JP2014052496A

JP2014052496A - マルチコアファイバ同士の光接続器

Info

Publication number: JP2014052496A
Application number: JP2012196390A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Tottori; 裕作鳥取; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Masayuki Watanabe; 正行渡辺
Original assignee: Optoquest Co Ltd
Current assignee: Optoquest Co Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-03-20

Abstract

【課題】マルチコアファイバ同士の光接続器を提供する。
【解決手段】本発明の光接続器は，第１のレンズ１５と第２のレンズ１７とを有する。第１のレンズ１５は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が入射する。第２のレンズ１７へは，第１のレンズ１５からの出射光が入射する。第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，それぞれ，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７を経て，第２のマルチコアファイバ２１に含まれる複数のコア２３ａ，２３ｂ，２３ｃへ入射する。
【選択図】図１

Description

本発明は，マルチコアファイバ同士の光接続器に関する。

例えば，国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット（特許文献１）及び国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット（特許文献２）には，マルチコアファイバが開示されている。

マルチコアファイバを伝送路として用い，通信を行うためには，マルチコアファイバ同士を接続するための光接続器が必要となる。特開２０１１−１５８７６８号公報（特許文献３）には，複数のコアのうちの特定のコアの位置を識別するための磁性体マーカーが被覆部に設けられたマルチコア光ファイバが開示されている。この文献のマルチコア光ファイバは，磁性体マーカーを位置識別用に用いることで，マルチコアファイバ同士を物理的に接続する。

国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６１号パンフレット国際公開ＷＯ２０１０／０３８８６３号パンフレット特開２０１１−１５８７６８号公報

特開２０１１−１５８７６８号公報（特許文献３）に開示された方法は，マーカーを位置決めに用いて，融着接続，コネクタ加工，メカニカルスプライサにより，マルチコアファイバ同士を接続する。実際にマルチコアファイバ同士を接続するためにはミクロンオーダーの精度が必要である。このため，マルチコアファイバにマーカーが存在しても，マルチコアファイバ同士を精密に接続することは容易ではない。また，従来の方法では，マルチコアファイバ間に生ずるギャップを埋めるため，マッチングオイルを塗布する必要が生ずる。このため，従来の方法で，マルチコアファイバ同士を接続すると，ハイパワーな光を伝送することができない。

そこで，本発明は，高い加工精度を必要とせず，ハイパワーな入力光にも対応でき，しかも十分な強度を有するマルチコアファイバ同士の光接続器を提供することを目的とする。

本発明は，基本的には，レンズ系を用いてマルチコアファイバの各コアからの出力光の光束間隔を拡張した上で他のマルチコアファイバと光学的に接続させることにより，容易にマルチコアファイバ同士を光学的に接続できるという知見に基づく。さらに，本発明は，マルチコアファイバ同士を光学的に接続するため，マルチコアファイバ同士を融着する必要がなく，マッチングオイルを含む化合物を用いる必要もなくなるという知見に基づく。

本発明は，マルチコアファイバ同士の光接続器に関する。本発明のマルチコアファイバ同士の光接続器（本発明の光接続器）は，第１のレンズ１５と第２のレンズ１７とを有する。第１のレンズ１５は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が入射する。第２のレンズ１７へは，第１のレンズ１５からの出射光が入射する。

そして，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，それぞれ，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７を経て，第２のマルチコアファイバ２１に含まれる複数のコア２３ａ，２３ｂ，２３ｃへ入射するように設定される。

例えば，シングルモードビームの結合効率の位置ずれに対する損失は，入射光のビーム径に対応する。そして，入射光のビーム径が大きいほど，損失変動量は緩和される。このため，本発明は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光のビーム径を大きくすることができるので，マルチコアファイバ同士の光接続を容易に行うことができる。

また，本発明の光接続器は，マルチコアファイバのコア数がどのような数であっても，またマルチコアファイバのコア間隔がどのような値であっても，マルチコアファイバ同士を光学的に接続できる。

また，本発明の光接続器は，基本的には，光学素子のみを用いてマルチコアファイバ同士を光学的に接続するので，化合物を使用する必要がなくなり，劣化が起こりにくいとともに，大きなパワーの光をも伝送できることとなる。

本発明の好ましい光接続器は，第１のマルチコアファイバ１１の端部が，第１のレンズ１５の焦点位置に設けられ，第２のマルチコアファイバ２１の端部が，第２のレンズ１７の焦点位置に設けられる。たとえば，第１のマルチコアファイバ１１の中心コア１３ａが第１のレンズ１５の焦点位置に設けられ，第２のマルチコアファイバ２１の中心コア２３ａが第２のレンズ１７の焦点位置に設けられるように，これらの要素の位置関係を設定すればよい。

第１及び第２のマルチコアファイバ１１，２１の端部が，それぞれ第１，第２のレンズ１５，１７の焦点位置に設けられるため，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光を第２のマルチコアファイバ２１の対応する複数のコア２３ａ，２３ｃ，２３ｂへと導くことができる。

本発明の好ましい光接続器は，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７が，以下の条件を満たすように設定される。すなわち，第１のマルチコアファイバ１１の複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，光束径が拡張された状態で第１のレンズ１５へ入射し，コリメート光とさる。コリメート光とされた複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，それぞれ，第２のレンズ１７を経て光束径が縮小された状態で，第２のマルチコアファイバ２１に含まれる複数のコア２３ａ，２３ｂ，２３ｃへ入射する。

そして，本発明の好ましい光接続器の第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７は，コリメート光とされた第１のマルチコアファイバ１１の複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が交わる点である交点を中心とした点対称の位置に存在する。

特に，同種のマルチコアファイバ同士を光学的に接続する場合は，点対称な位置にレンズ及びマルチコアファイバを設置することで，容易にマルチコアファイバ同士を光学的に接続することができる。

本発明の好ましい利用態様は，上記したいずれかの光接続器を有する光通信システムに関する。この光通信システムは，光接続器に接続される第１のマルチコアファイバ１１と，光接続器に接続される第２のマルチコアファイバ２１とを有する。

本発明の光接続器は，光学素子により構成することができるため，高い加工精度を必要とせず，ハイパワーな入力光にも対応でき，しかも十分な強度を有するマルチコアファイバ同士の光接続器を提供できる。

図１は，本発明の要素を説明するための概念図である。図２（ａ）は，７芯のマルチコアファイバの断面例を示す図である。図２（ｂ）は，１９芯のマルチコアファイバの断面例を示す図である。図３は，本発明の実施例の光接続器の構成を示す図である。図４は，マルチコアファイバのコアを直接接続した場合の，光軸と垂直方向の軸ずれに対する接続効率を示す図面に替わるグラフである。図５は，本実施例と同等のビーム径φ３５６μｍのコリメートビームを結合させた場合の，光軸と垂直方向の軸ずれに対する接続効率を示す図面に替わるグラフである。図６は，実施例において製造した光接続器を示す図である。

図１は，本発明の要素を説明するための概念図である。図１に示されるように，本発明のマルチコアファイバ同士の光接続器（本発明の光接続器）は，第１のレンズ１５と，第２のレンズ１７とを有する。第１のレンズ１５は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が入射する。第２のレンズ１７へは，第１のレンズ１５からの出射光が入射する。そして，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７は，第１のマルチコアファイバ１１に含まれる複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，それぞれ，第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７を経て，第２のマルチコアファイバ２１に含まれる複数のコア２３ａ，２３ｂ，２３ｃへ入射する。

マルチコアファイバ同士の光接続器とは，複数のコアを有するマルチコアファイバからの出力光を，それぞれのコアに対応した他のマルチコアファイバのコアへと伝えることができる光接続器を意味する。本発明の好ましい例は，マルチコアファイバのコア数がｎ個の場合，マルチコアファイバからの光を他のマルチコアファイバのｎ個のコアへと伝えるものである。

マルチコアファイバ１１，２１は，先に説明した特許文献に開示されるとおり，ひとつのファイバ内に複数のコアを含む光ファイバである。マルチコアファイバ１１，２１の例は，中心コアと中心コアの周囲に存在する１又は複数のコアを有するファイバである。マルチコアファイバ１１，２１は，必ずしも中心にコアが存在するものでなくてもよい。たとえば，本発明のマルチコアファイバは，２から４つ（又はそれ以上）のコアが対称的に並べられたコアを有するマルチコアファイバであってもよい。

図２（ａ）は，７芯のマルチコアファイバの断面例を示す図である。図２（ｂ）は，１９芯のマルチコアファイバの断面例を示す図である。図中１３ａは中心コアを示し，１３ｂは周囲コアを示す。中心コアは，マルチコアファイバの中心位置に存在するコアを意味する。コア間の距離は，例えば３０μｍ以上５０μｍ以下である。コア間の距離とは，コアの中心から隣接するコアの中心までの距離を意味する。

第１及び第２のレンズ１５，１７の例は，凸レンズである。第１及び第２のレンズ１５，１７が凸レンズであれば，マルチコアファイバから出射した光束の間隔を拡散させる（光束の径を広げる）ことや，マルチコアファイバへ入射する光束の間隔を縮小することができる。

本発明の好ましい光接続器は，第１のマルチコアファイバ１１の端部が，第１のレンズ１５の焦点位置に設けられる。一方，第２のマルチコアファイバ２１の端部が，第２のレンズ１７の焦点位置に設けられる。たとえば，第１のマルチコアファイバ１１の中心コア１３ａが第１のレンズ１５の焦点位置に設けられ，第２のマルチコアファイバ２１の中心コア２３ａが第２のレンズ１７の焦点位置に設けられるように，これらの要素の位置関係を設定すればよい。

そして，本発明の好ましい光接続器の第１のレンズ１５及び第２のレンズ１７は，コリメート光とされた第１のマルチコアファイバ１１の複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が交わる点である交点２５を中心とした点対称の位置に存在する。

第１のマルチコアファイバ１１の複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が，光束径が拡張された状態で第１のレンズ１５へ入射する。すなわち，複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射した際に比べ，第１のレンズ１５へ入射する際の方が，光束の径が大きくされている。光束の径は，たとえば，５倍以上１００倍以下となるように拡張されてもよいし，１０倍以上１００倍以下でもよいし，２０倍以上８０倍以下でも良いし，３０倍以上７０倍以下でもよい。例えば，レンズの大きさ，レンズの屈折率，及びレンズとマルチコアファイバの端部との距離を調整することで，光束の径の倍率を調整できる。

複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの出射光が第１のレンズ１５から，複数のコア１３ａ，１３ｂ，１３ｃに対応したコリメート光として出射される。コリメート光とされた複数の光束は，交点２５で交わり，第２のレンズ１７へと伝わる。第２のレンズ１７を経たコリメート光は，光束径が縮小された状態で，第２のマルチコアファイバ２１の複数のコア２３ａ，２３ｂ，２３ｃへ入射する。つまり，第２のレンズ１７からの出射した際に比べ，第２のマルチコアファイバ２１へ入射する際の方が，光束の径が小さくなる。

本発明の第２の側面は，上記したいずれかの光接続器を有する光通信システムに関する。この光通信システムは，光接続器に接続される第１のマルチコアファイバ１１と，光接続器に接続される第２のマルチコアファイバ２１とを有する。この光通信システムは，通常の光通信システムが有する要素を適宜有すればよい。すると，通常の光通信システムと同様，送信局から送信される情報を，マルチコアファイバを介して，受信局へ送信することができる。

図３は，本発明の実施例の光接続器の構成を示す図である。図３中，３３１，３２，３２はマルチコアファイバ，３１１，３２１はマルチコアファイバのセンターコア，３１２，３２２はマルチコアファイバのアウターコア，３３，３４はレンズ系である。マルチコアファイバ３１とレンズ系３３との間隔，レンズ系３４とマルチコアファイバ３２との間隔は，レンズ系３３，３４の焦点距離となっており，レンズ系３３とレンズ系３４との間隔は，焦点距離の総和(ここでは，同一のレンズ系であるため，焦点距離の２倍)である。コア３１１からの出力光は，レンズ３３にてコリメートされ，レンズ３４の光軸と平行に入射し，レンズ３４にてコア３２１へ集光され，受光される。コア３１２からの出力光は，レンズ３３の後ろ側焦点を通るような角度でレンズ３３にてコリメートされ，レンズ３４の光軸に対して角度を持ち入力される。これにより，センターコアからオフセットされた位置にあるコア３２２へ集光され，受光される。

ここで，本実施例の具体例を示す。マルチコアファイバ３１は，コア同士の間隔が４５μｍで，コア数が７つ，ＭＦＤ１０μｍ(＠１５５０ｎｍ)のものを使用し，レンズ３３，３４は，軸外の収差の少ない，焦点距離１.８ｍｍの非球面レンズを用いた。この時，レンズ３３より出射されるコリメートビームのビーム径は，φ３５６μｍであった。図４は，マルチコアファイバのコアを直接接続した場合の，光軸と垂直方向の軸ずれに対する接続効率のグラフである。図５は，本実施例と同等のビーム径φ３５６μｍのコリメートビームを結合させた場合の，光軸と垂直方向の軸ずれに対する接続効率のグラフである。この２つのグラフが示すように，本実施例の方が，同じ軸ずれ量に対し，接続効率の劣化量が少ないことがわかる。実際に図３に示される装置を図６の構成で作製した。図６は，実施例において製造した光接続器を示す図である。図６（ａ）は，連結前の様子を示し，図６（ｂ）は連結後の様子を示す。マルチコアファイバ３５，３６とレンズ３７，３８は機械的な固定構造を持つファイバコリメータ３９，４０とした。前記した通りファイバコリメータの軸ずれに対しての損失許容量が大きいため勘合部４１，４２を持たせることで着脱が可能な構造とした。ファイバコリメータは角度ずれに対しての損失許容量は小さいため、角度ずれが起きないようフランジ４３の面により押し当てる構造とし、締結ネジ４４にて固定する構造とした。作製した結果，損失量として最小０．２ｄＢ最大０.６ｄＢ程度が得られ，この損失は各光学部品の反射損失と多少の収差による結合の劣化によるものであり，接続効率については想定通りの性能が得られることがわかった。

本発明は，光学機器及び光情報通信の分野で利用されうる。

１１第１のマルチコアファイバ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ第１のマルチコアファイバのコア
マルチコアファイバのコア
１５第１のレンズ
１７第２のレンズ
２１第２のマルチコアファイバ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ第２のマルチコアファイバのコア
２５交点

Claims

第１のマルチコアファイバ（１１）に含まれる複数のコア（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）からの出射光が入射する第１のレンズ（１５）と，
前記第１のレンズ（１５）からの出射光が入射する第２のレンズ（１７）と，を有し，
前記第１のレンズ（１５）及び前記第２のレンズ（１７）は，
第１のマルチコアファイバ（１１）に含まれる複数のコア（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）からの出射光が，それぞれ，前記第１のレンズ（１５）及び前記第２のレンズ（１７）を経て，第２のマルチコアファイバ（２１）に含まれる複数のコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）へ入射するように設定され，
前記第１のマルチコアファイバ（１１）及び前記第２のマルチコアファイバ（２１）を光学的に接続できる，
マルチコアファイバ同士の光接続器。
請求項１に記載のマルチコアファイバ同士の光接続器であって，
前記第１のマルチコアファイバ（１１）の端部は，前記第１のレンズ（１５）の焦点位置に設けられ，
前記第２のマルチコアファイバ（２１）の端部は，前記第２のレンズ（１７）の焦点位置に設けられる，
マルチコアファイバ同士の光接続器。
請求項２に記載のマルチコアファイバ同士の光接続器であって，
前記第１のレンズ（１５）及び前記第２のレンズ（１７）は，
前記第１のマルチコアファイバ（１１）の複数のコア（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）からの出射光が，光束径が拡張された状態で前記第１のレンズ（１５）へ入射し，コリメート光とされ，
前記コリメート光とされた前記第１のマルチコアファイバ（１１）の複数のコア（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）からの出射光が，それぞれ，前記第２のレンズ（１７）を経て光束径が縮小された状態で，第２のマルチコアファイバ（２１）に含まれる複数のコア（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）へ入射するように設定される，
マルチコアファイバ同士の光接続器。
請求項３に記載のマルチコアファイバ同士の光接続器であって，
前記第１のレンズ（１５）及び前記第２のレンズ（１７）は，
前記コリメート光とされた前記第１のマルチコアファイバ（１１）の複数のコア（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）からの出射光が交わる点である交点を中心とした点対称の位置に存在する，
マルチコアファイバ同士の光接続器。
請求項１に記載のマルチコアファイバ同士の光接続器を有する光通信システムであって，
前記光接続器に接続される第１のマルチコアファイバ（１１）と，
前記光接続器に接続される第２のマルチコアファイバ（２１）と，を更に有する，
光通信システム。