JPS62280812A - Optical branching and joining device - Google Patents

Optical branching and joining device

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Publication number
JPS62280812A
JPS62280812A JP12542986A JP12542986A JPS62280812A JP S62280812 A JPS62280812 A JP S62280812A JP 12542986 A JP12542986 A JP 12542986A JP 12542986 A JP12542986 A JP 12542986A JP S62280812 A JPS62280812 A JP S62280812A
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JP
Japan
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light
optical fiber
optical
fiber
optical fibers
Prior art date
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Application number
JP12542986A
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Japanese (ja)
Inventor
Kozo Ono
公三 小野
Yozo Nishiura
洋三 西浦
Mitsuru Nishikawa
満 西川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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
    • G02B6/26Optical 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
    • G02B6/2821Optical 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 lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • 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
    • G02B6/2852Optical 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)

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To easily add and remove the titled device, even after an optical fiber system has been constructed, by making two pieces of optical fibers contact each other, and bringing both the optical fibers to a snake motion plural times in a place in which axial cores of two optical fibers are contained. CONSTITUTION:In an optical branching and joining device 1, two pieces of optical fibers A, B contact each other closely in a state of flapping, curved alternately and contact each other. Since such a snake motion curve is given, two holding fixtures 3, 4 hold the side faces of the optical fibers A, B. Holding surfaces become uneven surfaces 5, 6, and matching oil 7 is injected so as to fill an air gap between the uneven surfaces 5, 6 of the holding fixtures and the optical fibers A, B. When the optical fiber through which light beams being propagated are main and the optical fiber for making the light beams branch thereafter is subordinate, if they are projected and recessed in the direction of the main fiber and in the direction of the sub-fiber, respectively, by curving large a snake motion line, a larger radiated light beams are emitted from the projecting part of the main fiber, and the recessed part of the corresponding sub-fiber can make a larger radiated light beams incident.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 (1)技術分野 この発明は、光伝送線路である光ファイバの途中から光
を入射出射させることのできる分岐合流器に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention (1) Technical Field The present invention relates to a branching/combining device that can input and output light from the middle of an optical fiber, which is an optical transmission line.

光ファイバを用いて光通信を行なう場合、光ファイバの
途中に設けられて信号を直接にとり出すことのできる光
分岐が強く要望される。
When performing optical communication using an optical fiber, there is a strong demand for an optical branch that is provided in the middle of the optical fiber and can directly extract signals.

(イ)従来技術 光ファイバの伝搬光を分岐させたり、合流させたりする
光分岐合流器は従来、次のようなものがあった。
(a) Prior Art The following types of optical branching/merging devices for branching and merging light propagating through optical fibers have conventionally been available.

第4図に従来から用いられる光分岐合流器の一例を示す
。これはビームスプリッタを用いるものである。光ファ
イバ20から出た光をレンズ23で平行光にし、ビーム
スプリッタ26で反射光と透過光に分ける。これを、レ
ンズ24.25で集光して、他の2本の光ファイバ2L
 22に入射する。
FIG. 4 shows an example of a conventionally used optical branching/merging device. This uses a beam splitter. The light emitted from the optical fiber 20 is made into parallel light by a lens 23, and separated into reflected light and transmitted light by a beam splitter 26. This is condensed by lenses 24 and 25, and connected to the other two optical fibers 2L.
22.

これは、光ファイバから自由空間へいちど光を出射し、
光を分割してから再び、光ファイバの中へ光を入射させ
るものである。
This emits light once from an optical fiber into free space,
After splitting the light, the light is re-injected into the optical fiber.

これは光をほぼ等量に分ける事ができるし、レンズを使
って集光するから、比較的損失も少なくできる。現在、
実用化されている光分岐は、はとんどがこの方式である
This can divide the light into approximately equal amounts, and since it uses a lens to focus the light, there is relatively little loss. the current,
Most of the optical branching methods in practical use are of this type.

しかし、この分岐器は、分岐、合流部の追加や撤去が容
易でない、という難点がある。光ファイバを切断してし
まうからである。またレンズの調芯が必要である、とい
う欠点もあった。
However, this branch has a drawback in that it is not easy to add or remove branching or merging sections. This is because the optical fiber will be cut. Another drawback was that it required alignment of the lens.

第2の光分岐合流器は、第5図に示すようなファイバカ
ップラを用いる方法である。これは2本の光ファイバを
融着したものである。
The second optical branching/merging device uses a fiber coupler as shown in FIG. This is two optical fibers fused together.

一方の光ファイバの入射端32から入った光は、2つの
出射端33.34に出るようになる。
Light entering from the input end 32 of one optical fiber comes to exit at two output ends 33 and 34.

しかし、この方式は光ファイバカップラという特殊な光
学部品を用いる。システムが完成した後で光分岐を追加
し、後に撤去する、という事は容易でない。
However, this method uses a special optical component called an optical fiber coupler. It is not easy to add optical branches after the system is completed and then remove them later.

追加、撤去の可能な光分岐、合流部が強く望まれる。Light branching and merging sections that can be added or removed are strongly desired.

ファイバ同士の結合ではないが、光ファイバから伝搬光
の一部をとり出して、受光素子を使って、光強度を検出
する、という実験が試みられている。
Although it is not a fiber-to-fiber coupling, an experiment has been attempted in which a portion of the propagating light is extracted from an optical fiber and the light intensity is detected using a light receiving element.

例えば、 C,Stewart & W、J、 Stewart 
1Directional couplerf’or 
single mul、timode optical
 fiber EC0C267(1976)は、周期的
な凹凸のある透明体に、光ファイバを置き、これを押し
つける事により光ファイバを、面と直角な方向に周期的
に曲げたものである。光ファイバが蛇行するので、光が
凸部から放射される。放射光は透明体の中を斜めに伝搬
するが、透明体の端に形成した凹面鏡によって集光され
て受光素子に入る。受光素子はこれらの光の強度を検出
する。これは光ファイバの伝搬光の強度に比例する。
For example, C, Stewart & W, J, Stewart
1Directional couplerf'or
single mul, timode optical
fiber EC0C267 (1976) is a method in which an optical fiber is placed on a transparent body having periodic irregularities, and by pressing the optical fiber, the optical fiber is periodically bent in a direction perpendicular to the plane. As the optical fiber meanderes, light is emitted from the protrusion. The emitted light propagates diagonally through the transparent body, but is condensed by a concave mirror formed at the end of the transparent body and enters the light receiving element. The light receiving element detects the intensity of these lights. This is proportional to the intensity of the light propagating through the optical fiber.

スチュアートは、透明体の凹凸をグレーティングと呼ん
でいる。光ファイバをこれに押しつけると、グレーティ
ングと同じ周期で、蛇行することになる。こうすると、
蛇行の外側、つまり凸部で伝搬モードから放射モードへ
の変換が起こり、放射モードの光が、光ファイバから出
て、透明体に入る。
Stuart calls the unevenness of a transparent body a grating. When an optical fiber is pressed against this, it will meander with the same period as the grating. In this way,
Conversion from propagation mode to radiation mode occurs on the outside of the meander, that is, at the convex portion, and radiation mode light exits the optical fiber and enters the transparent body.

グレーティングのピッチ、つまり周期をAとする。グレ
ーティングを通る光はモード変換がおこり、ひとつモー
ドの大きい光に変換される、そして、2つのモードの位
相定数β1、β2の差が、グレーティングの周期へに対
し という条件を満足する、といっている。
Let A be the pitch, or period, of the grating. It is said that the light passing through the grating undergoes mode conversion and is converted into light with a larger mode, and that the difference between the phase constants β1 and β2 of the two modes satisfies the condition for the period of the grating. .

そして、A=1.7WIRであるようなグレーティング
を透明体によって作り、透明体の中へ光を漏れ出させ、
透明体に固定した受光素子により光強度を検出できるよ
うにしている。光ファイバを上から押えるのは、柔かい
ゴム板がよい、としている。
Then, a grating with A=1.7WIR was made from a transparent body, and light leaked into the transparent body.
Light intensity can be detected by a light receiving element fixed to a transparent body. It is recommended that a soft rubber plate be used to hold down the optical fiber from above.

グレーティングは周期Aと、振幅とで定義できる。A grating can be defined by a period A and an amplitude.

振幅が3.5μIであり、A=l、7mの例で、光ファ
イバ入射エネルギーの内、5.6%の光を取り出し受光
素子で捕捉できたと述べている。
It is stated that in an example where the amplitude is 3.5 μI, A=1, and 7 m, 5.6% of the light incident on the optical fiber can be extracted and captured by the light receiving element.

さらに、スチュアート等は、 C,5tevrart & W、J、 Stewart
 1Directional Couplersfor
 optical f’1bre communica
tion systems“EC0C170(1977
) に於ても、同じ光分岐結合器を提案している。ファイバ
を蛇行させて、光を透明体へ漏れ出させる、という手法
も同じである。スチュアートはさらに、このようなファ
イバをより大きい曲率半径で曲げると、凸になった部分
にのみ光が放出され、これによって、分岐による集光効
率が高められる、といっている。
Furthermore, Stewart et al.
1Directional Couplersfor
optical f'1bre communica
tion systems “EC0C170 (1977
) also proposed the same optical branching coupler. The same technique is used to make a fiber meander and allow light to leak into a transparent body. Stewart also says that by bending such a fiber to a larger radius of curvature, light is emitted only in the convex portion, which increases the efficiency of the split.

第6図にスチュアートの光分岐結合器を示す。Figure 6 shows Stuart's optical branching coupler.

このような結合器は、光ファイバへ直接にとりつける事
ができる。光ファイバを切断しなくてもよい。−!′な
、簡単にとり外す事もできる。つまり、主となる光ファ
イバに対して、後で追加し、撤去できる。スチュアート
は直接に光を分岐できる分岐器を提供していない。いっ
たん受光素子で受ける必要がある。
Such a coupler can be attached directly to an optical fiber. There is no need to cut the optical fiber. -! It can also be easily removed. In other words, they can be added and removed later from the main optical fiber. Stuart does not provide a splitter that can split the light directly. It is necessary to receive the light once with a light receiving element.

分岐された光をさらに伝送する必要がある場合、受光素
子の信号を増幅し、増幅信号によって発光ダイオードを
駆動し、この光を他の光ファイバへ通さなければならな
い。
If it is necessary to further transmit the branched light, it is necessary to amplify the signal of the light receiving element, drive a light emitting diode with the amplified signal, and pass this light to another optical fiber.

このため、分岐に於て、電源、電子回路、発光ダイオー
ドなどを必要とする。
Therefore, a power source, an electronic circuit, a light emitting diode, etc. are required at the branch.

スチュアートは、周期的な彎曲という事を重視している
。周期的であるから、彼の結合器の光ファイバを変形さ
せる部分をグレーティングと呼んでいる。
Stuart emphasizes periodic curvature. Because it is periodic, the part of his coupler that deforms the optical fiber is called a grating.

Bruce D、 Campball 1JAWS−A
 coupler for、computer rin
g “、  5PIE 479e86  (1984)
は、ひとつの曲げによって、放射モードを取り出す光分
岐結合器を提案している。ブルースは半径が5ffll
11の彎曲を作り、ここへ受光素子を設けて、光ファイ
バの伝搬光の内、放射モードになった光を捕集している
Bruce D, Campball 1JAWS-A
coupler for computer rin
g “, 5PIE 479e86 (1984)
proposed an optical branching coupler that extracts a radiation mode by a single bend. Blues has a radius of 5ffll
11 curves are made, and a light-receiving element is provided here to collect the light in the radiation mode among the light propagating through the optical fiber.

この結合器も、受光素子、これを駆動する電源、電子回
路などを各分岐に設けなければならない、という欠点が
ある。
This coupler also has the disadvantage that a light receiving element, a power source for driving the light receiving element, an electronic circuit, etc. must be provided at each branch.

秒)従来技術の問題点 これまで、従来の光分岐器の問題点を既に指摘した。sec) Problems with conventional technology So far, we have already pointed out the problems of conventional optical splitters.

本発明はスチュアートらの光分岐結合器と共通する点が
あるので、スチュアートの結合器について、再び述べる
Since the present invention has common features with the optical splitter coupler of Stewart et al., Stuart's coupler will be described again.

スチュアートは周期性を重視し、このため、グレーティ
ングを用いて、ファイバを周期的に彎曲させている。
Stewart emphasizes periodicity, and therefore uses gratings to periodically bend the fiber.

周期性が必要な訳は、(1)式の選択側が課されるから
である。μ番目のモードまでが導波モードであり、μ+
1番目のモードが放射モードであるとする。この位相定
数β1、β2の差が2π/Aでなければならない、とい
う選択側である。
Periodicity is necessary because the selection side of equation (1) is imposed. The waves up to the μth mode are waveguide modes, and μ+
Assume that the first mode is the radiation mode. The choice is that the difference between the phase constants β1 and β2 must be 2π/A.

しかし、(1)式の選択側は誤まりである。本発明者は
こう考える。
However, the selection side of equation (1) is incorrect. The inventor thinks as follows.

μ番目のモードがμ+1番目のモードに変換されこれが
ファイバから放射されるとする。するとμ番目のモード
がなくなるから、(μm1)番目のモードからμ番目の
モードへの変換が起こらなくてはならない。つまり順に
、(j−1)−5番目のモード変換が起こらなければな
らない。これが可能であるために という位相定数の関係が要求される。つまり、位相定数
は、モード次数に対してリニアである、という事が要求
される。
Assume that the μth mode is converted into the μ+1th mode and this is radiated from the fiber. Then, since the μth mode disappears, a conversion from the (μm1)th mode to the μth mode must occur. That is, the (j-1)-5th mode conversion must occur in sequence. For this to be possible, a relationship of phase constants is required. In other words, the phase constant is required to be linear with respect to the mode order.

1 端、I    、) 鉛 ?、十 木 ha  ・
か1ハ重マ 水 入−イ台土日供!奏なは伝搬方向つま
りZ方向の群速度という事もできるが、これは、モード
次数の2次函数で近似できるが1次函数ではない。位相
定数βのモード間の間隔は一定でなく、モード次数が大
きくなるに従い大きくなる。
1 end, I,) lead? , Togi ha・
100% water is served on Saturday, Sunday and Taiwan! Kanade can also be said to be the group velocity in the propagation direction, that is, the Z direction, and although it can be approximated by a quadratic function of the mode order, it is not a linear function. The interval between modes of the phase constant β is not constant, and increases as the mode order increases.

もうひとつ、(1)式の難点は、ファイバの彎曲つまり
曲率半径Rが重要なパラメータであるはずであるのに、
(1)式に全く現われない、という事である。どの低次
モードから、どの高次モードへ変換されるのか?という
ことはグレーティングの周期よりも、曲率半径Hによる
はずである。
Another problem with equation (1) is that the curvature of the fiber, or the radius of curvature R, is supposed to be an important parameter;
This means that it does not appear in equation (1) at all. Which lower-order mode is converted to which higher-order mode? This means that it must depend on the radius of curvature H rather than the period of the grating.

このような訳で、スチュアートの理論を、本発明者は疑
わしいものだと考える。
For this reason, the inventor considers Stewart's theory questionable.

本発明者は、「周期的」という条件が無意味だと考える
。周期的であるものが作りやすいが、非周期的であって
も差支えない。
The inventor believes that the condition "periodic" is meaningless. It is easy to create something that is periodic, but it can also be aperiodic.

00   目       的 光ファイバシステムを構築しに後でも、容易に追加し、
撤去する事のできる光分岐合流器を提供する事が本発明
の第1の目的である。
00 Purpose Easily add to the fiber optic system even after building it.
A first object of the present invention is to provide an optical branching/combining device that can be removed.

光ファイバから光ファイバへの直接の結合を可能とし、
受光素子、電源、発光素子、電子回路などを分岐部に設
ける必要のない光分岐合流器を提供する事が本発明の第
2の目的である。
Enables direct fiber-to-fiber coupling,
A second object of the present invention is to provide an optical branching/combining device that does not require a light receiving element, a power source, a light emitting element, an electronic circuit, etc. at the branching part.

レンズやミラーなどの光学素子を使わず、従って軸あわ
せなどの微妙な調整を不要とした光分岐合流器を提供す
ることが本発明の第3の目的である。
A third object of the present invention is to provide an optical branching/merging device that does not use optical elements such as lenses or mirrors, and therefore does not require delicate adjustments such as axis alignment.

(3)構 成 本発明の光分岐合流器は、2本の光ファイバを側面に於
て接触させ、両方の光ファイバを2つの光ファイバの軸
芯が含まれる平面内に於て複数回蛇行させなものである
。つまり、2本の光ファイバを併行して複数回彎曲させ
、一方の光ファイバからの放射光を、他方の光ファイバ
内に入射させるものである。
(3) Configuration The optical branching/merging device of the present invention brings two optical fibers into contact with each other on the sides, and meanderes both optical fibers multiple times within a plane that includes the axes of the two optical fibers. It is something. That is, two optical fibers are bent multiple times in parallel, and the emitted light from one optical fiber is made to enter the other optical fiber.

本発明は、マイクロベンドによる放射モードへの変換を
利用して光ファイバを結合するものであるから、光ファ
イバはマルチモードファイバでなければならない。
Since the present invention couples optical fibers using conversion into radiation mode by microbending, the optical fibers must be multimode fibers.

いずれの光ファイバも、コア、クラッドと一次被覆(プ
ライマリコート)までを含むものである。
Each optical fiber includes a core, a cladding, and a primary coating.

なとえば、石英ガラスファイバで、コア径が50μm1
クラツド径が125μmのものが代表的な例である。
For example, a quartz glass fiber with a core diameter of 50 μm1
A typical example is one with a cladding diameter of 125 μm.

−次被mはシリコン、ウレタン、エポキシ樹脂など、が
使われる。コア径が60μm180μm1100μmで
クラツド径が150μmの光ファイバもある。これらは
、グレーディッドインデックス型の光ファイバである。
- Silicone, urethane, epoxy resin, etc. are used for the second coating. There is also an optical fiber with a core diameter of 60 μm, 180 μm, 1100 μm and a cladding diameter of 150 μm. These are graded index optical fibers.

本発明はグレーディッドインデックス型の光ファイバに
も適用できる。
The present invention can also be applied to graded index optical fibers.

一次被覆の径が300μm〜400μmあるが、2本の
光ファイバを平行に接触させているのであるから、コア
中心間の距離は、この程度の長さになる。
Although the diameter of the primary coating is 300 μm to 400 μm, since the two optical fibers are brought into contact in parallel, the distance between the core centers is about this length.

第1図は本発明の光分岐合流器の縦断面図である。第2
図は第1図中のI−I[断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the optical branching/merging device of the present invention. Second
The figure is a sectional view taken along line II in FIG.

2本の光ファイバA1Bがある。これらは、自由な両端
部を持っているが、本発明の光分岐合流器1に於ては、
波打ちながら緊密に接触している。
There are two optical fibers A1B. These have both free ends, but in the optical branching/merging device 1 of the present invention,
They are in close contact while undulating.

波打ちながら、つまり交互に彎曲しながら接触している
のである。この波に周期性があってもなくてもよい。
They touch each other while undulating, that is, curving alternately. This wave may or may not have periodicity.

このような蛇行彎曲を与えるために、2つの押え金具3
.4が、光ファイバA1Bの側面を押えるようになって
いる。
In order to give such a meandering curve, two presser metal fittings 3 are used.
.. 4 presses the side surface of the optical fiber A1B.

押え金具3.4は、複数の箇所に於て、光ファイバA、
Bにマイクロペンドを与えるためのものである。
The holding fitting 3.4 holds the optical fibers A,
This is to give B a micropend.

このため押え金具3.4の押え面は凹凸表面5.6にな
っている。
Therefore, the holding surface of the holding fitting 3.4 has an uneven surface 5.6.

マツチングオイル7が押え金具の凹凸表面5.6と光フ
ァイバA、Bの空隙を満たすように注入されている。こ
の部分が空気であると、光ファイバから脱出する事、お
よび光ファイバへ入射することが困難になるから、光フ
ァイバクラッドの屈折率に近い、これより少し大きい屈
折率のマツチングオイル7が充填される。
Matching oil 7 is injected to fill the gaps between the uneven surface 5.6 of the presser fitting and the optical fibers A and B. If this part is air, it will be difficult for it to escape from the optical fiber and enter the optical fiber, so it is filled with matching oil 7 whose refractive index is close to, but slightly larger than, the refractive index of the optical fiber cladding. be done.

押え金具3.4の厚みは、光ファイバA、Bの外径にほ
ぼ等しい程度でよい。また平行な保持板8.9が押え金
具3.4、ファイバA1Bを挾んずいス− 保持板8.9に対し押え金具3.4が相対移動可能に設
けられていてもよい。この場合は、ファイバA1Bの結
合の深さを任意に調節することができる。
The thickness of the holding fitting 3.4 may be approximately equal to the outer diameter of the optical fibers A and B. Further, a parallel holding plate 8.9 holds the holding plate 3.4 and the fiber A1B, and the holding plate 3.4 may be provided so as to be movable relative to the holding plate 8.9. In this case, the coupling depth of fiber A1B can be adjusted as desired.

押え金具3.4は、いったん位置決めした後、固定する
ものとしてもよい。
The presser fitting 3.4 may be fixed after being positioned once.

光ファイバA、Bの光分岐合流器の内部での進行方向を
2方向、面に直角な方向をX方向、光ファイバが接触す
る方向であってZ軸に垂直な方向をX方向とする。
The traveling directions of the optical fibers A and B inside the optical branching/merging device are two directions, the direction perpendicular to the plane is the X direction, and the direction in which the optical fibers come into contact and perpendicular to the Z axis is the X direction.

この例では、光ファイバA、Bの蛇行の方向が2軸にそ
う直線であるが、直線でなければならないというもので
はない。
In this example, the meandering directions of the optical fibers A and B are straight lines about the two axes, but this does not mean that they have to be straight lines.

光が伝搬している方の光ファイバを主ファイバといい、
これから光を分岐すべき光ファイバを従ファイバという
ことにする。この場合、蛇行線を大きく彎曲させて、主
ファイバの方向に凹、従ファイバの方向に凸になるよう
にしてもよい。
The optical fiber through which light is propagating is called the main fiber.
From now on, the optical fiber to which light is to be branched will be referred to as a slave fiber. In this case, the meandering line may be largely curved so that it is concave in the direction of the main fiber and convex in the direction of the secondary fiber.

この上うにすると、主ファイバの凸部から、より大きい
放射光が出射されるし、対応する従ファイバの凹部はよ
り大きく放射光を入射させる事ができるのである。
By doing so, a larger amount of radiated light can be emitted from the convex portion of the main fiber, and a larger amount of radiated light can be input into the corresponding concave portion of the secondary fiber.

2本の光ファイバを必ず接触させなければならないとい
う事はない。2本の光ファイバの間を離隔させる事もで
きる。第3図はそのような例を示している。このように
、2本の光ファイバA1Bを離すと、両者の彎曲を自由
に設定する事ができる。
There is no requirement that two optical fibers be brought into contact. It is also possible to separate the two optical fibers. FIG. 3 shows such an example. In this way, by separating the two optical fibers A1B, the curvature of both can be set freely.

ここで彎曲というのは、蛇行線の彎曲のことである。主
光ファイバAを、復元ファイバBの方向に向って凸にし
、復元ファイバBを主光ファイバAに向って凸であるよ
うにできる。つまり凹レンズのような関係にできる。
The curve here refers to the curve of the meandering line. The main optical fiber A can be made convex toward the restoration fiber B, and the restoration fiber B can be made convex toward the main optical fiber A. In other words, a relationship similar to that of a concave lens can be created.

2本の光ファイバが接触していないので、空隙を満たす
ため透明のガイド板10が中間に設けられる。これはな
とえばアクリル板などである。
Since the two optical fibers are not in contact, a transparent guide plate 10 is provided in the middle to fill the gap. An example of this would be an acrylic board.

ま々、光ファイバAからの出射光は斜めに出るから、透
明ガイド板10は斜め方向を向いている。
Since the light emitted from the optical fiber A exits obliquely, the transparent guide plate 10 faces in an oblique direction.

透明ガイド板10の光ファイバA、Bと当なる辺にも、
凹凸表面11.12が設けである。これらの凹凸表面1
1.12と押え金具5.6の凹凸表面5.6により光フ
ァイバA、Bを、それぞれ、独立に蛇行させる。
Also on the sides of the transparent guide plate 10 that correspond to the optical fibers A and B,
A textured surface 11.12 is provided. These uneven surfaces 1
1.12 and the uneven surface 5.6 of the presser fitting 5.6, the optical fibers A and B are meandered independently.

光ファイバA1Bと凹凸表面、保持板との間の空隙にマ
ツチングオイル7を充填するのは前例と同じである。
Filling the gap between the optical fiber A1B, the uneven surface, and the holding plate with the matching oil 7 is the same as in the previous example.

a)作 用 主光ファイバの中には伝搬モードの光が伝搬している。a) Production Light in a propagation mode is propagating in the main optical fiber.

マルチモード光ファイバであるから多数のモードが励振
されている。
Since it is a multimode optical fiber, many modes are excited.

横方向にノードがいくつ存在するかにより、ファイバ内
のモードが定義される。高次のモードは群速度が小さい
。これはコア・クラッドの境界で頻繁に反射を繰返して
いる光線に対応する。これは、光ファイバが真直ぐであ
れば、伝搬するが、光ファイバが曲ると全反射条件が満
足されなくなり、コアの外へとび出してしまう。
The mode within the fiber is defined by how many nodes are present in the lateral direction. Higher order modes have small group velocities. This corresponds to light rays that are frequently reflected at the core-cladding boundary. This will propagate if the optical fiber is straight, but if the optical fiber is bent, the total internal reflection condition will no longer be satisfied and the light will protrude outside the core.

このようなモードは放射モードという。高次の伝搬モー
ドが放射モードになった、と波動光学的に説明できる。
Such a mode is called a radiation mode. This can be explained in terms of wave optics by saying that the higher-order propagation mode has become a radiation mode.

しかし、モード数が多いから、波動光学より、幾何光学
的な取扱いに適している。
However, since it has a large number of modes, it is more suitable for handling in terms of geometric optics than in wave optics.

これは、外に向って凸tて彎曲しな部分から、光線が外
部へ出てしまったということである。このようなことは
曲率ηがO′″Cないから起るのである。
This means that the light rays have exited from the outwardly convex and curved portion. This happens because the curvature η is not O'''C.

曲率半径Rは曲率ηの逆数である。The radius of curvature R is the reciprocal of the curvature η.

通常、曲率の正負は、座標系に於て、下に凸であれば、
これを正とし、下に凹であればこれを負とする。
Normally, the sign of curvature is if it is convex downward in the coordinate system.
This is considered positive, and if it is concave downward, it is considered negative.

しかし、これでは蛇行するファイバの凹凸が区別されな
いので、ここでは、コアからクラッドへ向って法線を立
て、法線方向に凸である場合η、Rを正とする。法線方
向に凹である場合、η、Rを負とする。
However, since this does not distinguish the unevenness of the meandering fiber, here, the normal line is set from the core to the cladding, and if the normal line is convex in the normal direction, η and R are assumed to be positive. If it is concave in the normal direction, η and R are negative.

このように定義すると、彎曲が外に向って凸である部分
は曲率ηが正である、ということができる。そして、こ
の部分で光ファイバから光が漏れて外部へ出るのである
Defining this way, it can be said that a portion where the curve is convex outward has a positive curvature η. At this point, light leaks from the optical fiber and exits to the outside.

外部へ漏れるという事はつまり、導波モード(伝搬モー
トンが放射モードになったという事であZ    TJ
X、l    −a    V  L  +、二云嘴撃
ず一油 A  L  Ik 0111 J= ILりに
くいから、ここでは外部へ出る、出射する、又は漏れる
という。
The fact that it leaks to the outside means that the guided mode (propagation morton has become a radiation mode) Z TJ
X, l -a V L +, two beaks, one oil A L Ik 0111 J= IL is difficult to leak, so here it is said to go out, emit, or leak.

η〉Oでありさえすれば、光はこの彎曲から必ず漏れる
。どこで最も大量の光が漏れるかといえば、それは曲率
ηが最大になる点である。
As long as η〉O, light will definitely leak from this curve. The point where the largest amount of light leaks is the point where the curvature η is maximum.

どの方向に光が出射するか?といえは、まず接線方向で
ある。曲率が小さければ、接線方向から僅かな拡がり角
にしか光が出ない。
In which direction does the light come out? However, first of all, it is the tangential direction. If the curvature is small, light will only emit light at a slight divergence angle from the tangential direction.

第7図はこのような事を示す説明図である。C11C3
は曲率が小さいので、拡がりが少ない。光量も少ない。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing such a thing. C11C3
has a small curvature, so there is little spread. The amount of light is also low.

曲率が大きければ、接線方向から、かなり広い拡がり角
に及んで、光が出る。02点の広い出射光を示している
If the curvature is large, light will be emitted from the tangential direction over a fairly wide spread angle. 02 points of wide emitted light are shown.

次に、外部から光ファイバの内部へ光が入る条件につい
て考える。
Next, consider the conditions under which light enters the optical fiber from the outside.

曲率ηが負である部分、つまり四部に光が効率よく入り
そうであるが、そうではない。四部に斜めから光を当て
ると、コアの中へいったん入るこJ−を十大スーh; 
すrb=彷叶で14寸へ−結局、光ファイバの中へ入射
する、ということについても、曲率ηが正である事が必
要である。
It would seem that light would efficiently enter the parts where the curvature η is negative, that is, the four parts, but this is not the case. When you shine light on the four parts diagonally, once it enters the core, you can see the ten major steps;
srb = 14 inches at the end of the path - In order for the light to enter the optical fiber, the curvature η must be positive.

つまり凸部の場所に於て、出射、入射ともに効率よく行
なわれる。
In other words, at the location of the convex portion, both the output and the input are performed efficiently.

第8図はこれを図示している。曲率の最も大きいところ
で、光が効率よく入射する。
FIG. 8 illustrates this. Light enters efficiently where the curvature is greatest.

単に入射、するというだけでなく、コアから再び抜は出
ない、という事が重要である。
What is important is not only that it is incident, but also that it does not come out of the core again.

本発明は、光ファイバからの出射よりも、光ファイバへ
の入射に重点がある。
The present invention focuses on the input into the optical fiber rather than the output from the optical fiber.

後にニリ詳しく考察する。I will discuss this in detail later.

このような原理がある。There is a principle like this.

第1図に於て、光ファイバAに光を通すと、凸部で光が
ほぼ接線方向に出る。この光の一部分が光ファイバBの
凸部に於て、光ファイバBに入射する、という事になる
。彎曲のそれぞれの点でこのような事が起こる。従って
、光ファイバBへ、光ファイバAから光エネルギーが少
しずつ移ってゆく。
In FIG. 1, when light is passed through optical fiber A, the light exits in a substantially tangential direction at the convex portion. A portion of this light enters the optical fiber B at the convex portion of the optical fiber B. This happens at each point of the curve. Therefore, light energy gradually transfers from optical fiber A to optical fiber B.

光ファイバAから光ファイバBへの移行に於て、光路の
長さは一定でない。しかし、これは、多モードであるか
ら差支えのないことである。
In the transition from optical fiber A to optical fiber B, the length of the optical path is not constant. However, this is not a problem since it is multi-mode.

に)計算例 ひとつの一般的な光ファイバについてモード数を計算し
てみる。石英ガラスファイバであルトスる。コア径が5
0μm1クラツド径が、125μm1コア屈折率が1.
45、開口数NAが0.2とする。λ= 0.83μm
とする。
B) Calculation example Let's calculate the number of modes for one common optical fiber. Luto with quartz glass fiber. Core diameter is 5
0μm1 cladding diameter, 125μm1 core refractive index 1.
45, the numerical aperture NA is 0.2. λ=0.83μm
shall be.

規格化周波数Vは v−2πn1ζψ     (3) である。aはコア半径、n、はコア屈折率、Δは屈折率
差比(nl−n2)/”1である。Δ= 0.048と
なり、 ’I  =  85             (4)
モードの数はV/2で近似できるが、 これは約360
0モードである。
The normalized frequency V is v-2πn1ζψ (3). a is the core radius, n is the core refractive index, and Δ is the refractive index difference ratio (nl-n2)/"1. Δ = 0.048, 'I = 85 (4)
The number of modes can be approximated by V/2, which is approximately 360
0 mode.

これだけの多数のモードが光ファイバの中に存在してい
るのであるから、幾何光学的な近似がよく成立する。こ
れはNAが0.2であってかなり大きいが、NAが0.
1であってもモード数は約1800になる。
Since such a large number of modes exist in the optical fiber, geometrical optics approximation is well established. This has an NA of 0.2, which is quite large, but the NA is 0.2.
Even if it is 1, the number of modes is about 1800.

(り)光ファイバからの出射 第9図は光ファイバの彎曲部を示す説明用線図である。(ri) Output from optical fiber FIG. 9 is an explanatory diagram showing a curved portion of an optical fiber.

EACはコア・クラッド境界を示す。FBDもコア・ク
ラッド境界である。EAC,FBDに囲まれろ部分がコ
アである。EAlFBに於て直線、AC。
EAC indicates the core-cladding boundary. The FBD is also a core-cladding boundary. The part surrounded by EAC and FBD is the core. Straight line, AC in EAlFB.

BDに於て彎曲しているとする。Assume that the BD is curved.

さきほどの定義ではACに於て正の曲率、BDに於て負
の曲率をとるとい、う事である。
According to the previous definition, AC has a positive curvature and BD has a negative curvature.

曲げの中心をOとする。Let the center of bending be O.

内線FBの延長と外円弧ACの交点をGとする。Let G be the intersection of the extension of the extension line FB and the outer arc AC.

彎曲部ACに於ける光線の反対角が問題である。The problem is the opposite angle of the light beam at the curve AC.

コア・クラッドに於ける全反射角をθとする。Let θ be the total reflection angle in the core and cladding.

これは、コア屈折率n1クラツド屈折率n2によって、 へ〜Ω  −tり1 により定義できる。This is determined by the core refractive index n1 and the clad refractive index n2. To~Ω -tri1 It can be defined by

ある光線がAE間のP点で、境界線に対しθの角をなし
て反射され、コア中を進み、AC中のQで反射または屈
折するとする。Q点で光線PQが接線QSとなす角が問
題である。これがθより小さければ全反射される。この
角がeより大きければ、コアから殆どが抜は出てしまう
Suppose that a certain ray is reflected at a point P between AEs at an angle θ with respect to the boundary line, travels through the core, and is reflected or refracted at Q in AC. The problem is the angle that ray PQ makes with tangent QS at point Q. If this is smaller than θ, total reflection will occur. If this angle is larger than e, most of the core will come out.

接線QSと直線FAのなす角ψは、当然中心角AOQに
等しい。これを求めると、光線PQが接線Sqとなす角
(ψ−θ)がわかる。
The angle ψ formed between the tangent QS and the straight line FA is naturally equal to the central angle AOQ. When this is determined, the angle (ψ-θ) that the ray PQ makes with the tangent Sq can be found.

Aを原点として、左向きにX座標、下向きにY座標を取
る。AP=xとする。直線PQを表わす直線式は y=−一〇(x −x )       (6)円弧A
Q、GCを表わす式は曲率半径0AiRとして、X +
(Y−R)  = R”      (7)によって得
られる。(6)、(7)を連立させて、これを解くと、
Q点のx1Y座標が求められる。但しXは負である。こ
の値とψとは R51nψ=  −X          (8)の関
係がある。従って となる。(9)は厳密な式である。
With A as the origin, take the X coordinate toward the left and the Y coordinate toward the bottom. Let AP=x. The linear equation representing straight line PQ is y=-10(x-x) (6) Arc A
The formula expressing Q, GC is X +
(Y-R) = R” (7).If we combine (6) and (7) and solve this, we get
The x1Y coordinates of point Q are determined. However, X is negative. This value and ψ have the relationship R51nψ=-X (8). Therefore. (9) is a strict expression.

このままでは扱いにくいし、θは十分小さい値であると
仮定して、近似すると、反射角/5QP=(ψ−Q)は となる。Q点でファイバコアの外へ出るという条件は、
これがθより大きいことである。
This is difficult to handle as it is, and assuming that θ is a sufficiently small value, the reflection angle/5QP=(ψ−Q) can be approximated as follows. The condition that it exits the fiber core at point Q is
This is larger than θ.

出射条件は、 θ  く  ψ−0(11) で与えられる。臨界角θmを で定義する。Oく0く0mであれば、この光線は反射さ
れてコア内にとどまる。0mくθくθであれば、この光
は出射する。
The emission condition is given by θ × ψ−0 (11). The critical angle θm is defined as: If it is 0m, this ray will be reflected and remain in the core. If 0 m x θ x θ, this light is emitted.

同様な計算を、内辺FB上の点Uから角0で反射された
光についても行なう。同様な近似で、臨界角Onを で定義する。Dはコア径である。0くθ<Onであれば
、反射してコア内にとどまり(W点で)、Onく0くe
であればコアの外へでる。
A similar calculation is performed for the light reflected at angle 0 from point U on the inner side FB. With a similar approximation, the critical angle On is defined as . D is the core diameter. If θ<On, it is reflected and stays in the core (at point W), and Onku0kue
If so, go outside the core.

内辺FB上の点Uからの方が、出射しやすいという事は
明らかである。
It is clear that it is easier to emit light from point U on the inner side FB.

第10図は外辺AE上の一点Pで、角θで反射された光
が彎曲ACで出射される条件を示すグラフである。Xθ
=Dは直線PQがBP’に当たらず彎曲ACに当なる、
という条件である。もともと、伝搬光であるから、θは
必ず全反射角eより小さい。また(12)式で定義され
る0mよりθが大きくなければならない。
FIG. 10 is a graph showing the conditions under which light reflected at an angle θ at a point P on the outer edge AE is emitted at a curve AC. Xθ
=D means that straight line PQ does not hit BP' but curve AC,
This is the condition. Since it is originally a propagating light, θ is always smaller than the total reflection angle e. Further, θ must be larger than 0m defined by equation (12).

ここで出射するといっても、全部が出射するのではなく
一部が出射する、という事である。斜線を付した部分の
(X、θ)が出射の条件を与えている。
Even though it is said that the radiation is emitted here, it does not mean that all of it is emitted, but only a part of it is emitted. The shaded portion (X, θ) provides the conditions for emission.

この領域でも、θがOm  に近い内は、出射の割合は
小さく、θが大きくなるに従い、出射パワーの比率が高
くなる。
Even in this region, the ratio of output power is small as long as θ is close to Om2, and as θ becomes larger, the ratio of output power increases.

第11図は内辺BF’上の一点Uに於て、角θで反射さ
れた光が彎曲ACに当って出射される条件を示す。θと
On 、 D/xで囲まれる部分が出射条件を示す。
FIG. 11 shows the conditions under which light reflected at an angle θ at a point U on the inner side BF' hits a curve AC and is emitted. The part surrounded by θ, On, and D/x indicates the emission condition.

ケ)光ファイバへの入射 本発明の最大の特徴は、光ファイバの中へ外部から斜め
に光を入れる、という事にある。
i) Injection into optical fiber The most important feature of the present invention is that light is input obliquely into the optical fiber from the outside.

スチュアートの実験では、光ファイバから出射させる、
という事がなされている。また、疑わしい点もあるが、
出射の条件(1)式なども既に提案されている。
In Stuart's experiment, the light was emitted from an optical fiber.
This is what is being done. There are also some questionable points,
Emission condition (1) and the like have already been proposed.

しかし、本発明の重点は出射にあるのではなく入射にあ
る。
However, the emphasis of the invention is not on the output, but on the input.

マイクロベンディングにより、光ファイバから光が漏れ
る事は周知である。これ全使った他の測定も現に実用化
されている。
It is well known that light leaks from an optical fiber due to microbending. Other measurements using all of these methods are also in practical use.

本発明に於ては、マイクロベンディングによって光を光
ファイバに入射させるのである。入射させる事は、出射
させるよりもはるかに難しい。
In the present invention, light is made to enter an optical fiber by microbending. Injecting it is much more difficult than emitting it.

光ファイバに斜めから光を当てても、殆ど内部に入らな
い。たとえ一時的に入っても、すぐに出てしまう。
Even if light is shined into the optical fiber from an angle, almost no light will enter the inside. Even if you enter temporarily, you will leave immediately.

直線状のファイバに斜めから光を入れkとする。Light is input obliquely into a straight fiber and is denoted by k.

コア内に欠陥があって散乱されないかぎり、この光は、
完全にコアから抜けてしまう。斜めから光が入ったとい
う事は、これが全反射角θより大きい傾角をコア面に対
して有している、という事である。このような光は、何
回かコア・クラッド境界で反射されるが、すぐに消失す
る。ステップインデックス型のファイバであって、欠陥
がないとすれば、反射角が保存され、eより小さくはな
らないからである。
Unless there is a defect in the core that scatters this light,
It completely leaves the core. The fact that the light entered from an oblique direction means that it has an inclination angle with respect to the core surface that is larger than the total reflection angle θ. Such light is reflected at the core-cladding boundary several times, but quickly disappears. This is because if it is a step-index fiber and there are no defects, the reflection angle will be conserved and will not become smaller than e.

実際には、光ファイバの中には欠陥があって、ここで散
乱があるので、斜めから入射した光の僅かな部分は伝搬
光になる。
In reality, there are defects in the optical fiber that cause scattering, so a small portion of the light incident obliquely becomes propagated light.

しかし、本発明に於て、マイクロベンディングを利用し
て光を入射させる、というのは、このような欠陥に頼る
ものではない。
However, in the present invention, the use of microbending to allow light to enter does not rely on such defects.

無欠陥の光ファイバであっても、斜めに光ファイバの中
へ伝搬光を入射させることができる。本発明の新規な点
は、このような着想にあるのである。
Even if the optical fiber is defect-free, propagating light can be incident obliquely into the optical fiber. The novelty of the present invention lies in this idea.

これは、無欠陥の光ファイバしか、本発明は適用できな
いという事ではないし、無欠陥の光ファイく(が現実に
製造できるという事を前提にしているわけでもない。
This does not mean that the present invention can only be applied to defect-free optical fibers, nor does it assume that defect-free optical fibers can actually be manufactured.

第12図は光ファイバコアへの光の入射を考察するため
の線図である。HLJはコアの外辺で、KIMはコアの
内辺である。コア屈折率がnl、クラッド屈折率がn2
である。
FIG. 12 is a diagram for considering the incidence of light into the optical fiber core. HLJ is the outer edge of the core, and KIM is the inner edge of the core. Core refractive index is nl, cladding refractive index is n2
It is.

H点で、クラッドから光がコアに入射したとする。入射
光とコア面のなす角をφとする。実際には、接線と光線
のなす角であるが、簡単のため接線の図示を略す。
Assume that light enters the core from the cladding at point H. Let the angle between the incident light and the core surface be φ. Actually, it is the angle between the tangent and the ray, but for the sake of simplicity, the illustration of the tangent is omitted.

以下、入射、屈折、反射角という言葉を使うが、これら
は通常の光学と異なり、中心線(法線)に対してではな
く面に対してなす角である。
The terms incidence, refraction, and reflection angles will be used below, but unlike ordinary optics, these are angles formed not with respect to the center line (normal) but with respect to a surface.

屈折角をφ′とする。これは、全反射角θより大きい。Let the refraction angle be φ'. This is larger than the total reflection angle θ.

また n2cosφ W  n1cosφ’        
(14)である。コア内を直進し、1点で反射したとす
る。
Also, n2cosφ W n1cosφ'
(14). Suppose that the light travels straight through the core and is reflected at one point.

この時、境界面となす角をψとする。ここで全反射され
るためには、これはeより小さくなくてはならない。
At this time, let the angle between it and the boundary surface be ψ. In order to be totally reflected here, this must be smaller than e.

もしもKIがHLに平行であれば、φ′=ψであるから
、φ′がθより大きく、ψがeより小さい、という事は
あり得ない。
If KI is parallel to HL, φ'=ψ, so it is impossible for φ' to be larger than θ and ψ smaller than e.

e 〉 φ’          (15)ψ 〉 θ
          (16)となるためには、KI、
HL間で下に凹に彎曲していなければならない。
e 〉 φ' (15) ψ 〉 θ
(16), KI,
It must be concavely curved downward between HL.

つまり、入射の条件は、曲率ηが正である、といい、第
8図に示したのは、(15)、(16)の条件があるか
らである。
In other words, the condition for incidence is that the curvature η is positive, and the reason why it is shown in FIG. 8 is because of the conditions (15) and (16).

外側から入り、内側1点で全反射する、という条件から
、光ファイバは正の曲率をもっている事が要求される。
The optical fiber is required to have a positive curvature because it enters from the outside and is totally reflected at one point inside.

しかし、それだけではいけない。But that's not enough.

1点で角ψをなして全反射されたものがコア・クラッド
境界の外辺上の点Jでどうなるか、という問題がある。
There is a problem as to what happens to the total reflection at one point forming an angle ψ at a point J on the outer edge of the core-cladding boundary.

5点で光線が境界となす角をことする。Determine the angle that the ray makes with the boundary at five points.

もしもζ=φ′であれば、この光は殆どがクラッドへ抜
けてゆくv方向への光となる。角度は最初の入射角φに
等しい。
If ζ=φ', most of this light will be light in the v direction passing through to the cladding. The angle is equal to the initial angle of incidence φ.

もちろん、一部は1点で反射しN方向へゆくが、これは
僅かである。
Of course, some of it is reflected at one point and goes in the N direction, but this is small.

H点から角φで入ったのであるから、5点から角φで抜
けるのは当然のことである。
Since it entered from point H at an angle φ, it is natural that it exits from point 5 at an angle φ.

このようにならないなめに、ζはφ′より小さくなって
いることが必要である。
In order to prevent this from happening, ζ must be smaller than φ'.

ζ  く  φ’              (17
)より望ましくは、全反射角θよりζが小さくなってい
る事がよい。
ζ ku φ' (17
) More preferably, ζ is smaller than the total reflection angle θ.

ζ  く  θ               (18
)こうであるために、IM間の曲率半径Zは、KI間の
曲率半径Rより長ければならない。
ζ ku θ (18
) For this to be the case, the radius of curvature Z between IM must be longer than the radius of curvature R between KI.

つまり、IM、LJの円弧の中心0′は、KI。In other words, the center 0' of the arc of IM and LJ is KI.

HLの円弧の中心0よりも遠方になければならない。It must be farther away than the center 0 of the arc of HL.

これは、簡単にいえば、入射点Hから入った光がコア内
に閉じこめられるなめに、曲率ηは減少してゆかなけれ
ばならない、という事である。
Simply put, this means that the curvature η must decrease in order for the light entering from the incident point H to be confined within the core.

最初の曲率Rは、入射角φによる制限を受ける。The initial curvature R is limited by the angle of incidence φ.

逆に、φは曲率Rによるという事もできる。さらに、2
回反射点までの曲率Zはφによる制限を受ける。
Conversely, it can also be said that φ depends on the curvature R. Furthermore, 2
The curvature Z up to the second reflection point is limited by φ.

OK、、、01 =R,0f(=OL=R+Dとする。OK,,,01=R,0f(=OL=R+D.

Dはコア径である。D is the core diameter.

正弦定理からΔOHIに於て、 これと、魚θ−n2/n1 、さらに(16)式(14
)式%式%(20) これは、入射角φに対する制限と考えることもできる。
From the law of sine, in ΔOHI, this, fish θ-n2/n1, and equation (16) (14
) Formula % Formula % (20) This can also be considered as a restriction on the incident angle φ.

φはOに近い角度であるが、曲率半径Rが小さいほど、
つまり曲率が大きいほどφの許される範囲は広くなる。
φ is an angle close to O, but the smaller the radius of curvature R,
In other words, the larger the curvature, the wider the allowable range of φ.

つまり、入射しやすい。(21)の不等式は、1点で全
反射されるという条件である。
In other words, it is easy to enter. The inequality (21) is a condition that total reflection occurs at one point.

さらに、3点で全反射される、という条件ζくθを考慮
する。八〇’IJに対する正弦定理から、O’I=0’
M=Z、O’L−0’J=Z+Dとし、これらから、 を得る。(23)から当然Z)Rである。
Furthermore, consider the condition ζ × θ that total reflection occurs at three points. 80' From the sine theorem for IJ, O'I=0'
Let M=Z, O'L-0'J=Z+D, and from these, obtain. From (23), it follows that Z)R.

このような曲率の変化は、KI間又はIM間で起こる。Such curvature changes occur between KIs or IMs.

この長さはほぼD/φ′によって評価できる。This length can be approximately evaluated by D/φ'.

曲率は(1/R)、(1/Z)と書くことができる。Curvature can be written as (1/R) and (1/Z).

曲率の光ファイバに沿った微分は、 によって与えられる。The derivative of the curvature along the optical fiber is given by.

曲率は減少しなくてはならない。その速さは、入射角φ
が大きいほど速くなくてはならないし、ファイバ径りが
小さいほど速くなくてはならない。
The curvature must be reduced. Its speed is determined by the angle of incidence φ
The larger the fiber diameter, the faster it must be, and the smaller the fiber diameter, the faster it must be.

第8図でいえば、(24)式の条件は、D2〜D3の点
の近傍に於てのみ満なされる。D1〜D2の間は曲率が
増加するのて(24〕の条件を満足することができない
In FIG. 8, the condition of equation (24) is satisfied only in the vicinity of points D2 and D3. Since the curvature increases between D1 and D2, the condition (24) cannot be satisfied.

例えば、光ファイバが振幅Aで、ピッチがAになる工う
に変形していたとする。
For example, suppose that an optical fiber is deformed to have an amplitude of A and a pitch of A.

2π f’(x)  =  As1n(−x)      (
25)とする。曲率ηは、これを2階微分することによ
り得られる。傾きf’(x)を1に対して無視できると
すれば、 ここで2πx/Aが第4象限にあるものとする。つまり
3π/2〜2πの間にあるとする。これは、第8図のD
2〜D3に対応している。
2π f'(x) = As1n(-x) (
25). The curvature η is obtained by second-order differentiation. If the slope f'(x) can be ignored relative to 1, then 2πx/A is assumed to be in the fourth quadrant. In other words, it is assumed that it is between 3π/2 and 2π. This is D in Figure 8.
It corresponds to 2 to D3.

(21)式から入射角φが求まる。φは小さい値である
から、近似すると となる。
The incident angle φ can be found from equation (21). Since φ is a small value, it can be approximated as follows.

次に、(24)の条件について考える。φ′は(14)
式によって与えられるが、φが十分小さいとして、φI
 = (口        (28)nl−n・   
  (四〕 nl と近似すると、 によって与えられる。(27)、(80)によってφの
値が制限される。
Next, consider condition (24). φ' is (14)
Given that φ is sufficiently small, φI
= (mouth (28)nl-n・
(4) When approximated to nl, it is given by (27) and (80) limit the value of φ.

第13図に(27)、(30)により与えられるφの範
囲を図示する。
FIG. 13 illustrates the range of φ given by (27) and (30).

第8図に示すように、分岐用の光ファイバは、第4象限
に1入射窓“を持っているという事ができる。
As shown in FIG. 8, the branching optical fiber can be said to have one entrance window in the fourth quadrant.

結局、伝搬光を通す光ファイバAを下に、信号光をとり
出す分岐となる光ファイバBを上に重ねて、左方から光
ファイバAに光を入れたとすると、第7図、第8図に示
すように、光ファイバAからの出射光はC1〜C3の第
1象限、第2象限で盛んである。光ファイバBへ入射す
る光は、第4象限に於て盛んとなる。
In the end, if we stack optical fiber A, which passes propagated light, on the bottom and optical fiber B, which serves as a branch from which signal light is taken out, on top, and enter light into optical fiber A from the left, Figures 7 and 8 As shown, the light emitted from the optical fiber A is active in the first and second quadrants of C1 to C3. The light incident on the optical fiber B is concentrated in the fourth quadrant.

場所が違うから、両者の間で光のやりとりが起こり難い
ように思える。
Since the locations are different, it seems difficult for light exchange to occur between the two.

しかし、実際は、コアとコアが接しているのではなく、
クラッドやプライマリコートが間に介在するから、光の
やりとりが起こる。
However, in reality, the cores are not in contact with each other;
Light exchange occurs because the cladding and primary coat are present in between.

光ファイバAのC1点から出た光が、光ファイバBのD
3点に入る、という事がクラッド、コートの厚みによっ
て可能となる。
The light emitted from point C1 of optical fiber A is at point D of optical fiber B.
Achieving a score of 3 is possible depending on the thickness of the cladding and coat.

まな、本発明に於て、彎曲蛇行するファイバの彎曲につ
いて周期性は必要でない。非周期的な彎曲であっても差
支えない。
However, in the present invention, periodicity is not required for the curve of the curved meandering fiber. There is no problem even if the curve is non-periodic.

このような点で、前述のスチュアートの光分岐と異なっ
ている。
In this respect, it differs from Stuart's optical bifurcation mentioned above.

(ロ)マツチングオイル 2本の光ファイバの空隙を埋めるなめ、マツチングオイ
ルが充填される。ごく)屈折率は、光ファイバのコア・
クラッド屈折率に近いものが選ばれる。境界面での反射
を減するためである。
(b) Matching oil Matching oil is filled to fill the gap between the two optical fibers. ) The refractive index is the core of the optical fiber.
The one that is close to the cladding refractive index is chosen. This is to reduce reflection at the boundary surface.

それだけでなく集光性という事を考えれば、マツチング
オイルの屈折率は、クラッドの屈折率より低い方が良い
In addition to this, when considering light-gathering properties, it is better for the refractive index of the matching oil to be lower than the refractive index of the cladding.

←)実施例 ピッチAが1.5期のラックを対向させ、これを押え板
とした。押え板の厚みは400μmである。ラックの一
方は可動とし、押し込み量を測るため、マイクロメータ
でラックを押しつけ六〇ラックの歯数は、5.10.2
0の3種類を用いた。
←) Example: Racks with pitch A of 1.5 were placed opposite each other and used as presser plates. The thickness of the holding plate is 400 μm. One side of the rack is movable, and in order to measure the amount of push, press the rack with a micrometer and find that the number of teeth on the 60 rack is 5.10.2
Three types of 0 were used.

光ファイバAには、λ= 0.83μmのレーザ光が入
射された。入射パワーP1は200μWである。光ファ
イバAの、レーザ光の入射端より、光分岐合流器までの
ファイバ長を3〜4mとし、この部分を12朋φの径に
10ターン巻いてコイルとした。
A laser beam of λ=0.83 μm was input into the optical fiber A. The incident power P1 is 200 μW. The fiber length of the optical fiber A from the laser beam input end to the optical branching/merging device was set to 3 to 4 m, and this portion was wound 10 turns to a diameter of 12 mm to form a coil.

マツチングオイルとして、屈折率1.65の紫外線硬化
接着剤(ノーランド65)を充填した。
As mating oil, an ultraviolet curing adhesive (Norland 65) with a refractive index of 1.65 was filled.

マイクロメ−if+−雪のラツ〃を郡1下げ一キファイ
バAの他端の出射光が160μWになるようにした( 
l dB低下に相当)。
I lowered the micrometer if + - Yuki no Ratsu by 1 so that the output light from the other end of the single-kicker fiber A was 160 μW (
(equivalent to 1 dB reduction).

この時の光ファイバBの結合光量P3を測定した。測定
値は によって与える。
At this time, the coupled light amount P3 of the optical fiber B was measured. Measurements are given by.

光ファイバはI、II、Hの3種類である。There are three types of optical fibers: I, II, and H.

I  T/L/チモード  NA=0.2  コア径5
0μmクラツド径125μm シリコンコーティング l マルチモード  NA=0.2  コア径50μm
クラツド径125μm UVアクリレートコーティング ■ シングルモード 但し、■は本発明の対象にはならないものであるが、比
較のために実験した。結合光量は0であった。
I T/L/Timode NA=0.2 Core diameter 5
0μm Clad diameter 125μm Silicon coating Multimode NA=0.2 Core diameter 50μm
Cladding diameter: 125 μm UV acrylate coating ■ Single mode However, ■ is not covered by the present invention, but was experimented for comparison. The amount of combined light was 0.

表1はこの実験の結果を示している。Table 1 shows the results of this experiment.

表1 光ファイバの種類とラックギヤ押下げ量とこのよ
うに、光ファイバBに、−40〜−7QdBの光が得ら
れる。
Table 1 Types of optical fibers and amount of depression of rack gear In this way, light of -40 to -7 QdB can be obtained from optical fiber B.

光源として、LED、LDを使うことができるが、LE
Dの発光パワーが近年益々増大している。
LEDs and LDs can be used as light sources, but LE
The light emitting power of D has been increasing more and more in recent years.

高輝度LEDでは、lQdBmのパワーのものが入手で
きる。(ldBm = 1mW ) また、受光素子の感度の増大も著しいものがある。
High brightness LEDs are available with powers of 1QdBm. (ldBm = 1 mW) Furthermore, the sensitivity of the light receiving element also increases significantly.

発光素子、受光素子の性能が向上しているので、入力パ
ワーP1と出力パワーP3の間の減衰が、−4QdBで
あれば、これを信号光として使う事ができるようになっ
ている。
Since the performance of the light emitting element and the light receiving element has improved, it is now possible to use this as signal light if the attenuation between the input power P1 and the output power P3 is -4QdB.

この例では、クラッドより屈折率の高いマツチングオイ
ルを使っているが、クラッドより屈折率の低いマツチン
グオイルを使えば、より一層、光の移行量は増大する。
In this example, a matching oil with a higher refractive index than the cladding is used, but if a matching oil with a lower refractive index than the cladding is used, the amount of light transfer will further increase.

(ロ)効 果 光ファイバを破壊する事なく、容易に光分岐合流器を構
成することができる。このため光ファイバシステムを構
築しに後であっても、容易に追加し、撤去する事ができ
る。
(b) Effect: An optical branch/combiner can be easily constructed without destroying the optical fiber. Therefore, they can be easily added and removed even after the optical fiber system has been constructed.

光ファイバから光ファイバへの直接の結合である。光分
岐に於て、受光素子、発光素子、増幅回路、電源などを
不要とする。
Direct fiber-to-fiber coupling. In optical branching, a light receiving element, a light emitting element, an amplifier circuit, a power supply, etc. are not required.

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

第1図は本発明の光分岐合流器の光ファイバを含む断面
で切った断面図。 第2図は第1図中のI−1断面図。 第3図は本発明の他の実施例を示す断面図。 第4図はビームスプリッタ、レンズを用いた従来例の光
分岐の構成図。 第5図は光ファイバカップラによる従来の光分岐の構成
図。 第6図はスチュアートによる蛇行光ファイバ分岐の断面
図。 第7図は彎曲させた光ファイバから光が出射される事を
示す説明図。 第8図は彎曲させた光ファイバに斜め方向から光が入射
する事を示す説明図。 第9図は光ファイバの直線部から彎曲部に変化する部位
に於て、光が出射することを説明するなめの線図。 第10図は第9図の直線部の外辺AE上の点で反射され
た光が出射するための反射角Oの範囲を示すグラフ。 第11図は第9図の直線部の内辺BF上の点で反射され
た光が出射するための反射角0の範囲を示すグラフ。 第12図は彎曲した光ファイバの中へ斜めから光が入射
するための条件を説明するだめの線図。 第13図は主光ファイバの上に徒党ファイバを重ねた時
、徒党ファイバの蛇行をsin (2πx/A)で表わ
した時、第4象限に入射の窓が生ずる事を示す線図。 1 ・・・・光分岐合流器 3.4・・押え金具 5.6・・凹凸表面 7 ・・・・ マツチングオイル 8.9・・保 持板 昭和61年7月3日 特許庁長官 宇 賀 道 部  殿 1、事件の表示 特願昭61−125429 2、発明の名称 ゛光分岐合流器 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 居 所大阪市東区北浜5丁目15番地 名° 称 (213)住友電気工業株式会社代表者社長
 川 上 哲 部 4、代 理 人 住 所′大阪市東成区中道3丁目15番16号出願時に
添付し忘れた図面全追完する 、:一
FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical branching/merging device of the present invention taken along a cross section including an optical fiber. FIG. 2 is a sectional view taken along line I-1 in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional optical branch using a beam splitter and a lens. FIG. 5 is a block diagram of a conventional optical branch using an optical fiber coupler. FIG. 6 is a cross-sectional view of Stewart's meandering optical fiber branch. FIG. 7 is an explanatory diagram showing that light is emitted from a curved optical fiber. FIG. 8 is an explanatory diagram showing that light enters a curved optical fiber from an oblique direction. FIG. 9 is a diagonal diagram explaining that light is emitted at a portion of the optical fiber that changes from a straight section to a curved section. FIG. 10 is a graph showing the range of reflection angles O for emitting light reflected at points on the outer side AE of the straight line portion in FIG. FIG. 11 is a graph showing the range of reflection angle 0 for the emission of light reflected at a point on the inner side BF of the straight line section in FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating the conditions for light to enter a curved optical fiber obliquely. FIG. 13 is a diagram showing that when a cluster fiber is superimposed on the main optical fiber and the meandering of the cluster fiber is expressed as sin (2πx/A), an incidence window is generated in the fourth quadrant. 1...Light splitter/combiner 3.4...Press fitting 5.6...Irregular surface 7...Matching oil 8.9...Holding plate July 3, 1985 Commissioner of the Japan Patent Office U Tono Kadobe 1. Indication of the case Patent application 1982-125429 2. Name of the invention ``Light splitter/combiner 3'' Relationship with the person making the amendment Patent applicant's residence Address: 5-15 Kitahama, Higashi-ku, Osaka City Name (213) Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. Representative President Satoshi Kawakami Department 4, Agent Address '3-15-16 Nakamichi, Higashinari-ku, Osaka City Complete all drawings that were forgotten to be attached at the time of application: 1

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)蛇行状に繰返し彎曲した2本のマルチモード光フ
ァイバを彎曲変形の方向が同一面上にあるように近接し
て設け、一方の光ファイバの中を伝搬している光の一部
を彎曲に於て外部に出射させ、この光の一部を他方の光
ファイバの彎曲部に於て入射させ、この光ファイバ内を
伝搬する光にするようにした事を特徴とする光分岐合流
器。
(1) Two multimode optical fibers that are repeatedly bent in a meandering manner are placed close together so that the direction of the bending deformation is on the same plane, and a part of the light propagating in one optical fiber is An optical branching/combining device characterized in that the light is emitted to the outside at a curved part, and a part of this light is made to enter the curved part of another optical fiber to become light that propagates within this optical fiber. .
(2)光ファイバは、コア、クラッド、プライマリコー
トよりなるものである特許請求の範囲第(1)項記載の
光分岐合流器。
(2) The optical branching/merging device according to claim (1), wherein the optical fiber comprises a core, a cladding, and a primary coat.
(3)光ファイバを囲む空間にはマッチングオイルが充
填されている特許請求の範囲第(2)項記載の光分岐合
流器。
(3) The optical branching/merging device according to claim (2), wherein the space surrounding the optical fiber is filled with matching oil.
(4)凹凸表面5、6を有する2枚の押え金具3、4を
、2枚の保持板8、9の間に支持し、2本の光ファイバ
を押え金具3、4の間に通して、凹凸表面5、6で押え
る事により蛇行状に繰返し彎曲させた事を特徴とする特
許請求の範囲第(3)項記載の光分岐合流器。
(4) Two holding metal fittings 3 and 4 having uneven surfaces 5 and 6 are supported between two holding plates 8 and 9, and two optical fibers are passed between the holding metal fittings 3 and 4. , an optical branching/merging device according to claim (3), characterized in that the light branching/merging device is repeatedly bent in a serpentine shape by being pressed by uneven surfaces 5 and 6.
(5)2本の光ファイバの間に透明ガイド板があり、蛇
行状に彎曲した2本の光ファイバは、外側に凹になるよ
うに大きい曲率半径で変形している事を特徴とする特許
請求の範囲第(3)項記載の光分岐合流器。
(5) A patent characterized in that there is a transparent guide plate between two optical fibers, and the two meandering optical fibers are deformed with a large radius of curvature so as to be concave outward. An optical branching/merging device according to claim (3).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02259736A (en) * 1989-03-31 1990-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Detection of light signal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5619041U (en) * 1979-07-20 1981-02-19
JPS60217313A (en) * 1984-04-13 1985-10-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Distributing and coupling circuit of optical fiber
JPS60254104A (en) * 1984-05-07 1985-12-14 ノーザン・テレコム・リミテツド Optical fiber coupler

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5619041U (en) * 1979-07-20 1981-02-19
JPS60217313A (en) * 1984-04-13 1985-10-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Distributing and coupling circuit of optical fiber
JPS60254104A (en) * 1984-05-07 1985-12-14 ノーザン・テレコム・リミテツド Optical fiber coupler

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02259736A (en) * 1989-03-31 1990-10-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Detection of light signal

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