JP2015082038A

JP2015082038A - 光ファイバ接続構造

Info

Publication number: JP2015082038A
Application number: JP2013220278A
Authority: JP
Inventors: 大輔早坂; Daisuke Hayasaka; 徹脇田; Toru Wakita
Original assignee: FINE GLASS TECHNOLOGIES CO Ltd; Fujikura Automotive Asia Ltd
Current assignee: FINE GLASS TECHNOLOGIES CO Ltd; Fujikura Automotive Asia Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-04-27

Abstract

【課題】シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバを接続した場合、マルチモード光ファイバの出射端面において光の強度の差が生じることを抑制することができる光ファイバ接続構造を提供する。【解決手段】光ファイバ接続構造１０は、シングルモード光ファイバ２０の一端２０ａとマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａとの接続部１１を有し、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａは、接続部１１側に向かって次第に縮径するテーパ部３３をなし、テーパ部３３は、その先端面３３ａの中心点３３ｂがマルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ２と重ならないように、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ２に対して傾斜していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバとの接続部を有する光ファイバ接続構造に関する。

従来、マルチモード光ファイバから構成される光ケーブルを用いた光通信が広く行われている。近年、光通信において、シングルモード光ファイバから構成される光ケーブルが用いられるようになっている。そのため、既に敷設されているマルチモード光ファイバに、新たに敷設されたシングルモード光ファイバを接続して、光通信を行う必要性が高まっている。

ところで、マルチモード光ファイバを伝搬する光は、モード毎に遅延時間が異なるため、各モードの光が互いに干渉し合う。そのため、マルチモード光ファイバの一端面（入射端面）から入射した光は、マルチモード光ファイバの他端面（出射端面）において、光の強度が一様にならないという現象が生じる。そのため、マルチモード光ファイバの出射端面において、光の強度が強い部分と光の強度が弱い部分とが局所的に現れるばかりでなく、光の強度の差が大きくなり、光強度が斑点模様になるという現象が生じる。よって、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバを接続し、シングルモード光ファイバからマルチモード光ファイバに光を入射した場合、マルチモード光ファイバの出射端面において、光を検出できないという問題があった。

そこで、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバを接続した場合、上述のような光の強度の差を抑制するために、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバとの接続部において、出射側の光ファイバのコア径またはモードフィールド径と、入射側の光ファイバのコア径またはモードフィールド径とをほぼ一致させた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバとの接続部において、シングルモード光ファイバのコアの中心位置と、マルチモード光ファイバのコアの中心位置とが互いに偏心された構成が開示されている（例えば、特許文献２〜５参照）。

特開平７−２５００２５号公報特開２０００−２８４１４９号公報特開２００３−３２９８８３号公報特開２００１−１３３７５号公報特開２００６−１５３９４１号公報

しかしながら、特許文献１〜５に記載された発明では、上述のようなマルチモード光ファイバの出射端面において光の強度の差が生じることを抑制する効果が十分に得られなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバを接続した場合、マルチモード光ファイバの出射端面において光の強度の差が生じることを抑制することができる光ファイバ接続構造を提供することを目的とする。

本発明の光ファイバ接続構造は、シングルモード光ファイバの一端とマルチモード光ファイバの一端との接続部を有する光ファイバ接続構造であって、前記マルチモード光ファイバの一端は、前記接続部側に向かって次第に縮径するテーパ部をなし、該テーパ部は、その先端面の中心点が前記マルチモード光ファイバの中心軸線と重ならないように、前記マルチモード光ファイバの中心軸線に対して傾斜していることを特徴とする。

本発明の光ファイバ接続構造は、前記接続部において、前記シングルモード光ファイバのコア径が、前記マルチモード光ファイバのコア径よりも大きいことが好ましい。

本発明の光ファイバ接続構造は、前記接続部において、前記シングルモード光ファイバのコアの中心位置と、前記マルチモード光ファイバのコアの中心位置とが互いに偏心されたことが好ましい。

本発明の光ファイバ接続構造は、前記シングルモード光ファイバの一端を挿入し、位置決めする第一のフェルールと、前記マルチモード光ファイバの一端を挿入し、位置決めする第二のフェルールと、前記第一のフェルールの先端と前記第二のフェルールの先端を突き合わせた状態で把持するスリーブと、を備え、前記スリーブによって、前記第一のフェルールおよび前記第二のフェルールを把持し、前記第一のフェルールの外径および前記第二のフェルールの外径を基準として、前記第一のフェルールと前記第二のフェルールを位置決めすることにより、前記シングルモードファイバのコアと前記マルチモードファイバのコアが調芯されて位置決めされることが好ましい。

本発明によれば、マルチモード光ファイバの一端は、シングルモード光ファイバの一端とマルチモード光ファイバの一端との接続部側に向かって次第に縮径するテーパ部をなし、そのテーパ部は、その先端面の中心点がマルチモード光ファイバの中心軸線と重ならないように、マルチモード光ファイバの中心軸線に対して傾斜しているので、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバとの間の光伝送において、マルチモード光ファイバの出射端面（シングルモード光ファイバとの接続面とは反対側の面）において光の強度の差が生じることを抑制することができる。これにより、シングルモード光ファイバからマルチモード光ファイバへ光を伝送した場合、常に信号を検出することができる。

本発明の光ファイバ接続構造の一実施形態を示す概略断面図である。本発明の光ファイバ接続構造の他の実施形態を示す概略断面図である。本発明の光ファイバ接続器の一実施形態を示す模式図である。

本発明の光ファイバ接続構造およびそれを備えた光ファイバ接続器の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

「光ファイバ接続構造」
図１は、本発明の光ファイバ接続構造の一実施形態を示す概略断面図である。
本実施形態の光ファイバ接続構造１０は、シングルモード光ファイバ２０と、マルチモード光ファイバ３０と、シングルモード光ファイバ２０の一端２０ａとマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａとの接続部１１と、を備えてなるものである。

シングルモード光ファイバ２０は、コア２１と、コア２１の周囲を覆うクラッド２２とから概略構成されている。
シングルモード光ファイバ２０としては、公知の石英ガラス製のものが用いられるが、クラッド２２の周囲がシリコーン樹脂などで被覆されていてもよい。
図１において、符号Ｃ_１で示す直線（線分）は、シングルモード光ファイバ２０の長手方向に沿う中心軸線である。言い換えれば、シングルモード光ファイバ２０の中心軸線Ｃ_１は、シングルモード光ファイバ２０のコア２１の長手方向に沿う中心軸線である。

マルチモード光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１の周囲を覆うクラッド３２とから概略構成されている。
マルチモード光ファイバ３０としては、公知の石英ガラス製のものが用いられるが、クラッド３２の周囲がシリコーン樹脂などで被覆されていてもよい。
図１において、符号Ｃ_２で示す直線（線分）は、マルチモード光ファイバ３０の長手方向に沿う中心軸線である。言い換えれば、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２は、マルチモード光ファイバ３０のコア３１の長手方向に沿う中心軸線である。

マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａは、接続部１１側に向かって次第に直径が小さくなる（縮径する）テーパ部３３をなしている。すなわち、テーパ部３３は、接続部１１側に向かって次第に直径が小さくなる円錐台状をなしている。
テーパ部３３は、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａを溶融、線引きして形成された部位であり、この部位において、コア３１およびクラッド３２が、接続部１１側に向かって次第に直径が小さくなる（縮径する）テーパ状をなしている。

テーパ部３３は、その先端面３３ａの中心点３３ｂが、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と重ならないように、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２に対して傾斜している。
なお、テーパ部３３が円錐台状をなしている場合、テーパ部３３の先端面３３ａの中心点３３ｂは、円錐台状のテーパ部３３の長手方向に沿う中心軸線が通る点である。
すなわち、図１に示すように、テーパ部３３の先端面３３ａの中心点３３ｂは、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２から離隔した位置に配置されている。これにより、テーパ部３３の先端面３３ａは、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と交わらない位置に配置されている。
テーパ部３３を、上述のようにマルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２に対して傾斜させるには、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａを溶融、線引きしてテーパ部３３を形成する際、溶融状態のマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａを、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２に対して所定量傾斜させる。

また、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と、テーパ部３３の先端面３３ａの中心点３３ｂとの間隔、すなわち、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２からのテーパ部３３の先端面３３ａの中心点３３ｂのずれ量は、５μｍ以上、２５μｍ以下であることが好ましく、７μｍ以上、１７μｍ以下であることがより好ましい。
なお、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と、テーパ部３３の先端面３３ａの中心点３３ｂとの間隔（ずれ量）とは、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と垂直な方向において、中心軸線Ｃ_２と中心点３３ｂとの間隔のことである。
この間隔が５μｍ未満では、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との間の光伝送において、マルチモード光ファイバ３０の出射端面（シングルモード光ファイバ２０との接続面（一端３０ａ側の端面）とは反対側の面、先端面３３ａ）において、光の強度の差が生じることを抑制する効果が得られない。一方、前記の間隔が２５μｍを超えると、間隔がそれ２５μｍ以下の場合よりも、上記の光の強度の差が生じることを抑制する効果が向上しない。

光ファイバ接続構造１０では、少なくとも、シングルモード光ファイバ２０のコア２１の一部と、マルチモード光ファイバ３０のコア３１の一部とが対向するように、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０が接続されている。

また、図１に示すように、光ファイバ接続構造１０の接続部１１において、シングルモード光ファイバ２０のコア２１の直径（コア径）ｄ_１が、マルチモード光ファイバ３０のコア３１の直径（コア径）ｄ_２よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との間の光伝送において、シングルモード光ファイバ２０からマルチモード光ファイバ３０へ光を伝送した場合、マルチモード光ファイバ３０の出射端面（シングルモード光ファイバ２０との接続面（一端３０ａ側の端面）とは反対側の面、先端面３３ａ）における光の強度の差を抑制する効果をより向上することができる。

また、マルチモード光ファイバ３０のコア径ｄ_２は、シングルモード光ファイバ２０のコア径ｄ_１の０．２倍以上、０．８倍以下であることが好ましく、０．４倍以上、０．７倍以下であることがより好ましい。
このようにすれば、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との間の光伝送において、シングルモード光ファイバ２０からマルチモード光ファイバ３０へ光を伝送した場合、マルチモード光ファイバ３０の出射端面（シングルモード光ファイバ２０との接続面（一端３０ａ側の端面）とは反対側の面、先端面３３ａ）において、光の強度の差が生じることを抑制する効果をより向上することができる。

さらに、光ファイバ接続構造１０の接続部１１において、シングルモード光ファイバ２０のコア２１の中心位置と、マルチモード光ファイバ３０のコア３１の中心位置とが互いに偏心されていることが好ましい。すなわち、図１に示すように、シングルモード光ファイバ２０の中心軸線Ｃ_１と、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２とが重ならないように、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０が相互に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との間の光伝送において、マルチモード光ファイバ３０の出射端面（シングルモード光ファイバ２０との接続面（一端３０ａ側の端面）とは反対側の面、先端面３３ａ）における光の強度の差を抑制することができる。

光ファイバ接続構造１０によれば、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａは、シングルモード光ファイバ２０の一端２０ａとマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａとの接続部１１側に向かって次第に縮径するテーパ部３３をなし、そのテーパ部３３は、その先端面３３ａの中心点３３ｂがマルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２と重ならないように、マルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２に対して傾斜しているので、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との間の光伝送において、マルチモード光ファイバ３０の出射端面（シングルモード光ファイバ２０との接続面（一端３０ａ側の端面）とは反対側の面、先端面３３ａ）において光の強度の差が生じることを抑制することができる。これにより、シングルモード光ファイバ２０からマルチモード光ファイバ３０へ光を伝送した場合、常に信号を検出することができる。

また、図２に示すように、光ファイバ接続構造１０における、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０との接続には、第一のフェルール４１および第二のフェルール４２と、スリーブ５０とを用いてもよい。すなわち、光ファイバ接続構造１０は、シングルモード光ファイバ２０の一端２０ａを挿入し、位置決めする第一のフェルール４１と、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａを挿入し、位置決めする第二のフェルール４２と、第一のフェルール４１の先端と第二のフェルール４２の先端を突き合わせた状態で把持するスリーブ５０と、を備えていてもよい。
ここでは、第一のフェルール４１の長手方向に沿って形成された細孔４１ａ内に挿入され、位置決めされたシングルモード光ファイバ２０の一端２０ａと、第二のフェルール４２の長手方向に沿って形成された細孔４２ａ内に挿入され、位置決めされたマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａとが、突き合わされた状態でスリーブ５０によって把持されることにより、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０とが接続されている。

第一のフェルール４１は、シングルモード光ファイバ２０の一端２０ａを挿入し、その一端２０ａを位置決めした状態で保持する細孔４１ａが形成されている。また、第一のフェルール４１の外形は、細孔４１ａ内に挿入したシングルモード光ファイバ２０の一端２０ａの向きを、外部から見て判別できるように、例えば、その長手方向に垂直な断面の形状が長方形状をなしている。
第二のフェルール４２は、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａを挿入し、その一端３０ａを位置決めした状態で保持する細孔４２ａが形成されている。また、第二のフェルール４２の外形は、細孔４２ａ内に挿入したマルチモード光ファイバ３０の一端３０ａの向きを、外部から見て判別できるように、例えば、その長手方向に垂直な断面の形状が長方形状をなしている。

一方、スリーブ５０は、その内面５０ａの形状が、第一のフェルール４１および第二のフェルール４２の外形と等しくなっている。
これにより、シングルモード光ファイバ２０を挿入した第一のフェルール４１とマルチモード光ファイバ３０を挿入した第二のフェルール４２とを突き合わされた状態で、第一のフェルール４１の外面４１ｂと第二のフェルール４２の外面４２ｂに、スリーブ５０の内面５０ａが接するように、スリーブ５０によって第一のフェルール４１および第二のフェルール４２を把持して、第一のフェルール４１と第二のフェルール４２を位置決めすることにより、シングルモードファイバ２０のコア２１とマルチモードファイバ３０のコア３１が調芯され、位置決めされて、接続される。
すなわち、マルチモード光ファイバ３０の一端３０ａがテーパ部３３をなし、そのテーパ部３３がマルチモード光ファイバ３０の中心軸線Ｃ_２に対して傾斜していても、第一のフェルール４１および第二のフェルール４２と、スリーブ５０とを用いて、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０を接続することにより、シングルモードファイバ２０のコア２１とマルチモードファイバ３０のコア３１とを高精度に調芯、位置決めして、接続することができる。

「光ファイバ接続器」
図３は、本発明の光ファイバ接続器の一実施形態を示す模式図である。
なお、図３において、図１および図２に示したものと同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の光ファイバ接続器６０は、上述の本実施形態の光ファイバ接続構造１０を有し、シングルモード光ファイバ２０の他端（上記の一端２０ａとは反対側の端）に設けられたコネクタ６１と、マルチモード光ファイバ３０の他端（上記の一端３０ａとは反対側の端）に設けられたコネクタ６２とを備えてなるものである。
コネクタ６１は、他のシングルモード光ファイバ７０の一端と接続するために用いられる。また、コネクタ６２は、他のマルチモード光ファイバ８０の一端と接続するために用いられる。

コネクタ６１，６２としては、特に限定されるものではなく、公知の光コネクタが用いられる。

シングルモード光ファイバ７０としては、シングルモード光ファイバ２０と同様のものが用いられる。
また、シングルモード光ファイバ７０の他端（シングルモード光ファイバ２０の他端と接続される側とは反対側の端）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などからなる発光素子９０が接続されている。

マルチモード光ファイバ８０としては、マルチモード光ファイバ３０と同様のものが用いられる。
また、マルチモード光ファイバ８０の他端（マルチモード光ファイバ３０の他端と接続される側とは反対側の端）には、フォトダイオード（ＰＤ）などからなる受光素子１００が接続されている。

光ファイバ接続器６０は、シングルモード光ファイバ２０の他端に設けられたコネクタ６１によって、予め敷設されている他のシングルモード光ファイバ７０の一端と接続され、また、マルチモード光ファイバ３０の他端に設けられたコネクタ６２によって、予め敷設されている他のマルチモード光ファイバ８０の一端と接続される。すなわち、光ファイバ接続器６０を介して、予め敷設されているシングルモード光ファイバ７０と、予め敷設されているマルチモード光ファイバ８０とを接続することができる。このように、光ファイバ接続器６０を介して、シングルモード光ファイバ７０とマルチモード光ファイバ８０とを接続することにより、シングルモード光ファイバ７０とマルチモード光ファイバ８０との間の光伝送において、マルチモード光ファイバ８０における受光素子１００と接続される端面において光の強度の差が生じることを抑制することができる。これにより、シングルモード光ファイバ７０からマルチモード光ファイバ７０へ光を伝送した場合、常に信号を検出することができる。
また、光ファイバ接続器６０は、図２に示すように、第一のフェルール４１および第二のフェルール４２と、スリーブ５０とを用いて、シングルモード光ファイバ２０とマルチモード光ファイバ３０を接続する構造を採用してもよい。

１０・・・光ファイバ接続構造、１１・・・接続部、２０・・・シングルモード光ファイバ、２１・・・コア、２２・・・クラッド、３０・・・マルチモード光ファイバ、３１・・・コア、３２・・・クラッド、３３・・・テーパ部、４１・・・第一のフェルール、４２・・・第二のフェルール、５０・・・スリーブ、６０・・・光ファイバ接続器、７０・・・シングルモード光ファイバ、８０・・・マルチモード光ファイバ、９０・・・発光素子、１００・・・受光素子。

Claims

シングルモード光ファイバの一端とマルチモード光ファイバの一端との接続部を有する光ファイバ接続構造であって、
前記マルチモード光ファイバの一端は、前記接続部側に向かって次第に縮径するテーパ部をなし、該テーパ部は、その先端面の中心点が前記マルチモード光ファイバの中心軸線と重ならないように、前記マルチモード光ファイバの中心軸線に対して傾斜していることを特徴とする光ファイバ接続構造。
前記接続部において、前記シングルモード光ファイバのコア径が、前記マルチモード光ファイバのコア径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
前記接続部において、前記シングルモード光ファイバのコアの中心位置と、前記マルチモード光ファイバのコアの中心位置とが互いに偏心されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ接続構造。
前記シングルモード光ファイバの一端を挿入し、位置決めする第一のフェルールと、前記マルチモード光ファイバの一端を挿入し、位置決めする第二のフェルールと、前記第一のフェルールの先端と前記第二のフェルールの先端を突き合わせた状態で把持するスリーブと、を備え、
前記スリーブによって、前記第一のフェルールおよび前記第二のフェルールを把持し、前記第一のフェルールの外径および前記第二のフェルールの外径を基準として、前記第一のフェルールと前記第二のフェルールを位置決めすることにより、前記シングルモードファイバのコアと前記マルチモードファイバのコアが調芯されて位置決めされ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接続構造。