WO2023067772A1 - 光接続モジュール - Google Patents

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達也 藤本
宜輝 阿部
良 小山
和英 中江
ひろし 渡邉
千里 深井
友裕 川野
和典 片山
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日本電信電話株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/40—Mechanical coupling means having fibre bundle mating means

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical connection module.
  • Non-Patent Document 1 Various methods have been proposed for all-optical switches that switch the path of light as it is, as shown in Non-Patent Document 1, for example.
  • the optical fiber type mechanical optical switch which controls the butting of optical fibers or optical connectors by a robot arm or a motor, is inferior to other methods in that the switching speed is slow, but it has low loss, low wavelength dependence, It has many advantages over other methods, such as multi-port capability and a self-holding function that maintains the switching state when the power is lost.
  • a representative structure for this is, for example, a method of parallelly moving a stage using an optical fiber V-groove, or a method of parallelly moving or changing the angle of a mirror or prism to selectively couple an input optical fiber to a plurality of output optical fibers.
  • Non-Patent Document 1 has the problem that it is difficult to further reduce the power consumption, reduce the size, and make it more economical.
  • a motor is generally used as the drive source. and requires power consumption to obtain a commensurate output to maintain the required torque.
  • Optical axis alignment using a single-mode optical fiber requires an accuracy of about 1 ⁇ m or less. , must be converted into linear motion in sub- ⁇ m steps.
  • the optical fiber pitch of an optical fiber array on the output side that is usually used is about 125 ⁇ m in the clad outer diameter of the optical fiber or about 250 ⁇ m in the coated outer diameter of the optical fiber.
  • the robot arm system using the optical connector has a problem that the robot arm itself for controlling insertion/removal of the optical connector or ferrule requires a large electric power of several tens of W or more. In an environment where there is only optical fiber, such as an outdoor aerial optical connection point, it has been difficult to secure sufficient electric power to drive these optical switches.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a 4 ⁇ 8-fiber optical switch realized by combining eight 1 ⁇ 4-fiber optical switches and four 1 ⁇ 8-fiber optical switches.
  • a 4.times.8-fiber optical switch it is necessary to connect all 1.times.8-fiber optical switches to each 1.times.4-fiber optical switch. This is the optical shuffle connection.
  • An optical switch with N.times.M fibers requires N.times.M optical connections at an optical shuffle connection portion, and an optical switch with 4.times.8 fibers shown in FIG. 1 requires 32 optical connections.
  • FIG. 2 is a diagram for realizing a conventional optical shuffle connection for a 4.times.8 fiber optical switch. Thirty-two fusion sleeves are required in order to perform fusion splicing at 32 locations for optical shuffle connection.
  • an optical switch with N ⁇ M cores requires optical connections at N ⁇ M locations, and requires N ⁇ M fusion sleeves for the entire optical switch.
  • the large number of fusion sleeves results in a large optical switch.
  • an object of the present disclosure is to enable space saving of an optical fiber connection part such as an optical switch.
  • An optical connection module includes An optical connection module for connecting first and second multi-core connectors,
  • the first and second multicore connectors have optical fibers arranged two-dimensionally, the first multi-core connector has optical fibers connected to the same optical switch arranged in a vertical direction and optical fibers connected to different optical switches arranged in a horizontal direction;
  • optical fibers connected to the same optical switch are arranged horizontally, and optical fibers connected to different optical switches are arranged vertically.
  • an optical fiber connection part such as an optical switch.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a 4 ⁇ 8-fiber optical switch realized by combining eight 1 ⁇ 4-fiber optical switches and four 1 ⁇ 8-fiber optical switches.
  • FIG. 2 is a diagram explaining a problem in the optical switch of FIG. 1; 1 is a configuration example of an optical connection module according to an embodiment of the present disclosure; 3 is an enlarged view of multi-core optical connectors CA and CB; FIG. 1 is a configuration example of an optical connection module according to an embodiment of the present disclosure; It is a configuration example of a two-dimensional array MT connector. It is a configuration example of a two-dimensional array MT connector. It is a configuration example of a two-dimensional array MT connector. It is a configuration example of a two-dimensional array MT connector of the present disclosure.
  • the optical connection module of the present disclosure is An optical connection module for connecting first and second multi-core connectors capable of two-dimensionally arranging optical fibers, the first multi-core connector has optical fibers connected to the same optical switch arranged in a vertical direction and optical fibers connected to different optical switches arranged in a horizontal direction; In the second multi-core connector, optical fibers connected to the same optical switch are arranged horizontally, and optical fibers connected to different optical switches are arranged vertically.
  • the present disclosure enables batch optical shuffle connection using a multi-fiber connector by providing these configurations.
  • the first and second multi-core connectors are N ⁇ M-core (N and M are natural numbers equal to or greater than 2) connectors will be described below.
  • FIG. 3 shows a configuration example of an optical connection module for connecting a 4 ⁇ 8-core multi-core connector.
  • a multi-fiber optical connector CA is produced by vertically arranging 4-fibers FA coming out of each of the 1 ⁇ 4-fiber optical switches SA to SH to form a multi-fiber optical connector.
  • a multi-fiber optical connector CB is manufactured by arranging the 8-fibers FB coming out of each of the 1 ⁇ 8-fiber optical switches SI to SL in order to form a multi-fiber optical connector.
  • FIG. 4 is an enlarged view of multi-fiber optical connectors CA and CB.
  • the multi-fiber optical connector CA has four optical connectors CSA to CSH arranged in parallel in the horizontal direction. Thereby, the optical fibers FA of the multi-fiber optical connector CA are arranged in 4 rows and 8 columns.
  • 8-fiber optical connectors CSI to CSL are arranged in parallel in the vertical direction.
  • the optical fibers FB of the multi-fiber optical connector CB are arranged in 4 rows and 8 columns.
  • a fiber tape in which four optical fibers are one-dimensionally arranged may be used as the optical connectors CSA to CSH, and a fiber tape in which eight optical fibers are one-dimensionally arranged may be used as the optical connectors CSI to CSL.
  • an 8-core fiber tape may be configured by arranging in series two fiber tapes in which 4-core optical fibers are arranged one-dimensionally.
  • a fiber tape in which optical fibers are two-dimensionally arranged may also be used.
  • the multi-fiber optical connectors CA and CB may be two-dimensionally arranged MT optical connectors as shown in FIG. 5, or may be push-pull type MPO connectors with a housing attached.
  • the multi-fiber optical connector CB (horizontally arranged two-dimensional MT connector) in FIG. It is made by inserting it into an MT ferrule (not shown) so as to be parallel.
  • a multi-fiber optical connector CA (vertically arranged two-dimensional array MT connector) is manufactured by inserting an M-fiber optical tape TA into an MT ferrule (not shown) so as to be perpendicular to the longitudinal direction of N MT ferrules. do. Note that the longitudinal direction of the MT ferrule may be parallel to the straight line connecting the guide pin holes 12 .
  • the multi-fiber optical connector CA of the present embodiment has a structure in which the opposite side of the guide pin holes 12 from the connector end surface SA (the EA side shown in FIG. 5) is closed with the penetration prevention portion 15.
  • the penetration prevention part 15 is arranged in the guide pin hole 12 so as not to protrude from the MT connector.
  • the thickness of the penetration prevention portion 15 is required to be within about 3 mm so that the guide pin 13 does not protrude from the guide pin hole 12 of the MT connector on the opposite side when the MT connector is connected.
  • the penetration prevention portion 15 may be provided not only in the multi-fiber optical connector CA, but also in the guide pin hole 12 of the multi-fiber optical connector CB.
  • the connector CB is arranged horizontally two-dimensionally and the connector CB is arranged vertically two-dimensionally.
  • the present disclosure provides a multi-core connector in which a plurality of 1 ⁇ N optical switches are combined, a horizontal two-dimensional array of 1 ⁇ N optical switches, and a vertical connector with 1 ⁇ N optical switches.
  • a two-dimensionally arranged multi-fiber connector is connected to the connector.
  • the multi-fiber connector can be realized by any method, but for example, a group of horizontally aligned optical fiber tapes (optical fibers arranged in an array) and a group of vertically aligned optical fiber tapes (optical fibers arranged in an array) By optically connecting , full-mesh optical connection can be realized compactly.
  • a vertically arranged two-dimensional array MT ferrule may be realized by inserting the tape core wires so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the MT ferrule.
  • the MT connector using the MT ferrule may have a structure that prevents the guide pin from penetrating toward the ribbon core.
  • This disclosure can be applied to the information and communications industry.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

本開示は、光スイッチ等の光ファイバ接続部の省スペース化を可能にすることを目的とする。　本開示は、第１及び第２の多心コネクタ（ＣＡ、ＣＢ）を接続する光接続モジュールであって、前記第１及び第２の多心コネクタ（ＣＡ、ＣＢ）は、光ファイバが２次元配列され、前記第１の多心コネクタ（ＣＡ）は、同じ光スイッチに接続されている光ファイバ（ＴＡ）が垂直方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に並列に配列され、前記第２の多心コネクタ（ＣＢ）は、同じ光スイッチに接続されている光ファイバ（ＴＢ）が水平方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に並列に配列されている、光接続モジュールである。

Description

光接続モジュール
　本開示は、光接続モジュールに関する。
　光を光のまま経路切替を行う全光スイッチには、例えば非特許文献１に示すように様々な方式が提案されている。このうち、光ファイバあるいは光コネクタ同士の突合せをロボットアームやモータ等で制御する光ファイバ型機械式光スイッチは、切替速度が遅いという点では他方式に劣るものの、低損失、低波長依存性、多ポート性、電源消失時に切替状態を保持する自己保持機能の具備などの点で他方式よりも優れている点を多く有している。この代表的な構造として、例えば光ファイバＶ溝を用いたステージを並行移動させる方式や、ミラーやプリズムを並行移動または角度変化させて入射光ファイバから複数の出射光ファイバに対して選択的に結合させる方式、ロボットアームを用いて光コネクタ付きのジャンパーケーブルを接続する方式などがある。
　しかしながら、前述の非特許文献１に記載の従来技術においては、さらなる低電力化および小型化、経済化が困難であるという問題がある。具体的には、前述の光ファイバＶ溝ステージあるいはプリズムを並行移動させる方式では、一般に駆動源にモータが用いられるが、ステージ等の重量物を直動させる機構のため、一定以上のトルクがモータに必要となり、必要トルクを維持するために相応の出力を得るための消費電力を要する。また、シングルモード光ファイバを用いた光軸調心には、１μｍ以下程度の精度が必要であることから、モータの回転運動を直動運動に変換させる機構（一般にはボールねじが用いられる）において、サブμｍステップの直動運動に変換させる必要がある。通常用いられる出力側の光ファイバアレイの光ファイバピッチが光ファイバのクラッド外径１２５μｍあるいは光ファイバの被覆外径２５０μｍ程度である。この光ファイバピッチを維持したまま設置する光ファイバの本数を多くすると、出力側の光ファイバアレイが大きくなる。その結果、直動運動の距離が延び、モータの実駆動時間は長くせざるを得ず、消費電力が増大するという課題があった。このため、一般にこのような光ファイバ型機械式光スイッチは数百ｍＷ以上の電力を要する。また、光コネクタを用いたロボットアーム方式は、光コネクタあるいはフェルールを挿抜制御するロボットアームそのものに数十Ｗ以上の大きな電力を要してしまうという課題があった。屋外の架空光接続点など、光ファイバのみしかない環境においてはこれらの光スイッチを駆動させるのに十分な電力を確保することは困難であった。
　図１は１×４心の光スイッチを８個、１×８心の光スイッチを４個組み合わせることで実現する４×８心の光スイッチの概要図である。４×８心の光スイッチを構成するためには、１×４心の光スイッチ毎に全ての１×８心の光スイッチを接続する必要があり、この接続を行っている箇所が図１における光シャッフル接続部である。Ｎ×Ｍ心の光スイッチでは光シャッフル接続部でＮ×Ｍ個の光接続が必要であり、図１の４×８心の光スイッチの場合は３２箇所の光接続が必要となる。図２は４×８心の光スイッチに対する従来の光シャッフル接続を実現する図である。光シャッフル接続のために３２箇所の融着接続を行うため、３２個の融着スリーブが必要となる。
Ｍ．Ｃｔｅｐａｎｏｖｓｋｙ，"Ａ　Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　ＭＥＭＳ－Ｂａｓｅｄ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｒｏｓｓ－Ｃｏｎｎｅｃｔｓ　ｆｏｒ　Ａｌｌ－Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　Ｐａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｐｒｅｓｅｎｔ　Ｄａｙ，"　ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｕｒｖｅｙｓ　＆　Ｔｕｔｏｒｉａｌｓ，ｖоｌ．２１，ｎо．３，ｐｐ．２９２８－２９４６，２０１９． 末松克輝　他，"超低損失／超高密度多心光コネクタ"，古河電工時報，第１１１号，ｐｐ．５０－５５，平成１５年１月（　ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｆｕｒｕｋａｗａ．ｃｏ．ｊｐ／ｊｉｈｏ／ｆｊ１１１／ｆｊ１１１＿１１．ｐｄｆ　）
　図２の例のように、Ｎ×Ｍ心の光スイッチではＮ×Ｍ箇所の光接続が必要となり、光スイッチ全体としてＮ×Ｍ個の融着スリーブが必要となる。多数の融着スリーブを用いた構成となることにより、光スイッチが大規模となる。
　そこで、本開示は、光スイッチ等の光ファイバ接続部の省スペース化を可能にすることを目的とする。
　本開示に係る光接続モジュールは、
　第１及び第２の多心コネクタを接続する光接続モジュールであって、
　前記第１及び第２の多心コネクタは、光ファイバが２次元配列され、
　前記第１の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、
　前記第２の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列されている。
　本開示によれば、光スイッチ等の光ファイバ接続部の省スペース化が可能となる。
１×４心の光スイッチを８個、１×８心の光スイッチを４個組み合わせることで実現する４×８心の光スイッチの概要図である。 図１の光スイッチにおける課題を説明する図である。 本開示の実施形態に係る光接続モジュールの構成例である。 多心光コネクタＣＡ及びＣＢの拡大図である。 本開示の実施形態に係る光接続モジュールの構成例である。 二次元配列ＭＴコネクタの構成例である。 二次元配列ＭＴコネクタの構成例である。 本開示の二次元配列ＭＴコネクタの構成例である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
　本開示の光接続モジュールは、
　光ファイバを２次元配列可能な第１及び第２の多心コネクタを接続する光接続モジュールであって、
　前記第１の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、
　前記第２の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列されている。
　本開示は、これらの構成を備えることで、多心コネクタを用いた一括光シャッフル接続を可能にする。以下、第１及び第２の多心コネクタがＮ×Ｍ心（Ｎ及びＭは２以上の自然数である。）コネクタである例について説明する。
　（第１の実施形態）
　図３は４×８心の多心コネクタを接続する光接続モジュールの構成例である。各１×４心の光スイッチＳＡ～ＳＨから出る４心の光ファイバＦＡを順に縦に並べて多心光コネクタ化することで多心光コネクタＣＡを作製する。また各１×８心の光スイッチＳＩ～ＳＬから出る８心の光ファイバＦＢを順に横に並べて多心光コネクタ化することで多心光コネクタＣＢを作製する。
　図４は多心光コネクタＣＡ及びＣＢの拡大図である。多心光コネクタＣＡは、４心の光コネクタＣＳＡ～ＣＳＨが水平方向に並列に配列されている。これにより、多心光コネクタＣＡの光ファイバＦＡが４行８列に配列される。多心光コネクタＣＢは、８心の光コネクタＣＳＩ～ＣＳＬが垂直方向に並列に配列されている。これにより、多心光コネクタＣＢの光ファイバＦＢが４行８列に配列される。このように作製した多心光コネクタＣＡと多心光コネクタＣＢをコネクタ接続することで、１つの多心光コネクタで光シャッフル接続を実現する。
　光コネクタＣＳＡ～ＣＳＨとして４心の光ファイバが１次元配列されたファイバテープを用い、光コネクタＣＳＩ～ＣＳＬとして８心の光ファイバが１次元配列されたファイバテープを用いてもよい。なお、本開示はこれに限らず、４心の光ファイバが１次元配列されたファイバテープを２つ直列に配列することで８心のファイバテープを構成してもよい。また、光ファイバが２次元配列されたファイバテープを用いてもよい。
　このとき、多心光コネクタＣＡ及びＣＢは図５に示すような二次元配列するＭＴ光コネクタを用いても良く、またはハウジングを取り付けたプッシュプル型のＭＰＯコネクタを用いても良い。図５における多心光コネクタＣＢ（水平配列の二次元配列ＭＴコネクタ）は、既存の二次元ＭＴフェルール（非特許文献２）と同様、Ｎ心の光テープＴＢをＭ個ＭＴフェルールの長手方向と平行になるようにＭＴフェルール（不図示）へ挿入して作製する。一方、多心光コネクタＣＡ（垂直配列の二次元配列ＭＴコネクタ）は、Ｍ心の光テープＴＡをＮ個ＭＴフェルールの長手方向と垂直になるようにＭＴフェルール（不図示）へ挿入して作製する。なお、ＭＴフェルールの長手方向は、ガイドピン穴１２を結ぶ直線と平行な方向であってもよい。
（第２の実施形態）
　二次元配列ＭＴコネクタ１１のガイドピン穴１２が貫通してる場合、図６、図７のように、ガイドピン穴１２へガイドピン１３を通すとガイドピン１３がコネクタ端面１４とは逆側に貫通し得る。この場合、垂直配列の二次元配列ＭＴコネクタ１１ではコネクタへ挿入するファイバテープＴＡがガイドピン穴１２側へ向かって曲がることがあり、ガイドピン１３によってファイバテープＴＡへ傷等をつける可能性がある。
　そこで、本実施形態の多心光コネクタＣＡは、図８のように、ガイドピン穴１２のコネクタ端面ＳＡと逆側（図５に示す符号ＥＡ側）を貫通防止部１５でふさぐ構造とする。ただし、多心光コネクタＣＡにおけるＭＴクリップの取り付けを妨げないために、貫通防止部１５はガイドピン穴１２の中に配置され、ＭＴコネクタから飛び出さないようにする。また貫通防止部１５の厚みは、ＭＴコネクタを接続した際、対向側のＭＴコネクタのガイドピン穴１２からガイドピン１３が飛び出さない厚さとする必要があり、約３ｍｍ以内とする。
　なお、貫通防止部１５は、多心光コネクタＣＡに限らず、多心光コネクタＣＢのガイドピン穴１２にも備わっていてもよい。
（本開示によって生じる効果）
　１×Ｎ心の光スイッチを複数組み合わせて任意の心数の光スイッチを作製するなど、光シャッフル接続する必要がある場合において、水平に二次元配列されたコネクタＣＢと垂直に二次元配列されたコネクタＣＡをコネクタ接続することで、接続部の省スペース化を実現することができる。
（本開示のポイント）
　以上説明したように、本開示は、１×Ｎ心の光スイッチを複数組み合わせ、１×Ｎ心の光スイッチを水平に二次元配列した多心コネクタと、１×Ｎ心の光スイッチを垂直に二次元配列した多心コネクタと、をコネクタ接続する。これにより、本開示は、光シャッフル接続を実現する。
　多心コネクタの実現方法は任意であるが、例えば、水平に整列させた光ファイバテープ（アレイ状に並ぶ光ファイバ）群と、垂直に整列させた光ファイバテープ（アレイ状に並ぶ光ファイバ）群を光接続することで、フルメッシュの光接続をコンパクトに実現することができる。
　この場合、ＭＴフェルールの長手方向に対して垂直となるようにテープ心線を挿入することで作製する垂直配列の二次元配列ＭＴフェルールを実現してもよい。上記ＭＴフェルールを用いたＭＴコネクタにおいては、ガイドピンがテープ心線側へ貫通しないようにする構造を備えていてもよい。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：ＭＴコネクタ
１２：ガイドピン穴
１３：ガイドピン
１４：コネクタ端面
１５：貫通防止部
１６：コネクタ端面側

Claims (4)

  1. 　第１及び第２の多心コネクタを接続する光接続モジュールであって、
    　前記第１及び第２の多心コネクタは、光ファイバが２次元配列され、
    　前記第１の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、
    　前記第２の多心コネクタは、同じ光スイッチに接続されている光ファイバが水平方向に配列され、異なる光スイッチに接続されている光ファイバが垂直方向に配列されている、
    　光接続モジュール。
  2. 　前記第１及び第２の多心コネクタは、Ｎ×Ｍ心コネクタであり、
    　前記第１の多心コネクタは、Ｎ本の光ファイバで接続可能なＭ個の光スイッチと接続され、
    　前記第２の多心コネクタは、Ｍ本の光ファイバで接続可能なＮ個の光スイッチと接続されている、
    　請求項１に記載の光接続モジュール。
  3. 　前記第１の多心コネクタは、Ｎ本の光ファイバが１次元配列されたＮ心光ファイバテープをＭ枚並列に配列され、
    　前記Ｎ心光ファイバテープは、Ｍ個の１×Ｎ光スイッチに接続され、
    　前記第２の多心コネクタは、Ｍ本の光ファイバが１次元配列されたＭ心光ファイバテープをＮ枚並列に配列され、
    　前記Ｍ心光ファイバテープは、Ｎ個の１×Ｍ光スイッチに接続されている、
    　請求項２に記載の光接続モジュール。
  4. 　前記第１の多心コネクタは、ガイドピンを挿入するするためのガイドピン穴に、前記ガイドピンが前記Ｎ心光ファイバテープと接触するのを防ぐ貫通防止部を備える、
    　請求項３に記載の光接続モジュール。
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