JPS6070406A - プラスチツク製光分岐器及びそれを用いた交番バイパス型光回路 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は新規な構造のグラスチック製光分岐器及びそれ
を用いた交番バイパス型光回路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、データ端末機器間での情報通信の信頼性を高める
ために、光を情報伝送媒体とした回路システムが実用さ
れている。

例えば、このような光回路システムとして第１図に示し
たものが提案されている。第１図のシステムは、光送信
器（Ｔｘ　）　１と光受信器（Ｒｘ　）　２を備えた光
中継器３のそれぞれに光分配器４と光合波器５とを設け
、光線路６を上記光分配器及び光合波器５のそれぞれを
介して光受信器２及び光送信器１に接続し、かつ、光分
配器４と光合波器５の間にパイノギス用の光線路を設け
て構成されている。この光回路の場合、光中継器３を介
して光合波器５に導びかれる光信号と、・ぐイパス用の
光線路７を介して光合波器５に導びかれる光信号との間
には時間差が生じ易く、そしてその時間差を調整するこ
とが困難であるという問題がある。

そのため、第２図に示したようなパイ・９ス中継方式が
提案されている。しかしながら、この方式の場合、第１
図との比較から明らかなように、光送信器、光受信器及
び光ファイバを多数必要とし、まだ、電気配線や光ファ
イバの敷設が繁雑になるという問題がある。

このようなことから、近年では２４３図に示したような
光回路が提案され、これがデータ端末機器間の情報通信
用として多用されている。

第３図中、１１は中継器で、これらの中継器１１が直列
におるいはループ状に順次接続されて全体としての光回
路が構成されている。各中継器１１は回路内における次
段の中継器１１に光信・号を送信する光送信器１２と、
前段の中継器１１の光送信器１２からの光信号を２分配
し一方の光信号をバイパス信号として次段の光中継器°
１１に、他の一方を中継器１１の光受信器１４に分岐す
るだめの光分岐器１３およびバイパスされた光信号を受
信するだめの光受信器１５とによって構成される。各中
継器１１間では前段の光中継器１１の光送信器１２と後
段の光中継器１１の光分岐器１３０入力端とを光ファイ
バで結び、光信号伝送用の光線路１６が構成され、また
、上記前段の光中継器１１の光分岐器１３の一方の出力
端と、後段の光中継器１１の第２の光受信器１５とを光
ファイバで結んでバイパス用の光線路１７が構成され、
各光中継器１１の光分岐器１３の他方の出力端と各光中
継器１１内の光受信器１４の入力端とを光ファイバで結
んで光線路１７′が構成されている。

このような光回路は、第２図に示した本のよりも低価格
であってしかも同一機能を備えているので有用である。

しかしながら、第３図のような交番・ぐイ・ぞス型光回
路の場合には、近年市販され始めたグラスチック製光フ
ァイバを光線路として実用することが困難である。

プラスチック製光ファイバは、従来から光通信用として
実用されていた光ファイ・ぐよりもその開口数が大きく
、直径が１閾程度のものでも柔軟性があって敷設作業を
行ない易く、また単位長さ当シの価格が格段に安いなど
多くの長所を備えているが、しかし、光の伝送損失が大
きいという決定的な問題を有している。

即ち、第３図に示した改良型交番・々イ・ぐス型光回路
の光線路１６および光線路１７にプラスチック製光ファ
イバを用い、ＬＥＤ−（発光ダイオード）を光送信器１
２の光源に用いた場合、光送信器１２から光線路１６に
入射される信号光レベルは一１５ｄＢｍ程度であるのに
対して、光線路１６と光分岐器１３を結合する光コネク
タ部分での損失を１．５ｄＢ、光分岐器１３と光受信器
１４を結合する光コネクタ部分での損失を１．５ｄＢ１
光分岐器１３の分岐比を１対１、光導波路１６の導波路
損失をｔ　ｄＢとすれば、光受信器１４における光信号
レベルＰＲ１４は） ＰＲ，４＝　１５ｄＢｍ−１，５ｄＢｍＸ２−３ｄＢｍ
−６ｄＢｍ＝−２１　ｄＢｍ−Ｌ　ｄＢｍ　・・・・・
・・・・・・・・・・■となる。また、光線路１７の導
波路損失をｔ　ｄＢとすれば、光受信器１４での光信号
レベル算出の場合と同様にして光受信器１５における光
信号レベルＰＲ１５は ＰＲｌｓ”’　１５ｄＢｍ　１．５ｄＢｍＸ２　３ｄＢ
ｍ　２ＸｔｄＢｙｎ＝−２１ｄｌｌｎ　−２Ｘ　ｔｄＢ
ｍ　・・・・・・・・・・・・・・・■となる。

ここで、光受信器１４および光受信器１５の受光素子と
して通常用いられているＰＤの最低受信光信号レベルを
、余裕を見込んで一２５ｄＢｍ程度とすれば、■式から
光線路１６および光線路１７の光導波路損失ｔはそれぞ
れ、２ｄＢ以下でなければならない。しかしながら、現
在市販されているプラスチック製光ファイバの光導波損
失は１ｋｙｌｔ当り２００〜３００ｄＢであるから、結
局、このファイノ々を用いた場合光線路１６及び光、線
路の全長をそれぞれ１０１以上にすることは不可能とな
る。

〔発明の目的〕

本発明は、プラスチック調光ファイ・ぐを光線路として
用いた新規構造の光分岐器とそれを用いることにより光
中継器間隔の長い交番・々イ・Ｑス型光回路の提供を目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明のグラスチック製光分岐器は、直径が略等しい２
本のグラスチック調光ファイ・々の一端をそれぞれの先
端部で互いに添わせるようにして接合した光分岐部を有
するプラスチック製光分岐器において、前記ｆ２スチツ
ク製光ファイ−ぐの各先端部がその一部を長手方向に切
除して成る模型形状であり、切除面及び周（１１１面に
はクラッド層が形成されておシ、各先端部を接合したと
きに形成される端面が同一平面内にありかつ真円を構成
していることを特徴とし、また、本発明の交番・９イパ
ス型光回路は、上記したグラスチック製光分岐器を使用
する交番バイパス型光回路であって、光分岐部の端面が
前段に位置する光中継器の光送信器とグラスチック製光
ファイバを介して接続され、前記２本のプラスチック製
光ファイバの他端が、それぞれ、後段の光中継器の光受
信器及び上記光分岐器を内蔵する光中継器の光受信器に
接続されていることを特徴とする。

まず、本発明の光分岐器を図に基づいて説明する。

光中継器間を連結するに充分な長さを有するプラスチッ
ク製光ファイバの一端の先Ａ１シ部を、その長手方向に
沿って一部、研磨又はレーデ光線を用いて切除し、第４
図に示したような模型形状に加工する。研磨の場合には
例えば０．０５μＩｎ程度のアルミナ粒子を用い、まだ
レーデ光線を用いる場合には、例えばファイバ先端に微
細スポットでレーザを照射し、ファイバ先端を斜めに溶
融して切除すればよい。このとき、先端部の端面は後述
するような円弧形状とする。他方、上記光ファイバと直
径が略同じで光中継器内の光受信器と接続するに要する
だけの長さくしたがって、上記光ファイバの長さに比べ
て著しく短い）を有するグラスチック製光ファイバを同
様にして第５図に示したような模型形状に加工する。そ
の先端部の端面形状も同様に円弧である。ここで必要ガ
ことは、これら２本の光ファイ／４を互いの切除面で添
わせるようにして重ねたとき、２個の円弧で真円が形成
されることである。

ついで、各党ファイバの切除面及び周側面にクラツド材
を塗布したのち、両者の切除面を密接したまま光コネク
タのプラグ穴に挿入して固定し光分岐部を形成する。な
お、このとき、各光ファイバの端面（円弧形状）は段差
がなく同一平面内で平滑に揃っていることが必要である
。

−このようにして構成された光分岐器の斜視図を第６図
に示す。図で１３１は光コネクタで、この中で本発明に
かかる光分岐部と光信号伝送用の光線路１６とが接合さ
れている。光コネクタ１３１から導出される光ファイノ
ぐ１７は各光中継器１１間を結ぶ光線路として機能し、
また他の光ファイバ１７′は各光中継器１１内の光受信
器１４に接続される光線路として機能する。したがって
、第６図に示した部品は光分岐器兼光コネクタの機能を
有している。更には、各光ファイノ々１７．１７’の他
の先端に、第７図に示したように、光コネクタ１３２．
１３３を付設すれば、得られた部品は光ファイバ１７を
光線路とする光分岐器兼光コネクタ兼光線路として用い
ることができる。

この部品を用いることによって第３図に示しだ交番・々
イパス型光回路を構成することが可能となる。

節ち、両端に光コネクタを有する光ファイ・々１６の一
端を、前段の光中継器１１内に装備された光送信器１２
に結合し、他の一端を光中継器１１内に固定された前記
光分岐器兼光コネクタ兼光線路１３の光分岐部にコネク
タ接続し、光ファイ・９１７′の一端にあらかじめ設け
である光コネクタ１３３を光中継器１１内の第１の光受
信器１４に接続するとともに、光分岐器兼光コネクタ兼
光線路１３の光線路１７の他端の光コネクタ１３２を後
段の光中継器１１に装備されている第２の光受信器１５
と接続する。

このように、両端に光コネクタを設けた光ファイ・々１
６と本発明の光分岐路兼光コネクタ兼、Ａを用いること
により、複数の光中継器１１を順次接続して本発明の交
番バイパス型光回路が構成される。

かくして、前段の光中継器１１の光送信器１２から送信
された光信号は光線路１６を通って本発明の光分岐器１
３に入力して分岐され、一部は光線路１７′を通って光
受信器１４に送信され他方は光線路１７を経由して後段
の光中継器１１の光受信器１５に送信されていく。

さて、本発明の光分岐器においては、光中継器１１内の
光受信器１４に入力される信号光レベルと前段の光中継
器１１からパイ・セスして光中継器１１の他の光受信器
１５に入力される信号光レベルとを同一にするために、
すなわち、全長の長いプラスチック製光ファイバ１７に
レベルの高い信号光が分岐されるように、第４図及び第
５図に示した各光ファイ・々の端面の円弧の面積が異な
るようにして構成される。各党ファイバの円弧面積はこ
の光分岐部における後述の分岐損失との関係から決めら
れる。

通常、各光中継器の間隔は互いに等しくとられるので、
前段の光中継器の光送信器１２と後段の光中継器の特定
の場所に固定する光分岐器兼光コネクタ兼光線路１３の
光分岐部とを結ぶ光ファイバ１６の全長と、該光分岐器
兼光コネクタ兼光線路のバイパス用光線路として用いら
れる光ファイバ１７の全長は等しくすることが好ましい
。

ここで、光送信器１２と光分岐器兼光コネクタ兼光線路
１３を結ぶ光ファイバ１６と・々イパス用光ファイバ１
７の光導波損失を各々ｔｄＢとし、光送信器１２と前記
光分岐器兼光コネクタ部での挿入損失をＢｄＢ、光分岐
部で第１の光受信器１４側への分岐損失をＣ１ｄＢ、第
２の光受信器１５側への分岐損失をＣ２ｄＢ、光送信器
１２から光ファイバへ入射される光信号レベルをＰＴと
すれば、第１の光受信器１４と第２の光受信器１５がそ
れぞれ受信する光信号レベルＰＲ１とＰＨ１は次の各式
で表される。

ＰＲｌ−ＰＴ−Ｂ＋を十Ｃ１・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■Ｐ　＝Ｐ　−Ｂ＋ｔ＋Ｃ２＋ｔ　・・・
・・・・・・・・・−・・・・・■Ｒ２Ｔ ここでＰＲｌ　”　ＰＨ１とすれば０式と０式から次の
関係式が得られる。

ｃ１＝杏（ＰＲｌ−ＰＴ十Ｂ）＋ΣＣ２・・・・・・・
・・・・・・・・・■このように、本発明の光分岐器は
、その光分岐　・部において０式の関係を満足している
ことが好ましい。

一方、本発明の光分岐器兼光コネクタ兼光線路は前述し
た如く作られ、第６図の形状をしており一方の光ファイ
バに入射する光量の増加に伴ない他方の光フ′アイバに
入射する光量が減少するものである。例えば直径が１−
の市販のグラスチック製光ファイバを用いて第６図に示
した形状の充分岐器兼光コネクタ兼光線路において、円
弧面積の大々る（ファイバ長の長い方）ファイ・ぐ１７
への分岐損失Ｃ２、他方のファイ／Ｘ４１７　／への分
岐損失をＣ４、光送信器１２と光分岐器兼光コネクタ部
での挿入損失を従来構造の光コネクタを用いたコネクタ
部での損失と同様に１．５　ｄＢ　（０式でＢ＝１．５
）とし、２本の光フアイバ間の切除面におけるクラッド
層の厚みを１０μｍとしたとき、Ｃ４と０２の相関性は
第８図の曲線Ａとして示される。

従って、本発明に用いられる光分岐器兼光コネクタ兼光
線路１３の光分岐部における光分岐比Ｃ４，Ｃ２は、上
記０式に光送信器１２から光ファイバに入射される光信
号レベルＰＴと光受信器１４゜１５が受信可能な光信号
レベルＰＲ１を代入してめられたＣＩ　”　２の値を第
８図にプロットして得られる直線Ｂと曲線Ａの交点から
めることができる。

例えば、ＰＴ　”　Ｒ１をそれぞれ一１５ｄＢｍ、　２
５ｄＢｍとすれば第８図で直線Ｂ′がめられる。そして
曲線Ａとの交点の座標はＣ，キー５．１　ｄＢ　、　Ｃ
２中−１，７ｄＢとなる。このＣ１＊　Ｃ２ｅ　Ｐｔ　
ｌ　ＰＲｌの値をそれぞれ■式、■式に代入すれば、ｔ
＝−３，４ｄＢがめられる。したがって、例えば、光導
波損失が２００ｄＢ／ｋｍである市販のプラスチック製
光ファイバを用いても、光中継器間の間隔を１５ｍ以上
に伸長することが可能となる。

〔発明の実施例〕

実施例 直径が１咽で長さが１ｍと２０ｍのプラスチック製光フ
ァイバ（三菱レイヨン■製、曲品名スーｉ９・エスカ）
を準備し、長さが１ｍのファイバの先端部を切除面がフ
ァイバの中心軸と５°の角度で交叉するように楔状に研
磨して切除しファイバ先端の円弧面積がファイバ断面積
の２０％になるように加工した。また、長さが２０ｙｙ
ｃのファイバの一端も同様に円弧面積がファイバ断面積
の７８条になるように研磨・加工した。

次に、研磨によって露出した光ファイバのコア部にポリ
弗化ビニリデンの２０チノメチルホルムアミド溶液を塗
布して、ポリ弗化ビニリデン皮膜を形成し、クラッド層
を設けた。

このように加工した２本のグラスチック製光ファイバを
、直径１．１　ｍのファイバ挿入穴がちらかじめ設けで
ある光コネクタ用プラグに挿入しエポキシ系接着剤を用
いて接着固定した。

次にとのグラブに固定したファイバの先端部を粒径が０
．０５μｍのアルミナ粒子を用いて研磨し、ファイバの
他端も同様にして研磨し、それぞれを光コネクタ用プラ
グに固定し、本発明の光分岐器兼光コネクタ兼光線路を
得た。

一方、前記光分岐器兼光コネクタ兼光線路の作成に用い
たと同じファイバを長さ２０ｍに切断し、両端に光コネ
クタを設け、ファイバの両端面を０．０５μｍの粒径の
アルミナ粒子で研磨し、この光ファイバの一端に中心波
長６６０　ｎｍの光をＬＥＤ（東芝製ＴＯＴＸ　７０、
ファイバ結合光出力−１３ｄＢｍ　）から入射させ、フ
ァイバの他端を前記光分岐器兼光コネクタ兼光線路の光
分岐部にコネクタ接合し、第１の光受信器で受信される
光信号レベルＰＲ１と第２の光受信器で受信される光信
号レベルＰＲ□をそれぞれ測定したところＰｔｔｌ　＝
＝−２６，３ｄＢｍ　、　Ｐ、□＝２７．０ｄＢｍであ
った。　。

したがって、この光分岐器兼光コネクタ兼光線路とファ
イバ結合光出力が一１３ｄＢｍ程度のＩ、ＥＤおよび最
小受信光信号レベルが一３０ｄＢｍ程度のＰＤを使用す
れば、第３図に示した交番バイパス型光回路において光
中継器間隔を２０ｍまで伸長することが可能である。

また、本実施例で製作した光分岐器兼光コネクタ兼光線
路の光分岐損失比を測定した結果、約１．１ｄＢ対７．
５ｄＢであった。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明の光分岐器（焦光
コネクタ兼光線路）を用いれば、グラスチック製光ファ
イバを使って光中継器間隔が１０ｍ以上の交番バイノク
ス型光回路を構成することができ、従来の光通信用ガラ
ス系光ファイバを用いた場合よりも格段に安価な光回路
を提供することができる。

また、２本のグラスチック製光ファイバの先端部を加工
して得られる円弧面積の比によって、光の分岐比を任意
に変えることが可能であるので、光中継器の間隔に対応
させてそれぞれ用いる光分岐器兼光コネクタ兼光線路を
最適に設計することが可能となる。

なお、本発明光回路の説明では、光中継器を簡略化して
示し、かつ直列的に配列した図を用いたが、本発明の実
施にあたっては最後段部の光中継器からの光信号を初段
の光中継器に送信し最後段部の光中継器をパイ・ぐスし
た光信号を前から２番目に位置する光中継器に送信する
所謂ルーグ状交番パイ・そス型光ネットワークの構築も
可能であるとと紘いうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来から知られていた光回路の構
成略図、 第３図は本発明以前に発明された通常の光フアイバ光分
岐器および光コネクタ光透・受信器を用いる交番バイパ
ス型光回路の略図、 第４図、第５図は、いずれも本発明のグラスチック製光
分岐器を製作する工程で、楔状に加工したグラスチック
製光フアイバ先端部の斜視図、第６図は、第４図および
第５図で示したグラスチック製光ファイバを光コネクタ
のプラグ穴に挿入固定した状態を示す斜視図、 第７図は、第６図の光分岐器の各グラスチック製ファイ
バの他端に光コネクタを結合した状態を示す斜視図、 第８図は、本発明に係るグラスチック製光分岐器兼光コ
ネクタ兼光線路の光分岐損失の相関性を示す曲線の一例
である。 １１・・・光中継器、１２・・・光送信器、１３・・・
光分岐器、・１４・・・第１の光受信器、１５・・・第
２の光受信器、１６・・・光線路、１７・・・バイパス
用光線路、１７′・・・光線路、１３１，１３２，１３
３・・・光コネクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直径が略等しい２本のプラスチック製光ファイバの
   一端をそれぞれの先端部で互いに添わせるようにして接
   合した光分岐部を有する。°ラスチック製光分岐器にお
   いて、前記グラスチック製光ファイバの各先端部がその
   一部を長手方向に切除して成る模型形状であり、切除面
   及び周側面にはクラッド層が形成されておシ、各先端部
   を接合したときに形成される端面が同一平面内にありか
   つ真円を構成していることを特徴とするグラスチック製
   光分岐器。 ２．２本のプラスチック製光ファイバの他端には、それ
   ぞれ光コネクタが付設されている特許請求の範囲第１項
   記載のプラスチック製光分岐器。 ３、一方のプラスチック製光ファイバが光中継器間を連
   結する光線路であシ、他方のプラスチック製光ファイバ
   が光中継器内の光受信器への光線路である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のグラスチック製光分岐器。 ４、一方のゾラスチ、ツク製光ファイバへの光分岐損失
   をＣ，（ｄＢ　）ゝ、他方のプラスチック製光ファイバ
   への光分岐損失をＣ２（ｄＢ）、光分岐部に当接する光
   ファイバへの入射光レベルをＰＴ（ｄａｍ　）、光受信
   器の受信可能光レベルをＰ　ｎ　（ｄＢ　ｒｎ　）　、
   光コＰＴ＋Ｂ）＋７Ｃ２の関係を略満足している特許請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のグラスチッ
   ク製光分岐器。 ５、　直径が略等しい２本のグラスチック製光ファイバ
   の一端をそれぞれの先端部で互いに添わせるようにして
   接合した光分岐部を有し、１ｊｉＪ記シラスチツク製光
   フアイバの各先端部がその一部を長手方向に切除して成
   る模型形状であり、切除面及び周側面にはクラッド層が
   形成されており、各先端部を接合したときに形成される
   端面が同一平面内にあシかつ真円を構成するグラスチッ
   ク製光分岐器を使用する交番バイパス減光回路であって
   、光分岐部の端面が前段に位置する光中継器の光送信器
   とグラスチック製光ファイバを介して接続され、前記２
   本のグラスチック調光ファイノ々の他端が、それぞれ、
   後段の光中継器の光受信器及び前記光分岐器を内蔵する
   光中継器の光受信器に接続されていることを特徴とする
   交番パイ・やス型光回路。