JP4041380B2

JP4041380B2 - 光ファイバカプラ

Info

Publication number: JP4041380B2
Application number: JP2002313787A
Authority: JP
Inventors: 通孝奥田; 弘樹櫻井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004151178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムにおいて、光を分岐結合、または合波分波するのに用いられる光ファイバカプラにおいて、その実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバ融着延伸型光部品は、複数のファイバの保護被覆を剥がし、そのクラッド部を露出、それらを密着して並列、局部的に加熱し、複数のファイバの両側を引っ張ることで、外観がテーパ状又はＥＸＰ状の融着延伸部が構成される。その融着延伸部長を必要な長さに調整することで、複数のファイバ間のエバネセント結合による分岐結合、合波分波特性が制御、機能を付加することができ、接続部のない低損失な光部品として実現することができるものである。そうした従来の光ファイバカプラの構成例を図５に示す。その融着延伸部２を石英の基板３上に接着剤４等で固定、その後固定した基板２をケース６内に実装、ケースの両端をシール材５で封止して製作される（特許文献１参照）。
【０００３】
ケース６の両側から出るファイバ１は、その後ある曲率半径ｒの円形に巻かれ、ファイバ余長処理をされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２９４８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５の光ファイバカプラでは、光回路部の小形化を図ろうとして、ケース６ａの長さを短くしても、部品両側から出ているファイバ１の余長処理の為、必要な曲率半径ｒでファイバを巻かねばならず、その分のスペースが不可欠である。
【０００６】
余長処理を含めた必要基板面積Ｓ0は、概算
Ｓ0＝（Ｗ＋２ｚ＋２ｒ）×（２ｒ＋Ｄ）
Ｌ：ケース６の長さ（＝Ｗ＋２ｚ）
Ｄ：ケース６の幅
Ｗ：融着延伸部２の長さ
ｚ：融着延伸部２端からケース６端までの長さ
で示される。
【０００７】
従って、光回路部分が占める面積Ｓ0を減らすことは、従来の実装構成をとる限り、上式により実装時の必要面積が設定され、融着延伸部の短くしたり、予長処理径を小さくする以外手がなく困難である。よって、融着延伸型ファイバカプラを用いた光回路部の小形・高密度化は困難な状況にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、本発明においては、複数の光ファイバを融着延伸し、該融着延伸部を基板上に載置してその両端部にて固定し、実装用の円筒形のケースに収納してなる光ファイバカプラにおいて、上記融着延伸部の両端に連続する光ファイバを、所定の曲率半径Ｒで曲げ、かつ上記ケースの両端縁部に形成されたスリット内で固定し、上記ケース外に導出することを特徴とする。
【０００９】
また、上記融着延伸部を固定する基板が曲率半径Ｒで湾曲していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、上記ケース外から導出された光ファイバを、上記曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒで曲げた状態で配置したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の参考例を示すファイバカプラの実装構造の実施形態で、２本のファイバによる融着延伸部２を石英等の材料からなる基板３に載置し、その両端の２カ所で接着剤４により固定している。使用される接着剤４には、紫外線や可視光硬化型のアクリル系、もしくはエポキシ系のものが主に使用されている。尚、低融点硝子、ハンダ等を用いたソルダ類でもよい。尚基板３のファイバの接する両端部は、Ｃ面又はＲ面をとった形状にすれば、接したファイバに傷が付くことを防止できる。
【００１３】
引き続き基板３の両端から導出されるファイバ１をある曲率半径Ｒで曲げ、実装用のケース６の両側の内周端でシリコン樹脂系のシール材５にて固定する。ケース６の両端から曲率半径Ｒを維持した状態でファイバ１を外に出し、そこから曲率半径ｒでファイバ１を丸めて余長処理を行ったものである。ここで基板３の両端からのファイバ１の曲率半径Ｒとファイバ余長処理の曲率半径ｒの関係は、
Ｒ≧ｒで示される。
【００１４】
ファイバ余長処理の曲率半径ｒは、ファイバ１に付加される張力と故障率（Ｆｉｔ数）で設定され、通常ファイバ１に対し、Ｆｉｔ数１以下とするには、付加張力がない場合、余長処理の曲率半径ｒは２０〜３０mmの間で設定され、曲率半径ｒが小さい程、必要な実装面積は小さくなるが、Ｆｉｔ数は大きくなり、信頼性上好ましくない。
【００１５】
図２は、本発明によるファイバカプラ実装構造の位置関係を示す図で、融着延伸部２を固定する基板３の長さをＷ、ケース６の長さをＬ、基板３の端部とケース６の端部との長さをｚ、基板３の厚さをｄ（ケース６の肉厚込み）、基板３端からケース６端までのファイバ１の曲率半径をＲ、ケース６端までの角度をθ、ケース幅をＤ（円筒形の場合、外径Ｄ）とする。
【００１６】
ここから
ｚ＝Ｒ×ｓｉｎθ
Ｒ＝ｒ／ｃｏｓθ
すると、半径Ｒは、余長処理半径ｒ、ケース長Ｌ、実装基板長Ｗからのθにより設定することができる。余長処理半径ｒが２０〜３０mmの場合、θを２０°程度とすると、融着延伸部２端からケース６端までの長さｚ、基板３の両端からのファイバの曲率半径Ｒは、
７．３mm≦ｚ≦１０．９mm
２１．３mm≦Ｒ≦３１．９mm
となる。
【００１７】
実装に必要な面積Ｓ1は、
Ｓ1＝（Ｗ＋２ｄ＋２Ｒｃｏｓθ）×（２ｒ＋Ｄ）
で示すことができる。
【００１８】
その結果、図６（ａ）に示す本発明の光ファイバカプラは、図６（ｂ）に示す従来例よりも面積を小さくすることができる。
【００１９】
図３は、本発明によるファイバカプラの実施形態で、ここでは、基板３の両端からある曲率半径Ｒで出てくるファイバ１を固定する為、基板３の両端部を階段状にし、曲率半径Ｒで曲がるファイバ１を、基板３の下部の両端で、接着剤４により、もう１カ所づつ固定したものである。ケース６の両端部の側面にスリット等を入れ、両端から出るファイバを固定したものである。エバネセント結合を行う融着延伸部２を各２カ所づつの固定により、付加張力に対し変動せずしっかりとした固定をすることができる為、両端のファイバ１からの引っ張り強度、融着延伸部２の光学特性の安定化を向上させることができる。
【００２０】
図３に示したように外装ケース６の断面形状を矩形状にし、１平面を延長することにより、両側にケース固定用の取り付け穴も付けることができる。この部分に入出力用ファイバ曲がって出され、取り付け穴方面から外れる為、取り付け穴を用いて容易に実装固定することができる。
【００２１】
図４は、さらに他の実施形態を示しており、融着延伸部２を固定する基板３にある曲率半径Ｒを持たせたもので、この場合、融着延伸部２の固定部間距離がＷである。ここで、Ｒｃｏｓθ＝２ｒとすると、
Ｒ＝２ｒ／ｃｏｓθ
となる。
【００２２】
実装に必要な面積Ｓ2は
Ｓ2＝２（Ｒ−ｄ）（２ｒ＋Ｄ）
となる。
【００２３】
ここで各実施例における必要な実装面積S０、Ｓ1、Ｓ2を簡単化の為（２ｒ＋Ｄ）で割って比較すると、
Ｓ0＝Ｗ＋２０ｄ＋２ｒ（ｚ＝１０ｄ）
Ｓ1＝Ｗ＋２ｄ＋２ｒ
Ｓ2＝Ｗ＋２ｒ（Ｗ＝２ｒ、Ｒ＝２ｒ）
従来の実施例のS0は、本発明の実施例Ｓ1に比較して１８ｄ大きくなる。本発明の実施例Ｓ2に対して、２０ｄ大きくなる。
【００２４】
以上から明らかなように本発明のカプラ実装構造による融着延伸型カプラの必要な実装面積Ｓ1,Ｓ2は、従来の場合のＳ0に比較して小さくなる。
【００２５】
【実施例】
実際にシングルモードファイバを使用し、融着延伸部を作製、図１の光ファイバカプラを製作した。使用基板は、石英製の長さ１５mm、最大厚さ１mm基板断面が半円状のもので、分岐比１：１の３ｄＢカプラとして製作した。融着延伸部を基板上に載せ可視光硬化型接着剤で、基板端２カ所で融着延伸部を固定した。基板端からＲ＝２５mmで曲げて、実装ケース端で、シリコン系のシール剤で固定、そのままケース外に同じ曲率半径ｒ＝２５mmで巻き固定した。基板実装用ケース長は３２mm、肉厚０．３mmのステンレス製のパイプを使用した。必要な実装面積Ｓ1は、Ｓ1＝６５×５３＝３，４４５mm² となった。
【００２６】
従来、この種のカプラのケース長は、Ｌ＝４５mm、外径Ｄ＝３mmあり、余長処理半径ｒ＝２５mmの場合、必要な実装基板面積は、S0＝９５×５３＝５，０３５mm²である。
【００２７】
本発明のファイバカプラの実装構造を使用することにより、従来に対し、
｛１−３，４４５／５，０３５｝×１００＝３１．６％
と、約３０％以上実装基板面積を削減することができた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ファイバカプラは、融着延伸部の両端に連続する光ファイバを特定の曲率半径Ｒで曲げながら、実装ケース外に導出することにより、ファイバカプラ実装ケース長が短くでき、ファイバ予長処理面積を削減できる為、ファイバカプラ等の融着延伸型光部品の実装面積を減らすことができ、融着延伸型光部品を用いた光回路部の実装面積を削減、回路部の小型・高密度化を図ることができ、各部品の実装・固定を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す光ファイバカプラの図である。
【図２】本発明による光ファイバカプラを示す図である。
【図３】本発明による光ファイバカプラの実施形態を示す図である。
【図４】本発明による光ファイバカプラの他の実施形態を示す図である。
【図５】従来の光ファイバカプラを示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明と従来の光ファイバカプラを示す図である。
【符号の説明】
１ファイバ
２融着延伸部
３融着延伸部実装基板
４融着延伸部固定用接着剤
５シール材
６基板実装用ケース
７部品実装面積

Claims

複数の光ファイバを融着延伸し、該融着延伸部を基板上に載置してその両端部にて固定し、実装用の円筒形のケースに収納してなる光ファイバカプラにおいて、上記融着延伸部の両端に連続する光ファイバを、所定の曲率半径Ｒで曲げ、かつ上記ケースの両端縁部に形成されたスリット内で固定し、上記ケース外に導出することを特徴とする光ファイバカプラ。
上記融着延伸部を固定する基板が曲率半径Ｒで湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。
上記ケース外から導出された光ファイバを、上記曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径ｒで曲げた状態で配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバカプラ。