JP4062110B2 - OPTICAL CONNECTION COMPONENT, OPTICAL CONNECTION METHOD, AND OPTICAL COMMUNICATION DEVICE - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モードフィールド径が異なる光ファイバ同士を接続する光接続部品及び接続方法並びに光通信機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光通信で、情報量及び通信回線の増大に対して、WDM(波長多重)光伝送の導入が進展し、さらに大容量伝送を可能とする高密度で多重化するDWDM光伝送の導入も検討されている。このため、光通信機器内の光配線に使用される光ファイバには、収納密度を高めるために小径曲げが要求されている。また、通信回線数の増加で、多数の光ファイバが輻輳することから、配線架からキャビネット内でのハンドリング性、特に活線状態でのハンドリングで損失増加が抑制可能な光ファイバの使用が要求されている。
【0003】
このような、要求に対応しうる光ファイバとして、曲げ半径を15mm程度で曲げても、曲げ損失が1.0dB以下に抑えることが可能な曲げに強い光ファイバも開発されている。しかし、このような光ファイバは、モードフィールド径が8μm以下と小さくなるため、通常のシングルモード光ファイバと接続すると、モードフィールド径の違いによる損失増加が生じる。
【0004】
従来、モードフィールド径(以下、MFDという)が異なる光ファイバ同士を接続するのに、双方の光ファイバのMFDの中間値を有する中間光ファイバを介在させて接続することにより、損失増加を小さく抑えることが知られている(例えば、特許文献1参照)。図10は、前記特許文献1の開示内容を示す図で、図中、Cは光ファイバケーブル、Pは光導波路、1,2は光ファイバ、1a,2aはコア部、1b,2bはクラッド部、3は補強チューブ(又はフェルール)、4は接着剤、5,6,7は中間光ファイバ、5a,6a,7aはコア部を示す。
【0005】
図10では、MFDが異なる光ファイバケーブルCと光導波路Pとを接続する場合を示し、光ファイバケーブルCは、先端部の被覆を除去して内部の光ファイバ1が露出される。光ファイバ1は、コア部1aとクラッド部1bからなり、コア部1aのMFDは、例えば、10μmとされる。光導波路P側の光ファイバ2は、コア部2aとクラッド部2bからなり、コア部2aのMFDは、例えば、5μmとされる。
【0006】
光ファイバ1と光ファイバ2とのMFDの差は5μmあり、直接接続する場合には、接続損失は理論上で1.94dBとなる。この接続損失は、MFDの差が大きいほど大きくなる。図10においては、光ファイバ1と光ファイバ2との間に、MFDが光ファイバ1と2のMFDの中間値をもつ中間光ファイバ5,6,7を介在させ、段階的に光ファイバ1のMFDを光ファイバ2のMFDに近づけるようにしている。
【0007】
中間光ファイバ5,6,7は、例えば、クラッド部外径が光ファイバ1と同じ外径で、コア部5a,6a,7aのMFDが8μm,7μm,6μmとされる。接続の手順としては、先ず光ファイバ1の端部に中間光ファイバ5をスプライスし、約10mm残して切断し、その部分に中間光ファイバ6をスプライスする。同様に中間光ファイバ7を中間光ファイバ6にスプライスする。光ファイバ1及び中間光ファイバ5,6,7の表面には、ステンレス、セラミック等で形成された補強チューブ3が接着剤4により取付けられ、光ファイバに強度を持たせている。
【0008】
上述の構成とすることにより、光ファイバ1と中間光ファイバ5間での接続損失0.21dB、中間光ファイバ5と6間での接続損失0.08dB、中間光ファイバ6と7間での接続損失0.10dB、中間光ファイバ7と光ファイバ2間で0.14dBである。これらの合計の接続損失は0.53dBで、光ファイバ1と光ファイバ2を直接接続する場合の接続損失1.94dBと比べて、MFDの差に基づく接続損失を大幅に低減することができる。
【0009】
また、図11はMFDの異なる光ファイバ同士をメカニカルスプライスで直接接続する場合に、MFDが小さい側の光ファイバを加熱処理によりMFDを部分的に拡大して、MFDの大きい側の光ファイバに突合せるようにした例(例えば、特許文献2参照)を示す図である。図中、11,12は光ファイバ、11a,12aはコア部、11b、12bはクラッド部、13はファイバ被覆、14はフェルール、15は割りスリーブを示す。
【0010】
図11においては、MFD(特許文献2では、コア径と表現)が小さい方の光ファイバ11の接続端部におけるコア部11aのMFDを局部的にバーナ等で加熱し、コア部11aのドーパントをクラッド部11b側に熱拡散させる。この熱拡散によって、光ファイバ11の接続端部は、MFDが部分的に拡大されて、他方の光ファイバ12のコア部12aのMFDに近づける(Thermally-diffused Expanded Core、以下、TECという)ことができる。
【0011】
このTEC方法としては、MFDの小さい方の光ファイバ11の途中部分のファイバ被覆13を除去し、光ファイバ11自体は溶融しないが、コア部11aのドーパントがクラッド部11b側に拡散する温度で部分的に加熱する。MFDが拡大されたTEC部分11cの中央部分を、応力破断で切断して接続端面とする。光ファイバ11と光ファイバ12のそれぞれの接続端は、フェルール14に収納し接着一体化した後、割りスリーブ15等を用いたメカニカルスプライスで突合せ接続する。
【0012】
また、この他に、MFDの異なる光導波路と光ファイバ間に、上記のTEC処理を施した光ファイバを中間光ファイバとして介在させて接続することにより、MFDが異なることによる接続損失の増加を抑える構成も知られている(例えば、特許文献3参照)。上述のように、MFDが異なる光ファイバ同士を突合せ接続するのに、中間光ファイバを用いることにより、接続部でのMFDの差を小さくし、接続損失の増加を抑制することができる。また、接続端部のMFDを拡大させることで、接続時の軸ずれによる損失増加を軽減できることも知られている。
【0013】
【特許文献1】
特開平6−43332号公報
【特許文献2】
特許第2619130号公報
【特許文献3】
特開2000−275470号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
互いに接続される光ファイバのMFDが異なる場合、上述した図10のように、両光ファイバのMFDの中間値のMFDを持つ複数の光ファイバを接続してMFDの差を段階的に低減させることができる。しかし、複数の中間光ファイバを順次接続してMFDを段階的に調整すると、光コネクタに上記の中間光ファイバを内蔵光ファイバとして収納させると光コネクタの軸方向長さが大きくなり、接続部全体が長くなる。また、融着により順次短尺の光ファイバを接続して構成する必要があることから、製造コストが高くなり現実的でない。
【0015】
また、図11のように互いに接続する光ケーブルの、MFDの小さい方の光ケーブルの接続端側をTEC処理してMFDを拡大させ、また、TEC処理した中間光ファイバを用いることにより、MFDの差による損失増加を抑制することは有用である。しかし、光ケーブルの接続端をTEC処理して接続するには、作業面及びコスト面で問題がある。特に、現地又は組立て現場で、光ファイバにTEC処理や端面研磨を施すことは作業性がよいとは言えず効率的でない。
【0016】
光ファイバによる光通信機器と外部の接続、光ファイバによる光通信機器や装置内配線等は、作業性の問題から光ファイバを直接接続せずに光コネクタを用いた着脱可能な接続を行なうことが多い。光コネクタによる接続において、光コネクタの一方を雌型、他方を雄型に構成して、双方の光コネクタ同士を直接結合させる形態と、同一形状の双方の光コネクタを接続アダプタを介して接続する形態がある。さらに、光ケーブルの接続は、現地で用意されている光ケーブル等を使用、又は既設設備で使用されている光ケーブル及び光コネクタ等をそのまま使用する等の各種の接続形態がある。
【0017】
図10又は図11には、MFDが異なる光ファイバ同士の接続に、中間光ファイバ或いはTEC処理で接続損失の増加を抑制する構成は開示されているものの、光コネクタを用いた着脱可能な具体的な接続構造については明らかでない。このため、光ファイバの種々の接続形態に応じて個別に対応させる必要があり、実用的でない。
【0018】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、MFDが異なる光ファイバ同士の接続に中間光ファイバを用いて接続損失の増加を抑制するに際して、各種の接続形態に対応することができ、作業現場等での作業性に優れ、コスト的に安価な光接続部品及び光接続方法並びに光通信機器を提供することを課題とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明による光接続部品は、互いにモードフィールド径の異なる光ファイバ同士を光コネクタにより着脱可能に接続する光接続部品であって、光接続部品の接続筐体内の両端に接続端面を有するモードフィールド径変換部材を収納し、モードフィールド径変換部材の両側のそれぞれに、光コネクタのフェルールが嵌合される割スリーブを配したことを特徴とする。また、モードフィールド径変換部材は、接続される光ファイバの異なるモードフィールド径の中間のモードフィールド径を有する単一で短尺の光ファイバで形成されるか、又は、その接続端面側において接続される光ファイバのそれぞれのモードフィールド径と同じ又は近いモードフィールド径となるように熱処理した短尺の光ファイバで形成される。
【0020】
また、本発明による光接続方法は、互いにモードフィールド径の異なる光ファイバ同士を光コネクタにより着脱可能に接続する光接続方法であって、光接続部品の接続筐体内に、両端に接続端面を有するモードフィールド径変換部材を収納し、モードフィールド径変換部材の両側のそれぞれに、光コネクタのフェルールが嵌合される割スリーブを配し、モードフィールド径変換部材を介して互いにモードフィールド径の異なる光ファイバ同士を接続することを特徴とする。
【0021】
また、本発明による光通信機器は、光ファイバ配線部分を有し、機器筐体内の光配線にはモードフィールド径が8μm以下の光ファイバを用い、機器筐体外の光配線には前記機器筐体内の光配線に用いる光ファイバよりモードフィールド径が大きい光ファイバを用いる通信機器であって、機器筐体内の光ファイバと機器筐体外の光ファイバとを光コネクタにより光接続する光接続部材を備え、光接続部材の接続筐体内に両端に接続端面を有するモードフィールド径変換部材が収納され、モードフィールド径変換部材の両側のそれぞれに、光コネクタのフェルールが嵌合される割スリーブが配されていることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
図により、本発明に係わるモードフィールド径が異なる光ファイバ同士の接続形態の概略を説明する。図1(A)及び図1(B)は、第1の接続形態を説明する図、図2は第2の接続形態を説明する図である。図中、20,22は光コネクタ、21は光接続部品、23は第1の光ファイバ、24はモードフィールド径変換部材、24a,24bは端面、25は第2の光ファイバ、26はフェルール、27はフェルール保持部材、28,28a,28bは接続筺体、29はスリーブ、30、31は中間光ファイバ、30a,31aはコア部、30b,31bはクラッド部を示す。
【0023】
図において、光ケーブル(又は光コード)C1とC2の接続端に、それぞれ光コネクタ20と光コネクタ22が取付けられ、光接続部品21を介して光学的に相互接続される。光ケーブルC1又はC2は、内部に単心又は多心の第1の光ファイバ23又は第2の光ファイバ25を収納して成り、それぞれの接続端のファイバ被覆を除去して光コネクタ20又は光コネクタ22が取付けられる。光コネクタ20,22は、接続形態によって種々の構成のものが知られているが、図では説明を簡単にするため、光ファイバを位置決め固定するフェルール26と、このフェルールを保持するフェルール保持部材27からなる最も単純な形状で示してある。また、光コネクタ20と22は、同一形状で形成されているものとして説明する。
【0024】
光接続部品21は、図1(A)に示すように、単一円筒状形状の接続筺体28内にモードフィールド径変換部材24を収納して構成される。また、図1(B)に示すように、2分割した円筒形状の接続筺体28a,28b内にモードフィールド径変換部材24を収納して構成することもできる。モードフィールド径変換部材24は、中間光ファイバ30又は31の外周面を、樹脂又はセラミック等で形成されたスリーブ29で覆って形成される。中間光ファイバ30、31は、コア部30a,31aとクラッド部30b,31bからなる短尺の光ファイバで形成され、その両端面24a,24bはスリーブ29と一致するように端面研磨され、接続筺体28内の中央部に固定又は軸方向に多少移動可能な状態で収納される。
【0025】
光接続部品21の両側に、光コネクタ20と光コネクタ22とを嵌合することにより、第1の光ファイバ23と第2の光ファイバ25が中間光ファイバ30又は31を介して光接続される。光接続部品21は、通常、両側の光コネクタを相互に接続する接続アダプタと称されている接続部品に相当するものであるが、本発明においては、短尺の中間光ファイバ30、31を備えていることで、従来の接続アダプタとは異なるものである。
【0026】
図1の第1の実施形態は、光ケーブルC1の第1の光ファイバ23と光ケーブルC2の第2の光ファイバ25とのMFDが異なる場合に、光接続部品21に収納されるモードフィールド径変換部材24の中間光ファイバ30について規定している。図1の中間光ファイバ30は、コア部30aのモードフィールド径(以下、MFDという)は、互いに接続される第1の光ファイバ23と第2の光ファイバ25のMFDの中間値を有する光ファイバが用いられる。
【0027】
例えば、光コネクタ20が取付けられる第1の光ファイバ23のMFDが9.2μmであり、光コネクタ22が取付けられる第2の光ファイバ25のMFDが6.3μmであるとする。この場合、モードフィールド径変換部材24の中間光ファイバ30のMFDは、6.3μm〜9.2μmの間のMFD、例えば、7μm或いは8μmのMFDを有する単一で短尺の光ファイバで形成する。この結果、それぞれの光ファイバ23又は25と中間光ファイバ30との接続端面間のMFDの差は小さくすることができる。
【0028】
図2の第2の接続形態は、光ケーブルC1の第1の光ファイバ23と光ケーブルC2の第2の光ファイバ25とのMFDが異なる場合に、光接続部品21に収納されるモードフィールド径変換部材24の中間光ファイバ31について規定している。図2の中間光ファイバ31は、コア部31aのMFDは、互いに接続される第1の光ファイバ23と第2の光ファイバ25のMFD値の小さい方のMFD値と同じか又はそれに近いMFDを有する光ファイバが用いられる。他の例としては、光ファイバ23と25の双方のMFDと同じかそれに近い2種の光ファイバを融着接続した光ファイバが用いられる。
【0029】
中間光ファイバ31のMFDは、一方の端面24a側は光コネクタ20の第1の光ファイバ23のMFDと同一又はそれに近い値とされ、他方の端面24b側は光コネクタ22の第2の光ファイバ25のMFDと同一又はそれに近い値とされる。例えば、光コネクタ20が取付けられる第1の光ファイバ23のMFDが9.2μmであり、光コネクタ22が取付けられる第2の光ファイバ25のMFDが6.3μmであるとする。この場合、モードフィールド径変換部材24の中間光ファイバ31の一方の端部(光コネクタ20の接続側)におけるMFDは9.2〜10.0μmとし、他方の端部(光コネクタ22の接続側)におけるMFDは6.3〜7.0μmとする。この結果、それぞれの光ファイバ23又は25と中間光ファイバ31との接続端面間のMFDの差を、ゼロないしは小さくすることができる。
【0030】
図3、図4は図2の接続形態における中間光ファイバの具体例とその製造例を説明する図である。図中、32,33は光ファイバ、32a,33aはコア部、32b,33bはクラッド部、32cはMFD拡大部、34は切断部、35は融着接続部を示す。その他の符号は、図1,2で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0031】
図3は、図2でMHDの小さい方の光ファイバ(例えば、第2の光ファイバ25)と同じか又はそれに近いMFDを有する光ファイバ32を中間光ファイバとして使用するモードフィールド径変換部材24の製造例である。図3(A)において、光ファイバ32は、コア部32aとクラッド部32bからなる光ファイバの途中部分或いは端部分のファイバ被覆を除去して、ガラスファイバ部分を露出させる。次いで、図3(B)に示すように、ファイバ被覆が除去された部分を、バーナ等の加熱手段によりTEC加熱を行ない、コア部32aのド−パントをクラッド部32b側に熱拡散させて、長手方向にテーパ状に拡大されたMFD拡大部32cを形成する。
【0032】
この後、図3(C)に示すように、MFD拡大部32cの中央部分で切断し、切断部34の端面にMFD拡大部32cの最大MFDを露出させる。次いで、図3(D)に示すように、切断部34をその切断端面が一致するようにスリーブ29内に入れ接着等により固定し、スリーブ29と光ファイバ32を一体化する。また、この段階で、切断部34をスリーブ29と共に端面研磨を行ない、端面24aを形成する。この後、図3(E)に示すように、スリーブ29の反対側の端部に沿って光ファイバ32から切断し、次いで、その切断部を端面研磨して端面24bを形成して、モードフィールド径変換部材24とする。
【0033】
図4は、図2の第1の光ファイバ23と第2の光ファイバ25の双方のMFDと同じかそれに近い2種の光ファイバ32と33を融着接続して、中間光ファイバとして使用するモードフィールド径変換部材24の製造例である。図4(A)において、光ファイバ32と33は、コア部32a,33aとクラッド部32b33bからなる光ファイバの端部分のファイバ被覆を除去して、その端面を突き合せて融着接続する。なお、光ファイバ32には、MFDが小さい方の光ファイバ(例えば、第2の光ファイバ25)と同様の光ファイバを用い、光ファイバ33には、MFDが大きい方の光ファイバ(例えば、第1の光ファイバ23)と同様の光ファイバを用いることができる。
【0034】
次いで、図4(B)に示すように、融着接続部35の近傍をバーナ等の加熱手段によりTEC加熱を行ない、コア部32aのド−パントをクラッド部32b側に熱拡散させて、小さい方のMFDを長手方向にテーパ状に拡大し、大きい方のMFDに一致させる。なお、加熱により大きい方のMFDも多少拡大されるが、拡大量が小さく、融着接続部でのMFDの差を実質的に無くすことができる。
【0035】
この後、図4(C)に示すように、一方の光ファイバ33を融着接続部35の近傍で切断する(光ファイバ32側を切断してもよい)。次いで、図4(D)に示すように、切断部34をその切断端面が一致するようにスリーブ29内に入れ接着等により固定し、スリーブ29と光ファイバ32,33を一体化する。また、この段階で、切断部34をスリーブ29と共に端面研磨を行ない、端面24aを形成する。この後、図4(E)に示すように、スリーブ29の反対側の端部に沿って光ファイバ32から切断し、次いで、その切断部を端面研磨して端面24bを形成して、モードフィールド径変換部材24とする。
【0036】
次に、MFDが異なる光ファイバ同士の接続における損失低減について、図5及び図6により説明する。図5は、MFDが異なる光ファイバ同士を接続するとき、MFDの差に起因する接続損失(ミスマッチ損)とMFDの差の関係を示す図である。図5においては、一方の光ファイバLのMFDを9.2μmとしたとき、これに接続する光ファイバSのMFDを変えたときのミスマッチ損を示している。この図によれば、接続光ファイバSのMFDが7.4μmで0.2dB、MFDが6.3μmのとき0.6dB、MFDが5.65μmのとき1.0dBとなり、MFDの差が大きいほどミスマッチ損も大きくなることを示している。
【0037】
図6は、MFDが異なる2本の光ファイバLと光ファイバSとの間に、中間光ファイバMを介在させて接続したとき、中間光ファイバMの両側2箇所の合計のミスマッチ損と中間光ファイバMのMFDとの関係を示す図である。図6(A)においては、右側の光ファイバLにMFDが9.2μmのものを用い、左側の光ファイバSにMFDが6.3μmのものを用いた場合を示す。また、図6(B)においては、右側の光ファイバLにMFDが9.2μmのものを用い、左側の光ファイバSにMFDが7.5μmのものを用いた場合を示す。
【0038】
図5に示すように、例えば、MFDが9.2μmの光ファイバLとMFDが6.3μmの光ファイバSを直接接続する場合は、接続部に0.6dBのミスマッチ損を生じるが、図6(A)に示すように、光ファイバLとSの間に、例えば、MFDが6.8μm〜8.5μmの範囲にある中間光ファイバMを介在させることにより、接続個所は2箇所に増えるが、2箇所合計のミスマッチ損は0.4dB以下とすることができる。
【0039】
また、図5に示すように、MFDが9.2μmの光ファイバLとMFDが7.5μmの光ファイバSを直接接続する場合は、接続部に0.18dBのミスマッチ損を生じるが、図6(B)に示すように、光ファイバLとSの間に、例えば、MFDが8.0μm〜8.7μmの範囲にある中間光ファイバMを介在させることにより、接続個所は2箇所に増えるが、2箇所合計のミスマッチ損は0.12dB以下とすることができる。
【0040】
以上のように、MFDが異なる光ファイバLと光ファイバSとの接続に、光ファイバL,SのMFD値の中間のMFD値を有する単一の中間光ファイバMを介在させることで、ミスマッチ損を抑制できる。したがって、図6を前提に、例えば、図1の第1の接続形態における第1の光ファイバ23を光ファイバLとし、第2の光ファイバ25を光ファイバSとし、モードフィールド径変換部材24に収納する中間光ファイバ30を中間光ファイバMとして構成することができる。この構成により、MFDの異なるケーブルC1とケーブルC2との接続で、ミスマッチ損を完全にゼロとすることはできないが、ミスマッチ損を確実に低減することができる。
【0041】
上述の図1の接続形態は、第1の光ファイバ23と第2の光ファイバ25とのMFD値の間にあるMFDを有する単一で短尺の中間光ファイバを、光接続部品21内に収納保持させるだけの構成であるため、極めて安価に製造することができる。光コネクタ20及び22は、何れも既存の汎用品を用いることができ、また、既設の光ケーブルに取付けられている光コネクタとの接続も可能である。
【0042】
図2の第2の接続形態においては、図1の場合と同様に第1の光ファイバ23を光ファイバLとし、第2の光ファイバ25を光ファイバSとし、モードフィールド径変換部材24に収納する中間光ファイバ31を中間光ファイバMとして構成することができる。図2の中間光ファイバ31は、第1の光ファイバ23のMFD、及び、第2の光ファイバ25のMFDに完全に一致させることも可能であり、このため、MFDの違いによるミスマッチ損についてはゼロにすることも可能である。しかし、中間光ファイバ31の形成には、図3、図4に示すようなTEC加熱工程が追加されるため、図1の構成に比べると多少コストは高くなる。
【0043】
図2の接続形態においても、構造的には図1と同じで、光接続部品21に接続される光コネクタ20及び22は、何れも既存の汎用品を用いることができ、また、既設の光ケーブルに取付けられている光コネクタとの接続も可能である。しかし、光接続部品21を介して接続される光ケーブルC1、C2のMFD等が、予め想定できる場合は、可能な限り同一構成とすることが製造管理の面で好ましく、又これにより光接続部品21に汎用性を持たせることができる。
【0044】
光ファイバを用いた機器内外の光配線では、互いに接続される光ケーブルの一方を、長距離光伝送に適した通常のシングルモード光ファイバとすることが多い。したがって、光接続部品のモードフィールド径変換部材24の一方には、通常のシングルモード光ファイバが接続されることを前提とし、通常のシングルモード光ファイバのMFD中心値±10%程度としておくのが望ましい。この場合のMFD中心値が9.5μmである場合、8.5〜10.5μm程度のMFDとなるようにされる。また、他方の光ケーブルは、小径の曲げが可能で装置内配線がコンパクトにでき、或いは輻輳状態やアクセス系でハンドリング時の損失変動が小さいという特徴を有する光ファイバを用いることが要望されている。
【0045】
後者の機器内配線の光ファイバとしては、例えば、波長1.55μmにおけるペーターマン−I(Petermann−I)の定義によるMFDが8μm以下で、波長1.3μm及び波長1.55μmにおける波長分散の絶対値が共に12ps/nm/km以下で、かつケーブルカットオフ波長が1.26μm以下で、波長1.3μmにおけるペーターマン−Iの定義によるMFDが6μm以上である光ファイバが最近開発されている。これに対し、上記したように機器外の光ファイバとしては、機器内の光配線に用いる光ファイバよりモードフィールド径が大きい光ファイバが用いられる。
【0046】
この光ファイバ心線を用いた光ファイバケーブルは、曲げ半径15mm位で曲げても1.0dB以上の損失増加が生じないため、配線作業を安心してかつ容易に行なうことができるという利点のあるものである。したがって、光接続部品21のモードフィールド径変換部材24の一方の側は、このような光ファイバが接続されることを前提として、MFDが8μm以下となるように形成しておいてもよい。また、接続する光ファイバ間のMFDの差が±10%以内とすることにより、損失増加をかなり抑制できることから、予め接続される光ファイバとのMFDの差が、この範囲(±10%)になるようにしておくのが望ましい。
【0047】
図7は、本発明による光接続部品を用いた光通信機器の一例を示す図である。図中、40は光通信機器、41は機器筺体、42はプレーナ型光導波路、43、44は光ファイバアレイ、45は多心光ファイバコードを示し、その他の符号は、図1及び図2で用いた符合を用いることにより説明を省略する。
【0048】
光通信機器40は、例えば、図7に示すように、機器筐体41内にプレーナ型光導波路42等の光部品を備え、機器内光配線を経て外部の光伝送路に接続されるものとする。機器筐体41には、モードフィールド径変換部材24を収納した光接続部品21が取付けられ、外部伝送路用の光コード(又は光ケーブル)C1と機器内の光コード(又は光ケーブル)C2とを光接続できるように構成される。光接続は、図1及び図2で説明したのと同様に、光コードC1に取付けた光コネクタ20と光コードC2に取付けた光コネクタ22を光接続部品21を介して接続する。
【0049】
光通信機器40内では、例えば、プレーナ型光導波路42に光ファイバアレイ43を用いて分岐部付きの多心光ファイバコード45が接続され、さらに光コードC2と接続されて光コネクタ22により光接続部品21に接続される。また、この他にプレーナ型光導波路42に光ファイバアレイ44を用いて光コードC2を直接接続することもある。機器筐体41内の光配線に用いられる光コードC2は、例えば、曲げ半径30mm以下、好ましくは15mm以下の小径曲げが可能な光ファイバを用いるのが望ましい。小径曲げが可能な光ファイバを用いることにより、光配線スペースを少なくすることができ、光通信機器を小型化することが可能となる。
【0050】
機器筐体41内の配線に用いる光コードC2に小径曲げが可能な光ファイバを用いると、MFDが小さくなり、機器外の伝送路に用いる光コードC1のMFDとの整合性が低下する。しかし、機器筐体41の内外間の光接続に、モードフィールド径変換部材24を収納した光接続部品21を用いることにより、MFDが異なることによる光コードC1とC2の整合性を改善し、損失増加を抑制することが可能となる。
【0051】
図8は、本発明の光接続部品及び光接続方法の具体例を示す図である。図中、50,52は光コネクタ、51は光接続部品、53はフェルール、54はフェルール保持部材、55は光コネクタ筐体、56はスプリング、57はブーツ、58はモードフィールド径変換部材、59は光接続部品筐体、60は光コネクタ係合部材、61は割りスリーブ、62はスリーブ固定部材を示す。
【0052】
光コネクタ50と光コネクタ52は、同一形状のものを用いることができ、一般に使用されている汎用品であってもよい。これらの光コネクタは、光ファイバの位置決めと固定を行なうフェルール53と、これを保持するフェルール保持部材54を光コネクタ筐体55に収納して構成される。光コネクタ筐体55内へ、スプリング56でフェルール保持部材54を付勢することで、フェルール53を軸方向への移動を多少許容するようにして保持固定される。また、光コネクタ筐体55の後部には、ブーツ57が取付けられ、光コード(又は光ケーブル)C1,C2の引き出し部を保護、補強している。
【0053】
光接続部品51は、図1及び図2で説明したように、内部にモードフィールド径変換部材58を収納して構成される。モードフィールド径変換部材58は、その両側のそれぞれに割りスリーブ61が配され、スリーブ固定部材62を介して光接続部品筐体59内に収納される。割りスリーブ61には、光コネクタ50,52のフェルール53が位置決めされて挿入保持される。また、割りスリーブ61の両側には光コネクタ係合部材60が配され、光コネクタ50及び52との接続を係合保持する構成とされている。モードフィールド径変換部材58は、光接続部品筐体59のほぼ中央に保持されるが、軸方向に多少移動可能なフロート状態で保持させてもよい。モードフィールド径変換部材58をフロート状態に保持することにより、光コネクタ50,52を係合させたときの接合面での軸方向位置のずれ等を緩和させることができる。
【0054】
図9は、本発明の光接続部品及び光接続方法の他の具体例を示す図である。図中、63は光接続部品、64は接続アダプタ、65はモードフィールド径変換部材、66は光接続部品筐体、67は光コネクタ係合部材、68は割りスリーブ、69は接続アダプタ筐体、70は光コネクタ係合部材、71は割りスリーブを示す。その他の符号は、図8と同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【0055】
図9の例は、既存の接続形態を全く変えることなく光接続部品63を追加するだけで、MFDが異なる光コードC1とC2の接続の整合性を改善し、損失増加を抑制することを可能とするものである。図において、光コネクタ50と52は、図8で説明したのと全く同じで、それぞれ光コードC1とC2に取付けられているものとする。したがって、詳細な説明は省略する。
【0056】
図9では、光接続部品63と接続アダプタ64を介して光コネクタ50と52が光接続される。接続アダプタ64は、接続アダプタ筐体69内に1対の光コネクタ係合部材70と、光コネクタ係合部材70に保持させた割りスリーブ71からなり、1対の光コネクタを相互接続する汎用品として知られているものである。すなわち、光接続部品63を用いない場合は、光コネクタ50と52を直接接続することが可能な構成のものである。
【0057】
光接続部品63は、光接続部品筐体66を一方の端部側を光コネクタ筐体55(図8参照)と同形状とし、この部分にモードフィールド径変換部材65を収納して構成される。他方の端部側には光コネクタ係合部材67を設けて、光コネクタ50が接続される構成とされる。モードフィールド径変換部材65は割りスリーブ68により保持され、また、軸方向に多少移動可能なようにして収納される。この構成において、例えば、既設の接続アダプタ64の一方に、光接続部品63を接続し一体化する。次いで、接続アダプタ64の他方に光コネクタ52を接続し、光接続部品63に光コネクタ50を接続する。これにより、光コードC1と光コードC2は、光接続部品63に収納されたモードフィールド径変換部材65を介して光接続される。
【0058】
図8及び図9の何れにおいても、光コードC1と光コードC2のMFDが異なる場合、モードフィールド径変換部材65の中間光ファイバのMFDを図1〜図6で説明したように適切に選定しておくことにより、MFDの違いに基づく損失増加を抑制することができる。また、上述のような光接続部品21を用いることにより、光コードC1,C2及び光コネクタ50,52は、既設のものをそのまま使用してもよく、通常の汎用品に置き換えて使用することもできる。したがって、既存の光接続形態に大きな変更等を加えることなく、既設、新設に関係なく種々の接続形態に対応した光接続を形成することができる。
【0059】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、互いに接続される光ファイバ同士のモードフィールド径が異なる場合に、光ファイバの接続部の間に、光ファイバのMFDの差を軽減するモードフィールド径変換部材を、簡単に挿入して接続損失の増加を抑制することができる。また、このための接続形態を大きく変更することなく、各種の接続形態に対応でき、光接続の作業性に優れ、コスト的に安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる第1の接続形態を説明する図である。
【図2】 本発明に係わる第1の接続形態を説明する図である。
【図3】 本発明に係わる第2の接続形態で用いる中間光ファイバの製造例を示す図である。
【図4】 本発明に係わる第1の接続形態で用いる中間光ファイバの他の製造例を示す図である。
【図5】 MFDの差とミスマッチ損の関係を説明する図である。
【図6】 中間光ファイバによるミスマッチ損の低減状態を説明する図である。
【図7】 本発明による光通信機器の概略を説明する図である。
【図8】 本発明による光接続部品の具体例を説明する図である。
【図9】 本発明による光接続部品の他の具体例を説明する図である。
【図10】 従来の技術を説明する図である。
【図11】 従来の他の技術を説明する図である。
【符号の説明】
20、22…光コネクタ、21…光接続部品、23…第1の光ファイバ、24…モードフィールド径変換部材、24a,24b…端面、25…第2の光ファイバ、26…フェルール、27…フェルール保持部材、28,28a,28b…接続筺体、29…スリーブ、30、31…中間光ファイバ、30a,31a…コア部、30b,31b…クラッド部、32,33…光ファイバ、32a,33a…コア部、32b,33b…クラッド部、32c…MFD拡大部、34…切断部、35…融着接続部、40…光通信機器、41…機器筺体、42…プレーナ型光導波路、43、44…光ファイバアレイ、45…多心光ファイバコード、50,52…光コネクタ、51…光接続部品、53…フェルール、54…フェルール保持部材、55…光コネクタ筐体、56…スプリング、57…ブーツ、58…モードフィールド径変換部材、59…光接続部品筐体、60…光コネクタ係合部材、61…割りスリーブ、62…スリーブ固定部材、63…光接続部品、64…接続アダプタ、65…モードフィールド径変換部材、66…光接続部品筐体、67…光コネクタ係合部材、68…割りスリーブ、69…接続アダプタ筐体、70…光コネクタ係合部材、71…割りスリーブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical connection component, a connection method, and an optical communication device for connecting optical fibers having different mode field diameters.
[0002]
[Prior art]
In optical communication using optical fibers, the introduction of WDM (wavelength multiplexing) optical transmission has progressed as the amount of information and communication lines has increased, and DWDM optical transmission is multiplexed at a high density that enables high-capacity transmission. Is also being considered. For this reason, the optical fiber used for the optical wiring in the optical communication device is required to bend with a small diameter in order to increase the storage density. In addition, as the number of communication lines increases, a large number of optical fibers are congested. Therefore, it is required to use optical fibers that can suppress the increase in loss in handling from a wiring rack in a cabinet, especially handling in a live state. ing.
[0003]
As an optical fiber capable of meeting such demands, a bending-resistant optical fiber capable of suppressing a bending loss to 1.0 dB or less even when the bending radius is bent at about 15 mm has been developed. However, since such an optical fiber has a mode field diameter as small as 8 μm or less, an increase in loss due to a difference in mode field diameter occurs when connected to a normal single mode optical fiber.
[0004]
Conventionally, when optical fibers having different mode field diameters (hereinafter referred to as MFDs) are connected to each other, an intermediate optical fiber having an intermediate value of MFD of both optical fibers is connected to suppress an increase in loss. It is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 10 is a diagram showing the contents disclosed in Patent Document 1, in which C is an optical fiber cable, P is an optical waveguide, 1 and 2 are optical fibers, 1a and 2a are core portions, and 1b and 2b are cladding portions.
[0005]
FIG. 10 shows a case where an optical fiber cable C and an optical waveguide P having different MFDs are connected, and the optical fiber cable C is exposed at the inner end of the optical fiber 1 by removing the coating at the tip. The optical fiber 1 includes a core part 1a and a
[0006]
The difference in MFD between the optical fiber 1 and the
[0007]
The intermediate
[0008]
With the above configuration, the connection loss between the optical fiber 1 and the intermediate
[0009]
In addition, FIG. 11 shows that when optical fibers having different MFDs are directly connected by a mechanical splice, the MFD having a smaller MFD is partially enlarged by heat treatment and matched to the optical fiber having a larger MFD. It is a figure which shows the example (for example, refer patent document 2) made to do. In the figure, 11 and 12 are optical fibers, 11a and 12a are core parts, 11b and 12b are clad parts, 13 is a fiber coating, 14 is a ferrule, and 15 is a split sleeve.
[0010]
In FIG. 11, the MFD of the
[0011]
As this TEC method, the
[0012]
In addition, by connecting the optical fiber subjected to the TEC treatment as an intermediate optical fiber between the optical waveguides and optical fibers having different MFDs, an increase in connection loss due to different MFDs is suppressed. The configuration is also known (see, for example, Patent Document 3). As described above, by using an intermediate optical fiber to butt-connect optical fibers having different MFDs, the difference in MFD at the connection portion can be reduced, and an increase in connection loss can be suppressed. It is also known that by increasing the MFD at the connection end, it is possible to reduce the increase in loss due to the shaft misalignment during connection.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-6-43332
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2619130
[Patent Document 3]
JP 2000-275470 A
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
When the MFDs of the optical fibers connected to each other are different, as shown in FIG. 10 described above, a plurality of optical fibers having intermediate MFD values of the MFDs of both optical fibers are connected to reduce the MFD difference step by step. Can do. However, if a plurality of intermediate optical fibers are connected in sequence and the MFD is adjusted stepwise, the axial length of the optical connector increases when the intermediate optical fiber is housed in the optical connector as a built-in optical fiber. Becomes longer. Moreover, since it is necessary to connect and form short optical fibers sequentially by fusion, the manufacturing cost increases, which is not realistic.
[0015]
Further, as shown in FIG. 11, the connection end side of the optical cable having the smaller MFD is TEC-processed to enlarge the MFD, and the TEC-processed intermediate optical fiber is used, so that the difference in MFD is caused. It is useful to suppress the loss increase. However, there is a problem in terms of work and cost in connecting the connection end of the optical cable by TEC processing. In particular, it is not efficient to perform TEC treatment or end face polishing on an optical fiber at the site or assembly site because workability is not good.
[0016]
Optical communication equipment and external connections using optical fiber, optical communication equipment using optical fiber, and internal wiring, etc., can be detachably connected using optical connectors instead of directly connecting optical fibers due to operational problems. Many. In connection with an optical connector, one optical connector is configured as a female type and the other as a male type, and both optical connectors are directly coupled to each other, and both optical connectors having the same shape are connected via a connection adapter. There is a form. Furthermore, the connection of the optical cable includes various connection forms such as using an optical cable prepared locally, or using an optical cable and an optical connector used in existing facilities as they are.
[0017]
Although FIG. 10 or FIG. 11 discloses a configuration for suppressing an increase in connection loss by using an intermediate optical fiber or TEC process for connecting optical fibers having different MFDs, a specific example that can be attached and detached using an optical connector is disclosed. The connection structure is not clear. For this reason, it is necessary to individually cope with various connection forms of the optical fiber, which is not practical.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can suppress various increases in connection loss using an intermediate optical fiber for connecting optical fibers having different MFDs. It is an object of the present invention to provide an optical connection component, an optical connection method, and an optical communication device that are excellent in workability at a work site and are inexpensive.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An optical connection component according to the present invention is an optical connection component for detachably connecting optical fibers having different mode field diameters with an optical connector, and both optical connectors in the connection housing of the optical connection component. end A mode field diameter conversion member having a connection end face A split sleeve that fits the ferrule of the optical connector is placed on each side of the mode field diameter conversion member. It is characterized by that. Further, the mode field diameter conversion member is formed of a single short optical fiber having a mode field diameter intermediate between different mode field diameters of the optical fibers to be connected, or connected at the connection end face side. It is formed of a short optical fiber that has been heat-treated so as to have a mode field diameter that is the same as or close to the mode field diameter of each optical fiber.
[0020]
The optical connection method according to the present invention is an optical connection method in which optical fibers having different mode field diameters are detachably connected to each other by an optical connector. end A mode field diameter conversion member having a connection end face is housed in Arrange the split sleeves on which the ferrules of the optical connector are fitted on both sides of the mode field diameter conversion member, Optical fibers having different mode field diameters are connected to each other through a mode field diameter conversion member.
[0021]
The optical communication device according to the present invention has an optical fiber wiring portion, an optical fiber having a mode field diameter of 8 μm or less is used for the optical wiring inside the device housing, and the optical wiring outside the device housing is used. The mode field diameter is larger than the optical fiber used for the optical wiring in the device casing. A communication device using an optical fiber, comprising: an optical connection member that optically connects an optical fiber inside the device casing and an optical fiber outside the device casing by an optical connector; Have connection end faces at both ends in the connection housing The mode field diameter conversion member is stored. The split sleeves on which the ferrules of the optical connector are fitted are arranged on both sides of the mode field diameter conversion member. It is characterized by.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the figure , Outline of connection mode between optical fibers having different mode field diameters according to the present invention Will be explained. FIG. 1A and FIG. Connection FIG. 2 is a diagram for explaining the form. Connection It is a figure explaining a form. In the figure, 20 and 22 are optical connectors, 21 is an optical connection component, 23 is a first optical fiber, 24 is a mode field diameter conversion member, 24a and 24b are end faces, 25 is a second optical fiber, 26 is a ferrule, 27 is a ferrule holding member, 28, 28a and 28b are connecting housings, 29 is a sleeve, 30 and 31 are intermediate optical fibers, 30a and 31a are core parts, and 30b and 31b are clad parts.
[0023]
In the figure, an
[0024]
As shown in FIG. 1A, the
[0025]
By fitting the
[0026]
The first embodiment of FIG. 1 is a mode field diameter conversion member housed in the
[0027]
For example, it is assumed that the MFD of the first
[0028]
2nd in FIG. Connection When the MFDs of the first
[0029]
The MFD of the intermediate
[0030]
3 and 4 are the same as FIG. Connection It is a figure explaining the specific example of the intermediate optical fiber in a form, and its manufacture example. In the figure, 32 and 33 are optical fibers, 32a and 33a are core parts, 32b and 33b are clad parts, 32c is an MFD expansion part, 34 is a cutting part, and 35 is a fusion splicing part. Description of other reference numerals is omitted by using the same reference numerals as those used in FIGS.
[0031]
FIG. 3 shows a mode field
[0032]
Thereafter, as shown in FIG. 3C, cutting is performed at the center portion of the MFD enlarged
[0033]
4 is used as an intermediate optical fiber by fusion splicing two types of
[0034]
Next, as shown in FIG. 4B, the TEC heating is performed in the vicinity of the
[0035]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, one
[0036]
Next, loss reduction in connection between optical fibers having different MFDs will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a connection loss (mismatch loss) due to a difference in MFD and a difference in MFD when connecting optical fibers having different MFDs. In FIG. 5, when the MFD of one optical fiber L is 9.2 μm, the mismatch loss is shown when the MFD of the optical fiber S connected thereto is changed. According to this figure, the MFD of the connecting optical fiber S is 7.4 μm and 0.2 dB, the MFD is 0.6 dB when the MFD is 5.65 μm, and 1.0 dB when the MFD is 5.65 μm, and the difference in MFD increases. This shows that the mismatch loss also increases.
[0037]
FIG. 6 shows the total mismatch loss and intermediate light at two locations on both sides of the intermediate optical fiber M when the intermediate optical fiber M is connected between two optical fibers L and S having different MFDs. It is a figure which shows the relationship with MFD of the fiber M. FIG. FIG. 6A shows a case where the right optical fiber L has an MFD of 9.2 μm and the left optical fiber S has an MFD of 6.3 μm. FIG. 6B shows a case where the right optical fiber L has an MFD of 9.2 μm and the left optical fiber S has an MFD of 7.5 μm.
[0038]
As shown in FIG. 5, for example, when an optical fiber L having an MFD of 9.2 μm and an optical fiber S having an MFD of 6.3 μm are directly connected, a mismatch loss of 0.6 dB occurs at the connection portion. As shown in (A), between the optical fibers L and S, for example, by connecting an intermediate optical fiber M having an MFD in the range of 6.8 μm to 8.5 μm, the number of connection points increases to two. The total mismatch loss of the two locations can be 0.4 dB or less.
[0039]
As shown in FIG. 5, when an optical fiber L having an MFD of 9.2 μm and an optical fiber S having an MFD of 7.5 μm are directly connected, a mismatch loss of 0.18 dB occurs at the connection portion. As shown in (B), the number of connection points is increased to two by interposing an intermediate optical fiber M having an MFD in the range of 8.0 μm to 8.7 μm between the optical fibers L and S, for example. The total mismatch loss at the two locations can be 0.12 dB or less.
[0040]
As described above, the mismatch loss is obtained by interposing the single intermediate optical fiber M having the intermediate MFD value between the optical fibers L and S in the connection between the optical fiber L and the optical fiber S having different MFDs. Can be suppressed. Therefore, on the assumption of FIG. 6, for example, the first of FIG. Connection In the embodiment, the first
[0041]
In FIG. 1 above Connection The configuration is such that a single short intermediate optical fiber having an MFD between the MFD values of the first
[0042]
2nd in FIG. Connection In the embodiment, as in the case of FIG. 1, the first
[0043]
Of FIG. Connection Also in the form, it is structurally the same as in FIG. 1, and the
[0044]
In optical wiring inside and outside equipment using optical fibers, one of the optical cables connected to each other is often a normal single mode optical fiber suitable for long-distance optical transmission. Therefore, on the premise that a normal single mode optical fiber is connected to one of the mode field
[0045]
The latter In-device wiring As an optical fiber, for example, the MFD according to the definition of Petermann-I at a wavelength of 1.55 μm is 8 μm or less, and the absolute values of chromatic dispersion at a wavelength of 1.3 μm and a wavelength of 1.55 μm are both 12 ps / nm. Recently, an optical fiber having a cable cutoff wavelength of 1.26 μm or less and an MFD of 6 μm or more as defined by Peterman-I at a wavelength of 1.3 μm has been developed. On the other hand, as described above, the optical fiber outside the device has a larger mode field diameter than the optical fiber used for the optical wiring inside the device. An optical fiber is used.
[0046]
The optical fiber cable using the optical fiber core has an advantage that the wiring work can be performed safely and easily because a loss increase of 1.0 dB or more does not occur even when bent at a bending radius of about 15 mm. It is. Therefore, one side of the mode field
[0047]
FIG. 7 is a diagram showing an example of an optical communication device using the optical connecting component according to the present invention. In the figure, 40 is an optical communication device, 41 is a device housing, 42 is a planar optical waveguide, 43 and 44 are optical fiber arrays, 45 is a multi-core optical fiber cord, and other symbols are shown in FIGS. The description is omitted by using the used codes.
[0048]
For example, as shown in FIG. 7, the
[0049]
In the
[0050]
If an optical fiber that can be bent at a small diameter is used for the optical cord C2 used for the wiring inside the
[0051]
FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the optical connecting component and the optical connecting method of the present invention. In the figure, 50 and 52 are optical connectors, 51 is an optical connection component, 53 is a ferrule, 54 is a ferrule holding member, 55 is an optical connector housing, 56 is a spring, 57 is a boot, 58 is a mode field diameter converting member, 59 Is an optical connection component housing, 60 is an optical connector engaging member, 61 is a split sleeve, and 62 is a sleeve fixing member.
[0052]
The
[0053]
As described with reference to FIGS. 1 and 2, the
[0054]
FIG. 9 is a diagram showing another specific example of the optical connecting component and the optical connecting method of the present invention. In the figure, 63 is an optical connection part, 64 is a connection adapter, 65 is a mode field diameter conversion member, 66 is an optical connection part case, 67 is an optical connector engaging member, 68 is a split sleeve, 69 is a connection adapter case,
[0055]
In the example of FIG. 9, it is possible to improve the matching of the optical cords C1 and C2 having different MFDs and suppress an increase in loss by simply adding the
[0056]
In FIG. 9, the
[0057]
The
[0058]
8 and 9, when the optical code C1 and the optical code C2 have different MFDs, the MFD of the intermediate optical fiber of the mode field
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the mode field diameters of the optical fibers connected to each other are different, the mode field diameter conversion member that reduces the MFD difference between the optical fibers between the optical fiber connection portions. Can be easily inserted to suppress an increase in connection loss. In addition, it is possible to cope with various connection forms without greatly changing the connection form for this purpose, and it is excellent in workability of optical connection and can be inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the present invention. First connection related to It is a figure explaining a form.
FIG. 2 First connection related to It is a figure explaining a form.
FIG. 3 Second connection related to It is a figure which shows the manufacture example of the intermediate optical fiber used with a form.
FIG. 4 The present invention First connection related to It is a figure which shows the other example of manufacture of the intermediate optical fiber used by a form.
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between MFD difference and mismatch loss.
FIG. 6 is a diagram for explaining a reduction state of mismatch loss due to an intermediate optical fiber.
FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of an optical communication device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific example of an optical connection component according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating another specific example of the optical connecting component according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional technique.
FIG. 11 is a diagram for explaining another conventional technique.
[Explanation of symbols]
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