JPS5940619A - 光フアイバカプラおよびその製造方法 - Google Patents

光フアイバカプラおよびその製造方法

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JPS5940619A
JPS5940619A JP13666083A JP13666083A JPS5940619A JP S5940619 A JPS5940619 A JP S5940619A JP 13666083 A JP13666083 A JP 13666083A JP 13666083 A JP13666083 A JP 13666083A JP S5940619 A JPS5940619 A JP S5940619A
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JP
Japan
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fiber
fibers
polished
coupler
thin
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JP13666083A
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English (en)
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ヘルベルト・ミツヒエル
アヒム・ライヒエルト
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/36Mechanical coupling means
    • G02B6/3628Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/3628Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3684Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier
    • G02B6/3692Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier with surface micromachining involving etching, e.g. wet or dry etching steps

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はコアに研暦面かある光ファイ・くカプラとそ
の判造方法に関するものである。
元による通信とデータ回送に使用される光フアイバ伝送
網ならびにバス系の構成に対しては加入者が尤清報を伝
送路に入れあるいは光エネルギーの一部を伝送路から取
り出すための簡単に製作される結合要素が必要となる。
計算機結合用のデータバス系又は測定制御回路の場合線
路(で極端に高いデータ速度が生じたり長い区間をフラ
ンジすることはないから区間ファイバとしては比較的大
きなコア直径と大きな開口数を持つステップ型光ファイ
バを使用するこ吉ができる。この種のファイバは比較的
廉価であり又差し込みおよび分11「に要素の製作の際
の許容差を大きくすることができる。
天心ファイバを使用するバス系の結合要素としては表面
型又はテーパー型のカプラ(F、Weidel。
J、Wengel、 Wiss、 Bericht、 
AE[−Te’Lefu−nken 53(1!J80
)1−2.17−22)、対称千鳥形カプラあるいはそ
の改良型である非対称千鳥形カプラ(LH,Witte
 : ”Paeaj、ve T −]’bs With
 、Asymmetrical 4− Portcou
plers、’;Fiber and Integra
ted 0ptics 3 (] 080)+2 5 
3−2 6 1  、   H,H,Witte、  
V、  Kuコich  :”Branching  
Element  for、0pticaコ Dat:
aBuses’;  Appl、Opl;、  20 
 (1981)7  ] 5−718 )および■溝フ
ァイバを使用する非対称カプラ(E、 Weidel、
 J、Guttnann : ’AsymetricT
 −Couplers for Fibre 0pti
c Data Buses’;El、ectr、Let
t、  1 B (1980) (] 7 )。
if 7 :3 674 )が開発されている。
光フアイバ用の分岐素子としてのコア研磨面を持つカプ
ラも公知である( U、Kalmbach、 D、Ri
−ttich:  NTZ   3  ]  (197
8)4 23 −425)。
この発明の目的は反引ミクサを持つ星形光バス又は光T
バスの加入者が情報をバスに入れ又バス系から情報を受
取ることができるカプラをJM(J(することである。
この目的は特許請求の範囲第1項に%徴として挙げた構
造のカプラによって達成される。
この発明によるカプラはその構成に異る直径のファイバ
を使用されるから非対称カプラとも呼ばれる。
この発明の有利な実施形態とその製造方法は特許請求の
範囲第2項以下に示されている。
図面ifrc示した実施例についてこの発明を更に詳細
に説明する。
第1図(4にの発明(でよる非対称3ゲートカグラの側
面を示す。Jはコア直径200/lF?+、開nDO,
4,7)天心ファイバであシその一端はファイバ軸に対
して約10の角度で斜めに研磨されている。この研磨而
10の長手方向に細いステップ型ファイバ2が東欧られ
接着されている。ファイバ2は直径50 lt mでク
ラッドの厚さは一様に約2.r(mである。接着さhた
二つのファイバの共通端面12け天心ファイバIの研磨
さ負た部分の高さが細いファイバ2の直径にほぼ等しく
なる位置まで磨き取られている。この共通端面を拡大し
て示した第2図によれば天心ファイバJの研磨されたコ
ア]1の高さHと細いファイバ2のコアの直径dとこれ
らのコアの間にあるファ゛イバ2の薄−クラッドの厚さ
の和が天心ファイバのコアの全直径D(で等しくなって
いる。
この共通端面121′i星形バス系の反射ミクサに導く
天心ファイバが結合されると一方では研磨された天心フ
ァイバを通して光がバス系から引き出されて検出器に導
かれ、他方では光が細いファイバ2を通して天心ファイ
バ従って星形バス系に結合される。
シリコン溝にファイバを入れて保持することにより一つ
の製造工程において同時に多数の結合要素例えば15個
以上の結合要素を廉価に製造することができる。
多数の3ゲートカグラを含むブロック系の構成とその製
造過程を第4図について説明する。ガラス板で補強され
■溝がエツチングによって作られているシリコン板T1
に天心ファイバ】を乗せ接着する。その際薄いガラス小
板を被覆として使用する。この第一支持体TIの表面を
約1°の角度で斜めに研磨する。ガラス基板によって補
強された第二のケイ素支持板T2に等間隔で浅くエッチ
されているV溝に細いファイバ2を入れる。その際第一
支持ブロックTIが細いファイバ2をVS内に保持する
。ケイ素板T1とT2を両方のファイバのコアが上下に
厘なり合うまで相対的に移動させ、そこで接着固定する
。このようにして作られたブロック全体の端面を第2図
に示した断面形状となるまで研磨する。完成したブロッ
クを切断して3ゲートカプラとする。
ファイバの支持にはケイ素板の代りにガラス体又は塑性
成形可能の物体に溝を作って使用することができる。ガ
ラスの精密グレツシングによってもファイバ支持用の基
板を作ることができる。この基板には同時に成形タッグ
が作られ、容器にカプラを組込む際7ランジの位置合せ
が不要となる。
この発明によるカプラに対しては結合時の減衰が平均で
約(1,76,B乃至2dBとなり、又天心ファイバへ
の結合に際して液浸により約0.4dBだけ低下するこ
とが実験によって確められた。
細い送込みファイバ(ステップ型又はグラジェント型)
を使用して3ゲート・カプラを構成することにより引出
し減衰を低減させることができる。
ファイバの直径が30μmから50μmの間であるとき
レーザー光の送込み結合の効率は猶はぼ不変であるがこ
れよりも小さい直径のときは著しく低下する。このよう
KHHい送込み結合ファイバは取扱が困難である。しか
し送込み結合ファイバとしてコアがより小さく、グラン
ド直径が大きいステップ型ファイバを使用することは可
能である。
このファイバはケイ素板の溝に入れた後両ケイ素板を第
4図に示すように接層する前にブラッドをコアの近くま
で研磨する。このようにして作ったカプラの両ファイバ
の共通端面の形状を第3図に示す。
既製の3ゲート・カプラでは送込み結合の減衰は主とし
て差込みと差込みフランジの品質によって定まる。ファ
イバと差込みの僅かの偏心と差込みフランジの僅かの位
置合せ誤差でも細いファイバを通す光結合が場合によっ
て著しく低下する。
この低ドは3ゲート・カプラの端面において天心ファイ
バの別の区間を追加して整合させ接着することによって
避けられる。第1図にはこの天心ファイバの追加整合区
間が4として示されてhる。
このファイバ区間によって始めて星形バスに導く天心フ
ァイバが結合される。別の方法としてはカプラの端面の
研磨に際して既に差込みの製造誤差を考慮し、送出し結
合の減衰を犠牲にしても常に最適送込み結合が細いファ
イバをiMLで確保されるようにする。
3ゲート・カプラの構成に対して採用された原理を繰り
返して採用することによりT−バス系の末端接続に必要
な非対称4ゲート・カプラが製作される。このようなカ
プラの構成を第5図に示す。
T−バス系のファイバの結合の場合ファイバ中を導かれ
る光の大部分はカプラの伝送ファイバ1に送り込まれる
。この伝送ファイバは両端が斜めに研磨され研磨而10
.15となっている天心ファイバである。光の残部は同
じく研磨而30を持つファイバ3を通して送り出され検
出器に導かれる。
伝送ファイバ1の研磨面の傾斜角により送り出される光
の割合が定められる。カプラの両端面12とI3の断面
形状は各端面の下に示されている。
送り出し結合ファイバ;3の直径と研磨面はある範囲内
で可変であり、伝送ファイバに送り込まれない光を完全
に捕捉するように選定される。カプラの他端では伝送フ
ァイバ1の光とバス加入者から細いファイバ2に送り込
まれた光が′r−ベス系のファイバS2に伝えられる。
その際研磨された伝送ファイバ1はテーパーとして作用
し光の伝送に際して生ずる損失が僅かであることは実験
によって示されてhる。この損失は1乃至】、5dBで
ある。
4ゲート・カプラをT−バス系に組込む際に生ずる妾合
損失は主として両T−パス・ファイバをカプラに結合す
る際のパワー損失によって決まる。
その大きさは約2乃至3 d Bであるが、この値は従
来公知の総ての4ゲート・カプラにおいて最低として受
は入れなければならないものである。ファイバをケイ素
板の溝に入れて保持することにより3ゲート・カプラの
製造の場合と同様に多数の4ゲート・カブ2を同時に製
作し、廉価なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明Oてよる非対称3ゲート・カプラの側
面図、第2図は第1図のカプラの両ファイバの共通端面
の断面形状の拡大図、第3図は第1図のカプラにおいて
細いファイバが比較的厚いクラッドを持つ場合の共通端
面の断面図、第4図は第1図のカプラを多数含むブロッ
クの見取図、第5図はこの発明による非対称4ゲート・
カプラの側面図である。第1図において1:天心ファイ
バ、2:細いファイバ、70:傾斜研磨筋、12:共通
端面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)一端がファイバ軸(A)に対して小さい傾斜角をも
    って斜めに研磨された天心ファイバ(1)の研磨面(1
    0)に薄いクラッドを持つ細いファイバ(2)が乗せら
    れて固定され、これらのファイバの共通端面(12)に
    おいて天心ファイバの研磨されたコア(11)の高さく
    )()と+a++いファイバのコア(21)の直径((
    1)とこれらのコアの間にある細いファイバ(2)の薄
    いクラッドの厚さの和が最大で天心ファイバ(1)のコ
    ア(11)の全直径(D)に等しいことを特徴とする光
    フアイバカプラ。 2)細いファイバ(2)が−鰻な厚さのクラッドを持つ
    こと、互に結合されたファイバ(1゜2)の共通端面(
    12)において天心ファイバ(1)の研磨されたコア(
    ]1)の高さくH)と細いファイバ(2)の直径(d)
    の和が天心ファイバのコアの全直径(D)に対応してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカブ2
    ゜ 3)細いファイバ(2)が比較的厚いクラッドを持つフ
    ァイバであり、そのクラッドが一端において僅かの厚さ
    を残して研磨されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項t1ピ載のカプラ。 4)  ファイバ軸(A)に対する研磨面の傾斜角が約
    1°であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第3項の一つに記載のカプラ。 5)薄いクラッドを持つ細いファイバ(2)が天心ファ
    イバ(1)に接着されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第4頃の一つに記載のカプラ。 6)天心ファイバ(1)のコア(11)の直径が約15
    0乃至500μmであり、細いファイバ(2)のクラッ
    ドの厚さが僅かに約1至5 tt mであることを特徴
    とする特許請求(範囲第1項乃至第5項の一つに記載の
    カブ7) 承11+mファイバ(2)の直径が30乃至
    51/4mであることを特徴とする特許請求の範α第1
    項乃至M6項の−っlで記載のカプラ。 8)天心ファイバ(1)がその他端においてイアフィバ
    軸(p、 )に対して頑斧[シてそのコアの一部まで研
    磨され、この研磨面(15)に別のファイバ(3)が乗
    ぎらね、天心ファイバ(1)に固定されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第7項の一つに記、
    故のカプラ。 9)別のファイバ(3)もそのファイバ軸(A′)IC
    dJ I、 T$)メl/ill: mWe サ、fL
    、  ?ニー CDrσfノ磨而(3o面で天心ファイ
    バ(1)の他端の研磨面(15)に接してbること、こ
    れらのファイバ(1゜:()の共通端面(13)におい
    てファイバ0)のコア(31)の研磨面の幅が天心ファ
    イバT′J(+ )のコア(11)の研1秒面の幅にほ
    ぼ対D   応することを#!j徴とする!特許請求の
    範囲第8ン。  項記載のカプラ。 」10)天心ファイバ(1〕の研磨されたコア(月)げ
       の高さくH)と別のファイバ(3)の研磨された
    コア(3J)の高さくH’)の和が天心ファイバの全直
    径に少くとも笠しいことを特徴とする特許請求の範囲第
    8頃又はPJ9頃記載のカプラ。 II)  7フイバ(3)が天心ファイバ(] ) V
    C接着されていることを特徴とする特許請求の範囲第8
    項乃至第1 (1項の−っに記載のカプラ。 12)共通端面(12,13)の一方、特に天心ファイ
    バ(1)と細いファイバ(2)の共通端面(]2)に、
    等しい直径の天心ファイバの一片(4)が位置合せをし
    て接曹されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項乃至第11項の−っに6己載のカプラ。 13)  ?iJf暦された天心ファイバ(1)が細い
    ファイバ(2)あるいは別の@磨されたファイバ(3)
    と固定結合され、結合ファイバの両端が正しい寸法とな
    るまで研磨されることを特徴とする光フアイバカプラの
    製造方法。 14)結合ファイバの端部の研磨に際して差し込みの寸
    法許容差が考慮されることを特徴とする特許請求の範囲
    第13項記載の方法。 15)天心ファイバ(1)とそれと結合すべきファイバ
    (2,3)の一つをそれぞれ一つの支持1c(TI、T
    2)の溝に固定すること、ファイバの研磨を支持体の研
    磨を通して実施すること、支持体をつき合わせて結合す
    ることによりファイバを結合するこ七、結合された支持
    体の端部を4σF磨することによって結合され、たファ
    イバの端部を研磨することを特徴とする特許請求の範囲
    第13項又は第1/1項記載の方法。 1())天心ファイバの支持体(T1)土に複数の天心
    ファイバを並列溝内に固定すること、結合すべきファイ
    バ(2,3)の支持体(T2)上でも複数のファイバを
    並列溝内に固定しその際両支持体(T1.、T2)の溝
    の相互間隔を等しくして支持体をつき合せたとき各天心
    ファイバがそれぞれ一つのファイバと結合できるように
    することを特徴とする特許請求の範囲第15項記載の方
    法。 17) 支持体(TI、T2)としてガラスで補強され
    たケイ素板が使用され、それてV酵がエッチされ、この
    溝にファイバが入れられ接着され、少く吉も斜めイσF
    暦の場合に簿いガラス板が被覆として使用されることを
    特徴とする特許請求の範囲第15頃又は第16項記載の
    方法。 18)支持体(TI、T2)としてガラス体又は塑性変
    形可能の物体が使用され、それに溝かのこ引き、引かき
    、鍛造又は精密加熱プレスによって作られることを特徴
    とする特許請求の範囲第15項乃至第17項の一つに記
    載の方法。 1り)ガラスの精密加熱プレス(でよって作られた支持
    体が同時に成形されたタップを備え、それによってカプ
    ラを容器(て組込む際フランジを後から位置合せする必
    要がなくなることを特徴とする特許請求の範囲第18項
    記載の方法。
JP13666083A 1982-07-28 1983-07-26 光フアイバカプラおよびその製造方法 Pending JPS5940619A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32282192 1982-07-28
DE19823228219 DE3228219A1 (de) 1982-07-28 1982-07-28 Faseroptischer koppler mit kernanschliff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5940619A true JPS5940619A (ja) 1984-03-06

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ID=6169546

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JP (1) JPS5940619A (ja)
DE (1) DE3228219A1 (ja)

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DE3228219A1 (de) 1984-02-02
EP0101842A3 (de) 1986-07-30
EP0101842A2 (de) 1984-03-07

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