KR20180056414A

KR20180056414A - 모드 스크램블러

Info

Publication number: KR20180056414A
Application number: KR1020177034672A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 햐쿠타케; 요시타다 벳푸; 고지 호리구치; 다다히사 이이쿠보
Original assignee: 아다만도 나미키 세이미츠 호오세키 가부시키가이샤
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2018-05-28
Also published as: CN107533191B; WO2017014195A1; JP6871622B2; JPWO2017014195A1; EP3327473B1; CN107533191A; US10254482B2; EP3327473A4; US20180164503A1; EP3327473A1

Abstract

코어 직경이 수십 ㎛ 를 초과하는 개구수 0.2 이상의 멀티 모드 파이버에 있어서, 입사광이 피측정 파이버의 개구수보다 작은 경우에도, 짧은 거리에서 정상 모드 분포가 얻어지고, 전체 모드 분포 상태로의 전환이 용이한 저손실의 모드 스크램블러를 제공한다. 파이버의 최소 굽힘 반경보다 큰 반경의 복수의 보빈 (3a, 3b) 에 1 개의 파이버 (2) 를 감아서 합치고, 당해 보빈 (3a, 3b) 을 회전시킴으로써 파이버 (2) 를 비틀어 비틀림부 (5) 를 형성하고, 파이버 (2) 로의 입사광으로부터 정상 모드의 출력을 취출하는 것이 가능해진다.

Description

모드 스크램블러{MODE SCRAMBLER}

본 발명은, 탑재된 파이버의 입사광측과 출사광측에서 임의로 모드 분포를 변경할 수 있는 모드 스크램블러에 관한 것이다.

현재, 광 파이버 및 광 관련 측정기의 삽입 손실 검사 등에 있어서, 광원으로부터의 출사광을 안정화시키는 모드 스크램블러가 사용되고 있다. 이들 모드 스크램블러 중, 기본적인 것으로는, GI (그레이디드 인덱스) 파이버를 사용한 일본 공개실용신안공보 소61-013803호 (이하 특허문헌 1 로서 기재) 에 기재된 구조가 있으며, 파이버 심선을 가압함으로써 마이크로벤드를 발생시켜, 고차 모드 분포를 감쇠시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또, 일본 공개특허공보 2005-099274호 (이하 특허문헌 2 로서 기재) 에서는, 다모드 광 파이버를 회로상으로 포선 (布線) 한 광 파이버 배선판을 사용함으로써, 소형, 저가격의 모드 스크램블러를 제공하고 있다.

일본 공개실용신안공보 소61-013803호 일본 공개특허공보 2005-099274호

상기 서술한 효과를 갖고 있는 한편, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 모드 스크램블러에서는 고차 모드 분포를 파이버 외로 누출시키는 구조를 사용하고 있어, SI (스텝 인덱스) 형 멀티 모드 파이버에서의 사용시에 장거리 전파한 경우와 동등한 정상 모드 분포를 재현할 수 없다는 과제를 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 파이버에 걸리는 응력에 의해 모드 분포의 분산은 발생하지만, 장거리 전파시켰을 때와 동등한 정상 모드 분포는 재현되지 않는다. 또, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실도 크다. 추가로, 특허문헌 2 에 기재된 바와 같은 동일 방향으로 계속해서 감는 형상에서는, 감은 직경 및 입사광의 모드 분포에 의존하여 모드 분포가 변화하여, 안정적인 정상 모드 분포의 출력이 어렵다.

상기 과제에 대하여 본원에 기재된 발명에서는, 멀티 모드 파이버에 있어서, 감쇠를 억제한 상태에서의 정상 모드 분포의 출력을 짧은 거리에서 안정적으로 실시하는 것이 가능한, 또, 임의로 모드 분포를 변경할 수 있는 모드 스크램블러의 제공을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 위해, 본 발명에 있어서의 제 1 양태에 기재된 발명은, 간격을 두고 래디얼 방향에서 대략 평행하게 배열된 복수의 보빈을 하나로 합쳐 파이버를 권회한 후, 당해 보빈을 회전시킨 것을 특징으로 하고 있다. 보다 구체적으로는, 래디얼 방향에서 직선상으로 병렬 배치된 복수의 보빈을 1 개의 파이버를 사용하여 묶도록 권회한 후, 당해 보빈을 서로 회전시킴으로써, 파이버에 비틀림을 부가한 것을 그 기술적 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 있어서의 제 2 양태에 기재된 발명에서는, 상기 보빈의 회전시에, 상기 보빈 간에 심주 (芯柱) 를 형성하고, 당해 심주에 상기 파이버를 비틀면서 감는 것을 그 특징으로 하고 있다.

상기 서술한 기술적 특징에 의해 본원에 기재된 발명은, 사용하는 SI 형 멀티 모드 파이버의 감쇠를 억제하면서, 정상 모드 분포를 얻는 것을 가능하게 하고 있다. 이것은, 상기 파이버의 비틀어진 부분에서 모드 분포의 분산이 발생하는 것에 의한 것이다. 즉, 본원에 기재된 모드 스크램블러에서는 파이버의 굽힘 반경이 축소되지 않는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 파이버 내에서의 광의 전달시에 광이 밖으로 누출되지 않아, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실을 억제한 상태에서 당해 전달을 실시할 수 있다. 또, 상기 비틀어진 부분에 있어서의 모드 분포의 분산에 대해, 본원에 기재된 발명에서는 1 개의 파이버를 권회시킨 복수의 보빈을 서로 회전시킴으로써 발생시키고 있다. 이 때문에, 보빈의 회전 횟수를 변화시킴으로써, SI 파이버마다의 특성에 대응한 정상 모드 분포를 출력하는 것이 가능해진다. 여기서, 당해 회전 횟수는, 예를 들어 1.3 회전 등의 소수점 이하를 포함한 회전수도 대상으로 하고 있다. 또한, 본원에 기재된 모드 스크램블러는 그 동작 및 구성에 있어서, 보빈에 권회하고, 비틀기만 하는 간소화된 기본 구조로 되어 있다. 이 때문에, 본원에 기재된 모드 스크램블러를 사용함으로써, SI 형 멀티 모드 파이버의 사용시에 저비용으로 원하는 모드 분포를 얻을 수 있다. 또한, 상기 회전 횟수와 동일한 기술적 견지에서, 권회의 횟수를 변화시킴으로써도, 상기 회전 횟수를 변화시켰을 때와 동일한 효과를 얻는 것이 가능해졌다.

추가로, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실의 억제에 의해, 본원에 기재된 발명에서는, 입사광의 개구수를 본원에 기재된 발명에서 사용하는 SI 형 멀티 모드 파이버의 개구수보다 작게 함으로써, 당해 파이버를 장거리 전파시켰을 때의 정상 모드 분포와 동등한 모드 분포를 재현할 수 있다. 또, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실의 억제에 의해, 파이버로의 입사광이 파이버의 개구수보다 작은 경우에도, 짧은 거리에서 정상 모드 분포를 출력할 수 있다. 또, 상기 권회의 횟수와 회전 횟수에 의한 조정 기구를 사용함으로써, 당해 정상 모드 분포뿐만 아니라, 고차 모드 분포를 포함하는 전체 모드 분포에서의 출력으로 하는 것이 가능해졌다.

상기 본원의 기본적인 구조에 의한 효과에 추가하여, 본원의 제 2 양태에 기재된 발명을 사용함으로써, 상기 모드 스크램블러의 범용성을 향상시킬 수 있다. 즉, 옥외용 파이버로 대표되는 파이버 외피가 단단하고 최대 직경이 가는 파이버에 대해서도, 동 제 2 양태에 기재된 심주를 사용함으로써 비틀림 직경을 확대시킨 상태에서 파이버를 비틀어, 상기 효과를 부여하는 것이 가능해진다.

이상 서술한 바와 같이, 본원에 기재된 발명을 사용함으로써, 짧은 거리에서 정상 모드 분포가 얻어지고, 전체 모드 분포로의 전환이 용이한 모드 스크램블러를 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 최선의 실시형태에 있어서 사용하는 모드 스크램블러의 전체 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 모드 스크램블러의 설명용 측면도이다.
도 3 은 도 1 에 나타낸 모드 스크램블러의 다른 실시형태에 있어서의 측면도이다.

이하에 도 1, 도 2 및 도 3 을 사용하여, 본 발명에 있어서의 모드 스크램블러의 실시형태를 나타낸다. 또한, 도면 중에 나타내는 부호에 대해, 동일한 부품으로서 기능하는 것에는 공통의 부호를 부여하고 있다.

도 1 에 본 실시형태에 있어서 사용하는 모드 스크램블러의 전체 사시도를, 도 2 에 당해 모드 스크램블러의 설명용 측면도를, 그리고 도 3 에 당해 모드 스크램블러의 다른 실시형태에 있어서의 측면도를 각각 나타낸다. 또한, 보빈 및 파이버의 지지 구조에 대해서는, 도면 중에서의 기재를 생략하고 있다.

도 1 및 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 모드 스크램블러 (1) 는, 래디얼 방향에서 평행하게 배열된 2 개의 보빈 (3a, 3b) 을 구비하고 있고, 이들 보빈 (3a, 3b) 에 대하여 파이버 (2) 를 권회할 수 있도록 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 보빈 (3a, 3b) 에는, 예를 들어 1 개의 파이버 (2) 가 권회된다. 그리고, 보빈 (3a, 3b) 은, 파이버 (2) 가 권회된 상태에서, 축 (R) 을 회전축으로 하여, 그 보빈 (3a, 3b) 을 동축에서 서로 대향하는 반대 방향, 예를 들어 보빈 (3a) 을 R1 방향으로, 보빈 (3b) 을 R2 방향으로 회전시킬 수 있도록 되어 있다. 또, 이와 같이 보빈 (3a, 3b) 을 서로 대향하는 반대 방향으로 회전시키면, 이들 보빈 (3a, 3b) 에 권회되어 있는 파이버 (2) 에 비틀림이 발생하여, 복수 개의 파이버가 서로 얽히면서 비틀어지는 비틀림부 (5) 가 파이버 (2) 에 형성된다.

비틀림부 (5) 는, 보빈 (3a, 3b) 의 사이에 있어서, 복수 개의 파이버 (2) 가 얽히면서 비틀어지도록 형성되어 있다. 이 비틀림부 (5) 는, 파이버 (2) 가 배치되는 길이 방향에 대하여 소정의 각도를 갖는 방향을 향하여, 파이버 (2) 가 다른 파이버 (2) 와의 사이에서 나선상으로 감기도록 형성되어 있다. 비틀림부 (5) 에서는, 파이버 (2) 가 상기한 바와 같이 비틀어져 형성되기 때문에, 이 비틀림부 (5) 에 있어서 파이버 (2) 중에서 전송되는 고차 모드 분포를 감쇠시켜, 안정적인 정상 모드 분포의 출력의 광이 얻어지도록 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서 사용하는 파이버 (2) 는, 코어 직경이 수십 ㎛ 를 초과하는 개구수 0.2 이상의 SI 형의 멀티 모드 파이버로 되어 있고, 길이 10 m 이하로 절단된 후, 당해 모드 스크램블러 (1) 에 삽입되어 있다. 또, 도 1 중의 직선의 화살표는 파이버 내에 있어서의 광의 전송 경로를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, SI 형의 멀티 모드 파이버를 사용한 예를 사용하여 설명하고 있지만, 사용하는 파이버는 이것 이외의 것, GI 형 파이버 등을 사용해도 되며, 상기한 예에 한정되는 것은 아니다.

또, 이와 같은 구조를 사용함으로써, 모드 스크램블러 (1) 는, 보빈 (3a, 3b) 의 회전 횟수에 의해 출력하는 모드 분포를 변화시키는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 도 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 모드 스크램블러 (1) 에서는, 입사된 광이 처음으로 비틀림부 (5) 에 입사되는 방향인 행로 (c) 와, 행로 (c) 와는 반대 방향으로부터 비틀림부 (5) 를 향하여 광이 입사되는 방향으로서, 적어도 한 번은 비틀림부 (5) 를 통과한 광이 다시 비틀림부 (5) 에 입사되는 귀로 (d) 의 양 전파 방향에 있어서, 서로 역방향의 비틀림 응력이 파이버 (2) 에 작용한다. 이로써, 본 실시형태의 모드 스크램블러 (1) 는 파이버 (2) 의 굽힘 반경을 축소시키지 않고, 비틀어진 부분인 비틀림부 (5) 에 있어서의 모드 분포의 분산을 발생시킬 수 있다. 추가로, 파이버 내에 있어서의 광의 전달에 관하여 광이 밖으로 누출되지 않기 때문에, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실을 억제한 상태에서 당해 전달을 실시하는 것이 가능하게 되어 있다.

또, 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시형태의 모드 스크램블러 (1) 에서는, 1 개의 파이버 (2) 를 보빈 (3a, 3b) 에 권회하고, 이 파이버 (2) 를 권회시킨 2 개의 보빈 (3a, 3b) 을 서로 대향하는 반대 방향으로 서로 회전시킨 상태로 함으로써, 파이버 내에 있어서의 모드 분포의 분산을 발생시키고 있다. 이 때문에, 보빈 (3a, 3b) 의 회전 횟수를 변화시킴으로써 파이버 (2) 의 특성에 대응한 정상 모드 분포를 출력할 수 있다. 추가로, 본 실시형태의 모드 스크램블러 (1) 는 그 동작 및 구성에 있어서, 보빈 (3a, 3b) 에 파이버 (2) 를 권회하고, 파이버 (2) 에 비틀림을 발생시켜 비틀림부 (5) 를 형성하기만 하는 간소화된 구조로 당해 모드 출력, 즉 정상 모드 분포의 출력을 가능하게 하고 있다. 이 때문에, 모드 스크램블러 (1) 전체에 대해, 실용성을 향상시키면서, 염가의 구성으로 할 수 있다.

또한, 비틀림부 (5) 에 있어서 파이버 (2) 를 비트는 횟수로서의 상기 비틀림 횟수와 동일한 기술적 견지에서, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 2 개의 보빈 (3a, 3b) 에 대하여 파이버 (2) 를 권회시키는 횟수로서의 권회 횟수를 변화시키는 구성으로 해도, 상기 회전 횟수를 변화시켰을 때와 동일하게, 상기한 파이버 외로의 누출광에 의한 손실의 억제를 포함한 다양한 효과를 얻는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 당해 구성에서는 보빈 (3a, 3b) 의 회전 각도에 따라 파이버 (2) 에 작용하는 응력이 증가하기 때문에, 보다 적은 비틀림 각도로 상기 정상 모드 분포를 출력할 수 있다. 추가로, 옥외용 파이버로 대표되는, 파이버 외피가 단단하고 최대 직경이 가는 파이버에 대해서는, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같은 심주 (4) 를 사용한 비틀림 구조로 함으로써, 상기 도 1 및 도 2 에 기재된 구조와 동일한 효과를 높은 범용성과 함께 부여하는 것이 가능해진다.

이들 효과에 추가하여, 파이버 외로의 누출광에 의한 손실의 억제에 의해, 본원에 기재된 발명에서는, 예를 들어, 코어 직경이 수십 ㎛ 를 초과하는 개구수 0.2 이상의 멀티 모드 파이버에 있어서, 입사광이 피측정 파이버의 개구수보다 작은 경우에도, 입사광의 개구수를 파이버 (2) 의 개구수보다 작게 함으로써, 파이버 (2) 를 장거리 전파시켰을 때의 정상 모드 분포와 동등한 모드 분포를 재현할 수 있다. 또, 권회 횟수와 회전 횟수에 의한 조정 기구를 사용함으로써, 당해 정상 모드 분포뿐만 아니라, 고차 모드 분포를 포함하는 전체 모드 분포에서의 출력으로 하는 것이 가능해진다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 관련된 모드 스크램블러 (1) 를 사용함으로써, 짧은 거리에서 정상 모드 분포가 얻어지고, 전체 모드 분포로의 전환이 용이한 모드 스크램블러 (1) 를 제공할 수 있다. 또한, 상기에서는, 본 발명에 관련된 모드 스크램블러의 하나의 예를 든 것에 불과하며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 적절히 구성을 변경해도 된다.

1 : 모드 스크램블러
2 : 파이버
3a, 3b : 보빈
4 : 심주
5 : 비틀림부
c, d : 파이버 내에 있어서의 광 전파 방향
R : 축

Claims

간격을 두고 래디얼 방향으로 배열된 복수의 보빈을 하나로 합쳐 파이버를 권회하고, 당해 배열된 방향을 축으로 하여, 당해 보빈을 회전시킨 것을 특징으로 하는 모드 스크램블러.
제 1 항에 있어서,
상기 보빈끼리의 회전시, 상기 보빈 간에 형성된 심주에 상기 파이버를 감는 모드 스크램블러.