JP2016061944A - ファンアウト部品 - Google Patents

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修 島川
Osamu Shimakawa
修 島川
雄一 水戸瀬
Yuichi Mitose
雄一 水戸瀬
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Abstract

【課題】マルチパス干渉を抑えることができるファンアウト部品を提供する。【解決手段】ファンアウト部品1Aは、複数のシングルコアファイバ11の一端部を一括して収納するコネクタ20と、複数のシングルコアファイバ11の他端部を個別に収納する30と、複数のシングルコアファイバ11の一端部と他端部との間に設けられたクラッドモード光放出部13とを備える。各シングルコアファイバ11は、アダプタ40を介してコネクタ20に接続されるマルチコアファイバの各コアに光学的に結合されるコアを有する。【選択図】図1

Description

本発明は、ファンアウト部品に関するものである。
特許文献1には、マルチコアファイバに接続されるファンアウトモジュールが記載されている。このファンアウトモジュールは、マルチコアファイバのコア数に対応する本数のシングルコアファイバを備えている。そして、マルチパス干渉を抑制するために、各シングルコアファイバのクラッドは、光吸収ドーパントを含む光吸収層を有する。
特開2013−205760号公報
マルチコアファイバを実用化するには、マルチコアファイバの複数のコアそれぞれをシングルコアファイバによって分岐する「ファンアウト」が不可欠である。ファンアウト部品としては、例えば、複数のシングルコアファイバを束ねてファイババンドルとし、該ファイババンドルの先端部をフェルールの孔に挿入して接着固定するものがある。
しかしながら、マルチコアファイバにファンアウト部品を接続する際、全てのコア同士を軸ずれなく合わせることは極めて困難である。従って、いずれかのシングルコアファイバにおいてコアの軸ずれにより漏れ光がクラッドに入射すると、その漏れ光がクラッド内に閉じこめられて伝搬する。シングルコアファイバが十分に長い場合には、そのような光は長い距離を伝搬するに従いシングルコアファイバの被覆樹脂に吸収されるので問題とはならない。しかし、ファンアウト部品においてはシングルコアファイバに十分な長さを確保することが難しく、そのような光の多くが吸収されずに出射端に到達し、コアを伝搬した光とクラッドを伝搬した光とが再結合してマルチパス干渉が発生してしまう。
このような問題に対し、特許文献1に記載されたファンアウトモジュールではクラッドに光吸収体がドープされており、クラッド内を伝送される漏れ光を減衰させることによってマルチパス干渉を抑えている。しかし、複数のシングルコアファイバを束ねてファイババンドルとする際、各シングルコアファイバに曲げが付与される。光吸収体がドープされたファイバの強度は通常のファイバと比較して低いので、このような曲げがシングルコアファイバの損傷原因となってしまう。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マルチパス干渉を抑えることができるファンアウト部品を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明によるファンアウト部品は、マルチコアファイバの複数の第1コアそれぞれに光学的に結合される第2コアを各々有する複数のシングルコアファイバを備えるファンアウト部品であって、複数のシングルコアファイバの一端部を一括して収納する第一端と、複数のシングルコアファイバの他端部を個別に収納する第二端と、複数のシングルコアファイバの一端部と他端部との間に設けられたクラッドモード光放出部とを備える。
本発明によるファンアウト部品によれば、マルチパス干渉を抑えることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るファンアウト部品の構成を示す図である。 図2は、ファンアウト部品が備えるファイバ群及びコネクタの外観を示す図である。 図3は、フェルールにおけるファイバ群の形態を示す斜視図である。 図4(a)は、アダプタの他方の開口に挿入されるマルチコアファイバ及びフェルールの、中心軸線に垂直な切断面における断面図である。図4(b)は、アダプタの一方の開口に挿入されるファイババンドル及びフェルールの、中心軸線に垂直な切断面における断面図である。 図5は、フェルールの中心軸線に沿った断面を示す図である。 図6は、コネクタが有するフェルールの光軸方向に垂直な断面形状を示す図である。 図7(a)は、低曲げ損失ファイバの断面形状の一例を示す図である。図7(b)は、低曲げ損失ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。 図8(a)は、第1変形例に係るファンアウト部品の構成を示す図である。図8(b)は、図8(a)の一部を拡大して示す断面図である。 図9は、第2変形例に係るファンアウト部品の構成を示す図である。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。(1)本願発明によるファンアウト部品は、マルチコアファイバの複数の第1コアそれぞれに光学的に結合される第2コアを各々有する複数のシングルコアファイバを備えるファンアウト部品であって、複数のシングルコアファイバの一端部を一括して収納する第一端と、複数のシングルコアファイバの他端部を個別に収納する第二端と、複数のシングルコアファイバの一端部と他端部との間に設けられたクラッドモード光放出部とを備える。このファンアウト部品においてシングルコアファイバのクラッドに漏れ光が入射してクラッドモード光が生じると、その漏れ光はクラッドモード光放出部においてシングルコアファイバの外部へ強制的に放出される。従って、シングルコアファイバの出射端に達する漏れ光が低減されるので、マルチパス干渉を抑えることができる。
(2)第一端は、複数のシングルコアファイバの一端部を一括して収納する孔を有し、孔は、第2コア同士の第2ピッチを第1コア同士の第1ピッチに適合させる細径部と、第1ピッチよりも大きいピッチにて複数のシングルコアファイバを保持する太径部と、細径部と太径部との間において第2ピッチを変化させる中間部とを有し、クラッドモード光放出部は、複数のシングルコアファイバのうち中間部に位置する部分と他端部との間に設けられてもよい。クラッドモード光は、マルチコアファイバとシングルコアファイバとの軸ずれ以外に、例えばシングルコアファイバの曲げ部分においても発生する。例えば、第2コア間のピッチが軸方向に変化するような構造をファンアウト部品が有する場合には、該ピッチが変化している部分においてシングルコアファイバに曲げが生じ、その部分においてクラッドモード光が生じる。従って、クラッドモード光放出部は、ピッチが変化する中間部と、他端部との間に設けられるとよい。これにより、中間部において生じるクラッドモード光を効果的に放出し、マルチパス干渉を更に抑えることができる。
(3)ファンアウト部品は、複数のシングルコアファイバの一端部と他端部との間の部分を収容するパッケージを更に備え、クラッドモード光放出部は、パッケージ内において複数のシングルコアファイバが巻回された部分を含んでもよい。このような構成によって、クラッドモード光を効果的に放出することができる。(4)この場合、クラッドモード光放出部における複数のシングルコアファイバの曲げ半径は5mm以上10mm以下であることが好ましい。シングルコアファイバがこのように小さな曲げ半径を有することによって、クラッドモード光を効果的に放出することができる。
(5)或いは、クラッドモード光放出部は、複数のシングルコアファイバのクラッド表面に形成された溝及び粗面のうち少なくとも一方を含んでもよい。このような構成によっても、クラッドモード光を効果的に放出することができる。
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係るファンアウト部品の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係るファンアウト部品1Aの構成を示す図である。図2は、ファンアウト部品1Aが備えるファイバ群10、コネクタ20及び30の外観を示す図である。図1及び図2に示されるように、ファンアウト部品1Aは、複数のシングルコアファイバ11を含むファイバ群10と、コネクタ20及び30と、アダプタ40及び50と、これらを収容するパッケージ60とを備える。
コネクタ20は、ファイバ群10の一端に取り付けられている。コネクタ20は、いわゆるSCコネクタといった外形を有し、筐体21及びフェルール22を有する。筐体21は、アダプタ40の一方の開口41に対して着脱可能に嵌合する。フェルール22は筐体21の先端面から先方に僅かに突出して設けられている。フェルール22は、ファイバ群10の一端部を保持するとともに、アダプタ40の他方の開口42に挿入されるマルチコアファイバの先端部に取り付けられたフェルールと当接する。
図3は、フェルール22におけるファイバ群10の形態を示す斜視図であって、フェルール22を仮想線で示している。フェルール22は、本実施形態における第一端であり、略円柱形状といった外観を有する。また、フェルール22は、該円柱の中心軸線に沿って延びる孔23を有する。孔23にはファイバ群10の一端部が挿入され、孔23は、ファイバ群10に含まれる複数のシングルコアファイバ11を一括して収納する。すなわち、複数のシングルコアファイバ11の一端部は、束ねられてファイババンドル12を構成する。ファイバ群10の端面10aは、フェルール22の一方の端面22aと面一となっている。複数のシングルコアファイバ11は被覆14をそれぞれ有するが、孔23に挿入された部分については被覆14は除去されている。
ここで、図4(a)は、アダプタ40の開口42に挿入されるマルチコアファイバ71及びフェルール72の、中心軸線に垂直な切断面における断面図である。また、図4(b)は、アダプタ40の開口41に挿入されるファイババンドル12及びフェルール22の、中心軸線に垂直な切断面(図3におけるIV−IV断面)における断面図である。
図4(a)に示されるように、マルチコアファイバ71は、複数のコア(第1コア)71aと、該複数のコア71aを囲むクラッド71bとを有する。クラッド71bの断面は円形であり、一例では、複数のコア71aのうち一つは該円形の中心に位置し、他は該中心から等距離であり且つ互いに等間隔となる位置に配置されている。フェルール72は、略円柱形状といった外観を有しており、該円柱の中心軸線に沿って延びる孔73を有する。孔73にはマルチコアファイバ71の一端部が挿入され、孔73はマルチコアファイバ71を収納する。マルチコアファイバ71と孔73の内面との間には、接着剤74が介在している。
図4(b)に示されるように、ファイババンドル12の複数のシングルコアファイバ11は、コア11a(第2コア)と、コア11aを囲むクラッド11bとをそれぞれ有する。各コア11aは、マルチコアファイバ71の複数のコア71aそれぞれと光学的に結合される。複数のシングルコアファイバ11は互いに接しており、各シングルコアファイバ11同士の隙間、及び各シングルコアファイバ11と孔23の内面との隙間には、接着剤24が介在している。各シングルコアファイバ11は、各コア11aがマルチコアファイバ71の各コア71a(図4(a)を参照)と一対一で対応するように配列されている。
図5は、フェルール22の中心軸線に沿った断面を示す図である。図5に示されるように、本実施形態の孔23は、細径部23aと、太径部23bと、中間部23cとを有する。細径部23aは、孔23の端面22a寄りの部分に形成され、コア11a同士の中心間隔(第2ピッチ)を、コア71a同士の中心間隔(第1ピッチ)に適合させる。太径部23bは、細径部23aよりも大きな内径を有しており、該第1ピッチよりも大きいピッチにて複数のシングルコアファイバ11を保持する。中間部23cは、細径部23aと太径部23bとの間に設けられており、その内径が細径部23a側から太径部23b側へ徐々に拡がるテーパー状を呈している。中間部23cは、コア11a同士の中心間隔(第2ピッチ)を、細径部23aのピッチから太径部23bのピッチへ徐々に変化させる。
再び図1及び図2を参照する。アダプタ40はパッケージ60の一対の側壁61,62のうち一方(側壁61)に取り付けられている。アダプタ40の開口41はパッケージ60の内側に位置し、アダプタ40の開口42はパッケージ60の外側に位置する。アダプタ40は、図示しない円筒スリーブを有する。該円筒スリーブの一方の開口にフェルール22が挿入され、他方の開口にフェルール72(図4参照)が挿入される。これにより、フェルール22とフェルール72との軸合わせが行われる。
コネクタ30は、ファイバ群10の他端に取り付けられている。コネクタ30は、例えば多芯コネクタであるMTコネクタやMPOコネクタといった構造を有する。コネクタ30は、アダプタ50の一方の開口51に対して着脱可能に嵌合する。コネクタ30は、複数のシングルコアファイバ11を保持するフェルールを有する。図6は、コネクタ30が有するフェルール32の光軸方向に垂直な断面形状を示す図である。フェルール32は、本実施形態における第二端であり、複数のシングルコアファイバ11の他端部をそれぞれ個別に収納する複数の孔33を有する。複数の孔33は、例えば一列に並んで配置されている。フェルール32は、アダプタ50の他方の開口52に挿入される多芯コネクタのフェルールと当接する。なお、孔33の列の両端に形成されている孔34には、フェルール同士の位置合わせのためのガイドピンが挿入される。
アダプタ50は、パッケージ60の一対の側壁61,62のうち他方(側壁62)に取り付けられている。アダプタ50の開口51はパッケージ60の内側に位置し、アダプタ50の開口52はパッケージ60の外側に位置する。アダプタ50は、開口51から挿入されるフェルール32と、開口52から挿入される他のフェルールとの位置決めを行う。
ファイバ群10は、クラッドモード光放出部13を有する。クラッドモード光放出部13は、複数のシングルコアファイバ11のうち、細径部23a(図5を参照)に収納された一端部とフェルール32(図6を参照)に収納された他端部との間に設けられている。より好ましくは、クラッドモード光放出部13は、複数のシングルコアファイバ11のうち中間部23c(図5を参照)に収納された部分と他端部との間に設けられる。複数のシングルコアファイバ11の一端部と他端部との間の部分はパッケージ60に収容されているので、言い換えれば、クラッドモード光放出部13はパッケージ60の内部に設けられている。本実施形態のクラッドモード光放出部13は、コネクタ20とコネクタ30との間の部分に設けられている。
クラッドモード光放出部13は、複数のシングルコアファイバ11が巻回された部分13aを含む。このように複数のシングルコアファイバ11が巻回されることにより各シングルコアファイバ11に曲げが付与されるので、シングルコアファイバ11のクラッド11bを伝搬する光(クラッドモード光)がシングルコアファイバ11の外部へ効果的に放出される。
クラッドモード光を外部へ効率よく放出するためには、巻回部分13aにおけるシングルコアファイバ11の曲げ半径は小さいほど良い。しかしながら、曲げ半径を小さくし過ぎると、本来伝えるべきコア11aを伝搬する光も漏れてしまい、光損失が生じてしまう。このようなトレードオフを解決するためには、シングルコアファイバ11として曲げに強い光ファイバ、すなわち低曲げ損失ファイバ(例えば、住友電気工業製PureAccess−R5)を用いるとよい。この場合、シングルコアファイバ11の曲げ半径は5mmまで許容されるので、例えばシングルコアファイバ11の曲げ半径を例えば5mm以上10mm以下といった小さな値とすることができる。
図7(a)は、低曲げ損失ファイバの断面形状の一例を示す図である。また、図7(b)は、低曲げ損失ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。図7(b)に示されるように、低曲げ損失ファイバ17は、ステップ状屈折率分布を有する。そのために、図7(a)に示されるように、低曲げ損失ファイバ17は、コア17a、クラッド17b、トレンチ層17c、及びサポート層17dを有する。クラッド17b及びサポート層17dの屈折率を基準とすると、コア17aが突出した高屈折率部分となっている一方、トレンチ層17cが大きく没入した低屈折率部分となっている。具体的には、コア17aの屈折率は例えば1.461〜1.463である。クラッド17bの屈折率は例えば1.455〜1.457である。トレンチ層17cの屈折率は例えば1.449〜1.451である。サポート層17dの屈折率は例えば1.455〜1.457である。
以上に説明した本実施形態のファンアウト部品1Aによれば、次の効果を奏することができる。すなわち、ファンアウト部品1Aは、複数のシングルコアファイバ11の一端部を一括して収納するフェルール22(第一端)と、複数のシングルコアファイバ11の他端部を個別に収納するフェルール32(第二端)と、複数のシングルコアファイバ11の一端部と他端部との間に設けられたクラッドモード光放出部13とを備える。このファンアウト部品1Aにおいてシングルコアファイバ11のクラッドに漏れ光が入射してクラッドモード光が生じると、その漏れ光はクラッドモード光放出部13においてシングルコアファイバ11の外部へ強制的に放出される。従って、シングルコアファイバ11の出射端に達する漏れ光が低減されるので、マルチパス干渉を抑えることができる。
また、ファンアウト部品1Aがクラッドモード光放出部13を備えることにより、複数のシングルコアファイバ11の長さを確保しつつ、ファンアウト部品1Aを小型化することが可能となる。そして、複数のシングルコアファイバ11の長さを確保することにより、他端部において複数のシングルコアファイバ11の配列を揃えることが容易になり、シングルコアファイバ11にコネクタ30を取り付ける際の作業性が向上する。
また、本実施形態のフェルール22の孔23は、細径部23a、太径部23b、及び中間部23cを有し、クラッドモード光放出部13は、複数のシングルコアファイバ11のうち中間部23cに位置する部分と他端部との間に設けられている。クラッドモード光は、マルチコアファイバ71とシングルコアファイバ11との軸ずれ以外に、例えばシングルコアファイバ11の曲げ部分においても発生する。例えば、コア11a間のピッチが軸方向に変化するような構造をファンアウト部品1Aが有する場合には、該ピッチが変化している部分においてシングルコアファイバ11に曲げが生じ、その部分においてクラッドモード光が生じる。従って、クラッドモード光放出部13は、ピッチが変化する中間部23cと、他端部との間に設けられるとよい。これにより、中間部23cにおいて生じるクラッドモード光を効果的に放出し、マルチパス干渉を更に抑えることができる。
また、本実施形態のクラッドモード光放出部13は、パッケージ60内において複数のシングルコアファイバ11が巻回された部分13aを含む。このような構成によって、クラッドモード光を効果的に放出することができる。この場合、複数のシングルコアファイバ11の曲げ半径が5mm以上10mm以下といった小さな値であることによって、クラッドモード光を効果的に放出することができる。
また、本実施形態では、複数のシングルコアファイバ11の他端部に、多芯コネクタであるコネクタ30が取り付けられている。これにより、例えば後述する第2変形例のように複数の単芯コネクタを用いる場合と比較して、ファンアウト部品1Aの小型化、及びコネクタの抜き差し作業効率の向上を図ることができる。また、多数の単芯コネクタを用いる場合、多数のアダプタをパッケージ側面に並べて取り付けることとなるので、シングルコアファイバの長さを或る程度長くする必要がある。従って、ファンアウト部品の小型化を妨げてしまう。これに対し、本実施形態のように多芯コネクタを用いることでシングルコアファイバ11の長さを短くでき、結果としてファンアウト部品1Aの小型化が可能となる。
また、本実施形態では、パッケージ60にアダプタ40,50が取り付けられ、アダプタ40,50にコネクタ20,30が挿入される。このような構成により、パッケージ60への複数のシングルコアファイバ11の収納が容易となる。
なお、ファンアウト部品1Aを小型化するための方法として、コネクタ20,30を小型化することも有効である。コネクタ20,30の大きさを規定する主な構成要素は、コネクタ20,30に内蔵されているPC(フィジカルコンタクト)接続のための押圧用バネである。しかし、通常は、アダプタの逆側から挿入されるコネクタにも押圧用バネが内蔵されている。従って、パッケージ60の内側に位置するコネクタ20,30の押圧用バネは省かれてもよい。これにより、ファンアウト部品1Aを更に小型化することができる。或いは、アダプタとバネ無しコネクタとが一体化された、いわゆるレセプタクルが用いられてもよい。
(第1の変形例)
上記実施形態の第1変形例について説明する。図8(a)は、本変形例に係るファンアウト部品1Bの構成を示す図であり、図8(b)は、ファンアウト部品1Bが備えるシングルコアファイバ11の一部を拡大して示す断面図である。このファンアウト部品1Bは、上記実施形態のクラッドモード光放出部13に代えて、クラッドモード光放出部15を備えている。クラッドモード光放出部15は、複数のシングルコアファイバ11のクラッド11bの表面に形成された溝11cを含む。溝11cは、例えばレーザ加工によって好適に形成される。クラッドモード光放出部15は、シングルコアファイバ11のうち細径部23a(図5を参照)に収納された一端部とフェルール32(図6を参照)に収納された他端部との間に設けられる。より好ましくは、クラッドモード光放出部15は、複数のシングルコアファイバ11のうち中間部23c(図5を参照)に収納された部分と他端部との間に設けられる。本変形例のクラッドモード光放出部15は、フェルール22の孔23の内部、例えば太径部23b内に位置する部分に設けられている。
クラッドモード光放出部の形態は上記実施形態に限られず、例えば本変形例のような構成であっても、クラッドモード光を効果的に放出することができる。また、中間部23cではシングルコアファイバ11に曲げ応力が加わっているので、溝11cが中間部23cの後方に設けられることによって、シングルコアファイバ11の損傷を防止できる。なお、クラッドモード光を放出できる構造であれば溝11c以外にも様々な構造が可能である。たとえば、シングルコアファイバ11のクラッド11bの表面を粗面化したような形状でもよく、これらの形状が組み合わされても良い。
(第2の変形例)
上記実施形態の第2変形例について説明する。図9は、本変形例に係るファンアウト部品1Cの構成を示す図である。このファンアウト部品1Cは、上記実施形態のコネクタ30に代えて、複数のコネクタ35を備えている。コネクタ35は単芯コネクタであり、複数のシングルコアファイバ11の他端部をそれぞれ保持する。各コネクタ35は、複数のアダプタのうち対応するアダプタに挿入される。複数のアダプタは、例えばパッケージ60の側壁62に取り付けられる。
本変形例のように、複数のシングルコアファイバ11の他端部は、それぞれ単芯コネクタによって保持されても良い。このような形態であっても、上記実施形態の効果を好適に奏することができる。
本発明によるファンアウト部品は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では複数のシングルコアファイバ11およびクラッドモード光放出部13がパッケージ60に収容されているが、パッケージは必須ではない。
1A〜1C…ファンアウト部品、10…ファイバ群、11…シングルコアファイバ、11a…コア、11b…クラッド、11c…溝、12…ファイババンドル、13,15…クラッドモード光放出部、13a…巻回部分、14…被覆、20,30…コネクタ、21…筐体、22…フェルール、22a…端面、23…孔、23a…細径部、23b…太径部、23c…中間部、24…接着剤、30…コネクタ、32…フェルール、33…孔、35…コネクタ、40,50…アダプタ、41,42,51,52…開口、60…パッケージ、61,62…側壁、71…マルチコアファイバ、71a…コア、71b…クラッド、72…フェルール、73…孔、74…接着剤。

Claims (5)

  1. マルチコアファイバの複数の第1コアそれぞれに光学的に結合される第2コアを各々有する複数のシングルコアファイバを備えるファンアウト部品であって、
    前記複数のシングルコアファイバの一端部を一括して収納する第一端と、
    前記複数のシングルコアファイバの他端部を個別に収納するフェルール32と、
    前記複数のシングルコアファイバの前記一端部と前記他端部との間に設けられたクラッドモード光放出部と、
    を備える、ファンアウト部品。
  2. 前記第一端は、前記複数のシングルコアファイバの前記一端部を一括して収納する孔を有し、
    前記孔は、前記第2コア同士の第2ピッチを前記第1コア同士の第1ピッチに適合させる細径部と、前記第1ピッチよりも大きいピッチにて前記複数のシングルコアファイバを保持する太径部と、前記細径部と前記太径部との間において前記第2ピッチを変化させる中間部とを有し、
    前記クラッドモード光放出部は、前記複数のシングルコアファイバのうち前記中間部に位置する部分と前記他端部との間に設けられている、請求項1に記載のファンアウト部品。
  3. 前記複数のシングルコアファイバの前記一端部と前記他端部との間の部分を収容するパッケージを更に備え、
    前記クラッドモード光放出部は、前記パッケージ内において前記複数のシングルコアファイバが巻回された部分を含む、請求項1または2に記載のファンアウト部品。
  4. 前記クラッドモード光放出部における前記複数のシングルコアファイバの曲げ半径が5mm以上10mm以下である、請求項3に記載のファンアウト部品。
  5. 前記クラッドモード光放出部は、前記複数のシングルコアファイバのクラッド表面に形成された溝及び粗面のうち少なくとも一方を含む、請求項1または2に記載のファンアウト部品。
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