JPH0797166B2 - Optical feed - Google Patents

Optical feed

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JPH0797166B2
JPH0797166B2 JP11466386A JP11466386A JPH0797166B2 JP H0797166 B2 JPH0797166 B2 JP H0797166B2 JP 11466386 A JP11466386 A JP 11466386A JP 11466386 A JP11466386 A JP 11466386A JP H0797166 B2 JPH0797166 B2 JP H0797166B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の属する技術分野 本発明は、海底光ケーブル伝送方式の中継器筐体への光
ファイバ導入部における光フィードスルの構造に関する
ものである。
Description: (1) TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of an optical feedthrough in an optical fiber introducing portion to a repeater housing of a submarine optical cable transmission system.

(2)従来技術とその問題点 第1図に海底光ケーブル伝送方式の中継器の構成の一例
を示す。ここで、1が海底光ケーブル、2がT−T接続
部、3が光フィードスル、4が中継器回路、5が端面
板、6が耐圧筐体、7が光ファイバ、8が光ファイバ融
着接続部、9がケーブル引留装置である。
(2) Prior Art and its Problems FIG. 1 shows an example of the configuration of a repeater of a submarine optical cable transmission system. Here, 1 is a submarine optical cable, 2 is a T-T connection part, 3 is an optical feedthrough, 4 is a repeater circuit, 5 is an end face plate, 6 is a pressure-resistant housing, 7 is an optical fiber, and 8 is an optical fiber fusion bonding. The connecting portion 9 is a cable retractor.

中継器は水深8000mにも及ぶ海底に敷設される可能性が
有り、光フィードスル3は最大800気圧に及ぶ高水圧に
対する耐水圧性と長期間にわたり耐圧筐体6内部の湿度
を低く抑えるための優れた気密性が要求されると共に、
伝送特性を劣化させることなく光ファイバを中継器回路
4へ導入する必要がある。
The repeater may be laid on the seabed up to a depth of 8000m, and the optical feedthrough 3 is excellent in water pressure resistance against high water pressure up to 800 atm and keeps the humidity inside the pressure-resistant housing 6 low for a long time. Airtightness is required,
It is necessary to introduce an optical fiber into the repeater circuit 4 without degrading the transmission characteristics.

従来の光フィードスル3は、外径約0.1mmと極めて細径
の光ファイバ素線外周で直接、エポキシ系接着剤及び半
田により水密、気密を保つ構造が主流であった。
In the conventional optical feedthrough 3, a structure in which the outer diameter is about 0.1 mm and the outer circumference of the optical fiber element wire is extremely thin is directly maintained by the epoxy adhesive and the solder to be watertight and airtight.

しかし、このような構造では製造時及び高水圧印加時に
光ファイバ素線に不均等な応力が加わることを防ぐた
め、接着剤の真空吸引による充填等、複雑な製造工程を
伴うという欠点があった。しかも、このように複雑で細
心の注意を要する工程を経て製造された従来のフィード
スルも、前記不均等応力を皆無とすることは不可能で、
その結果、温度変化に応じて僅かな光損失変動は避けら
れない。また、フィードスル部に海水圧が加わると更に
前記応力不均等が促進される恐れもあった。
However, in such a structure, there is a drawback that complicated manufacturing steps such as filling by vacuum suction of an adhesive are involved in order to prevent uneven stress from being applied to the optical fiber strand during manufacturing and application of high water pressure. . Moreover, it is impossible to eliminate the non-uniform stress even in the conventional feedthrough manufactured through such a complicated and delicate process.
As a result, a slight change in optical loss due to temperature changes is inevitable. Further, if seawater pressure is applied to the feedthrough portion, the stress unevenness may be further promoted.

(3)発明の目的 本発明の目的は、小型で、耐圧、気密性に優れた光フィ
ードスルを提供することにある。
(3) Object of the Invention An object of the present invention is to provide a small-sized optical feedthrough excellent in pressure resistance and airtightness.

(4)発明の構成 (4−1)発明の特徴と従来の技術との差異 本発明は、海底光中継器筐体において、端面板金属に固
定した保持部材の光信号導入孔の開口部に、平板基板上
にマイクロレンズを二次元アレイ状に配置した二個の平
板マイクロレンズアレイを接合した状態で耐水圧、気密
性を保って装着し、高圧側の平板マイクロレンズアレイ
には、海底光ケーブルの光ファイバを二次元アレイ状に
成端した第1の光ファイバ成端部を接合し、低圧側の平
板マイクロレンズアレイには、中継器回路から導出され
た光ファイバを二次元アレイ状に成端した第2の光ファ
イバ成端部を接合したことを最も主要な特徴とする光フ
ィードスルであって、従来、本発明のような構造を高水
圧が加わる部分に使用した例はない。
(4) Configuration of the Invention (4-1) Difference between Features of the Invention and Prior Art The present invention relates to an opening of an optical signal introduction hole of a holding member fixed to an end plate metal in a submarine optical repeater housing. , The two flat plate microlens arrays, in which the microlenses are arranged in a two-dimensional array on the flat plate substrate, are attached to the flat plate microlens array on the high-voltage side while maintaining water pressure resistance and airtightness. The optical fiber derived from the repeater circuit is formed into a two-dimensional array by joining the first optical fiber terminations, which are obtained by terminating the optical fibers of This is an optical feedthrough whose main feature is to join the terminated second optical fiber terminations, and conventionally there is no example in which the structure of the present invention is used in a portion to which high water pressure is applied.

また、別の例では、先の構造の光フィードスルにおい
て、二個の平板マイクロレンズアレイをガイドを介した
コネクタ式接続とし、海底光ケーブル側光ファイバと中
継器回路側光ファイバの多心一括接続を可能としたこと
を最も主要な特徴とする。
In another example, in the optical feedthrough with the above structure, two flat plate microlens arrays are connected by a connector through a guide, and the submarine optical cable side optical fiber and the repeater circuit side optical fiber are collectively connected. The most important feature is that.

従来、光ファイバの多心一括接続機能を有した光フィー
ドスルはない。
Conventionally, there is no optical feedthrough having a function of collectively connecting multiple optical fibers.

(4−2)実施例 第2図は本発明の基本構造を説明する図であって、10が
保持部材、11が中継器回路側光ファイバ、12が海底光ケ
ーブル側光ファイバ、13が光ファイバ成端部A(第1の
光ファイバ成端部)、14が平板マイクロレンズアレイ
A、16が平板マイクロレンズアレイB、17が光ファイバ
成端部B(第2の光ファイバ成端部)、18が接着剤、19
が半田、20がメタルコート、21がOリング、22がメタル
Cリング、23が平板ガラス内に形成されたマイクロレン
ズ、25が押さえ部品、26が信号光の軌跡である。
(4-2) Example FIG. 2 is a view for explaining the basic structure of the present invention, in which 10 is a holding member, 11 is a repeater circuit side optical fiber, 12 is a submarine optical cable side optical fiber, and 13 is an optical fiber. Termination part A (first optical fiber termination part), 14 is a flat plate microlens array A, 16 is a flat plate microlens array B, 17 is an optical fiber termination part B (second optical fiber termination part), 18 is adhesive, 19
Is solder, 20 is a metal coat, 21 is an O-ring, 22 is a metal C-ring, 23 is a microlens formed in flat glass, 25 is a pressing component, and 26 is a locus of signal light.

第2図に示す光フィードスルは通常は金属等による耐圧
構造内に位置し水圧を受けることはないが、ケーブル断
線等による浸水により水圧を受ける可能性が有り、この
時、耐圧筐体6内部への浸水を防止する必要がある。第
2図中、端面板5の左側が高圧側、右側が低圧側であ
る。
The optical feedthrough shown in FIG. 2 is usually located in a pressure resistant structure made of metal or the like and is not subject to water pressure, but there is a possibility that it will be subjected to water pressure due to flooding due to cable breakage, etc. It is necessary to prevent the infiltration of water. In FIG. 2, the left side of the end plate 5 is the high pressure side and the right side is the low pressure side.

平板マイクロレンズアレイA14,B16は平板状のガラスに
イオン交換拡散法,電界移入法等により、半径及び深さ
方向に三次元的に屈折率分布を与えたマイクロレンズ23
を二次元アレイ状に配列した構造であり、該平板マイク
ロレンズアレイA14,B16を個々のマイクロレンズ23の大
口径側が突き合うように接合する。更に、中継器回路側
光ファイバ11と海底光ケーブル側光ファイバ12の端面を
対応するマイクロレンズ23の焦点に高精度に配列した光
ファイバ成端部A13,B17を各々、前記平板マイクロレン
ズアレイA14,B16に積層し、いわゆる積層光回路を形成
する。
The flat plate microlens arrays A14 and B16 are microlenses 23 in which a flat glass is provided with a three-dimensional refractive index distribution in the radius and depth directions by an ion exchange diffusion method, an electric field transfer method, or the like.
Are arranged in a two-dimensional array, and the flat plate microlens arrays A14 and B16 are joined so that the large-diameter side of each microlens 23 abuts. Further, the optical fiber terminations A13, B17 in which the end faces of the repeater circuit side optical fiber 11 and the submarine optical cable side optical fiber 12 are arranged with high precision at the focal point of the corresponding microlens 23, respectively, the flat plate microlens array A14, Stacked on B16 to form a so-called stacked optical circuit.

この基本構造では、前記積層光回路と保持部材10間の水
密、気密は平板マイクロレンズアレイA14の外周にメタ
ルコート20を施して該メタルコート20と保持部材10の間
を半田19で封着して気密を保ち、更にその高圧側を接着
剤18で封着し水密を保っている。尚、保持部材10の材質
にセラミックを適用し、ガラス・セラミック接着用半田
で気密封止してもよい。
In this basic structure, for the watertightness and airtightness between the laminated optical circuit and the holding member 10, a metal coat 20 is applied to the outer periphery of the flat plate microlens array A14, and the metal coat 20 and the holding member 10 are sealed with solder 19. The airtightness is maintained, and the high pressure side is further sealed with an adhesive 18 to keep it watertight. It should be noted that ceramic may be applied to the material of the holding member 10, and the glass / ceramic bonding solder may be hermetically sealed.

また、保持部材10と端面板5間はOリング21で水密を保
ち、該Oリング21の低圧側でメタルCリング22により気
密を保つ。
The O-ring 21 keeps the watertightness between the holding member 10 and the end plate 5, and the metal C ring 22 keeps the airtightness on the low pressure side of the O-ring 21.

保持部材10と端面板5間のメタルCリング22による気密
保持法の代りにテーパコーンによる接触法も用いること
もできる。
Instead of the airtight holding method using the metal C ring 22 between the holding member 10 and the end face plate 5, a contact method using a tapered cone can also be used.

この基本構造の効果としては、前記マイクロレンズ23は
参考文献(伊賀他、「マイクロレンズの進歩」電子通信
学会誌68−12,P1297)によると直径0.9mm、間隔も直径
と同程度で作製可能であるため、光フィードスルの飛躍
的な小型化が可能となる。
As for the effect of this basic structure, the microlens 23 can be manufactured with a diameter of 0.9 mm and an interval of about the same as the diameter according to the reference (Iga et al., "Progress of microlenses", IEICE Journal 68-12, P1297). Therefore, the optical feedthrough can be dramatically reduced in size.

また、従来の光フィードスルのように細径の光ファイバ
の外周に直接、接着剤、半田による水密、気密構造を施
す必要がなく、光ファイバに比べて外形が大きい平板マ
イクロレンズアレイA14の外周のみに水密、気密構造を
施せばよいという利点がある。
In addition, unlike the conventional optical feedthrough, it is not necessary to directly provide a watertight or airtight structure with an adhesive or solder to the outer circumference of a small-diameter optical fiber, and the outer circumference of the flat plate microlens array A14 is larger than the optical fiber. There is an advantage that only the watertight and airtight structure should be applied.

第3図は本発明の他の基本構造を説明する図であって、
24はガイドである。
FIG. 3 is a diagram for explaining another basic structure of the present invention,
24 is a guide.

この基本構造は、前述の積層光回路において、平板マイ
クロレンズアレイA14と同B16の間を脱着可能にし、ガイ
ド24を介してコネクタ式の接続機能を有している。
This basic structure allows the flat plate microlens arrays A14 and B16 in the above-mentioned laminated optical circuit to be detachable, and has a connector-type connection function via the guide 24.

ここで、前記平板マイクロレンズアレイA14と同B16の接
合面において、発光素子に悪影響を及ぼす反射光を発生
する可能性が有る空気層を排除するために、第3図中左
側からバネ等により押圧を加えること、無反射コート膜
を介在させること等を採用することができる。
Here, in order to eliminate an air layer that may generate reflected light that adversely affects the light emitting element, at the joint surface of the flat plate microlens arrays A14 and B16, a spring or the like is pressed from the left side in FIG. It is possible to employ the addition of the above, interposing a non-reflective coating film, or the like.

この基本構造の効果としては、光フィードスルにコネク
タ式の光ファイバ接続機能を付与することにより、伝送
路の建設および修理等の海底光ケーブルと中継器回路の
光学的接続の簡略化、中継器筐体の小型化を可能にする
ことにある。
The effect of this basic structure is to add a connector-type optical fiber connection function to the optical feedthrough to simplify the optical connection between the submarine optical cable and the repeater circuit for construction and repair of transmission lines, and the repeater housing. It is to enable the miniaturization of the body.

(5)発明の効果 以上説明したように、平板マイクロレンズアレイは光学
的にはレンズアレイの機能を果たすと同時に、機械的に
は均一な平板ガラスと同等の優れた強度を有するので、
本発明に従って、これを耐水圧機能と共に多数のファイ
バからの光信号を一括して中継器内に効率良く導入する
機能の異なる二つの機能を要求される光フィードスル部
に適用すると、一つの素子でこれを達成できるので、小
型化と高信頼化を一挙に達成できる大きな効果がある。
(5) Effects of the Invention As described above, the flat plate microlens array optically functions as a lens array, and at the same time has mechanically excellent strength equal to that of a flat plate glass.
According to the present invention, when this is applied to an optical feed-through part which is required to have two functions different from each other in that the optical signals from a large number of fibers are collectively introduced into the repeater efficiently together with the water pressure resistant function, one element is obtained. Since this can be achieved with, there is a great effect that miniaturization and high reliability can be achieved all at once.

また、平板マイクロレンズアレイの同一のものを規格化
して大量生産が可能であるという特徴を生かし、二個の
平板マイクロレンズアレイの間にガイドを介してコネク
タ式接続機能を付与することにより、従来の海底光中継
器筐体では融着接続を適用していた伝送路の建設および
修理等の海底光ケーブルと中継器回路の光学的接続の簡
略化、融着接続に伴う余長処理部が不要になることによ
る海底光中継筐体の小型化が可能となる利点がある。
Also, by taking advantage of the fact that the same flat plate microlens array can be standardized and mass-produced, a connector type connection function is added between two flat plate microlens arrays via a guide, so In the submarine optical repeater housing, the fusion splicing was applied. Simplification of the optical connection between the submarine optical cable and the repeater circuit, such as the construction and repair of the transmission line, and the extra length processing part associated with the fusion splicing is unnecessary. As a result, there is an advantage that the submarine optical relay housing can be downsized.

また、細径のファイバ同士を直接突き合わせるコネクタ
に比べ、本発明はマイクロレンズでファイバからの光を
大径の平行光に変換して相手側のマイクロレンズに入射
する構成であるから、従来のような極限の加工精度を要
することなく一括多心の構成でも高い接続効率を得るこ
とができる利点がある。
Further, as compared with a connector in which small-diameter fibers are directly abutted to each other, the present invention has a configuration in which light from a fiber is converted into large-diameter parallel light by a microlens and is incident on a microlens on the other side. There is an advantage that a high connection efficiency can be obtained even with a collective multi-core configuration without requiring such extreme processing accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来の海底光中継器筐体例を示す縦断面略図、
第2図は本発明の基本構造例を示す縦断面図、第3図は
本発明の他の構造例を示す縦断面図である。 1……海底光ケーブル、4……中継器回路、5……端面
板、6……耐圧シリンダ、11……光ファイバA、12……
光ファイバB、13……光ファイバ成端部A(第1の光フ
ァイバ成端部)、14……平板マイクロレンズアレイA、
16……平板マイクロレンズアレイB、17……光ファイバ
成端部B(第2の光ファイバ成端部)、18……接着剤、
19……半田、20……メタルコート、23……平板ガラス内
に形成されたマイクロレンズ、24……ガイド、25……押
さえ部品、26……信号光の軌跡。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing an example of a conventional submarine optical repeater housing,
FIG. 2 is a vertical sectional view showing an example of the basic structure of the present invention, and FIG. 3 is a vertical sectional view showing another example of the present invention. 1 ... Submarine optical cable, 4 ... Repeater circuit, 5 ... End plate, 6 ... Pressure-resistant cylinder, 11 ... Optical fiber A, 12 ...
Optical fiber B, 13 ... Optical fiber termination A (first optical fiber termination), 14 ... Flat plate microlens array A,
16: Flat plate microlens array B, 17: Optical fiber termination B (second optical fiber termination), 18: Adhesive,
19 …… Solder, 20 …… Metal coat, 23 …… Microlens formed in flat glass, 24 …… Guide, 25 …… Pressing part, 26 …… Signal light trajectory.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】海底光中継器筐体の耐圧シリンダの端面板
を貫通した光信号導入孔にケーブル側及び中継器側から
各々一本以上の光ファイバを接続した一対の光学素子を
耐水圧気密を保って対向装着した構造であって、前記一
対の光学素子は、二個の平板マイクロレンズアレイをケ
ーブル側および中継器回路側から突き合わせ接合して構
成され、前記ケーブル側平板マイクロレンズアレイには
海底光ケーブルの一心以上の光ファイバを前記アレイ中
の個々のマイクロレンズと各々位置が対応するように配
列し接続成端した第1の光ファイバ成端部が接合され、
更に、前記中継器側の平板マイクロレンズアレイには中
継器回路から導出された一心以上の光ファイバを前記ア
レイ中の個々のマイクロレンズと各々位置が対応するよ
うに配列し接続成端した第2の光ファイバ成端部が接合
されたことを特徴とする光フィードスル。
1. A pair of optical elements in which one or more optical fibers are respectively connected from a cable side and a repeater side to an optical signal introducing hole penetrating an end face plate of a pressure resistant cylinder of a submarine optical repeater housing, and a pair of optical elements are airtightly sealed against water pressure. The pair of optical elements is a structure in which two flat plate microlens arrays are abutted and joined from the cable side and the repeater circuit side, and the pair of optical elements are provided in the cable side flat plate microlens array. A first optical fiber termination portion is formed by arranging one or more optical fibers of the submarine optical cable so as to correspond to the positions of the individual microlenses in the array and connecting and terminating the optical fibers.
Further, in the flat plate microlens array on the repeater side, one or more optical fibers derived from the repeater circuit are arranged so as to correspond to the positions of the individual microlenses in the array. An optical feedthrough characterized in that the optical fiber terminations are joined together.
【請求項2】二個の平板マイクロレンズアレイの接合を
ガイドを介したコネクタ式接合としたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の光フィードスル。
2. The optical feedthrough according to claim 1, wherein the two flat plate microlens arrays are joined by a connector type via a guide.
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