JP2011150206A

JP2011150206A - 光減衰器

Info

Publication number: JP2011150206A
Application number: JP2010012646A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tachibana; 広樹橘; Noriki Takiya; 昇記瀧谷; Shinji Ito; 慎司伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-01-23
Filing date: 2010-01-23
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】構造が簡単で、製造作業性に優れ、精度の高い光ファイバ端面を密着させる形式の光減衰器を提供する。
【解決手段】円筒状のフェルール１０１の内孔内に光ファイバ１０６を固定し、互いに一端を当接させた一対の光結合系に用いられる光減衰器１００であって、フェルール１０１に設けられた内孔の一端１０１ａ開口部に開口に向けて拡径した曲面１１４が設けられており、光ファイバ１０６を曲面１１４に沿わせて接着する。光ファイバ１０６のコア１０６ａがフェルール１０１の軸心に対し偏心させて接着され、これをフェルール１１１の光ファイバ１１２と当接させると、コア１１２ａの中心位置からずらして接続されるので、光強度を減衰させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバのコアを偏心させて接続することによって、伝播する光を減衰させる光減衰器に関するものである。

光減衰器についていくつかの提案がなされている。特許文献１には、図４に示すように、光ファイバ２０１外周面の一部に光軸方向と略平行に金属コートを施して金属層２００を形成した光ファイバ２０１を光通信用フェルール２０２に挿入することで、金属層２００の厚み分、光ファイバ２０１のコア中心を偏心させた偏心光ファイバフェルールが提案されている。この偏心光ファイバフェルールの一対を用いて、その外径の中心を一致させて対向させて、整列スリーブ２０３に保持し、外径基準で回転させることで、光ファイバ２０１のコア中心間の距離を連続的に可変し、減衰量を変化させることができるようにした光減衰器を提案している。

また、特許文献２は、光ファイバの外径より大きいフェルールの中心孔に、通常の光ファイバを挿入して偏心状態で接着した一対の光ファイバフェルールを割りスリーブ内で回転させるものである。すなわち、この従来のコアを偏心させたコネクタの製造法は、中心孔の大きい、例えば１３０μｍ孔径のフェルールに外径が１２５μｍの光ファイバを挿入し、光ファイバが自然に中心軸を離れたコネクタフェルールを作成したのち、光ファイバの偏心を端面観察により確認して製造するものである。

さらに、フェルール先端を傾斜研磨しない光ファイバ内蔵フェルールを用いて、フェルール間に空気層を形成し、その空気層の間隔を変化させることにより、減衰量を調整する光減衰器がある。

特開２００１−２６４５４２号公報特開平１１−２４９０３４号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法では、金属層を均一な面積や厚みで光ファイバの外周面にコーティングすることが困難であり、一定量の偏心を付与することが困難なので、所定の減衰量を得難いという問題があった。

また、特許文献２に示す方法では、光通信用フェルールの中心孔を光ファイバ外径よりも大きくすることで光ファイバの外周面と中心孔の内周面とのクリアランスを大きくし、このクリアランスにより自然に中心軸から偏心したコネクタフェルールを製造するという方法であるため、所定の減衰量を得難いという問題があった。

さらに、従来の空気層を変化させることによる光可変減衰器の場合、温度等、使用環境の変化により空気層を形成するコネクタ等の長さに変化が生じることとなり、コネクタの接続部に設けられている空気層の間隔が変化し、減衰量に変動が生じて、所定の減衰量を得難いという問題があった。

本発明の一実施形態に係る光減衰器は、円筒状のフェルールの内孔内に光ファイバを固定し、このフェルールと他のフェルールとの軸心を一致させるとともに、一端同士を互いに当接させた一対の光結合系に用いられる光減衰器であって、前記フェルールに設けられた前記内孔の一端開口部に、開口に向けて拡径した曲面が設けられており、前記光ファイバを前記曲面に沿わせて接着することによって、前記フェルールの軸心に対し偏心させたことを特徴とする。

なお、上記光減衰器の一実施形態において、曲面の算術平均粗さＲａは０．１μｍ乃至０．３μｍであるのが好ましい。

また、上記光減衰器の一実施形態において、前記光ファイバはシングルモード光ファイバであり、このシングルモード光ファイバをシングルモード光ファイバに光結合させて光減衰させるとよい。

また、上記光減衰器の一実施形態において、前記光ファイバはシングルモード光ファイバであり、このシングルモード光ファイバをマルチモード光ファイバに光結合させて光減衰させてもよい。

本発明の一実施形態に係る光減衰器によれば、構造が簡単で、製造作業性に優れ、安価な光減衰器が得られる。

また、内孔の開口部曲面に光ファイバを沿わせて接着することでコアを偏心させるため、安定した減衰量を得ることができ、所定の減衰量とするのが容易である。

（ａ）は本発明の光減衰器の実施の一例を示す断面図である。（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。本発明の光減衰器の実施の形態の他の例を示す要部拡大断面図である。本発明の光減衰器の製造方法を説明する側面図である。従来の光減衰器の例を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態の例について、図面を用いて説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態を示す、光減衰器１００の断面図である。この光減衰器１００は、減衰器用フェルール１０１と、フランジ１０２と、バネ１０３と、これらを保持するためのストッパー１０４及び、ハウジング１０５から構成される。

この減衰器用フェルール１０１の内孔には、シングルモード光ファイバ１０６が接着固定されており、外周にはフランジ１０２が固定されている。

また、ハウジング１０５にはストッパー１０４が固定されている。ハウジング１０５の内部では、ハウジング１０５に対して軸方向に減衰器用フェルール１０１が移動可能に設置されており、ストッパー１０４との間のバネ１０３によって図中右方向に付勢されている。

光受光器１０９とコネクタプラグ１１０とを結合させる場合、まずコネクタプラグ１１０のフェルール１１１をアダプタ１０７のスリーブ１０８に挿入する。同様に光減衰器１００の減衰器用フェルール１０１の一端１０１ａをスリーブ１０８に挿入する。そして、減衰器用フェルール１０１の一端１０１ａとコネクタプラグ１１０のフェルール１１１とを先端同士当接させる。次に光減衰器１００の減衰器用フェルール１０１の他端１０１ｂを光受光器１０９に接続することで、光減衰器１００を介して、光受光器１０９とコネクタプラグ１１０とを結合することができ、コネクタプラグ１１０から入った光信号が、減衰器フェルール１０１の一端１０１ａ面で減衰され光受光器１０９に伝送される。

次に、本発明の一実施形態に係る減衰器用フェルール１０１で光信号が減衰される様子を図１（ｂ）の要部拡大断面図を用いて説明する。

減衰器用フェルール１０１は、内孔の一端１０１ａ開口部に、開口に向けて拡径したフレア形の曲面１１４を有する。この内孔に挿入したシングルモード光ファイバ１０６の一端を、この内孔側に凸の曲面１１４に沿わせて曲げるように接着固定することで、シングルモード光ファイバ１０６のコア１０６ａを、減衰器用フェルール１０１の内孔の軸心Ｂ−Ｂに対して偏心させる。図１（ｂ）では、シングルモード光ファイバ１０６を図の上方向の曲面１１４に沿わせて接着固定してあり、図の下方向に生じる空隙部には接着剤層１１３が形成される。

このように光ファイバ１０６のコア１０６ａが減衰器用フェルール１０１の軸心Ｂ−Ｂから偏心させて固定されているので、これと当接させたコネクタプラグ１１０のフェルール１１１に内蔵される光ファイバ１１２のコア１１２ａに対して相対的に偏心して接続される。このように、両者のコア１０６ａ，１１２ａ間の中心位置をずらすことで、光ファイバ１０６および光ファイバ１１２の接続部で光減衰させることができる。

この時の減衰量は、コア１０６ａ，１１２ａ中心間のずれ量によって決まるが、減衰器用フェルール１０１においては、図に示す寸法Ａ、すなわち開口面の内径、を変えることで任意の減衰量とすることができる。

すなわちシングルモード光ファイバ１０６を、曲面１１４に沿わせて接着固定するので、寸法Ａを大きくすると、光ファイバ１０６の偏心量が大きくなって減衰量が大きくなり、寸法Ａを小さくすると、偏心量が小さくなって減衰量が小さくなる。例えば光強度を１０ｄＢ減衰させる時は、約８μｍ偏心させることが必要であり、寸法Ａは０．１４１５ｍｍ程度とする。また１ｄＢ減衰させる時は、約２．５μｍ偏心させることが必要であり、寸法Ａは０．１３０５ｍｍ程度とする。

なお、この例では、減衰器用フェルール１０１の内孔径を約１２５．５μｍ、シングルモード光ファイバ１０６のコア１０６ａの径を約１０μｍ、これと当接させるコネクタプラグ１１０のフェルール１１１内に内蔵される光ファイバ１１２のコア１１２ａの径も１０μｍとしているが、これに限定されるものではなく、例えばコネクタプラグ１１０のフェルール１１１に接着固定する光ファイバをマルチモードとし、そのコア径を５０μｍとしても良い。

図２は、このようなマルチモード光ファイバ３００を備えたフェルール１１１を接着固定したコネクタプラグを減衰器用フェルール１０１に接続した例であり、前記同様に、両者のコア１０６ａ，３００ａ間の中心位置をずらして接続することで、光減衰させることができる。減衰器用フェルール１０１の光ファイバ１０６とマルチモード光ファイバとを接続する場合においても、光ファイバ１０６のコア１０６ａの端面の一部領域がマルチモード光ファイバ３００のコア３００ａの一部領域と当接するように配置されて、コア１０６ａとコア３００ａとが接続されるようにする。

曲面１１４の曲率半径は、３０ｍｍ以上とするのが望ましい。これは曲率半径が３０ｍｍを下回ると、シングルモード光ファイバ１０６を曲面１１４に沿わせて接着固定した際に、ファイバの最小曲げ強度となって、ファイバが折れたり、マイクロベンド損失を起こして減衰量が安定しなくなったりするためである。

また曲面１１４の表面部の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ乃至０．３μｍの範囲とすることが望ましい。これは算術平均粗さＲａの下限値が０．１μｍを下回ると接着強度が低下する恐れがある為であり、上限値０．３μｍを上回ると減衰器用フェルール１０１の内孔にシングルモード光ファイバ１０６を挿入した時に、シングルモード光ファイバ１０６にキズがつく恐れがあるためである。

このようにシングルモード光ファイバ１０６を、曲面１１４に沿わせて接着固定し、当接するフェルール１０１，１１１同士の光ファイバのコア１０６ａ，１１２ａ，３００ａ間の中心位置をずらすことで光減衰させることができる。そして、減衰器用フェルール１０１を用いることで、所定の減衰量とするための調整時間を大幅に短縮することができる。すなわち、例えば、図４に示す従来例では、光ファイバ２０１外周面に施した金属層２００の厚みによって各々の光ファイバ２０１のコア中心を偏心させている。このずれ量によって決まる減衰量を、フェルール２０２同士を回転させて調整する方式であり、この調整に時間がかかるという問題があるが、本発明の光減衰器１００ではそのような調整は不要であり、寸法Ａを管理することで、任意の減衰量とすることができる。また従来例は構造が複雑で、製造容易ではなかったが、本発明の光減衰器１００は、金属層等が必要なくなるため構造が簡単で、製造作業性にも優れ、安価な光減衰器が得られる。

次に本発明の一実施形態に係る光減衰器１００の製造方法について説明する。

まず、減衰器用フェルール１０１は射出成形または、押出し成形により成形され、これを焼成することで磁器を得る。この磁器を所定の寸法に加工することによって減衰器フェルール１０１が得られる。

減衰記フェルール１０１の曲面１１４は、射出成形によって形成される場合は、成形に使用するコアピンに所定形状の寸法の曲面を設けておくことで、曲面１１４を形成することができる。また押出し成形によって形成される場合は、プロファイル加工などで所定の曲面を加工した形状砥石で内孔の一端開口部を加工することで、曲面１１４を形成することができる。

次に、減衰器用フェルール１０１の端面１０１ａの内孔部曲面１１４にファイバを沿わせて接着する方法について図３を用いて説明する。

まず、接着剤１１３を塗布したシングルモード光ファイバ１０６を減衰器用フェルール１０１の内孔に挿入し、減衰器フェルール固定台４００上に固定した後、光ファイバ押さえ４０２にて図中下方向に曲面１１４の曲率半径以上押さえつけることで、シングルモード光ファイバ１０６が曲がった状態にする。このような状態のまま接着剤１１３を硬化させることで、シングルモード光ファイバ１０６を曲面１１４に沿わせた状態で接着固定する。

そして、シングルモード光ファイバ１０６の端面１０１ａから突出した部分を、カッター等を用いて切断した後、減衰器用フェルール１０１の端面１０１ａを、開口寸法が所定の寸法Ａになり、光ファイバ１０６の偏心量が得られるまで研磨加工することにより減衰器用フェルール１０１が得られる。

次に、このようにして得られた減衰器用フェルール１０１に、フランジ１０２を例えば圧入や接着等により固定し、その後、減衰器用フェルール１０１の他端面１０１ｂ側よりバネ１０３を挿入し、ハウジング１０５を減衰器用フェルール１０１の一端面１０１ａ側より挿入した後、減衰器用フェルール１０１の他端面１０１ｂ側よりストッパー１０４を例えば圧入や接着等により固定することで本発明の光減衰器１００が得られる。

なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の一例では、シングルモード光ファイバ１０６を沿わせて接着固定する曲面１１４を、減衰器用フェルールの軸心に対して非対称形としたり、また曲面１１４に１つ以上の変曲点を持たせて、例えばＳ字形としたりしても良い。さらに製法においては、シングルモード光ファイバ１０６を、曲面１１４に沿わせて接着固定する際に、ファイバ１０６を真空吸着して曲面１１４側に引き寄せても良い。

また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。

１００：光減衰器
１０１：減衰器用フェルール
１０２：フランジ
１０３：バネ
１０４：ストッパー
１０５：ハウジング
１０６：シングルモード光ファイバ
１０６ａ：コア
１０６ｂ：クラッド
１０７：アダプタ
１０８：スリーブ
１０９：光受光器
１１０：コネクタプラグ
１１１：フェルール
１１２：シングルモード光ファイバ
１１２ａ：コア
１１２ｂ：クラッド
１１３：接着剤
１１４：曲面
３００：マルチモード光ファイバ
３００ａ：コア
３０１ｂ：クラッド
４００：減衰器用フェルール固定台
４０１：光ファイバ固定台
４０２：光ファイバ押え

Claims

円筒状のフェルールの内孔内に光ファイバを固定し、該フェルールと他のフェルールとの軸心を一致させるとともに、一端同士を互いに当接させた一対の光結合系に用いられる光減衰器であって、前記フェルールに設けられた前記内孔の一端開口部に、開口に向けて拡径した曲面が設けられており、前記光ファイバを前記曲面に沿わせて接着することによって、前記フェルールの軸心に対し偏心させたことを特徴とする光減衰器。
前記曲面の算術平均粗さＲａは０．１μｍ乃至０．３μｍであることを特徴とする請求項１の光減衰器。
前記光ファイバはシングルモード光ファイバであり、該シングルモード光ファイバをシングルモード光ファイバに光結合させて光減衰させることを特徴とする請求項１または２記載の光減衰器。
前記光ファイバはシングルモード光ファイバであり、該シングルモード光ファイバをマルチモード光ファイバに光結合させて光減衰させることを特徴とする請求項１または２記載の光減衰器。