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発明の名称 光カプラ
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2007−65386(P2007−65386A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−252407(P2005−252407)
出願日 平成17年8月31日(2005.8.31)
代理人 【識別番号】100108187
【弁理士】
【氏名又は名称】横山 淳一
発明者 岩間 武夫
要約 課題
光ファイバを融着して光信号を分岐する融着型光カプラでは出力側光ファイバの曲げ半径が大きいので、光カプラの実装面積が大きく、また、隣接部品等との配置間隔を大きくする必要があり、高密度の実装が困難であり、光ファイバを含めた光カプラの小型化を解決することを課題とする。

解決手段
光ファイバを細径化して、モードフィールド径を大きくし、入力側および出力側の光ファイバの光学的結合を容易にして、両側の光ファイバ間の光学的結合を反射部により構成し、出力側光ファイバを入力側光ファイバと同じ側に配置可能とし、課題を解決する。さらに、複数の曲げ許容半径の異なる光ファイバを融着し、曲げ許容半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとし課題を解決する。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の融着された光ファイバと、前記融着された光ファイバからの光を反射する反射体を前記融着された複数の光ファイバに対向するように配置した融着型光カプラにおいて、
前記複数の融着された光ファイバの先端部は細径化されており、前記複数の融着された光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部から出射した光を前記反射体で反射させ、前記反射された反射光を、前記複数の光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部で受光することを特徴とする融着型光カプラ。
【請求項2】
前記先端が細径化された前記複数の融着された光ファイバは、前記反射部に対して一方の側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の融着型光カプラ。
【請求項3】
請求項1または請求項2の融着型光カプラにおいて、
前記反射体は、前記光カプラ内または、該光カプラの外部に配置されることを特徴とする光カプラ。
【請求項4】
請求項3の光カプラにおいて、前記反射体は、平板反射体または該平板反射体とレンズとの組み合わせ、回折格子または該回折格子とレンズとの組み合わせ、プリズムまたは該プリズムとレンズとの組み合わせのいずれかであることを特徴とする光カプラ。
【請求項5】
複数の融着された光ファイバを有した光カプラにおいて、前記複数の融着された光ファイバの内で少なくとも許容曲げ半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信装置に使用される光デバイスの小型化に関し、詳細には、光信号を分波する光カプラに関し、さらに詳細には、融着型光カプラの小型化に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、インターネットの普及に伴い、テキスト、静止画像および動画画像、音声等の多量のデータをより高速に伝送する必要が生じている。この通信量の増大に対処するために、基幹系はもとより、アクセス系においても、従来の銅線を利用した伝送路から、光伝送路への移行が盛んに行われている。従来、光ファイバは伝送路として利用することが主であり、光信号を変調、増幅する際には、一端、電気信号に変換し、再度、光信号に変換していた。この光信号の高速性を充分生かすために、信号を光のまま処理することが好ましい。従って、光デバイス間においても、信号の伝送路として、光ファイバが使用され、光デバイスに光ファイバを接続し、機器内で光デバイスが実装されることになる。
【0003】
しかしながら、光ファイバは許容される最小曲げ半径が30mm程度のものが一般的であり、光ファイバの曲げ半径をさらに小さくすると、コアとクラッド間の臨界角が小さくなり、コア−クラッド間の境界面から光が漏洩する。そこで、従来の光ファイバの実装では、図7に示す様に、光デバイス232と光ファイバ230の接続は、図中のRで示す曲げ半径を確保するために、例えば、基板端部220や、隣接素子等から、充分離して、配置する必要があった。そのため、光デバイスを実装する必要面積は、電子部品をプリント基板や配線を使用して実装するのに比べ、より多くの面積が必要になるので、装置全体の大型化を招き、また光デバイスの実装位置に制限が生じることになり、光部品等の高密度の実装が困難であった。
【0004】
上記光デバイスの1つに光を分波する機能の光カプラがある。この光カプラにおいても、実装に関しては、上記の問題点がある。図8に従来の融着型光カプラ200の構造例を示す。この従来の融着型光カプラ200では、入力側光ファイバ202と、この入力側光ファイバと融着するダミー光ファイバ204が癒着部206で融着され、この融着部206で入力側光ファイバ202内の光の一部がダミー光ファイバ204に分岐されて、2本の出力側光ファイバ208に伝送される。この融着部206等は保護ケース210(L=約30mm)に収納されている。この光カプラ200においては、図中にRで示した曲げ半径が30mm程度と大きく、これ以上に曲げ半径を小さくすると上記したコア−クラッド間の境界面から光が漏洩するので、曲げ半径Rを30mm以上になり、上記した実装上の問題点が光カプラにおいても生じている。なお、複数の光ファイバを融着する方法は、例えば、特開平8−262258号公報の図6などに開示されている。
【0005】
問題を解決する方法として、特開昭62−66210号公報には、光導波路の一端に反射体を設け、入力側と出力側の光ファイバを、同一側に配置して、小型化した光カプラの構成が開示されている。また、特開2000−131555号公報には、プリズム等を使用し、小型化を図った光カプラの構成が開示されている。
【特許文献1】特開平8−262258号公報、図6。
【特許文献2】特開昭62−66210号公報、第1頁参照。
【特許文献3】特開2000−131555号公報、図4、図7参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記各公報の構成では、入力側光ファイバ、出力側光ファイバおよび反射体との位置を光学系として精確に配置する必要があり、部品の実装に作業時間が係ることになり、延いては、位置精度を維持するためのメンテナンスが必要になり、また製品価格の上昇を招く結果になっている。
【0007】
そこで、光カプラの小型化を図るとともに、上記問題を解決するために、容易に製作が可能な光カプラを提供することを本発明の課題とし、また、光ファイバの実装を高密度にできる構成を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
光ファイバのクラッド、コアの径が細くなると、モードフィールド径が大きくなり、このモードフィールド径を大きくしておけば、出射側光ファイバからの光ビームを精度の低い反射光学系を使用しても反射光を容易に入射側光ファイバに入射し得るとの着想を得て、なされたものである。
【0009】
上記した様に、本発明はモードフィールド径を細くする必要であり、したがって、本発明は、光ファイバを融着して構成する融着型光カプラに特に好ましく適用されるものである。
【0010】
本発明のでは、複数の融着された光ファイバと、前記融着された光ファイバからの光を反射する反射体を融着された複数の光ファイバに対向するように配置した融着型光カプラにおいて、前記複数の融着された光ファイバの先端部は細径化されており、前記複数の融着された光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部から出射した光を前記反射体で反射させ、前記反射された反射光を、前記複数の光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部で受光することを特徴とする融着型光カプラを要旨とし、さらにこの光を反射させる反射体を光カプラ内または外に配置してもよく、反射体として、平板反射体または該平板反射体とレンズとの組み合わせ、回折格子または該回折格子とレンズとの組み合わせ、プリズムまたは該プリズムとレンズとの組み合わせのいずれかの構成でもよい。
【0011】
また、複数の融着された光ファイバにおいて、前記複数の融着された光ファイバは許容曲げ半径の異なる光ファイバからなり、前記融着された光ファイバの内で少なくとも前記許容曲げ半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラを要旨とした。この発明は、反射体は使用せず、光カプラの実装面積を小さくし得るので、本発明の課題解決に寄与する。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る構成では、光カプラへの入射側および出力側光ファイバを、光カプラの両側に渡って配置する必要がなく、従って光カプラの実装面積を小さくでき、また配置の自由度を顕著に広げる効果を有する。さらに、曲げ半径の異なる光ファイバを融着し、曲げ半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとしたので、光カプラの実装面積を小さくでき、また配置の自由度を顕著に広げる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の実施形態を図1から図7を参照して説明する。
【0014】
図1は、本発明に係る融着型光カプラの構成例を示す図であり、反射部24を光カプラ内に配置した構成である。
【0015】
図1は光カプラ10の概要構成を示しており、入力側光ファイバ12は図示していない光デバイス等からの光信号を伝送している。この入力側光ファイバ12とダミー光ファイバ16とで、各光ファイバ12、16の被覆を剥ぎとり、クラッドおよびコア部からなる各光ファイバ20露出させて、上記特許文献1の方法等によって融着部が形成し、この形成された融着部を切断して本実施形態の融着部22として使用している。
【0016】
一方、出力側光ファイバ14(本実施形態では、例示的に2本とした。)も入力側光ファイバ12、ダミー光ファイバ16の融着部22と同様に、互いに融着した先端部21を形成して構成してもよく、または、2本の出力側光ファイバ14のコア、クラッド部を隣接して配置して先端部21を構成しても良い。この、先端部21、融着部22が形成された各光ファイバは、被覆剥ぎ部18近傍が保護ケース26に固定される。なお、2本の出力側光ファイバ14の先端部21は、隣接していることが好ましので、本実施形態では、被覆を剥ぎ取った形態で構成してあり、被覆が薄い場合には、先端部22は被覆付きの出力側光ファイバであっても良い。
【0017】
本融着部22の形成方法は、融着された各光ファイバ20が図示の如く形成されれば上記特開平8−262258号公報に開示された以外の方法であっても良い。この光ファイバ20の融着部22は、細径化されており、モードフィールド径が大きくなっている。この細径化によるモードフィールド径の拡大については、例えば特許2635720号公報の図2等に開示されているので、本実施の形態では、説明を省略する。上記した融着部22、先端部21に対向する位置には、保護ケース26に固定された反射部24が配置されており、入力側光ファイバ12および融着部22で入力側光ファイバ12から分岐された光は融着部22から出射し、反射部24で反射され、先端部21に入射し、各出力側光ファイバ14内を伝送する。この光カプラ10の形状は、図中の長さLが約40mmで、径Dが約3mmである。この様に光ファイバのモードフィールド径は融着部で拡大しているので、反射部24を介して光ビームは容易に、出力側光ファイバ14、16の融着部22に入射することが可能になる。
【0018】
なお、図1には、入射側光ファイバ、ダミー光ファイバおよび2本の出力側光ファイバで構成した光カプラを例示したが、1本の入射側光ファイバ、1本の出力側光ファイバの構成や、入射側光ファイバを複数、出力側光ファイバを1本以上で構成することも上記開示によって、容易に構成可能である。
【0019】
さらに、図1の実施形態では、反射部24を保護ケース26内に配置したが、保護ケース26外に配置しても良い。
【0020】
次に図2、図3を参照し、本願発明に係る融着型光カプラの他の構成例を説明する。図2および図3で、図1と同じ符号を付した部材は同一の機能を有する。
【0021】
図2、図3に示した実施形態は、入力側光ファイバを1本とし、出力側光ファイバを2本である場合を例示したものである。この実施形態では、入力側光ファイバと2本の出力側光ファイバの一方とで、融着部を形成しても良く、また、各光ファイバを一体に融着部を形成しても良く、入力部側光ファイバのみを細径化して構成しても良い。
【0022】
図2は光カプラ30の概要構成を示しており、入力側光ファイバ12は図示していない光デバイス等からの光信号を伝送している。この入力側光ファイバ12、ダミー光ファイバ16および出力側光ファイバ14aの被覆を剥ぎとり、クラッドおよびコア部からなる各光ファイバ20露出させて、上記特許文献1の方法等によって融着部が形成し、この形成された融着部を切断して本実施形態の融着部22として使用している。
【0023】
なお、出力側光ファイバ14aのみの光ファイバ20を細径化し、細径化された端部を、入力側ファイバ12、ダミー光ファイバ16の融着部22の近傍に配置しても良い。
この融着部22が形成された各光ファイバは、被覆剥ぎ部18近傍が保護ケース26に固定される。なお、各光ファイバ20の先端部は、隣接していることが好ましので、本実施形態では、被覆を剥ぎ取った形態で構成してあり、被覆が薄い場合には、出力側光ファイバ14aの先端部は被覆付きの出力側光ファイバであっても良い。
【0024】
上記した融着部22に対向する位置には、保護ケース36に固定された反射部24が配置されており、入力側光ファイバ12および融着部22で入力側光ファイバ12からの出射光は融着部22から出射し、反射部24で反射され、出力側光ファイバ14aの先端部にも入射し、出力側光ファイバ14a内を伝送する。この光カプラ30の形状は、図中の長さLが約40mmで、径Dが約3mmである。この様に光ファイバのモードフィールド径は融着部で拡大しているので、反射部24を介して光ビームは容易に、出力側光ファイバ14aに入射することが可能になる。
【0025】
次に図3を参照して、反射部24を保護ケース51の外部に配置した光カプラ50を説明する。構成は、図2に示した光カプラ30と略同様であり、相違する構成を説明する。
【0026】
反射部24は保護ケース51の外部に図示しない固定部材により、融着部22に対して、所定の位置に配置されている。保護ケース51の右端部は開口部が設けられているので、図3の反射部24も図2の光カプラ30の反射部24と同様の機能・作用する。
【0027】
この様に、反射部24と保護ケース31とを分離した構成としたので、反射部24の位置調整を容易に行い得るとともに、図示した長さLを短くでき、光デバイスの高密度実装を可能にする。
【0028】
次に、本発明に係る反射部の詳細を図4を参照して説明する。図1、図2、図3に示した反射部24を図3の(A)、(B)、(C)に示した各構成に適宜、置き換え可能である。この図4では、光ファイバは、入力側光ファイバ70、出力側光ファイバ72を各々2本としたが、入力側光ファイバ70は少なくとも1本あれば良く、また、図4の(A)、(B)、(C)では、融着によって細径化された2本の入力側光ファイバ70と、同じく細径化された2本の出力側光ファイバ72とが各々融着されている。また、各光ファイバからの光ビームの進む方向を分かり易くするために、光ビームの進行方向を矢印で示し、またレンズ76、プリズム80、アレイレンズ84等の光学部品中、または、これらに遮られている光ビームを点線で示した。
【0029】
図4の(A)の構成は、入力側光ファイバ70、出力側光ファイバ72に対向して一部破断面で模擬的に示したレンズ76と反射膜74を配置したものである。レンズ76を光ファイバ端部面と反射膜74間に配置することにより、入力側光ファイバ70からの出射光の拡散量を少なくして、反射膜74に入射させ、反射した反射光をより効率的に出力側光ファイバ72に入射させることが可能になる。なお、レンズ76、反射膜74の形状は図示の形状に限定されることなく、例えば、図1に示した保護ケース26の内壁面に固定乃至は挿入可能な様に、適宜、形状を変更することが可能である。
【0030】
図4の(B)の構成は、入力側光ファイバ70、出力側光ファイバ72に対向してプリズム80を配置して、入力側光ファイバ70からの出射光を180°偏向させ、且つ出射側光ファイバ72の端面部に入射する様に偏向させた構成である。このプリズム80の反射面には、Au、Alなどが蒸着等の周知の薄膜形成技術で、反射膜82として形成されている。なお、反射膜82としては、他に、白色顔料を含有したエポキシ樹脂等の接着性樹脂で形成してもよい。
【0031】
図4の(C)の構成は、で入力側光ファイバ70、出力側光ファイバ72に対向して一部破断面で模擬的に示したアレイレンズ84と反射体86を配置したものである。この構成も、図4の(A)と同様に、アレイレンズ84を光ファイバ端部面と反射体86間に配置することにより、入力側光ファイバ70からの出射光の拡散量を少なくして、反射体86に入射させ、反射した反射光をより効率的に出力側光ファイバ72に入射させることが可能になる。なお、反射体86の背面側乃至は、アレイレンズ84対向面側に、(B)の反射膜82と同様の膜を設ける構成としても良い。なお、光の進行状態を明瞭にするために、アレイレンズ84の一部のレンズ形状は省略図示した。
【0032】
さらに、図4の(A)、(C)の構成で、反射膜74、反射体86の背面側に多層膜からなる反射層を周知の技術で構成しても良く、前面側に同様に反射を防ぐため(透過率を向上させるため)に、の多層膜からなる光学膜を構成しても良い。さらには、反射膜74、反射体86を回折格子で構成してもよい。また、図4の(B)の構成で、プリズム80の前面側に、光の反射を防ぐため(透過率を向上させるため)に、多層膜で構成した光学膜を構成しても良い。
【0033】
次に、図5を参照して、複数の光ファイバを融着した光カプラにおいて、融着された光ファイバの内で少なくとも許容曲げ半径の小さな光ファイバを出射側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラ90について説明する。
【0034】
図5で入力側光ファイバ94(出力側光ファイバ106の1つに同じ)および入力側光ファイバ(ダミー部分)96(出力側光ファイバ106の1つに同じ)のいずれもに、許容曲げ半径の小さな光ファイバ(例えば住友電工製SM(UA): 許容曲げ半径7.5mm)を使用したものである。この光カプラ90でも、2本の光ファイバ100は、被覆を剥いで、融着部102で互いに融着されており、保護ケース92の両端部で保持されている。出力側端部(図示の右側)近傍には、円筒形状の曲げ用部材104が配置されており、分岐された光を伝送する出力側光ファイバ106を所望の方向に向けて、実装可能にしている。図示の保護ケース92の長さLは約40mmであり、直径Dは約3mmである。
【0035】
なお、上記入力側光ファイバ(ダミー部分)96は、入力側光ファイバ94との融着部102を形成する際に、光ファイバ100(2本)を加熱しながら光ファイバ100を図示の左右方向に張力を加えるときに使用するのが主目的である。
【0036】
この様に、許容曲げ半径の小さな光ファイバを融着型光カプラに使用したので、光カプラの実装面積を小さくできる。
【0037】
図6を参照して、許容曲げ半径の異なる複数の光ファイバを融着し、融着された光ファイバの内で少なくとも前記許容曲げ半径の小さな光ファイバを出射側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラ120について説明する。図6中の符号で、図5と同じ符号を付した部材は、同様の機能を有する。
【0038】
本図の構成と前記図5の構成の主たる違いは、入力側光ファイバ122は許容曲げ半径(例えば許容曲げ半径30mm)の大きな光ファイバであり、入力側光ファイバ(ダミー部分)124(出力側光ファイバ122と同じ)は、許容曲げ半径の小さな光ファイバ(例えば住友電工製SM(UA))である点であり、この許容曲げ半径の小さな入力側光ファイバ(ダミー部分)124を出力側光ファイバ122として保護ケース121から引き出した構成とした。
【0039】
この様に、許容曲げ半径の異なる光ファイバの中で、許容曲げ半径の小さな光ファイバのみを出力用の光ファイバに使用したので、光カプラの実装面積を小さくできる。
【0040】
なお、図5、図6で光ファイバを2本とした場合を例示したが、3本以上を使用して上記主旨に沿って、実装面積を小さくした光カプラを構成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明によれば、光カプラからの出力側光ファイバを入力側光ファイバとを光カプラに対して一方の側に配置可能に構成でき、光カプラの両側に光ファイバを配置する必要がないので、光カプラの実装面積を小さくでき、また配置の自由度を顕著に広げる効果を有する。さらに、曲げ半径の異なる光ファイバを融着し、曲げ半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとしたので、光カプラの実装面積を小さくでき、また配置の自由度を顕著に広げる効果を有する
以上の開示に加えて、下記を開示する。
(付記1)複数の融着された光ファイバと、前記融着された光ファイバからの光を反射する反射体を前記融着された複数の光ファイバに対向するように配置した融着型光カプラにおいて、前記複数の融着された光ファイバの先端部は細径化されており、前記複数の融着された光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部から出射した光を前記反射体で反射させ、前記反射された反射光を、前記複数の光ファイバのいずれかの前記細径化された先端部で受光することを特徴とする融着型光カプラ。
(付記2)前記先端が細径化された前記複数の融着された光ファイバは、前記反射部に対して一方の側に配置されることを特徴とする付記1に記載の融着型光カプラ。
(付記3)付記1または付記2の融着型光カプラにおいて、前記反射体は、前記光カプラ内または、該光カプラの外部に配置されることを特徴とする光カプラ。
(付記4)付記3の光カプラにおいて、前記反射体は、平板反射体または該平板反射体とレンズとの組み合わせ、回折格子または該回折格子とレンズとの組み合わせ、プリズムまたは該プリズムとレンズとの組み合わせのいずれかであることを特徴とする光カプラ。
(付記5)複数の融着された光ファイバを有した光カプラにおいて、前記複数の融着された光ファイバの内で少なくとも許容曲げ半径の小さな光ファイバを出力側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラ。
(付記6)最小許容曲げ半径の異なる複数の光ファイバを融着し、前記最小許容曲げ半径に大きな光ファイバを入力側光ファイバとし、前記最小許容曲げ半径の最小半径の光ファイバを出力側光ファイバとしたことを特徴とする光カプラ。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明に係る融着型光カプラの構成例を示す図。
【図2】本発明に係る融着型光カプラの他の構成例を示す図。
【図3】本発明に係る融着型光カプラの他の構成例を示す図。
【図4】本発明に係る反射部の詳細を示す図。
【図5】本発明に係る融着型光カプラの構成例を示す図。
【図6】本発明に係る融着型光カプラの構成例を示す図。
【図7】従来の光ファイバによる問題点を示す図。
【図8】従来の融着型光カプラの構成を示す図。
【符号の説明】
【0043】
10、30、50 光カプラ
12、70 入力側光ファイバ
14、14a、72 出力側光ファイバ
22 融着部
24 反射部




 

 


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