JP2005208113A - Mode field converter - Google Patents
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Description
本発明は、異なるモードフィールド径を有する2本の光ファイバ同士を低損失かつ容易に接続するためのモードフィールド変換器に関する。 The present invention relates to a mode field converter for easily connecting two optical fibers having different mode field diameters with low loss.
光通信において1550nm通信波長帯の光増幅器として広く用いられているエルビウムドープファイバや、光ファイバの波長分散特性を変化させた分散シフト光ファイバ等は、通常のシングルモード光ファイバよりもモードフィールド径が小さい。 An erbium-doped fiber widely used as an optical amplifier in the 1550 nm communication wavelength band in optical communication, a dispersion-shifted optical fiber in which the wavelength dispersion characteristic of the optical fiber is changed, etc. have a mode field diameter that is larger than that of a normal single mode optical fiber. small.
通常のシングルモード光ファイバのモードフィールド径は9〜10μm、エルビウムドープファイバのモードフィールド径は4〜5μm、分散シフト光ファイバのモードフィールド径は7〜8μmである。こうしたモードフィールド径の異なる光ファイバ同士を接続すると接続損失が発生する。この接続損失を低減する従来例を以下に示す。 The mode field diameter of a normal single mode optical fiber is 9 to 10 μm, the mode field diameter of an erbium-doped fiber is 4 to 5 μm, and the mode field diameter of a dispersion shifted optical fiber is 7 to 8 μm. When such optical fibers having different mode field diameters are connected to each other, connection loss occurs. A conventional example for reducing this connection loss is shown below.
図6(a)は第1の従来例を示す図である。
同図に示すように、モードフィールド径が小さい方の光ファイバを加熱し、光ファイバを構成するコアの添加物質(例えばゲルマニウム(Ge))あるいはクラッドの添加物質(例えばフッ素(F))を熱拡散させることにより、光ファイバのモードフィールド径を拡大させ、相手側の光ファイバのモードフィールド径との差を小さくし、この部分をフェルールに固定し、コネクタ化することにより低損失で、簡易に接続することができる。
FIG. 6A is a diagram showing a first conventional example.
As shown in the figure, the optical fiber having the smaller mode field diameter is heated, and the core additive material (eg, germanium (Ge)) or the cladding additive material (eg, fluorine (F)) constituting the optical fiber is heated. By diffusing, the mode field diameter of the optical fiber is enlarged, the difference from the mode field diameter of the optical fiber on the other side is reduced, this part is fixed to a ferrule, and it is easily made with low loss by making it a connector Can be connected.
図6(b)は第2の従来例を示す図である。
同図に示すように、異なるモードフィールド径を有する光ファイバ同士を融着接続した後、接続部近傍を加熱し、両方の光ファイバの添加物質を拡散しモードフィールド径を整合させ、この部分をフェルールに固定し、コネクタ化して、低損失で、簡易に接続することができる。
FIG. 6B is a diagram showing a second conventional example.
As shown in the figure, after fusion-bonding optical fibers having different mode field diameters, the vicinity of the connection part is heated, and the additive material of both optical fibers is diffused to match the mode field diameters. It is fixed to a ferrule and is made into a connector so that it can be easily connected with low loss.
なお、コア径が互いに異なる2本の光ファイバを接続する従来例として、特許第261913号公報(特許文献1)に記載されたものがある。ここでは、コア径の小さい方の光ファイバの途中部分を、添加物質は拡散するが光ファイバが溶融しない温度範囲で局部的に加熱してコア径を拡大し、この拡大部分を応力破断した後、両者を相互に接続するようにしたものであり、これにより、レンズを介することなく、コア径の異なるシングルモード光ファイバ同士を低損失で接続することを可能にしている。 A conventional example of connecting two optical fibers having different core diameters is described in Japanese Patent No. 261913 (Patent Document 1). Here, after the core diameter is expanded by locally heating the intermediate portion of the optical fiber with the smaller core diameter in a temperature range where the additive material diffuses but the optical fiber does not melt, the expanded portion is subjected to stress fracture Both are connected to each other, and this makes it possible to connect single mode optical fibers having different core diameters with low loss without using a lens.
しかし、従来の方法では以下の問題があった。
上記第1の従来例では、熱拡散後のモードフィールド径が光ファイバのカット位置で異なるため、フェルールに固定して研磨した時に、その端面が相手側のモードフィールド径と一致する確率が十分大きくなく歩留りが悪かった。
However, the conventional method has the following problems.
In the first conventional example, since the mode field diameter after thermal diffusion is different at the cut position of the optical fiber, when fixed to the ferrule and polished, the probability that the end face matches the mode field diameter of the other side is sufficiently large. There was no yield.
上記第2の従来例では、相手側のモードフィールド径と同じ光ファイバを用いるので第1の従来例の問題点を解決することができるが、融着時に光ファイバを突き当てる方向に押しこむため、融着後の光ファイバのクラッド外径は融着前より大きくなる。 In the second conventional example, since the optical fiber having the same mode field diameter as the counterpart is used, the problem of the first conventional example can be solved. However, since the optical fiber is pushed in the direction of abutment during fusion. The clad outer diameter of the optical fiber after fusion is larger than that before fusion.
例えば、融着部分近傍でクラッド外径が127μm以上になり、その結果、内径125μmのフェルール7に挿入させることができない。したがって、フェルール7の外に融着加熱部5を位置させることになり信頼性を損なうという問題があった。
For example, the outer diameter of the clad is 127 μm or more in the vicinity of the fused portion, and as a result, it cannot be inserted into the
また、この問題を解決する方法として、図5(c)に示すように接続しようとする光ファイバ同士のうち、一方の光ファイバのクラッド外径を接続しようとする他方の光ファイバのクラッド外径より数μmだけ細い光ファイバに定めておくことで、融着接続部のクラッド外径の肥大を防ぐことができる。しかし、通常使用される光ファイバのクラッド外径は125±1μmで作製されており、クラッド外径が細い光ファイバを用いようとすると新たに作製する必要がありコスト高になる問題があった。 Further, as a method for solving this problem, among the optical fibers to be connected as shown in FIG. 5C, the cladding outer diameter of the other optical fiber to which the cladding outer diameter of one optical fiber is to be connected. By setting the optical fiber thinner by several μm, it is possible to prevent the clad outer diameter of the fusion splicing portion from being enlarged. However, the cladding diameter of the optical fiber that is normally used is manufactured to 125 ± 1 μm, and if an optical fiber having a small cladding outer diameter is to be used, a new manufacturing process is required, which increases the cost.
また、以上の従来例ではマルチモード光ファイバとシングルモード光ファイバの接続では十分に低損失とならない問題があった。 Further, in the above conventional example, there is a problem that the loss is not sufficiently reduced when the multimode optical fiber and the single mode optical fiber are connected.
本発明は、異なるモードフィールド径を有する2本の光ファイバ同士を低損失かつ容易に接続することが可能なモードフィールド変換器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mode field converter capable of easily connecting two optical fibers having different mode field diameters with low loss.
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用した。以下、請求項毎の構成を記す。 The present invention employs the following configuration in order to achieve the above object. Hereinafter, the structure for each claim will be described.
請求項1記載の発明は、モードフィールド径が異なる第1の光ファイバと第2の光ファイバを入出力としたモードフィールド変換器において、第1の光ファイバと第2の光ファイバが融着接続され、融着接続された部分においてコアまたはクラッドの添加物質が熱拡散されるとともに、接続部が延伸細径化されフェルール内部に固定されていることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, in the mode field converter using the first optical fiber and the second optical fiber having different mode field diameters as input and output, the first optical fiber and the second optical fiber are fusion spliced. In addition, the additive material of the core or the clad is thermally diffused in the fusion spliced portion, and the connecting portion is stretched and thinned and fixed inside the ferrule.
請求項2に係る発明は、モードフィールド径が異なる第1の光ファイバと第2の光ファイバを入出力としたモードフィールド変換器において、第1の光ファイバと第2の光ファイバの間に、該第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバのモードフィールド径とは異なるモードフィールド径を有する第3の光ファイバが融着接続され、第1の光ファイバと第3の光ファイバ3との間の接続部および第3の光ファイバ3と第2の光ファイバの間の接続部のそれぞれにおいてコアまたはクラッドの添加物質が熱拡散されていることを特徴としている。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項2のモードフィールド変換器において、第1の光ファイバと第3の光ファイバ3との間の接続部および第3の光ファイバ3と第2の光ファイバの間の接続部が延伸細径化されフェルール内部に固定されていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the mode field converter of the second aspect, the connection between the first optical fiber and the third
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載のモードフィールド変換器において、フェルールの両端が研磨され、第1の光ファイバと第2の光ファイバの熱拡散がなされていない部分がそれぞれの研磨面に位置することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the mode field converter according to any one of the first to third aspects, both ends of the ferrule are polished so that the first optical fiber and the second optical fiber are thermally diffused. It is characterized in that the unexposed portions are located on the respective polished surfaces.
請求項5記載の発明は、 請求項1から4いずれか1項に記載のモードフィールド変換器において、第1の光ファイバまたは第2の光ファイバのいずれか一方がシングルモード光ファイバであり、他方がシングルモード光ファイバまたはマルチモード光ファイバであることを特徴としている。
The invention according to
請求項6記載の発明は、請求項2から4いずれか1項に記載のモードフィールド変換器において、第1の光ファイバと第2の光ファイバのいずれか一方がシングルモード光ファイバであり、他方がマルチモード光ファイバであり、かつ第3の光ファイバが第1の光ファイバおよび第2の光ファイバのいずれのモードフィールド径よりも小さいシングルモード光ファイバであることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the mode field converter according to any one of the second to fourth aspects, one of the first optical fiber and the second optical fiber is a single mode optical fiber, and the other Is a multimode optical fiber, and the third optical fiber is a single mode optical fiber smaller than the mode field diameter of either the first optical fiber or the second optical fiber.
本発明によれば、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバの変換が低損失で実現できる。以下、請求項毎の効果を記す。 According to the present invention, conversion between a single mode optical fiber and a multimode optical fiber can be realized with low loss. The effects for each claim will be described below.
請求項1記載の発明によれば、コネクタ端面でのモードフィールド径が、接続したい光ファイバのモードフィールド径と一致しており、接続も容易で、低損失で接続できる。さらに、延伸することによって融着接続部のクラッド外径を細くすることができ、フェルール内径に収めることができる。 According to the first aspect of the present invention, the mode field diameter at the connector end face matches the mode field diameter of the optical fiber to be connected, the connection is easy, and the connection can be made with low loss. Furthermore, the outer diameter of the clad of the fusion splicing portion can be reduced by stretching, and the inner diameter of the ferrule can be accommodated.
請求項2記載の発明によれば、請求項1にかかる発明と比較して、第1と第2の光ファイバの間に融着接続された第3の光ファイバが、第1と第2の光ファイバの接続部におけるモードフィールド径の差を緩和させ、より低損失な接続が得られる。
According to invention of
請求項3記載の発明によれば、より低損失なモードフィールド変換ができるとともに、これを簡易なコネクタ接続にすることができる。 According to the third aspect of the present invention, mode field conversion with lower loss can be performed, and this can be a simple connector connection.
請求項4記載の発明によれば、短尺光ファイバの両端に光コネクタを接続することが可能な部品を製作することが可能で、しかも、それぞれの光ファイバのモードフィールド径に合致しており、低損失な接続を簡易に実現できる。
According to the invention of
請求項5および6記載の発明によれば、異なるモードフィールド径の光ファイバ同士の、容易な操作で、低損失な接続を実現できる。 According to the fifth and sixth aspects of the invention, a low-loss connection can be realized by an easy operation between optical fibers having different mode field diameters.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例を説明するための図であり、請求項1に記載された発明に係るものである。
FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of the present invention and relates to the invention described in
この第1の実施例において、図1(a)に示すように、2つのモードフィールド径の異なる光ファイバ1、2を融着接続し、融着接続部近傍4をバーナ等の熱源を用いて熱拡散処理しただけでは、融着加熱部5が、融着時のファイバの溶融に伴う表面張力によって太くなったままである。
In this first embodiment, as shown in FIG. 1 (a), two
図1(b)に示すように、上記融着加熱部5の太くなっている部分に対しバーナ等の熱源を用いて加熱延伸(加熱延伸部6参照)させることで、融着接続部近傍4のクラッド外径をフェルール7内径以下にし、フェルール7に内在させることを可能とした。
As shown in FIG. 1 (b), by heating and stretching the thickened portion of the
融着接続部をフェルール7に内在させることによって補強が行えるとともに、図1(c)に示すように、光コネクタ部品8に組み込み、2つの異なるモードフィールド径を有する2つのコネクタ付き光ファイバコードを両端に接続するという簡易な操作で、低損失な接続を実現することができる。
Reinforcement can be achieved by making the fusion splicing part in the
図2は、本発明の第2の実施例を説明するための図であり、請求項2に記載された発明に係るものである。
FIG. 2 is a view for explaining a second embodiment of the present invention and relates to the invention described in
本第2の実施例において、接続したい異なるモードフィールド径を有する光ファイバ1と光ファイバ2の間に、これら2つの光ファイバのモードフィールド径とは異なるモードフィールド径を有する光ファイバ3を融着接続し、光ファイバ1と光ファイバ3との間の接続部および光ファイバ3と光ファイバ2の間の接続部のそれぞれにおいて、熱拡散によってモードフィールド径の整合がとられるようにしている。
In the second embodiment, an
例えば、通信波長に用いられる1310nmや1550nmの長波長の場合、光ファイバ1にモードフィールド径4.2μmのシングルモード光ファイバ、光ファイバ2にモードフィールド径10.4μmのシングルモード光ファイバを適用し、光ファイバ1と光ファイバ2を融着接続し、融着接続部近傍をバーナ等の熱源を用いて熱拡散処理した場合、接続損失は0.23dBである(第1の実施例;請求項1)。
For example, in the case of a long wavelength of 1310 nm or 1550 nm used for a communication wavelength, a single mode optical fiber having a mode field diameter of 4.2 μm is applied to the
しかし、光ファイバ3としてモードフィールド径7.1μmのシングルモード光ファイバを適用し、本第2の実施例に基づいた形態でシングルモード光ファイバ1,シングルモード光ファイバ3,シングルモード光ファイバ2の接続を行った場合、接続損失は0.11dBとなり、さらに低損失に接続できる。
However, a single mode optical fiber having a mode field diameter of 7.1 μm is applied as the
図3は、本発明の第3の実施例を説明するための図であり、請求項3に記載された発明に係るものである。
FIG. 3 is a view for explaining a third embodiment of the present invention, and relates to the invention described in
上記第2の実施例において、図3に示すように、光ファイバ1と光ファイバ3との間の融着加熱部5および光ファイバ3と光ファイバ2の間の融着加熱部5を、フェルールの穴径より細くなるよう加熱延伸(加熱延伸部6参照)したものである。これにより、光コネクタ化が可能で、容易な操作で、第2の実施例の低損失接続を実現できる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
図4は、本発明の第4の実施例を説明するための図であり、請求項4に記載された発明に係るものである。
FIG. 4 is a view for explaining a fourth embodiment of the present invention, and relates to the invention described in
本実施例では、同図に示すように、両端が研磨されたフェルール7が、ハウジングやプラグフレーム等によって構成された光コネクタ部材8に納められている。このようにして、両端から光接続を行いたいモードフィールド径の異なる2つのコネクタを接続すれば、小さな部品で簡易に低損失接続を実現できる。
In this embodiment, as shown in the figure, a
図5は、本発明の効果を示す図であり、請求項5および請求項6に記載された発明に係るものである。
FIG. 5 is a diagram showing the effect of the present invention, and relates to the invention described in
同図は、光ファイバ1にモードフィールド径10.4μmのシングルモード光ファイバ、光ファイバ2にモードフィールド径44μmのマルチモード光ファイバを適用した場合の効果を示すもので、(a)は単にコネクタ接続した場合のを示し、(b)は請求項1の状態を示し、(c)は光ファイバ3として長さ10mm,モードフィールド径7.1μmのシングルモード光ファイバを適用し、請求項2あるいは3のようにシングルモード光ファイバ1,シングルモード光ファイバ3,マルチモード光ファイバ2を接続した場合の接続損失の場合の効果を示している(請求項6)。
This figure shows the effect when a single mode optical fiber having a mode field diameter of 10.4 μm is applied to the
図5から、単にコネクタ接続した(a)より請求項1のように接続した(b)の方が、また請求項1のように接続した(b)より請求項6のように接続した(c)の方が接続損失が低くなっていることがわかる。また、さらに請求項4との組み合わせにより小型な部品を実現することも可能である。
From FIG. 5, (b) connected as in
1…モードフィールド径1を有する光ファイバ
2…モードフィールド径2を有する光ファイバ
3…モードフィールド径3を有する光ファイバ
4…融着接続部近傍
5…融着加熱部
6…加熱延伸部
7…フェルール
8…光コネクタ部材
9…モードフィールド径拡大部
10…モードフィールド径2を有し、モードフィールド径1を有する光ファイバよりクラッド外径が小さい光ファイバ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバが融着接続され、該融着接続された部分においてコアまたはクラッドの添加物質が熱拡散されるとともに、前記接続部が延伸細径化されフェルール内部に固定されている
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 In a mode field converter having a first optical fiber and a second optical fiber having different mode field diameters as input and output,
The first optical fiber and the second optical fiber are fusion-spliced, and a core or cladding additive material is thermally diffused in the fusion-spliced portion, and the connection portion is drawn and reduced in diameter. A mode field converter characterized by being fixed inside.
前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバの間に、該第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバのモードフィールド径とは異なるモードフィールド径を有する第3の光ファイバが融着接続され、前記第1の光ファイバと前記第3の光ファイバ3との間の接続部および前記第3の光ファイバ3と前記第2の光ファイバの間の接続部のそれぞれにおいてコアまたはクラッドの添加物質が熱拡散されている
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 In a mode field converter having a first optical fiber and a second optical fiber having different mode field diameters as input and output,
A third optical fiber having a mode field diameter different from the mode field diameter of the first optical fiber and the second optical fiber is fused between the first optical fiber and the second optical fiber. A core or a clad of each of the connecting portion between the first optical fiber and the third optical fiber 3 and the connecting portion between the third optical fiber 3 and the second optical fiber. A mode field converter characterized in that the additive substance is thermally diffused.
前記第1の光ファイバと前記第3の光ファイバ3との間の接続部および前記第3の光ファイバ3と前記第2の光ファイバの間の接続部が延伸細径化されフェルール内部に固定されている
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 The mode field converter of claim 2,
The connecting portion between the first optical fiber and the third optical fiber 3 and the connecting portion between the third optical fiber 3 and the second optical fiber are stretched and thinned and fixed inside the ferrule. A mode field converter characterized in that
前記フェルールの両端が研磨され、第1の光ファイバと第2の光ファイバの熱拡散がなされていない部分がそれぞれの研磨面に位置する
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 The mode field converter according to any one of claims 1 to 3,
A mode field converter characterized in that both ends of the ferrule are polished and portions of the first optical fiber and the second optical fiber that are not thermally diffused are located on the respective polished surfaces.
前記第1の光ファイバまたは前記第2の光ファイバのいずれか一方がシングルモード光ファイバであり、他方がシングルモード光ファイバまたはマルチモード光ファイバである
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 The mode field converter according to any one of claims 1 to 4,
One of the first optical fiber and the second optical fiber is a single mode optical fiber, and the other is a single mode optical fiber or a multimode optical fiber.
前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバのいずれか一方がシングルモード光ファイバであり、他方がマルチモード光ファイバであり、かつ前記第3の光ファイバが前記第1の光ファイバおよび第2の光ファイバのいずれのモードフィールド径よりも小さいシングルモード光ファイバである
ことを特徴とするモードフィールド変換器。 The mode field converter according to any one of claims 2 to 4,
One of the first optical fiber and the second optical fiber is a single mode optical fiber, the other is a multimode optical fiber, and the third optical fiber is the first optical fiber and the first optical fiber. A mode field converter characterized by being a single mode optical fiber smaller than any mode field diameter of the two optical fibers.
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