JPH05249336A - 単一モード光ファイバ屈曲部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通過損失を増加させることなく、極小的な曲
率で曲げることができる単一モード光ファイバを提供す
る。 【構成】 光ファイバの一部が延伸され、その延伸部の
なだらかに直径が変化する部分が屈曲部を構成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高度情報ネットワークシ
ステムや光ＬＡＮ（構内情報通信網）等の光通信システ
ム、光計測器、光センサー等において光信号の導波路と
して用いられる光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単一モード光ファイバを用いた部
品内部の光ファイバ配線において、光ファイバをある半
径以下（標準的には半径３０ｍｍ以下）の曲率で曲げる
ことは光伝送の損失増加の要因となるため、光ファイバ
の接続部を有する部品や光ファイバ同士の接続部等では
余長処理が必要となり、光ファイバの余長処理部の大き
さによりそれらの部品や接続部等の大きさが制限され、
光ファイバを用いた部品を小型化することが困難であっ
た。また、単一モード光ファイバを配線する場合、その
最小曲率半径以下に光ファイバを曲げることは避けなけ
ればならなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
めに、エレクトロニクス・レターズ２５巻２２号（１９
８９年）の１５０６頁の論文−"Fibre-optic micro-rin
g-resonator with 2mm diameter" by C.CASPAR, E.-J.B
ACHUS と同２７巻２５号（１９９１年）の２３３４頁の
論文−"Miniature high performance Fibre loop refle
ctor" by K.P.OAKLEY, N.M.O'SULLIVAN, C.D.HUSSEY &
T.A.BIRKS にあるように、光ファイバを延伸することに
より光ファイバに径を一定に細くした部分を設け、その
一定の最小径部のみを曲げることにより曲率を低減させ
ていた。しかし、このような形状を実現するにはエレク
トロニクス・レターズ２７巻１８号（１９９１年）の１
６５４頁の論文−”CONTROL OF OPTICAL FIBRE TAPER S
HAPE" BY R.P.KENNY, T.A.BIRKS & K.P.OAKLEY にある
ように、延伸用のバーナを必要な最小径部の長さと同等
の幅で光ファイバの長さ方向に振りながら延伸する必要
があり、バーナ加熱に不安定さが生じていた。図５に上
記論文のＦｉｇ．４を示す。同図はこのように作成され
た光ファイバの延伸形状を示しており、中央付近に約７
ｍｍの長さのほぼ均一な最小径部が形成されている。し
たがって、最小径を一定に保つ時にはこの不安定要因を
除去することが困難で、形状再現性が悪く、実用性に欠
けていた。また、一定の最小径部を設ける他の方法とし
ては延伸速度とバーナの移動速度とを一定の関係に保っ
たままで延伸する方法が考えられているが、本方法では
最小径部の長さを長くとれる長所があるものの、最小径
部の径を細くすればそれだけ径の均一性の再現性が劣化
し、曲げ曲率を減少させるための手段としては実用性に
欠けていた。

【０００４】本発明の目的は、通過損失を増加させるこ
となく、極小的な曲率で曲げることができる単一モード
光ファイバ屈曲部構造を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の単一モード光ファイバ屈曲部構造は、その
光ファイバの一部が延伸されており、その延伸部のなだ
らかに直径が変化する部分が屈曲部の一部または全部を
形成していることを特徴とする。

【０００６】

【作用】従来、単一モード光ファイバは曲げ半径約３０
ｍｍ以上の曲率で曲がるとその曲部で光信号がコアの外
側に放射され通過損失増加の原因となっていた。したが
って、光信号路を形成する従来の単一モード光ファイバ
は約３０ｍｍ以上の曲率半径で曲げることが基本となっ
ていた。この損失増加を抑えたままでこれ以下の曲率半
径で曲げるためにはコアの比屈折率を標準の０．３％程
度より大きくしコア径を小さくする方法が考えられる
が、このような特殊な光ファイバを用いることは標準的
な光ファイバとの整合性が悪化するため一般的な使用に
は適さなく、その光ファイバ同士の接続性も標準的な光
ファイバより劣る。さらに、この方法では曲率半径を大
幅に減少させることは困難であった。また、本発明によ
るように延伸した後にその延伸部により屈曲部を形成す
る方法では、従来は一定の長さの最小径部を設け、その
最小径部のみを曲げる方法以外では光信号の通過損失の
増加を抑えたままで曲率半径を大幅に減少させることは
困難であると考えられていた。

【０００７】しかし、特願平１−３２６０８７号公報に
よる光ファイバ加工用小型電気炉を用いることにより光
信号の通過損失の増加なしに従来になく緩やかに滑らか
に光ファイバを延伸することが可能となった。具体的に
延伸長で比較すると、このように通過損失増加なしに滑
らかに延伸できるのはエレクトロニクス・レターズ２７
巻（１９９１年）の１６５４頁の論文−"COTROL OF OPT
ICAL FIBRE TAPER SHAPE" BY R.P.KENNY, T.A.BIRKS &
K.P.OAKLEY のＦｉｇ．１にあるように２５ｍｍ程度ま
でであったが、上記電気炉を用いることにより２５ｍｍ
以上の延伸が無損失で可能となった。図６に同論文のＦ
ｉｇ．１を示す。同図は延伸ファイバの延伸長とネック
部半径の減少率との関係を示しており、延伸長は２０ｍ
ｍ以下となっている。ただし、これらの延伸長は、延伸
の最小径部を細くすることなくほぼ一定の細さで延伸長
のみを増加させた結果ではなく、上記論文の図の様に最
小径と延伸長とはある一定の関係を保っているという前
提のもととする。この結果、従来の常識に反し、一定の
長さの最小径部を設けることなく、緩やかで滑らかな延
伸部の形成のみにより通過損失の増加を抑えたままで曲
率半径を大幅に減少させることが可能であることが明か
となった。本発明はこの新しい事実に基づいており、延
伸手段としては上記の小型電気炉に限定されるものでは
ない。

【０００８】このように、光損失の増加を抑えたまま
で、極小的な曲率で単一モード光ファイバを曲げること
ができるので、単一モード光ファイバやそれらの接続部
等の余長処理部を大幅に小さくし、部品内の配線形状に
大きな自由度を付与した部品を実用化すること、曲率制
限を大幅に緩和した単一モード光ファイバ配線を実用化
することができる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例を説明する図
であって、マイクロ・ヒータを用いて延伸した単一モー
ド光ファイバの延伸形状を示す図である。用いた光ファ
イバは標準的な光ファイバで、遮断波長は１．１５μｍ
であった。テーパ長は約４２ｍｍで、従来は３０ｍｍ程
度が限界であった。また、最小径部には均一部分は特別
形成されておらず、なだらかに直径は変化しており、量
産性に優れている。この延伸部を最小径部分を中心に半
径約１ｍｍで１８０°曲げたが、この屈曲部の光信号の
通過損失は１．２〜１．６μｍの波長領域において０．
１ｄＢ以下であった。

【００１１】図２は第１の実施例の光ファイバを１８０
°曲げる部品の構造を示す図である。

【００１２】光ファイバ１には本発明による屈曲部２が
形成され、屈曲部２は接着固定部３で固定されている。
そして屈曲部２と接着固定部３を含む光ファイバ１が屈
曲部固定用基板一体形のケース４に収容され、図上面よ
り蓋で密閉されている。ここで、ケース４の大きさは３
０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍである。この部品の光信号の通
過損失は前述の屈曲部での値と同等であった。従来は光
ファイバ線路を１８０°曲げるためには曲げ半径３０ｍ
ｍ以上が必要であった。

【００１３】図３は第１の実施例と同様な方法で屈曲部
を形成し、光ファイバカップラと組み合わせて作製し
た、入力端子と出力端子が同一面に形成された１．３１
／１．５５μｍ合分波光ファイバカップラの構造を示す
図である。

【００１４】入出力光ファイバ１１ａ〜１１ｄのうち入
出力光ファイバ１１ａと１１ｂの内側には、光ファイバ
カップラ光結合部用固定基板１３上に接着固定部１４
ａ，１４ｂで固定された光ファイバカップラ融着延伸部
１２が形成されている。そして入出力光ファイバ１１ｃ
と接着固定部１４ｂ間、入出力光ファイバ１１ｄと接着
固定部１４ｂ間にはそれぞれ本発明による光ファイバ屈
曲部１５ａ，１５ｂが形成されている。光ファイバ屈曲
部１５ａ，１５ｂは接着固定部１７ａ〜１７ｃにより光
ファイバ屈曲部固定用基板１６に固定されている。以上
述べた各部は９０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍの大きさの光
ファイバカップラケース１８に収容され、図上面より蓋
で密閉されている。光ファイバカップラの光結合部は融
着延伸法により作製した。本部品の１．５５μｍでの過
剰損失は約０．３ｄＢであった。従来の光ファイバカッ
プラは入力端子と出力端子は両端に形成されていた。本
実施例では入出力端子はピッグテイルとしたが、カップ
ラ本体が小型化したことにより、入出力端子として多芯
コネクタを一体化することが可能となり、単端挿入形の
部品が実現される。この部品を用いることにより、部品
交換の容易な装置やシステムが可能となる。

【００１５】図４は第１の実施例と同様な方法で延伸部
を形成し、第２の実施例と同様に光ファイバカップラと
本発明による屈曲部とを組み合わせて作製した２×４の
１．５５μｍ分岐用光ファイバスターカップラの例であ
る。

【００１６】入力光ファイバ２１ａと２１ｂの内側には
光結合部２３ｂと、本発明による光ファイバ屈曲部２４
ｃが形成されている。出力光ファイバ２２ａと２２ｂの
内側には光結合部２３ａと、本発明による光ファイバ屈
曲部２４ａが形成されている。出力光ファイバ２２ｃと
２２ｄの内側には光結合部２３ｃと、本発明による光フ
ァイバ屈曲部２４ｂが形成されている。光ファイバ屈曲
部２４ａと２４ｃ、光ファイバ屈曲部２４ｂと２４ｃは
それぞれ光ファイバ接続用マイクロ・キャピラリで接続
されている。そして以上の各部は本体ケース２６に収容
され、図上面より蓋で密閉されている。光結合部２３
ａ，２３ｂ，２３ｃは融着延伸法により作製した。本カ
ップラの大きさは１１６ｍｍ×２９ｍｍ×１０ｍｍとし
た。本部品の過剰損失は１．５５μｍの波長で０．３ｄ
Ｂであった。本部品は従来の方法で作製した同等の部品
と比較し体積として５分の１以下となった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光ファイ
バの一部を延伸し、その延伸部のなだらかに直径が変化
する部分で屈曲部の一部または全部を形成することによ
り、通過損失の増加なしに数ｍｍ以下の曲率半径で光フ
ァイバの屈曲部を形成する量産性に優れた技術を提供で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の、屈曲部を形成してい
る光ファイバ部分の延伸形状を表す図である。

【図２】本発明の第１の実施例の光ファイバを１８０°
曲げる部品の構造を表す図である。

【図３】本発明の第２の実施例の、入出力端子が同一面
にある１．３１／１．５５μｍ合分波光ファイバカップ
ラの構造を表す図である。

【図４】本発明の第３の実施例の、２×４の１．５５μ
ｍ分岐用光ファイバスターカップラの構造を表す図であ
る。

【図５】エレクトロニクス・レターズ２７巻１８号（１
９９１年）の１６５４頁の論文−"COTROL OF OPTICAL F
IBRE TAPER SHAPE" BY R.P.KENNY, T.A.BIRKS & K.P.OA
KLEY のＦｉｇ．４を示す図である。

【図６】同論文のＦｉｇ．１を示す図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 光ファイバ屈曲部 ３ 光ファイバ屈曲部用接着固定部 ４ ケース １１ａ〜１１ｄ 入出力光ファイバ １２ 光ファイバカップラ融着延伸部 １３ 光ファイバカップラ光結合部用固定基板 １４ａ，１４ｂ 接着固定部 １５ａ，１５ｂ 光ファイバ屈曲部 １６ 光ファイバ屈曲部用固定基板 １７ａ〜１７ｃ 接着固定部 １８ 光ファイバカップラケース ２１ａ、２１ｂ 入力光ファイバ ２２ａ〜２２ｄ 出力光ファイバ ２３ａ〜２３ｃ 光結合部 ２４ａ〜２４ｃ 光ファイバ屈曲部 ２５ａ、２５ｂ 光ファイバ接続用マイクロ・キャピ
ラリ ２６ 本体ケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一モード光ファイバ屈曲部構造におい
   て、その光ファイバの一部が延伸されており、その延伸
   部のなだらかに直径が変化する部分が屈曲部の一部また
   は全部を形成していることを特徴とする単一モード光フ
   ァイバ屈曲部構造。