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発明の名称 光送信器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−4879(P2001−4879A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−177214
出願日 平成11年6月23日(1999.6.23)
代理人 【識別番号】100068021
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
【テーマコード(参考)】
2H036
2H037
2H050
5K002
【Fターム(参考)】
2H036 JA00 QA44 
2H037 AA01 BA31 CA02 CA04 DA04 DA15
2H050 AC03 AC09 AC36 AC73
5K002 AA01 BA31 FA01
発明者 片山 弘樹 / 所 武彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 レーザ光源を有し、マルチモード光ファイバに接続されて光伝送を行う光送信器において、シングルモード光ファイバのコアを該光ファイバの中心より10μm以上偏芯させ、このシングルモード光ファイバを前記レーザ光源に結合させて設け、このシングルモード光ファイバを前記マルチモード光ファイバに互いの中心を合わせて接続することにより、このマルチモード光ファイバの中心から10μm以上ずれた位置にレーザ光が入射されるようにしたことを特徴とする光送信器。
【請求項2】 前記偏芯したシングルモード光ファイバをキャピラリの中心に挿入し、前記マルチモード光ファイバをフェルールの中心に挿入し、これらキャピラリとフェルールとを割スリーブ内で突き合わせることにより、前記偏芯したシングルモード光ファイバと前記マルチモード光ファイバとを互いの中心を合わせることを特徴とする請求項1記載の光送信器。
【請求項3】 レーザ光源を有し、マルチモード光ファイバに接続されて光伝送を行う光送信器において、コアが偏芯されていないシングルモード光ファイバを前記レーザ光源に結合させて設け、このシングルモード光ファイバをキャピラリに偏芯させて挿入し、前記マルチモード光ファイバをフェルールの中心に挿入し、これらキャピラリとフェルールとを割スリーブ内で突き合わせることにより、このマルチモード光ファイバの中心から10μm以上ずれた位置にレーザ光が入射されるようにしたことを特徴とする光送信器。
【請求項4】 前記シングルモード光ファイバの長さが20mm以上であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の光送信器。
【請求項5】 前記シングルモード光ファイバは、クラッドの最外周における屈折率がコア周辺における屈折率より高いことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の光送信器。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチモード光ファイバで光伝送を行うための光送信器に係り、特に、DMDを削減し、CPRを改善する光送信器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】マルチモード光ファイバ(以下、MMFと記す)にて長距離伝送を行う際に、コアの中心に絞られた光が結合されると、モード間の伝送遅延(Differential Mode Delay 、以下、DMDと記す)という現象により、特性が劣化する場合がある。これはMMFのコアの中心付近に適切でない屈折率分布が存在するためであり、コアの中心を避け、中心から任意の方向にずらせた(偏芯させた)位置に光を入射すると、DMDは削減できる。
【0003】そのため、IEEEのギガビットイーサネットの規格では、MMFを伝送媒体に用いる際、特殊な短尺光ファイバ(Mode conditioning patchcode 、以下、特殊パッチコードと記す)の使用が義務付けられている。図5に、ギガビットイーサネットにおいて伝送媒体にMMFを用いた伝送系を示す。特殊パッチコードは、2つの2連コネクタ511,512の間を光ファイバコードで結んだ構成であり、途中にシングルモード光ファイバ(以下、SMFと記す)520とMMF530との接合部505を有する。なお、506は光コネクタ、507は光コネクタ結合用アダプタ、508はコネクタ511,512を結ぶ1本のMMF、510は伝送媒体のMMFである。
【0004】MMF510のコア径が62.5μmの場合、接続部ではSMFのコアをMMFのコアの中心から約20μmずらせて融着してある。このような構造をした特殊パッチコードのSMF520を光トランシーバ550の送信側2連コネクタ551に接続し、MMF530を伝送媒体のMMF510に接続することにより、MMF510の中心近傍を避けて光を入射できる。
【0005】特殊パッチコードを用いずにDMDの問題を解決する方法として、図6に示されるようなモードコンディショナ付き光送信器が特許出願されている。これは、レーザ光源601を有し、MMF610に接続されて光伝送を行う光送信器において、レーザ光源601の光軸上に配置されて、MMF610を覆うフェルール602が出射側から途中まで挿入される割スリーブ603と、割スリーブの入射側にMMF610と接触するように挿入されたキャピラリ604と、キャピラリ604に挿入され、コアがMMF610の中心からずれた偏芯コアシングルモード光ファイバ(以下、偏芯SMFと記す)640とを備えたものである。偏芯SMF640は、レーザ光源601に対して空間を隔てて臨んでおり、レーザ光源601からの光をMMF610へと伝送することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の特殊パッチコードでは、伝送媒体のMMFのコア径が62.5μmの場合、SMFをMMFの中心からずらせて融着するという方法により約20μmの偏芯量を得ているため、融着によるずれが生じ、高い精度で偏芯を得るためには非常な手間がかかる。さらに、融着後の検査も通過損失等の簡単な測定だけでは評価できず、検査作業による製造コストもかさむ。
【0007】また、図6の方法で、IEEEのギガビットイーサネットのCPR(Coupled Power Ratio) の規格を満たすためには、偏芯SMF640が挿入されたキャピラリ604の長さを2cmより大きくしなくてはならないことが測定によってわかっている。ここでCPRとは図6の光送信器にMMF及びSMFが挿入された際に得られる光出力の差であり、光が伝送媒体MMFの中心を十分避けて入射されているかどうかの目安となる値である。キャピラリ604の長さが2cm以下だと、偏芯SMF640のクラッドに入射した光が減衰しきれずにMMF610へ結合され、MMFの中心近傍に結合される。図6の形状の光送信器は、キャピラリ604の長さを2cm以上確保すると、光軸方向の長さが長くなる。これに対し、ギガビットイーサネット用光トランシーバ550の基板長は2〜3cm程度しかなく、この基板上に図6の形状の光送信器を実装するのは困難である。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、DMDを削減し、CPRを改善する光送信器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、レーザ光源を有し、マルチモード光ファイバに接続されて光伝送を行う光送信器において、シングルモード光ファイバのコアを該光ファイバの中心より10μm以上偏芯させ、このシングルモード光ファイバを前記レーザ光源に結合させて設け、このシングルモード光ファイバを前記マルチモード光ファイバに互いの中心を合わせて接続することにより、このマルチモード光ファイバの中心から10μm以上ずれた位置にレーザ光が入射されるようにしたものである。
【0010】前記偏芯したシングルモード光ファイバをキャピラリの中心に挿入し、前記マルチモード光ファイバをフェルールの中心に挿入し、これらキャピラリとフェルールとを割スリーブ内で突き合わせることにより、前記偏芯したシングルモード光ファイバと前記マルチモード光ファイバとを互いの中心を合わせてもよい。
【0011】また、レーザ光源を有し、マルチモード光ファイバに接続されて光伝送を行う光送信器において、コアが偏芯されていないシングルモード光ファイバを前記レーザ光源に結合させて設け、このシングルモード光ファイバをキャピラリに偏芯させて挿入し、前記マルチモード光ファイバをフェルールの中心に挿入し、これらキャピラリとフェルールとを割スリーブ内で突き合わせることにより、このマルチモード光ファイバの中心から10μm以上ずれた位置にレーザ光が入射されるようにしたものである。
【0012】前記シングルモード光ファイバの長さが20mm以上であってもよい。
【0013】前記シングルモード光ファイバは、クラッドの最外周における屈折率がコア周辺における屈折率より高くてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0015】図1に示されるように、本発明に係る光送信器は、レーザダイオード(LD)101からなるレーザ光源を有し、このレーザ光源から伝送用の光信号を出すことができる。この光送信器を伝送用のマルチモード光ファイバ(MMF)110に接続することにより、光伝送を行うことができる。この光送信器には、TXホルダ106と呼ばれる両端開放の中空円筒が設けられ、このTXホルダ106内に割スリーブ103が収容されている。光送信器に接続するMMF110の端末が円柱状で貫通穴が中心にあるフェルール102の該貫通穴に挿入され、そのフェルール102付きのMMF110をTXホルダ106内の割スリーブ103に一方端から挿入して接続を行うようになっている。TXホルダ106の他方端はLD101に臨んで開口されている。このLD101には、偏芯したシングルモード光ファイバ(SMF)170の一端が接触させて結合されている。SMF170の他端は、円柱状で貫通穴が中心にあるキャピラリ104の該貫通穴に挿入されている。このキャピラリ104は、TXホルダ106内の割スリーブ103に挿入されている。キャピラリ104とフェルール102とが割スリーブ103内で突き合わされることにより、偏芯SMF170とMMF110とが接続されるようになっている。
【0016】図2に、偏芯SMF170とMMF110との接続部を拡大して示す。205は偏芯SMF170のクラッドを、206は偏芯SMF170のコアを、207はMMF110のクラッドを、208はMMF110のコアをそれぞれ示している。図示されるように、偏芯SMF170とMMF110とは、互いの中心を合わせて接続されている。偏芯SMF170のコア206は、クラッド205の中心より10μm以上ずらせて配置されているため、中心線Cより10μm以上ずれている。一方、MMF110のコア208は、クラッド207の中心に配置されている。コア208の径がコア206の径より十分に大きいので、コア206はコア208に接続されていることになる。
【0017】コア206を伝搬する光は、MMF110の中心から10μm以上ずれた位置に入射する。また、偏芯SMF170の長さは、LD101から割スリーブ103中までの距離分(曲げを含む)あるので2cm以上が確保されている。さらに、LD101からTXホルダ106の直前までの間で偏芯SMF170を曲げることができる。この曲げにより長さを増やすことができる。このように偏芯SMF170に十分な長さを持たせることにより、LD101から偏芯SMF170のクラッド205に入射された光のほとんどがMMF110に結合される前に格段に減衰しきる。さらに、偏芯SMF170のクラッド205において、図にAで示したように最外周における屈折率がコア周辺における屈折率より高くしてある。このため、クラッド205に入射し、中心から離れる方向に角度を持った光は最外周の屈折率の高い部分で反射されずに吸収される。従って、従来の偏芯SMFに比べてクラッドを伝搬する光をよく減衰する。
【0018】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【0019】図3に示した光送信器は、図1の形態とほぼ同様の構造を有するが、偏芯キャピラリ(又はフェルール)による偏芯を行っている点が異なる。即ち、この光送信器は、LD301、SMF360、TXホルダ306、キャピラリ304、割スリーブ303からなり、フェルール302を装着したMMF310を割スリーブ303に挿入して接続するようになっている。キャピラリ304は、円柱状に形成され、その中心から任意の径方向に10μm以上ずれた位置に貫通穴の開いた偏芯キャピラリであり、SMF360は、クラッドにおいて最外周における屈折率がコア周辺における屈折率より高くなっていて、かつ偏芯のないSMFである。
【0020】図4に、SMF360とMMF310との接続部を拡大して示す。405はSMF360のクラッドを、406はSMF360のコアを、407はMMF310のクラッドを、408はMMF310のコアをそれぞれ示している。図示されるように、SMF360とMMF310とは、互いの中心をずらせて接続されている。SMF360のコア406及びMMF310のコア408は、各々クラッド405、407の中心に配置されているため、コア408は中心線C上に位置しているが、コア406は中心線Cより10μm以上ずれている。また、図にAで示したように、クラッド405は、最外周における屈折率がコア周辺における屈折率より高くしてある。
【0021】この偏芯の形態は、図2の形態と異なるが、MMF310の中心近傍を完全に避けて光を入射することができるという点で同等である。即ち、MMF310のコアの中心近傍に光が結合されることがなく、従って、屈折率が不適正なMMF310のコアの中心近傍を伝搬する光はなくなり、DMDに起因する帯域劣化による伝送特性劣化を回避することができる。
【0022】本発明では、レーザ光源とTXホルダ106,306とがSMF170,360でつながれているため、それぞれの位置(例えば、TXホルダに対するレーザ光源の距離、角度)をある程度自由に変えることができる。このため、図6の従来技術のものよりも基板への実装に自由度がある。
【0023】また、偏芯SMFの使用量は光送信器1台あたり数cmであり、長尺の偏芯SMFを製造してしまえば、極めて大量の光送信器に同じ精度で用いることができるため、光送信器1台あたりのコストは小さくできる。
【0024】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0025】(1)本発明により伝送媒体のMMFに対して予め偏芯が与えてある偏芯光トランシーバを実現することができる。この偏芯光トランシーバを用いれば、特殊パッチコードを用いなくても、長距離MMF伝送時におけるDMDを削減することができる。
【0026】(2)レーザ光源とTXホルダとの距離を変えずに光の伝送距離を光ファイバを曲げて2cm以上に伸ばせる。
【0027】(3)クラッドの最外周における屈折率をコア周辺における屈折率より高くしたので、クラッドを伝搬する光のほとんどを減衰しきることができ、CPRを改善することができる。




 

 


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