JPH05113515A - 光信号伝送装置 - Google Patents
光信号伝送装置Info
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- JPH05113515A JPH05113515A JP4097420A JP9742092A JPH05113515A JP H05113515 A JPH05113515 A JP H05113515A JP 4097420 A JP4097420 A JP 4097420A JP 9742092 A JP9742092 A JP 9742092A JP H05113515 A JPH05113515 A JP H05113515A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/40—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means
- G02B6/403—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means of the ferrule type, connecting a pair of ferrules
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
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- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2848—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers having refractive means, e.g. imaging elements between light guides as splitting, branching and/or combining devices, e.g. lenses, holograms
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路の効率的な結合装置を提供する。
【構成】 本発明の光信号伝送装置は、光エネルギーを
放射する出力端と前記Ｎ個の入力ポートの少なくとも一
つから光エネルギーを受信する入力端とを有する第１群
の光導波路（２０２）の出力端は凸状面に沿って配置さ
れることを特徴とする。更に、前記第１群の光導波路の
少なくとも一つの出力端から光エネルギーを受信する入
力端と前記Ｎ’個の出力ポートの少なくとも一つに接続
される出力端とを有する第２群の光導波路（２０８）の
入力端も凸状面に沿って配置されることを特徴とする。
放射する出力端と前記Ｎ個の入力ポートの少なくとも一
つから光エネルギーを受信する入力端とを有する第１群
の光導波路（２０２）の出力端は凸状面に沿って配置さ
れることを特徴とする。更に、前記第１群の光導波路の
少なくとも一つの出力端から光エネルギーを受信する入
力端と前記Ｎ’個の出力ポートの少なくとも一つに接続
される出力端とを有する第２群の光導波路（２０８）の
入力端も凸状面に沿って配置されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮ個の光信号ソースから
Ｎ個の光信号検知器に光信号を同時に分配する光スター
カプラ装置に関し、及びそのような光スターカプラを有
する光通信システムに関する。
Ｎ個の光信号検知器に光信号を同時に分配する光スター
カプラ装置に関し、及びそのような光スターカプラを有
する光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】高速光信号伝送システムにおけるキーコ
ンポーネントは、シングルモード光フィーバー受信スタ
ーカプラである。理想的な状態のもとでは、Ｎ個の入力
とＮ個の出力を有するスターカプラ（以下ＮｘＮスター
と称する）は、Ｎ個の入力ポートの何れかから入ったパ
ワーをＮ個の出力ポートのすべての間に均等に分割す
る。当然のことながら、このスターカプラ内には、吸収
と分散に起因する光信号の損失がある。
ンポーネントは、シングルモード光フィーバー受信スタ
ーカプラである。理想的な状態のもとでは、Ｎ個の入力
とＮ個の出力を有するスターカプラ（以下ＮｘＮスター
と称する）は、Ｎ個の入力ポートの何れかから入ったパ
ワーをＮ個の出力ポートのすべての間に均等に分割す
る。当然のことながら、このスターカプラ内には、吸収
と分散に起因する光信号の損失がある。
【０００３】このＮｘＮスターカプラは高速度の光ロー
カルエリアネットワークの中央ノードとして用いられ、
このローカルエリアネットワークでは、ユーザは二つの
フィーバーを接続して、その内の一つは伝送用スターカ
プラの内部に、他の一つは受信用でスターカプラの外部
に接続するものである。この構成は種々のタイプのロー
カルエリアネットワークを作り出し、あるユーザが伝送
したメッセージはすべてのユーザに受信されるものであ
る。実際の使用においては、種々のメッセージが伝送さ
れ、様々なユーザによって、同時に受信され、それは波
長分割多重アクセス、あるいは、時分割多重アクセスの
ような多くのプロトコールの適用を介してなされる。
カルエリアネットワークの中央ノードとして用いられ、
このローカルエリアネットワークでは、ユーザは二つの
フィーバーを接続して、その内の一つは伝送用スターカ
プラの内部に、他の一つは受信用でスターカプラの外部
に接続するものである。この構成は種々のタイプのロー
カルエリアネットワークを作り出し、あるユーザが伝送
したメッセージはすべてのユーザに受信されるものであ
る。実際の使用においては、種々のメッセージが伝送さ
れ、様々なユーザによって、同時に受信され、それは波
長分割多重アクセス、あるいは、時分割多重アクセスの
ような多くのプロトコールの適用を介してなされる。
【０００４】単純な２ｘ２スターカプラは３ｄｂカプラ
で、これは光パワーを近接点でシェアする二つの光フィ
ーバーを含む。このような構造物はエッチング、研磨、
または融解技術によって形成される。この２ｘ２スター
カプラは互いに結合されて、より大きなＮｘＮスターカ
プラを提供する。ここで、Ｎは２の累乗の数である。マ
ルチモードの導波路が使用されると、スターカプラはガ
ラスエレメントで、各受信者の出力はそのガラスエレメ
ントの一側面で接続され、各受信者のアクセスライン
は、そのエレメントの他の面に接続される。
で、これは光パワーを近接点でシェアする二つの光フィ
ーバーを含む。このような構造物はエッチング、研磨、
または融解技術によって形成される。この２ｘ２スター
カプラは互いに結合されて、より大きなＮｘＮスターカ
プラを提供する。ここで、Ｎは２の累乗の数である。マ
ルチモードの導波路が使用されると、スターカプラはガ
ラスエレメントで、各受信者の出力はそのガラスエレメ
ントの一側面で接続され、各受信者のアクセスライン
は、そのエレメントの他の面に接続される。
【０００５】米国特許４９０４０４２号に開示された従
来構成は、カプラの入力と出力導波路面は扇状の入力と
出力のアレイに構成されている。入力アレイ面を規定す
る扇状セグメントのカーブの中心は、出力アレイ面を規
定する扇状セグメントの上にあり、また、その逆になる
ようを構成されている。各アレイにおける導波路の軸は
アレイの形状を規定する円の中心に向いている。各アレ
イの形状を規定する円の半径は周辺の入力エレメントか
ら、周辺の出力エレメントへの光の伝送が最大となるよ
う選択される。各エレメントの開口はアレイの効率が最
大になるようエレメントごと変化させてもよい。
来構成は、カプラの入力と出力導波路面は扇状の入力と
出力のアレイに構成されている。入力アレイ面を規定す
る扇状セグメントのカーブの中心は、出力アレイ面を規
定する扇状セグメントの上にあり、また、その逆になる
ようを構成されている。各アレイにおける導波路の軸は
アレイの形状を規定する円の中心に向いている。各アレ
イの形状を規定する円の半径は周辺の入力エレメントか
ら、周辺の出力エレメントへの光の伝送が最大となるよ
う選択される。各エレメントの開口はアレイの効率が最
大になるようエレメントごと変化させてもよい。
【０００６】米国特許４９０４０４２号の構成において
は、入力アレイと出力アレイは単一面に配置される。か
くして、入力アレイと出力アレイの導波路の数は扇状ア
レイに並列に配置される導波路の数に制限される。
は、入力アレイと出力アレイは単一面に配置される。か
くして、入力アレイと出力アレイの導波路の数は扇状ア
レイに並列に配置される導波路の数に制限される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記スターカプラシス
テムにおける最大の欠点は、各入力導波路からの信号は
出力導波路のすべてに分配されなければならないという
ことに関連している。従って、入力導波路からのパワー
が出力導波路のすべてに分散されるにつれて、パワーの
ことが重要になる。さらに、複数の入力導波路と複数の
出力導波路を有するシングルモードスターカプラは多数
の結合され、積送され、カスケード接続された方向性カ
プラを必要とする。このようなカプラは、製造が難し
く、また、比較的大型となる。
テムにおける最大の欠点は、各入力導波路からの信号は
出力導波路のすべてに分配されなければならないという
ことに関連している。従って、入力導波路からのパワー
が出力導波路のすべてに分散されるにつれて、パワーの
ことが重要になる。さらに、複数の入力導波路と複数の
出力導波路を有するシングルモードスターカプラは多数
の結合され、積送され、カスケード接続された方向性カ
プラを必要とする。このようなカプラは、製造が難し
く、また、比較的大型となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はシングルモード
光導波路において、効率的なスターカプラを提供するこ
とである。本発明のスターカプラにおいては、すべての
入力導波路とすべての出力導波路は二つの別個のバンド
ルを形成するよう組み合わされる。この二つのバンドル
は軸方向に互いに整合し、バンドルの端部は離間してい
る。出力導波路の端部は研磨され、入力導波路のバンド
ルからの光エネルギーを受信する。入力導波路バンドル
の端部面は凸状球面形成するよう研磨形成される。
光導波路において、効率的なスターカプラを提供するこ
とである。本発明のスターカプラにおいては、すべての
入力導波路とすべての出力導波路は二つの別個のバンド
ルを形成するよう組み合わされる。この二つのバンドル
は軸方向に互いに整合し、バンドルの端部は離間してい
る。出力導波路の端部は研磨され、入力導波路のバンド
ルからの光エネルギーを受信する。入力導波路バンドル
の端部面は凸状球面形成するよう研磨形成される。
【０００９】このバンドルの各導波路の直径は導波路の
バンドルの直径に比較して小さい。それゆえに、凸状球
面を形成する各導波路の端部面は導波路軸に対し、僅か
に角度が付けられている。導波路の端部面上のこの僅か
な角度は導波路の端部からの光エネルギーを曲げる角と
して機能する。入力導波路の端部面の形状と、入力導波
路と出力導波路の端部の間のスペースは、各入力導波路
からの光エネルギーが出力導波路の全端部面上に、光エ
ネルギーが実質的に漏れないようになされる。この装置
の効率を上げるために、導波路のバンドルの実装密度
は、断熱線形状のテーパーでもって、導波路のクラッド
のサイズを減少させ、及び／または、コアの直径を増加
させることによって改善される。
バンドルの直径に比較して小さい。それゆえに、凸状球
面を形成する各導波路の端部面は導波路軸に対し、僅か
に角度が付けられている。導波路の端部面上のこの僅か
な角度は導波路の端部からの光エネルギーを曲げる角と
して機能する。入力導波路の端部面の形状と、入力導波
路と出力導波路の端部の間のスペースは、各入力導波路
からの光エネルギーが出力導波路の全端部面上に、光エ
ネルギーが実質的に漏れないようになされる。この装置
の効率を上げるために、導波路のバンドルの実装密度
は、断熱線形状のテーパーでもって、導波路のクラッド
のサイズを減少させ、及び／または、コアの直径を増加
させることによって改善される。
【００１０】
【実施例】図１において、スターカプラは低損失材料
（誘電体）のスラブ１０１を有し、この低損失材料（誘
電体）のスラブ１０１は、入力導波路１０６により供給
された光信号をガイドする。スターカプラの円形状部分
１０２と１０３はそれぞれ２個の円の一部である。各円
形状部分１０２と１０３は点１０４と点１０５で、それ
ぞれ示される円の中心点を有する。
（誘電体）のスラブ１０１を有し、この低損失材料（誘
電体）のスラブ１０１は、入力導波路１０６により供給
された光信号をガイドする。スターカプラの円形状部分
１０２と１０３はそれぞれ２個の円の一部である。各円
形状部分１０２と１０３は点１０４と点１０５で、それ
ぞれ示される円の中心点を有する。
【００１１】円形状部分１０２は円形状部分１０３の中
心である点１０４を通過する。入力導波路１０６は円形
状部分１０２に沿って、配列されるアレイを形成し、光
エネルギーをカプラに導入するようにする。Ｎ個のファ
イバー（その内６個が示されている）はアレイを形成す
る。同様に、Ｎ個の開口部材、それは、シングルモード
導波路の出力であり、円形状部分１０３に沿って配列さ
れたアレイを形成する。これらはカプラを通過する放射
により照射され、カプラから光放射を抽出する。アレイ
の各導波路の軸は、これらの導波路が配置される円形状
部分のカーブの中心点方向に向いている。すなわち、入
力導波路１０６は点１０５の方向に向いた軸を有し、こ
の点１０５は円形状部分１０２の中心点である。
心である点１０４を通過する。入力導波路１０６は円形
状部分１０２に沿って、配列されるアレイを形成し、光
エネルギーをカプラに導入するようにする。Ｎ個のファ
イバー（その内６個が示されている）はアレイを形成す
る。同様に、Ｎ個の開口部材、それは、シングルモード
導波路の出力であり、円形状部分１０３に沿って配列さ
れたアレイを形成する。これらはカプラを通過する放射
により照射され、カプラから光放射を抽出する。アレイ
の各導波路の軸は、これらの導波路が配置される円形状
部分のカーブの中心点方向に向いている。すなわち、入
力導波路１０６は点１０５の方向に向いた軸を有し、こ
の点１０５は円形状部分１０２の中心点である。
【００１２】図２に、本発明のスターカプラが図示され
ている。スターカプラ２０１は複数のシングルモード光
導波路２０２を有し、このシングルモード光導波路２０
２はスリーブ２０４内に配置され、その端部で互いに並
列となるよう形成され、第１（入力）バンドル導波路２
０６を形成する。同様に、第２群のシングルモード光導
波路２０８はスリーブ２１０内に配置され、その端部で
互いに並行になるよう形成され、第２（出力）バンドル
導波路２１２を形成する。必要ならば、第１（入力）バ
ンドル導波路２０６と第２群のシングルモー光導波路２
０８と適合性を有するようにスリーブ２０４、スリーブ
２１０はガラス材料製である。
ている。スターカプラ２０１は複数のシングルモード光
導波路２０２を有し、このシングルモード光導波路２０
２はスリーブ２０４内に配置され、その端部で互いに並
列となるよう形成され、第１（入力）バンドル導波路２
０６を形成する。同様に、第２群のシングルモード光導
波路２０８はスリーブ２１０内に配置され、その端部で
互いに並行になるよう形成され、第２（出力）バンドル
導波路２１２を形成する。必要ならば、第１（入力）バ
ンドル導波路２０６と第２群のシングルモー光導波路２
０８と適合性を有するようにスリーブ２０４、スリーブ
２１０はガラス材料製である。
【００１３】第１（入力）バンドル導波路２０６を形成
する単一モード光導波路は遠隔地点からの光信号を受信
するよう結合され、そのため、入力導波路バンドルと称
される。同様に、第２（出力）バンドル導波路２１２を
形成する光導波路は遠隔地点からの光信号を伝達するた
めに結合され、そのため、出力導波路バンドルと称され
る。入力導波路は第１（入力）バンドル導波路２０６を
形成し、出力導波路は第２（出力）バンドル導波路２１
２を形成する。第１（入力）バンドル導波路２０６はス
リーブ２１４により、第２（出力）バンドル導波路２１
２と軸方向に整合し、入力導波路からの光エネルギーが
出力導波路バンドルの導波路によって、受信されるよう
になっている。
する単一モード光導波路は遠隔地点からの光信号を受信
するよう結合され、そのため、入力導波路バンドルと称
される。同様に、第２（出力）バンドル導波路２１２を
形成する光導波路は遠隔地点からの光信号を伝達するた
めに結合され、そのため、出力導波路バンドルと称され
る。入力導波路は第１（入力）バンドル導波路２０６を
形成し、出力導波路は第２（出力）バンドル導波路２１
２を形成する。第１（入力）バンドル導波路２０６はス
リーブ２１４により、第２（出力）バンドル導波路２１
２と軸方向に整合し、入力導波路からの光エネルギーが
出力導波路バンドルの導波路によって、受信されるよう
になっている。
【００１４】入力導波路のバンドルの導波路の端面がフ
ラットである通常の状態においては、第１（入力）バン
ドル導波路２０６の入力導波路の光エネルギーはガウス
分布をしている。球面レンズが光導波路の二つのバンド
ルの間に挿入されると、入力導波路から出力導波路へ導
かれる光エネルギーの各ビームは、やはりガウス分布と
なる。図３に、フラットの断面を有する入力導波路のバ
ンドルからの光エネルギーの形状が示されている。この
光エネルギーはガウス分布しているので、第２群のシン
グルモード光導波路２０８のバンドルの中心点の導波路
は、外部端の導波路よりも、より大きなエネルギーを受
け、エネルギーのかなりの部分は出力導波路のバンドル
の外部周囲の外にあるので、そのため、損失が発生す
る。
ラットである通常の状態においては、第１（入力）バン
ドル導波路２０６の入力導波路の光エネルギーはガウス
分布をしている。球面レンズが光導波路の二つのバンド
ルの間に挿入されると、入力導波路から出力導波路へ導
かれる光エネルギーの各ビームは、やはりガウス分布と
なる。図３に、フラットの断面を有する入力導波路のバ
ンドルからの光エネルギーの形状が示されている。この
光エネルギーはガウス分布しているので、第２群のシン
グルモード光導波路２０８のバンドルの中心点の導波路
は、外部端の導波路よりも、より大きなエネルギーを受
け、エネルギーのかなりの部分は出力導波路のバンドル
の外部周囲の外にあるので、そのため、損失が発生す
る。
【００１５】この問題を避けるために、光エネルギーの
ビームを適切に設計して、受信導波路のバンドルの断面
に均一になるように、そして、出力導波路のバンドルの
外部周囲を超えて存在する光エネルギーの量が最小にな
るようにする。図４は入力導波路のバンドルからの光エ
ネルギーの理想的な形を示し、出力導波路のバンドルの
外部周囲に存在する光エネルギーは最小となっている。
ビームを適切に設計して、受信導波路のバンドルの断面
に均一になるように、そして、出力導波路のバンドルの
外部周囲を超えて存在する光エネルギーの量が最小にな
るようにする。図４は入力導波路のバンドルからの光エ
ネルギーの理想的な形を示し、出力導波路のバンドルの
外部周囲に存在する光エネルギーは最小となっている。
【００１６】図５に開示される本発明の一実施例におい
ては、入力導波路のバンドルからの光エネルギーは図４
の形状になるよう制御される。この光エネルギーの分布
は入力導波路のバンドルの端部上の凸状球形を形成し、
研磨することによって得られる。各導波路の端部の直径
は導波路のバンドルの直径に比較して小さく、各ファイ
バーの端部の非常にわずかなカーブは、光導波路の端部
からの光エネルギーを曲げるために、レンズとしてでは
なく、ウェジ、即ち、角部として機能する。
ては、入力導波路のバンドルからの光エネルギーは図４
の形状になるよう制御される。この光エネルギーの分布
は入力導波路のバンドルの端部上の凸状球形を形成し、
研磨することによって得られる。各導波路の端部の直径
は導波路のバンドルの直径に比較して小さく、各ファイ
バーの端部の非常にわずかなカーブは、光導波路の端部
からの光エネルギーを曲げるために、レンズとしてでは
なく、ウェジ、即ち、角部として機能する。
【００１７】図６において、コア６０４とクラッド６０
６からなるシングル導波路６０２からの光エネルギーの
ビームが本発明の原理により曲がる状態が図示されてい
る。光導波路の端部からの点線６０８で示される光エネ
ルギーのビームは点線６１０で表される分散の影響を受
ける。このような分散は、ファイバの端面がその縦軸に
対しわずかに斜め（角度θBで）に切断されることによ
り発生する。
６からなるシングル導波路６０２からの光エネルギーの
ビームが本発明の原理により曲がる状態が図示されてい
る。光導波路の端部からの点線６０８で示される光エネ
ルギーのビームは点線６１０で表される分散の影響を受
ける。このような分散は、ファイバの端面がその縦軸に
対しわずかに斜め（角度θBで）に切断されることによ
り発生する。
【００１８】図７において、本発明のスターカプラの特
定の実施例が図示される。入力光導波路７１０のバンド
ルは出力光導波路７１２のバンドルから距離Ｄだけ離れ
て整合している。入力バンドルの端部７１４は研磨され
て、凸状球状表面７１５を形成している。このため、バ
ンドルの各ファイバーは適切に設計された端部面を有し
ている。光導波路の受信バンドルの端部は研磨されて、
平面、または、カーブした所望の形状を有している。こ
の実施例において、光導波路の受信バンドルの端部は光
導波路の入力バンドルの端部とほぼ同じ凸状球形表面を
有している。
定の実施例が図示される。入力光導波路７１０のバンド
ルは出力光導波路７１２のバンドルから距離Ｄだけ離れ
て整合している。入力バンドルの端部７１４は研磨され
て、凸状球状表面７１５を形成している。このため、バ
ンドルの各ファイバーは適切に設計された端部面を有し
ている。光導波路の受信バンドルの端部は研磨されて、
平面、または、カーブした所望の形状を有している。こ
の実施例において、光導波路の受信バンドルの端部は光
導波路の入力バンドルの端部とほぼ同じ凸状球形表面を
有している。
【００１９】光導波路のバンドルの端部とバンドルの端
部のカーブとの間の空間は、最適結合を提供するように
決定される。図７において、準軸概略値とスネルの法則 θ＝λ／πｎｗ を用いて、ここで、θはファイバーの端面からのモード
エネルギーの分散の半角であり、ｎはバンドルの間の空
間の屈折率であり、ｗはモードフィールド半径であり、
λは光エネルギーの波長であるとすると Ｄ＝ＮＷ／（１／２）θ で表される。ここで、Ｄは入力光導波路７１０の中心光
導波路が出力光導波路７１２の全体の受信アレイを照射
するように、入力導波路のバンドルと受信導波路のバン
ドルとの間の距離、Ｗは光導波路の外径、Ｎはバンドル
の中心を通る直線により切断される光ファイバーの数で
ある。
部のカーブとの間の空間は、最適結合を提供するように
決定される。図７において、準軸概略値とスネルの法則 θ＝λ／πｎｗ を用いて、ここで、θはファイバーの端面からのモード
エネルギーの分散の半角であり、ｎはバンドルの間の空
間の屈折率であり、ｗはモードフィールド半径であり、
λは光エネルギーの波長であるとすると Ｄ＝ＮＷ／（１／２）θ で表される。ここで、Ｄは入力光導波路７１０の中心光
導波路が出力光導波路７１２の全体の受信アレイを照射
するように、入力導波路のバンドルと受信導波路のバン
ドルとの間の距離、Ｗは光導波路の外径、Ｎはバンドル
の中心を通る直線により切断される光ファイバーの数で
ある。
【００２０】入力導波路のバンドルの各導波路の中心か
らの光エネルギーは受信導波路のバンドルの中央の導波
路に向けられるべきである。図７において、各導波路の
光ビーム、最も外側の導波路からのビームも中央の導波
路の方向に向けなければならない。図に示したように、
光ビームＳは中心の導波路に向いている。ファイバー８
０２からの光エネルギーが出力光導波路７１２のバンド
ルのすべての導波路に入るためには、光エネルギーのビ
ームの中心はＳで表され、受信導波路のバンドルの中心
に向けられている。
らの光エネルギーは受信導波路のバンドルの中央の導波
路に向けられるべきである。図７において、各導波路の
光ビーム、最も外側の導波路からのビームも中央の導波
路の方向に向けなければならない。図に示したように、
光ビームＳは中心の導波路に向いている。ファイバー８
０２からの光エネルギーが出力光導波路７１２のバンド
ルのすべての導波路に入るためには、光エネルギーのビ
ームの中心はＳで表され、受信導波路のバンドルの中心
に向けられている。
【００２１】図７から θB＝（ＮＷ／２）／Ｒ； θB／２＝θ 上記二つの式を組み合わせると以下のＲが得られる。 Ｒ＝πｎｗＮＷ／４λ ここで、ｎはバンドルの間の媒体の屈折率、Ｎはバンド
ルの直径を通る線により切断されるファイバーの数、ｗ
はウェスト、また、すなわち、モードフィールド半径、
Ｗはバンドルの端部の導波路の外径、λは光エネルギー
の波長、Ｒはファイバーのバンドルの凸状球状表面の半
径。上記の関係において、ファイバーのバンドルの端部
の間の空間Ｄは凸状球状表面の半径Ｒに比較して大き
い。例えば、Ｄ：Ｒは２０：１であり、これにより非常
に良い結果が得られる。
ルの直径を通る線により切断されるファイバーの数、ｗ
はウェスト、また、すなわち、モードフィールド半径、
Ｗはバンドルの端部の導波路の外径、λは光エネルギー
の波長、Ｒはファイバーのバンドルの凸状球状表面の半
径。上記の関係において、ファイバーのバンドルの端部
の間の空間Ｄは凸状球状表面の半径Ｒに比較して大き
い。例えば、Ｄ：Ｒは２０：１であり、これにより非常
に良い結果が得られる。
【００２２】入力導波路のバンドルの端面から出力導波
路のバンドルの端面への光エネルギー伝送を最適化する
ために、これらのバンドルの導波路のコアはできるだけ
近付けて配置されれねばならない。バンドル内の光導波
路の実装密度を上げる一つの方法は、導波路のクラッド
の部分を化学的に除去することである。図８は導波路の
端面を図示し、各導波路はコアとクラッドからなる。図
９はバンドルの端面を表す。導波路のクラッド部分はほ
ぼ除去されて、コアだけが残っている。図９の導波路の
実装密度は図８のバンドルのそれよりも大きい。バンド
ルの導波路の実装密度を増加させる他の方法は、シング
ルモード導波路のコアの直径を引き抜きテーパーとして
知られる。引き抜きにより、または、熱処理により、シ
ングルモード導波路のドーパントの溶融により増加バン
ドルの導波路の実装密度を増加させることができる。
路のバンドルの端面への光エネルギー伝送を最適化する
ために、これらのバンドルの導波路のコアはできるだけ
近付けて配置されれねばならない。バンドル内の光導波
路の実装密度を上げる一つの方法は、導波路のクラッド
の部分を化学的に除去することである。図８は導波路の
端面を図示し、各導波路はコアとクラッドからなる。図
９はバンドルの端面を表す。導波路のクラッド部分はほ
ぼ除去されて、コアだけが残っている。図９の導波路の
実装密度は図８のバンドルのそれよりも大きい。バンド
ルの導波路の実装密度を増加させる他の方法は、シング
ルモード導波路のコアの直径を引き抜きテーパーとして
知られる。引き抜きにより、または、熱処理により、シ
ングルモード導波路のドーパントの溶融により増加バン
ドルの導波路の実装密度を増加させることができる。
【００２３】バンドルの導波路の実装密度は導波路がパ
ックされて、六角形のパターンを形成すると、さらに増
加する。かくして、導波路の端部を調整、例えば、導波
路のクラッド部分を除去し、導波路を六角形のパターン
ができるように積めることにより、光スターカプラの集
光効率を増加することができる。さらに、受信バンドル
の光導波路のバンドルの端部は平面化、または、カーブ
している場合には、光スターカプラの集光効率は受信導
波路のバンドルの端部が研磨されて、入力導波路のバン
ドルの端部と同様な凸状球状形状をしていると向上す
る。
ックされて、六角形のパターンを形成すると、さらに増
加する。かくして、導波路の端部を調整、例えば、導波
路のクラッド部分を除去し、導波路を六角形のパターン
ができるように積めることにより、光スターカプラの集
光効率を増加することができる。さらに、受信バンドル
の光導波路のバンドルの端部は平面化、または、カーブ
している場合には、光スターカプラの集光効率は受信導
波路のバンドルの端部が研磨されて、入力導波路のバン
ドルの端部と同様な凸状球状形状をしていると向上す
る。
【００２４】バンドルの充填係数がモードフィルド直径
（標準のファイバーでは１０μｍ）に近い外径にファイ
バーをエッチングして、減らすことにより増加させる
と、ファイバーはバンドルを形成するのは難しくなる。
その理由は、それらは薄すぎるからである。しかし、フ
ァイバーのモードフィルドサイズは炉内でファイバーを
約１３００℃の温度まで数時間加熱することにより、３
倍以上増加することができる。その後、このファイバー
は３０−５０μｍの直径にまでエッチングで細くして、
より取り扱いやすくすることもできる。あるいは、ファ
イバーをまず所望の外径までエッチングし、そして、シ
リカ、または、他の高温材料のチューブ内に束ね、そし
て、それら全体をすべてのファイバーのモードの断熱膨
張が得られるように熱処理する。上記の記載は、３次元
配置の光ファイバーに関し説明したが、２次元配置の光
ファイバーの場合、図２をそのまま平面図として視たよ
うに配置すればよい。
（標準のファイバーでは１０μｍ）に近い外径にファイ
バーをエッチングして、減らすことにより増加させる
と、ファイバーはバンドルを形成するのは難しくなる。
その理由は、それらは薄すぎるからである。しかし、フ
ァイバーのモードフィルドサイズは炉内でファイバーを
約１３００℃の温度まで数時間加熱することにより、３
倍以上増加することができる。その後、このファイバー
は３０−５０μｍの直径にまでエッチングで細くして、
より取り扱いやすくすることもできる。あるいは、ファ
イバーをまず所望の外径までエッチングし、そして、シ
リカ、または、他の高温材料のチューブ内に束ね、そし
て、それら全体をすべてのファイバーのモードの断熱膨
張が得られるように熱処理する。上記の記載は、３次元
配置の光ファイバーに関し説明したが、２次元配置の光
ファイバーの場合、図２をそのまま平面図として視たよ
うに配置すればよい。
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、ファ
イバーの端部面を所定の形状にカーブさせることによ
り、ファイバー間の結合効率を増加させることができ
る。
イバーの端部面を所定の形状にカーブさせることによ
り、ファイバー間の結合効率を増加させることができ
る。
【図１】従来のスターカプラを表す図である。
【図２】本発明のスターカプラを表す図である。
【図３】フラットな研磨端面を有する光導波路のバンド
ルからの光エネルギーの分布を表す図である。
ルからの光エネルギーの分布を表す図である。
【図４】光導波路のバンドルの研磨端面からの光エネル
ギーの理想的な形を表す図である。
ギーの理想的な形を表す図である。
【図５】本発明による凸状球状研磨端面を有する光導波
路のバンドルを表す図である。
路のバンドルを表す図である。
【図６】光エネルギーが光導波路の端面を出たときの曲
げと分散を表す図である。
げと分散を表す図である。
【図７】光導波路の端部の拡大側面図である。
【図８】コアとクラッドを有する光導波路のバンドルの
端面を表す図である。
端面を表す図である。
【図９】コアのみを有する、すなわち、クラッドのない
光導波路のバンドルの端面を表す図である。
光導波路のバンドルの端面を表す図である。
１０１ 低損失材料（誘電体）のスラブ １０２ 円形状部分 １０３ 円形状部分 １０４ 点 １０５ 点 １０６ 入力導波路 １０７ 出力導波路 ２０１ スターカプラ ２０２ 第１群のシングルモード光導波路 ２０４ スリーブ ２０６ 第１（入力）バンドル導波路 ２０８ 第２群のシングルモード光導波路 ２１０ スリーブ ２１２ 第２（出力）バンドル導波路 ２１４ スリーブ ６０２ シングルモード光導波路 ６０４ コア ６０６ クラッド ６０８ 点線 ６１０ 点線 ７１０ 入力光導波路 ７１２ 出力光導波路 ７１４ 端部 ７１５ 凸状球状表面
Claims (10)
- 【請求項１】 Ｎ個の入力ポートの少なくとも一つから
Ｎ’個の出力ポートへ光信号を同時に伝送する光信号伝
送装置において、 光エネルギーを放射する出力端と前記Ｎ個の入力ポート
の少なくとも一つから光エネルギーを受信する入力端と
を有する第１群の光導波路（２０２）と、 前記第１群の光導波路の出力端は凸状面になるよう配置
され、 前記第１群の光導波路の少なくとも一つの出力端から光
エネルギーを受信する入力端と前記Ｎ’個の出力ポート
の少なくとも一つに接続される出力端とを有する第２群
の光導波路（２０８）と、 前記第２群の光導波路の入力端は面に沿って配置され、
前記第１群の光導波路の出力端は、前記第２群の光導波
路の入力端に面して配置されることを特徴とする光信号
伝送装置。 - 【請求項２】 前記第２群の光導波路（２０８）の入力
端は、凸状面に沿って配置されることを特徴とする請求
項１の装置。 - 【請求項３】 前記第２群の光導波路（２０８）の入力
端は、前記第１群の光導波路の出力端の三次元凸状面と
ほぼ同一の凸状面に沿って配置されることを特徴とする
請求項２の装置。 - 【請求項４】 前記第１群の光導波路の、前記出力端の
凸状面と、第２群の光導波路の凸状面との関係は Ｒ＝πｎＮｗＷ／４λ の関係にあり、ここで、Ｒは凸状面の半径、ｎは光導波
路コアの屈折率、Ｎは第１群の光導波路の出力端の直径
を横切る線に沿って存在する導波路の数、ｗはビームウ
ェスト、Ｗは第１群の光導波路の出力端の外径、λは前
記光導波路によって伝送される光エネルギーの波長であ
ることを特徴とする請求項２の装置。 - 【請求項５】 凸状面沿って配置される第１群の光導波
路の出力端は六角パターンを形成するよう配置され、三
次元凸状面に沿って配置される第２群の光導波路の入力
端は六角パターンに沿って配置されることを特徴とする
請求項４の装置。 - 【請求項６】 第１群の光導波路の出力端のクラッド
は、前記導波路のコアを他の部分で包囲するクラッドよ
りも小さく、出力端の凸状面での実装密度を上げること
を特徴とする請求項５の装置。 - 【請求項７】 第２群の光導波路の入力端のクラッド
は、前記導波路のコアを他の部分で包囲するクラッドよ
り小さく、入力端の凸状面での実装密度を上げることを
特徴とする請求項６の装置。 - 【請求項８】 第１群の光導波路の出力端と第２群の光
導波路の入力端のコアはテーパーをなし、前記端部にお
いて、テーパーの直径が大きいことを特徴とする請求項
７の装置。 - 【請求項９】 第１群の光導波路の出力端は、第１バン
ドルを形成するよう並列に軸方法に配置され、第２群の
光導波路の入力端は、第２バンドルを形成するよう並列
して、軸方向に配置され、前記第１バンドルは、前記第
２バンドルと軸方向に整合し、第１群のシングルモード
光導波路の出力端は第２群のシングルモード光導波路の
入力端に面して配置されることを特徴とする請求項７の
装置。 - 【請求項１０】 前記第１バンドルを軸方向に離間し
て、第２バンドルと光学的に整合するよう保持する整合
手段をさらに有することを特徴とする請求項８の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/690,875 US5078468A (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | N×N optical star coupler |
| US690875 | 1991-04-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113515A true JPH05113515A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=24774336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4097420A Pending JPH05113515A (ja) | 1991-04-24 | 1992-03-25 | 光信号伝送装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5078468A (ja) |
| EP (1) | EP0510885A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05113515A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469277A (en) * | 1992-02-07 | 1995-11-21 | University Of Ottawa | Optical interconnection device |
| US5248977A (en) * | 1992-05-26 | 1993-09-28 | Trw Inc. | One-dimensional electronic image scanner |
| JP3369404B2 (ja) * | 1996-06-14 | 2003-01-20 | 三菱電機株式会社 | 光トリガサイリスタ |
| US5841921A (en) * | 1997-01-31 | 1998-11-24 | Wallace; Troy B. | Optical coupling device |
| US5745618A (en) * | 1997-02-04 | 1998-04-28 | Lucent Technologies, Inc. | Optical device having low insertion loss |
| US9164241B2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-10-20 | Honeywell International Inc. | Low loss passive optical hub for use in the plastic optical fiber networks |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557797A (en) * | 1978-06-29 | 1980-01-19 | Lemesle Marcel | Optical fiber coupling device |
| JPS57136611A (en) * | 1981-02-18 | 1982-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photocoupler |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4139260A (en) * | 1975-03-28 | 1979-02-13 | Thomson-Csf | Optical fibers bundles connector |
| JPS5489749A (en) * | 1977-12-27 | 1979-07-17 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Lighting optical system of endoscope |
| JPS5596904A (en) * | 1979-01-19 | 1980-07-23 | Fujitsu Ltd | Photo branching device |
| US4529267A (en) * | 1980-12-10 | 1985-07-16 | Olympus Optical Co., Ltd. | Illuminating system for endoscopes |
| JP2593430B2 (ja) * | 1984-05-02 | 1997-03-26 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡用照明光学系 |
| US4758065A (en) * | 1985-03-08 | 1988-07-19 | Mechanical Technology Incorporated | Fiber optic sensor probe |
| US4904042A (en) * | 1988-05-03 | 1990-02-27 | American Telephone And Telegraph Company | N×N optical star coupler |
| GB2219869B (en) * | 1988-06-15 | 1992-10-14 | British Telecomm | Optical coupling device |
| GB8902797D0 (en) * | 1989-02-08 | 1989-03-30 | Stc Plc | Optical fibre star coupler |
-
1991
- 1991-04-24 US US07/690,875 patent/US5078468A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-25 JP JP4097420A patent/JPH05113515A/ja active Pending
- 1992-04-16 EP EP19920303478 patent/EP0510885A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557797A (en) * | 1978-06-29 | 1980-01-19 | Lemesle Marcel | Optical fiber coupling device |
| JPS57136611A (en) * | 1981-02-18 | 1982-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photocoupler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5078468A (en) | 1992-01-07 |
| EP0510885A2 (en) | 1992-10-28 |
| EP0510885A3 (en) | 1993-02-24 |
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