JP3304992B2 - 光結合器 - Google Patents
光結合器Info
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
- G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
- G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
- G02B6/3818—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres of a low-reflection-loss type
- G02B6/3822—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres of a low-reflection-loss type with beveled fibre ends
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
Description
おいて、光ファイバの接続に使用される光コネクタ、そ
の他の光回路部品に使用される光結合器に関する。さら
に詳しく言えば、特に前記光回路部品において問題とな
る有害な反射戻り光損失を減少させるとともに光結合器
端面の研磨工数を低減し製造を容易にすることができる
先端形状を備えた光ファイバフェルールを用いた光結合
器に関する。
接続に使用される光コネクタ、光量の減衰に使用される
光減衰器、光信号の分岐合流に使用される光分岐合流
器、光信号の入切および回路切り換えに使用される光ス
イッチなど多くの光部品が使用されている。これらの光
部品には多くの場合、必ず光ファイバの接続箇所が設け
られている。高速大容量通信を実現するにあたり、これ
らの接続箇所において発生する有害な反射戻り損失の大
幅な低減が強く望まれている。本件発明者等はすでに種
々の研究をし、先端を斜めに研磨することにより反射戻
り損失を少なくすることができることを確認している。
図4は、先端を斜めに研磨し光結合器一対を用いた光コ
ネクタの接続部の断面略図である。図において、1,1
01は光コネクタ・フェルール部材の本体であり、磁器
材料製のものが用いられている。これらの本体の中心部
にはそれぞれ貫通孔2,102が設けられている。光フ
ァイバ0,100は、それぞれ光信号を伝達するコア
3,103および光信号がコアより外部に漏れないよう
にした伝送損失防止のためのクラッド層4,104から
成る。光ファイバ0,100はそれぞれ前記貫通孔2,
102に挿入された後、本体の各々の接続端面5,10
5を光軸に対する直角面から8度以上傾斜した斜め平面
研磨に仕上げられている。これらは図示のように整列ス
リーブ6に各端面を対向して挿入して光ファイバ・コア
3から103にまたはその逆に伝達接続される。このよ
うにすると光ファイバ・コア3を通ってきた入射光Lに
より端面5で生ずる反射光Rは、光ファイバ端面を光軸
に対する直角面に対して7度以上傾斜することにより、
斜め方向に反射してクラッド層4に入射する。光源に、
戻り反射光としてフィード・バックされる光量は通常
0.00001%であり、これは(−60dB程度)で
あり、直角研磨の場合よりは極めて少ない。しかし、次
のような研磨時の問題点がある。すなわち、図4に示す
ような斜め研磨光結合器は、光軸に対して直角な端面か
ら所要の角度に斜め研磨除去しなければならないので研
磨量が大きく、長い研磨時間を要する。このために、光
ファイバ研磨面に研磨焼け、または微細な研磨層の埋没
付着などの重要な欠陥を生じ易い。特に、光ファイバ・
クラッド部に、予め残留応力を付加しながら延伸製造し
た定偏波光ファイバ(ポラリゼイション メインテイニ
ング ファイバ)の場合は、標準の光ファイバに比較し
て脆いために破損し易く、光ファイバ端面研磨時に付加
される僅少な研磨応力でも光ファイバの欠損事故を起こ
し易い。また、研磨時間短縮のために、フェルール端面
を予め所要の傾斜面に成形したフェルールボディに後か
ら光ファイバを取り付ける方法も考えられるが、研磨時
に成形面と研磨面がズレたりして作業が煩雑になり易い
欠点がある。なお、接続端面を光軸に対して直角研磨す
る光結合器型式のものには、研磨除去量を低減する手段
として種々のフェルール形状が考案され実用されてい
る。例えば、光コネクタ・フェルールの端面を円錐形と
した後、光軸に対して直角平面または直角球面に研磨す
る方法、または光コネクタ・フェルールの直角端面に小
径の突起面を設ける方法(米国特許4,634,214
号,AT&Tのバイコニック (BICONIC)形光コネクタ・
フェルール)などがある。
の端面を斜め研磨すると反射損失を少なくすることがで
きるが、前述したように従来の斜め研磨には種々の問題
があった。本発明の第1の目的は、光ファイバを取付け
たフェルールの先端に改良を施して、斜め研磨の研磨除
去量を減少でき性能の優れた光ファイバフェルールを用
いた光結合器を提供することにある。本発明の第2の目
的は、前記光結合器に、光ファイバを取付けたフェルー
ルの先端に改良を施した光ファイバフェルールを用い、
好ましい性能の得られる優れた光結合器を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は光減衰器として用い
られる光結合器を提供することにある。
に、本発明による請求項1記載の光結合器は、直円筒の
本体の中心に光ファイバを取り付ける貫通孔をもち、前
記本体一端側に予め設けられ、前記中心に直角な平面に
対して母線のなす角度が第1の角度θAの円錐面をもつ
フェルール部材と、前記貫通孔に先端が前記円錐の頂点
に現れるように挿入固定された光ファイバとを含む前記
円錐先端部分の微少面積部分を前記第1の角度θA より
小さな第2の角度θB で、同時に斜め研磨仕上げした光
ファイバフェルール1対と、前記1対の光ファイバフェ
ルールを同軸に対向させ、前記第2の角度θB をもつ前
記円錐先端部分の微小面積部分が互いに平行になるよう
に支持する整列スリーブとを備えて構成されている。本
発明による請求項2記載の光結合器は、請求項1記載の
光結合器において、前記第1の角度θA と第2の角度θ
B の間に下記の関係を有するようにしてある。 θA >
θB >8°本発明による請求項2記載の光結合器は、請
求項1記載の光結合器において、前記斜め研磨仕上げし
たフェルール先端の平面研磨面同士を適長間隔で平行に
対向させたものであり、光減衰器として使用できる。
施例について詳細に説明する。図1の(A),(B),
(C)は本発明によるひ光結合器で、使用する光ファイ
バフェルールの構造および工程図を示している。図1の
(A)は、7はフェルールボディ(本体)であり中心に
は光ファイバ挿入固定用の貫通孔8が設けられている。
一端が直円筒形状で他端に光ファイバ光軸に対する直角
面9に対して第1の角度θA とする尖鋭な円錐面10に
成形されている。このフェルールボデイは磁器材料等に
より高い精度で大量に製造可能である。図1の(B)
は、フェルールボディ7の貫通孔8に光ファイバ11を
挿入接着固定した状態を示している。図1の(C)で、
光ファイバ1を含む尖鋭な円錐先端部分を、第一の角度
θA より小さな角度θB で少なくとも光ファイバ11の
直径(d)より大きな幅Wを持つ微小面積部分を同時に
斜め平面研磨し、面12を形成した状態を示している。
円錐面10の母線と平面9のなす角θA ,θB の間に次
の関係が成立するようにすることが好ましい。 θA >θB >8°・・・・・・・・・(1)
バフェルールを1対使用した光結合器(コネクタ)また
は減衰器を示す図である。本発明による光フィルムフェ
ルール16,116を使用した場合は、各フェルールの
平行対向面17,117の面積は微小であるので多重反
射光量の絶対値が小さくなる。かつ急角度の円錐面1
8,118面に一端出射した多重反射光Nは再びフェル
ール中心部に設けた光ファイバ面に戻ってくることはな
く、大部分は外周に放射されるので多重反射による減衰
値変動は大幅に低減できる。この形態で光結合器の間隔
Sまたは、相対角度を変えることにより、結合の程度を
変えることができ結合の度合いの異なるコネクタ(可変
減衰器)として使用できる。
る光結合器は、光ファイバ端面の反射戻り損失の大幅な
低減のために、光結合器端面を光ファイバ光軸に対する
直角面に対して斜め研磨している。そして斜め研磨であ
るのに、先に説明した円錐部をもつフェルールの先端の
光ファイバ光軸に対する直角面に対する平行な研磨に比
較して研磨除去量を同等程度までに減少できる。同時
に、従来の長時間研磨に起因して頻発していた光ファイ
バ研磨面の研磨焼けや研磨微粉の埋設付着事故などを大
幅に低減できた。これにより、研磨が困難な定偏波光結
合器の斜め研磨も安定して可能になった。また、光コネ
クタに使用した時に、前述の図4に示すフェルール全端
面が接触する構造のものは、フェルール端面の研磨誤差
により傾斜角度は角度誤差を含んでおり、接続時に各光
ファイバ端面間に空間部が介在して、フレネル損失約
0.35dBの接続損失を生ずる。このために各フェル
ール端面を球面研磨をして光ファイバ端面の接触性を改
善することが行われている。本発明の光結合器は接続面
面積が微小であるので、単なる平面研磨面同士で直接接
触または対向するので、従来のように球面研磨を必要と
しない特を有する。
ァイバ付きフェルールを同軸心に対面させて使用される
光部品、例えば光ファイバコネクタ、エァギャップ式光
減衰器などの作動安定性に悪影響を与えるフェルール対
向面間に生ずる多重反射光量を大幅に低減することがで
きる。例えば、図3はエァギャップ方式の光減衰器の例
であるが、一対の光結合器13および113、整列スリ
ーブ14により構成して、各光ファイバの端面距離Sを
増減することにより、簡単に光結合器13から113に
伝達される光量を調節することができる。このように各
フェルールの平行対向面15,115の面積が大きいの
で、フェルール13側からの出射Mが平行対向面間で多
重反射を繰り返して減衰値が安定しない。本発明による
光結合器は前述した光部品の他にも、他の種々の光部品
への応用が考えられる。
ァイバフェルールの構造および製造の工程を示した図で
ある。
実施例を示す図である。
式の光減衰器における多重反射の問題を説明するための
略図である。
戻り光の問題を説明するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 直円筒の本体の中心に光ファイバを取り
付ける貫通孔をもち、前記本体一端側に予め設けられ、
前記中心に直角な平面に対して母線のなす角度が第1の
角度θA の円錐面をもつフェルール部材と、前記貫通孔
に先端が前記円錐の頂点に現れるように挿入固定された
光ファイバとを含む前記円錐先端部分の微少面積部分を
前記第1の角度θA より小さな第2の角度θB で、同時
に斜め研磨仕上げした光ファイバフェルール1対と、 前記1対の光ファイバフェルールを同軸に対向させ、前
記第2の角度θB をもつ前記円錐先端部分の微小面積部
分が互いに平行になるように支持する整列スリーブとを
備えた光結合器。 - 【請求項2】 請求項1記載の光結合器において、前記
第1の角度θA と第2の角度θB の間に下記の関係を有
する光結合器。θA >θB >8° - 【請求項3】 請求項1記載の光結合器において、前記
斜め研磨仕上げしたフェルール先端の平面研磨面同士を
適長間隔で平行に対向させたものである光結合器。
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