手方向に貫通孔を有するフェルール１に光ファイバ３を挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルール１の寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバ３の寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる光コネクタの接続損失値の分布データをシミュレーションにより推定する方法及びその方法を用いたシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この光通信において、光ファイバ同士の接続には光コネクタが用いられている。
【０００３】
該光コネクタに用いられるプラグ１０は、図９及び図１０に示すように円筒形のフェルール１に光ファイバ保護具２が予め固定されており、フェルール１に形成された貫通孔１ａに被覆を除去した光ファイバ３の先端部分を挿入し、接着剤４により保持固定し、一対のフェルール１をスリーブ５の両端から挿入して、該スリーブ５の内部で凸球面状に研磨加工した先端面１ｂ同士を当接させるようにした構造となっている。
【０００４】
上記光コネクタでは、低損失でかつ低反射の光接続を保障するため、光コネクタの組立後、光学特性の測定が行われる。測定項目としては、光コネクタの接続部での光の透過率を示す接続損失と、光の反射率を示す反射減衰量とがあり、現在はこれらの接続損失と反射減衰量とを人手により個別に測定している。
【０００５】
図１１（ａ）及び（ｂ）は光コネクタのランダム接続損失の測定法を説明する図である。この図において、ＬＤ光源１１、リファレンス光コード１２、光コネクタ１２ａ、リファレンス光コネクタ１２ｂ、アダプタ１３、被測定用である両端に光コネクタ付きの光コード１４、測定対象である光コネクタ１４ａ、終端側の光コネクタ１４ｂ、受光ユニット１５、パワーメータ１６から構成されている。
【０００６】
ここでリファレンス光コネクタ１２ｂとは、測定対象である光コネクタ１４ａ、１４ｂと同一の仕様の光コネクタであり、通常は製造上の被測定用光コネクタと同一ロットからランダムに抽出されたものを用いる。
【０００７】
まず、光コネクタの接続損失の測定に先立ち、図１１（ａ）に示す測定系において、接続損失の基準設定を行う。リファレンス光コード１２の一端の光コネクタ１２ａをＬＤ光源１１に接続し、リファレンス光コネクタ１２ｂを受光ユニット１５に接続する。リファレンス光コネクタ１２ｂからの出射光は、空気層を介して受光ユニット１５により受光される。このリファレンス光コネクタ１２ｂから出射パワーＰ０をパワーメータ１６により読み取り、この値を接続損失測定における基準値（接続損失を０ｄＢ）と規定する。
【０００８】
次に、測定対象である光コネクタ１４ａの接続損失を測定するため、リファレンス光コネクタ１２ｂを受光ユニット１５から取外した後、図１１（ｂ）に示すように、アダプタ１３を介して被測定用の光コード１４と接続し、光コネクタ１４ｂからの出射光は、基準値測定の時と同様に、空気層を介して受光ユニット１５により受光される。この時の出射パワーＰ１をパワーメータ１６により測定する（特許文献１参照）。
【０００９】
光コネクタの接続部での接続損失ＩＬは、前記出射パワーＰ０、前記出射パワーＰ１、光ファイバの伝送損失α（ｄＢ／Ｋｍ）、光コネクタの端面での反射損失βを用いて次式で表される。
【００１０】
【数１】
【００１１】
ここで、光コネクタの端面での反射は、通常０．０１％以下であり、反射損失βは測定器の分解能以下となるため考えなくてもよい。また、シングルモード光ファイバの場合は、伝送損失αは０．３５ｄＢ／Ｋｍ以下である。従って、測定対象とする光コードの長さが３０ｍ以下の場合は、伝送損失αは測定器の分解能にほぼ等しい０．０１ｄＢ程度となるため無視して差し支えなく、３０ｍ以上の場合も光ファイバの伝送損失（α／ｍ）を予め測定もしくは計算しておけば、いずれの場合も数１より光コネクタの接続損失ＩＬを簡単に求めることができる。
【００１２】
光コネクタにおける接続損失の要因としては、光ファイバのコア相互の軸ずれ、光ファイバ相互の角度ずれ、光コネクタ間の端面間隙、光ファイバ相互の構造不一致等があるが、通常の単一モード光コネクタでは、光ファイバのコア間の軸ずれ（以下、「軸ずれ」と称する）が主要因である。
【００１３】
軸ずれの主要因は、フェルール１の貫通孔１ａの加工精度である。しかし、通常の単一モード光コネクタで要求される偏心量が約０．７μｍ以下の領域では、貫通孔１ａの偏心測定値と実際の接続損失値との間には殆ど相関は認められない。これは、光ファイバのコアの偏心と貫通孔１ａの偏心とは必ずしも一致しないためである。即ち、光コネクタの貫通孔１ａと、該貫通孔１ａに挿入される光ファイバとの間には約１μｍ程度のクリアランスが必要であり、更に、光ファイバ自身も外径中心に対してコアが僅かに偏心しているため、貫通孔１ａに偏心がない場合であっても、軸ずれが生ずることがある。
【００１４】
ここで、光コネクタにおいて光ファイバ３のコアのフェルール１の外周面の中心に対する偏心量を測定することにより、単一モード光ファイバの光コネクタ接続において、光ファイバ間の軸ずれｄによる挿入損失ＩＬ（ｄＢ）は次式で与えられる。
【００１５】
【数２】
【００１６】
ここで、ωは光ファイバのモードフィールド半径である。この式を展開すると次式となる。
【００１７】
【数３】
【００１８】
ここで、ω＝４．７μｍと仮定すると、光ファイバ間の軸ずれｄによる挿入損失ＩＬΔ（ｄＢ）は、軸ずれｄが０．５μｍの場合には約０．０５ｄＢ、１μｍで約０．２０ｄＢ、２μｍで約０．７９ｄＢになる。したがって、光ファイバ間の軸ずれが大きくなるにしたい、接続損失の変化量が増大する。
【００１９】
次に、光ファイバ相互の角度ずれ（以下、「角度ずれ」と称する）の主要因はフェルール１の貫通孔１ａの外周面１ｃに対する角度ずれである。ここで、光コネクタにおいて、光ファイバ３の出射角の外周面１ｃに対する角度ずれをθとすると、挿入損失ＩＬθ（ｄＢ）は次式で表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】
ここで、ｎは光ファイバの屈折率であり、λは真空中の光の波長を表す。ここで、λに光ファイバの一般的な屈折率１．４６を代入し展開すると次式となる。
【００２２】
【数５】
【００２３】
ここで、光ファイバ間の角度ずれθによる挿入損失ＩＬθ（ｄＢ）は、角度ずれθが０．２°の場合には約０．０１４ｄＢ、０．５°の場合には約０．０８９ｄＢとなり、角度ずれθが大きくなるにしたがい、接続損失の変化量が増大する。しかし、軸ずれｄに対する接続損失に比べて影響が少ない。
【００２４】
上記数１及び数２より図１２に示すように、軸ずれと角度ずれと接続損失を示したグラフが簡易的に用いられ、個別の光コネクタの角度ずれ及び軸ずれから大まかな接続損失を推定していた（非特許文献１参照）。
【００２５】
【特許文献１】
特許３３２３９１９号公報（段落０００３〜０００８）
【００２６】
【非特許文献１】
研究実用化報告第３２巻第３号（１９８３）Ｐ６７５、「単一モードファイバ用光回路」３．１項
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の接続損失を推定する方式では、軸ずれはフェルールの偏心量、フェルールの貫通孔１ａと光ファイバの外径差及び光ファイバのコアの同芯度等が複雑に絡み合うために、光ファイバをフェルールに接着固定した後の光ファイバのコアの位置が外周面の中心に対して、どれだけ偏心しているかを測定しなければならず、また、角度ずれについても同様に光ファイバをフェルールに接着固定した後の光ファイバの長手方向の角度が外周面に対して、どれだけ傾いているのかを、光を光ファイバの先端から出射させて出射角を測定してからでないと、接続損失を推定できなかった。
【００２８】
つまり、全てサンプルを実際に製造してそれから、測定しなければならなかったので、サンプル作成上及び軸ずれ、角度ずれの測定上多大な工数を要した。
【００２９】
また、実際にサンプルを作成するのであれば、出射角や軸ずれを一々測定しなくとも、直接接続損失を測定すれば実測値を得ることが出来たが、いずれにしても接続損失を測定するために多大な工数を要した。
【００３０】
更には、従来の方法で測定した軸ずれおよび角度ずれは、光ファイバ及びフェルールの寸法パラメータが複雑に絡み合っているために、どのパラメータがどのように接続損失に影響を与えているかを類推することは困難であった。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３２】
また、少なくともフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから、ランダムに特定のデータを抽出し、それらの組み合わせにより軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値のデータを複数得ることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３３】
更には、上記接続損失計算シミュレータにおいて、フェルール貫通孔の外周部に対しての角度ずれである角度パラメータの分布データを組み合わせることを特徴とする。
【００３４】
しかも、上記接続損失計算シミュレータにおいて、割スリーブの寸法パラメータもしくは角度パラメータの分布データ、または、割スリーブの接続損失値の分布データを組み合わせることを特徴とする。
【００３５】
そして、フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めることを特徴とする。
【００３６】
更には、フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めて単一のプラグの軸ずれ量とし、該単一のプラグの軸ずれ量のデータを２個と、フェルールの外径差による軸ずれを加味して求めたペア化した軸ずれ量から接続損失値を計算することにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３７】
また、ペア化した軸ずれから算出した接続損失値と、ペア化した角度ずれから算出した接続損失値と、割スリーブの接続損失値を合計することにより総合接続損失値とすることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３８】
そして、光コネクタの接続損失計算シミュレータにおいて、上記の光コネクタの接続損失計算方法の少なくともいずれかを用いたことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を説明する。
【００４０】
本発明は、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００４１】
本発明の一例として、モンテカルロ法にて円筒形の単心フェルールを用いた光コネクタの接続損失値の分布をシミュレーションする方法について図１に示す。
【００４２】
まず、予め用意した光ファイバ外径の分布データから１個のデータを抽出する。抽出方法は、乱数を発生させてデータの抽出を行う。乱数を用いることから、賭け事の街で有名なモナコのモンテカルロの名前がつけられている。具体的には、乱数表を用いるか、もしくはパーソナルコンピュータを用いて、例えばマイクロソフト社の表計算ソフトウェアである「Ｅｘｃｅｌ」での乱数発生関数ＲＡＮＤ（）やＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（）を用いることにより、比較的容易に得ることが出来る。データの抽出方法の詳細については後述する。
【００４３】
次に、フェルール内径の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。ここで、フェルール先端面において光ファイバの外周面はフェルールの内周面に少なくとも１箇所で必ず当接するので、フェルール内径と光ファイバ外径の隙間つまりフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値が軸ずれとなる。
【００４４】
次にフェルール同芯度の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。更には、光ファイバコア同芯度の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。
【００４５】
以上のフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値及びフェルール同芯度及び光ファイバコア同芯度から単一プラグの総軸ずれを計算する。
【００４６】
図２（ａ）は貫通孔１ａを有するフェルール１に光ファイバ保護具２が固定されており、光ファイバ３を光ファイバ保護具２の開口部から挿入固定してプラグ１０が形成される。軸ずれはフェルール先端面１ｂでの外周部１ｃの中心からの位置のずれを意味するので、Ａ視した図を図２（ｂ）に示す。
【００４７】
ここで、外周部１Ｃの中心をＯ１とする。フェルールの貫通孔の中心をＯ２とすると、Ｏ２の位置ずれが同芯度の半値となる。次に、光ファイバの中心位置がＯ３であり、Ｏ２とＯ３の距離はフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値となる。更に、光ファイバコアの中心位置はＯ４となり、Ｏ３とＯ４の距離は光ファイバコアの同芯度の半値となる。最終的にＯ１とＯ４の距離がフェルール外周部１ｃに対する総軸ずれｄＴとなる。
【００４８】
この様に、各パラメータにおける単一の軸ずれは軸ずれしている３６０°方向の角度に依存するので、各パラメータにおける軸ずれが大きければ総軸ずれが大きくなるとは限らない。
【００４９】
以上により、単一プラグの軸ずれを求めたが、光コネクタとしては一対２個のプラグを当接させた条件で計算する必要があり、図３を用いてペア化した軸ずれの計算方法について説明する。
【００５０】
図３（ａ）はフェルール１にフェルール１´が当接した状態を示しており、割スリーブ５によって先端面１ｂと１ｂ´が接触している。
【００５１】
ここで図３（ｂ）に示すように、割スリーブ５のスリット５ａの対向部５ｂの内周面がフェルール１とフェルール１´の位置基準点となり、大径のフェルール１´がスリット５ａの方向へ位置ずれを生じることとなる。小径フェルール１の外周部の中心Ｏ１に対する総軸ずれの中心をＯ４とし、大径フェルール１´の外周部の中心Ｏ１´に対する総軸ずれの中心をＯ４としたときに、Ｏ１とＯ１´の距離ｄＳ分スリット５ａの方向へ位置ずれを生じる。ここでＯ１とＯ１´の距離ｄＳは大径フェルール１´の外径と小径フェルール１の外径との差の半値である。
【００５２】
従って、ペア化した最終的な軸ずれの中心はＯ５となりＯ４とＯ５との距離ｄＰがペア化した軸ずれとなる。
【００５３】
ここで、大径フェルール１´と小径フェルール１の外径は図１に示す様にフェルール外径の分布データからランダムに抽出しておく。
【００５４】
次に、角度ずれであるが、これも上記同様に角度ずれの分布データから、ランダムに２個のデータを抽出して、ペア化した角度ずれを計算する。
【００５５】
図４（ａ）はフェルール１、１´が割スリーブ５内部で先端面１ｂ、１ｂ´にて当接している状態の断面図であり、図４（ｂ）はその立体図である。
【００５６】
貫通孔１ａ、１ａ´は断面上、外周部１ｃ、１ｃ´に対してθ°、θ´°傾いている。しかしながら、接触面を基準として３６０°方向にφ、φ´傾斜していることも考慮に入れる必要があり、最終的にフェルール１の角度ずれのベクトルｒとフェルール１´のベクトルｒ´との相対的な角度がペア化した角度ずれとなる。
【００５７】
なお、本発明のシミュレータでは各パラメータの分布データの数は多ければ多いほど良い。データ数が少なければ出力される接続損失値の精度が悪くなるが、少なくとも３２データ程あればよい。
【００５８】
ここで、分布データから乱数を用いて一様なランダムに１個のデータを抽出する方法について図５を用いて説明する。
【００５９】
データには１番からｎ番まで整数で連番をつけておく。この場合、データＸｎは並べておく必要は特にない。次に乱数を発生させてｉ番目のデータ番号を抽出し、そのデータＸｉを抽出する。具体的には一例として、前出の表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」ではＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（１、ｎ）の関数を与えて１〜ｎまでの整数を発生させて、その得られた単一の乱数からデータの入力されているｉ番目のセルのデータを抽出することにより得ることが出来る。
【００６０】
次に、図６に３６０方向の角度を乱数を用いて一様なランダムに１個のデータを抽出する方法について図６を用いて説明する。
【００６１】
角度は０°〜３５９．９９９９・・・°まであるが、接続損失の計算上は１°単位で十分なので、０〜３５９°としてδ°を抽出する。これも前記同様に表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」ではＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（０、３５９）の関数を与えて０〜３５９までの整数を発生させて、その得られた単一の乱数を角度とすることにより得ることが出来る。
【００６２】
以上によりペア化した軸ずれとペア化した角度ずれを算出することができた。
【００６３】
次に図１に戻り説明するが、ペア化した軸ずれから数３より軸ずれによる接続損失値ＩＬΔを求める。更にはペア化した角度ずれから数５より角度ずれによる接続損失値ＩＬθを求める。そして、割スリーブの接続損失分布データから前記同様に乱数を発生させて１個の接続損失値ＩＬＳを抽出する。
【００６４】
なお、割スリーブは接続損失分布データから乱数を発生させて接続損失値ＩＬＳを抽出するとしているが、割スリーブの寸法の分布データからランダムにデータを抽出して接続損失を算出する方法を用いてもよい。
【００６５】
以上の軸ずれによる接続損失値ＩＬΔと角度ずれによる接続損失値ＩＬθと割スリーブの接続損失値ＩＬＳを合計したものが、トータル接続損失となる。該トータル接続損失はペア化した一対のフェルールの組み合わせなので、次に上記同様に複数の接続損失値を計算する。これらの複数の接続損失値から分布データを得ることが出来る。
【００６６】
接続損失の分布データを求める方法は図７に示すようにプラグのサンプル数をｎ個として、各プラグのフェルールの内径、同芯度、外径、角度ずれ、光ファイバの同芯度、外径の６パラメータをランダムに抽出しておき、総当りで組み合わせる方法である。各組み合わせにおいて、割スリーブの接続損失値はランダムに抽出して加算していく。
【００６７】
例えば、サンプル１とサンプル２では接続損失値をＸ１２とし、サンプル１とサンプルｉでは接続損失値をＸ１ｉ、サンプルｎ−１とサンプルｎとでは接続損失値をＸｎ−１ｎとして、総数量が０．５×（ｎ２−ｎ）のデータから、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめ、更にはそれをヒストグラム化することが望ましい。
【００６８】
なお、最大値はシミュレーション上は、確率の僅かなところまで算出されてくる可能性があるので、現実的な値とはならない。そこでＩＥＣ６１７５５−２−１で規定されているように９７％最大値を用いることでもよい。
【００６９】
本発明の接続損失のデータ数は少なくとも１００個のデータがあることが望ましく、特に望ましくは５００個以上のデータがあることがよい。これは、データ数が多ければ多いほど、ヒストグラム化した際に滑らかな曲線の分布とすることができるからである。
【００７０】
また、上記総当り方式でなくとも、ＩＥＣ６１３００−３−３４に規定されているような、両端にプラグを有した１０本のパッチコードと、割スリーブを有した１０個のアダプタを用いて、パッチコードとアダプタとで１０組とした各組み合わせにより、総数量が３８０個のデータを求めて、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめる方法１を用いてもよい。
【００７１】
更に、ＩＥＣ６１３００−３−３４の方法２に規定されているように、両端にプラグを有した１０本のパッチコードと、アダプタとパッチコードを一対としたに５本のリファレンスプラグを用いて、総数量が１００個のデータを求めて、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめる方法を用いてもよい。
【００７２】
以上、モンテカルロ法を用いた例で説明してきたが、モンテカルロ法に限ることなくフェルールを有した光コネクタの少なくともフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする方法であれば、いかなる方法を用いてもよく、本発明の効果である、多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来る。
【００７３】
また、上記説明は本発明の一例として円筒形の単心フェルールを用いて説明したが、これに限ることはなく、円筒形の多心フェルールに用いることでもよいし、また矩形のフェルールに用いることでも、本発明の同等の効果を奏することができる。
【００７４】
光コネクタの接続損失を小さくするために、軸ずれの方向をある一定方向に合わせこむ、調芯技術が導入されているが、本発明の光コネクタの接続損失計算方法を用いることも可能である。
【００７５】
なお、本発明の光コネクタの接続損失計算シミュレータは、上記説明した光コネクタの接続損失計算方法を用いたシミュレーションソフトウェアであり、更には該シミュレーションソフトウェアをインストールしたパーソナルコンピュータ等の機器をいう。
【００７６】
前記、パーソナルコンピュータの総合型表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」で作成する方法が、簡便、低価格でしかももっとも一般的に使い慣れた方法であるために特に望ましいが、Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃ言語等を用いて作成することでも、同様に本発明の効果を奏することができる。
【００７７】
本発明の光コネクタの接続損失計算方法及びそれを用いたシミュレータは、シングルモ−ド光ファイバで説明してきたが、マルチモード用光ファイバにも適用することができる。
【００７８】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
【００７９】
図１に示す本発明の光コネクタの接続損失計算シミュレータを用いて、フェルール内径をφ１５２．２〜１２５．７μｍ、同芯度を０〜０．８μｍ、外径をφ２．４９８９〜２．４９９２ｍｍ、角度ずれを０．０２〜０．１４°、光ファイバの同芯度を０〜０．４μｍ、外径を１２４．８〜１２５．３μｍの分布データとして、シミュレーションを行った。図７の方法にて、５０個のプラグとして、総当りで１，２２５個の接続損失のデータ数を得た後、ヒストグラムを描いた。
【００８０】
そのヒストグラムを図８に示す。
【００８１】
ここで、ヒストグラムの縦軸をデータ総数２４７５で除した確率で示した。
【００８２】
以上より、接続損失値の平均値が０．１５４ｄＢ、ばらつきが０．０９６ｄＢ、最大値が０．６８ｄＢ、９７％最大値が０．３７ｄＢという結果となった。
【００８３】
次に比較として、上記シミュレータにて使用した分布データをもつフェルール内径をφ１５２．２〜１２５．７μｍ、同芯度を０〜０．８μｍ、外径をφ２．４９８９〜２．４９９２ｍｍ、角度ずれを０．０２〜０．１４°、光ファイバの同芯度を０〜０．４μｍ、外径を１２４．８〜１２５．３μｍの分布データをもつサンプルを５０個作成して、接続損失を図１１に示す方法にて実測し、図７の方法にて、総当りで１，２２５個の接続損失のデータ数を得た。
【００８４】
このとき、研磨後損失測定前のフェルール先端面は光学顕微鏡にてごみ、きず等のなきことを確認してから測定した。
【００８５】
その結果は、接続損失の平均値が０．１６３ｄＢ、ばらつきが０．１１２ｄＢ、最大値が０．６４ｄＢとなった。
【００８６】
以上より、本発明のフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする方法は、サンプルを作成し接続損失を実測する方法とほぼ同等の値が得られることが確認できた。
【００８７】
なお、所要時間は、本発明はデータ入力を含めて数十分であったのに対して、比較例の実測する方法では、サンプル作成、測定、データまとめ含めて数十時間かかり、本発明では多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来た。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることにより、多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続損失計算シミュレータの流れを示すフローチャートである。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の単一プラグの軸ずれを説明する図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明のペア化した軸ずれを説明する図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明のペア化した角度ずれを説明する図である。
【図５】本発明の分布データから乱数を発生してランダムにデータを抜き取る方法を説明する図である。
【図６】本発明の３６０°から乱数を発生して一様にランダムに角度を抜き取る方法を説明する図である。
【図７】本発明の複数データを組み合わせる方法を説明する図である。
【図８】本発明の接続失計算シミュレータにて推定した実施例を示すグラフである。
【図９】一般的なプラグを示す断面図である。
【図１０】一般的な光コネクタを示す断面図である。
【図１１】光コネクタの接続損失の測定方法を示す図である。
【図１２】軸ずれと角度ずれと接続損失を表す線図である。
【符号の説明】
１：フェルール
１´：フェルール
１ａ：貫通孔
１ｂ：先端面
１ｃ：外周部
１ｄ：先端面
１ｅ：面取部
２：ファイバ保護具
３：光ファイバ
３ａ：コア
３ｂ：クラッド
４：接着剤
５：スリーブ
１０：プラグ
１１：ＬＤ光源
１２：リファレンス光コード
１２ａ：光コネクタ
１２ｂ：光コネクタ
１３：アダプタ
１４：被測定用光コード
１４ａ：光コネクタ
１４ｂ：光コネクタ
１５：受光ユニット
１６：パワーメータ
ＩＬ：接続損失
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信に用いられる光コネクタの接続損失値の分布データをシミュレーションにより推定する方法及びその方法を用いたシミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されている。この光通信において、光ファイバ同士の接続には光コネクタが用いられている。
【０００３】
該光コネクタに用いられるプラグ１０は、図９及び図１０に示すように円筒形のフェルール１に光ファイバ保護具２が予め固定されており、フェルール１に形成された貫通孔１ａに被覆を除去した光ファイバ３の先端部分を挿入し、接着剤４により保持固定し、一対のフェルール１をスリーブ５の両端から挿入して、該スリーブ５の内部で凸球面状に研磨加工した先端面１ｂ同士を当接させるようにした構造となっている。
【０００４】
上記光コネクタでは、低損失でかつ低反射の光接続を保障するため、光コネクタの組立後、光学特性の測定が行われる。測定項目としては、光コネクタの接続部での光の透過率を示す接続損失と、光の反射率を示す反射減衰量とがあり、現在はこれらの接続損失と反射減衰量とを人手により個別に測定している。
【０００５】
図１１（ａ）及び（ｂ）は光コネクタのランダム接続損失の測定法を説明する図である。この図において、ＬＤ光源１１、リファレンス光コード１２、光コネクタ１２ａ、リファレンス光コネクタ１２ｂ、アダプタ１３、被測定用である両端に光コネクタ付きの光コード１４、測定対象である光コネクタ１４ａ、終端側の光コネクタ１４ｂ、受光ユニット１５、パワーメータ１６から構成されている。
【０００６】
ここでリファレンス光コネクタ１２ｂとは、測定対象である光コネクタ１４ａ、１４ｂと同一の仕様の光コネクタであり、通常は製造上の被測定用光コネクタと同一ロットからランダムに抽出されたものを用いる。
【０００７】
まず、光コネクタの接続損失の測定に先立ち、図１１（ａ）に示す測定系において、接続損失の基準設定を行う。リファレンス光コード１２の一端の光コネクタ１２ａをＬＤ光源１１に接続し、リファレンス光コネクタ１２ｂを受光ユニット１５に接続する。リファレンス光コネクタ１２ｂからの出射光は、空気層を介して受光ユニット１５により受光される。このリファレンス光コネクタ１２ｂから出射パワーＰ０をパワーメータ１６により読み取り、この値を接続損失測定における基準値（接続損失を０ｄＢ）と規定する。
【０００８】
次に、測定対象である光コネクタ１４ａの接続損失を測定するため、リファレンス光コネクタ１２ｂを受光ユニット１５から取外した後、図１１（ｂ）に示すように、アダプタ１３を介して被測定用の光コード１４と接続し、光コネクタ１４ｂからの出射光は、基準値測定の時と同様に、空気層を介して受光ユニット１５により受光される。この時の出射パワーＰ１をパワーメータ１６により測定する（特許文献１参照）。
【０００９】
光コネクタの接続部での接続損失ＩＬは、前記出射パワーＰ０、前記出射パワーＰ１、光ファイバの伝送損失α（ｄＢ／Ｋｍ）、光コネクタの端面での反射損失βを用いて次式で表される。
【００１０】
【数１】
ここで、光コネクタの端面での反射は、通常０．０１％以下であり、反射損失βは測定器の分解能以下となるため考えなくてもよい。また、シングルモード光ファイバの場合は、伝送損失αは０．３５ｄＢ／Ｋｍ以下である。従って、測定対象とする光コードの長さが３０ｍ以下の場合は、伝送損失αは測定器の分解能にほぼ等しい０．０１ｄＢ程度となるため無視して差し支えなく、３０ｍ以上の場合も光ファイバの伝送損失（α／ｍ）を予め測定もしくは計算しておけば、いずれの場合も数１より光コネクタの接続損失ＩＬを簡単に求めることができる。
【００１２】
光コネクタにおける接続損失の要因としては、光ファイバのコア相互の軸ずれ、光ファイバ相互の角度ずれ、光コネクタ間の端面間隙、光ファイバ相互の構造不一致等があるが、通常の単一モード光コネクタでは、光ファイバのコア間の軸ずれ（以下、「軸ずれ」と称する）が主要因である。
【００１３】
軸ずれの主要因は、フェルール１の貫通孔１ａの加工精度である。しかし、通常の単一モード光コネクタで要求される偏心量が約０．７μｍ以下の領域では、貫通孔１ａの偏心測定値と実際の接続損失値との間には殆ど相関は認められない。これは、光ファイバのコアの偏心と貫通孔１ａの偏心とは必ずしも一致しないためである。即ち、光コネクタの貫通孔１ａと、該貫通孔１ａに挿入される光ファイバとの間には約１μｍ程度のクリアランスが必要であり、更に、光ファイバ自身も外径中心に対してコアが僅かに偏心しているため、貫通孔１ａに偏心がない場合であっても、軸ずれが生ずることがある。
【００１４】
ここで、光コネクタにおいて光ファイバ３のコアのフェルール１の外周面の中心に対する偏心量を測定することにより、単一モード光ファイバの光コネクタ接続において、光ファイバ間の軸ずれｄによる挿入損失ＩＬ（ｄＢ）は次式で与えられる。
【００１５】
【数２】
ここで、ωは光ファイバのモードフィールド半径である。この式を展開すると次式となる。
【００１７】
【数３】
ここで、ω＝４．７μｍと仮定すると、光ファイバ間の軸ずれｄによる挿入損失ＩＬΔ（ｄＢ）は、軸ずれｄが０．５μｍの場合には約０．０５ｄＢ、１μｍで約０．２０ｄＢ、２μｍで約０．７９ｄＢになる。したがって、光ファイバ間の軸ずれが大きくなるにしたい、接続損失の変化量が増大する。
【００１９】
次に、光ファイバ相互の角度ずれ（以下、「角度ずれ」と称する）の主要因はフェルール１の貫通孔１ａの外周面１ｃに対する角度ずれである。ここで、光コネクタにおいて、光ファイバ３の出射角の外周面１ｃに対する角度ずれをθとすると、挿入損失ＩＬθ（ｄＢ）は次式で表される。
【００２０】
【数４】
ここで、ｎは光ファイバの屈折率であり、λは真空中の光の波長を表す。ここで、λに光ファイバの一般的な屈折率１．４６を代入し展開すると次式となる。
【００２２】
【数５】
ここで、光ファイバ間の角度ずれθによる挿入損失ＩＬθ（ｄＢ）は、角度ずれθが０．２°の場合には約０．０１４ｄＢ、０．５°の場合には約０．０８９ｄＢとなり、角度ずれθが大きくなるにしたがい、接続損失の変化量が増大する。しかし、軸ずれｄに対する接続損失に比べて影響が少ない。
【００２４】
上記数１及び数２より図１２に示すように、軸ずれと角度ずれと接続損失を示したグラフが簡易的に用いられ、個別の光コネクタの角度ずれ及び軸ずれから大まかな接続損失を推定していた（非特許文献１参照）。
【００２５】
【特許文献１】
特許３３２３９１９号公報（段落０００３〜０００８）
【００２６】
【非特許文献１】
研究実用化報告第３２巻第３号（１９８３）Ｐ６７５、「単一モードファイバ用光回路」３．１項
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の接続損失を推定する方式では、軸ずれはフェルールの偏心量、フェルールの貫通孔１ａと光ファイバの外径差及び光ファイバのコアの同芯度等が複雑に絡み合うために、光ファイバをフェルールに接着固定した後の光ファイバのコアの位置が外周面の中心に対して、どれだけ偏心しているかを測定しなければならず、また、角度ずれについても同様に光ファイバをフェルールに接着固定した後の光ファイバの長手方向の角度が外周面に対して、どれだけ傾いているのかを、光を光ファイバの先端から出射させて出射角を測定してからでないと、接続損失を推定できなかった。
【００２８】
つまり、全てサンプルを実際に製造してそれから、測定しなければならなかったので、サンプル作成上及び軸ずれ、角度ずれの測定上多大な工数を要した。
【００２９】
また、実際にサンプルを作成するのであれば、出射角や軸ずれを一々測定しなくとも、直接接続損失を測定すれば実測値を得ることが出来たが、いずれにしても接続損失を測定するために多大な工数を要した。
【００３０】
更には、従来の方法で測定した軸ずれおよび角度ずれは、光ファイバ及びフェルールの寸法パラメータが複雑に絡み合っているために、どのパラメータがどのように接続損失に影響を与えているかを類推することは困難であった。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３２】
また、少なくともフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから、ランダムに特定のデータを抽出し、それらの組み合わせにより軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値のデータを複数得ることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３３】
更には、上記接続損失計算シミュレータにおいて、フェルール貫通孔の外周部に対しての角度ずれである角度パラメータの分布データを組み合わせることを特徴とする。
【００３４】
しかも、上記接続損失計算シミュレータにおいて、割スリーブの寸法パラメータもしくは角度パラメータの分布データ、または、割スリーブの接続損失値の分布データを組み合わせることを特徴とする。
【００３５】
そして、フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めることを特徴とする。
【００３６】
更には、フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めて単一のプラグの軸ずれ量とし、該単一のプラグの軸ずれ量のデータを２個と、フェルールの外径差による軸ずれを加味して求めたペア化した軸ずれ量から接続損失値を計算することにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３７】
また、ペア化した軸ずれから算出した接続損失値と、ペア化した角度ずれから算出した接続損失値と、割スリーブの接続損失値を合計することにより総合接続損失値とすることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００３８】
そして、光コネクタの接続損失計算シミュレータにおいて、上記の光コネクタの接続損失計算方法の少なくともいずれかを用いたことを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を説明する。
【００４０】
本発明は、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする。
【００４１】
本発明の一例として、モンテカルロ法にて円筒形の単心フェルールを用いた光コネクタの接続損失値の分布をシミュレーションする方法について図１に示す。
【００４２】
まず、予め用意した光ファイバ外径の分布データから１個のデータを抽出する。抽出方法は、乱数を発生させてデータの抽出を行う。乱数を用いることから、賭け事の街で有名なモナコのモンテカルロの名前がつけられている。具体的には、乱数表を用いるか、もしくはパーソナルコンピュータを用いて、例えばマイクロソフト社の表計算ソフトウェアである「Ｅｘｃｅｌ」での乱数発生関数ＲＡＮＤ（）やＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（）を用いることにより、比較的容易に得ることが出来る。データの抽出方法の詳細については後述する。
【００４３】
次に、フェルール内径の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。ここで、フェルール先端面において光ファイバの外周面はフェルールの内周面に少なくとも１箇所で必ず当接するので、フェルール内径と光ファイバ外径の隙間つまりフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値が軸ずれとなる。
【００４４】
次にフェルール同芯度の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。更には、光ファイバコア同芯度の分布のデータから上記同様にランダムに１個のデータを抽出する。
【００４５】
以上のフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値及びフェルール同芯度及び光ファイバコア同芯度から単一プラグの総軸ずれを計算する。
【００４６】
図２（ａ）は貫通孔１ａを有するフェルール１に光ファイバ保護具２が固定されており、光ファイバ３を光ファイバ保護具２の開口部から挿入固定してプラグ１０が形成される。軸ずれはフェルール先端面１ｂでの外周部１ｃの中心からの位置のずれを意味するので、Ａ視した図を図２（ｂ）に示す。
【００４７】
ここで、外周部１Ｃの中心をＯ１とする。フェルールの貫通孔の中心をＯ２とすると、Ｏ２の位置ずれが同芯度の半値となる。次に、光ファイバの中心位置がＯ３であり、Ｏ２とＯ３の距離はフェルール内径から光ファイバ外径を引いた値の半値となる。更に、光ファイバコアの中心位置はＯ４となり、Ｏ３とＯ４の距離は光ファイバコアの同芯度の半値となる。最終的にＯ１とＯ４の距離がフェルール外周部１ｃに対する総軸ずれｄＴとなる。
【００４８】
この様に、各パラメータにおける単一の軸ずれは軸ずれしている３６０°方向の角度に依存するので、各パラメータにおける軸ずれが大きければ総軸ずれが大きくなるとは限らない。
【００４９】
以上により、単一プラグの軸ずれを求めたが、光コネクタとしては一対２個のプラグを当接させた条件で計算する必要があり、図３を用いてペア化した軸ずれの計算方法について説明する。
【００５０】
図３（ａ）はフェルール１にフェルール１´が当接した状態を示しており、割スリーブ５によって先端面１ｂと１ｂ´が接触している。
【００５１】
ここで図３（ｂ）に示すように、割スリーブ５のスリット５ａの対向部５ｂの内周面がフェルール１とフェルール１´の位置基準点となり、大径のフェルール１´がスリット５ａの方向へ位置ずれを生じることとなる。小径フェルール１の外周部の中心Ｏ１に対する総軸ずれの中心をＯ４とし、大径フェルール１´の外周部の中心Ｏ１´に対する総軸ずれの中心をＯ４としたときに、Ｏ１とＯ１´の距離ｄＳ分スリット５ａの方向へ位置ずれを生じる。ここでＯ１とＯ１´の距離ｄＳは大径フェルール１´の外径と小径フェルール１の外径との差の半値である。
【００５２】
従って、ペア化した最終的な軸ずれの中心はＯ５となりＯ４とＯ５との距離ｄＰがペア化した軸ずれとなる。
【００５３】
ここで、大径フェルール１´と小径フェルール１の外径は図１に示す様にフェルール外径の分布データからランダムに抽出しておく。
【００５４】
次に、角度ずれであるが、これも上記同様に角度ずれの分布データから、ランダムに２個のデータを抽出して、ペア化した角度ずれを計算する。
【００５５】
図４（ａ）はフェルール１、１´が割スリーブ５内部で先端面１ｂ、１ｂ´にて当接している状態の断面図であり、図４（ｂ）はその立体図である。
【００５６】
貫通孔１ａ、１ａ´は断面上、外周部１ｃ、１ｃ´に対してθ°、θ´°傾いている。しかしながら、接触面を基準として３６０°方向にφ、φ´傾斜していることも考慮に入れる必要があり、最終的にフェルール１の角度ずれのベクトルｒとフェルール１´のベクトルｒ´との相対的な角度がペア化した角度ずれとなる。
【００５７】
なお、本発明のシミュレータでは各パラメータの分布データの数は多ければ多いほど良い。データ数が少なければ出力される接続損失値の精度が悪くなるが、少なくとも３２データ程あればよい。
【００５８】
ここで、分布データから乱数を用いて一様なランダムに１個のデータを抽出する方法について図５を用いて説明する。
【００５９】
データには１番からｎ番まで整数で連番をつけておく。この場合、データＸｎは並べておく必要は特にない。次に乱数を発生させてｉ番目のデータ番号を抽出し、そのデータＸｉを抽出する。具体的には一例として、前出の表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」ではＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（１、ｎ）の関数を与えて１〜ｎまでの整数を発生させて、その得られた単一の乱数からデータの入力されているｉ番目のセルのデータを抽出することにより得ることが出来る。
【００６０】
次に、図６に３６０方向の角度を乱数を用いて一様なランダムに１個のデータを抽出する方法について図６を用いて説明する。
【００６１】
角度は０°〜３５９．９９９９・・・°まであるが、接続損失の計算上は１°単位で十分なので、０〜３５９°としてδ°を抽出する。これも前記同様に表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」ではＲＡＮＤＢＥＴＷＥＥＮ（０、３５９）の関数を与えて０〜３５９までの整数を発生させて、その得られた単一の乱数を角度とすることにより得ることが出来る。
【００６２】
以上によりペア化した軸ずれとペア化した角度ずれを算出することができた。
【００６３】
次に図１に戻り説明するが、ペア化した軸ずれから数３より軸ずれによる接続損失値ＩＬΔを求める。更にはペア化した角度ずれから数５より角度ずれによる接続損失値ＩＬθを求める。そして、割スリーブの接続損失分布データから前記同様に乱数を発生させて１個の接続損失値ＩＬＳを抽出する。
【００６４】
なお、割スリーブは接続損失分布データから乱数を発生させて接続損失値ＩＬＳを抽出するとしているが、割スリーブの寸法の分布データからランダムにデータを抽出して接続損失を算出する方法を用いてもよい。
【００６５】
以上の軸ずれによる接続損失値ＩＬΔと角度ずれによる接続損失値ＩＬθと割スリーブの接続損失値ＩＬＳを合計したものが、トータル接続損失となる。該トータル接続損失はペア化した一対のフェルールの組み合わせなので、次に上記同様に複数の接続損失値を計算する。これらの複数の接続損失値から分布データを得ることが出来る。
【００６６】
接続損失の分布データを求める方法は図７に示すようにプラグのサンプル数をｎ個として、各プラグのフェルールの内径、同芯度、外径、角度ずれ、光ファイバの同芯度、外径の６パラメータをランダムに抽出しておき、総当りで組み合わせる方法である。各組み合わせにおいて、割スリーブの接続損失値はランダムに抽出して加算していく。
【００６７】
例えば、サンプル１とサンプル２では接続損失値をＸ１２とし、サンプル１とサンプルｉでは接続損失値をＸ１ｉ、サンプルｎ−１とサンプルｎとでは接続損失値をＸｎ−１ｎとして、総数量が０．５×（ｎ２−ｎ）のデータから、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめ、更にはそれをヒストグラム化することが望ましい。
【００６８】
なお、最大値はシミュレーション上は、確率の僅かなところまで算出されてくる可能性があるので、現実的な値とはならない。そこでＩＥＣ６１７５５−２−１で規定されているように９７％最大値を用いることでもよい。
【００６９】
本発明の接続損失のデータ数は少なくとも１００個のデータがあることが望ましく、特に望ましくは５００個以上のデータがあることがよい。これは、データ数が多ければ多いほど、ヒストグラム化した際に滑らかな曲線の分布とすることができるからである。
【００７０】
また、上記総当り方式でなくとも、ＩＥＣ６１３００−３−３４に規定されているような、両端にプラグを有した１０本のパッチコードと、割スリーブを有した１０個のアダプタを用いて、パッチコードとアダプタとで１０組とした各組み合わせにより、総数量が３８０個のデータを求めて、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめる方法１を用いてもよい。
【００７１】
更に、ＩＥＣ６１３００−３−３４の方法２に規定されているように、両端にプラグを有した１０本のパッチコードと、アダプタとパッチコードを一対としたに５本のリファレンスプラグを用いて、総数量が１００個のデータを求めて、各データの平均値、ばらつき、最大値を求めて分布データとしてまとめる方法を用いてもよい。
【００７２】
以上、モンテカルロ法を用いた例で説明してきたが、モンテカルロ法に限ることなくフェルールを有した光コネクタの少なくともフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする方法であれば、いかなる方法を用いてもよく、本発明の効果である、多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来る。
【００７３】
また、上記説明は本発明の一例として円筒形の単心フェルールを用いて説明したが、これに限ることはなく、円筒形の多心フェルールに用いることでもよいし、また矩形のフェルールに用いることでも、本発明の同等の効果を奏することができる。
【００７４】
光コネクタの接続損失を小さくするために、軸ずれの方向をある一定方向に合わせこむ、調芯技術が導入されているが、本発明の光コネクタの接続損失計算方法を用いることも可能である。
【００７５】
なお、本発明の光コネクタの接続損失計算シミュレータは、上記説明した光コネクタの接続損失計算方法を用いたシミュレーションソフトウェアであり、更には該シミュレーションソフトウェアをインストールしたパーソナルコンピュータ等の機器をいう。
【００７６】
前記、パーソナルコンピュータの総合型表計算ソフト「Ｅｘｃｅｌ」で作成する方法が、簡便、低価格でしかももっとも一般的に使い慣れた方法であるために特に望ましいが、Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃ言語等を用いて作成することでも、同様に本発明の効果を奏することができる。
【００７７】
本発明の光コネクタの接続損失計算方法及びそれを用いたシミュレータは、シングルモ−ド光ファイバで説明してきたが、マルチモード用光ファイバにも適用することができる。
【００７８】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
【００７９】
図１に示す本発明の光コネクタの接続損失計算シミュレータを用いて、フェルール内径をφ１５２．２〜１２５．７μｍ、同芯度を０〜０．８μｍ、外径をφ２．４９８９〜２．４９９２ｍｍ、角度ずれを０．０２〜０．１４°、光ファイバの同芯度を０〜０．４μｍ、外径を１２４．８〜１２５．３μｍの分布データとして、シミュレーションを行った。図７の方法にて、５０個のプラグとして、総当りで１，２２５個の接続損失のデータ数を得た後、ヒストグラムを描いた。
【００８０】
そのヒストグラムを図８に示す。
【００８１】
ここで、ヒストグラムの縦軸をデータ総数２４７５で除した確率で示した。
【００８２】
以上より、接続損失値の平均値が０．１５４ｄＢ、ばらつきが０．０９６ｄＢ、最大値が０．６８ｄＢ、９７％最大値が０．３７ｄＢという結果となった。
【００８３】
次に比較として、上記シミュレータにて使用した分布データをもつフェルール内径をφ１５２．２〜１２５．７μｍ、同芯度を０〜０．８μｍ、外径をφ２．４９８９〜２．４９９２ｍｍ、角度ずれを０．０２〜０．１４°、光ファイバの同芯度を０〜０．４μｍ、外径を１２４．８〜１２５．３μｍの分布データをもつサンプルを５０個作成して、接続損失を図１１に示す方法にて実測し、図７の方法にて、総当りで１，２２５個の接続損失のデータ数を得た。
【００８４】
このとき、研磨後損失測定前のフェルール先端面は光学顕微鏡にてごみ、きず等のなきことを確認してから測定した。
【００８５】
その結果は、接続損失の平均値が０．１６３ｄＢ、ばらつきが０．１１２ｄＢ、最大値が０．６４ｄＢとなった。
【００８６】
以上より、本発明のフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションする方法は、サンプルを作成し接続損失を実測する方法とほぼ同等の値が得られることが確認できた。
【００８７】
なお、所要時間は、本発明はデータ入力を含めて数十分であったのに対して、比較例の実測する方法では、サンプル作成、測定、データまとめ含めて数十時間かかり、本発明では多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来た。
【００８８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることにより、多大な工数と経費を要しないで容易に接続損失の分布データを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続損失計算シミュレータの流れを示すフローチャートである。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の単一プラグの軸ずれを説明する図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明のペア化した軸ずれを説明する図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明のペア化した角度ずれを説明する図である。
【図５】本発明の分布データから乱数を発生してランダムにデータを抜き取る方法を説明する図である。
【図６】本発明の３６０°から乱数を発生して一様にランダムに角度を抜き取る方法を説明する図である。
【図７】本発明の複数データを組み合わせる方法を説明する図である。
【図８】本発明の接続失計算シミュレータにて推定した実施例を示すグラフである。
【図９】一般的なプラグを示す断面図である。
【図１０】一般的な光コネクタを示す断面図である。
【図１１】光コネクタの接続損失の測定方法を示す図である。
【図１２】軸ずれと角度ずれと接続損失を表す線図である。
【符号の説明】
１：フェルール
１´：フェルール
１ａ：貫通孔
１ｂ：先端面
１ｃ：外周部
１ｄ：先端面
１ｅ：面取部
２：ファイバ保護具
３：光ファイバ
３ａ：コア
３ｂ：クラッド
４：接着剤
５：スリーブ
１０：プラグ
１１：ＬＤ光源
１２：リファレンス光コード
１２ａ：光コネクタ
１２ｂ：光コネクタ
１３：アダプタ
１４：被測定用光コード
１４ａ：光コネクタ
１４ｂ：光コネクタ
１５：受光ユニット
１６：パワーメータ
ＩＬ：接続損失
Claims (8)
- 長手方向に貫通孔を有するフェルールに光ファイバを挿入固定した光コネクタにおいて、少なくとも上記フェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも上記光ファイバの寸法パラメータの分布データから軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする光コネクタの接続損失計算方法。
- 少なくともフェルールの寸法パラメータの分布データと、少なくとも光ファイバの寸法パラメータの分布データから、ランダムに特定のデータを抽出し、それらの組み合わせにより軸ずれ量を計算し、該軸ずれ量から接続損失値を計算し、該接続損失値のデータを複数得ることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする請求項１記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- 上記接続損失計算方法において、フェルール貫通孔の外周部に対しての角度ずれである角度パラメータの分布データを組み合わせることを特徴とする請求項１または２記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- さらに、割スリーブの寸法パラメータもしくは角度パラメータの分布データ、または割スリーブの接続損失値の分布データを組み合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- フェルールの内径と光ファイバ外径から生じる隙間と、フェルールの外周部と貫通孔との同芯度と、光ファイバのコアとクラッドとの同芯度から軸ずれ量を求めて単一のプラグの軸ずれ量とし、該単一のプラグの軸ずれ量のデータを２個と、フェルールの外径差による軸ずれを加味して求めたペア化した軸ずれ量から接続損失値を計算することにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする請求項１〜５のいずかに記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- ペア化した軸ずれから算出した接続損失値と、ペア化した角度ずれから算出した接続損失値と、割スリーブの接続損失値を合計することにより総合接続損失値とすることにより、接続損失値の分布をシミュレーションすることを特徴とする請求項６に記載の光コネクタの接続損失計算方法。
- 請求項１〜７のいずれかに記載した光コネクタの接続損失計算方法を用いたことを特徴とする光コネクタの接続損失計算シミュレータ。
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