JP2005099274A - 光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラ - Google Patents

Abstract

【課題】 多モード光伝送用のモードスクランブラを小型かつ低価格に作製する。
【解決手段】 基板上に多モード光ファイバを回路状に布線した光ファイバ配線板を使用する。モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンを、同一基板内に少なくとも２つ以上有すると好ましい。配線パターンが、円弧によって、または、交差配線によって構成されると好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多モード光伝送用のモードスクランブラに関し、光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラに関する。

光ファイバを用いた信号伝送は電気回路を用いたそれに比べ、高速・大容量化が可能であり、さらに漏話や電磁誘導による雑音の影響を受けにくい長所を有することからことから、近年では長・中距離の通信用途のみならず、装置間あるいは装置内の短距離通信に用いることが提案され、積極的な開発が行われている（例えば非特許文献1参照）。
このような装置間あるいは装置内伝送用に使われる光ファイバは、光素子あるいは光ファイバどうしの結合トレランス（位置ずれに対する許容量）を拡大するために、コア径の大きな多モード光ファイバが広く使用されている。また、この多モード光ファイバは、１つのシステムで複数本配線することが多く、これら複数本の光ファイバの取り扱い利便性を向上させるために、例えば、特許文献１に記載のように、光ファイバを基板上に接着層を介して敷設する光ファイバ配線板を用いることが検討されている。
多モードファイバを用いる場合、伝送路が同一でも、入射光のモード分布が変わると出力特性が変動してしまい、出射光強度が安定しない問題がある。また、入射光のモード分布が一定であっても、光ファイバに不必要な曲がりやねじれなどが加わると出射光強度が変動してしまう。さらに光ファイバ配線板は、各光ファイバへの入射光のモード分布が一様でも、図４に示すように配線パターンが異なるときには、たとえ光路長が同じであっても出射光強度が各光ファイバによって変わってしまう。
これらのように多モード光ファイバを用いた伝送では、入射光のモード分布、あるいは多モード光ファイバの設置・配線状態によって出射光強度が不安定化する問題がある。この問題は入射光のモードが一様モードに近いほど、すなわち漏れやすい不安定な高次モードを多く含むほど顕著になる。これを解消し安定した再現性のある出力特性を得るため、多モード光ファイバによって構成される光伝送路の前に、入射光のモード分布をミキシングし安定化するための装置であるモードスクランブラを挿入する方法がある。なお、モードスクランブラは不安定な高次モード成分を取り除く（フィルタリングする）機能を持たせることができるため、モードフィルタとも呼ばれる。
これまでに知られているモードスクランブラは、多モード光ファイバに応力を付与したもの（例えば非特許文献２）、または多モード光ファイバを棒に巻きつけたもの（例えば非特許文献３）、または特許文献２に記載の多モード光ファイバ内にノッチあるいは溝を形成したものなどがある。

特開２０００−３５６７１８号公報（第３頁第１４行〜第４頁第４８行） 特公平７−４６１６５号公報（第２頁第２７行〜第３頁第３５行） 第１６回電子ＳＩ研究報告会、技術研究組合 超先端電子技術開発機構 電子ＳＩ研究部発行、2003年6月13日、p.113 ニューポート社テクニカルスタッフ著「光ファイバーの使い方と留意点」オプトロニクス社、平成11年3月14日発行、p.25 岩崎俊著「マイクロ波・光回路計測の基礎」コロナ社、平成5年7月31日発行、p.175

従来のモードスクランブラは１台あたりの大きさが嵩張るものであり、また小型であっても高価格なものが多い。モードスクランブラは多モード光ファイバ１本に対して１台必要であるため、通信容量を上げるために複数の多モード光ファイバを並列して用いることを想定している装置間あるいは装置内伝送においては、従来のモードスクランブラを光ファイバの本数分だけ用いると、収容スペースやコストにおいて特に問題となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、小型、低価格な多モード光ファイバ伝送用のモードスクランブラを提供する。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多モード光伝送用のモードスクランブラであって、基板上に多モード光ファイバを回路状に布線した光ファイバ配線板であることを特徴とするモードスクランブラである。これにより小型で低価格なモードスクランブラを作製でき、かつ多モード光ファイバの回路パターン設計により所望のモードスクランブル状態あるいはモードフィルタ状態を簡易に作り出せる。
請求項２に記載の発明は、モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンを、同一基板内に少なくとも２つ以上有する請求項１に記載のモードスクランブラであり、これにより、複数の多モードファイバ用のモードスクランブラを同一基板に集積化でき、価格も低減可能となる。
請求項３に記載の発明は、モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、円弧によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラであり、これにより小型で低価格なモードスクランブラを作製でき、かつ円弧の曲率半径や個数の組みあわせによって任意のモードスクランブル状態あるいはモードフィルタ状態を簡易に作り出せる。
請求項４に記載の発明は、モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、交差配線によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラであり、これにより小型で低価格なモードスクランブラを作製でき、かつ交差配線の本数や回数の組みあわせによって任意のモードスクランブル状態あるいはモードフィルタ状態を簡易に作り出せる。
請求項５に記載の発明は、モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、円弧と交差配線の組み合わせによって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラであり、これにより小型で低価格なモードスクランブラを作製でき、かつ任意のモードスクランブル状態あるいはモードフィルタ状態を簡易に作り出せる。
請求項６に記載の発明は、基板に接着剤層が設けられ、その接着剤層に多モード光ファイバを連続した配線パターンに布線した請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラであり、これにより小型で低価格なモードスクランブラを作製でき、かつ任意のモードスクランブル状態あるいはモードフィルタ状態を簡易に作り出せる。

本発明により、多モード光伝送用のモードスクランブラを小型、かつ、低価格に作製することができる。

本発明の実施の形態について図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は本発明のモードスクランブラの実施例を示す上面図である。ここで配線する多モード光ファイバのパターンは、モードスクランブルが生じる状態であれば特に限定されないが、円弧によって構成されるパターンとすることが好ましい。円弧の最小曲率半径は好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下、最も好ましくは５ｍｍ以下である。
図２は、本発明のモードスクランブラについて他の実施例を示す上面図である。図２のようにモードスクランブルを生じさせるための配線パターンとして交差配線を用いてもよく、好ましくは１箇所において交差ファイバ数が２本以上、さらに好ましくは３本以上交差する配線パターンがよい。ここで光信号が伝搬する光ファイバ以外のダミーファイバについては、透過性等の光特性は問題とならないため、種類は限定されず、さらには光ファイバ以外のものであってもよい。また、配線パターンとして図１の円弧と図２の交差配線を組み合わせたものでもよい。
図３は、本発明のモードスクランブラについて他の実施例を示す上面図である。上述の光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラを同一基板上に複数個集積化し、配線パターンの違いにより生じる出射光強度のばらつきを低減する例である。

本発明で使用する基板は、プラスチック、セラミック、金属等が使用でき、中でも、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などのプラスチックフィルム、プラスチックフィルム板、エポキシ樹脂／ガラス繊維複合材などが好適である。接着剤層は、多モード光ファイバを布線する際に、多モード光ファイバを接着剤層中に埋めたり、表面層に固定する機能を有するものであれば良く、市販品を使用することができ、熱硬化性、熱可塑性、ゴム系接着剤が使用できる。

（実施例１）
表面に厚さ２００μｍのシリコーン系接着剤をラミネートした厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを基板とした。この基板接着剤層の上に、ＮＣ制御でＸ−Ｙテーブルを可動できるマルチワイヤ用布線機にて荷重と超音波をかけながら、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、被覆外径２５０μｍのグレーデッドインデックス型多モード光ファイバを、曲率半径１０ｍｍ、円弧の数１０個のパターンにて配線した。その後、接着層をラミネートした同様なポリイミドフィルムを多モード光ファイバを布線した上に積層し、ファイバ配線板を用いたモードスクランブラを作製した。波長０．８５μｍのＬＥＤ光源、パワーメータ、ニアフィールドパターン計測装置を用いて特性を評価したところ、高次モードの光を損失で約２ｄＢ、実効コア径で約４μｍ分フィルタリングでき、モードスクランブラとして機能することを確認した。

本発明の実施の形態を示す光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラの上面図である。 本発明の実施の形態を示す光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラの上面図である。 本発明の実施の形態を示す光ファイバ配線板を用いたモードスクランブラを同一基板上に複数個集積化した例である。 配線パターンの異なる多モード光ファイバ配線板を説明する図である。

符号の説明

１．基板
２．多モード光ファイバ
３．モードスクランブラ
４．光ファイバ配線板
５．ダミーファイバ

Claims (6)

1. 多モード光伝送用のモードスクランブラであって、基板上に多モード光ファイバを回路状に布線した光ファイバ配線板であることを特徴とするモードスクランブラ。
2. モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンを、同一基板内に少なくとも２つ以上有する請求項１に記載のモードスクランブラ。
3. モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、円弧によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラ。
4. モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、交差配線によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラ。
5. モードスクランブル機能を持たせるための配線パターンが、円弧と交差配線の組み合わせによって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラ。
6. 基板に接着剤層が設けられ、その接着剤層に多モード光ファイバを連続した配線パターンに布線した請求項１または請求項２に記載のモードスクランブラ。

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