JP4270454B2 - Optical coupling method and connector - Google Patents

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Description

本発明は、光通信等において用いられるプラスチック光ファイバの光結合方法、及びこの光結合に用いるコネクタに関する。   The present invention relates to an optical coupling method for plastic optical fibers used in optical communications and the like, and a connector used for this optical coupling.

プラスチック光ファイバの特徴の1つは石英系光ファイバに比べて大口径であり、発光ダイオード(LED, Light Emitting Diode)、半導体レーザー(LD,Laser Diode )、あるいは、面発光型半導体レーザー(VCSEL, Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等の光源との光結合が容易ということが利点である。近年、屈折率分布型プラスチック光ファイバの作製が可能となり、1Gbps (100m) 以上の広帯域光信号伝送リンクの伝送路として、前述のプラスチック光ファイバの使用が検討され始めている。1Gbps (100m) 以上の広帯域光信号伝送リンクにおいても、光源と大口径プラスチック光ファイバの光結合の優位性は、石英系光ファイバと比べて変わらないが、大口径プラスチック光ファイバから出射した光を受ける光学デバイス(例えば、フォトダイオード)との光結合においては、プラスチック光ファイバとフォトダイオード41との隙間に、光学レンズなどの集光デバイスを配置しなければ効率の良い光結合が出来ない。これは、大口径プラスチック光ファイバから出射した光が回折によって受光光デバイスの開口径以上に広がるためである。   One of the characteristics of plastic optical fibers is that they have a larger diameter than silica-based optical fibers. Light emitting diodes (LEDs, light emitting diodes), semiconductor lasers (LDs, laser diodes), or surface emitting semiconductor lasers (VCSELs, The advantage is that optical coupling with a light source such as Vertical Cavity Surface Emitting Laser is easy. In recent years, it has become possible to produce a gradient index plastic optical fiber, and the use of the above-described plastic optical fiber has begun to be studied as a transmission line for a broadband optical signal transmission link of 1 Gbps (100 m) or more. Even in a broadband optical signal transmission link of 1 Gbps (100 m) or more, the superiority of the optical coupling between the light source and the large-diameter plastic optical fiber is the same as that of the silica-based optical fiber. In optical coupling with a receiving optical device (for example, a photodiode), efficient optical coupling cannot be achieved unless a condensing device such as an optical lens is disposed in the gap between the plastic optical fiber and the photodiode 41. This is because the light emitted from the large-diameter plastic optical fiber spreads beyond the opening diameter of the light receiving optical device by diffraction.

同様の問題は、光信号伝送リンク内にあるプラスチック光ファイバ間を接続する専用コネクタにおいても存在する。プラスチック光ファイバ用のコネクタは、温度変化によるプラスチック光ファイバの伸長を考慮して、接続する光ファイバ間に約数百μmの空間があけられるよう設計されている。このため、プラスチック光ファイバから出射した光が、接続された次のプラスチック光ファイバに入射する際に、回折によってビーム径がファイバ径(開口径)以上となり光結合損失(回折損失)が生じる。従って、プラスチック光ファイバ間のコネクタにおいても効率の良い光結合を得るためには、コネクタ内にリレーレンズなどの集光デバイスを配置させる必要がある。これは、ファイバ端面を物理的に接触させる石英ファイバ間の接続にはない問題である。   A similar problem exists in a dedicated connector for connecting between plastic optical fibers in an optical signal transmission link. The connector for the plastic optical fiber is designed so that a space of about several hundred μm is opened between the optical fibers to be connected in consideration of expansion of the plastic optical fiber due to temperature change. For this reason, when light emitted from the plastic optical fiber enters the next connected plastic optical fiber, the beam diameter becomes greater than the fiber diameter (opening diameter) due to diffraction, and optical coupling loss (diffraction loss) occurs. Therefore, in order to obtain efficient optical coupling even in a connector between plastic optical fibers, it is necessary to arrange a condensing device such as a relay lens in the connector. This is a problem that is not present in the connection between the quartz fibers that physically contact the fiber end faces.

さらに、プラスチック光ファイバを用いた光伝送リンクにおいて、更なる高帯域化のために、異なる数種類の波長を多重化して伝送する波長多重光伝送システムが注目されている。この様な伝送リンクでは、多重化した波長の信号を個々に取り出すための波長フィルタなどの光機能素子を伝送路に挿入する必要がある。しかしながら、光伝送路間に集光機能を持たない光学素子を挿入するための空間をつくると、回折損失が生じて光結合効率が低下する。通常は、光結合効率を低下させないために、光伝送路間にレンズで構成される光コリメーターを配置する。   Furthermore, in an optical transmission link using a plastic optical fiber, a wavelength division multiplexing optical transmission system that multiplexes and transmits several different types of wavelengths has been attracting attention in order to further increase the bandwidth. In such a transmission link, it is necessary to insert an optical functional element such as a wavelength filter for individually extracting multiplexed wavelength signals into the transmission path. However, if a space for inserting an optical element that does not have a condensing function is created between the optical transmission paths, diffraction loss occurs and optical coupling efficiency decreases. Usually, in order not to reduce the optical coupling efficiency, an optical collimator composed of lenses is arranged between the optical transmission paths.

以上のように、光結合に集光光学デバイスを用いることは、プラスチック光ファイバを用いた光信号伝送リンクにおいて、回折損失低減、すなわち光結合の効率を改善させる一般的な方式である。また、集光光学デバイスは光信号伝送リンクの伝送路として石英系ファイバを用いる場合よりも、出射ビーム径が大きいプラスチック光ファイバを光伝送路として用いる場合に重要となり、プラスチック光ファイバから出射した光パワーを効率良く受光デバイスに結合させるためには石英系光ファイバに比べて、集光光学デバイスの構成や設計等が非常に重要となる。   As described above, using a condensing optical device for optical coupling is a general method for reducing diffraction loss, that is, improving the efficiency of optical coupling, in an optical signal transmission link using a plastic optical fiber. Condensing optical devices are more important when using a plastic optical fiber with a larger outgoing beam diameter as the optical transmission path than when using a silica-based fiber as the transmission path of the optical signal transmission link. In order to efficiently couple power to the light receiving device, the configuration and design of the condensing optical device are very important compared to the silica-based optical fiber.

従来の技術において、具体的な集光光学デバイスとしては、光ファイバと受光光学デバイス間にレンズを介在させたもの(例えば、特許文献1参照)、屈折率分布型レンズ(graded−indexlens,GRIN lens)を介在させたもの(例えば、特許文献2参照)や、ファイバ端面を球面等の曲面やテーパ状に加工したもの(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)などが用いられており、これらによって光ファイバからの出射光を集光することで、出射光をその他の光学デバイスに結び合わせて光結合の効率を改善させることが知られていた。   In the conventional technology, as a specific condensing optical device, a lens is interposed between an optical fiber and a light receiving optical device (see, for example, Patent Document 1), a gradient-index lens (GRIN-lens, GRIN lens). ) (For example, refer to Patent Document 2), and fiber end surfaces processed into a curved surface such as a spherical surface or a taper shape (for example, refer to Patent Document 3 and Patent Document 4). It has been known that the emitted light from the optical fiber is collected by the above, and the emitted light is combined with other optical devices to improve the efficiency of optical coupling.

特開2000- 147294号公報JP 2000-147294 A 特開2001- 264592号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-264592 特開平8−21929号公報JP-A-8-21929 特開平8―75935号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-75935

しかしながら、上記特許文献1〜4に記載の方式では、光ファイバ出射軸の方向に関して集光する光学部材の最適な位置(例えばレンズの焦点距離など)があるために精密な位置決めが必要であった。従って、光結合の部品点数増加、および光ファイバ/ 光学レンズ/ 受光デバイス間のアライメントが必須であり、光伝送リンクシステムのコスト増加を招くことが問題になっていた。   However, the methods described in Patent Documents 1 to 4 require precise positioning because there is an optimal position (for example, the focal length of the lens) of the optical member that collects light in the direction of the optical fiber output axis. . Therefore, it is essential to increase the number of components for optical coupling and alignment between the optical fiber / optical lens / light receiving device, resulting in an increase in the cost of the optical transmission link system.

さらに、プラスチック光ファイバと受光素子間にレンズなどの光学要素が介在することによる、コスト増、あるいはフレネル損失によって伝送光の光パワー低下等も起きるため、より少ない光学要素を配置する光結合が求められていた。また、前述の様な出射端面と受光媒体を直接接触させる形態も用いることは可能であるが、これを簡便な構造で行おうとすると強く押しつけられて受光素子の破壊や、端面の破損などが起こるため、光出射側と受光側との間は精密な設計と堅固な固定手段が必要となってしまい、簡便な光結合としては用いることは困難であった。   In addition, optical elements such as lenses are interposed between the plastic optical fiber and the light receiving element, which increases costs or reduces the optical power of transmitted light due to Fresnel loss. Therefore, optical coupling with fewer optical elements is required. It was done. In addition, it is possible to use a form in which the emitting end face and the light receiving medium are in direct contact with each other as described above. However, if this is performed with a simple structure, the light receiving element is broken or the end face is broken. Therefore, a precise design and firm fixing means are required between the light emitting side and the light receiving side, and it has been difficult to use as simple optical coupling.

本発明は、集光光学デバイスを用いずに、結合効率を向上させる光結合方法、及びこの光結合に用いるコネクタを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the optical coupling method which improves coupling efficiency, and the connector used for this optical coupling, without using a condensing optical device.

上述の課題を解決するため、鋭意検討した結果、光伝送体として、光が伝搬するコア部において、屈折率分布を有する第1のコア部と、第1のコア部の外周を覆い、実質的に屈折率分布を有さない第2のコア部との2つの領域を有する屈折率分布型プラスチック光ファイバ(以降、GI型プラスチック光ファイバとも称する。)を用いることにより、光ファイバの出射端面からの出射光の外径が一定距離維持される領域(以降、平行領域と称する。)を有する知見を得て、第1のコア部と第2コア部を設計することによって、集光光学デバイスを不要にできる本発明に至った。本発明の態様は以下の通りである。   As a result of diligent studies to solve the above-described problems, the optical transmission core substantially covers the first core part having a refractive index distribution and the outer periphery of the first core part in the core part where light propagates. By using a refractive index distribution type plastic optical fiber (hereinafter also referred to as a GI type plastic optical fiber) having two regions with a second core portion that does not have a refractive index distribution in the optical fiber, from the output end face of the optical fiber. By obtaining the knowledge that has a region where the outer diameter of the emitted light of the light is maintained for a certain distance (hereinafter referred to as a parallel region) and designing the first core portion and the second core portion, The present invention that can be made unnecessary has been reached. Aspects of the present invention are as follows.

本発明の光結合方法は、GI型プラスチック光ファイバ間、または前記GI型プラスチック光ファイバと受光光学デバイス間を光結合するGI型プラスチック光ファイバの光結合方法において、前記GI型プラスチック光ファイバは、光が伝搬するコアとして、径方向に中心から外周に向かうに従い次第に屈折率が低下する屈折率分布を有する第1のコア部と、前記第1のコア部の外周を覆い、前記第1のコア部の外周の屈折率と略同じで屈折率が一定な第2のコア部との二つの領域を有し、前記第2のコア部の外径は250μm以上1000μm以下であり、前記第1のコア部と前記第2のコア部との外径比は0.67以上0.87以下であり、前記GI型プラスチック光ファイバの出射端面と、前記GI型プラスチック光ファイバの入射端面または前記受光光学デバイスとの距離を150μm以上500μm以下とした隙間を設けて光結合し、前記隙間は、前記GI型プラスチック光ファイバの出射端面からの出射光の外径が一定距離維持される領域内にあることを特徴とするものである。 The optical coupling method of the present invention is an optical coupling method of a GI type plastic optical fiber that optically couples between a GI type plastic optical fiber or between the GI type plastic optical fiber and a light receiving optical device, wherein the GI type plastic optical fiber includes: A first core part having a refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases from the center toward the outer periphery in the radial direction as a core through which light propagates, and covers the outer periphery of the first core part, and the first core A second core portion having a constant refractive index that is substantially the same as the refractive index of the outer periphery of the portion, the outer diameter of the second core portion being not less than 250 μm and not more than 1000 μm, The outer diameter ratio between the core part and the second core part is 0.67 or more and 0.87 or less, and the exit end face of the GI type plastic optical fiber and the entrance end of the GI type plastic optical fiber A gap with a distance of 150 μm or more and 500 μm or less between the surface and the light receiving optical device is provided for optical coupling, and the outer diameter of the emitted light from the emission end face of the GI plastic optical fiber is maintained at a certain distance in the gap. It is characterized by being in the area.

前記隙間に光収束機能を有さない光機能素子を配置することが好ましい。   It is preferable to arrange an optical functional element that does not have a light convergence function in the gap.

前記第1のコア部の屈折率分布係数gが1.5≦g≦4.0の範囲内であることが好ましい。   It is preferable that the refractive index distribution coefficient g of the first core portion is in a range of 1.5 ≦ g ≦ 4.0.

さらに、前記GI型プラスチック光ファイバの出射NAは、0.12≦(出射NA)≦0.22の範囲内であることが好ましい。また、前記GI型プラスチック光ファイバへ光を入射させる光源として、出射NAが0.05≦(出射NA)≦0.22である発光デバイスを用いることが好ましい。また、前記発光デバイスは、面発光型半導体レーザーであることが好ましい。   Further, the output NA of the GI type plastic optical fiber is preferably in the range of 0.12 ≦ (output NA) ≦ 0.22. Further, it is preferable to use a light emitting device having an emission NA of 0.05 ≦ (output NA) ≦ 0.22 as a light source for making light incident on the GI type plastic optical fiber. The light emitting device is preferably a surface emitting semiconductor laser.

本発明のコネクタは、GI型プラスチック光ファイバ間、または前記GI型プラスチック光ファイバと受光光学デバイス間を光結合するコネクタにおいて、前記GI型プラスチック光ファイバを保持する第1保持部材と、前記GI型プラスチック光ファイバまたは前記受光光学デバイスを保持する第2保持部材と、これら保持部材の一方または両方に設けられ、前記GI型プラスチック光ファイバの出射端面と、前記GI型プラスチック光ファイバの入射端面または前記受光光学デバイスとの距離が150μm以上500μm以下となる隙間を保持して、前記第1保持部材及び前記第2保持部材を接続する接続手段とを有し、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバは、光が伝搬するコアとして、径方向に中心から外周に向かうに従い次第に屈折率が低下する屈折率分布を有する第1のコア部と、前記第1のコア部の外周を覆い、前記第1のコア部の外周の屈折率と略同じで屈折率が一定な第2のコア部との2つの領域があり、前記第2のコア部の外径は250μm以上1000μm以下であり、前記第1のコア部と前記第2のコア部との外径比は0.67以上0.87以下であり、前記隙間は、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射端面からの出射光の外径が一定距離維持される領域内にあることを特徴とするものである。また、前記接続手段により前記第1保持部材と前記第2保持部材とが接続された時に、前記隙間に配置されるように、前記第1保持部材及び前記第2保持部材の少なくとも一方に、光収束機能を有さない光機能素子を設けることが好ましい。

The connector of the present invention is a connector for optically coupling between a GI type plastic optical fiber or between the GI type plastic optical fiber and a light receiving optical device, and a first holding member for holding the GI type plastic optical fiber; A second holding member for holding the plastic optical fiber or the light receiving optical device; one or both of the holding members; an emission end face of the GI type plastic optical fiber; an incident end face of the GI type plastic optical fiber; Holding a gap where the distance to the light receiving optical device is 150 μm or more and 500 μm or less, and connecting means for connecting the first holding member and the second holding member, the refractive index distribution type plastic optical fiber, As a core for light propagation, gradually from the center to the outer periphery in the radial direction A first core portion having a refractive index distribution in which the refractive index decreases, and a second core that covers the outer periphery of the first core portion and has a constant refractive index that is substantially the same as the refractive index of the outer periphery of the first core portion. The outer diameter of the second core portion is not less than 250 μm and not more than 1000 μm, and the outer diameter ratio of the first core portion to the second core portion is 0.67. The gap is 0.87 or less, and the gap is in a region where the outer diameter of the outgoing light from the outgoing end face of the gradient index plastic optical fiber is maintained at a constant distance . Further, when the first holding member and the second holding member are connected by the connecting means, a light is applied to at least one of the first holding member and the second holding member so as to be disposed in the gap. It is preferable to provide an optical functional element that does not have a convergence function.

本発明の光結合方法及びコネクタによれば、屈折率分布型のプラスチック光ファイバの出射端面から出射する出射光が、平行に放射される距離が長いため出射光を集光あるいはコリメートする手段が不要である。このため、光結合部における部品点数が少なくなり、光結合部の部品どうしの位置決めを行う調整工程を簡略化できるので、光伝送リンクシステムのコストを低減することができる。さらに光ファイバと受光光学デバイス間に波長フィルタなどの能動光素子を挿入しても回折損失を小さくできる。   According to the optical coupling method and connector of the present invention, there is no need to collect or collimate the emitted light because the emitted light emitted from the exit end face of the gradient index plastic optical fiber is radiated in parallel. It is. For this reason, the number of components in the optical coupling unit is reduced, and the adjustment process for positioning the components of the optical coupling unit can be simplified, so that the cost of the optical transmission link system can be reduced. Further, even if an active optical element such as a wavelength filter is inserted between the optical fiber and the light receiving optical device, the diffraction loss can be reduced.

図1は、本発明のコネクタの構成を示す断面図である。コネクタ2は、GI型プラスチック光ファイバ(以下、POFと称する)10を保持する保持部材(第1保持部材)3と、受光光学デバイス4を保持する保持部材(第2保持部材)5とを備えている。保持部材3は、POF10の出射端面10aを前方(保持部材5側)に露出させている。また、保持部材3には凸形状を有する接続部3aが形成されており、保持部材5には凹形状を有し、接続部3aと係合する接続部5aが形成されている。この接続部3a,5aは、弾力性を有する樹脂等で形成されており、保持部材3を出射端面10a側から保持部材5に挿入して、接続部3aを接続部5aに係合させることにより、保持部材3と保持部材5とが接続される。この時、前述の出射端面10aと受光光学デバイス4が対面して、その隙間である距離Xは、300μm程度にされる。この距離Xは、150μm以上500μm以下の範囲で用いる事ができ、200μm以上400μm以下でより好ましく用いる事ができる。なお、この距離は隙間が空気の場合であり、隙間には光収束機能を有さない物質が充填されていてもよく、そのときの距離Xは充填された物質の屈折率に比して短くなる。なお、受光光学デバイス4は、例えば、PINフォトダイオード等の受光光学素子である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the connector of the present invention. The connector 2 includes a holding member (first holding member) 3 that holds a GI plastic optical fiber (hereinafter referred to as POF) 10 and a holding member (second holding member) 5 that holds the light receiving optical device 4. ing. The holding member 3 exposes the emission end face 10a of the POF 10 forward (on the holding member 5 side). Further, the holding member 3 has a connecting portion 3a having a convex shape, and the holding member 5 has a concave shape and has a connecting portion 5a that engages with the connecting portion 3a. The connecting portions 3a and 5a are formed of an elastic resin or the like. By inserting the holding member 3 into the holding member 5 from the emission end face 10a side, the connecting portion 3a is engaged with the connecting portion 5a. The holding member 3 and the holding member 5 are connected. At this time, the aforementioned emission end face 10a and the light receiving optical device 4 face each other, and the distance X that is the gap is set to about 300 μm. This distance X can be used in the range of 150 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 200 μm or more and 400 μm or less. This distance is when the gap is air, and the gap may be filled with a substance that does not have a light convergence function, and the distance X at that time is shorter than the refractive index of the filled substance. Become. The light receiving optical device 4 is a light receiving optical element such as a PIN photodiode, for example.

また、保持部材3と保持部材と5が接続された時に、前述の隙間に配置されるように、保持部材3及び保持部材5の少なくとも一方に、光収束機能を有さない光機能素子を設けても良い。   In addition, when the holding member 3 and the holding member 5 are connected, an optical functional element that does not have a light convergence function is provided in at least one of the holding member 3 and the holding member 5 so as to be disposed in the gap. May be.

受光素子としてのフォトダイオード(PD)開口径は受光面積と動作性能のバランスを考慮して、1Gbps伝送用であれば300〜400μm、3Gbps伝送用であれば、100μm程度の径を好ましく選択することができる。なお、高速通信やファイバの線径が小さくなる等の要因により、狭面積のフォトダイオードを用いる必要がある場合は、感度を向上させたアバランシェ型フォトダイオードを使って狭面積のデメリットを改善することができる。また、本発明の光結合では、光軸の厳密な設定を必要としないため、パッシブアライメントでも十分な結合が得られ、量産性に優れる。特に出射光の径が受光素子の面積に対して小さい場合は、アライメントのずれに対して光量が確保できるため、より有効に作用する。   The opening diameter of the photodiode (PD) as the light receiving element is preferably selected in consideration of the balance between the light receiving area and the operation performance, and the diameter is about 300 to 400 μm for 1 Gbps transmission and about 100 μm for 3 Gbps transmission. Can do. If it is necessary to use a photodiode with a small area due to factors such as high-speed communication or a reduction in fiber diameter, use avalanche photodiodes with improved sensitivity to improve the disadvantages of narrow areas. Can do. Further, since the optical coupling of the present invention does not require strict setting of the optical axis, sufficient coupling can be obtained even by passive alignment, and the mass productivity is excellent. In particular, when the diameter of the emitted light is small with respect to the area of the light receiving element, the amount of light can be secured with respect to the alignment shift, and therefore, it works more effectively.

次に、本発明の光結合方法及びコネクタにて用いるGI型プラスチック光ファイバについて説明する。図2は、POF10の断面図である。POF10は、中心に配置されたコア部11と、コア部11の外周を覆うクラッド部12とを備えている。コア部11は、中心のインナーコア(第1のコア部)13と、インナーコア13の外周を覆うアウターコア(第2のコア部)14との2つの領域を備えている。インナーコア13のコア半径はa、アウターコア14のコア半径はbにされている。この態様の光ファイバは、第1のコア部(インナーコア13)が屈折率分布を有しているため高い伝送性能を有する事が知られており、このときの屈折率分布は2乗分布態様となることで最も高い伝送性能を有することが知られている。   Next, the GI type plastic optical fiber used in the optical coupling method and connector of the present invention will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of the POF 10. The POF 10 includes a core portion 11 disposed in the center and a clad portion 12 that covers the outer periphery of the core portion 11. The core part 11 includes two regions, a central inner core (first core part) 13 and an outer core (second core part) 14 that covers the outer periphery of the inner core 13. The core radius of the inner core 13 is a, and the core radius of the outer core 14 is b. The optical fiber of this mode is known to have high transmission performance because the first core portion (inner core 13) has a refractive index distribution, and the refractive index distribution at this time is a square distribution mode. It is known that it has the highest transmission performance.

図3は、POF10の屈折率分布を示す説明図である。図3に示すように、インナーコア13の屈折率n1は、中心軸CLから外周側(半径方向)に行くに従って漸減しており、いわゆるGI(グレーデットインデックス)型プラスチック光ファイバのg乗分布の屈折率分布態様を有している。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the refractive index distribution of the POF 10. As shown in FIG. 3, the refractive index n1 of the inner core 13 gradually decreases from the central axis CL toward the outer peripheral side (radial direction), and the g-th power distribution of a so-called GI (graded index) type plastic optical fiber. It has a refractive index profile.

インナーコア13の屈折率を付与する製法としては、国際公開WO93/08488号パンフレットなどに記載される様な屈折率変化させる屈折率調整物質をモノマーに添加し、モノマーの重合において排除体積効果を利用することによって、屈折率調整物質をコア部の中央部に濃縮することで、中央部に向かって高い屈折率を与える方法や、特開2001- 215345公報に記載される様な屈折率の異なるモノマーを外周部から中央部に向かってその共重合比を調整することによって共重合体の屈折率を変化させる方法、特開平08- 334635号公報に記載される様な屈折率調整物質を熱による拡散で分布させ、その際の拡散度合いによって屈折率調整物質の存在比を分布させて屈折率を変化させる方法などが知られている。   As a manufacturing method for providing the refractive index of the inner core 13, a refractive index adjusting substance for changing the refractive index as described in the pamphlet of International Publication WO 93/08488 is added to the monomer, and the excluded volume effect is utilized in the polymerization of the monomer. Thus, a method of giving a high refractive index toward the central part by concentrating the refractive index adjusting substance in the central part of the core part, or a monomer having a different refractive index as described in JP-A-2001-215345 A method of changing the refractive index of a copolymer by adjusting the copolymerization ratio from the outer peripheral portion toward the central portion, and diffusion of a refractive index adjusting substance as described in JP-A-08-334635 by heat And a method of changing the refractive index by distributing the abundance ratio of the refractive index adjusting substance according to the degree of diffusion at that time.

アウターコア14の屈折率n2は、インナーコア13の外周の屈折率と略同じ値であり、屈折率は均一にされている。なお、アウターコア14の屈折率n2は、均一であることが好ましいが、高次モードが伝搬すれば屈折率の分布を有しても良い。また、クラッド部12の屈折率ncは、アウターコア14の屈折率n2より小さい。   The refractive index n2 of the outer core 14 is substantially the same value as the refractive index of the outer periphery of the inner core 13, and the refractive index is made uniform. The refractive index n2 of the outer core 14 is preferably uniform, but may have a refractive index distribution as long as higher-order modes propagate. Further, the refractive index nc of the cladding portion 12 is smaller than the refractive index n2 of the outer core 14.

また、アウターコア14の製法は特に規定されず、溶融したポリマーの押出しによる成形や回転する中空管内にモノマーを投入し重合させる方法など、公知のいかなる方法で作製してもよい。このときに、伝送性能が第1のコア部(インナーコア13)と第2のコア部(アウターコア14)との界面に微細な凹凸や歪みなどの不整があると散乱等による損失が発生するため界面不整がない様に注意する。第1のコア部と第2のコア部の製造に順序はなく、たとえば、第1のコア部を作成後、その周囲に第2のコア部を付与してもよく、第2のコア部となる中空管内で第1のコア部を重合もしくは別途作成した第1コア部を嵌合させてもよい。   Moreover, the manufacturing method in particular of the outer core 14 is not prescribed | regulated, You may produce by any well-known methods, such as the method by throwing a polymer in the hollow tube which rotates and shape | molds by extrusion of the melted polymer, and rotates. At this time, if the transmission performance has irregularities such as fine unevenness and distortion at the interface between the first core portion (inner core 13) and the second core portion (outer core 14), loss due to scattering or the like occurs. Therefore, care should be taken so that there is no interface irregularity. There is no order in manufacturing the first core part and the second core part. For example, after the first core part is created, the second core part may be provided around the first core part. The first core portion that is formed by superposing or separately forming the first core portion in the hollow tube may be fitted.

インナーコア13の屈折率n1は、前述したように、インナーコア13の中心CLから外周(半径)方向に向かって漸減しており、距離に対してg乗分布となっている。   As described above, the refractive index n1 of the inner core 13 gradually decreases from the center CL of the inner core 13 toward the outer periphery (radius) direction, and has a g-th power distribution with respect to the distance.

このg値は、屈折率分布係数と呼ばれ、光ファイバの屈折率分布形状を下式に示す、べき乗則により近似した際、屈折率分布形状を決定する指数である。aは第1のコア部の半径、屈折率が最大である第1のコア部中心の屈折率をMn1、屈折率分布の変化が始まるコア部の外周の屈折率(本発明においてはインナーコア13の外周面の屈折率、すなわち、アウターコア14の屈折率)n2、ΔはMn1とn2の差をMn1で割った値(比屈折率差)とした時に、第1のコア部の中心から半径rだけ離れた任意の位置の屈折率がn1(r)となるコア部であるとした以下の式(1)によって定義される。

n1(r)=Mn1(1−2Δ(r/a)g 1/2 ・・・・(1)
(ただし、Δ=(Mn1−n2)/Mn1)
This g value is called a refractive index distribution coefficient, and is an index that determines the refractive index distribution shape when the refractive index distribution shape of the optical fiber is approximated by a power law as shown in the following equation. a is the radius of the first core part, the refractive index at the center of the first core part where the refractive index is maximum, Mn1, and the refractive index of the outer periphery of the core part where the refractive index distribution starts to change (in the present invention, the inner core 13 The refractive index of the outer peripheral surface of the outer core 14, that is, the refractive index of the outer core 14) n2, Δ is a radius from the center of the first core portion when the difference between Mn1 and n2 is divided by Mn1 (specific refractive index difference). It is defined by the following formula (1) that is a core portion where the refractive index at an arbitrary position separated by r is n1 (r).

n1 (r) = Mn1 (1-2Δ (r / a) g ) 1/2 ... (1)
(However, Δ = (Mn1-n2) / Mn1)

さらに、第1のコア部と第2のコア部の径比については、第1のコア部外径/第2のコア部外径が、0.67以上0.87以下、好ましくは0.67以上0.80以下となるように配置することが好ましい。この径比が大きすぎると平行ビーム径が大きくなって好ましくなく、小さすぎると出射光の収束が行われなくなるので好ましくない。導光部位の面積、つまり第2のコア部の外径は、250μm以上1000μm以下、好ましくは300μm以上750μm以下となるようとすることが好ましい。この外径、つまりファイバ径が大きすぎると平行ビーム径が大きくなって好ましくなく、小さすぎると光の入射が困難となるので好ましくない。   Furthermore, regarding the diameter ratio of the first core part and the second core part, the first core part outer diameter / second core part outer diameter is 0.67 or more and 0.87 or less, preferably 0.67. It is preferable to arrange so as to be 0.80 or less. When the diameter ratio is too large, the parallel beam diameter is undesirably increased, and when the diameter ratio is too small, the exit light is not converged. The area of the light guide portion, that is, the outer diameter of the second core portion is preferably 250 μm or more and 1000 μm or less, and preferably 300 μm or more and 750 μm or less. If the outer diameter, that is, the fiber diameter is too large, the collimated beam diameter is undesirably large, and if it is too small, it is difficult to make light incident.

インナーコア13は、この屈折率分布係数gが、1.5≦g≦4.0の範囲内に収まるようにされている。屈折率分布を有する第1のコア部であるインナーコア13の屈折率分布係数は、2.0以上2.5以下となるように配置することが好ましい。この値が大きすぎるとモード遅延が生じて伝送特性が劣化するため好ましくない。   The inner core 13 is configured such that the refractive index distribution coefficient g falls within the range of 1.5 ≦ g ≦ 4.0. The refractive index distribution coefficient of the inner core 13 that is the first core portion having the refractive index distribution is preferably arranged so as to be 2.0 or more and 2.5 or less. If this value is too large, a mode delay occurs and transmission characteristics deteriorate, which is not preferable.

本発明の実施態様を例にあげて説明を行う。アウターコア14の外径2bは、250μm≦2b≦1000μmの範囲内であり、かつ、インナーコア13の外径2aとアウターコア14の外径2bとの比は、0.67≦a/b≦0.87の範囲内になるように形成されている。さらに、POF10において、この出射NAは、0.12≦出射NA≦0.22の範囲内に収まるように形成されている。   The embodiment of the present invention will be described as an example. The outer diameter 2b of the outer core 14 is in the range of 250 μm ≦ 2b ≦ 1000 μm, and the ratio of the outer diameter 2a of the inner core 13 to the outer diameter 2b of the outer core 14 is 0.67 ≦ a / b ≦. It is formed so as to be within the range of 0.87. Further, in the POF 10, the output NA is formed so as to be within the range of 0.12 ≦ output NA ≦ 0.22.

次に、上記構成のPOF10の出射光特性について説明する。図4は、POF10の出射端面から出射するレーザー幅を測定する測定システム20の構成を示す説明図である。この測定システム20は、光源として面発光型レーザーであるVCSEL21を用いる。この測定に用いられるVCSEL21の発光スポット数は最大4であり、その出射NAは、0.05以上0.22以下である。また、本発明のPOF10への入射ビーム径については、コア部11への入射時の結合損失を起こさないために入射光の径がアウターコア14の外径2bよりも小さいことが好ましく、より好ましくはインナーコア13の外径2aと同等か、より小さいことが好ましい。従って、VCSEL21とPOF10の入射端面との距離は、上記最適ビーム外径になるよう可変できる構成にされている。さらに、POF10の出射端面側には、距離Z離れた位置に出射ビームの特性、つまりビーム外径を検出するCCDカメラ型検出器23が配置されている。さらに、VCSEL21とPOF10との間には、NDフィルタ22が配置されている。これは、VCSEL21とPOF10の入射端面との距離が小さいとき、POF10からの出射光パワーが強すぎることによって、検出器23のCCDカメラのパワー検出能が飽和するのを防ぐ目的で配置している。   Next, the emitted light characteristics of the POF 10 having the above configuration will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the measurement system 20 that measures the width of the laser beam emitted from the emission end face of the POF 10. This measurement system 20 uses a VCSEL 21 which is a surface emitting laser as a light source. The maximum number of emission spots of the VCSEL 21 used for this measurement is 4, and its emission NA is 0.05 or more and 0.22 or less. Further, regarding the incident beam diameter to the POF 10 of the present invention, it is preferable that the diameter of the incident light is smaller than the outer diameter 2b of the outer core 14 so as not to cause a coupling loss when entering the core portion 11. Is preferably equal to or smaller than the outer diameter 2 a of the inner core 13. Accordingly, the distance between the VCSEL 21 and the incident end face of the POF 10 can be varied so as to be the optimum beam outer diameter. Further, a CCD camera type detector 23 for detecting the characteristics of the outgoing beam, that is, the outer diameter of the beam, is disposed on the outgoing end face side of the POF 10 at a position away from the distance Z. Further, an ND filter 22 is disposed between the VCSEL 21 and the POF 10. This is arranged for the purpose of preventing the power detection capability of the CCD camera of the detector 23 from being saturated when the distance between the VCSEL 21 and the incident end face of the POF 10 is small and the output light power from the POF 10 is too strong. .

VCSEL21から出射したビームは、NDフィルタ22を介してPOF10の入射端面から入射する。POF10は、入射したビームを導波して出射端面から空間に出射する。検出器23は、空間に出射されたビームの外径を距離Zの位置で測定する。   The beam emitted from the VCSEL 21 enters from the incident end face of the POF 10 via the ND filter 22. The POF 10 guides the incident beam and emits it from the emission end face to the space. The detector 23 measures the outer diameter of the beam emitted into the space at the position of the distance Z.

この測定システム20によって、POF10の出射端面から空間に出射されたビームの外径を測定した測定結果について以下に説明する。POF10として、クラッド部12の外径が475μmのものを使用して測定した結果を図5のグラフに示す。なお、このPOF10は、PVDFからなる屈折率ncが1.42、外径500μmのクラッド内部にPMMAからなる外径475μmのアウターコアを有し、さらにその内部にPMMAにジフェニルスルフィドを添加して屈折率分布を有するインナーコア13を設けた。 インナーコア13の外径2aに対するアウターコア14の外径2bの比(a/b)は、0.78となる様にした。 また、それぞれの屈折率はインナーコア13の中心部の最大屈折率n1が1.505、アウターコア14の屈折率n2が1.492であり、屈折率分布係数gが2.5であった。   A measurement result obtained by measuring the outer diameter of the beam emitted from the emission end face of the POF 10 to the space by the measurement system 20 will be described below. The result of measurement using a POF 10 having an outer diameter of the cladding portion 12 of 475 μm is shown in the graph of FIG. The POF 10 has a refractive index nc made of PVDF of 1.42, an outer core of 475 μm in outer diameter made of PMMA inside a cladding of 500 μm in outer diameter, and further refracted by adding diphenyl sulfide to PMMA inside. An inner core 13 having a rate distribution was provided. The ratio (a / b) of the outer diameter 2b of the outer core 14 to the outer diameter 2a of the inner core 13 was set to 0.78. Further, the respective refractive indexes were 1.505, the maximum refractive index n1 of the central portion of the inner core 13 was 1.505, the refractive index n2 of the outer core 14 was 1.492, and the refractive index distribution coefficient g was 2.5.

また、VCSEL21は、波長780nm、発光スポット数が4個のものを用いてある。さらに、VCSEL21の出射光強度はガウシアンビーム分布であり、発散角度は18度である。ここでの発散角は一般的な規定法を用いてある。すなわち、ガウシアンビーム分布で最も光強度の高くなる中心部のパワーの1/e2になる角度で規定した。なお、POF10の長さは30mにされている。 The VCSEL 21 has a wavelength of 780 nm and the number of light emission spots is four. Further, the emitted light intensity of the VCSEL 21 has a Gaussian beam distribution, and the divergence angle is 18 degrees. The divergence angle here uses a general definition method. That is, it was defined by an angle that is 1 / e 2 of the power at the center where the light intensity is highest in the Gaussian beam distribution. The length of the POF 10 is 30 m.

図5のグラフから分かるように、距離Zが0から400μmまでに亘って、ビームの外径が広がらずに、ビーム径が約400μmの平行ビームになっており、距離Zが400μmを越えると、14 度の発散角度、つまりプラスチック光ファイバの出射NA0.12で空間に広がっている。この測定は、3ロットについて行い、ほぼ同じ結果が得られた。また、POF10の長さを10m、5m、2mとして同様の測定を行っても、図5と同じ結果が得られた。なお、 本発明は、受光光学デバイスとは特に限定されず、受光素子の様な半導体デバイスとの結合の他に、プラスチック光ファイバ同士、光結合器などの光学部材との接続などにも用いる事ができる。   As can be seen from the graph of FIG. 5, the distance Z ranges from 0 to 400 μm, and the outer diameter of the beam does not increase, and the beam diameter is about 400 μm, and when the distance Z exceeds 400 μm, A divergence angle of 14 °, that is, an output NA of a plastic optical fiber of 0.12 spreads in space. This measurement was performed for 3 lots, and almost the same result was obtained. Moreover, even when the same measurement was performed with the length of the POF 10 set to 10 m, 5 m, and 2 m, the same result as in FIG. 5 was obtained. The present invention is not particularly limited to a light receiving optical device. In addition to coupling with a semiconductor device such as a light receiving element, the present invention may be used for connection between plastic optical fibers and optical members such as an optical coupler. Can do.

また、同様の測定をアウターコア部14の外径が300μmのPOFについて行った。このPOFもPVDFからなる屈折率ncが1.42、外径316μmのクラッド内部にPMMAからなる外径300μmのアウターコアを有し、さらにその内部にPMMAにジフェニルスルフィドを添加して屈折率分布を有するインナーコア13を設けた。 インナーコア13の外径2aに対するアウターコア14の外径2bの比(a/b)は、0.78となる様にした。 またそれぞれの屈折率はインナーコア13の中心部の最大屈折率n1が1.505、アウターコア14の屈折率n2が1.492であり、屈折率分布係数gが2.5となるように作成した。   The same measurement was performed for POF having an outer diameter of the outer core portion 14 of 300 μm. This POF also has a refractive index nc made of PVDF of 1.42, an outer core of 300 μm in outer diameter made of PMMA inside the cladding of 316 μm in outer diameter, and diphenyl sulfide added to PMMA inside to add a refractive index distribution. The inner core 13 is provided. The ratio (a / b) of the outer diameter 2b of the outer core 14 to the outer diameter 2a of the inner core 13 was set to 0.78. Each refractive index is created so that the maximum refractive index n1 at the center of the inner core 13 is 1.505, the refractive index n2 of the outer core 14 is 1.492, and the refractive index distribution coefficient g is 2.5. did.

この結果を図6のグラフに示す。なお、その他の条件は、図5の測定と同じである。図6のグラフから分かるように、距離Zが0から320μmまでに亘って、ビームの外径が広がらずに、ビーム径が約300μmの平行ビームになっており、距離Zが320μmを越えると、24度の発散角度、つまりプラスチック光ファイバの出射NA0.21で空間に広がっている。   The result is shown in the graph of FIG. Other conditions are the same as the measurement in FIG. As can be seen from the graph in FIG. 6, the distance Z is from 0 to 320 μm, and the outer diameter of the beam does not widen, but the beam diameter is a parallel beam of about 300 μm, and when the distance Z exceeds 320 μm, A divergence angle of 24 degrees, that is, an output NA 0.21 of a plastic optical fiber spreads in space.

図7は、30mのステップインデックス型POF(以下、SI型POFと称する)を用いて、図5あるいは図6と同様の測定を行った結果を示してある。POFのクラッドの外径は750μmである。その他の条件は図5あるいは図6と同じである。図7から分かるように、SI型POFの出射光はPOFの出射端面から出射されると同時に回折によって広がっていることが分かる。   FIG. 7 shows the result of the same measurement as in FIG. 5 or FIG. 6 using a 30-m step index type POF (hereinafter referred to as SI type POF). The outer diameter of the POF clad is 750 μm. Other conditions are the same as those in FIG. 5 or FIG. As can be seen from FIG. 7, it can be seen that the emitted light of the SI-type POF is emitted from the exit end face of the POF and is spread by diffraction.

図8は、本発明で用いるGI型光ファイバとは異なるアウターコアを有しない構造を有するGI型光ファイバについて、図5あるいは図6と同様の測定を行った結果を示してある。POFのクラッドの外径は125μm、長さは30mであり、その他の条件は図5あるいは図6と同じである。図8から分かるように、本発明で用いるGI型光ファイバ(POF10)とは異なる他の構造を有するGI型光ファイバでは、その出射光が、本発明で用いるPOF10の様な明確な平行領域が見られず、かつ、出射後50〜100μm程度で出射光が広がり始める。これらの距離では光学系を介在させないでファイバ間に集光機能を持たない光学素子を配置させるには適切な距離とはいえない。   FIG. 8 shows the result of the same measurement as in FIG. 5 or FIG. 6 for a GI optical fiber having a structure that does not have an outer core different from the GI optical fiber used in the present invention. The outer diameter of the POF clad is 125 μm, the length is 30 m, and other conditions are the same as in FIG. 5 or FIG. As can be seen from FIG. 8, in the GI optical fiber having another structure different from the GI optical fiber (POF10) used in the present invention, the emitted light has a clear parallel region like the POF10 used in the present invention. It is not seen, and the emitted light begins to spread about 50-100 μm after emission. At these distances, it is not an appropriate distance to arrange an optical element having no light collecting function between the fibers without interposing an optical system.

以上の結果は、POF10からの出射ビームの外径が光機能素子を配置可能な間隔まで広がらずに伝搬する現象は、従来のSI型POFあるいはGI型POFには見られず、本発明に用いるPOF10の構造によってのみ発現されるものであることが明らかであることを示す。   From the above results, the phenomenon that the outer diameter of the outgoing beam from the POF 10 propagates without expanding to the interval where the optical functional elements can be arranged is not found in the conventional SI-type POF or GI-type POF, and is used in the present invention. It shows that it is clear that it is expressed only by the structure of POF10.

図9は、POF10の出射端面から出射された光と受光器(PD)との結合効率を模式的に測定した結果である。受光器の開口径は400μmであり、POFは1番目の実施例として記載したアウターコア外径は475μmであるものを用いた。POFの出射端面から出射された光は、出射端面と受光器(PD)との間隔が、300μm以内の範囲において、光結合効率は、略100%となっていることが分かる。   FIG. 9 is a result of schematically measuring the coupling efficiency between the light emitted from the emission end face of the POF 10 and the light receiver (PD). The aperture diameter of the optical receiver was 400 μm, and the POF having an outer core outer diameter of 475 μm described as the first embodiment was used. It can be seen that the light emitted from the exit end face of the POF has an optical coupling efficiency of approximately 100% when the distance between the exit end face and the light receiver (PD) is within 300 μm.

図10は、2本のPOF10の出射端面と入射端面とを距離Y離して対向させ、一方のPOF(A)から出射された光を、もう一方のPOF(B)の入射端面で受ける時、距離Yに対して結合効率がどのように変化するかをプロットしたものである。実験に使用したPOFのクラッド部の外径は475μmであり、POFの長さはPOF(A)、POF(B)共に30mである。光源は図4の測定に用いたVCSEL21を用いた。図10から分かるように、POF(A)の出射端面から出射された光は、POF(A)の出射端面とPOF(B)の入射端面との距離Yが、300μm以内の範囲において、光結合効率は、略100%となっておいることが分かる。これは、距離Yが300μm以内の範囲においは、POFからの出射ビーム外径が回折によって広がっていないことを示すに他ならない。   In FIG. 10, when the exit end face and the entrance end face of the two POFs 10 face each other at a distance Y, and the light emitted from one POF (A) is received by the entrance end face of the other POF (B), It is a plot of how the coupling efficiency changes with distance Y. The outer diameter of the cladding portion of the POF used in the experiment is 475 μm, and the length of the POF is 30 m for both POF (A) and POF (B). The VCSEL 21 used for the measurement in FIG. 4 was used as the light source. As can be seen from FIG. 10, the light emitted from the exit end face of POF (A) is optically coupled within the range where the distance Y between the exit end face of POF (A) and the entrance end face of POF (B) is within 300 μm. It can be seen that the efficiency is approximately 100%. This is nothing but the fact that the outer diameter of the outgoing beam from the POF does not spread by diffraction when the distance Y is within 300 μm.

図9及び図10の実験結果より、POFと受光器(PD)との光結合、及びPOF間の光結合において、300μm以下の空間が存在しても回折損失が生じないことを示している。つまり、集光あるいはコリメートする手段が不要である。また、この空間に波長フィルタ等の光学デバイスを原理的には無損失で挿入可能である。   The experimental results in FIGS. 9 and 10 indicate that no diffraction loss occurs even if a space of 300 μm or less exists in the optical coupling between the POF and the light receiver (PD) and the optical coupling between the POFs. That is, no means for condensing or collimating is required. In addition, an optical device such as a wavelength filter can be inserted into this space without loss in principle.

このような特性は、従来の石英系光ファイバやプラスチック光ファイバには見られない、全く新規な機能である。さらに、本発明のプラスチック光ファイバ同士をコネクタによって接続する際、従来の石英ファイバ用コネクタに見られるようにファイバ端面同士を物理的に接触させる(フィジカルコンタクト)必要無く低損失光結合が実現できる。また、従来のプラスチックファイバ用コネクタに見られるようにファイバの伸縮を吸収するための空間距離のバラツキを厳密にする必要なく低損失光結合が実現できる。従って、低光結合で、かつ、低コストな新規コネクタハウジング構造の設計が可能となる。   Such a characteristic is a completely new function not found in conventional silica-based optical fibers and plastic optical fibers. Further, when the plastic optical fibers of the present invention are connected by a connector, low-loss optical coupling can be realized without the need to physically contact the fiber end faces (physical contact) as seen in a conventional quartz fiber connector. Further, as seen in conventional plastic fiber connectors, low-loss optical coupling can be realized without the need for strict variation in the spatial distance for absorbing the expansion and contraction of the fiber. Therefore, it is possible to design a new connector housing structure with low optical coupling and low cost.

以上説明したように、本発明にて用いるPOFは、従来のプラスチック光ファイバの特徴である大口径、高受光角を維持しつつ、出射光がある空間範囲に渡って平行ビームで放出されるため、高帯域用小開口径受光器との高効率光結合をも達成できる従来の小口径ファイバの特徴をも兼ね備えている。このため、本発明の光結合において、部品の位置決め工程で高い精度が要求されないので、位置決め工程を簡略化して光伝送リンクシステムのコストを低減することができる。   As described above, the POF used in the present invention is emitted in a parallel beam over a certain spatial range while maintaining the large aperture and the high light receiving angle that are the characteristics of the conventional plastic optical fiber. It also has the characteristics of a conventional small-diameter fiber that can achieve high-efficiency optical coupling with a high-bandwidth small-aperture light receiver. For this reason, in the optical coupling of the present invention, high accuracy is not required in the component positioning process, so that the positioning process can be simplified and the cost of the optical transmission link system can be reduced.

また、前述の構造のPOF10から出射された光は、ある一定の距離(約300μm)を平行ビームで空間を伝搬し、その後ある一定の広がり角度をもって空間に放射される。従って、上述したような平行ビーム伝搬領域では、平行ビーム径より大きな開口径をもつ受光器との光結合効率は、光学レンズなどの集光光学デバイスを用いなくとも略100%となる。また、集光光学デバイスを用いないので、光結合における部品点数が少なくなり、光結合の部品どうしの位置決めを行う調整工程を簡略化できるので、光伝送リンクシステムのコストを低減することができる。さらに光機能素子を挿入するだけの空間を有することができる。   Further, the light emitted from the POF 10 having the above-described structure propagates through the space with a parallel beam for a certain distance (about 300 μm), and then is emitted into the space with a certain spread angle. Accordingly, in the parallel beam propagation region as described above, the optical coupling efficiency with a light receiver having an aperture diameter larger than the parallel beam diameter is approximately 100% without using a condensing optical device such as an optical lens. In addition, since no condensing optical device is used, the number of components in optical coupling is reduced, and the adjustment process for positioning optical coupling components can be simplified, so that the cost of the optical transmission link system can be reduced. Furthermore, it is possible to have a space for inserting an optical functional element.

本発明のコネクタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the connector of this invention. POFの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of POF. POFの屈折率の特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the characteristic of the refractive index of POF. 測定システムの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a measurement system. アウターコア外径475μmのPOF出射端面から距離に対するビーム径の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the beam diameter with respect to distance from the POF output end surface of an outer core outer diameter of 475 micrometers. アウターコア外径300μmのPOF出射端面から距離に対するビーム径の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the beam diameter with respect to distance from the POF output end surface of an outer core outer diameter of 300 micrometers. アウターコア外径750μmのSI型POF出射端面から距離に対するビーム径の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the beam diameter with respect to distance from SI type POF output end surface of an outer core outer diameter of 750 micrometers. 本発明以外で用いるアウターコア外径125μmのGI型POF出射端面からの距離に対するビーム径の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the beam diameter with respect to the distance from the GI type | mold POF output end surface with an outer core outer diameter of 125 micrometers used other than this invention. アウターコア外径475μmPOFと受光器との距離に対する光結合効率の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the optical coupling efficiency with respect to the distance of an outer core outer diameter 475 micrometer POF and a light receiver. アウターコア外径475μmPOF間の距離に対する光結合効率の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the optical coupling efficiency with respect to the distance between outer core outer diameters 475 micrometers POF.

符号の説明Explanation of symbols

2 コネクタ
3,5 保持部材
4 受光光学デバイス
10 POF
10a 出射端面
11 コア部
12 クラッド部
13 インナーコア
14 アウターコア
21 VCSEL
22 NDフィルタ
23 検出器
a インナーコア半径
b アウターコア半径
n1,n2,nc 屈折率
2 Connector 3, 5 Holding member 4 Light receiving optical device 10 POF
10a Output end face 11 Core part 12 Clad part 13 Inner core 14 Outer core 21 VCSEL
22 ND filter 23 Detector a Inner core radius b Outer core radius n1, n2, nc Refractive index

Claims (8)

屈折率分布型プラスチック光ファイバ間、または前記屈折率分布型プラスチック光ファイバと受光光学デバイス間を光結合する屈折率分布型プラスチック光ファイバの光結合方法において、
前記屈折率分布型プラスチック光ファイバは、光が伝搬するコアとして、径方向に中心から外周に向かうに従い次第に屈折率が低下する屈折率分布を有する第1のコア部と、前記第1のコア部の外周を覆い、前記第1のコア部の外周の屈折率と略同じで屈折率が一定な第2のコア部との2つの領域を有し、
前記第2のコア部の外径は250μm以上1000μm以下であり、前記第1のコア部と前記第2のコア部との外径比は0.67以上0.87以下であり、
前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射端面と、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの入射端面または前記受光光学デバイスとの距離を150μm以上500μm以下とした隙間を設けて光結合し、
前記隙間は、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射端面からの出射光の外径が一定距離維持される領域内にあることを特徴とする光結合方法。
In an optical coupling method of a graded index plastic optical fiber that optically couples between a graded index plastic optical fiber or between the graded index plastic optical fiber and a light receiving optical device,
The refractive index distribution type plastic optical fiber includes a first core portion having a refractive index distribution in which a refractive index gradually decreases from a center to an outer periphery in a radial direction as a core through which light propagates, and the first core portion And has two regions of the second core part having a constant refractive index that is substantially the same as the refractive index of the outer periphery of the first core part,
The outer diameter of the second core part is 250 μm or more and 1000 μm or less, and the outer diameter ratio between the first core part and the second core part is 0.67 or more and 0.87 or less,
A gap between the exit end face of the gradient index plastic optical fiber and the entrance end face of the gradient index plastic optical fiber or the light receiving optical device is provided with a gap of 150 μm or more and 500 μm or less, and optically coupled,
The optical coupling method , wherein the gap is in a region where the outer diameter of the outgoing light from the outgoing end face of the gradient index plastic optical fiber is maintained at a constant distance .
前記隙間に光収束機能を有さない光機能素子を配置したことを特徴とする請求項1記載の光結合方法。   The optical coupling method according to claim 1, wherein an optical functional element having no light convergence function is disposed in the gap. 前記第1のコア部の屈折率分布係数が1.5以上4.0以下の範囲内であることを特徴とする請求項または請求項記載の光結合方法。 Claim 1 or claim 2 the optical coupling method wherein a refractive index distribution coefficient of the first core portion is in the range of 1.5 to 4.0. 前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射NAは、0.12以上0.22以下の範囲内であることを特徴とする請求項1ないし請求項記載の光結合方法。 The exit NA graded index plastic optical fiber, according to claim 1 to claim 3 optical coupling method wherein a is in the range of 0.12 or more 0.22 or less. 前記屈折率分布型プラスチック光ファイバへ光を入射させる光源として、出射NAが0.05以上0.22以下である発光デバイスを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項いずれか1つ記載の光結合方法。 As a light source of light incidence onto the refractive index distribution type plastic optical fiber, the exit NA is claimed in any one claims 1 to 4, characterized by using a light-emitting device is 0.05 or more 0.22 or less Optical coupling method. 前記発光デバイスは、面発光型半導体レーザーであることを特徴とする請求項記載の光結合方法。 6. The optical coupling method according to claim 5 , wherein the light emitting device is a surface emitting semiconductor laser. 屈折率分布型プラスチック光ファイバ間、または前記屈折率分布型プラスチック光ファイバと受光光学デバイス間を光結合するコネクタにおいて、
前記屈折率分布型プラスチック光ファイバを保持する第1保持部材と、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバまたは前記受光光学デバイスを保持する第2保持部材と、
これら保持部材の一方または両方に設けられ、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射端面と、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの入射端面または前記受光光学デバイスとの距離が150μm以上500μm以下となる隙間を保持して、前記第1保持部材及び前記第2保持部材を接続する接続手段とを有し、
前記屈折率分布型プラスチック光ファイバは、光が伝搬するコアとして、径方向に中心から外周に向かうに従い次第に屈折率が低下する屈折率分布を有する第1のコア部と、前記第1のコア部の外周を覆い、前記第1のコア部の外周の屈折率と略同じで屈折率が一定な第2のコア部との2つの領域があり、
前記第2のコア部の外径は250μm以上1000μm以下であり、前記第1のコア部と前記第2のコア部との外径比は0.67以上0.87以下であり、
前記隙間は、前記屈折率分布型プラスチック光ファイバの出射端面からの出射光の外径が一定距離維持される領域内にあることを特徴とするコネクタ。
In the connector for optically coupling between the gradient index plastic optical fiber or between the gradient index plastic optical fiber and the light receiving optical device,
A first holding member for holding the gradient index plastic optical fiber; a second holding member for holding the gradient index plastic optical fiber or the light receiving optical device;
Provided in one or both of these holding members, the distance between the exit end face of the gradient index plastic optical fiber and the entrance end face of the gradient index plastic optical fiber or the light receiving optical device is 150 μm or more and 500 μm or less. Connecting means for holding the gap and connecting the first holding member and the second holding member;
The refractive index distribution type plastic optical fiber includes a first core portion having a refractive index distribution in which a refractive index gradually decreases from a center to an outer periphery in a radial direction as a core through which light propagates, and the first core portion There are two regions of the second core portion that is substantially the same as the refractive index of the outer periphery of the first core portion and has a constant refractive index,
The outer diameter of the second core part is 250 μm or more and 1000 μm or less, and the outer diameter ratio between the first core part and the second core part is 0.67 or more and 0.87 or less,
The said gap is in the area | region where the outer diameter of the emitted light from the output end surface of the said gradient index plastic optical fiber is maintained a fixed distance .
前記接続手段により前記第1保持部材と前記第2保持部材とが接続された時に、前記隙間に配置されるように、前記第1保持部材及び前記第2保持部材の少なくとも一方に、光収束機能を有さない光機能素子を設けたことを特徴とする請求項記載のコネクタ。 When at least one of the first holding member and the second holding member is disposed in the gap when the first holding member and the second holding member are connected by the connecting means, a light convergence function is provided. 8. The connector according to claim 7, further comprising an optical functional element that does not have an optical element.
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