JP3755393B2 - 偏波面保存光ファイバ用光コネクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波面保存光ファイバ用光コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は光コネクタ接続方法を示す拡散分解図である。
【0003】
光アダプタ1の両側にはキー溝2a、2bを有する一対のネジ部3a、3bが形成されている。光コネクタ4、5は光アダプタ1の両側からキー溝2a、2bに合うように光コネクタ4、5の突起6、7をそれぞれ差し込んで突き合わせて接続ナット(袋ナット)8、9を螺合することによりフェルール10、11同士が結合するようになっている。
【0004】
図7(a)は図6に示した従来の光コネクタの側面図であり、図7(b)は図7(a)の破断図である。図8は図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるホルダ部の拡散分解図である。図9は図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるフレームの外観斜視図、図10は図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるツメ付きリングの外観斜視図である。
【0005】
図8に示すツバ付きスリーブ12にフェルール11が圧入固定されている。偏波面保存光ファイバ(以下「PMF」という。)心線13は、先端部分の被覆を除去してPMF素線14とし、フェルール11の端面に露出するようにツバ付きスリーブ12とフェルール11内に接着剤15で固定されている。フェルール11の端面は研磨加工により鏡面仕上げされている。
【0006】
スプリング16をツバ付きスリーブ12とホルダ17との間にセットし、図10に示すツメ付きリング18を、ツメ18aが溝19aに入るようにフレーム19に嵌め込み、フレーム19内にフェルール11とホルダ17とを挿入し、フレーム19とホルダ17との間に位置するするように接続ナット9をセットした後、フレーム19をホルダ17のネジ部17aに回転させながら螺合して固定される。このとき、予めケブラ(登録商標)20やPVCシース21はリング22とリング23とでホルダ17の後部(図の右側)で機械的にカシメ固定される。ゴムフード24で覆われて光コネクタ5が得られる。尚、26はファイバコードシースである。また、光コネクタ4も光コネクタ5と同様の構造を有している。
【0007】
このようにして得られた光コネクタ4、5は、フェルール11の高精度化によって低損失で接続できるようになっている。
【0008】
また、光コネクタ4、5は、使用中にフェルール11が回転しないように(ねじれないように)、フレーム19の外周に中心からみて60度ごとに形成された溝19aに嵌合されたツメ付きリング19と、光アダプタ1のネジ部3a(3b)のキー溝2a(2b)とが嵌合するようになっている。すなわち、光コネクタ4(5)の突起6(7)と、光アダプタ1のキー溝2a(2b)とが嵌合してPMF素線14が回転しないようになっている。
【0009】
さらにホルダ17に形成された一対の突起17bが、ツバ付きスリーブ12のツバ12aに形成された一対の軸方向の溝12b内を摺動することによって、ツバ付きスリーブ12やPMF素線14が回転しないようになっている。
【0010】
したがって、PMF素線14の偏心があった場合には、組立時に60度毎にツメ付きリング18を嵌め直して調整できるため、回転特性に対して60度の範囲ではあるが、最も低損失で接続できる位置に設定できるようになっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に光コネクタには、マルチモードファイバ(以下「MMF」という。)やシングルモードファイバ(以下「SMF」という。)が主に使用される。
【0012】
図11(a)はMMFの断面図であり、図11(b)はSMFの断面図である。
【0013】
MMF27やSMF28は外径φが0.125mmでコア27a(28a)とクラッド27b(28b)とが同心円上に形成されたものである。このような光ファイバ27、28に直線偏光を入射しても偏波は保持されず、円偏光として回転するため、センサー用には適さないので主に通信用として使用される。
【0014】
一方、光ファイバにはMMF27やSMF28の他に偏波面保存光ファイバ (PMF)14−1、14−2がある。
【0015】
図11(c)、(d)は偏波面保存光ファイバ(PMF)の断面図である。
【0016】
図11(c)に示すPMF14−1はクラッド14−1aの外周に応力付与部14−1bが楕円断面形状に形成されたものであり、図11(d)に示すPMF14−2はクラッド14−2aの両側に円形断面形状の応力付与部14−2bが平行に形成されたものである。尚、14−1c、14−2cはコアを示し、14−1d、14−2dはサポート部をそれぞれ示す。
【0017】
これらのPMF14−1、14−2は、いずれも応力付与部14−1b、14−2bによって楕円の短軸方向と長軸方向とが発生し、ある軸方向に対してのみ偏波面が保存される特長がある。例えばPMF14−1同士を光コネクタ接続して一方のPMF14−1に長軸方向に直線偏光を入射した場合、他方のPMF14−1の長軸方向が一致すれば偏光特性は損なわれずに光が伝搬するが、両PMF14−1の偏波面が90度交差するように接続した場合には偏光が損なわれ光が伝搬しない。
【0018】
また、PMF14−1に僅かな歪み等が加わると偏波が敏感に変化し、PMF14−1の一端に入射された光が変化して他端から出射するので、センサ用に使用できる。
【0019】
ここで、従来の光コネクタは、MMFやSMF用であるため、中心軸のオフセット、すなわちファイバコア中心の偏心をできるだけ小さくするようになっており、回転に関しては60度毎にしか調整できずラフな構造であった。
【0020】
さらに、光コネクタ接続するときの位置合せ基準は、図6に示すように光アダプタ1のキー溝2a、2bであり、このキー溝2a、2bに嵌合する光コネクタ4、5の突起7である。
【0021】
従って、PMF素線14の偏波面軸は突起7に対して一直線に合わせるか、90度ずらした位置に設定する必要がある。しかも、光コネクタ4、5の端面での反射を防止するため、端面を8度斜め研磨する必要がある。この場合には、光コネクタ4、5のフェルール11の端面は突起7に対して偏波面が90度になるように正確に位置合せしなければならない。この位置合せが正確でないと、PMF素線14の端面同士を突き合わせたときに隙間が生じてしまい損失が大きくなってしまう。
【0022】
しかしながら、従来の光コネクタでは偏波面軸方向を合わせる手段がないため、PMF素線14をフェルール11に固定するとき、図7に示したツメ付きリング18の突起7の方向と、PMF素線14の偏波面軸とを一致させることが不可能であった。また、ツバ付きスリーブ12の溝12bと、ホルダ17の突起17bとの嵌合(摺動)においてガタがあり、さらに光アダプタ1のキー溝2a、2bとツメ付きリング18の突起7との嵌合においてガタがあると偏波面がずれてしまい、光学特性として要求される、消光比と、光コネクタ着脱時の再現性が非常に悪かった。
【0023】
一般に、PMFをセンサ等に使用する場合には、接続点等でミスマッチを考慮しても、消光比は18dB以上は必要である。
【0024】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、偏波面軸を一致させることができる低損失な偏波面保存光ファイバ用光コネクタを提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタは、光アダプタを介して偏波面保存光ファイバ同士を突き合わせ接続する光コネクタにおいて、偏波面保存光ファイバの端面が先端に露出するように把持する把持部と、把持部を所定距離だけ移動自在に保持すると共に先端側に付勢するホルダと、把持部がホルダに対してねじれるのを防止するねじれ防止機構と、光アダプタのキー溝と嵌合する突起が一体的に形成されホルダを収納するフレームと、フレームの外周に設けられアダプタに螺合することにより、把持部をアダプタに接続する接続ナットとを備え、フレームの外周に貫通穴が形成され、接続ナットにスリットが形成され、スリット及び貫通穴を利用してフレームとホルダとが接着剤またはスポット溶接で固定されたものである。
【0027】
上記構成に加え本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタのねじれ防止機構は、把持部の外周に形成されたツバと、ツバに軸方向に形成された溝と、ホルダの外周に形成され溝内を摺動する突起とで構成されていてもよい。
【0028】
上記構成に加え本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタのねじれ防止機構は、把持部の外周に形成されたツバと、ツバに径方向に設けられた突起と、ホルダの外周に軸方向に形成され突起が摺動する溝とで構成されていてもよい。
【0029】
上記構成に加え本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタのねじれ防止機構は、把持部の外周に形成されたツバと、ツバに軸方向に形成されたピンガイド穴と、ホルダの端部に軸方向に形成されピンガイド内を摺動するピンとで構成されていてもよい。
【0030】
ここで、従来の光コネクタで偏波面軸を一致させるには、まず、任意の偏波面軸に対して90度の位置に高精度でツメ付きリングが位置するように固定しなければならない。しかし従来の光コネクタは60度間隔でしか位置合せできないので、360度任意にスムースに回転でき、かつ、移動しないように位置合せ用突起と、フレームと、ホルダとが固定されなければならない。また、光アダプタ側の溝に対して突起部にガタが生じないようにする必要がある。さらに、フェルールが圧入されたツバ付きスリーブの溝やホルダの突起部にもガタが生じないようにしなければならない。但し、フェルールはコネクタ接続のときに互いにスプリングアクションによって常に端面同士が接触していなければならない。端面が離れると、損失や反射が大きくなってしまうため避けなければならない。
【0031】
以上のことを鑑み、従来はフレームとツメ付きリングとを別々の部品を組合わせていたが、本発明ではフレームの先端部に突起部が一体化している。さらにフレームの突起部と反対側の外周面には径方向に貫通穴が形成されている。
【0032】
本発明によれば、フレームと突起部とが一体化されているので、従来のようにガタによる偏波面軸のずれをなくすことができる。また、フレームの後部外周面に形成された貫通穴によってフレームをスムースに回転させながら偏波面軸と突起とが90度になったとき、YAGレーザによるフレームとホルダとの溶接固定もしくは穴に接着剤を注入して固定することができる。尚、この偏波面軸合せは光コネクタ組立が完成した後、作業できるように、最外部の接続ナットにはフレームの貫通穴が見えるようにスリットが形成されている。
【0033】
すなわち、本発明によれば、フレームをホルダに螺合させることにより、偏波面保存光ファイバと突起との角度を無段階で調整することができるので、偏波面軸を一致させることが容易となり、低損失な光コネクタが得られる。また、フレームの外周に貫通穴が形成され、接続ナットにスリットが形成され、スリット及び貫通穴を利用してフレームとホルダとを接着剤またはスポット溶接で固定することにより、偏波面保存光ファイバと突起との角度が最適な状態を保持することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0035】
図1(a)は本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタの一実施の形態を示す側面図であり、図1(b)は図1(a)の破断図である。図2は図1(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるホルダ部の拡散分解図である。図3は図1(a)、(b)に示した光コネクタに用いられる突起付きフレームの外観斜視図である。尚、図7(a)、(b)に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0036】
本偏波面保存光ファイバ用光コネクタ30は、光アダプタ1を介してPMF同士を突き合わせ接続する光コネクタであって、PMF素線14の端面が先端に露出するように把持する把持部31と、把持部31を所定距離だけ移動自在に保持すると共に先端側に付勢する保持するホルダ(図8に示した従来例のホルダ17より肉厚である。)17−1と、把持部31がホルダ17−1に対してねじれるのを防止するねじれ防止機構32と、光アダプタ1のキー溝2a(2b)と嵌合する突起33が一体的に形成されホルダ17−1を収納するフレーム34と、フレーム34の外周に設けられアダプタ1に螺合することにより、把持部31をアダプタ1に接続する接続ナット(袋ナット)35とで構成されたものである。
【0037】
把持部31はPMF素線14の端面が先端側に露出するように保持するフェルール11と、PMF素線14が挿通するようにセラミックスからなるフェルール11に圧入されるツバ付きスリーブ12とで構成されている。
【0038】
ねじれ防止機構32は、ツバ付きスリーブ12−1のツバ12−1aに軸方向に形成された一対の溝(図8に示した従来例より深い。)12−1bと、ホルダ17−1に形成され溝12−1b内を摺動する一対の突起17−1bとで構成されている。
【0039】
ツバ付きスリーブ12−1及びホルダ17−1においては、フェルール11のスプリングアクションを必要とするため、軸方向にスライドしなければならない。このため、ツバ付きスリーブ12−1とホルダ17−1とは完全に固定できないので、溝12−1bとホルダ17−1の突起17−1bにガタが生じないように高精度に加工されている。
【0040】
フレーム34の外周には径方向に例えば90度間隔で貫通穴36が形成されている。接続ナット35の外周にはスリット37が形成され、貫通穴36及びスリット37を利用してホルダ17とフレーム34とが接着剤またはスポット溶接で固定されるようになっている。
【0041】
ホルダ17及びPMF心線13はPVCシース21及びゴムフード24で覆われている。
【0042】
次に図1(a)、(b)に示した偏波面保存光ファイバ用光コネクタの組立方法について述べる。
【0043】
まずPMF心線13を、ケブラ20と共にPVCシース21で被覆し、光コード化する。このPVCシース21を光コネクタ取り付けに必要な長さだけ剥がす。
【0044】
次に、PMF心線13のナイロン被覆を除去し、PMF素線14とする。PVCシース21側には、予め厚肉のホルダ17−1とスプリング16とを挿入しておく。
【0045】
予め、フェルール11が圧入固定されたツバ付きスリーブ12−1に、エポキシ系接着剤でPMF心線13及びPMF素線14を固定する。
【0046】
フェルール11の端面を鏡面研磨して仕上げる。
【0047】
予めPVCシース21側に挿入しておいたホルダ17−1をスプリング16と共に前方(図では左側)に戻す。ホルダ17−1の後方(図では右側)でケブラ20をリング22で機械的にカシメ固定する。同様に、PVCシース21をリング23で機械的にカシメ固定する。
【0048】
次に、ホルダ17−1の突起部17−1bをツバ付きスリーブ12−1の溝12−1bにスプリング16を挟んだ状態で嵌合させ、接続ナット35をフレーム34で押えるようにしながら、フレーム34をホルダ17−1のネジ部17−1aに回転させながら接続する。この時点では、PMF素線14の偏波面軸とフレーム34の突起との位置関係は90度にはなっていないため、正確に90度になるようにフレーム34を回転させる。
【0049】
フレーム34の突起33とPMF素線14の偏波面軸とは短軸方向でも、長軸方向でもいずれでも良いが、長軸方向を突起に合わせた方がより精度を高くすることができる。
【0050】
位置関係が90度になった時点で、接続ナット35のスリット37からフレーム34の貫通穴36に瞬間接着剤を垂らして瞬時に仮固定する。仮固定後、特性を測定し、問題がなければYAGレーザを接続ナット35のスリット37から貫通穴36に照射してフレーム34とホルダ17−1とを溶接固定する。
【0051】
偏波面軸合せを含め溶接固定する時間は、数十秒の短時間で簡単に作業できるため、光コネクタ30の組立が安価になる。
【0052】
尚、YAGレーザ溶接固定の他にエポキシ系接着剤による固定でもよい。
【0053】
偏波面軸合せは、フェルール11側正面より拡大鏡又はTVカメラを用いて画像処理する方法でもよいが、マスターになる光コネクタ(突起に対して偏波面が90度のもの)と、光アダプタとを製作し、これらと直接接続して消光比を測定しながら被測定光コネクタのフレーム34を回転させながら、消光比が最も良い位置を探査する。消光比が最も良い位置が光コネクタ同士の偏波面軸が一致していることになり、これはフレーム34の突起33と90度の位置関係になっていることにもなる。その後、溶接固定か接着固定すればよい。
【0054】
拡大鏡等を用いる方法より、マスター光コネクタを使用する組立方法の方が、より作業効率が良い。このPMF用光コネクタ同士を接続する場合には、光アダプタを使用するが、本発明のフレームの突起は、フレームと一体加工品であるため、従来のようにガタの発生は無い。また、突起は肉厚になっているため、高精度に加工できるので、光アダプタ1のキー溝2a(2b)にガタ無く嵌合でき、光コネクタの周方向のずれによる消光比の劣化を防止することができる。
【0055】
同様に、光コネクタ30のツバ付きスリーブ12−1の溝12−1bとホルダ17−1の突起部17−1bとの嵌合(摺動)については、突起部17−1bが厚肉のため、高精度に加工ができ、嵌合時にガタが無く、径方向のガタによる消光比の劣化を防止することができる。
【0056】
図4は本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタに用いられるホルダ周辺の他の実施の形態を示す拡散分解図である。
【0057】
図1に示した実施の形態との相違点は、ねじれ防止機構が異なっている点である。
【0058】
すなわち、図4に示すねじれ防止機構は、ツバ付きスリーブ12−2のツバ12−2aに径方向に形成された一対の突起12−2bと、ホルダ17−2の外周に軸方向に形成され突起12−2bが摺動する一対の溝17−2bとで構成されている。
【0059】
このようなねじれ防止機構を有する光コネクタを形成しても、図1に示した光コネクタと同様に径方向のずれが防止され消光比の劣化を防止することができる。
【0060】
図5は本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタに用いられるホルダ周辺の他の実施の形態を示す拡散分解図である。
【0061】
図1に示した実施の形態との相違点は、ねじれ防止機構が異なっている点である。
【0062】
すなわち、図5に示すねじれ防止機構は、ツバ付きスリーブ12−3のツバ12−3aに軸方向に形成されたピンガイド穴12−3bと、ホルダ17−3の端部に軸方向に形成されピンガイド穴12−3b内を摺動するピン17−3bとで構成されている。
【0063】
このようなねじれ機構を有する光コネクタを形成しても、図1に示した光コネクタと同様に径方向のずれが防止され消光比の劣化を防止することができる。
【0064】
ここで、ツバ付きスリーブ12−1〜12−3及びホルダ17−1〜17−3は金属又はプラスチックのいずれの材料を用いてもよい。但し、後作業においてフレーム34とYAGレーザ溶接する場合は金属を用いる必要がある。また、ピン17−3bは細いので、金属が好ましい。さらに、本実施の形態では溝12−1b、17−2b、突起12−1b、12−2b、ピン17−3b、ピンガイド穴12−3b等の数が2個(一対)の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく3個以上であってもよい。
【0065】
以上において、本発明によれば、
(1) 従来の光コネクタよりも消光比が優れている。
【0066】
(2) 短時間に簡単に偏波面軸合せができるため安価になる。
【0067】
(3) 径方向のガタが無いので、光コネクタ抜き差しにおける再現性に優れている。
【0068】
(4) 信頼性が高い。
【0069】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0070】
偏波面軸を一致させることができる低損失な偏波面保存光ファイバ用光コネクタの提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタの一実施の形態を示す側面図であり、(b)は(a)の破断図である。
【図2】図1(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるホルダ部の拡散分解図である。
【図3】図1(a)、(b)に示した光コネクタに用いられる突起付きフレームの外観斜視図である。
【図4】本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタに用いられるホルダ周辺の他の実施の形態を示す拡散分解図である。
【図5】本発明の偏波面保存光ファイバ用光コネクタに用いられるホルダ周辺の他の実施の形態を示す拡散分解図である。
【図6】光コネクタ接続方法を示す拡散分解図である。
【図7】(a)は図6に示した従来の光コネクタの側面図であり、(b)は(a)の破断図である。
【図8】図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるホルダ部の拡散分解図である。
【図9】図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるフレームの外観斜視図である。
【図10】図7(a)、(b)に示した光コネクタに用いられるツメ付きリングの外観斜視図である。
【図11】(a)はMMFの断面図であり、(b)はSMFの断面図であり、(c)、 (d)は偏波面保存光ファイバの断面図である。
【符号の説明】
14 偏波面保存光ファイバ(PMF)素線
17−1 ホルダ
30 光コネクタ
33 突起
34 フレーム
35 接続ナット
36 貫通穴
37 スリット
Claims (4)
- 光アダプタを介して偏波面保存光ファイバ同士を突き合わせ接続する光コネクタにおいて、上記偏波面保存光ファイバの端面が先端に露出するように把持する把持部と、該把持部を所定距離だけ移動自在に保持すると共に先端側に付勢するホルダと、上記把持部が上記ホルダに対してねじれるのを防止するねじれ防止機構と、上記光アダプタのキー溝と嵌合する突起が一体的に形成され上記ホルダを収納するフレームと、該フレームの外周に設けられ上記アダプタに螺合することにより、上記把持部を上記アダプタに接続する接続ナットとを備え、上記フレームの外周に貫通穴が形成され、上記接続ナットにスリットが形成され、該スリット及び上記貫通穴を利用して上記フレームと上記ホルダとが接着剤またはスポット溶接で固定されたことを特徴とする偏波面保存光ファイバ用光コネクタ。
- 上記ねじれ防止機構は、上記把持部の外周に形成されたツバと、該ツバに軸方向に形成された溝と、上記ホルダの外周に形成され上記溝内を摺動する突起とで構成されている請求項1または2に記載の偏波面保存光ファイバ用光コネクタ。
- 上記ねじれ防止機構は、上記把持部の外周に形成されたツバと、該ツバに径方向に設けられた突起と、上記ホルダの外周に軸方向に形成され上記突起が摺動する溝とで構成されている請求項1または2に記載の偏波面保存光ファイバ用光コネクタ。
- 上記ねじれ防止機構は、上記把持部の外周に形成されたツバと、該ツバに軸方向に形成されたピンガイド穴と、上記ホルダの端部に軸方向に形成され上記ピンガイド内を摺動するピンとで構成されている請求項1または2に記載の偏波面保存光ファイバ用光コネクタ。
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