JP5908318B2 - ファンアウトモジュール - Google Patents

Description

本発明は、ファンアウトモジュールに関する。

近年、インターネットの普及およびインターネットを利用した情報通信サービスが急速に拡大している。そして、それに伴って大容量のデータを送受信できる手段が求められている。これを解決する手段の１つとして、特許文献１及び２には、１本の光ファイバに複数のコアを設けたマルチコア光ファイバが開示されている。

特開２０１２−３２５２４号公報 国際公開第２０１１／１１４７９５号公報

マルチコア光ファイバに複数の光ファイバで構成されたファンアウトモジュールを接続する場合、全てのコア同士を軸ずれなく芯合わせをすることは非常に困難である。特に、低屈折率のトレンチ層を有する光ファイバを備えたファンアウトモジュールでは、いずれかの光ファイバにおいてコアの軸ずれにより漏れ光がクラッドに入射すると、その漏れ光がコアとトレンチ層との間のクラッドに閉じこめられて伝送され、そして、光ファイバの出射端において、コアを伝搬する光とクラッドを伝搬する光とが再結合してマルチパス干渉が発生するという問題がある。

本発明の課題は、接続時におけるコアの軸ずれに起因した出射端でのマルチパス干渉が抑制される光ファイバを備えたファンアウトモジュールを提供することである。

本発明のファンアウトモジュールは、光ファイバを複数本集め、それらの一端部を集束させて一体化したコネクタ部に構成したファンアウトモジュールであって、
上記光ファイバは、コアと、該コアを被覆するように設けられたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられたトレンチ層と、を備え、
上記クラッドは、上記コアを被覆して該クラッドの内周部分を構成するように設けられた光を吸収する光吸収ドーパントがドープされた光吸収層と、該光吸収層以外の光吸収ドーパントがドープされていない部分と、を含む。

本発明によれば、クラッドがコアを囲うように設けられた光吸収層を含むので、コアの軸ずれにより漏れ光がクラッドに入射しても、その漏れ光がクラッドを伝搬する間に光吸収層を通過して吸収され、従って、それによって出射端でのマルチパス干渉を抑制することができる。

実施形態に係る光ファイバ心線の斜視図である。 実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、変形例の光ファイバの断面図である。 実施形態に係る光ファイバ心線の製造方法を示す説明図である。 ファンアウトモジュールとマルチコア光ファイバとの接続構造を示す斜視図である。 ファンアウトモジュールとマルチコア光ファイバとの接続構造を示す縦断面図である。 （ａ）はファンアウトモジュールのコネクタ部の断面図であり、（ｂ）はマルチコア光ファイバの断面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る光ファイバ心線Ｆを示す。

実施形態に係る光ファイバ心線Ｆは、光ファイバ１０とそれを被覆する被覆層１６とを有する。光ファイバ心線Ｆの心線径は例えば３５〜５５μｍである。なお、図１以外では簡略化のため、被覆層１６の表示を省略する。

光ファイバ１０は、光ファイバ１０の中心部に設けられたコア１１と、コア１１を被覆するように設けられたクラッド１２と、クラッド１２を被覆するように設けられたトレンチ層１３と、トレンチ層１３を被覆するように設けられたサポート層１４とを備える。そして、クラッド１２は、コア１１を囲うように設けられた光吸収ドーパントがドープされた光吸収層１５を含む。なお、光ファイバ１０の横断面形状は典型的には図１に示すように円形であるが、楕円等のその他の形状であってもよい。

コア１１は、例えば、高屈折率化ドーパントがドープされた石英で形成されている。

ここで、本出願において「高屈折率化ドーパント」とは、ドープすることによって純粋石英の屈折率を上昇させるドーパントをいう。高屈折率化ドーパントとしては、例えば、典型的にはゲルマニウムが挙げられ、その他に、リン等が挙げられる。高屈折率化ドーパントは、単一種がドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。高屈折率化ドーパントの濃度は例えば３〜４ｍｏｌ％である。コア１１の外径は例えば５〜１２μｍである。

クラッド１２の層厚さは例えば３〜１５μｍである。

クラッド１２は、光吸収層１５を含み、この光吸収層１５には光吸収ドーパントがドープされている。そして、クラッド１２は、図１に示すように、クラッド１２自体が光吸収層１５に構成されていてもよい。この場合、クラッド１２は、例えば、光吸収ドーパントがドープされた石英で形成されていてもよく、また、光吸収ドーパント及び低屈折率化ドーパントがドープされた石英で形成されていてもよい。

ここで、本出願において「光吸収ドーパント」とは、コア１１に入射されずにクラッドに入射する漏れ光を吸収する、例えば、金属、有機化合物、無機化合物等の材料をいう。金属の光吸収ドーパントとしては、例えば、アルミニウム、金、銀、白金、銅、ニッケル、コバルト等が挙げられる。有機化合物の光吸収ドーパントとしては、例えば、ペリレンブラック、アニリンブラック等の有機顔料やこれらを含有する樹脂等が挙げられる。無機化合物の光吸収ドーパントとしては、例えば、例えば、アルミナ、ジルコニア等の金属酸化物が挙げられる。これらのうち、光ファイバ１０の長さが短い場合であっても、光ファイバ１０内で光を吸収することによって、光ファイバ１０の入射端Ｗ１から出射端Ｗ２へと光が伝搬する過程で確実に光を遮断するという観点から金属が好ましく、具体的にはコバルトが好ましい。光吸収ドーパントは、単一種だけがドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。光吸収ドーパントの濃度は、例えばコバルトの場合、好ましくは１０〜１００ｐｐｍであり、より好ましくは２０〜６０ｐｐｍである。光吸収ドーパントは、クラッド１２全体で濃度が均一になるようにドープされていてもよく、また、クラッド１２の層厚さ方向に連続的に又は不連続に濃度が変調してドープされていてもよい。

本出願において「低屈折率化ドーパント」とは、ドープすることによって純粋石英の屈折率を低下させるドーパントをいう。低屈折率化ドーパントとしては、例えば、ホウ素、フッ素等が挙げられる。低屈折率化ドーパントは、単一種がドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。低屈折率化ドーパントの濃度は例えば０．１〜１ｍｏｌ％である。

光吸収層１５は、図３（ａ）に示すように、コア１１を被覆するようにクラッド１２の内周部分を構成するように設けられていてもよい。また、光吸収層１５は、図３（ｂ）に示すように、トレンチ層１３に接触してクラッド１２の外周部分を構成するように設けられていてもよい。さらに、光吸収層１５は、図３（ｃ）に示すように、コア１１及びトレンチ層１３に接触しないように、クラッド１２の中間部分を構成するように設けられていてもよい。これらの場合、光吸収層１５は、例えば、光吸収ドーパントがドープされた石英で形成されていてもよく、また、光吸収ドーパント及び低屈折率化ドーパントがドープされた石英で形成されていてもよい。光吸収層１５の層厚さは好ましくは３〜１５μｍであり、より好ましくは４〜１０μｍである。また、クラッド１２の光吸収層１５以外の部分は、例えば、純粋石英で形成されていてもよく、また、低屈折率化ドーパントがドープされた石英で形成されていてもよい。光吸収ドーパント及び低屈折率化ドーパントの材質及び濃度については上記と同様である。

トレンチ層１３は、例えば、低屈折率化ドーパントがドープされた石英で形成されている。低屈折率化ドーパントとしては、クラッド１２の場合と同様、例えば、ホウ素、フッ素等が挙げられる。低屈折率化ドーパントは、単一種がドープされていてもよく、また、複数種がドープされていてもよい。低屈折率化ドーパントの濃度は例えば２〜４ｍｏｌ％である。トレンチ層１３の層厚さは例えば２〜１０μｍである。

サポート層１４は、例えば、純粋石英で形成されている。サポート層１４の層厚さは例えば６〜１２μｍである。

図２に、光ファイバ１０の屈折率分布を示す。

光ファイバ１０は、ステップ状屈折率分布を有しており、光ファイバ１０は、クラッド１２及びサポート層１４の屈折率を基準とすると、コア１１が突出した高屈折率部分となっている一方、トレンチ層１３が大きく没入した低屈折率部分となったトレンチ型構造を有する。具体的には、コア１１の屈折率は例えば１．４６１〜１．４６３である。クラッド１２の屈折率は例えば１．４５５〜１．４５７である。トレンチ層１３の屈折率は例えば１．４４９〜１．４５１である。サポート層１４の屈折率は例えば１．４５５〜１．４５７である。なお、本出願において「屈折率」とは、常温、標準空気に対する屈折率を意味する。

被覆層１６は、例えば、アクリル系の紫外線硬化型樹脂で形成されている。被覆層１６の層厚さは例えば３０〜１００μｍである。

以上の構成の実施形態に係る光ファイバ心線Ｆでは、基本的動作としては、一方端の入射端Ｗ１のコア１１に入射した光はコア１１に閉じ込められて他方端の出射端Ｗ２まで伝送されるが、入射端Ｗ１側の他の光ファイバ等との接続部においてコア１１の軸ずれが生じると、光の一部はコア１１に入射されずに漏れ光となってクラッド１２に入射することとなる。しかしながら、クラッド１２に入射した漏れ光は、出射端Ｗ２へと伝搬していく間に、クラッド１２に含まれる光吸収層１５内の光吸収ドーパントによって吸収されて出射端Ｗ２までの伝搬が阻害される。その結果、出射端Ｗ２において、コア１１を伝搬した光とクラッド１２を伝搬した光とが再結合するマルチパス干渉の発生を抑制することができる。

次に、図１に示す光ファイバ心線Ｆの製造方法について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、ＭＣＶＤ法により石英ガラス管からなるサポート層形成部３４にトレンチ層形成部３３を堆積させて内付けする。このとき、トレンチ層形成部３３に低屈折率化ドーパントをドープする。

また、ＶＡＤ法によりコア形成部３１の外周にクラッド形成部３２を積層したロッド材３５を作製する。このとき、コア形成部３１に高屈折率化ドーパントをドープし、クラッド形成部３２に光吸収層を構成するように光吸収ドーパントをドープする。

次いで、図４（ｂ）に示すように、ロッドインチューブ法により、ロッド材３５をトレンチ層形成部３３内に挿入し、その後、図４（ｃ）に示すように、それらをコラプスすることによってプリフォームを作製する。

そして、プリフォームを線引機にセットし、電気炉等の加熱炉を通して加熱溶融させながら下方へ線引きすることにより光ファイバ１０を製造し、また引き続いて、光ファイバ１０を未硬化の紫外線硬化型樹脂槽に浸漬して引き上げ、その後、外側からＵＶランプにより紫外線を照射することにより光ファイバ１０の外側に付着した紫外線硬化型樹脂を硬化させて被覆層１６を形成して光ファイバ心線Ｆを製造する。なお、線引時には、外測計を用いて線引きされた光ファイバ１０のファイバ径を計測して線引速度等のフィードバック制御を行うことが好ましい。

図３（ａ）〜（ｃ）に示した光ファイバ１０を備えた光ファイバ心線の製造方法についても、ＭＣＶＤ法による内付けする層の数を増加させたり、ＶＡＤ法による積層体の数を増加させたりすることによって、上記と同様に製造することができる。

次に、上記光ファイバ心線Ｆを用いたファンアウトモジュール２０について説明する。

図５及び６は、ファンアウトモジュール２０とマルチコア光ファイバ５０との接続構造を示す。

このファンアウトモジュール２０は、上記光ファイバ心線Ｆを複数本（図５では７本）集め、それらの一端部において被覆層を剥離して光ファイバ１０を露出させ、それらの露出した光ファイバ１０の一端部を集束させて一体化してコネクタ部に構成し、そのコネクタ部から複数本の光ファイバ心線Ｆが相互に独立して延び、それぞれの先端に光コネクタ２３が取り付けられた構造を有する。そして、光ファイバ心線Ｆの他端部はシングルモード光ファイバ４０に接続されている。具体的には、光ファイバ心線Ｆの他端部に取り付けられた光コネクタ２３とシングルモード光ファイバ４０の一端部に取り付けられた光コネクタ２３とをアダプタ２４で接続している（図５では１つだけ図示）。

ファンアウトモジュール２０は、コネクタ部がマルチコア光ファイバ５０に接続され、マルチコア光ファイバ５０によって並行に伝送されてくる信号光を分岐するための光デバイスである。図５に示すように、コネクタ部に取り付けられた光コネクタ２５と被接続ファイバであるマルチコア光ファイバ５０の接続端に取り付けられた光コネクタ２５とを接続するアダプタ２２が設けられていることが好ましい。

コネクタ部は、複数本の光ファイバ１０の一端部を集束し、その一端部が光コネクタ２５のフェルール（図示せず）に外嵌め保持されることにより固定しても良い。また、コネクタ部は、複数本の光ファイバ１０の一端部が相互に融着して構成されていてもよい。また、コネクタ部は、図７（ａ）に示すように、相互に独立した複数本の光ファイバ１０の一端部が石英製のパイプ材２１に内嵌めされた構成であってもよく、複数本の光ファイバ１０の一端部を石英製のパイプ材２１に収容し融着したものを光コネクタ２５に収容してもよい。

コネクタ部の端面に露出する複数本の光ファイバ１０のコア１１の配置は、特に限定されるものではないが、図７（ａ）に示すように、三角格子を構成するように配設されていることが好ましい。

被接続ファイバであるマルチコア光ファイバ５０は、共通のクラッド５２に複数のコア５１（図７（ｂ）では７個）が配設された構成を有し、コア５１の配置は、ファンアウトモジュール２０のコネクタ部の端面に露出する複数本の光ファイバ１０のコア１１の配置に対応するが、図７（ｂ）に示すように、三角格子を構成するように配設されていることが好ましい。なお、図７（ａ）では、１本の光ファイバ１０の外周に６本の光ファイバ１０を最密に配置した７本構成を示すが、特にこれに限定されるものではなく、さらにその外周に最密状に１２本の光ファイバ１０を配置した１９本構成であってもよく、さらにその外周に最密状に１８本の光ファイバ１０を配置した３７本構成であってもよい。また、１本の光ファイバ１０の外周に５本以下の光ファイバ１０を配置した、従って、最密状に光ファイバ１０を配置していない構成であってもよい。

以上の構成において、ファンアウトモジュール２０のコネクタ部においてマルチコア光ファイバ５０が接続されると、それらのコア１１、５１同士が突き合わされることとなる。そして、いずれかのコア１１、５１間において軸ずれが生じた場合、マルチコア光ファイバ５０のコア５１を伝搬してファンアウトモジュール２０との接続部、つまり、ファンアウトモジュール２０の入射端Ｗ１に到達した光は、軸ずれのために一部はファンアウトモジュール２０の対応する光ファイバ１０のコア１１に入射されるものの、一部は対応する光ファイバ１０のクラッド１２に入射されて漏れ光となる。しかしながら、その漏れ光は、トレンチ層１３が存在するためにクラッド１２に閉じ込められて伝搬するものの、出射端Ｗ２までの間に光吸収層１５にドープされた光吸収ドーパントに吸収され、出射端Ｗ２へと伝搬していく間に、クラッド１２に含まれる光吸収層１５内の光吸収ドーパントによって吸収されて出射端Ｗ２までの伝搬が阻害される。その結果、出射端Ｗ２において、コア１１を伝搬した光とクラッド１２を伝搬した光とが再結合するマルチパス干渉の発生を抑制することができる。

また、各光ファイバ１０にはトレンチ層１３が設けられているので、漏れ光の隣接する光ファイバ１０への入射は規制され、その結果、出射端Ｗ２においてクロストークが発生するのを抑制することもできる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、光ファイバがトレンチ層１３の外側にサポート層１４を有する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、必ずしもサポート層１４を有していなくてもよい。

Ｆ 光ファイバ心線
Ｗ１ 入射端
Ｗ２ 出射端
１０ 光ファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１３ トレンチ層
１４ サポート層
１５ 光吸収層
１６ 被覆層
２０ ファンアウトモジュール
２１ パイプ材
２２ アダプタ
２３ 光コネクタ
２４ アダプタ
２５ 光コネクタ
３１ コア形成部
３２ クラッド形成部
３３ トレンチ層形成部
３４ サポート層形成部
３５ ロッド材
４０ シングルモード光ファイバ
５０ マルチコア光ファイバ
５１ コア
５２ クラッド

Claims (3)

1. 光ファイバを複数本集め、それらの一端部を集束させて一体化したコネクタ部に構成したファンアウトモジュールであって、
   上記光ファイバは、コアと、該コアを被覆するように設けられたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられたトレンチ層と、を備え、
   上記クラッドは、上記コアを被覆して該クラッドの内周部分を構成するように設けられた光を吸収する光吸収ドーパントがドープされた光吸収層と、該光吸収層以外の光吸収ドーパントがドープされていない部分と、を含むファンアウトモジュール。
2. 請求項１に記載のファンアウトモジュールにおいて、
   上記光吸収ドーパントが金属であるファンアウトモジュール。
3. 請求項１又は２に記載されたファンアウトモジュールにおいて、
   上記コネクタ部は、上記複数本の光ファイバの一端部が相互に融着しているファンアウトモジュール。

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