JPH09159862A - Optical fiber connector - Google Patents

Optical fiber connector

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JPH09159862A
JPH09159862A JP7319342A JP31934295A JPH09159862A JP H09159862 A JPH09159862 A JP H09159862A JP 7319342 A JP7319342 A JP 7319342A JP 31934295 A JP31934295 A JP 31934295A JP H09159862 A JPH09159862 A JP H09159862A
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optical fiber
fiber connector
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waveguide
internal reflection
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the connector which can connect an optical fiber with high NA to an optical fiber with low NA and the same or a smaller internal diameter with low loss. SOLUTION: Signal light of the highest-order mode from a 1st optical fiber 3 is made temporarily high-order by a 1st internal reflecting surface 21a and then made lower-order than originally by a 2nd internal reflecting surface 22a, so that it is matched with the transmission mode of a 2nd optical fiber 4. At this time, signal light having a travel angle larger than the maximum travel angle of the 2nd optical fiber 4 about signal light made incident on the 1st tapered internal reflecting surface 21a from the 1st optical fiber 3 is reflected >=1 time by the 1st internal reflecting surface 21a. Then when the light is made incident on the 2nd tapered internal reflecting surface 22a from a repeating part 23, the light having the smallest travel angle as to the signal light having its mode converted by the 1st internal reflecting surface 21a is reflected >=1 time by the 2nd internal reflecting surface 22a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光フ
ァイバを伝送媒体に用いた光通信ネットワーク等のシス
テムにおいて異種の光ファイバを接続するときに必要と
なる光ファイバコネクタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber connector required when connecting different kinds of optical fibers in a system such as an optical communication network using a plastic optical fiber as a transmission medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、異種の光ファイバ同士を接合する
方法として、両光ファイバ間にテーパ部を介在させるも
のが開示されている(特開昭53−116850号公
報)。この方法では、開口数が小さくコア径の大きい第
1の光ファイバ端を開口数が大きくコア径の小さい第2
の光ファイバ端に接続する際に、両光ファイバの端面間
に第2の光ファイバから第1の光ファイバに向かって径
の大きくなるテーパ部を配置する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of joining different kinds of optical fibers, a method of interposing a taper portion between both optical fibers has been disclosed (JP-A-53-116850). In this method, the first optical fiber end having a small numerical aperture and a large core diameter is connected to the second optical fiber end having a large numerical aperture and a small core diameter.
When connecting to the end of the optical fiber, a tapered portion whose diameter increases from the second optical fiber to the first optical fiber is arranged between the end faces of both optical fibers.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光ファイバの
利用が進むにつれ、多くの種類の光ファイバが出回るよ
うになってきたため、上記のような方法では、異種の光
ファイバ同士をうまく接合することができない場合も生
じていた。例えばコア径が同一で開口数が異なる一対の
光ファイバを接合する場合などにおいて、上記の方法を
無理に適用しようとすれば、いずれか一方の光ファイバ
端とこれに当接するテーパ部端との間でコア径ないし口
径の差が生じ、この部分で光の漏洩によるロスが生じて
しまうからである。
However, as the use of optical fibers has advanced, many kinds of optical fibers have come into circulation. Therefore, in the above method, different kinds of optical fibers can be spliced well. There were cases where it was not possible. For example, in the case of joining a pair of optical fibers having the same core diameter but different numerical apertures, if the above method is forcibly applied, one of the optical fiber ends and the taper end that abuts on the other end This is because there is a difference in core diameter or aperture between them, and loss due to light leakage occurs in this portion.

【0004】そこで、この発明は、各種の光ファイバを
低損失で接続することができる光ファイバコネクタを提
供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber connector capable of connecting various optical fibers with low loss.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の光ファイバコネクタは、開口数の異なる
一対の光ファイバを接続するための光ファイバコネクタ
であって、光ファイバコネクタの一端側に設けられると
ともに、一端側に向けて広がる所定の第1テーパ角を有
するテーパ状の第1内反射面を備え、光ファイバコネク
タの一端から入射する光を光ファイバコネクタの他端側
に導く第1導波部と、光ファイバコネクタの他端側に設
けられ、この他端側に向けて広がる第1テーパ角よりも
大きな第2テーパ角を有し第1内反射面と同軸に配置さ
れるテーパ状の第2内反射面を備え、第1導波部側から
の光を光ファイバコネクタの他端の外側に導く第2導波
部とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the optical fiber connector of claim 1 is an optical fiber connector for connecting a pair of optical fibers having different numerical apertures, and one end of the optical fiber connector. And a tapered first internal reflection surface having a predetermined first taper angle that spreads toward one end side, and guides light incident from one end of the optical fiber connector to the other end side of the optical fiber connector. The first waveguide portion and the other end side of the optical fiber connector are provided and have a second taper angle larger than the first taper angle that spreads toward the other end side and are arranged coaxially with the first internal reflection surface. And a second waveguide portion that guides the light from the first waveguide portion side to the outside of the other end of the optical fiber connector.

【0006】また、請求項2の光ファイバコネクタは、
第1及び第2導波部間に配置され第1導波部からの光を
第2導波部に導く中継部をさらに備え、この中継部が、
円筒状の第3内反射面を有し、第1内反射面の小径側の
端部が、第3内反射面の一端と同一径で接続され、第2
内反射面の小径側の端部が、第3内反射面の他端と同一
径で接続されていることを特徴とする。
The optical fiber connector according to claim 2 is
The relay unit is further provided which is disposed between the first and second waveguide units and guides the light from the first waveguide unit to the second waveguide unit.
It has a cylindrical third internal reflection surface, and the end on the small diameter side of the first internal reflection surface is connected to one end of the third internal reflection surface with the same diameter.
The end portion on the small diameter side of the internal reflection surface is connected to the other end of the third internal reflection surface with the same diameter.

【0007】また、請求項3の光ファイバコネクタは、
第1及び第2導波部が、ロッド状の光ファイバの両端部
に形成された大径化部であることを特徴とする。
The optical fiber connector according to claim 3 is
It is characterized in that the first and second waveguide portions are large-diameter portions formed at both ends of the rod-shaped optical fiber.

【0008】また、請求項4の光ファイバコネクタは、
第1及び第2導波部が、内面を鏡面に加工した鞘状の金
属フェルールの両端部に形成された大径化部であること
を特徴とする。
The optical fiber connector according to claim 4 is
It is characterized in that the first and second waveguide portions are large-diameter portions formed at both ends of a sheath-shaped metal ferrule whose inner surface is processed into a mirror surface.

【0009】[0009]

【作用及び発明の効果】請求項1の光ファイバコネクタ
では、その一端側に設けられた第1導波部が光ファイバ
コネクタの一端側に向けて広がる所定の第1テーパ角を
有するテーパ状の第1内反射面を備え、光ファイバコネ
クタの他端側に設けられた第2導波部が光ファイバコネ
クタの他端側に向けて広がる第1テーパ角よりも大きな
第2テーパ角を有し第1内反射面と同軸に配置されるテ
ーパ状の第2内反射面を備えるので、第1内反射面につ
いての第1テーパ角と第2内反射面についての第2テー
パ角とを適宜調節することによって、開口数の互いに異
なる一対の光ファイバの接続に際して伝送モードの変換
が可能となり、これら一対の光ファイバでの伝送モード
の差に起因する接続損失を抑制できる。具体的には、例
えば第1導波部に高NAの光ファイバが接続され、第2
導波部に低NAの光ファイバが接続される場合を考慮す
ると、第2テーパ角を第1テーパ角よりも所定以上大き
くすることにより、高開口数の光ファイバ側からの高次
モードの光を低開口数の光ファイバに適合する低次モー
ドの光に変換することができ、これら一対の光ファイバ
を伝わる光の伝送モードの差に起因する接続損失を抑制
できる。この際、第1導波部の長さと第2導波部の長さ
とを適宜調節することにより、第1内反射面の大径側の
開口を、第2内反射面の大径側の開口と等しいかそれよ
りも大きいものとすることができる。よって、コア径が
大きく高開口数の光ファイバ側からの高次モードの光を
コア径が同一か小さく低開口数の光ファイバに結合する
場合にも、光ファイバコネクタ両端の開口と一対の光フ
ァイバのコア径とを一致させることができ、接続面での
損失を最小限に抑えることができる。
According to the optical fiber connector of the present invention, the first waveguide portion provided at one end of the optical fiber connector has a tapered shape having a predetermined first taper angle which spreads toward one end of the optical fiber connector. The second waveguide portion provided on the other end side of the optical fiber connector has the second internal taper angle and has a second taper angle larger than the first taper angle spreading toward the other end side of the optical fiber connector. Since the second inner reflecting surface having a tapered shape is provided coaxially with the first inner reflecting surface, the first taper angle for the first inner reflecting surface and the second taper angle for the second inner reflecting surface are appropriately adjusted. By doing so, it becomes possible to convert the transmission mode when connecting a pair of optical fibers having different numerical apertures, and it is possible to suppress the connection loss due to the difference in the transmission mode between the pair of optical fibers. Specifically, for example, an optical fiber with a high NA is connected to the first waveguide portion,
Considering the case where an optical fiber having a low NA is connected to the waveguide, by setting the second taper angle larger than the first taper angle by a predetermined value or more, the light of the higher mode from the optical fiber side having a higher numerical aperture can be obtained. Can be converted into low-order mode light suitable for an optical fiber having a low numerical aperture, and a connection loss due to a difference in transmission mode of light transmitted through the pair of optical fibers can be suppressed. At this time, by appropriately adjusting the length of the first waveguide portion and the length of the second waveguide portion, the opening on the large diameter side of the first internal reflection surface is changed to the opening on the large diameter side of the second internal reflection surface. Can be greater than or equal to. Therefore, even when the higher-order mode light from the optical fiber side with a large core diameter and a high numerical aperture is coupled to an optical fiber with the same or small core diameter and a small numerical aperture, a pair of optical fibers with the openings at both ends of the optical fiber connector are used. The core diameter of the fiber can be matched, and the loss at the connection surface can be minimized.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光ファイバ
コネクタの実施形態について、図面を参照しつつ説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an optical fiber connector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、第1実施形態の光ファイバコネク
タの構造を説明する図である。この光ファイバコネクタ
2は、コア2a及びクラッド2bを備えるプラスチック
光ファイバをロッド状に切り出したもので、高NAの第
1光ファイバ3に接合される一端側の第1導波部21
と、低NAの第2光ファイバ4に接合される他端側の第
2導波部22と、両導波部21、22間に配置されこれ
らをつなぐ中継部23とを備える。
FIG. 1 is a diagram for explaining the structure of the optical fiber connector of the first embodiment. The optical fiber connector 2 is a plastic optical fiber having a core 2a and a clad 2b cut out in a rod shape, and has a first waveguide portion 21 on one end side joined to a first optical fiber 3 having a high NA.
And a second waveguide portion 22 on the other end side that is joined to the second optical fiber 4 having a low NA, and a relay portion 23 that is arranged between the waveguide portions 21 and 22 and connects them.

【0012】第1導波部21は、一端側すなわち高NA
の第1光ファイバ3に向かって広がるテーパ状のコア/
クラッド界面である第1内反射面21aを有し、第2導
波部22も、他端側すなわち低NAの第2光ファイバ4
に向かって広がるテーパ状のコア/クラッド界面である
第2内反射面22aを有する。
The first waveguide portion 21 has one end side, that is, a high NA.
Taper core diverging toward the first optical fiber 3 of
The second waveguide 22 also has the first internal reflection surface 21a which is the cladding interface, and the second waveguide 22 also has the second optical fiber 4 of the other end side, that is, the low NA.
It has a second inner reflection surface 22a that is a tapered core / cladding interface that widens toward the.

【0013】第1内反射面21aは、その大径側で開口
の径が第1光ファイバ3のコア径と一致しており、この
第1光ファイバ3との接続に際し第1光ファイバ3のコ
ア3aに対して位置決めされる。また、第1内反射面2
1aは、その小径側で開口の径が中継部23の円筒状の
第3内反射面23aの径と一致しており、この第3内反
射面23aと連続的につながっている。
On the large diameter side of the first internal reflection surface 21a, the diameter of the opening matches the core diameter of the first optical fiber 3, and when connecting to the first optical fiber 3, the first optical fiber 3 The core 3a is positioned. In addition, the first internal reflection surface 2
1a has a diameter of the opening on the smaller diameter side that matches the diameter of the cylindrical third internal reflection surface 23a of the relay portion 23, and is continuously connected to the third internal reflection surface 23a.

【0014】第2内反射面22aは、その大径側で開口
の径が第2光ファイバ4のコア径と一致しており、この
第2光ファイバ4との接続に際し第2光ファイバ4のコ
ア4aに対して位置決めされる。また、第2内反射面2
2aは、その小径側で開口の径が中継部23の円筒状の
第3内反射面23aの径と一致しており、この第3内反
射面23aと連続的につながっている。
The diameter of the opening of the second internal reflection surface 22a is the same as the core diameter of the second optical fiber 4 on the large diameter side. The core 4a is positioned. Also, the second internal reflection surface 2
The diameter of the opening of 2a on the small diameter side matches the diameter of the cylindrical third internal reflection surface 23a of the relay portion 23, and is continuously connected to this third internal reflection surface 23a.

【0015】以下、図1の光ファイバコネクタ2におい
て接続の損失を少なくする条件について説明する。
The conditions for reducing the connection loss in the optical fiber connector 2 of FIG. 1 will be described below.

【0016】光ファイバコネクタ2での損失を少なくす
る条件として、第1光ファイバ3からの最高次モードの
信号光が、第1内反射面21aで一旦高次化された後に
第2内反射面22aで元以上に低次化されて、第2光フ
ァイバ4の伝送モードとのマッチングがとられることが
必要となる。この際、第1光ファイバ3からテーパ状の
第1内反射面21aに入射する信号光のうち第2光ファ
イバ4の最大進行角よりも大きな進行角を有する信号光
は、この第1内反射面21aで1回以上反射されるもの
とし、その後中継部23からテーパ状の第2内反射面2
2aに入射する際には、第1内反射面21aでモード変
換された信号光のうち最も進行角の小さなものが第2内
反射面22aで1回以上反射されるものとする。
As a condition for reducing the loss in the optical fiber connector 2, the signal light of the highest order mode from the first optical fiber 3 is once made higher in order by the first inner reflecting surface 21a and then the second inner reflecting surface. It is necessary to lower the order by 22a or more to match the transmission mode of the second optical fiber 4. At this time, the signal light having a larger traveling angle than the maximum traveling angle of the second optical fiber 4 among the signal light incident on the tapered first internal reflection surface 21a from the first optical fiber 3 is reflected by the first internal reflection. It is assumed that the light is reflected at least once on the surface 21a, and then the tapered second internal reflection surface 2 from the relay portion 23.
When incident on 2a, it is assumed that the signal light having the smallest advancing angle among the signal light whose mode has been converted by the first internal reflection surface 21a is reflected by the second internal reflection surface 22a one or more times.

【0017】以下、図1を参照しつつ具体的な条件につ
いて説明する。値A、B、C、r,及びxは、それぞれ
中継部23の光軸方向の長さ、第2内反射面22aの光
軸方向の長さ、第1内反射面21aの光軸方向の長さ、
第1光ファイバ3のコア径、及び中継部23のコア径に
対応する。ここで、第1内反射面21aのテーパ角をθ
1とし、第1内反射面21aに入射する最高次モードの
信号光の最大進行角をα1とし、第2内反射面22aに
入射すべき信号光の最大進行角の設定をα2とすると、 θ1={α2−α1}/2…(1) の関係が成り立つ。この場合、理想的には最大進行角α
1の信号光が第1内反射面21aで2度以上反射されて
はならず、 tanα1<{(r−(r−x)/2)}/C=r/C−tanθ1…(2) の条件をθ1とCが満たすことが望まれる。しかし、直
接接続の場合よりも損失を増加させないという観点から
は、第1光ファイバ3からの信号光のうち最終的な出射
先の第2光ファイバ4の最大進行角α3よりも大きな進
行角を有する信号光が第2内反射面22aで少なくとも
一回反射される必要がある。したがって、式(2)は、
実用上、 tanα3≧{(r−(r−x)/2)}/C=r/C−tanθ2…(3) に置き換えることができる。
Specific conditions will be described below with reference to FIG. The values A, B, C, r, and x are respectively the length in the optical axis direction of the relay portion 23, the length in the optical axis direction of the second internal reflection surface 22a, and the optical axis direction of the first internal reflection surface 21a. length,
It corresponds to the core diameter of the first optical fiber 3 and the core diameter of the relay section 23. Here, the taper angle of the first internal reflection surface 21a is θ
If the maximum traveling angle of the signal light of the highest mode incident on the first internal reflection surface 21a is α1, and the maximum traveling angle of the signal light incident on the second internal reflection surface 22a is α2, then θ1 = {Α2-α1} / 2 (1) holds. In this case, ideally the maximum advancing angle α
The signal light of 1 should not be reflected by the first internal reflection surface 21a more than once, and tan α1 <{(r- (r-x) / 2)} / C = r / C-tan θ1 (2) It is desired that θ1 and C satisfy the condition. However, from the viewpoint of not increasing the loss as compared with the case of direct connection, a traveling angle larger than the maximum traveling angle α3 of the second optical fiber 4 which is the final destination of the signal light from the first optical fiber 3 is set. It is necessary that the signal light that it has is reflected at least once by the second internal reflection surface 22a. Therefore, equation (2) becomes
Practically, it can be replaced with tan α3 ≧ {(r- (r-x) / 2)} / C = r / C-tan θ2 (3).

【0018】一方、第2内反射面22aのテーパ角をθ
2とし、この第2光ファイバ4のコア径をrとすると、
理想的には第2内反射面22aに入射する光のうち進行
角がα3以上のものが少なくとも一回反射されなければ
ならならず、進行角α2の光が進行角α3以下にならなけ
ればならない。したがって、 tanα3≧{(r−(r−x)/2)}/B=r/B−tanθ2…(4)、 θ2≧{α2−α3}/2…(5) の条件をθ2とBが満たせばよい。ただし、第1内反射
面21aで高次側に変換された信号光のうち最も進行角
が小さい信号光(進行角α2’)が第2内反射面22a
で反射されれば直接接続の場合よりも損失を減少させる
ことができるので、式(4)は、実用上、 tanα2’≧{(r−(r−x)/2)}/B=r/B−tanθ2…(6) と書き換えることができる。
On the other hand, the taper angle of the second internal reflection surface 22a is set to θ.
2, and the core diameter of this second optical fiber 4 is r,
Ideally, light having a traveling angle of α3 or more should be reflected at least once among lights incident on the second internal reflection surface 22a, and light having a traveling angle of α2 should be less than or equal to the traveling angle α3. . Therefore, tan α3 ≧ {(r- (r-x) / 2)} / B = r / B-tan θ2 ... (4), θ2 ≧ {α2-α3} / 2 ... (5) Just fill. However, the signal light having the smallest traveling angle (traveling angle α2 ′) of the signal light converted to the higher order side by the first inner reflecting surface 21a is the second inner reflecting surface 22a.
Since the loss can be reduced as compared with the case of direct connection, the equation (4) is practically expressed as tan α2 ′ ≧ {(r- (r-x) / 2)} / B = r / It can be rewritten as B-tan θ2 (6).

【0019】以上は、単一方向の結合を考えたが、双方
向の光通信等の用途では、双方向の結合を考える必要が
ある。この場合にも光ファイバコネクタ2での損失を少
なくするためには、上記の逆の論理で条件を定める必要
があるが、結果的には上式(3)、(5)、(6)等に
おいて符号を適宜置き換えればよい。
Although unidirectional coupling has been considered above, bidirectional coupling must be considered in applications such as bidirectional optical communication. Also in this case, in order to reduce the loss in the optical fiber connector 2, it is necessary to determine the condition by the reverse logic of the above, but as a result, the above equations (3), (5), (6), etc. In the above, the symbols may be replaced appropriately.

【0020】以下、第1実施形態の具体的実施例につい
て説明する。互いに接続すべき第1及び第2光ファイバ
3、4は、ともにコア径が1.0mmのプラスチック光
ファイバとした。ただし、第1光ファイバ3は、NAが
0.5の従来タイプのもので、第2光ファイバ4は、伝
送帯域を大きくしたNAが0.3の低NAタイプのもの
である。したがって、第1光ファイバ3を伝送する信号
光の最大進行角α1は20゜であり、第2光ファイバ4
を伝送する信号光の最大進行角α3は11.6゜であ
る。
Specific examples of the first embodiment will be described below. The first and second optical fibers 3 and 4 to be connected to each other were both plastic optical fibers having a core diameter of 1.0 mm. However, the first optical fiber 3 is a conventional type with an NA of 0.5, and the second optical fiber 4 is a low NA type with a wide transmission band and an NA of 0.3. Therefore, the maximum traveling angle α1 of the signal light transmitted through the first optical fiber 3 is 20 °, and the second optical fiber 4
The maximum advancing angle α3 of the signal light for transmitting is 11.6 °.

【0021】中継部23における信号光の最大進行角α
2は、他の設定条件に応じて適宜変更する必要もある
が、ここでは29.6゜とする。つまり、中継部23を
構成するプラスチック光ファイバはNAが0.7のもの
を用いる。このとき、第1内反射面21aのテーパ角θ
1は、式(1)より4.8゜とすることとなる。このよ
うに、テーパ角θ1が4.8゜であることから、図1図
示の幾何学的関係を利用し、臨界条件として、概算で (r−x)/2C=tan4.8゜ の関係が得られ、また式(3)の関係から、 (r+x)/2C=tan11.6゜ の関係が得られる。r=1.0mmとしてこれらの式を
解くと、中継部23のコア径x=0.38mmと、第1
内反射面21aの光軸方向の長さC=3.36mmとを
得る。
The maximum traveling angle α of the signal light in the repeater 23
It is necessary to change 2 according to other setting conditions, but here it is set to 29.6 °. That is, the plastic optical fiber forming the relay section 23 has an NA of 0.7. At this time, the taper angle θ of the first internal reflection surface 21a
1 is set to 4.8 ° from the equation (1). As described above, since the taper angle θ1 is 4.8 °, the geometrical relation shown in FIG. 1 is used, and as a critical condition, the relation of (r−x) /2C=tan4.8° is approximately calculated. Further, the relationship of (r + x) /2C=tan11.6° is obtained from the relationship of the expression (3). Solving these equations with r = 1.0 mm, the core diameter x = 0.38 mm of the relay portion 23
The length C of the internal reflection surface 21a in the optical axis direction is C = 3.36 mm.

【0022】第2内反射面22aに入射する進行角α2
の光は、ここで反射されて進行角α3になる。したがっ
て、第2内反射面22aのテーパ角θ2は、式(5)よ
り9.0゜とすることとなる。また、α2’=2×θ1+
11.6゜であり、式(6)から、臨界条件として (r+x)/2B=tan21.2゜ の関係が得られる。r=1.0mm、x=0.38mm
としてこの式を解くと、第2内反射面22aの光軸方向
の長さB=1.77mmを得る。すなわち、第2内反射
面22aの光軸方向の長さは、1.77mm以上である
ことを要する。
The traveling angle α 2 incident on the second internal reflection surface 22a
Light is reflected here to have a traveling angle α3. Therefore, the taper angle θ2 of the second internal reflection surface 22a is 9.0 ° according to the equation (5). Also, α2 '= 2 × θ1 +
It is 11.6 °, and the relation (r + x) /2B=tan21.2° is obtained as the critical condition from the equation (6). r = 1.0 mm, x = 0.38 mm
By solving this equation, the length B of the second internal reflection surface 22a in the optical axis direction B = 1.77 mm is obtained. That is, the length of the second internal reflection surface 22a in the optical axis direction needs to be 1.77 mm or more.

【0023】ただし、第2内反射面22a出射側開口
(大径側)の径と第2光ファイバ4のコア径とが一致し
なければならないので、 tanθ2=(r−x)/2C=tan9.0゜ となり、実際は、B=2.0mmとする必要がある。
However, since the diameter of the exit side opening (larger diameter side) of the second internal reflection surface 22a and the core diameter of the second optical fiber 4 must match, tan θ2 = (r−x) / 2C = tan9 It becomes 0.0 °, and it is necessary to set B = 2.0 mm in practice.

【0024】以上の説明おいて、中継部23の光軸方向
の長さAについては、特に制限が設けられておらず、光
ファイバコネクタ2や第1及び第2光ファイバ3、4の
マウントの際の都合を考慮して適宜設定できる。これ
は、この長さAはモード変換に直接影響しないからであ
る。ただし、中継部23の第3内反射面23aでは反射
ごとに散乱損失が生じるので、この長さAはなるべく短
くすることが好ましい。なお、実際の実施例ではA=
0.7mmとした。
In the above description, the length A of the relay portion 23 in the optical axis direction is not particularly limited, and the length of the mount of the optical fiber connector 2 and the first and second optical fibers 3, 4 is not limited. It can be set appropriately in consideration of circumstances. This is because this length A does not directly affect the mode conversion. However, since scattering loss occurs at each reflection on the third internal reflection surface 23a of the relay portion 23, it is preferable to make the length A as short as possible. In the actual embodiment, A =
0.7 mm.

【0025】以下、図1の光ファイバコネクタ2の作製
について簡単に説明する。光ファイバコネクタ2の作製
には、鞘状の金属フェルール5を用いた。この金属フェ
ルール5に細径でNA=0.7でPMMAコアのプラス
チック光ファイバを挿入し、外側から加熱することによ
り、金属フェルール5の両端部分で加熱収縮を生じさせ
た。その後、この両端部分を切断し、端面を研磨するこ
とにより、図示のような光ファイバコネクタ2が得られ
た。
The production of the optical fiber connector 2 shown in FIG. 1 will be briefly described below. A sheath-shaped metal ferrule 5 was used for manufacturing the optical fiber connector 2. A plastic optical fiber of PMMA core having a small diameter and NA = 0.7 was inserted into the metal ferrule 5 and heated from the outside to cause heat shrinkage at both end portions of the metal ferrule 5. After that, the both end portions were cut and the end faces were polished to obtain the optical fiber connector 2 as illustrated.

【0026】以下、図1の光ファイバコネクタ2の評価
について簡単に説明する。光ファイバコネクタ2の両端
に第1及び第2光ファイバ3、4の端面をそれぞれ当接
させ、当接面に屈折率整合用オイルを極く少量注入し
た。NAの大きい第1光ファイバ側から波長660nm
の安定化させた試験光を入射させたところ、入力38μ
Wに対し出力29μWが得られた。挿入損失は、1.1
7dBであった。
The evaluation of the optical fiber connector 2 of FIG. 1 will be briefly described below. The end faces of the first and second optical fibers 3 and 4 were respectively brought into contact with both ends of the optical fiber connector 2, and a very small amount of index matching oil was injected into the contact faces. Wavelength 660 nm from the side of the first optical fiber with a large NA
When the stabilized test light of
An output of 29 μW with respect to W was obtained. Insertion loss is 1.1
7 dB.

【0027】一方、図1の光ファイバコネクタ2を用い
ないで第1及び第2光ファイバ3、4の端面を直接当接
させ、当接面に屈折率整合用オイルを用いて極く少量注
入した。NAの大きい第1光ファイバ側から上記と同じ
試験光を入射させたところ、入力38μWに対し出力2
1μWが得られた。挿入損失は、2.57dBであっ
た。
On the other hand, the end faces of the first and second optical fibers 3 and 4 are directly brought into contact with each other without using the optical fiber connector 2 shown in FIG. did. When the same test light was made incident from the side of the first optical fiber with a large NA, the output was 2 for the input of 38 μW.
1 μW was obtained. The insertion loss was 2.57 dB.

【0028】図2は、第2実施形態の光ファイバコネク
タの構造を説明する図である。第2実施形態の光ファイ
バコネクタ20は、第1実施形態の光ファイバコネクタ
2の変形例であり、同一部分ないし同一機能部分には同
一符号を付して重複説明を略する。
FIG. 2 is a view for explaining the structure of the optical fiber connector of the second embodiment. The optical fiber connector 20 of the second embodiment is a modified example of the optical fiber connector 2 of the first embodiment, and the same portions or the same functional portions will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.

【0029】第2実施形態の光ファイバコネクタ20
は、プラスチック光ファイバをテーパ化加工するのでは
なく、金属フェルール20自体を加工して形成したもの
である。すなわち、光ファイバコネクタ20は、高NA
の第1光ファイバ3に接合すべき金属フェルール20一
端側の中空部で構成される第1導波部21と、低NAの
第2光ファイバ4に接合すべき金属フェルール20他端
側の中空部で構成される第2導波部22と、両導波部2
1、22間に配置されこれらをつなぐ中空部分である中
継部23とを備える。
Optical fiber connector 20 of the second embodiment
Is formed by processing the metal ferrule 20 itself instead of tapering the plastic optical fiber. That is, the optical fiber connector 20 has a high NA.
Of the metal ferrule 20 to be joined to the first optical fiber 3 of the first waveguide section 21 and a hollow of the other end of the metal ferrule 20 to be joined to the second optical fiber 4 of low NA. Second waveguide portion 22 composed of two parts and both waveguide portions 2
1 and 22 and a relay portion 23 which is a hollow portion that connects them.

【0030】第1導波部21は、高NAの第1光ファイ
バ3に向かって広がるテーパ状の第1内反射面21aを
有し、第2導波部22も、低NAの第2光ファイバ4に
向かって広がるテーパ状の第2内反射面22aを有す
る。そして、中継部23は、第1及び第2内反射面21
a、22aの小径側の開口に接続される第3内反射面2
3aを有する。
The first waveguide portion 21 has a tapered first internal reflection surface 21a which spreads toward the first optical fiber 3 having a high NA, and the second waveguide portion 22 also has a low NA second light. It has a tapered second internal reflection surface 22a that spreads toward the fiber 4. Then, the relay portion 23 includes the first and second internal reflection surfaces 21.
a, 22a third inner reflection surface 2 connected to the opening on the smaller diameter side
3a.

【0031】第1及び第2内反射面21a、22aの寸
法は、第1実施形態の光ファイバコネクタ2の場合と多
少異なる。これは、光ファイバコネクタ20が中空にな
っているため、第1光ファイバ3の端面から出射して第
1導波部21に入射する信号光の進行角が第1光ファイ
バ3中の進行角よりも大きくなってしまうことに起因す
る。ただし、第1及び第2内反射面21a、22aの寸
法は、第1及び第3光ファイバ3、4の見かけ上のNA
が、第1及び第3光ファイバ3、4端面における屈折分
だけ増加したとして処理するだけで第1実施形態の場合
と同様に決定することができる。
The dimensions of the first and second internal reflection surfaces 21a and 22a are slightly different from those of the optical fiber connector 2 of the first embodiment. Since the optical fiber connector 20 is hollow, the traveling angle of the signal light emitted from the end face of the first optical fiber 3 and incident on the first waveguide 21 is the traveling angle in the first optical fiber 3. It will be larger than. However, the dimensions of the first and second internal reflection surfaces 21a and 22a are determined by the apparent NA of the first and third optical fibers 3 and 4.
However, it can be determined in the same manner as in the case of the first embodiment only by treating it as having increased by the amount of refraction at the end faces of the first and third optical fibers 3 and 4.

【0032】以下、第2実施形態に係る光ファイバコネ
クタ2の具体的実施例について説明する。第1及び第2
光ファイバ3、4は、第1実施形態の具体的実施例の場
合と同様に、ともにコア径が1.0mmのプラスチック
光ファイバとした。また、第1光ファイバ3は、NAが
0.5の従来タイプのもので、第2光ファイバ4は、N
Aが0.3の低NAタイプのものである。したがって、
第1光ファイバ3を伝送される信号光の最大進行角α1
は20.0゜であるが、第1内反射面21aに入射する
信号光の最大進行角α1は30.0゜となる。また、第
2光ファイバ4を伝送される信号光の最大進行角α3は
11.6゜であるが、第2内反射面22aに入射する信
号光の最大進行角α2は17.4゜となる。
Specific examples of the optical fiber connector 2 according to the second embodiment will be described below. First and second
The optical fibers 3 and 4 are both plastic optical fibers having a core diameter of 1.0 mm, as in the specific example of the first embodiment. The first optical fiber 3 is a conventional type having an NA of 0.5, and the second optical fiber 4 is N
A is a low NA type with 0.3. Therefore,
Maximum traveling angle α1 of signal light transmitted through the first optical fiber 3
Is 20.0 °, but the maximum traveling angle α1 of the signal light incident on the first internal reflection surface 21a is 30.0 °. The maximum traveling angle α3 of the signal light transmitted through the second optical fiber 4 is 11.6 °, but the maximum traveling angle α2 of the signal light incident on the second internal reflection surface 22a is 17.4 °. .

【0033】中継部23における信号光の最大進行角α
2は、他の設定条件に応じて適宜変更する必要もある
が、ここでは44.0゜とする。このとき、第1内反射
面21aのテーパ角θ1は、式(1)を同様に適用して
7.0゜となる。このように、テーパ角θ1が7.0゜
であることから、概算で、 (r−x)/2C=tan7.0゜ の関係が得られ、また式(3)の関係から、臨界条件と
して (r+x)/2C=tan17.4゜ の関係が得られる。r=1.0mmとしてこれらの式を
解くと、中継部23のコア径x=0.44mmと、第1
内反射面21aの光軸方向の長さC=2.29mmとを
得る。
The maximum traveling angle α of the signal light in the relay section 23
Although it is necessary to change the value 2 according to other setting conditions, here, it is set to 44.0 °. At this time, the taper angle θ1 of the first internal reflection surface 21a is 7.0 ° by applying the equation (1) in the same manner. In this way, since the taper angle θ1 is 7.0 °, the relation of (r−x) / 2C = tan 7.0 ° is roughly obtained, and from the relation of the equation (3), the critical condition is The relationship of (r + x) /2C=tan17.4° is obtained. Solving these equations with r = 1.0 mm, the core diameter x = 0.44 mm of the relay portion 23
The length C of the inner reflection surface 21a in the optical axis direction is 2.29 mm.

【0034】第2内反射面22aに入射する進行角α2
の光は、ここで反射されて進行角α3になる。したがっ
て、第2内反射面22aのテーパ角θ2は、式(5)よ
り13.3゜とすることとなる。また、α2’=2×θ1
+17.4゜であり、式(6)から、臨界条件として (r+x)/2B=tan31.4゜ の関係が得られる。r=1.0mm、x=0.44mm
としてこの式を解くと、第2内反射面22aの光軸方向
の長さB=1.17mmを得る。すなわち、第2内反射
面22aの光軸方向の長さは、1.17mm以上である
ことを要する。
The traveling angle α2 incident on the second internal reflection surface 22a
Light is reflected here to have a traveling angle α3. Therefore, the taper angle θ2 of the second internal reflection surface 22a is 13.3 ° from the equation (5). Also, α2 '= 2 × θ1
It is + 17.4 °, and the relation (r + x) /2B=tan31.4° is obtained from the formula (6) as a critical condition. r = 1.0 mm, x = 0.44 mm
By solving this equation, the length B of the second internal reflection surface 22a in the optical axis direction B = 1.17 mm is obtained. That is, the length of the second internal reflection surface 22a in the optical axis direction needs to be 1.17 mm or more.

【0035】ただし、第2内反射面22a出射側開口
(大径側)の径と第2光ファイバ4のコア径とが一致し
なければならないので、 tanθ2=(r−x)/2C=tan13.3゜ となり、B=1.2mmとする必要がある。
However, since the diameter of the emission side opening (large diameter side) of the second internal reflection surface 22a and the core diameter of the second optical fiber 4 must match, tan θ2 = (r−x) / 2C = tan13 It becomes 0.3 °, and it is necessary to set B = 1.2 mm.

【0036】以下、図2の光ファイバコネクタ20の作
製について簡単に説明する。光ファイバコネクタ20
は、鞘状の金属フェルールを上記の計算結果に基づいて
切削加工した。そして、切削内面は、鏡面研磨を行った
後、クロームメッキをかけた。さらに、メッキ後の内面
を酸化クロムを使用して研磨した。この結果、理想的な
光学反射面を得ることができた。
The production of the optical fiber connector 20 shown in FIG. 2 will be briefly described below. Optical fiber connector 20
Cut a sheath-shaped metal ferrule based on the above calculation results. The inner surface of the cut was chrome-plated after mirror-polishing. Further, the plated inner surface was polished using chromium oxide. As a result, an ideal optical reflection surface could be obtained.

【0037】以下、図2の光ファイバコネクタ20の評
価について簡単に説明する。光ファイバコネクタ20の
両端に第1及び第2光ファイバ3、4の端面をそれぞれ
接続した。この際、両光ファイバ3、4は、光ファイバ
コネクタ20中の空気を挟んで対向することとなるの
で、整合オイル等は不要であり、安定性が高い。NAの
大きい第1光ファイバ3側から波長660nmの安定化
させた試験光を入射させたところ、入力38μWに対し
出力30μWが得られた。挿入損失は、1.03dBで
あった。
The evaluation of the optical fiber connector 20 shown in FIG. 2 will be briefly described below. The end faces of the first and second optical fibers 3 and 4 were connected to both ends of the optical fiber connector 20, respectively. At this time, since the two optical fibers 3 and 4 face each other with the air in the optical fiber connector 20 sandwiched therebetween, no matching oil or the like is required and the stability is high. When stabilized test light with a wavelength of 660 nm was made incident from the side of the first optical fiber 3 having a large NA, an output of 30 μW was obtained for an input of 38 μW. The insertion loss was 1.03 dB.

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

【図1】 第1実施形態の光ファイバコネクタの縦断面
構造を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a vertical cross-sectional structure of an optical fiber connector according to a first embodiment.

【図2】 第2実施形態の光ファイバコネクタの縦断面
構造を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a vertical cross-sectional structure of an optical fiber connector according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、20 光ファイバコネクタ 3 高NA光ファイバ 4 低NA光ファイバ 21 第1導波部 22 第2導波部 23 中継部 21a 第1内反射面 22b 第2内反射面 23c 第3内反射面 2, 20 optical fiber connector 3 high NA optical fiber 4 low NA optical fiber 21 first waveguide 22 second waveguide 23 relay 21a first internal reflection surface 22b second internal reflection surface 23c third internal reflection surface

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 開口数の異なる一対の光ファイバを接続
するための光ファイバコネクタであって、 前記光ファイバコネクタの一端側に設けられるととも
に、当該一端側に向けて広がる所定の第1テーパ角を有
するテーパ状の第1内反射面を備え、前記光ファイバコ
ネクタの一端から入射する光を前記光ファイバコネクタ
の他端側に導く第1導波部と、 前記光ファイバコネクタの他端側に設けられ、当該他端
側に向けて広がる前記第1テーパ角よりも大きな第2テ
ーパ角を有し前記第1内反射面と同軸に配置されるテー
パ状の第2内反射面を備え、前記第1導波部側からの光
を前記光ファイバコネクタの他端の外側に導く第2導波
部と、を備えることを特徴とする光ファイバコネクタ。
1. An optical fiber connector for connecting a pair of optical fibers having different numerical apertures, wherein the optical fiber connector is provided at one end side of the optical fiber connector and spreads toward the one end side. A first waveguide portion having a tapered first internal reflection surface having a first guiding portion for guiding light incident from one end of the optical fiber connector to the other end side of the optical fiber connector; A tapered second inner reflection surface that is provided and has a second taper angle larger than the first taper angle that spreads toward the other end side and that is arranged coaxially with the first inner reflection surface; An optical fiber connector comprising: a second waveguide portion that guides light from the first waveguide portion side to the outside of the other end of the optical fiber connector.
【請求項2】 前記第1及び前記第2導波部間に配置さ
れ、前記第1導波部からの光を前記第2導波部に導く中
継部をさらに備え、当該中継部は、円筒状の第3内反射
面を有し、前記第1内反射面の小径側の端部は、前記第
3内反射面の一端と同一径で接続され、前記第2内反射
面の小径側の端部は、前記第3内反射面の他端と同一径
で接続されていることを特徴とする請求項1記載の光フ
ァイバコネクタ。
2. A relay unit, which is disposed between the first and second waveguide units and guides light from the first waveguide unit to the second waveguide unit, wherein the relay unit is a cylinder. Has a third inner reflecting surface, and the end on the smaller diameter side of the first inner reflecting surface is connected with the same diameter as one end of the third inner reflecting surface, and is on the smaller diameter side of the second inner reflecting surface. The optical fiber connector according to claim 1, wherein the end portion is connected to the other end of the third internal reflection surface with the same diameter.
【請求項3】 前記第1及び第2導波部は、ロッド状の
光ファイバの両端部に形成された大径化部であることを
特徴とする請求項2記載の光ファイバコネクタ。
3. The optical fiber connector according to claim 2, wherein the first and second waveguide portions are large-diameter portions formed at both ends of a rod-shaped optical fiber.
【請求項4】 前記第1及び第2導波部は、内面を鏡面
に加工した鞘状の金属フェルールの両端部に形成された
大径化部であることを特徴とする請求項2記載の光ファ
イバコネクタ。
4. The large-diameter portion formed on each end of a sheath-shaped metal ferrule whose inner surface is mirror-finished, wherein the first and second waveguide portions are large diameter portions. Fiber optic connector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010504506A (en) * 2006-09-20 2010-02-12 レオニ オートモーティヴ リーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Ferrule for evanescent field sensor wire
WO2012070465A1 (en) * 2010-11-26 2012-05-31 株式会社グローバルファイバオプティックス Optical rotation measurement device, polarization conversion optical system that can be used for optical rotation measurement, and method for measuring optical rotation in optical rotation measurement system using said polarization conversion optical system
KR20160000971A (en) * 2014-06-25 2016-01-06 옵토파워주식회사 optical coupler for solar light transfer and method of manufacturing the same
KR20160009149A (en) * 2014-07-15 2016-01-26 옵토파워주식회사 solar light combiner

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