JP7067568B2 - 接続装置、光コネクタ製造装置、接続方法及び光コネクタ製造方法 - Google Patents
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Description
少なくとも前記光導波路基板の一方に接続する前記接続元の光ファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得部と、
前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像から、前記第1ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出部と、
前記座標導出部が取得した前記座標に基づき、前記接続元の光ファイバのコアから前記接続先の光ファイバのコアとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成部と、
前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続し、他方に前記接続先の光ファイバが固定された第2ファイバ固定部の接続面を接続する接続部と、
を備えることを特徴とする。
少なくとも、前記光導波路基板の一方に接続する前記接続元の光ファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像から、前記第1ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記座標導出手順で取得した前記座標に基づき、前記接続元の光ファイバのコアから前記接続先の光ファイバのコアとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
前記光導波路形成手順で前記光導波路を描写した前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続し、他方に前記接続先の光ファイバが固定された第2ファイバ固定部の接続面を接続する接続手順と、
を行うことを特徴とする。
少なくとも、前記光導波路基板の一方に接続する前記接続元の光ファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像から、前記第1ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続する接続手順と、
前記座標導出手順で取得した前記座標に基づき、前記接続元の光ファイバのコアから接続先の光ファイバのコアとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
を行う。
少なくとも光導波路基板の一方に接続する前記光ファイバが固定されたファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得部と、
前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像から、前記ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出部と、
前記座標導出部が取得した前記座標に基づき、前記光ファイバのコアから前記他の光部品の光ポートとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成部と、
を備え、前記光導波路基板を作成する基板作成治具と、
前記基板作成治具で作成した前記光導波路基板を多心コネクタ用フェルールに挿入して固定する基板固定治具と、
を有することを特徴とする。
少なくとも、光導波路基板の一方に接続する前記光ファイバが固定されたファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像から、前記ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記座標導出手順で取得した前記座標に基づき、前記光ファイバのコアから前記他の光部品の光ポートとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
を行い、前記光導波路基板を作成する基板作成工程と、
前記基板作成工程で作成した前記光導波路基板を多心コネクタ用フェルールに挿入して固定する基板固定工程と、
を行うことを特徴とする。
(式C1)
d=0.27(2w)-1.3
ただし、2wは波長1550nmにおける前記光ファイバのモードフィールド径(μm)である。
複数の光導波路と、
マルチコアファイバが接続される接続面と、
を備えており、
前記接続面には、前記マルチコアファイバの各コアに接続される前記光導波路の端部が現れており、前記マルチコアファイバ毎の前記端部の組の回転角度は、1°より大きいことを特徴とする。
図1および図2は、本実施形態の光ファイバの接続方法を説明する図である。また図3は本実施形態の接続方法を説明するフローチャートである。光ファイバの接続方法は、接続先の光ファイバ52とマルチコアファイバである接続元の光ファイバ51を光導波路基板10を用いて接続する接続方法であって、
少なくとも光導波路基板10の一方11に接続する接続元の光ファイバが固定された第1ファイバ固定部21の接続面の画像を取得する端面画像取得手順S01と、
端面画像取得手順S01で取得した前記接続面の画像から、第1ファイバ固定部21の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順S02と、
座標導出手順S02で取得した前記座標に基づき、前記接続元の光ファイバのコアから接続先の光ファイバのコアとを接続する光導波路15を、光導波路基板10の一方11から他方12へ所望の経路で光導波路基板10に描写する光導波路形成手順(S3及びS4)と、
光導波路形成手順(S3及びS4)で光導波路15を描写した光導波路基板10の一方11に第1ファイバ固定部21の接続面を接続し(ステップS05)、他方12に前記接続先の光ファイバが固定された第2ファイバ固定部22の接続面を接続する(ステップS06)接続手順と、
を行うことを特徴とする。
なお、回転角度は各MCFで相対的に同じであればよいので、回転角度の定義としては、図12に示した任意の基準線に対する角度に限らず、いずれかのMCFの回転角度に対する他のMCFの相対的な回転角度(回転角度の差分)としてもよい。
図4は、本実施形態の光ファイバの接続方法を説明する図である。本実施形態では、コア数やコア配置が異なるMCF同士を接続することを想定している。本実施形態では、実施形態1で説明した接続方法(図3参照)において、端面画像取得手順S01で、前記接続先の光ファイバが固定された第2ファイバ固定部22の接続面の画像も取得し、座標導出手順S02で、第2ファイバ固定部22の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標も取得することを特徴とする。図4の場合、接続元の光ファイバとして4心の4コアファイバ51をファイバ固定部21が固定し、接続先の光ファイバとして2心の8コアファイバ53をファイバ固定部22が固定している。
また、実施形態1で説明したように、本実施形態の接続方法も、図10や図11の手順でも行うことができる。
図5は、実施形態1と2で説明した座標導出手順S02を説明する図である。光導波路基板10の一方11の端面をxz平面とし、y=0においてMCF51と接続し、y=Lが光導波路基板10の他方12の端面であり、光導波路15の出力端とする。端面画像取得手順S01で第1ファイバ固定部21の画像から各コアの中心位置を直接xz座標で得ることができる。例えば、MCF51のコアがコア数Nの円環もしくは正多角形状配列である場合、また多心MCFの場合はファイバの設置間隔Dが既知である場合、y=0におけるコアの座標は以下のように記述できる。
まず、各変数を次のように定義する。
複数の光導波路15(図5において不図示)と、
マルチコアファイバ51(図5において不図示)が接続される接続面11と、
を備えており、
接続面11には、マルチコアファイバ51の各コアに接続される光導波路15の端部17が現れており、マルチコアファイバ毎の端部17の組の回転角度θは、1°より大きいことを特徴とする。
なお、端部17の配置は、接続するMCFの種類でことなるが、その回転角度θは、図12で説明したMCFの回転角度と同様である。
図6は、本実施形態の光コネクタ301を説明する図である。光コネクタ301は、多心コネクタ用フェルール31と光導波路基板10を備える。光コネクタ301は、次のように製造する。本光コネクタ製造方法は、マルチコアファイバを含む光ファイバを他の光部品に接続する光コネクタ301を製造する光コネクタ製造方法であって、
少なくとも光導波路基板10の一方に接続する前記光ファイバが固定されたファイバ固定部11の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像から、ファイバ固定部11の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記座標導出手順で取得した前記座標に基づき、前記光ファイバのコアから前記他の光部品302の光ポート41とを接続する光導波路を、光導波路基板10の一方11から他方12へ所望の経路で光導波路基板10に描写する光導波路形成手順と、
を行い、光導波路基板10を作成する基板作成工程と、
前記基板作成工程で作成した光導波路基板10を多心コネクタ用フェルール31に挿入して固定する基板固定工程と、
を行うことを特徴とする。
本実施形態では、基板固定工程の詳細について説明する。図7は、多心コネクタ用フェルール31の空間33と光導波路基板10の精度を示す図である。図7に示すように、多心コネクタ用フェルール31は光ファイバもしくは光導波路基板10を挿入するための空間33を持ち、空間33は光導波路基板10との間に一定のクリアランスを有する。このクリアランスにより光導波路15の位置が、対向する光コネクタ302の光ポート41の位置(理想的な位置)からからずれることが考えられる。
近似式: d=0.27(2w)-1.3 (μm)
なお図4および図5の説明ではMTコネクタ用フェルールを用いて説明したが、ガイドピンを用いて調心を行う点でMPOコネクタ用フェルールでも同じであり、光コネクタ301をMPOコネクタとすることもできる。
本発明の光ファイバの接続方法および接続部品では、MCFの回転制御が不要となり、回転制御に伴う損失増を抑圧し作業を簡便にするとともに、MCFとSMFの接続や異なるコア配置であるMCF間の接続といった異なる光ファイバ構造の接続を容易かつ直脱可能で実現できる、といった効果を奏する。
11:一方(の端面)
12:他方(の端面)
15:光導波路
17:端部
21:ファイバ固定部
22:ファイバ固定部
31:多心コネクタ用フェルール
32:ガイドピン孔
33:空間
41:光ポート
51:マルチコアファイバ(MCF)
52:シングルモードファイバ(SMF)
53:マルチコアファイバ(MCF)
301:光コネクタ
302:光コネクタ
Claims (19)
- 接続先のマルチコアファイバと接続元のマルチコアファイバとを光導波路基板を用いて接続する接続装置であって、
前記接続元のマルチコアファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像、及び前記接続先のマルチコアファイバが固定された第2ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得部と、
前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像及び前記第1ファイバ固定部及び第2ファイバ固定部における各マルチコアファイバの設置間隔から、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出部と、
前記座標導出部が取得した各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標に基づき、前記接続元のマルチコアファイバのコアから前記接続先のマルチコアファイバのコアに接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へS字状の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成部と、
前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続し、前記光導波路基板の他方に前記第2ファイバ固定部の接続面を接続する接続部と、
を備えることを特徴とする接続装置。 - 前記座標導出部は、前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像から、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコア光ファイバのコアの中心位置を中心とする回転量θを求め、以下の式を用いて、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部における、コア番号i、マルチコアファイバの心線番号jの各マルチコアファイバのコア(i,j)の中心位置の座標(xi,j,zi,j)を取得する、請求項1に記載の接続装置。
- 前記S字状の経路は、
前記光導波路基板の一方の端部y=0の位置から前記光導波路基板の他方の端部y=Lの区間において、
y=0~y1及びy=y2~Lの区間では、前記光導波路基板の一方から他方へのY軸方向に平行な直線状の形状を有し、
y=y1~y2の区間では、y1における経路の位置とy2における経路の位置とを接続する緩やかな曲線状の形状を有し、
コア番号をi、マルチコアファイバの心線番号をjとしたときの、y=0におけるコア(i,j)のZ座標zi,j(0)と、y=Lにおけるコア(i,j)のZ座標zi,j(L)との関係が、zi,j(0)>zi,j(L)の場合、y=0~LにおけるZ座標zi,j(y)が次式で表される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の接続装置。
- 前記S字状の経路は、
前記光導波路基板の一方の端部y=0の位置から前記光導波路基板の他方の端部y=Lの区間において、
y=0~y1及びy=y2~Lの区間では、前記光導波路基板の一方から他方へのY軸方向に平行な直線状の形状を有し、
y=y1~y2の区間では、y1における経路の位置とy2における経路の位置とを接続する緩やかな曲線状の形状を有し、
コア番号をi、マルチコアファイバの心線番号をjとしたときの、y=0におけるコア(i,j)のZ座標zi,j(0)と、y=Lにおけるコア(i,j)のZ座標zi,j(L)との関係が、zi,j(0)<zi,j(L)の場合、y=0~LにおけるZ座標zi,j(y)が次式で表される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の接続装置。
- 前記座標導出部は、前記端面画像取得部から前記接続面の画像を取得すると、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標を自動的に取得し、
前記光導波路形成部は、前記S字状の経路を、自動的に前記光導波路基板に描写する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の接続装置。 - マルチコアファイバを含む光ファイバを他の光部品に接続する光コネクタを製造する光コネクタ製造装置であって、
少なくとも光導波路基板の一方に接続する前記光ファイバが固定されたファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得部と、
前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像から、前記ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出部と、
前記座標導出部が取得した前記座標に基づき、前記光ファイバのコアから前記他の光部品の光ポートとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成部と、
を備え、前記光導波路基板を作成する基板作成治具と、
前記基板作成治具で作成した前記光導波路基板を多心コネクタ用フェルールに挿入して固定する基板固定治具と、
を有することを特徴とする光コネクタ製造装置。 - 前記多心コネクタ用フェルールの前記光導波路基板を保持する空間と前記光導波路基板は前記光ファイバの長手方向に垂直な面において矩形であり、前記空間の中で前記光導波路基板が最大にずれたときの前記垂直な面における前記空間の頂点と前記光導波路基板の頂点との最大距離が式C1で表されるd(μm)以下であることを特徴とする請求項6に記載の光コネクタ製造装置。
(式C1)
d=0.27(2w)-1.3
ただし、2wは波長1550nmにおける前記光ファイバのモードフィールド径(μm)である。 - 前記ファイバ固定部の接続面において前記マルチコアファイバの回転角度が1°より大きいことを特徴とする請求項6又は7に記載の光コネクタ製造装置。
- 接続先のマルチコアファイバと接続元のマルチコアファイバとを光導波路基板を用いて接続する接続方法であって、
端面画像取得部が、前記接続元のマルチコアファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像、及び前記接続先のマルチコアファイバが固定された第2ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
座標導出部が、前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像及び前記第1ファイバ固定部及び第2ファイバ固定部における各マルチコアファイバの設置間隔から、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
光導波路形成部が、前記座標導出手順で取得した各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標に基づき、前記接続元のマルチコアファイバのコアから前記接続先のマルチコアファイバのコアに接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へS字状の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
前記光導波路形成手順で前記光導波路を描写した前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続し、前記光導波路基板の他方に前記第2ファイバ固定部の接続面を接続する接続手順と、
を備えることを特徴とする接続方法。 - 接続先のマルチコアファイバと接続元のマルチコアファイバとを光導波路基板を用いて接続する接続方法であって、
端面画像取得部が、前記接続元のマルチコアファイバが固定された第1ファイバ固定部の接続面の画像、及び前記接続先のマルチコアファイバが固定された第2ファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
座標導出部が、前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像及び前記第1ファイバ固定部及び第2ファイバ固定部における各マルチコアファイバの設置間隔から、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記光導波路基板の一方に前記第1ファイバ固定部の接続面を接続する第1の接続手順と、
光導波路形成部が、前記座標導出手順で取得した各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標に基づき、前記接続元のマルチコアファイバのコアから接続先のマルチコアファイバのコアに接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へS字状の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
前記光導波路基板の他方に前記第2ファイバ固定部の接続面を接続する第2の接続手順と、
を備えることを特徴とする接続方法。 - 前記座標導出手順において、前記座標導出部は、前記端面画像取得部が取得した前記接続面の画像から、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコア光ファイバのコアの中心位置を中心とする回転量θを求め、以下の式を用いて、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部における、コア番号i、マルチコアファイバの心線番号jの各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標(xi,j,zi,j)を取得する、ことを特徴とする請求項9又は10に記載の接続方法。
- 前記S字状の経路は、
前記光導波路基板の一方の端部y=0の位置から前記光導波路基板の他方の端部y=Lの区間において、
y=0~y1及びy=y2~Lの区間では、前記光導波路基板の一方から他方へのY軸方向に平行な直線状の形状を有し、
y=y1~y2の区間では、y1における経路の位置とy2における経路の位置とを接続する緩やかな曲線状の形状を有し、
コア番号をi、マルチコアファイバの心線番号をjとしたときの、y=0におけるコア(i,j)のZ座標zi,j(0)と、y=Lにおけるコア(i,j)のZ座標zi,j(L)との関係が、zi,j(0)>zi,j(L)の場合、y=0~LにおけるZ座標zi,j(y)が次式で表される、ことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載の接続方法。
- 前記S字状の経路は、
前記光導波路基板の一方の端部y=0の位置から前記光導波路基板の他方の端部y=Lの区間において、
y=0~y1及びy=y2~Lの区間では、前記光導波路基板の一方から他方へのY軸方向に平行な直線状の形状を有し、
y=y1~y2の区間では、y1における経路の位置とy2における経路の位置とを接続する緩やかな曲線状の形状を有し、
コア番号をi、マルチコアファイバの心線番号をjとしたときの、y=0におけるコア(i,j)のZ座標zi,j(0)と、y=Lにおけるコア(i,j)のZ座標zi,j(L)との関係が、zi,j(0)<zi,j(L)の場合、y=0~LにおけるZ座標zi,j(y)が次式で表される、ことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載の接続方法。
- 前記座標導出手順において、前記座標導出部が、前記端面画像取得部から前記接続面の画像を取得すると、前記第1ファイバ固定部及び前記第2ファイバ固定部の接続面に表れる各マルチコアファイバのコアの中心位置の座標を自動的に取得し、
前記光導波路形成手順において、前記光導波路形成部が、前記S字状の経路を、自動的に前記光導波路基板に描写する、ことを特徴とする請求項9から13のいずれかに記載の接続方法。 - 前記第1ファイバ固定部の接続面において前記マルチコアファイバの回転角度が1°より大きいことを特徴とする請求項9から14のいずれかに記載の接続方法。
- 前記第2ファイバ固定部の接続面において前記マルチコアファイバの回転角度が1°より大きいことを特徴とする請求項9から15のいずれかに記載の接続方法。
- マルチコアファイバを含む光ファイバを他の光部品に接続する光コネクタを製造する光コネクタ製造方法であって、
少なくとも、光導波路基板の一方に接続する前記光ファイバが固定されたファイバ固定部の接続面の画像を取得する端面画像取得手順と、
前記端面画像取得手順で取得した前記接続面の画像から、前記ファイバ固定部の接続面に表れる光ファイバのコアの中心位置の座標を取得する座標導出手順と、
前記座標導出手順で取得した前記座標に基づき、前記光ファイバのコアから前記他の光部品の光ポートとを接続する光導波路を、前記光導波路基板の一方から他方へ所望の経路で前記光導波路基板に描写する光導波路形成手順と、
を行い、前記光導波路基板を作成する基板作成工程と、
前記基板作成工程で作成した前記光導波路基板を多心コネクタ用フェルールに挿入して固定する基板固定工程と、
を行うことを特徴とする光コネクタ製造方法。 - 前記多心コネクタ用フェルールの前記光導波路基板を保持する空間と前記光導波路基板は前記光ファイバの長手方向に垂直な面において矩形であり、前記空間の中で前記光導波路基板が最大にずれたときの前記垂直な面における前記空間の頂点と前記光導波路基板の頂点との最大距離が式C1で表されるd(μm)以下であることを特徴とする請求項17に記載の光コネクタ製造方法。
(式C1)
d=0.27(2w)-1.3
ただし、2wは波長1550nmにおける前記光ファイバのモードフィールド径(μm)である。 - 前記ファイバ固定部の接続面において前記マルチコアファイバの回転角度が1°より大きいことを特徴とする請求項17又は18に記載の光コネクタ製造方法。
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