JP2008107586A - 光ファイバコイル収納容器及び光ファイバモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】外部光機器と直接接続する光コネクタ付きのピグテール光ファイバを、簡単な構成で収納容器内に収納することができ、しかも、任意の長さの余長分で形成して任意の長さで引出すことが可能な光ファイバコイル収納容器と、その収納容器を用いた光ファイバモジュールを提供する。
【解決手段】機能性光ファイバからなる光ファイバコイル２０を収納する第１の収納部１７ａと、第１の収納部の外周に機能性光ファイバに光学的に接続されたピグテール光ファイバ１５の余長分を巻回して収納する第２の収納部１７ｂを備え、第２の収納部の外周に外部と連通する全周に亘る隙間１４を有している。前記の隙間１４は、幅狭部１４ａと、幅広部１４ｂからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性光ファイバからなるコイルが収納される光ファイバコイル収納容器と、該収納容器を用いた光ファイバモジュールに関する。

分散補償光ファイバ、光増幅用光ファイバ、高非線形性光ファイバ等の機能性光ファイバが収納されている光ファイバモジュールは、例えば、箱型の収納容器に機能性光ファイバをコイル状に巻いて収納し、そのコイル端に外部光機器に接続するための光接続端末を設けている。機能性光ファイバからなる光ファイバコイルは、通常ボビンに巻き付けられた形態で収納されるか、又は、樹脂でモールドされた形態で収納容器に収納される。そして、光ファイバコイルの入出力端には、余長部を有する光ファイバを介して外部光機器に接続するための光接続端末が接続されている。

外部光機器に接続するための光接続端末は、収納容器の壁部に固定的に直接設けられるか（特許文献１参照）、又は、ピグテール光ファイバを介して設けられる（特許文献２参照）。図６（Ａ）は、前者の光接続端末を収納容器の壁面部に固定的に設ける一例を示し、光ファイバモジュール１の収納容器２の前壁部に、光ファイバコードを接続するための接続アダプタ３が設けられている。この接続アダプタ３の内部側には、余長部を有する光ファイバ端部に設けた光コネクタが挿着されている。

図６（Ｂ）は、後者の光接続端末をピグテール光ファイバを介して設ける一例を示し、光ファイバモジュール１の収納容器２の前壁部に設けた孔４から、ピグテール光ファイバ５を引出し又は引込み可能に配している。このピグテール光ファイバ５は、内端を機能性光ファイバからなるコイルの入出力端に融着接続され、収納容器内に余長巻き取りリール等を備え、余長分を繰出し可能に収納し、外部に引出された端部には光コネクタ６が取付けられている。ピグテール光ファイバ５は、外部光機器との接続距離に合わせて、その引出し長が調整されるとともに、その引出し長が保持されるように構成されている。
特開２００３−４９５１号公報 特開２００６−２０１６６２号公報

図７（Ａ）に示した光接続端末を収納容器の壁部に固定的に設ける構成のものは、外部光機器と接続するには、両端に光コネクタを有する光ファイバコードを用いる必要がある。このため、光コネクタによる接続箇所が多くなり、接続損失が増加するという問題がある。また、光損傷によって光接続端末に不具合が発生した場合、接続端末の交換が困難である。
図７（Ｂ）に示した光接続端末をピグテール光ファイバを介して設ける構成のものは、このピグテール光ファイバを用いることにより、光ファイバモジュールを外部光機器に直接接続することができ、光コネクタによる接続損失の増加を回避することができる。また、光損傷によって光接続端末に不具合が発生した場合、接続端末の交換が容易である。

しかしながら、図７（Ｂ）の光ファイバモジュールの場合、ピグテール光ファイバを引出し可能にして余長分を収納する機構が複雑で、しかも、曲げ径が小さくなりやすく、ピグテール光ファイバを傷つける恐れがある。また、その構成上、引出し可能な余長分をあまり長くとることはできないという問題もある。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、外部光機器と直接接続する光コネクタ付きのピグテール光ファイバを、簡単な構成で収納容器内に収納することができ、しかも、任意の長さの余長分を収納して任意の長さで引出すことが可能な光ファイバコイル収納容器と、その収納容器を用いた光ファイバモジュールの提供を目的とする。

本発明による光ファイバコイル収納容器は、機能性光ファイバからなる光ファイバコイルを収納する第１の収納部と、第１の収納部の外周に機能性光ファイバに光学的に接続されたピグテール光ファイバの余長分を巻回して収納する第２の収納部を備え、第２の収納部の外周に外部と連通する全周に亘る隙間を有している。好ましい実施形態においては、前記の隙間は、幅狭部と、幅広部からなる。また、収納容器は多角形状であり、幅広部は多角形の角部分に形成され、第１の収納部と第２の収納部とのピグテール光ファイバの通路は、多角形の辺部分に形成される。

また、本発明による光ファイバモジュールは、前記の光ファイバコイル収納容器を用い、第１の収納部に機能性光ファイバからなるコイルを収納し、第２の収納部に機能性光ファイバに光学的に接続されたピグテール光ファイバの余長分を収納して構成される。機能性光ファイバからなる光ファイバコイルは、内径をＤ、巻き幅をＷとしたとき、Ｄ／Ｗが３.０以上であり、コイルのファイバ長が５００ｍ以下で、偏波モード分散（ＰＭＤ）が０.２ｐｓ以下となるように形成される。

本発明によれば、特別な収納機構を用いることなく、ピグテール光ファイバの余長分を簡単な構成で容易に収納することができ、また、過度に曲げられることなく任意の長さで外部に引出すことが可能となり、適切な長さで外部光機器との接続ができる。さらに、機能性光ファイバのコイル径を、小さくして光ファイバモジュールとしての形状を小型でコンパクトなものとすることができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明による光ファイバモジュールの外観を示す図、図１（Ｂ）は同図の収納容器の半部を外した状態を示す図、図２（Ａ），（Ｂ）は光ファイバモジュールの組立て状態を説明する図である。図中、１１は光ファイバモジュール、１２，１２ａ，１２ｂは収納容器、１３は側壁、１３ａ，１３ｂは側壁エッジ、１４は隙間、１４ａは幅狭部、１４ｂは幅広部、１５はピグテール光ファイバ、１６は光コネクタ、１７ａは第１の収納部、１７ｂは第２の収納部、１８は仕切り壁、１８ａは通路、１９は柱部、２０は光ファイバコイル、２１ａ，２１ｂはコイル端部、２２ａ，２２ｂは融着接続補強体、２３は光部品、２４は組付けネジを示す。

本発明による光ファイバコイルを収納する収納容器１２、及びこの収納容器１２を用いた光ファイバモジュール１１は、図１（Ａ）に示すように、例えば、扁平な正方形状の外観を有する。収納容器１２は、同形状の２つの上下容器１２ａと１２ｂを、互いに向き合わせて組付けることにより形成される。収納容器１２は角部分が滑らかな円弧となるように形成され、また、その側壁１３には上下容器１２ａと１２ｂを組付けた際に、隙間１４が生じるように形成される。この隙間１４は、側壁部１３の全周に生じるように形成され、幅狭部１４ａと幅広部１４ｂとからなる。なお、収納容器１２の上又は下側の容器のいずれかに、光ファイバモジュールの仕様、製造番号等が印字されたラベル１２ｃ等が貼り付けられる。

幅狭部１４ａは、ピグテール光ファイバ１５の外径（直径）より大きく２倍以下の幅を有し、ピグテール光ファイバ１５を、幅狭部１４ａの部分から収納容器１２内に外から巻き付けるように挿入して収納することができる。しかし、収納容器１２内に収納されたピグテール光ファイバ１５は、幅狭部１４ａからは容易に外部に飛び出ないようにされる。幅広部１４ｂは、ピグテール光ファイバ１５の外径の２倍より広い幅を有し、収納容器内に収納されたピグテール光ファイバ１５の引出しは、幅広部１４ｂから外部に引出され、その先端部分に光コネクタ１６が取付けられる。もちろん、幅狭部１４ａからピッグテールファイバ１５が外部に引き出されていてもよいが、その場合は、粘着テープでピグテール光ファイバ１５を光ファイバモジュール１１に止めるのがよい。

光ファイバモジュール１１は、図１（Ｂ）及び図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、機能性光ファイバからなる光ファイバコイル２０の入出力端に、余長分を持たせたピグテール光ファイバ１５を接続して、収納容器１２内に収納保持して構成される。収納容器１２は合成樹脂等で形成され、光ファイバコイル２０が収納される第１の収納部１７ａと、仕切り壁１８により仕切られたピグテール光ファイバ１５を巻き付けて収納する第２の収納部１７ｂを有している。仕切り壁１８の外周にはピグテール光ファイバ１５が巻かれるので、角部分の円弧が光ファイバの許容曲げ半径以上となるように形成されると好ましい。

第２の収納部１７ｂは、第１の収納部１７ａの外周を囲うように同心状に形成され、ピグテール光ファイバ１５を数ターン巻き付けて収納することができる程度の収納スペースを有する。ピグテール光ファイバ１５は、例えば、ファイバ外被の強度が補強された外径１ｍｍ程度の光ファイバコードを用いることができる。このピグテール光ファイバ１５の一方の端部には、外部光機器との光接続を形成するための光コネクタ１６が取付けられ、他方の端部は、光ファイバコイル２０の入出力端となるファイバ端部２１ａ，２１ｂ、又はアイソレータ、波長選択フィルタ等の光部品２３に接続される。

機能性光ファイバの光ファイバコイル２０は、例えば、光伝送路の波長分散を補償する分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）、光ファイバ増幅用のエルビウム等の希土類が添加された光ファイバ（ＥＤＦ）、複数波長の信号光を一括して波長変換したりパルス圧縮に用いられる高非線形光ファイバ（ＨＮＬＦ）等で形成される。光ファイバコイル２０は、鍔付きのボビンに巻いて、そのままコイルとして使用する形態、或いは、コイル状に巻いた後にボビンを抜き取り、巻取り形状がばらけないように樹脂等で一体化した形状のものなど、種々の形態で形成することができる。この光ファイバコイル２０は、収納容器の第１の収納部１７ａ内に、接着やクランプなどの保持手段（図示せず）により、収納保持される。

光ファイバコイル２０のファイバ端部２１ａ，２１ｂと、ピグテール光ファイバ１５又は光部品２３との接続は、融着接続によって接続され、その接続部は熱収縮性チューブ等で形成された接続補強体２２ａ，２２ｂにより補強される。この接続補強体２１ａ，２１ｂは、リジットであるので、比較的スペースのある第１の収納部１７ａ内に接着又は把持具（図示せず）により収納させるのが望ましい。また、光部品２３が接続されているような場合、この光部品も第１の収納部１７ａ内に収納保持させる。なお、第１の収納部１７ａ内には、上下容器１２ａと１２ｂを互いに組付けるねじ部材用の柱部１９が一体的に設けられる。

収納容器１２は、図２（Ａ）に示すように、同形状に形成された下容器１２ａと上容器１２ｂを、互いに向かい合わせて組付けネジ２４で結合することにより組付けられる。図２（Ｂ）に示すように、収納容器１２が組付けられると、第１の収納部１７ａには光ファイバコイル２０が、完全に閉塞された状態で収納される。第２の収納部１７ｂにはピグテール光ファイバ１５が、幅狭部１４ａと幅広部１４ｂにより外部と連通され、これらの隙間を通して引出し又は収納され、外部への引出し長さが所定量となるように調整される。

第２の収納部１７ｂは、収納容器１２の外周面を形成する側壁１３と、内側の仕切り壁１８によって溝状に形成され、その溝幅は、例えば、ピグテール光ファイバ１５が１層〜数層を巻き付けることができるように形成される。収納容器１２の外周面を形成する側壁１３は、ピグテール光ファイバの直径より大きく二倍以下の幅狭部１４ａと前記ピグテール光ファイバの直径の二倍より広い幅の幅広部１４ｂを形成するためのエッジ１３ａと１３ｂで形成され、幅広部１４ｂを形成するエッジ１３ｂは、幅狭部１４ａを形成するエッジ１３ａから多少切り込んで凹ませた形状となる。

幅広部１４ｂは、例えば、多角形の収納容器１２の角部分に形成し、幅狭部１４ａは、多角形の収納容器１２の辺部分（直線部分）に形成する。このように隙間１４を形成することにより、仕切り壁１８の外周に巻き付けたピグテール光ファイバ１５を、この部分で生じる外側へのふくらみを押さえるとともに、幅広部１４ｂから多角形の辺部分の延長線上で直線状に引出すことができる。この結果、ピグテール光ファイバ１５に、過度の曲がりを与えることなくスムーズに外部に引出すことができ、ピグテール光ファイバ１５に傷をつけず、また、曲げによる伝送損失を発生しないようにすることができる。なお、幅広部１４ｂは、少なくとも１つの角部分に設けられていればよいが、多角形の角部分を利用して多くの個所に設けておくことにより、ピグテール光ファイバ１５の引出し方向を任意に選択でき、また、引出し長さの調整も容易となる。

また、仕切り壁１８には、第１の収納部１７ａと第２の収納部１７ｂとを連通させるための通路１８ａが設けられる。この通路１８ａは、光ファイバコイル２０のファイバ端２１ａ，２１ｂに融着接続されたピグテール光ファイバ１５を第１の収納部１７ａから第２の収納部１７ｂに案内するためのもので、例えば、多角形の辺部分に形成する。通路１８ａを辺部分に形成することにより、角部分に形成するよりピグテール光ファイバ１５に過度の屈曲を与えることなく、比較的スムーズに第２の収納部１７ｂ側に案内することができる。この結果、ピグテール光ファイバ１５に傷をつけず、また、曲げによる伝送損失を発生しないようにすることができる。

図３は、他の実施形態の一例を示す図である。図３（Ａ）に示す光ファイバモジュール１１は、外観的には、図１に示した光ファイバモジュールと同じであるが、幅狭部１４ａを多角形の収納容器の角部分に形成し、幅広部１４ｂを辺部分に形成している点が異なる。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の収納容器の厚さを薄型化した形状の光ファイバモジュール１１である。光ファイバモジュール１１は、図に示すように、収納容器内に収納される光ファイバコイルのファイバ長に応じて、種々の大きさ、形状とすることができる。

図４は、その他の実施形態の一例を示す図である。この実施形態は、図に示すように収納容器３０を、容器本体３１とカバー３２とで構成したものである。この収納容器３０はは、図１で説明した上下の容器の一方を２倍の深さで形成して容器本体とし、他方の容器を平坦な蓋で形成したに等しい構成である。容器本体３１は合成樹脂等で形成され、仕切り壁３７により仕切られた光ファイバコイルを収納する第１の収納部３６ａと、仕切り壁３５と側壁３３との間に形成されたピグテール光ファイバを巻き付け収納する第２の収納部３６ｂを有している。

第２の収納部３６ｂは、収納容器３０の外周面を形成する側壁３３と、内側の仕切り壁３５によって溝状に形成され、その溝幅は、例えば、ピグテール光ファイバが１層〜数層を巻き付けることができるように形成される。なお、仕切り壁３５の外周にはピグテール光ファイバが巻かれるので、図１の例と同様に角部分の円弧が光ファイバの許容曲げ半径以上となるように形成される。

収納容器３０は、容器本体３１の開口面側をカバー３２で閉じ、ネジ挿入孔３２ａから容器本体３１の台部３７に設けられたネジ挿入孔３７ａに組付けネジを挿入して結合することにより組付けられる。収納容器３０が組付けられると、光ファイバコイルが収納される第１の収納部３６ａは閉塞された状態とされる。第２の収納部３６ｂの外周には、容器本体３０の側壁３３のエッジ３３ａとカバー３２により、ピグテール光ファイバの直径より大きく２倍以下の幅で外部に連通する幅狭部と、側壁３３の切り欠き３４とカバー３２により、ピグテール光ファイバの外径より２倍以上の幅の幅広部が形成される。ピグテール光ファイバは、この幅狭部から収納容器３０の第２の収納部３６ｂ内に外から巻き付けるように挿入され、幅広部（切り欠き３４の部分）から引出される。

また、仕切り壁３５には、第１の収納部３６ａと第２の収納部３６ｂとを連通させるための通路３５ａが設けられる。この通路３５ａは、第１の収納部３６ａに収納される光ファイバコイルの両端に融着接続されたピグテール光ファイバを第１の収納部３６ａから第２の収納部３６ｂに案内するためのもので、例えば、多角形の辺部分に形成する。通路３５ａを辺部分に形成することにより、角部分に形成するよりピグテール光ファイバに過度の屈曲を与えることなく、比較的スムーズに第２の収納部３６ｂ側に案内することができる。

また、収納容器内に収納する機能性光ファイバからなる光ファイバコイルは、収納体積を小さくするため、小さな径のコイルで形成することが望まれる。しかし、光ファイバをコイル状にすることにより、小さな曲げ径に起因する複屈折が発生し偏波モード分散（ＰＭＤ：Polarization mode dispersion ）が大きくなることが知られている。したがって、ＰＭＤ特性の劣化の少ない小型の光ファイバコイルを得ることは、簡単ではなく歩留まりも悪い。

図５及び図６は、光ファイバコイルの形状とＰＭＤの関係を調べたものである。図５は、図５（Ａ）に示すような光ファイバコイルで、コイルの巻き幅Ｗを１８ｍｍで一定とし、光ファイバコイル２０の内径Ｄを、（Ｂ）図で４０ｍｍφ、（Ｃ）図で６０ｍｍφ、（Ｄ）図で８０ｍｍφとしたときのＰＭＤ特性を示すものである。図６は、光ファイバコイル２０の内径Ｄを４０ｍｍφで一定とし、コイルの巻き幅Ｗを６.０ｍｍ、１１.５ｍｍ、１８.０ｍｍとしたときのＰＭＤ特性を示すものである。

試料用の光ファイバとしては、標準仕様のガラスファイバ径が１２５μｍでその被覆径が２５０μｍ前後のシングルモード光ファイバを用い、上述の各種コイルを作成し、ファイバ長とそのＰＭＤの関係を測定した。
図５（Ｂ）は、コイルの内径Ｄが４０ｍｍφで、コイルの巻き幅Ｗを１８ｍｍとしたときの、光ファイバの長さとＰＭＤの関係を示したもので、バラツキはあるものの光ファイバが長くなるとＰＭＤが増加して、好ましい特性が得られているとは言い難いものであった。なお、ＰＭＤは好ましくは０.２ｐｓ以下で、さらに好ましくは０.１ｐｓであるとされている。

図５（Ｃ）は、コイルの内径Ｄが６０ｍｍφで、コイルの巻き幅Ｗを１８ｍｍとしたときの、光ファイバの長さとＰＭＤの関係を示したもので、コイルの内径Ｄが４０ｍｍφの場合と比べて、ＰＭＤをほぼ０.２ｐｓ以下とすることができる。また、図５（Ｄ）は、コイルの内径Ｄが８０ｍｍφで、コイルの巻き幅Ｗを１８ｍｍとしたときの、光ファイバの長さとＰＭＤの関係を示したもので、ＰＭＤをほぼ０.１ｐｓ以下とすることができ、良好なＰＭＤを実現することができる。しかし、コイルの内径Ｄが８０ｍｍφでは、収納容器への収納体積が大きくなり、光ファイバモジュールの小型化の観点からは、あまり適当ではない。

そこで、図６に示すように、コイルの内径Ｄを４０ｍｍφで一定とし、コイルの巻き幅Ｗを変えてＰＭＤの変化を調べてみたところ、巻き幅Ｗが小さくなるほどＰＭＤがよくなることが判明した。例えば、巻き幅Ｗが１１.５ｍｍ以下なら、光ファイバ長さが５００ｍ以下では、ＰＭＤを０.２ｐｓ以下とすることができ、巻き幅Ｗが６.０ｍｍ以下なら、光ファイバ長さが５００ｍ以下では、ＰＭＤを０.１ｐｓ以下とすることができた。

上記の調査結果から、光ファイバコイルの巻き取り内径Ｄ及び巻き幅Ｗのいずれもが、ＰＭＤの良否に関係していることから、これらの相関関係を調べてみた。この結果、「巻き取り内径Ｄ／巻き幅Ｗ」を所定値以上とすることにより、所望のＰＭＤが得られることが判明した。

例えば、図５の調査結果で、ＰＭＤを０.２ｐｓ以下とすることができるのは、図５（Ｃ）のＤ＝６０ｍｍ、Ｗ＝１８ｍｍの（Ｄ／Ｅ）＝３.３と、図４（Ｄ）のＤ＝８０ｍｍ、Ｗ＝１８ｍｍの（Ｄ／Ｅ）＝４.４の場合である。
また、図６の調査結果で、ＰＭＤを０.２ｐｓ以下とすることができるのは、例えば、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｗ＝１１.５ｍｍ以下の（Ｄ／Ｅ）＝３.５以上であり、ＰＭＤを０.１ｐｓ以下とすることができるのは、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｗ＝６.０ｍｍ以下の（Ｄ／Ｅ）＝６.７である。

すなわち、ＰＭＤを０.２ｐｓ以下の特性を確保するには、少なくとも、（Ｄ／Ｅ）＝３.０以上であること望ましいという結果が得られた。したがって、光ファイバモジュールを構成するに際して、上記の数値を考慮しつつ、収納容器に収納する光ファイバコイルの内径Ｄと巻き幅Ｗがあまり大きくならない範囲で設定し、容器の外形を小型でコンパクトな形状とする。

本発明による光ファイバモジュールの概略を説明する図である。 本発明による光ファイバモジュールの組付け状態を説明する図である。 本発明の他の実施形態を説明する図である。 本発明のその他の実施形態を説明する図である。 本発明に使用する光ファイバコイルの偏波モード分散（ＰＭＤ）について説明する図である。 本発明に使用する光ファイバコイルの偏波モード分散（ＰＭＤ）について説明する他の図である。 従来の光ファイバモジュールの概略を説明する図である。

符号の説明

１１…光ファイバモジュール、１２，１２ａ，１２ｂ…収納容器、１３…側壁、１３ａ，１３ｂ…側壁エッジ、１４…隙間、１４ａ…幅狭部、１４ｂ…幅広部、１５…ピグテール光ファイバ、１６…光コネクタ、１７ａ…第１の収納部、１７ｂ…第２の収納部、１８…仕切り壁、１８ａ…通路、１９…柱部、２０…光ファイバコイル、２１ａ，２１ｂ…コイル端部、２２ａ，２２ｂ…融着接続補強体、２３…光部品、２４…組付けネジ。

Claims (7)

1. 機能性光ファイバからなる光ファイバコイルを収納する第１の収納部と、前記第１の収納部の外周に前記機能性光ファイバに光学的に接続されたピグテール光ファイバの余長分を巻回して収納する第２の収納部を備え、前記第２の収納部の外周に外部と連通する全周に亘る隙間を有していることを特徴とする光ファイバコイル収納容器。
2. 前記隙間は、幅狭部と、幅広部からなることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコイル収納容器。
3. 収納容器が多角形状であり、前記幅広部は前記多角形の角部分に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバコイル収納容器。
4. 収納容器が多角形状であり、前記第１の収納部から前記第２の収納部へのピグテール光ファイバの通路は、前記多角形の辺部分に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバコイル収納容器。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバコイル収納容器が用いられ、前記第１の収納部に機能性光ファイバからなるコイルが収納され、前記第２の収納部に前記機能性光ファイバに光学的に接続されたピグテール光ファイバの余長分が収納されていることを特徴とする光ファイバモジュール。
6. 前記機能性光ファイバからなる光ファイバコイルは、内径をＤ、巻き幅をＷとしたとき、Ｄ／Ｗが３.０以上であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバモジュール。
7. 前記機能性光ファイバからなるコイルのファイバ長が５００ｍ以下で、偏波モード分散（ＰＭＤ）が０.２ｐｓ以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ファイバモジュール。

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