TWI682204B - 光連接零件 - Google Patents

光連接零件 Download PDF

Info

Publication number
TWI682204B
TWI682204B TW105124169A TW105124169A TWI682204B TW I682204 B TWI682204 B TW I682204B TW 105124169 A TW105124169 A TW 105124169A TW 105124169 A TW105124169 A TW 105124169A TW I682204 B TWI682204 B TW I682204B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical fiber
bent
cladding layer
curvature
section
Prior art date
Application number
TW105124169A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201716813A (zh
Inventor
中西哲也
金內靖臣
水戶瀨雄一
Original Assignee
日商住友電氣工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商住友電氣工業股份有限公司 filed Critical 日商住友電氣工業股份有限公司
Publication of TW201716813A publication Critical patent/TW201716813A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI682204B publication Critical patent/TWI682204B/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
    • G02B6/3826—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres characterised by form or shape
    • G02B6/3829—Bent or angled connectors
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/0365—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - - +
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4285—Optical modules characterised by a connectorised pigtail
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/23—Double or multiple optical cladding profiles
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636—Mechanical 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
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本實施形態係關於一種光連接零件，其具備彎曲光纖，該彎曲光纖具有包含在實質上不殘留彎曲應力之狀態下其曲率維持為0.4[1/mm]以上之區域之彎曲部。彎曲光纖具備纖芯、第1包覆層、第2包覆層、第3包覆層。以第3包覆層為基準之纖芯之相對折射率差△1、第1包覆層之相對折射率差△2、及第2包覆層之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。遍及該彎曲部之全長，彎曲部之曲率為0.6[1/mm]以下。

Description

光連接零件
本發明係關於一種應用低彎曲損耗光纖(BIF：Bend Insensitive optical Fiber，以下簡記為BI光纖)作為彎曲光纖之光連接零件。
隨著光模組之小型化，要求於該光模組附近所使用之光纖之矮型化(將一端垂直連接於電子基板等之光纖之自該基板起算之高度抑制得較低)。
為了光纖之矮型化，一般利用藉由於光纖之一端部形成彎曲部而獲得之彎曲光纖。然而，若為了形成彎曲部，而僅將光纖之一部分彎曲為例如3[mm]以下之曲率半徑R(曲率d[1/mm]為曲率半徑R之倒數)，則向外周之應變量過度地變大。於此種狀況下，彎曲之光纖因過度之應變而斷裂之可能性提高，因此經常採用藉由加熱彎曲部而去除該彎曲部之應變之方法。於以下之專利文獻1中，揭示藉由利用放電之加熱方法使光纖熔融而進行彎曲加工之技術。再者，於本說明書中，以下將如此對光纖進行加熱之彎曲加工記為加熱彎曲加工。反之，以下將不對光纖進行加熱之彎曲加工記為非加熱彎曲加工。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻：日本專利特開2011-085718號公報(日本專利第5506322號)
發明者等人對如上所述之先前技術進行研究，結果發現如以下般之課題。即，於資料中心或交換站等之建築內(以下，記為建築內)所使用之光纖為了應對因建築內之大規模化所致之傳輸距離之長距離化，而經常應用單模光纖(以下，記為SMF)。因此，對與如上所述之光模組等連接之光模組配線用之光纖亦要求降低與於建築內所使用之SMF之連接損耗。尤其是為了於光模組內之有限之小配線空間中一面實現矮型化一面收納光纖，理想的是使用具有溝槽構造之BI光纖作為該光纖之折射率構造。BI光纖能夠一方面抑制截止波長之長波長化而實現單模動作，一方面期待降低彎曲損耗。因此，將進行單模動作之BI光纖應用於作為光模組與外部傳輸路(SMF)之間之建築內配線之一部分而插入的彎曲光纖於技術上較為有益。
然而，於上述專利文獻1中，關於以下光連接零件未進行揭示，即，該光連接零件係將SMF之一部分以曲率半徑R成為2.5[mm]以下(曲率d成為0.4[1/mm]以上)之方式彎曲，且於特定波長具有較低之插入損耗。
根據發明者等人之見解，加熱彎曲加工一方面於所獲得之彎曲光纖本身不殘留彎曲應力，另一方面同時消除由應變所致之光彈性效應。因此，如圖5(c)所示，構成溝槽構造之玻璃區域之彎曲狀態下之溝槽部之等效折射率較非加熱彎曲加工之情形變高(由溝槽構造所致之光封閉效應減少)。
圖1係表示對下述圖6所示之樣本6之BI光纖實施加熱彎曲加工之情形與實施非加熱彎曲加工之情形之比較結果(彎曲損耗之曲率半徑相依性)的圖。即，圖1中之以記號「●」表示之組G1表示經非加熱彎曲加工後之BI光纖之曲率半徑R[mm]與彎曲損耗[dB]的關係。又，圖1中之以記號「■」表示之組G2表示經加熱彎曲加工而得之BI光纖之 曲率半徑R[mm]與彎曲損耗[dB]的關係。再者，經加熱彎曲加工而得之BI光纖彎曲角θ為82[°]。又，經非加熱彎曲加工後之BI光纖之曲率半徑R[mm]與彎曲損耗[dB]之關係係利用具有各種曲率d(=1/R)之心軸，於對所準備之樣本6之BI光纖之一部分(成為彎曲部之部分)以彎曲角θ成為82[°]之方式施加彎曲之狀態下測定。再者，測定波長為1.31[μm]。
根據圖1之比較結果可知，與實施非加熱彎曲加工之BI光纖之彎曲損耗相比較，即便曲率半徑R相同，實施加熱彎曲加工之BI光纖之彎曲損耗亦明確地增加。因此，若單純地應用SMF、尤其是BI光纖作為構成光模組內配線之一部分之彎曲光纖，則由該BI光纖所構成之彎曲光纖之插入損耗增加，故而需要提供考慮因加熱彎曲加工所致之彎曲率變化之光纖之折射率分佈的應用、及與折射率分佈對應之適當之曲率分佈。
本發明係為了解決如上所述之課題而完成者，其目的在於提供一種具備如下構造之光連接零件，該構造用於能夠使實施加熱彎曲加工之BI光纖應用作有效地抑制插入損耗之增加之彎曲光纖。
本實施形態之光連接零件係具備以SiO2玻璃為主成分，且於固定長度之區間形成有彎曲部之彎曲光纖者。再者，彎曲部包含在實質上不殘留彎曲應力之狀態下其曲率維持為0.4[1/mm]以上之區域。尤其是彎曲光纖至少具備纖芯、包圍該纖芯之第1包覆層、包圍該第1包覆層之第2包覆層、及包圍該第2包覆層之第3包覆層。纖芯相對於第3包覆層之相對折射率差△1、第1包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△2、及上述第2包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。進而，遍及該彎曲光纖之彎曲部 之全長，該彎曲部之曲率為0.6[1/mm]以下。
根據本發明，能夠應用實施加熱彎曲加工之BI光纖作為有效地抑制插入損耗之增加的彎曲光纖。
100‧‧‧彎曲光纖(BI光纖)
110‧‧‧玻璃纖維(裸光纖)
111‧‧‧纖芯
112‧‧‧第1包覆層
113‧‧‧第2包覆層
114‧‧‧第3包覆層
120‧‧‧樹脂被覆
200‧‧‧電子基板
250‧‧‧連接器
300‧‧‧光纖固定零件
310‧‧‧V形槽基板
311‧‧‧V形槽
320‧‧‧蓋體
400‧‧‧填充樹脂
A‧‧‧區域
AX‧‧‧光軸
B‧‧‧區域
BA‧‧‧彎曲部
C‧‧‧區域
G1‧‧‧組
G2‧‧‧組
G110‧‧‧曲線圖
G120‧‧‧曲線圖
n1‧‧‧折射率
n2‧‧‧折射率
n3‧‧‧折射率
n4‧‧‧折射率
P100‧‧‧等效折射率分佈
P200‧‧‧等效折射率分佈
r1‧‧‧半徑
R1‧‧‧邊界
r2‧‧‧半徑
R2‧‧‧邊界
r3‧‧‧半徑
V3‧‧‧相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積
θ‧‧‧彎曲角
圖1係表示經非加熱彎曲加工後之BI光纖之曲率半徑R[mm]與彎曲損耗[dB]之關係、和經加熱彎曲加工而得之BI光纖之曲率半徑R[mm]與彎曲損耗[dB]之關係之比較結果的圖。
圖2(a)、(b)係用以說明本實施形態之光連接零件之使用狀態之圖。
圖3(a)、(b)係表示本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖之彎曲部及其附近的構造、以及曲率分佈之例之圖。
圖4(a)、(b)係表示本實施形態之光連接零件中所應用之光纖固定零件之一例之構造的圖。
圖5(a)~(c)係表示作為本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖之BI光纖之剖面構造之圖及其折射率分佈。
圖6係將作為本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖之BI光纖之各種樣本之構造參數歸總的表。
圖7係表示關於圖6所示之樣本各者之插入損耗[dB]與定義溝槽構造之容積參數V3之關係之圖。
圖8(a)、(b)係表示關於圖6所示之樣本6之2種曲率分佈之例、及彎曲部之最大曲率dmax[1/mm]與插入損耗[dB]之關係的圖。
[本案發明之實施形態之說明]
首先個別地列舉本案發明之實施形態之對應各者進行說明。
(1)本實施形態之光連接零件係具備以SiO2玻璃為主成分，且於 固定長度之區間形成有彎曲部之彎曲光纖者。再者，彎曲部包含在實質上不殘留彎曲應力之狀態下其曲率d(曲率半徑R之倒數)維持為0.4[1/mm]以上之區域。作為本實施形態之一形態，彎曲光纖至少具備纖芯、包圍該纖芯之第1包覆層、包圍該第1包覆層之第2包覆層、及包圍該第2包覆層之第3包覆層。纖芯相對於第3包覆層之相對折射率差△1、第1包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△2、及上述第2包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]。進而，遍及該彎曲光纖之彎曲部之全長，該彎曲部之曲率d(=1/R)為0.6[1/mm]以下。
(2)作為本實施形態之一態樣，彎曲光纖至少具有：彎曲部；第1區間，其係與該彎曲部之一端部連續而形成之區間，且具有0.1[1/mm]以下之曲率d；及第2區間，其係與該彎曲部之另一端部連續而形成之區間，且具有0.1[1/mm]以下之曲率d。於該構成中，將沿著位於第2區間之兩側之第1區間及第3區間各者延伸之2條直線所成之角度設為θ時，於波長1.31[μm]之該彎曲光纖之插入損耗較佳為0.01×θ[dB]以下。作為本實施形態之一態樣，彎曲光纖較佳為抑制為於波長1.31[μm]為8.2~9.0[μm](=8.6±0.4[μm])之模場直徑(以下，記為MFD)、於以光纖長22[mm]測定時為1260[nm]以下之截止波長λc、80[μm]以上之玻璃外徑(相當於第3包覆層之外徑)、及於波長1.31[μm]多光路干擾(MPI：Multi-Path Interference)為-30[dB]以下。作為本實施形態之一態樣，於沿著彎曲光纖之長度方向設定之具有0.3[1/mm]以上之曲率之對象區間，由該對象區間之最大曲率dmax與自該對象區間之區間邊緣至成為最大曲率dmax之位置為止之最短距離△L所定義之曲率變化率dmax/△L的絕對值較佳為2[1/mm2]以下。作為本實施形態之一態樣，於沿著彎曲光纖之長度方向設定之具有0.4[1/mm]以上之曲 率之對象區間，由該對象區間之最大曲率dmax與自該對象區間之區間邊緣至成為最大曲率dmax之位置為止之最短距離△L所定義之曲率變化率dmax/△L的絕對值較佳為1.5[1/mm2]以下。作為本實施形態之一態樣，遍及彎曲部之全長，該彎曲光纖之玻璃外徑之變動較佳為1[μm]以下。再者，「玻璃外徑之變動」係由彎曲部中之最小玻璃外徑與最大玻璃外徑之差所定義。作為本實施形態之一態樣，彎曲部中之假想溫度較佳為1100[℃]以下。
(3)進而，作為本實施形態之一態樣，該光連接零件亦可進而具備光纖固定零件，該光纖固定零件具有將位於彎曲部(相當於上述第2區間)之兩側且與彎曲部連續之2個區間(相當於上述第1區間及第3區間)之一者保持為直線狀的保持部，並且經由上述保持部而固定於上述2個區間之一者。又，作為本實施形態之一態樣，光纖固定零件之保持部較佳為包含貫通孔或V形槽。
以上，於該[本案發明之實施形態之說明]之欄中所列舉之各態樣能夠應用於其餘之全部態樣的各者、或該等其餘之態樣之全部組合。
[本案發明之實施形態之詳細內容]
以下，一面參照隨附圖式，一面對本實施形態之光連接零件之具體構造進行詳細說明。再者，本發明並不限定於該等例示，而係藉由申請專利範圍表示，且意圖包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
圖2係用以說明本實施形態之光連接零件之使用狀態之圖。尤其是於圖2(a)中表示有：電子基板200，其包含光積體電路晶片等；彎曲光纖100，其於一端部形成有經加熱彎曲加工而得之彎曲部BA；及連接器250，其用於將彎曲光纖100與其他光模組內配線用光纖或外部傳輸路之SMF光學連接。於該圖2(a)之例中，彎曲光纖100具備玻璃纖維(裸光纖)110、及包圍玻璃纖維110之樹脂被覆120，且將形成有彎 曲部BA之一端部之樹脂被覆120去除。又，形成有彎曲部BA之一端部係以效率佳地將彎曲光纖100之光輸入輸出端面與光積體電路晶片等光學連接之方式相對於電子基板200大致垂直地設置。另一方面，於彎曲光纖100之另一端部安裝有連接器250。
圖2(b)之例係彎曲光纖100之一端部與電子基板200之連接構造不同於圖2(a)之例。即，於圖2(b)之例中，於彎曲光纖100之一端部固定有光纖固定零件300。如此，經由光纖固定零件300將彎曲光纖100之光輸入輸出端面與光積體電路晶片等光學連接，藉此實現連接部分之機械強度之提高。
圖3(a)係表示形成於圖2(a)及圖2(b)所示之彎曲光纖100之端部、即已去除樹脂被覆120之玻璃纖維110之端部之彎曲部BA之附近之構造的圖，圖3(b)係表示彎曲部BA及其附近之曲率分佈之例之圖。
於本實施形態中，如圖3(a)及圖3(b)所示，彎曲部BA及其附近(彎曲光纖100之端部)包括：具有0.1[1/mm]以下之曲率d之區域A(與彎曲部BA連續之第1區間)；具有0.4[1/mm]以上之曲率d之區域B(相當於彎曲部BA之實施加熱彎曲加工之區間)；及具有0.1[1/mm]以下之曲率d之區域C(與彎曲部BA連續之第2區間)。此處，實施加熱彎曲加工之區間(彎曲部BA)如圖3(a)所示，即便不將該區間之兩端固定亦可維持彎曲形狀，因此於該區間不殘留彎曲應力。另一方面，於實施非加熱彎曲加工之區間中，若不固定該區間之兩端，則無法維持彎曲狀態，於實施非加熱彎曲加工之區間中，維持彎曲狀態之期間始終殘留有彎曲應力。
再者，圖3(a)中，R1表示區域A與區域B之邊界，R2表示區域B與區域C之邊界，該等區域A~C為彎曲光纖100之連續之區間。又，於本說明書中，如圖3(a)所示，「彎曲角θ」係由沿著位於區域B(彎曲部BA)之兩側之區域A及區域C各者延伸之2條直線所成之角度所定義。 插入損耗根據區域A與區域C所成之角度(彎曲角)θ而變化，於本實施形態中，以於波長1.31[μm]之該彎曲光纖之插入損耗成為0.01×θ[dB]以下之方式設計折射率分佈(例如參照圖5(a))及曲率分佈(例如參照8(a))。
於對相當於彎曲部BA之區域B之加熱彎曲加工中，可利用燃燒器、CO2雷射、電弧放電、加熱器等。由於CO2雷射能夠容易地調整照射強度、照射範圍、照射時間，故而具有對曲率分佈之精確控制有利之特性。認為於CO2雷射之一般之波長10[μm]附近，玻璃不透明，故而CO2雷射之照射能量於光纖之表層被吸收，藉由再輻射與熱傳導而傳導。於CO2雷射之功率過高之情形時，光纖之表層溫度急遽上升至玻璃之蒸發溫度為止，結果變得無法維持光纖之表面形狀。因此，CO2雷射之照射功率係以如下方式適當進行調整，即，光纖之表層玻璃不蒸發，且於加熱部分之光纖剖面中，藉由使上升至作業點以上之溫度之狀態繼續特定時間而去除應變。再者，加熱彎曲加工後之光纖(彎曲光纖)之溫度之冷卻速度理想的是10-4[℃/秒]以下。
若進行瞬間之加熱，則於光纖殘留應變，故而彎曲部相對於機械衝擊、負載容易斷裂。因此，於本實施形態中，藉由以表示玻璃之熱歷程之假想溫度(Fictive Temperature)成為1100[℃]以下之方式進行加熱，即便以2.5[mm]以下之曲率半徑R(曲率0.4[1/mm]以上)彎曲，亦可獲得具有較高之機械可靠性之彎曲光纖。應成為彎曲光纖之光纖之假想溫度能夠藉由測定拉曼散射光譜、IR(Infrα-Red，紅外線)吸收光譜而評估。IR吸收光譜與假想溫度之關係例如能夠利用D.-L.Kim et al.,J.Non-Cryst.Solids,vol.286,(2001)pp.136-138(非專利文獻1)中所記載之方法而獲得。
又，實施加熱彎曲加工之彎曲部BA之曲率d能夠藉由市售之具備高精度平台之顯微鏡型形狀測定機(例如，Mitutoyo股份公司製造之 Quick Vision Apex Pro)而適當地測定。如圖3(b)所示，根據上述顯微鏡型形狀測定機，能夠對所獲得之彎曲光纖100之彎曲部BA及其附近之外表面之座標進行評估，根據獲得之二維座標而獲得各位置之曲率半徑R。再者，於因使用之評估機之精度、成為評估對象之彎曲光纖之外周之異物等而表觀之曲率d及曲率變化率變大的情形時，能夠藉由將異常點去除或利用移動平均所獲得之曲率值之平滑化而進行修正。
圖4係表示本實施形態之光連接零件中所應用之光纖固定零件之一例之構造的圖。再者，圖4(a)係表示固定於彎曲光纖100之已去除樹脂被覆120之端部(玻璃纖維110)之光纖固定零件300的立體圖，圖4(b)係表示光纖固定零件300之底面構造之俯視圖。
於該等圖4(a)及圖4(b)之例中，光纖固定零件300具備：V形槽基板310，其設置有V形槽311，該V形槽311設置有彎曲光纖100之端部即玻璃纖維110之端部中之相當於圖3(a)之區域A的區間；及蓋體320，其用以將玻璃纖維110之端部壓抵於V形槽311。再者，玻璃纖維11之自光纖固定零件300露出之區間由用以保護彎曲部BA之填充樹脂400覆蓋。又，如圖4(b)所示，V形槽311與蓋體320作為保護玻璃纖維110之端部之貫通孔發揮功能。因此，光纖固定零件300亦可由設置有複數個貫通孔之單一構件構成而代替上述V形槽基板310及蓋體320。
於光纖固定零件300由具有貫通孔之單一構件構成之情形時，作為光纖固定零件300，可應用FC、SC、LC等單芯光連接器、及MPO、MT等多芯連接器。另一方面，V形槽基板310之材料可應用Pyrex(登錄商標)等多成分玻璃、Si基板等。但是，由於使用UV硬化樹脂而與光積體電路進行接著，故而較佳為使用UV光透過之材料。進而，用以保護彎曲部BA之填充樹脂400之外周之楊氏模數理想的是 20MPa以上。更理想的是楊氏模數為1000MPa以上。
如上所述，光纖固定零件300具有將形成有彎曲部BA之玻璃纖維110之端部保持為直線狀之保持部(V形槽或貫通孔)，藉此實現矮型化。又，藉由將具有圖4(a)及圖4(b)所示之構造之光纖固定零件300固定於彎曲光纖100之一端部，而容易地進行向上述電子基板200、其他光學零件、連接器等之連接。
進而，固定有光纖固定零件300之彎曲光纖100之光入出端面亦可相對於光纖軸(圖5(a)所示之光軸AX)而具有固定之角度。例如藉由光輸入輸出端面相對於光纖軸傾斜8[°]，而能夠較大地去除與連接於該光纖固定零件300之底面之光源、受光器、波導路之反射損耗，能夠獲得穩定之傳輸性能。
圖5係表示作為本實施形態之光連接零件中所應用之彎曲光纖100之BI光纖之剖面構造的圖及其折射率分佈。再者，圖5(a)係表示BI光纖之剖面構造之圖，圖5(b)係圖5(a)所示之BI光纖之折射率分佈，圖5(c)係圖5(c)所示之BI光纖之實施彎曲加工後之狀態下的等效折射率分佈。
如圖5(a)及圖5(b)所示，BI光纖具備：半徑r1之纖芯111，其沿著特定軸(光軸AX)延伸；半徑r2之第1包覆層112，其設置於纖芯111之外周面上；半徑r3之第2包覆層113，其設置於第1包覆層112之外周面上；及第3包覆層114(構成該BI光纖之溝槽構造之區域)，其設置於第2包覆層113之外周面上。又，纖芯111之折射率為n1，第1包覆層112之折射率為n2(<n1)，第2包覆層113之折射率為n3(<n2)，第3包覆層114之折射率為n4(<n1且>n3)。進而，纖芯111相對於第3包覆層114之相對折射率差△1、第1包覆層112相對於第3包覆層114之相對折射率差△2、及第2包覆層113相對於第3包覆層114之相對折射率差△3滿足△1>△2>△3且△3<-0.5[%]之關係。
以第3包覆層114為基準之各部分之相對折射率差(△)係藉由ESI(Equivalent Step Index，等效階躍折射率)判定之值。第1~第3包覆層112、113、114之各外徑係利用判定於包覆層間之邊界附近折射率之徑向變化之微分值成為最大之位置的值而決定。
又，具有如上所述之構造之BI光纖之組成係藉由對SiO2玻璃適當添加折射率控制用摻雜劑而製造。作為一例，纖芯111包含添加有GeO2之SiO2玻璃，第1包覆層112包含純SiO2玻璃，構成溝槽構造之第2包覆層113包含添加有氟之SiO2玻璃，第3包覆層114包含純SiO2玻璃。就經濟性及形狀控制性之觀點而言，此種玻璃組成較為優異。再者，於第3包覆層114中亦可添加Cl。又，於纖芯111中亦可一併添加GeO2與氟。
理想的是具有與作為本實施形態之光連接零件之彎曲光纖100而應用之符合BI光纖ITU-TG.652之通用之SMF(以下，記為SSMF)同等的傳輸特性，且可對於其他SSMF低損耗且經濟地連接。於具有低彎曲損耗性之BI光纖中，高次模式之彎曲損耗亦較低，因此一般有MPI變高之傾向。因此，於本實施形態中，以利用光纖長22m所測定之截止波長λc成為1260[nm]以下之方式設定纖芯111之折射率構造。藉此，能夠獲得藉由與高次模式之干擾而產生之MPI成為-30dB以下之BI光纖，維持數位信號所需之信號品質。又，若於波長1.31[μm]之MFD為8.6±0.4[μm]，則與SSMF同等，能夠以低損耗與SSMF連接。再者，若使光纖直徑(玻璃纖維110之外徑)變細，則賦予彎曲時之應變變小。於該情形時，獲得收容性變高之效果，但另一方面，若使光纖形狀變得過細，則如以成形法所製造般之多芯光連接器之套管之成形精度降低，故而能夠應用於本實施形態之彎曲光纖100之BI光纖較佳為具有80[μm]以上且125[μm]以下之玻璃外徑。
再者，如上所述，於在BI光纖形成有彎曲部之情形時，如圖5(c) 所示，由於由應變所致之光彈性效應消失，故而包圍彎曲狀態下之纖芯111之第1~第3包覆層112、113、114之等效折射率變得高於進行加熱彎曲加工之前的折射率。於圖5(c)中，P100係藉由非加熱彎曲加工所形成之具有曲率半徑R=2mm之彎曲部之BI光纖的等效折射率分佈，P200係藉由加熱彎曲加工所形成之具有曲率半徑R=2mm之彎曲部之BI光纖的等效折射率分佈。於該情形時，由於BI光纖中之溝槽構造之效果(光之封閉效果)下降，故而彎曲損耗增大。因此，發明者等人為了將如BI光纖般之SMF應用於本實施形態之彎曲光纖100，而對預先考慮光彈性效應之消失之曲率、曲率分佈、及溝槽構造之最佳條件進行研究。
圖6係將用以決定曲率及溝槽構造之最佳條件而準備之BI光纖之各種樣本之構造參數歸總的表。再者，於圖6中，關於準備之樣本1~7之各者，表示有纖芯相對於第3包覆層之相對折射率差△1、第1包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△2、第2包覆層相對於第3包覆層之相對折射率差△3、纖芯之半徑r1(外徑2r1)、第1包覆層之半徑r2(外徑2r2)、第2包覆層之半徑r3(外徑2r3)、纖芯與第1包覆層之外徑比r1/r2、第1包覆層與第2包覆層之外徑比r2/r3、構成溝槽構造之第2包覆層之相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積V3(定義溝槽構造之折射率容積)、於波長1.31[μm]之插入損耗(平均值、最大值、最小值)。再者，插入損耗係對樣本1~7各者，於以在曲率半徑R為2.0[mm]~2.5[mm](曲率0.4~0.5)之狀態下彎曲角度θ成為82[°]之方式實施加熱彎曲加工的狀態下進行測定。
圖7係表示圖6所示之樣本1~7(加熱彎曲加工後)各者之插入損耗[dB]與定義溝槽構造之折射率容積V3之關係的圖。根據圖7可知，於曲率半徑R=2.5[mm]以下，為了將於波長1.31[μm]之插入損耗抑制為1「dB」以下，溝槽構造之折射率容積V3較佳為-200[%‧μm2]以下。
又，圖8(a)係表示關於圖6所示之樣本6之2種曲率分佈之例之圖，圖8(b)係表示彎曲部之最大曲率dmax[1/mm]與插入損耗[dB]之關係之圖。
於圖8(a)中，曲線G110及G120係彎曲部之曲率d之平均值大致相同之樣本之例，曲線G110係將彎曲部之曲率之最大值dmax抑制為0.6[1/mm]以下之樣本的曲率分佈，於波長1.31[μm]之插入損耗為0.20[dB]。另一方面，曲線G120係彎曲部之曲率之變動幅度於0.6[1/mm]上下擴大之樣本的曲率分佈，於波長1.31[μm]之插入損耗為1.70[dB]。
如上所述，即便彎曲部之曲率d之平均值大致相同，若於加工部之一部分存在超過曲率0.6[1/mm]之部分，則損耗急遽上升。再者，為了維持低插入損耗，彎曲部BA之曲率分佈之狀態較佳為無急遽之變化。於本實施形態中，於沿著彎曲光纖之長度方向設定之具有0.3[1/mm]以上之曲率之對象區間中，由該對象區間之最大曲率dmax與自該對象區間之區間邊緣至成為最大曲率dmax之位置為止之最短距離△L所定義之曲率變化率dmax/△L的絕對值為2[1/mm2]以下。再者，於沿著彎曲光纖之長度方向設定之具有0.4[1/mm]以上之曲率之對象區間中，曲率變化率dmax/△L之絕對值較佳為1.5[1/mm2]以下。又，為了抑制沿著該彎曲光纖100之長度方向之曲率d之變動，於本實施形態中，遍及彎曲部BA之全長，彎曲光纖100之玻璃外徑之變動為1[μm]以下。再者，彎曲光纖100之玻璃外徑係指玻璃纖維110之外徑，實質上與第3包覆層之外徑一致。
再者，根據圖8(b)可知，藉由使彎曲部之最大曲率dmax為0.6[1/mm]以下，能夠將所獲得之彎曲光纖之插入損耗抑制為1[dB]以下。再者，更佳為曲率d為0.5[1/mm]以下。
V3‧‧‧相對折射率差△3與第2包覆層之截面面積S之積

Claims (9)

  1. 一種光連接零件，其係具備彎曲光纖者，該彎曲光纖係以SiO2玻璃為主成分且具有包含在實質上不殘留彎曲應力之狀態下其曲率維持為0.4[1/mm]以上之區域之彎曲部，且上述彎曲光纖至少具備纖芯、包圍上述纖芯之第1包覆層、包圍上述第1包覆層之第2包覆層、及包圍上述第2包覆層之第3包覆層，上述纖芯相對於上述第3包覆層之相對折射率差△1、上述第1包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△2、及上述第2包覆層相對於上述第3包覆層之相對折射率差△3滿足以下關係，即△1>△2>△3且△3<-0.5[%]，上述相對折射率差△3與上述第2包覆層之截面面積S之積V3未達-200[%‧μm2]，遍及上述彎曲光纖之上述彎曲部之全長，上述彎曲部之曲率為0.6[1/mm]以下，於沿著上述彎曲光纖之長度方向設定之具有0.4[1/mm]以上之曲率之對象區間中，由上述對象區間之最大曲率dmax與自上述對象區間之區間邊緣至成為上述最大曲率dmax之位置為止之最短距離△L所定義之曲率變化率dmax/△L的絕對值為1.5[1/mm2]以下。
  2. 如請求項1之光連接零件，其中上述彎曲光纖至少具有：上述彎曲部；第1區間，其係與上述彎曲部之一端部連續而形成之區間，且具有0.1[1/mm]以下之曲率；及第2區間，其係與上述彎曲部之另一端部連續而形成之區間，且具有0.1[1/mm]以下之曲率；於將沿著位於上述彎曲部之兩側之上述第1區間及上述第2區 間各者延伸之2條直線所成的角度設為θ時，於波長1.31[μm]之該彎曲光纖之插入損耗為0.01×θ[dB]以下。
  3. 如請求項1之光連接零件，其中上述彎曲光纖具有於波長1.31[μm]為8.2~9.0[μm]之模場直徑、以光纖長22[mm]測定時為1260[nm]以下之截止波長、80[μm]以上之玻璃外徑、及於波長1.31[μm]為-30[dB]以下之多光路干擾。
  4. 如請求項2之光連接零件，其中上述彎曲光纖具有於波長1.31[μm]為8.2~9.0[μm]之模場直徑、以光纖長22[mm]測定時為1260[nm]以下之截止波長、80[μm]以上之玻璃外徑、及於波長1.31[μm]為-30[dB]以下之多光路干擾。
  5. 如請求項1至4中任一項之光連接零件，其中於沿著上述彎曲光纖之長度方向設定之具有0.3[1/mm]以上之曲率的對象區間中，由上述對象區間之最大曲率dmax與自上述對象區間之區間邊緣至成為上述最大曲率dmax之位置為止之最短距離△L所定義之曲率變化率dmax/△L的絕對值為2[1/mm2]以下。
  6. 如請求項1至4中任一項之光連接零件，其中遍及上述彎曲部之全長，上述彎曲光纖之玻璃外徑之變動為1[μm]以下。
  7. 如請求項1至4中任一項之光連接零件，其中於上述彎曲部之光纖之假想溫度為1100[℃]以下。
  8. 如請求項1至4中任一項之光連接零件，其進而具備光纖固定零件，該光纖固定零件具有將位於上述彎曲部之兩側且與上述彎曲部連續之2個區間之一者保持為直線狀的保持部，並且經由上述保持部而固定於上述2個區間之一者。
  9. 如請求項8之光連接零件，其中上述光纖固定零件之上述保持部包含貫通孔或V形槽。
TW105124169A 2015-08-04 2016-07-29 光連接零件 TWI682204B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/072120 WO2017022085A1 (ja) 2015-08-04 2015-08-04 光接続部品
WOPCT/JP2015/072120 2015-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201716813A TW201716813A (zh) 2017-05-16
TWI682204B true TWI682204B (zh) 2020-01-11

Family

ID=57942660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105124169A TWI682204B (zh) 2015-08-04 2016-07-29 光連接零件

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10539746B2 (zh)
JP (1) JP6658757B2 (zh)
CN (1) CN107850727B (zh)
DE (1) DE112015006766T5 (zh)
TW (1) TWI682204B (zh)
WO (1) WO2017022085A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017170689A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 古河電気工業株式会社 光ファイバアレイ
EP3557295A4 (en) * 2016-12-16 2019-12-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. OPTICAL CONNECTING PART
JPWO2019058567A1 (ja) 2017-09-20 2020-10-15 住友電気工業株式会社 光接続部品、光接続部品の製造方法
CN108254832A (zh) * 2018-02-05 2018-07-06 深圳加华微捷科技有限公司 一种弯折光纤阵列及其制备方法
CN208044123U (zh) * 2018-04-17 2018-11-02 武汉驿路通科技股份有限公司 一种用于垂直耦合的光纤阵列
GB2590285B (en) 2018-08-01 2022-09-14 Sumitomo Electric Industries Optical connection component
US11782222B2 (en) * 2019-04-14 2023-10-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber connection component and optical fiber connection structure
CN114415299B (zh) * 2022-03-30 2022-06-24 深圳市埃尔法光电科技有限公司 一种光纤信号直导式光模块

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004325622A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Fujikura Ltd 光ファイバ部品
US20100166373A1 (en) * 2008-02-22 2010-07-01 Tetsuya Nakanishi Optical fiber and optical cable
US20160291261A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-06 SENKO Advanced Components (HK) Ltd. Optical fiber connector with optical path direction changer

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS556322A (en) 1978-06-27 1980-01-17 Canon Inc Electrophotographic apparatus
US5138676A (en) 1990-06-15 1992-08-11 Aster Corporation Miniature fiberoptic bend device and method
US5517590A (en) * 1994-05-31 1996-05-14 At&T Ipm Corp. Bending process for optical coupling of glass optical fibers
US5923802A (en) * 1997-06-06 1999-07-13 Siecor Corporation Flexible connector assembly having slack storage
US6390690B1 (en) * 2000-05-17 2002-05-21 3M Innovative Properties Company Fiber optic connector for coupling devices on intersecting planes
JP2004078028A (ja) 2002-08-21 2004-03-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ファイバガイド部品およびその作製方法
JP2005292718A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の作成方法
US7710552B2 (en) * 2005-03-01 2010-05-04 Exfo Inc. Method and apparatus for extracting light from an optical waveguide
JP2006292740A (ja) * 2005-03-17 2006-10-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 高次モード励振装置及びその製造方法
JP2007147982A (ja) 2005-11-28 2007-06-14 Seikoh Giken Co Ltd 光ファイバアレイおよびその製造方法
WO2008032779A1 (fr) * 2006-09-14 2008-03-20 Fujikura Ltd. Fibre optique et matériau à base de fibre optique
JP2008090040A (ja) 2006-10-03 2008-04-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバテープ心線
JP5224317B2 (ja) * 2006-11-20 2013-07-03 古河電気工業株式会社 光導波路部品および光導波路部品の製造方法
CA2712123C (en) * 2008-01-17 2014-12-23 Institut National D'optique Multi-cladding optical fiber with mode filtering through differential bending losses
WO2009148795A2 (en) * 2008-05-30 2009-12-10 3M Innovative Properties Company Flexible optical coupling
JP5059715B2 (ja) * 2008-08-25 2012-10-31 株式会社巴川製紙所 光学接続構造
EP2350715A4 (en) * 2008-09-10 2012-03-14 Lake Shore Cryotronics Inc COMPACT FIBER OPTIC SENSORS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
CN102187255B (zh) 2008-10-17 2013-06-12 株式会社巴川制纸所 光传输介质成形方法、光传输介质成形装置及光传输介质制造方法
JP5290713B2 (ja) * 2008-11-26 2013-09-18 古河電気工業株式会社 曲げコネクタ構造およびその作製方法
CN101852898B (zh) 2009-03-30 2014-03-12 日立电线株式会社 光连接器及使用了光连接器的光纤模块
JP5342343B2 (ja) 2009-06-24 2013-11-13 古河電気工業株式会社 光コネクタ用フェルールの組立方法、組立治具および光コネクタ用フェルール構造
US8385701B2 (en) * 2009-09-11 2013-02-26 Corning Incorporated Low bend loss optical fiber
JP2011102964A (ja) * 2009-10-14 2011-05-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバおよび光ファイバ製造方法
JP5506322B2 (ja) 2009-10-14 2014-05-28 株式会社巴川製紙所 光伝送媒体成形装置、光伝送媒体成形方法、および光伝送媒体製造方法
FR2962230B1 (fr) 2010-07-02 2012-07-27 Draka Comteq France Fibre optique monomode
CN102122025A (zh) * 2010-10-13 2011-07-13 成都亨通光通信有限公司 稀土离子掺杂的氧氟化物微晶玻璃光纤
TW201227028A (en) * 2010-12-16 2012-07-01 Prime Optical Fiber Corp Connection module of optical signals
CN102156323B (zh) * 2011-05-05 2012-06-06 长飞光纤光缆有限公司 一种单模光纤
JP5951964B2 (ja) * 2011-11-10 2016-07-13 矢崎総業株式会社 光路変換部材及び光モジュール
CN102645699B (zh) * 2012-05-02 2015-03-04 长飞光纤光缆股份有限公司 一种低衰减弯曲不敏感单模光纤
JP6068881B2 (ja) * 2012-09-04 2017-01-25 矢崎総業株式会社 光コネクタ
JP6124778B2 (ja) * 2012-12-28 2017-05-10 信越化学工業株式会社 光ファイバ、光ファイバ用シリカガラス母材、および光ファイバの製造方法
JP6268977B2 (ja) * 2013-11-25 2018-01-31 住友電気工業株式会社 屈曲光ファイバの製造方法
JP6278703B2 (ja) * 2013-12-27 2018-02-14 日本航空電子工業株式会社 Ｌアングルタイプ光コネクタ
JP6500451B2 (ja) * 2014-02-12 2019-04-17 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6417710B2 (ja) * 2014-05-20 2018-11-07 住友電気工業株式会社 屈曲光ファイバ製造方法
USD777681S1 (en) * 2014-06-25 2017-01-31 Adamant Co., Ltd. Optical fiber array

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004325622A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Fujikura Ltd 光ファイバ部品
US20100166373A1 (en) * 2008-02-22 2010-07-01 Tetsuya Nakanishi Optical fiber and optical cable
US20160291261A1 (en) * 2015-04-01 2016-10-06 SENKO Advanced Components (HK) Ltd. Optical fiber connector with optical path direction changer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A; *

Also Published As

Publication number Publication date
US20200116948A1 (en) 2020-04-16
CN107850727B (zh) 2020-01-03
WO2017022085A1 (ja) 2017-02-09
US10539746B2 (en) 2020-01-21
US10823917B2 (en) 2020-11-03
JPWO2017022085A1 (ja) 2018-05-24
JP6658757B2 (ja) 2020-03-04
TW201716813A (zh) 2017-05-16
DE112015006766T5 (de) 2018-04-19
US20180156987A1 (en) 2018-06-07
CN107850727A (zh) 2018-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI682204B (zh) 光連接零件
TWI682201B (zh) 光連接零件
US7802927B2 (en) Bent optical fiber couplers and opto-electrical assemblies formed therefrom
CN109154699B (zh) 光纤和光纤器件
WO2018148187A1 (en) Optical fiber for silicon photonics
EP3353585A1 (en) An optical interface device having a curved waveguide using laser writing and methods of forming
JP2005292718A (ja) 光導波路、光導波路モジュールおよび光導波路の作成方法
US20170293072A1 (en) Optical receptacle and optical transceiver
JP5224317B2 (ja) 光導波路部品および光導波路部品の製造方法
US20140079354A1 (en) Method for producing optical connector and optical connector
CN101680993A (zh) 连接器化的纳米工程化光纤及其形成方法
JP7424290B2 (ja) 光接続部品
JP2012002959A (ja) 光ファイバ及びその製造方法
US9091800B2 (en) Glass buffers
JP2006208755A (ja) 光送信器
CN103364869A (zh) 用于光纤连接器的单模光纤
JP2016212414A (ja) 導波路用結合回路
Kumagai et al. Low-Loss and Highly Reliable Low-Profile Coupler for Silicon Photonics
JP2016133592A (ja) マルチコア光ファイバおよび光接続部品
JP2020154160A (ja) レーザ光伝送用光ファイバ
JP2010191233A (ja) 光ファイバ
TWI434093B (zh) Fiber module structure
JP2012163802A (ja) ファイバヒューズストッパ、光コネクタ、光伝送システム、及びファイバヒューズ停止方法
JP2007293259A (ja) 光出射装置
KR20160009149A (ko) 고온 적용이 가능한 태양광 집광용 빔 컴바이너