JPH1054920A - 光ファイバタップ及びこの光ファイバタップを備える光アレイ装置 - Google Patents
光ファイバタップ及びこの光ファイバタップを備える光アレイ装置Info
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- JPH1054920A JPH1054920A JP9121894A JP12189497A JPH1054920A JP H1054920 A JPH1054920 A JP H1054920A JP 9121894 A JP9121894 A JP 9121894A JP 12189497 A JP12189497 A JP 12189497A JP H1054920 A JPH1054920 A JP H1054920A
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- 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
- 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
- G02B6/2852—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 using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）中を伝搬する
光を効率的に取り出して分配する。 【解決手段】 ポリマー光ファイバ１００の内部に少な
くとも一つのミラー１３０及び１３５を形成する。ＰＯ
Ｆ内の内部ミラーが形成された位置において、ＰＯＦ内
を伝搬する光がミラーに当たってポリマー光ファイバか
ら効率的に偏向される。偏向された光は効率的に取り出
され分配される。
光を効率的に取り出して分配する。 【解決手段】 ポリマー光ファイバ１００の内部に少な
くとも一つのミラー１３０及び１３５を形成する。ＰＯ
Ｆ内の内部ミラーが形成された位置において、ＰＯＦ内
を伝搬する光がミラーに当たってポリマー光ファイバか
ら効率的に偏向される。偏向された光は効率的に取り出
され分配される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にフォトニ
クスの分野に関し、特に、ポリマー光ファイバをによっ
て伝搬される光を取り出して分配する際用いられる光フ
ァイバタップに関する。
クスの分野に関し、特に、ポリマー光ファイバをによっ
て伝搬される光を取り出して分配する際用いられる光フ
ァイバタップに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバを導入した各種システ
ムが良く知られており、絶えず増大する多様な用途に応
用されている。これらのシステムには、例えば、光ファ
イバ通信システム、医療器具、複写機、プリンタ、ファ
クシミリ装置、光ディスプレイ、及び光照明等がある。
ムが良く知られており、絶えず増大する多様な用途に応
用されている。これらのシステムには、例えば、光ファ
イバ通信システム、医療器具、複写機、プリンタ、ファ
クシミリ装置、光ディスプレイ、及び光照明等がある。
【０００３】光ファイバを利用したシステムの使用が増
えるとともに、上述した用途の多くに対して、従来のガ
ラス光ファイバーに代わってポリマー光ファイバ（ＰＯ
Ｆ）がコスト的に有利な代替物として認識されつつあ
る。このことについては、例えば、Ｆ．Ｓｕｚｕｋｉに
よる“Ｎｏｖｅｌ Ｐｌａｓｔｉｃ ｉｍａｇｅ ｔｒ
ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ，”（Ｐｒｏｃ．Ｓ
ＰＩＥ，１５９２，１１２〜１３２頁、（１９９１
年））；Ｇ．Ｂｒｕｎ，Ｃ．Ｆａｒｇｅｔ，Ｍ．Ｒｅｇ
ｌａｔ，Ｍ．Ｄｒｕｅｔｔａ，Ｊ．Ｐ．Ｇｏｕｒｅ，
Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｔｈｅａｒｄらによる“Ｐｌａｓｔｉｃ
ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａ
ｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ： ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｓｔｕｄｉｅｓａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒ
ｅｍｅｎｔｓ，”（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈＩｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃ
ａｌＦｉｂｅｒｓ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂ
ｏｓｔｏｎ，ＭＡ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，
１８７〜１９２頁）；Ｊ．Ｆａｒｅｎｃ，Ｐ．Ｄｅｓｔ
ｒｕｅｌによる“Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｉｇ
ｎａｌｉｓａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｄｅｃｏｒａｔｉｏ
ｎ ｕｓｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆ
ｉｂｅｒｓ”（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｆｉｂｅｒｓ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂ
ｏｓｔｏｎ，ＭＡ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，
２０３〜２０５頁）；Ｓ．Ｓｏｔｔｉｎｉ，Ｄ．Ｇｒａ
ｎｄｏ，Ｌ．Ｐａｌｃｈｅｔｔｉ，Ｅ．Ｇｉｏｒｇｅｔ
ｔｉらによる“Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ−ｐｏｌｙ
ｍｅｒ ｇｕｉｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｙ ａ ｔ
ａｐｅｒｅｄ ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ
ｇｕｉｄｅ”（ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３１，１７４〜１８０頁
（１９９５年））に記載されている。ＰＯＦを用いた際
の利点としては、例えば、基本的な軽量性、柔軟性、破
壊に対する抵抗性、低廉な材料費、接続費、及び電磁干
渉を受けないこと等がある。
えるとともに、上述した用途の多くに対して、従来のガ
ラス光ファイバーに代わってポリマー光ファイバ（ＰＯ
Ｆ）がコスト的に有利な代替物として認識されつつあ
る。このことについては、例えば、Ｆ．Ｓｕｚｕｋｉに
よる“Ｎｏｖｅｌ Ｐｌａｓｔｉｃ ｉｍａｇｅ ｔｒ
ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ，”（Ｐｒｏｃ．Ｓ
ＰＩＥ，１５９２，１１２〜１３２頁、（１９９１
年））；Ｇ．Ｂｒｕｎ，Ｃ．Ｆａｒｇｅｔ，Ｍ．Ｒｅｇ
ｌａｔ，Ｍ．Ｄｒｕｅｔｔａ，Ｊ．Ｐ．Ｇｏｕｒｅ，
Ｊ．Ｐ．Ｍｏｎｔｈｅａｒｄらによる“Ｐｌａｓｔｉｃ
ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ｌａｔｅｒａ
ｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ： ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｓｔｕｄｉｅｓａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒ
ｅｍｅｎｔｓ，”（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈＩｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃ
ａｌＦｉｂｅｒｓ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂ
ｏｓｔｏｎ，ＭＡ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，
１８７〜１９２頁）；Ｊ．Ｆａｒｅｎｃ，Ｐ．Ｄｅｓｔ
ｒｕｅｌによる“Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｉｇ
ｎａｌｉｓａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｄｅｃｏｒａｔｉｏ
ｎ ｕｓｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆ
ｉｂｅｒｓ”（Ｐｒｏｃ． ４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ．Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｆｉｂｅｒｓ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂ
ｏｓｔｏｎ，ＭＡ，Ｏｃｔ．１７−１９，１９９５年，
２０３〜２０５頁）；Ｓ．Ｓｏｔｔｉｎｉ，Ｄ．Ｇｒａ
ｎｄｏ，Ｌ．Ｐａｌｃｈｅｔｔｉ，Ｅ．Ｇｉｏｒｇｅｔ
ｔｉらによる“Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ−ｐｏｌｙ
ｍｅｒ ｇｕｉｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｂｙ ａ ｔ
ａｐｅｒｅｄ ｇｒａｄｅｄ ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ
ｇｕｉｄｅ”（ＩＥＥＥ Ｊ． ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３１，１７４〜１８０頁
（１９９５年））に記載されている。ＰＯＦを用いた際
の利点としては、例えば、基本的な軽量性、柔軟性、破
壊に対する抵抗性、低廉な材料費、接続費、及び電磁干
渉を受けないこと等がある。
【０００４】ＰＯＦを用いた多数の用途において、光フ
ァイバ内を伝搬する光の若干量を光ファイバから取り出
すため光タップを用いる必要がある。つまり、光ローカ
ルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含み、そして超大規
模集積（ＶＬＳＩ）マルチプロセッサシステムにおい
て、多数のノードに光を分配するため、光ファイバ内を
伝搬する光の若干量を光ファイバから取り出す際には光
タップを用いる必要がある。このような光タップの有用
性は、例えば、タップによる光損失によって測定され
る。この損失の大きさに応じてタップの最大数が決定さ
れ、ひいては、信号中継器による信号再生を必要とせず
に結合することができる局の最大数が決定される。
ァイバ内を伝搬する光の若干量を光ファイバから取り出
すため光タップを用いる必要がある。つまり、光ローカ
ルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含み、そして超大規
模集積（ＶＬＳＩ）マルチプロセッサシステムにおい
て、多数のノードに光を分配するため、光ファイバ内を
伝搬する光の若干量を光ファイバから取り出す際には光
タップを用いる必要がある。このような光タップの有用
性は、例えば、タップによる光損失によって測定され
る。この損失の大きさに応じてタップの最大数が決定さ
れ、ひいては、信号中継器による信号再生を必要とせず
に結合することができる局の最大数が決定される。
【０００５】従来の光ファイバタップ及び技術において
は、少なくとも一つのコネクタが必要であり、一般に、
これらの技術では、タップを形成する際光ファイバを破
断することが必要である。さらに、光ファイバを用いる
システムでは、タップを接続したり外したりする際に、
しばしば通信等が中断してしまう。一般に、光タップの
設計の際には、０．２〜２．０ｄＢのコネクタ損失が固
有のものであり、これによって、ファイバ分配システム
における接続可能なタップ数が制限される。
は、少なくとも一つのコネクタが必要であり、一般に、
これらの技術では、タップを形成する際光ファイバを破
断することが必要である。さらに、光ファイバを用いる
システムでは、タップを接続したり外したりする際に、
しばしば通信等が中断してしまう。一般に、光タップの
設計の際には、０．２〜２．０ｄＢのコネクタ損失が固
有のものであり、これによって、ファイバ分配システム
における接続可能なタップ数が制限される。
【０００６】別の光ファイバタップにおいては、光ファ
イバを破断したり、コネクタを取り付けたりする必要が
なく、光ファイバから放射するモードに電力を結合して
光エネルギーを取り出している。このような光ファイバ
タップについては、例えば、米国特許第３，９３１，５
１８号、第３，９３６，６３１号、及び第３，９８２，
１２３号に記載されている。これら米国特許に開示され
てクレームされている包括的な技術は、ファイバを折り
曲げる等して光ファイバのコアからクラッドに光を放射
させるようにして、光をファイバクラッドから放出させ
て誘電体によって結合し、その後、検出手段によって検
出するようにしている。
イバを破断したり、コネクタを取り付けたりする必要が
なく、光ファイバから放射するモードに電力を結合して
光エネルギーを取り出している。このような光ファイバ
タップについては、例えば、米国特許第３，９３１，５
１８号、第３，９３６，６３１号、及び第３，９８２，
１２３号に記載されている。これら米国特許に開示され
てクレームされている包括的な技術は、ファイバを折り
曲げる等して光ファイバのコアからクラッドに光を放射
させるようにして、光をファイバクラッドから放出させ
て誘電体によって結合し、その後、検出手段によって検
出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
を伝搬する光信号をタップで取り出す際用いられる従来
技術は、多くの状況において有用ではあるが、これらの
従来技術は、簡便性、効率、費用効果の観点において前
述したようにいくつかの問題点ががある。従って、光フ
ァイバを伝搬する光の取り出し及び分配を効率的に行う
方法及び装置を実現することが望ましく、この分野にお
いてこのような実現が依然として求められている。
を伝搬する光信号をタップで取り出す際用いられる従来
技術は、多くの状況において有用ではあるが、これらの
従来技術は、簡便性、効率、費用効果の観点において前
述したようにいくつかの問題点ががある。従って、光フ
ァイバを伝搬する光の取り出し及び分配を効率的に行う
方法及び装置を実現することが望ましく、この分野にお
いてこのような実現が依然として求められている。
【０００８】本発明の目的はポリマー光ファイバを通っ
て伝搬する光を効率的に取り出して分配することのでき
る光ファイバタップを提供することにある。
て伝搬する光を効率的に取り出して分配することのでき
る光ファイバタップを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光ファ
イバを伝搬する光を取り出す際に用いられる光ファイバ
タップであって、前記光ファイバ内に配置され前記光フ
ァイバを伝搬する光の所定の部分が当たって前記所定の
部分を前記光ファイバの側面から外側に偏向する少なく
とも一つのミラーを備えることを特徴とする光ファイバ
タップが得られる。つまり、本発明による光ファイバタ
ップは、例えば、ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）に加え
て、ＰＯＦ自体から形成されポリマー光ファイバ内でそ
の端部間に配置された少なくとも一つミラーを備えてい
る。
イバを伝搬する光を取り出す際に用いられる光ファイバ
タップであって、前記光ファイバ内に配置され前記光フ
ァイバを伝搬する光の所定の部分が当たって前記所定の
部分を前記光ファイバの側面から外側に偏向する少なく
とも一つのミラーを備えることを特徴とする光ファイバ
タップが得られる。つまり、本発明による光ファイバタ
ップは、例えば、ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）に加え
て、ＰＯＦ自体から形成されポリマー光ファイバ内でそ
の端部間に配置された少なくとも一つミラーを備えてい
る。
【００１０】本発明の一態様によれば、ＰＯＦを伝搬す
る光を効率的に取り出して分配するための方法および装
置が得られる。特に、ＰＯＦ内の内部ミラーが形成され
た位置において、ＰＯＦを伝搬する光がミラーに当たる
と、光はＰＯＦから効率的に偏向される。これによっ
て、偏向された光を効率的に取り出して有効に用いるこ
とができる。
る光を効率的に取り出して分配するための方法および装
置が得られる。特に、ＰＯＦ内の内部ミラーが形成され
た位置において、ＰＯＦを伝搬する光がミラーに当たる
と、光はＰＯＦから効率的に偏向される。これによっ
て、偏向された光を効率的に取り出して有効に用いるこ
とができる。
【００１１】本発明の別の態様によれば、光ファイバに
光を効率的に入射して分配する方法及び装置が得られ
る。特に、ミラーが配置された位置において、光ファイ
バに光が入射すると、この入射した光は、ミラーによっ
て偏向されて光ファイバを伝搬する。
光を効率的に入射して分配する方法及び装置が得られ
る。特に、ミラーが配置された位置において、光ファイ
バに光が入射すると、この入射した光は、ミラーによっ
て偏向されて光ファイバを伝搬する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。なお、各図面において同一あるいは同様の
構成要素には同一の参照符号が付されている。
て説明する。なお、各図面において同一あるいは同様の
構成要素には同一の参照符号が付されている。
【００１３】まず、図１（ａ）を参照すると、ここに
は、光アセンブリの破断図が示されている。公知のポリ
マー光ファイバ（ＰＯＦ）１００がそれぞれ反対方向か
らＰＯＦの長さ方向に沿って伝搬する光１４０及び１４
５とともに示されている。カットされリフィル（再充
填）された領域１２０には、複数の内部ミラー１３０及
び１３５が含まれており、内部ミラーを含むカット／リ
フィル領域は、好ましくは、マイクロ切断、マスキン
グ、コーティング、及びリフィーリング等の一連の工程
によって形成される。
は、光アセンブリの破断図が示されている。公知のポリ
マー光ファイバ（ＰＯＦ）１００がそれぞれ反対方向か
らＰＯＦの長さ方向に沿って伝搬する光１４０及び１４
５とともに示されている。カットされリフィル（再充
填）された領域１２０には、複数の内部ミラー１３０及
び１３５が含まれており、内部ミラーを含むカット／リ
フィル領域は、好ましくは、マイクロ切断、マスキン
グ、コーティング、及びリフィーリング等の一連の工程
によって形成される。
【００１４】ＰＯＦを伝搬する光は、内部ミラーの一つ
に当たって偏向されることになる。例えば、ＰＯＦの長
さ方向に沿って伝搬する光１４０は、矢印１４６及び１
４４で示すようにそれぞれミラー１３０及び１３５に当
たって偏向されることになる。同様にして、光１４５が
それぞれミラー１３０及び１３５に当たった際には、光
は矢印１４２及び１４８で示すように偏向されることに
なる。カット／リフィル領域は、ポート、つまり、タッ
プとして有効に機能し、これによって、光１４２及び１
４４をＰＯＦから出射することができる。当業者であれ
ば、このポートには双方向性があり、光ファイバの側面
から光を入射することもできることが容易に理解されよ
う。この場合には、入射光はミラーに当たってファイバ
の長さ方向に沿って伝搬して、分配、つまり、別のタッ
プによる次の取り出しが行なわれる。
に当たって偏向されることになる。例えば、ＰＯＦの長
さ方向に沿って伝搬する光１４０は、矢印１４６及び１
４４で示すようにそれぞれミラー１３０及び１３５に当
たって偏向されることになる。同様にして、光１４５が
それぞれミラー１３０及び１３５に当たった際には、光
は矢印１４２及び１４８で示すように偏向されることに
なる。カット／リフィル領域は、ポート、つまり、タッ
プとして有効に機能し、これによって、光１４２及び１
４４をＰＯＦから出射することができる。当業者であれ
ば、このポートには双方向性があり、光ファイバの側面
から光を入射することもできることが容易に理解されよ
う。この場合には、入射光はミラーに当たってファイバ
の長さ方向に沿って伝搬して、分配、つまり、別のタッ
プによる次の取り出しが行なわれる。
【００１５】図１（ｃ）には、本発明によるタップが光
を光ファイバに入射するタップとしてどのように用いら
れるかが示されている。つまり、光１４７及び１４３が
側面から光ファイバに入射して、内部ミラーのうちの１
つの表面に当たる。光は、ミラーにより偏向されて、矢
印１５３及び１５４で示すように、ファイバの長さ方向
に沿って伝搬する。双方向の矢印１４１及び１４９は、
光ファイバ中を伝搬する光の方向が双方向性を持ち得る
ことを示している。
を光ファイバに入射するタップとしてどのように用いら
れるかが示されている。つまり、光１４７及び１４３が
側面から光ファイバに入射して、内部ミラーのうちの１
つの表面に当たる。光は、ミラーにより偏向されて、矢
印１５３及び１５４で示すように、ファイバの長さ方向
に沿って伝搬する。双方向の矢印１４１及び１４９は、
光ファイバ中を伝搬する光の方向が双方向性を持ち得る
ことを示している。
【００１６】以下に明らかになるように、本発明の有用
な用途として、ＰＯＦに沿ってＮ個の異なる位置に同一
強度の光信号を送達することがあげられる。すなわち、
コンピュータクロック又はデータ信号の送出などであ
る。
な用途として、ＰＯＦに沿ってＮ個の異なる位置に同一
強度の光信号を送達することがあげられる。すなわち、
コンピュータクロック又はデータ信号の送出などであ
る。
【００１７】上述の例において、任意の長さのＰＯＦを
用意する。このＰＯＦには、その長さに沿ってＮ個の側
面出射ポートが設けられている。入力光パワーの合計強
度が“１”であり、ｉ番目の出力ポートが結合効率ηｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）を有し、ＰＯＦが全長依存透過率ｅｘｐ
（−βｌ）（βとｌはそれぞれ透過係数とファイバ長を
表わす）を有しているものとすると、Δｌずつ等間隔に
設けたＮ個の出射ポートの各々において均一な光分配を
達成するためには、数１の関係が用いられる。
用意する。このＰＯＦには、その長さに沿ってＮ個の側
面出射ポートが設けられている。入力光パワーの合計強
度が“１”であり、ｉ番目の出力ポートが結合効率ηｉ
（１≦ｉ≦Ｎ）を有し、ＰＯＦが全長依存透過率ｅｘｐ
（−βｌ）（βとｌはそれぞれ透過係数とファイバ長を
表わす）を有しているものとすると、Δｌずつ等間隔に
設けたＮ個の出射ポートの各々において均一な光分配を
達成するためには、数１の関係が用いられる。
【００１８】
【数１】 Ｎ個のポート全てが比較的短い長さのＰＯＦに沿って分
布している場合には、数１における吸収に支配される指
数項[absorption dominant exponential term]は省略す
ることができる。この場合には、η１＝１／Ｎ，η２＝
１／（Ｎ−１），…，ηN-1 ＝．０５，ηN ＝１である
ことを見出だすことは比較的容易である。個々の結合効
率が決定されると、内部ミラーの対応する大きさを算出
することができる。
布している場合には、数１における吸収に支配される指
数項[absorption dominant exponential term]は省略す
ることができる。この場合には、η１＝１／Ｎ，η２＝
１／（Ｎ−１），…，ηN-1 ＝．０５，ηN ＝１である
ことを見出だすことは比較的容易である。個々の結合効
率が決定されると、内部ミラーの対応する大きさを算出
することができる。
【００１９】図１（ｂ）にコア１６０とミラーが形成さ
れているカット部１７０（斜線を付して示す）とを備え
たＰＯＦの横断面を示す。ミラーの面積は、カット部の
カット深さｈに関連している。このカット深さは切断工
程の際に容易に測定することができる。図１（ｂ）に示
したパラメータを用いて、円弧部分の角度θを数２によ
って算出することができる。
れているカット部１７０（斜線を付して示す）とを備え
たＰＯＦの横断面を示す。ミラーの面積は、カット部の
カット深さｈに関連している。このカット深さは切断工
程の際に容易に測定することができる。図１（ｂ）に示
したパラメータを用いて、円弧部分の角度θを数２によ
って算出することができる。
【００２０】
【数２】 ここで、α＝ｈ／ｒはカット部の相対深さである。一次
の近似値の範囲内で、大型コアＰＯＦ内の強度は、均一
に分配される。ミラーの結合係数ηはη＝Ｓ／（π
ｒ２）で与えられる比率として定義することができる。
ここで、Ｓは、ミラーの面積（図１（ｂ）において斜線
を付して示す）であり、ｒは、ＰＯＦの半径である。ミ
ラー面積Ｓは数３によって与えられる。
の近似値の範囲内で、大型コアＰＯＦ内の強度は、均一
に分配される。ミラーの結合係数ηはη＝Ｓ／（π
ｒ２）で与えられる比率として定義することができる。
ここで、Ｓは、ミラーの面積（図１（ｂ）において斜線
を付して示す）であり、ｒは、ＰＯＦの半径である。ミ
ラー面積Ｓは数３によって与えられる。
【００２１】
【数３】 ここで、ａは数４によって得られる。
【００２２】
【数４】 従って、ηとαとの間に数５及び数６で示す関係が成り
立つことになる。
立つことになる。
【００２３】
【数５】
【００２４】
【数６】 数１、数５、及び数６は、ＰＯＦの長さ方向に沿ってＮ
個のミラーを形成するために用いられるカット部の深さ
を決定するために用いることができる。
個のミラーを形成するために用いられるカット部の深さ
を決定するために用いることができる。
【００２５】図２には本発明による内部ミラーを備えた
ＰＯＦの形成に適したシステムが示されている。すなわ
ち、ＰＯＦ２８０がマイクロメータ制御Ｘ−Ｙ平行移動
ステージ[controlled X-Y translational stage]２７０
に固定されている。刃２５０がマイクロ・メータ制御回
転平行移動ステージ２４０に搭載され、熱電ヒートコン
トローラ２３０の制御のもとで加熱される。この刃２５
０はＰＯＦから正確な領域をカットし、内部ミラーを形
成するために用いられる。使用される刃は、例えば、研
磨されたかみそり刃である。熱電ヒートコントローラ２
３０を用いることによって、刃によるカッティング温度
を正確に選択することが可能となる。
ＰＯＦの形成に適したシステムが示されている。すなわ
ち、ＰＯＦ２８０がマイクロメータ制御Ｘ−Ｙ平行移動
ステージ[controlled X-Y translational stage]２７０
に固定されている。刃２５０がマイクロ・メータ制御回
転平行移動ステージ２４０に搭載され、熱電ヒートコン
トローラ２３０の制御のもとで加熱される。この刃２５
０はＰＯＦから正確な領域をカットし、内部ミラーを形
成するために用いられる。使用される刃は、例えば、研
磨されたかみそり刃である。熱電ヒートコントローラ２
３０を用いることによって、刃によるカッティング温度
を正確に選択することが可能となる。
【００２６】例えば、アサヒ化成株式会社によって製造
されているポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ファ
イバ（Ｍｏｄｅｌ ＴＢ−７５０）に内部ミラーを形成
した際、満足できる結果が得られた。なお、ファイバコ
アの直径は７５０μｍであり、波長λ＝６５０ｎｍにお
いて、ｎ＝１．４９９４の屈折率を有している。ＰＭＭ
Ａ材料は、室温でカットするには十分柔らかいが、実験
結果によれば、温度１００〜１００°Ｆの範囲におい
て、圧力と刃温度との組み合わせを用いることにより、
より優れたミラー仕上げ、即ち、１５μｍ未満の表面粗
さが得られることがわかった。
されているポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ファ
イバ（Ｍｏｄｅｌ ＴＢ−７５０）に内部ミラーを形成
した際、満足できる結果が得られた。なお、ファイバコ
アの直径は７５０μｍであり、波長λ＝６５０ｎｍにお
いて、ｎ＝１．４９９４の屈折率を有している。ＰＭＭ
Ａ材料は、室温でカットするには十分柔らかいが、実験
結果によれば、温度１００〜１００°Ｆの範囲におい
て、圧力と刃温度との組み合わせを用いることにより、
より優れたミラー仕上げ、即ち、１５μｍ未満の表面粗
さが得られることがわかった。
【００２７】好ましくはカッティング工程の際に、ＰＯ
Ｆの一端を光源、つまり、レーザ２６０に接続し、ＰＯ
Ｆの他端をデジタル光パワーメータ２９０に接続する。
このようにして、ＰＯＦのパワーメータ側における残留
パワー出力をオンライン監視すると、各ミラーの強度出
力を正確に制御することができる。図３を参照して、図
３には、ＰＭＭＡファイバの２０ｍｍ断面に沿って均等
に形成された１６個のミラー列の強度プロファイルが示
されている。どのミラーにも表面上に金属被覆を形成し
なかったので、反射はＰＭＭＡ／空気間の界面における
全反射によるものであった。この事実にもかかわらず、
１５：１よりも良好なコントラスト比が得られた。
Ｆの一端を光源、つまり、レーザ２６０に接続し、ＰＯ
Ｆの他端をデジタル光パワーメータ２９０に接続する。
このようにして、ＰＯＦのパワーメータ側における残留
パワー出力をオンライン監視すると、各ミラーの強度出
力を正確に制御することができる。図３を参照して、図
３には、ＰＭＭＡファイバの２０ｍｍ断面に沿って均等
に形成された１６個のミラー列の強度プロファイルが示
されている。どのミラーにも表面上に金属被覆を形成し
なかったので、反射はＰＭＭＡ／空気間の界面における
全反射によるものであった。この事実にもかかわらず、
１５：１よりも良好なコントラスト比が得られた。
【００２８】当業者であれば、ファイバの出力側ではな
く個々のミラーにおいても残留光パワーを監視できるこ
とが容易に理解されよう。このオンライン監視手法を用
いて、ポートごとの強度変動が２０％以下の２００個の
側面出射ポートを有するＰＭＭＡファイバが形成され
た。
く個々のミラーにおいても残留光パワーを監視できるこ
とが容易に理解されよう。このオンライン監視手法を用
いて、ポートごとの強度変動が２０％以下の２００個の
側面出射ポートを有するＰＭＭＡファイバが形成され
た。
【００２９】図４を参照すると、数１、数５、及び数６
を用いてそれぞれ算出した切断パラメータαの値を後で
測定したものと比較したグラフが示されている。この測
定においては、カット部５個ごとに１つをサンプリング
した。カット部を形成した後のファイバの強度を確保す
るために、カット深さをαi=200 ＝０．２５となるよう
に選択した。このファイバにおいて、吸収による減衰
は、光をより長い距離に分配しなければならない場合に
比べてそれほど重要ではなかった。なぜなら、ファイバ
の全長が０．４ｍにすぎなかったからである。
を用いてそれぞれ算出した切断パラメータαの値を後で
測定したものと比較したグラフが示されている。この測
定においては、カット部５個ごとに１つをサンプリング
した。カット部を形成した後のファイバの強度を確保す
るために、カット深さをαi=200 ＝０．２５となるよう
に選択した。このファイバにおいて、吸収による減衰
は、光をより長い距離に分配しなければならない場合に
比べてそれほど重要ではなかった。なぜなら、ファイバ
の全長が０．４ｍにすぎなかったからである。
【００３０】上述したミラー形成手法の変形を用いて、
並列的にカッティングを行なうこともできる。つまり、
所定のカッティング角度及び深さをもつ複数の刃を同時
に用いて、全製造工程の速度を早めることができる。但
し、光変動の正確な制御はより難しくなる。さらに、光
ファイバの位置を固定しておいて、カッティングの方向
を変えるか又はカッティングの方向を固定しておいて光
ファイバの送り方向を変えることによって、３次元空間
のほとんどすべての方向に光ファイバからの光を結合さ
せることができる。これによって、完成した光ファイバ
の用途についての柔軟性が高くなる。
並列的にカッティングを行なうこともできる。つまり、
所定のカッティング角度及び深さをもつ複数の刃を同時
に用いて、全製造工程の速度を早めることができる。但
し、光変動の正確な制御はより難しくなる。さらに、光
ファイバの位置を固定しておいて、カッティングの方向
を変えるか又はカッティングの方向を固定しておいて光
ファイバの送り方向を変えることによって、３次元空間
のほとんどすべての方向に光ファイバからの光を結合さ
せることができる。これによって、完成した光ファイバ
の用途についての柔軟性が高くなる。
【００３１】ミラーは平面であっても湾曲（曲面形状）
であってももよい。このように、光ファイバの全周ある
いはその一部分を介して光を光ファイバから偏向させる
ことができる。さらに、光ファイバから偏向する光をフ
ァイバの側面に対して直角よりも小さい角度で偏向させ
ることもできる。加えて、用途に応じて、ミラーは、部
分反射型又は部分透過型とすることができる。
であってももよい。このように、光ファイバの全周ある
いはその一部分を介して光を光ファイバから偏向させる
ことができる。さらに、光ファイバから偏向する光をフ
ァイバの側面に対して直角よりも小さい角度で偏向させ
ることもできる。加えて、用途に応じて、ミラーは、部
分反射型又は部分透過型とすることができる。
【００３２】本発明のさらに他の例として、２ｍｍ厚の
透明ポリカーボネート板を加工して、隣接する２つの溝
間に２ｍｍの間隔をおいて１０個の平行なＶ溝を並設し
た。次に、長いＰＭＭＡファイバを溝の内部に接合し
た。上述のカッティング手法を用いて１００個のミラー
を形成した。なお、後で小さすぎると測定されたミラー
については、追加のカッティングによって拡張できるこ
とはもちろんである。逆に、後で大きすぎると測定され
たミラーについては、適当な材料、すなわち、エポキシ
又はＰＭＭＡなどの材料を用いて部分的あるいは完全に
充填することができる。図５には、このように処理され
た板により生じた１０×１０個の光点パターンが示され
ている。つまり、上述のように、例えば、透明ポリカー
ボネート板に溝を形成して、これら溝に光ファイバを配
置することによって光ファイバを予め定められたパター
ンに幾何学的に配置すると、ミラーによって光が光ファ
イバの外側に偏向されて、上記の予め定められたパター
ンで光イルミネーションが得られることになる。
透明ポリカーボネート板を加工して、隣接する２つの溝
間に２ｍｍの間隔をおいて１０個の平行なＶ溝を並設し
た。次に、長いＰＭＭＡファイバを溝の内部に接合し
た。上述のカッティング手法を用いて１００個のミラー
を形成した。なお、後で小さすぎると測定されたミラー
については、追加のカッティングによって拡張できるこ
とはもちろんである。逆に、後で大きすぎると測定され
たミラーについては、適当な材料、すなわち、エポキシ
又はＰＭＭＡなどの材料を用いて部分的あるいは完全に
充填することができる。図５には、このように処理され
た板により生じた１０×１０個の光点パターンが示され
ている。つまり、上述のように、例えば、透明ポリカー
ボネート板に溝を形成して、これら溝に光ファイバを配
置することによって光ファイバを予め定められたパター
ンに幾何学的に配置すると、ミラーによって光が光ファ
イバの外側に偏向されて、上記の予め定められたパター
ンで光イルミネーションが得られることになる。
【００３３】以上、本発明を好ましい例について説明し
たが、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく種々
の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、上
述した機械的な刃の代わりに、周知のレーザその他の切
断装置を用いてもよい。同様に、内部ミラーは平面であ
る必要はなく、その他の適切な形状とすることができ
る。
たが、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく種々
の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、上
述した機械的な刃の代わりに、周知のレーザその他の切
断装置を用いてもよい。同様に、内部ミラーは平面であ
る必要はなく、その他の適切な形状とすることができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光フ
ァイバ内に少なくとも一つの内部ミラーを形成して光フ
ァイバを伝搬する光の所定の部分を内部ミラーに打ち当
て光ファイバの側面から外側に所定の部分を偏向するよ
うにしたから、光ファイバを通って伝搬する光を効率的
に取り出して分配することができるという効果がある。
ァイバ内に少なくとも一つの内部ミラーを形成して光フ
ァイバを伝搬する光の所定の部分を内部ミラーに打ち当
て光ファイバの側面から外側に所定の部分を偏向するよ
うにしたから、光ファイバを通って伝搬する光を効率的
に取り出して分配することができるという効果がある。
【図１】（ａ）はマイクロ・ミラーが内側に形成された
ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）の破断図、（ｂ）は内部
ミラーを形成する際にカットされる領域を示すためのＰ
ＯＦの横断面図、（ｃ）は光の双方向取り出し／挿入に
用いられるマイクロ・ミラーを内部に形成したＰＯＦの
破断図である。
ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ）の破断図、（ｂ）は内部
ミラーを形成する際にカットされる領域を示すためのＰ
ＯＦの横断面図、（ｃ）は光の双方向取り出し／挿入に
用いられるマイクロ・ミラーを内部に形成したＰＯＦの
破断図である。
【図２】ＰＯＦの長さ方向に沿って一連のマイクロ・ミ
ラーを形成するための装置を示す図である。
ラーを形成するための装置を示す図である。
【図３】ＰＯＦの長さ方向に沿って出射された１６個の
光点の強度を示す図である。
光点の強度を示す図である。
【図４】ミラーのカット深さに対する結合効率を示す図
である。
である。
【図５】本発明によって製造されたＰＯＦを用いて１０
×１０個の光点アレイに沿って分配された光を示す図で
ある。
×１０個の光点アレイに沿って分配された光を示す図で
ある。
１００，２８０ ポリマー光ファイバ（ＰＯＦ） １４０，１４５，１４７，１４３ 光（矢印） １３０，１３５ 内部ミラー １２０ カット／リフィル領域 １６０ コア １７０ カット領域 ２７０，２４０ マイクロメータ制御移動ステージ ２５０ 刃 ２６０ レーザ ２９０ デジタル光パワーメータ
Claims (21)
- 【請求項１】 光ファイバを伝搬する光を取り出す際に
用いられる光ファイバタップであって、前記光ファイバ
内に配置され前記光ファイバを伝搬する光の所定の部分
が当たって前記所定の部分を前記光ファイバの側面から
外側に偏向する少なくとも一つのミラーを備えることを
特徴とする光ファイバタップ。 - 【請求項２】 前記光ファイバは、ポリマー材料からな
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバタッ
プ。 - 【請求項３】 前記ミラーは前記光ファイバをカットし
て形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の光ファイバタップ。 - 【請求項４】 前記ミラーは、反射率を高めるため反射
性材料で被覆されていることを特徴とする請求項３に記
載の光ファイバタップ。 - 【請求項５】 前記ミラーを形成する際鋭利な器具を用
いるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の光フ
ァイバタップ。 - 【請求項６】 前記光ファイバをカットして前記ミラー
を形成する際、前記鋭利な器具を加熱するようにしたこ
とを特徴とする請求項５に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項７】 前記ミラーを形成する際、レーザカッテ
ィング装置を用いるようにしたことを特徴とする請求項
３に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項８】 前記ポリマー材料はポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）であることを特徴とする請求項２に
記載の光ファイバタップ。 - 【請求項９】 前記光ファイバは光源及びパワーメータ
に結合され、前記光ファイバのカッティング中に前記パ
ワーメータによって光パワーを監視するようにしたこと
を特徴とする請求項３に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項１０】 前記偏向された光は、前記光ファイバ
の側面に対して実質的に直角な角度に偏向されることを
特徴とする請求項１に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項１１】 前記ミラーは実質的に平面であること
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項１２】 前記ミラーは実質的に曲面形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバタップ。 - 【請求項１３】 前記偏向された光は前記光ファイバの
０°から３６０°にわたる全周の所定の部分から偏向出
力されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
タップ。 - 【請求項１４】 前記ミラーは部分的に前記光を反射す
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバタッ
プ。 - 【請求項１５】 前記ミラーは部分的に前記光を透過す
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバタッ
プ。 - 【請求項１６】 前記ミラーを形成する際複数の鋭利な
器具を用いるようにしたことを特徴とする請求項５に記
載の光ファイバタップ。 - 【請求項１７】 光ファイバ内で光を分配する際用いら
れる光ファイバタップであって、前記光ファイバ内に配
置された少なくとも一つのミラーを備え、前記光ファイ
バの側面に入射する光線を前記ミラーによって偏向して
前記光ファイバの長さ方向に沿って前記光線を伝搬する
ようにしたことを特徴とする光ファイバタップ。 - 【請求項１８】 前記光ファイバはポリマー材料からな
ることを特徴とする請求項１７に記載の光ファイバタッ
プ。 - 【請求項１９】 前記ミラーは前記光ファイバをカット
して形成するようにしたことを特徴とする請求項１８に
記載の光ファイバタップ。 - 【請求項２０】 前記ミラーは反射率を高めるため反射
性材料で被覆されていることを特徴とする請求項１９に
記載の光ファイバタップ。 - 【請求項２１】 予め定められたパターンに幾何学的に
配置された少なくとも一つの光ファイバを備え、前記光
ファイバは前記光ファイバの各々に配置された少なくと
も一つのミラーを有し、前記ミラーによって前記光ファ
イバを伝搬する光の所定の部分を前記光ファイバの側面
から外側に偏向して前記予め定められたパターンで光イ
ルミネーションを得るようにしたことを特徴とする光ア
レイ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/667164 | 1996-06-20 | ||
| US08/667,164 US5673344A (en) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Bi-directional light port for injecting light into and tapping light from a side of an optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054920A true JPH1054920A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3245546B2 JP3245546B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=24677075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12189497A Expired - Fee Related JP3245546B2 (ja) | 1996-06-20 | 1997-05-13 | 光ファイバタップ及びこの光ファイバタップを備える光アレイ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5673344A (ja) |
| EP (1) | EP0814352A1 (ja) |
| JP (1) | JP3245546B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6104371A (en) * | 1997-03-10 | 2000-08-15 | Nec Research Institute, Inc. | Modular, high-intensity fiber optic backlight for color displays |
| US5781679A (en) * | 1997-05-09 | 1998-07-14 | Nec Research Institute, Inc. | Light dispersive optical fiber |
| US6058228A (en) | 1997-10-06 | 2000-05-02 | Nec Research Institute, Inc. | Cost-effective side-coupling polymer fiber optics for optical interconnections |
| GB2338079B (en) * | 1998-06-04 | 2003-02-19 | Bookham Technology Ltd | Optical waveguide attenuation |
| US6075240A (en) * | 1998-07-30 | 2000-06-13 | Nec Usa, Inc. | Hand-held plastic optical fiber linear scanner for reading color images formed on a surface |
| US6307987B1 (en) * | 1998-09-01 | 2001-10-23 | Nec Corporation | Optical luminescent display device |
| EP1906231A1 (en) * | 1998-09-01 | 2008-04-02 | NEC Corporation | Luminescent display device |
| US6157027A (en) * | 1998-12-01 | 2000-12-05 | Nec Usa, Inc. | Modular optical fiber color image scanner with all-optical scanner head having side-coupled light guide for providing illumination light to the scanner head |
| US6208784B1 (en) | 1998-12-07 | 2001-03-27 | Multiplex Raceway Systems, Inc. | Fiber optic multiple access system |
| US6704479B2 (en) | 2001-07-24 | 2004-03-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for coupling light into cladding-pumped fiber sources using an embedded mirror |
| US20040223691A1 (en) * | 2003-03-10 | 2004-11-11 | Buelow Roger F. | Light pipe with directional side-light extraction |
| US7164819B2 (en) * | 2003-03-10 | 2007-01-16 | Fiberstars, Inc. | Side-light extraction by light pipe-surface alteration and light-extraction devices extending radially beyond the outer cladding |
| CN100354669C (zh) * | 2004-12-08 | 2007-12-12 | 成都普天电缆股份有限公司 | 塑料光纤耦合器 |
| WO2007002306A1 (en) * | 2005-06-23 | 2007-01-04 | The Salk Institute For Biological Studies | Compositions and methods for nerve regeneration |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3982123A (en) * | 1974-11-11 | 1976-09-21 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical fiber power taps |
| US3931518A (en) * | 1974-11-11 | 1976-01-06 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical fiber power taps employing mode coupling means |
| US3936631A (en) * | 1974-11-11 | 1976-02-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Optical fiber power tap |
| US4575180A (en) * | 1983-08-15 | 1986-03-11 | Chang David B | Intrawaveguide fiber optic beamsplitter/coupler |
| WO1990002349A1 (en) * | 1988-08-31 | 1990-03-08 | Raynet Corporation | Method of deforming a polymer optical fiber to form taps |
| US5037172A (en) * | 1989-03-22 | 1991-08-06 | Teledyne Industry, Inc. | Fiber optic device with a reflective notch coupler |
| US5432876C1 (en) * | 1992-10-19 | 2002-05-21 | Minnesota Mining & Mfg | Illumination devices and optical fibres for use therein |
-
1996
- 1996-06-20 US US08/667,164 patent/US5673344A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-05-13 JP JP12189497A patent/JP3245546B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-13 EP EP97109698A patent/EP0814352A1/en not_active Withdrawn
- 1997-06-20 CN CN97113956A patent/CN1202629A/zh active Pending
Also Published As
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|---|---|
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