JP4398890B2 - 光ファイバ接続部及び光接続アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、互いに対向する一対の光ファイバの端面間に特定波長光を反射するＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）が配置された光ファイバ接続部及び光接続アダプタに関する。

一般に、試験光の遮断・反射を行う波長選択ターミネーションの機能を得るために、薄膜フィルタ入りの光コネクタや、ＦＢＧを内蔵した光コネクタが使用されている。
また、近年になり、保守上の点検・交換、および取り付け位置の変更などにより利便性の高くなる、アダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部や光接続アダプタの検討が行われている。（例えば特許文献１、特許文献２参照）

図７は従来におけるアダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部の一例を示す断面説明図である。図７において、１０は光接続アダプタ、２０はＦＢＧ、３０は上流側に配置された光ファイバ、４０は下流側に配置された光ファイバである。

光接続アダプタ１０はその両端にそれぞれ第１コネクタ収納部１１及び第２コネクタ収納部１２が形成され、更に軸心部には第１コネクタ収納部１１及び第２コネクタ収納部１２とを連結するような貫通孔１３が形成されている。更にその貫通孔１３内には一対の割スリーブ１４が配置されている。

ＦＢＧ２０は光ファイバ２１のコア２１'にその長手方向に沿って屈折率が周期的に変化するように形成されて構成され、特定波長の光の通過を遮断するようになっている。またＦＢＧ２０は、光ファイバ２１の外径よりも僅かに大きな内径を有するフェルール２２（以下、ＦＢＧフェルールという）内に配置され、このＦＢＧフェルール２２が前記一対の割スリーブ１４内に両割スリーブを跨ぐように配置されている。

光ファイバ３０は、その一端に光コネクタ３１が取り付けられ、この光コネクタ３１のフェルール３２内に光ファイバ３０の端部が収納されている。更にこの光コネクタ３１は前記第１コネクタ収納部１１内にフェルール３２とＦＢＧフェルール２２との端面を突き合わせて配置され、ＦＢＧ２０を形成する光ファイバ２１と光学的に結合している。

光ファイバ４０は、前記光ファイバ３０と同様に、その一端に光コネクタ４１が取り付けられ、この光コネクタ４１のフェルール４２内に光ファイバ４０の端部が収納されている。更にこの光コネクタ４１は前記第２コネクタ収納部１２内にフェルール４２とＦＢＧフェルール２２との端面を突き合わせて配置され、ＦＢＧ２０を形成する光ファイバ２１と光学的に結合している。

このようにして上流側の光ファイバ３０と下流側の光ファイバ４０とはＦＢＧ２０を介して光学的に接続され、図８に示すように、上流側から伝送させた信号光ＳはＦＢＧ２０を通過して光ファイバ４０に伝搬され、特定波長の例えば試験光ＴはＦＢＧ２０で反射して上流側に戻り、光ファイバ４０への通過を遮断するように構成されている。なお、ここでいう上流側とは、通信局側を指し、下流側とはユーザ宅側を指すこととする。

なお、ＦＢＧ２０は多層膜光フィルタよりも製造し易いことやフェルールへの実装が容易であること、および、信号光、試験光の反射減衰量特性が優れていること等により多く採用されている。

特開平１０−２２７９３８号公報 特開平１０−３０７２３１号公報

しかしながら、従来、前述のようなアダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部を製作するにあたって、試験光の遮断効率を向上させることが困難であるという課題があった。波長選択性光ファイバ接続部の機能は大きく以下の２点に分けられる。すなわち、試験光Ｔをある一定以上の効率で反射して、上流側に再度戻らせる機能と、下流側への試験光Ｔの漏出を遮断する機能である。ここで問題となるのは、主に下流側への試験光漏出の遮断性能である。波長選択性光ファイバ接続部より下流側には、ユーザ宅内の光送受信機が設置されているが、信号光以外の波長が入力されると、特性や挙動に悪影響を与えることが危惧される。このため、波長選択性光ファイバ接続部において、試験光を十分に遮断して下流側へ漏出させない性能が必要である。

波長選択性光ファイバ接続部における試験光遮断性能をより具体的に説明すると、１つの規格として例えば４０ｄＢの遮断性能が要求されたとする。４０ｄＢの遮断性能とは、上流側からの信号光に含まれる試験光が、波長選択性接続部を通過した後に、４０ｄＢ以上、すなわち元の光の０．０１％以下にまで減衰を受けるということである。
４０ｄＢの遮断特性を得るにあたって、従来から、ＦＢＧ自体の遮断性能は十分に４０ｄＢ以上を実現しており、数メートル程の所定長の光ファイバの端部付近にＦＢＧを形成させ、ＦＢＧ部分を内部に収容するように光コネクタを取り付けたピグテイルの方式の特定波長光遮断方式では、４０ｄＢの遮断が実現されている。

しかしながら、アダプタ接続型にした場合、ＦＢＧ自体の遮断特性が４０ｄＢ以上を達成していたとしてもその値の遮断特性が得られなくなるという課題が発生する。
すなわち、アダプタ接続型における遮断特性劣化の要因として、クラッドモードの伝達が想定されている。なお、ピグテイル方式でも光ファイバの接続部において微量なクラッドモードが発生するが、光ファイバの所定長が長く、かつ取り回し上、光ファイバに曲げが加わるためクラッドモード光は容易に光ファイバ外へ放出され、問題とはならない。アダプタ接続型において問題となりえるのは、アダプタの小サイズ化のためＦＢＧフェルールが短く、かつフェルール内に固定されているため光ファイバに曲げが加わらないため、クラッドモードが容易に光ファイバ外に放出されないためである。

ＦＢＧを内蔵したアダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部の構成上、ＦＢＧフェルールの両端において、コネクタ接続を行う必要がある。このとき、上流側の光コネクタと、ＦＢＧフェルールの上流側端面において多少の光ファイバ中心の軸ずれが発生する。軸ずれの要因としては、双方の光コネクタフェルールの外径ばらつき、光ファイバ穴位置ばらつき、ＦＢＧフェルール内での光ファイバ固定位置ばらつき等が挙げられるが、いずれも微小ながら製造上不可避であり、接続端面における軸ずれを完全に無くすことは不可能である。

即ち、図９に示すように、上流側の光コネクタ３１のコア３０'を伝達してきた光（信号光Ｓ、試験光Ｔ）は、光ファイバ３０の接続端面において大部分がＦＢＧフェルール２２内のコア２１'に伝達されるが、前述の光ファイバ中心軸ずれに起因して、伝達光のごく一部分は、ＦＢＧフェルール２２内のクラッド２１''部分に伝達されてしまう。

次に図１０において、ＦＢＧフェルール２２内での伝達光の挙動を説明すると次の通りである。
まず、ＦＢＧフェルール２２内のコア２１'に伝達した伝達光（信号光Ｓ、試験光Ｔ）は、フェルール２２内の光ファイバ２１に形成されたＦＢＧ２０によって切り分けられる。すなわち、信号光ＳはＦＢＧ２０部分を透過して下流側へ向かい、試験光ＴはＦＢＧ２０部分において反射され、上流側への戻り光となる。従来よりＦＢＧ２０自体の性能は４０ｄＢ以上の遮断特性を実現しているため、ＦＢＧフェルール２２内の光ファイバ２１のコア２１'を伝達する試験光Ｔが下流側へ漏出することは無視することが可能である。

次に、ＦＢＧフェルール２２内の光ファイバ２１のクラッド２１''部分に伝達した光の挙動を考える。ＦＢＧフェルール２２内のクラッド２１''に入射した光は、そのままクラッド２１''内を伝達して、ＦＢＧフェルール２２の下流側端面にまで到達する。すなわち、クラッド２１''部分にはＦＢＧ２０が形成されていないため、信号光Ｓ、試験光Ｔともに下流の端面にまで到達してしまう。

次に、図１１において、ＦＢＧフェルール２２の下流側端面と、下流側の光コネクタ４１のフェルール４２の端面との接続について考える。
初めに、ＦＢＧフェルール２２内のコア２１'を伝達してきた信号光Ｓ（試験光は遮断済み）について考える。このコア２１'を伝達してきた信号光Ｓの大部分は、下流側のフェルール４２内のコア４０'に伝達する。もちろん極一部の光は下流側のフェルール４２内のクラッド４０''に伝達するが、既に光ファイバ２１のコア２１'内のＦＢＧ２０（図１０参照）にて試験光Ｔは遮断されているので、クラッド４０''に伝達されるのは信号光Ｓのみである。

次に、ＦＢＧフェルール２２内のクラッド２１''を伝達してきた光について考える。本来、光の伝達は光ファイバのコア同士で行われるものであるが、ＦＢＧフェルール２２と光コネクタ４１との軸ずれ等によって、光ファイバ２１のクラッド２１''を伝達してきた光のうち一部が、下流側の光コネクタ４１の光ファイバ４０のコア４０'に再度結合してしまう。即ち、ＦＢＧフェルール２２内のクラッド２１''を伝達した信号光Ｓや試験光Ｔは、光ファイバ４０のコア４０’に流入してしまい、光ファイバ４０のコア４０'に試験光Ｔが混入してしまう。

以上のメカニズムによって、アダプタ型波長選択フィルタ部品の場合、ＦＢＧフェルール内のクラッド内の透過によってわずかながら試験光Ｔが下流に漏出してしまうという現象が発生する。もちろん、本来の光の伝達経路は上流側の光コネクタの光ファイバのコアからＦＢＧフェルール内の光ファイバのコアを通り、下流側の光コネクタの光ファイバのコアへと伝達するルートであり、上で説明した問題となるルート、すなわち上流側コネクタの光ファイバのコアからＦＢＧフェルール内の光ファイバのクラッドを通り、再度下流側の光コネクタ内の光ファイバのコアに結合する光の割合は極めて僅かである。

しかしながら、４０ｄＢの遮断要求を考えたとき、クラッドを透過して再度下流側の光コネクタ内のコアに到達する光量として許されるのは元の光量のわずか０．０１％である。すなわち、上流側コネクタを伝達した光のうち、２０ｄＢの減衰に相当する１％の光がＦＢＧフェルール内のクラッド内に伝達し、さらに、ＦＢＧフェルール内の光ファイバのクラッドを伝達して、そのうちの１％が下流側光コネクタ内の光ファイバのコアに再度結合された場合、元の光量の０．０１％、つまり４０ｄＢの減衰を受けて下流に到達してしまうことになる。

光ファイバのコアと次段光ファイバのクラッドとの結合の効率は双方の接続端面における光ファイバ軸ずれに依存するが、実際に、標準的な光コネクタを用いた場合でも、クラッド伝達光の再結合により４０ｄＢ以下の遮断特性しか得られない場合があることが確認されている。

以上詳述したように、アダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部の場合、ＦＢＧを内蔵したフェルールの入力側接続端面において、光ファイバのクラッドを伝達する光成分が発生してしまい、それがＦＢＧによる試験光遮断を受けないまま出力側接続端面において、下流側光コネクタ内の光ファイバのコアに再結合してしまう現象によって、４０ｄＢ以上の遮断特性を得ることが困難であるという課題があった。

本発明の光ファイバ接続部は、かかる点に鑑みなされたもので、互いに対向する一対の光ファイバの一方に接続された光コネクタを収納する第１コネクタ収納部と、前記一対の光ファイバの他方に接続された光コネクタを収納する第２コネクタ収納部とを両端に備えた光接続アダプタの内部に配置された光ファイバ接続部であって、前記一方の光ファイバから前記他方の光ファイバに伝送される特定波長光の通過を４０ｄＢ以上遮断するように、別個のフェルール内に配置された２本以上のＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）が接続端面で縦続接続されていることを特徴とする。

また他の本発明は、一端に光コネクタを収納する第１コネクタ収納部を備え、他端に他の光コネクタを収納する第２コネクタ収納部を備え、前記光コネクタから入射する特定波長光の通過を４０ｄＢ以上遮断するように、別個のフェルール内に配置された２本以上のＦＢＧが接続端面で縦続接続されて前記第１コネクタ収納部と第２コネクタ収納部との間に配置されたことを特徴とする光接続アダプタである。

本発明は、２本以上のＦＢＧを縦続接続させるという簡易な手段を採用することにより、特殊な光ファイバを製造したり、フェルール形状を複雑なものにしたりすることなく、容易かつ安価にして遮断効率の劣化を引き起こしていたクラッド伝達光を効率的に抑制させることができる光ファイバ接続部及び光接続アダプタを提供することができる。

本発明は、以下の各種の実施形態を採用することができる。
ＦＢＧは特定波長光を反射する特性を有する。
一端に一方の光ファイバに接続された光コネクタを収納する第１コネクタ収納部を備え、他端に他方の光ファイバに接続された光コネクタを収納する第２コネクタ収納部を備えた光接続アダプタ内に複数のＦＢＧが縦続接続されて配置されたことを特徴とする。
第１コネクタ収納部と第２コネクタ収納部にはそれぞれ異なる光コネクタが収納されたことを特徴とする。
２本以上のＦＢＧは、光接続アダプタ内のフェルール（ＦＢＧフェルール）内に配置されたことを特徴とする。
ＦＢＧフェルールの両端面はＦＢＧが形成された光ファイバの端面と共に研磨されていることを特徴とする。
縦続接続されたＦＢＧは接続部全体として要求される反射特性および遮断特性を満たすことを特徴とする。

以下本発明を図１に示す実施例により説明する。図１において、図８と同一符号のものは図８と同一物であり、その機能も同一である。本実施例は、図７〜図８に示す従来例と比較して、互いに別体なＦＢＧ２０がそれぞれ互いに別体なＦＢＧフェルール２２内に配置され、これらが縦続接続されて光接続アダプタ１０内に配置されている点が異なっている。なお、本実施例では２本のＦＢＧフェルール２２が割スリーブによって互いに調心固定されているが、これは構造の一例であって２本のＦＢＧ入りＦＢＧフェルール２２は例えば接着剤によって固定されていても良い。

以下、本実施例の動作を説明する。光接続アダプタ１０内に収納された２つのＦＢＧフェルール２２を便宜上、上流側から第１ＦＢＧフェルール２２'、第２ＦＢＧフェルール２２''と呼ぶ。

図２は上流側の光コネクタ３１と第１ＦＢＧフェルール２２'との接続端面における光の伝達経路を示す概念図である。従来の場合と同様、光ファイバ３０と光ファイバ２１との接続軸ずれによって第１ＦＢＧフェルール２２'中の光ファイバ２１のクラッド２１''に一部の光（信号光Ｓ、試験光Ｔ）が結合している。

続いて、第１ＦＢＧフェルール２２'の中での様子を図３に示す。光ファイバ２１のコア２１'を伝達する光のうち、試験光ＴはＦＢＧ２２によって反射・遮断されるが、クラッド２１''を透過する光成分に含まれる試験光ＴはＦＢＧ２０の影響を受けずにクラッド２１''内を下流側へ向かって伝達する。

次に図４に、第１ＦＢＧフェルール２２'と第２ＦＢＧフェルール２２''との接続端面における光の伝達経路を示す。第１ＦＢＧフェルール２２'のコア２１'を伝達してきた信号光Ｓ（試験光は遮断済み）は、大部分が第２ＦＢＧフェルール２２''のコア２１'に伝達され、ごく一部分が第２ＦＢＧフェルール２２''のクラッド２１''に結合する。また、第１ＦＢＧフェルール２２'のクラッド２１''を伝達してきたわずかな光（信号光Ｓ、試験光Ｔ）は極一部が第２ＦＢＧフェルール２２''のコア２１'に結合する。また、ここで第１ＦＢＧフェルール２２'のクラッド２１''を伝達した光が第２ＦＢＧフェルール２２''のクラッド２１''に伝達する結合効率は極めて小さく、実効的に無視できる。

続いて、第２ＦＢＧフェルール２２''の中での様子を図５に示す。第２ＦＢＧフェルール２２''の入口側では、コア２１'内に信号光Ｓの他に、前記図４の接続によって試験光Ｔが僅かに含まれる。しかしながら、この試験光Ｔは第２ＦＢＧフェルール２２''のＦＢＧ２０によって反射され、遮断される。また第２ＦＢＧフェルール２２''内のクラッド２１''部には、図４に示す接続によってわずかな信号光Ｓが伝達している。従って、第２ＦＢＧフェルール２２''の出口側では下流へ伝達する試験光は完全に遮断されている。

次に、第２ＦＢＧフェルール２２''と下流側の光コネクタ４１との接続端面における光の伝達を図６にて説明する。第２ＦＢＧフェルール２２''の下流側端面に到達する光は、前記のとおり光ファイバ２１内のコア２１'及びクラッド２１''の両方において信号光Ｓのみである。第２ＦＢＧフェルール２２''内のコア２１'を伝達してきた信号光Ｓの大部分は下流側の光コネクタ４１内のコア４０’に伝達する。また、ここでも同様に第２ＦＢＧフェルール２２'内のクラッド２１''と下流側の光コネクタ４１内のコア４０'との間、および第２ＦＢＧフェルール２２''内のコア２１'と下流側の光コネクタ４１内のクラッド４０''との間にわずかな光の伝達が見られるが、いずれも信号光Ｓのみであるので、光ファイバ４０には信号光Ｓのみが伝搬する。

以上をより簡潔にまとめる。ＦＢＧフェルール２２が１本の場合と、ＦＢＧフェルール２２が２段の場合について、それぞれ、ＦＢＧを透過せずに上流側の光コネクタから下流側の光コネクタへに伝達する光の道筋は以下の通りである。

ＦＢＧフェルール２２が１本の場合、上流側の光コネクタ３１内のコア３０' → ＦＢＧフェルール２２内のクラッド２１'' → 下流側の光コネクタ４１内のコア４０'の順に伝達する経路（経路１）である。
これに対して、ＦＢＧフェルール２２が２本の場合、上流側の光コネクタ３１内のコア３０' → 第１ＦＢＧフェルール２２'内のクラッド２１'' → 第２ＦＢＧフェルール２２''内のクラッド２１'' → 下流側の光コネクタ４１内のコア４０'の順に伝達する経路（経路２）である。

経路１、２に示されたすべての接続箇所は、本来の光の伝達ルートではないため、いずれの結合効率も非常に小さいものである。しかしながら、４０ｄＢという高効率な遮断が要求された場合、コネクタ間の軸ずれ量によっては経路１の伝達ルートによって、０．０１％（４０ｄＢの減衰に対応）の光が伝達してしまう場合がある。
これに対して、経路２の場合では経路１相当のルートに加えて、第１ＦＢＧフェルール２２'内のクラッド２１''と第２ＦＢＧフェルール２２''のクラッド２１''間の経路を通る必要がある。これは本来の光の通り道でないクラッド同士の接続であるため、その結合効率は極めて小さく抑えられ（空気層や対向面が湾曲している等により）、その結果、ＦＢＧ２０を通らずに下流側へ漏出可能な光の量ははるかに小さく抑えることができる。

以上の説明の通り、本発明の上記実施例はＦＢＧ入りＦＢＧフェルールの２段化によって、試験光の遮断特性の劣化を防止することができ、試験光を略完全に遮断させることができる。

なお、上記実施例は第１コネクタ収納部と第２光コネクタ収納部に配置される光コネクタが同一構造のものが図示されているが、本発明は接続相手として想定される光コネクタの種類によって適宜、最適な構造とすることが可能である。例えば、ＳＣコネクタアダプタの形状を模した光コネクタ収納部を採用すれば、容易にＳＣ型光コネクタとの接続が可能である。
同様に、ＦＣコネクタアダプタ形状、ＬＣコネクタアダプタ形状など、様々な光コネクタ種に合ったアダプタハウジング形状を取ることができる。もちろん、片側がＳＣアダプタ形状、逆側がＦＣアダプタ形状というように、両側に異なる光コネクタを接続可能な構造とすることも可能である。

また、上記実施例は２つのＦＢＧの特性について、特に示されていなが、本発明は、２つのＦＢＧフェルールに内蔵させるＦＢＧの特性を様々な組み合わせで用いることが可能である。例えば、単体で４０ｄＢの遮断特性をもつＦＢＧを２本使用しても良いし、２０ｄＢ遮断のＦＢＧを２本のＦＢＧフェルールにそれぞれ内蔵させることによっても、全体として４０ｄＢの遮断を得ることが可能である。
もちろん、ＦＢＧフェルールの本数は、２本に限らず３段式にしても４段式にすることも可能である。

本発明の一実施例を示すアダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部の一例を示す断面説明図。 本発明の一実施例における上流側光コネクタと第１フェルールとの接続部における光の伝搬経路を示す説明図。 本発明の一実施例における第１フェルール内での光の伝搬経路を示す説明図。 本発明の一実施例における第１フェルールと第２フェルールとの接続部における光の伝搬経路を示す説明図。 本発明の一実施例における第２フェルール内での光の伝搬経路を示す説明図。 本発明の一実施例における第２フェルールと下流側光コネクタとの接続部における光の伝搬経路を示す説明図。 従来の一例を示すアダプタ接続型の波長選択性光ファイバ接続部の断面説明図。 上記従来の一例における光の伝搬経路を示す説明図。 従来の一例における上流側光コネクタとフェルールとの接続部における光の伝搬経路を示す説明図。 従来の一例におけるフェルール内での光の伝搬経路を示す説明図。 従来の一例におけるフェルールと下流側光コネクタとの接続部における光の伝搬経路を示す説明図。

符号の説明

１０ 光接続アダプタ
１１ コネクタ収納部
１２ コネクタ収納部
１３ 貫通孔
１４ 割スリーブ
２１ 光ファイバ
２１' クラッド
２１' コア
２２ フェルール（ＦＢＧフェルール）
３０ 光ファイバ
３０’ コア
３０'’ クラッド
３１ 光コネクタ
３２ フェルール
４０ 光ファイバ
４０' コア
４０'' クラッド
４１ 光コネクタ
４２ フェルール
Ｓ 信号光
Ｔ 試験光

Claims (6)

1. 互いに対向する一対の光ファイバの一方に接続された光コネクタを収納する第１コネクタ収納部と、前記一対の光ファイバの他方に接続された光コネクタを収納する第２コネクタ収納部とを両端に備えた光接続アダプタの内部に配置された光ファイバ接続部であって、
   前記一方の光ファイバから前記他方の光ファイバに伝送される特定波長光の通過を４０ｄＢ以上遮断するように、別個のフェルール内に配置された２本以上のＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）が接続端面で縦続接続されている
   ことを特徴とする光ファイバ接続部。
2. 前記ＦＢＧは、前記特定波長光を反射する特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続部。
3. 前記第１コネクタ収納部と前記第２コネクタ収納部にはそれぞれ異なる前記光コネクタが収納され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接続部。
4. 前記フェルールの両端面は、前記ＦＢＧが形成された光ファイバの端面と共に研磨されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ接続部。
5. 縦続接続された前記ＦＢＧは、接続部全体として要求される反射特性及び遮断特性を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ接続部。
6. 一端に光コネクタを収納する第１コネクタ収納部を備え、他端に他の光コネクタを収納する第２コネクタ収納部を備え、前記光コネクタから入射する特定波長光の通過を４０ｄＢ以上遮断するように、別個のフェルール内に配置された２本以上のＦＢＧが接続端面で縦続接続されて前記第１コネクタ収納部と第２コネクタ収納部との間に配置されたことを特徴とする光接続アダプタ。

Images