JP2016151651A - Optical fiber and optical transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ及び光伝送システムに関するものである。 The present invention relates to an optical fiber and an optical transmission system.
特許文献1には、マルチモード光ファイバに関する技術が記載されている。この文献には、光源としての垂直共振器面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER;VCSEL)と、受光部としてのフォトダイオードと、これらを接続するマルチモード光ファイバとを備える光伝送システムの例が開示されている。
マルチモード光ファイバは、伝搬モードが複数存在するため長距離の信号伝送に不向きではあるが、シングルモード光ファイバと比較してファイバ端の開口数が大きいことから他の機器との光接続が容易であるという特徴を有する。従って、マルチモード光ファイバは、例えば数百メートルといった比較的短い区間の信号伝送に好適に用いられる。しかしながら、マルチモード光ファイバは一般的にシングルモード光ファイバよりも高価であり、光伝送システムのコスト低減を妨げる要因となる。 Multimode optical fiber is not suitable for long-distance signal transmission due to multiple propagation modes, but it has a large numerical aperture at the fiber end compared to single-mode optical fiber, making it easy to connect to other equipment. It has the characteristic of being. Therefore, the multimode optical fiber is preferably used for signal transmission in a relatively short section such as several hundred meters. However, a multimode optical fiber is generally more expensive than a single mode optical fiber, which is a factor that hinders cost reduction of an optical transmission system.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的短い区間の光伝送システムのコスト低減が可能な光ファイバ、及びこの光ファイバを備える光伝送システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical fiber capable of reducing the cost of an optical transmission system in a relatively short section, and an optical transmission system including the optical fiber. And
上述した課題を解決するために、本発明による光ファイバは、波長1100nm以下の光をシングルモードで伝搬するためのコアと、コアの周囲に配置され、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを備え、ステップ型の屈折率プロファイルを有しており、コアの直径が7μm以下である。 In order to solve the above-described problems, an optical fiber according to the present invention has a core for propagating light having a wavelength of 1100 nm or less in a single mode, a periphery of the core, and a refractive index lower than the refractive index of the core. A step-type refractive index profile, and a core diameter of 7 μm or less.
本発明によれば、比較的短い区間の光伝送システムのコスト低減が可能な光ファイバ、及びこの光ファイバを備える光伝送システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical fiber which can reduce the cost of the optical transmission system of a comparatively short area, and an optical transmission system provided with this optical fiber can be provided.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。(1)本願発明による光ファイバは、波長1100nm以下の光をシングルモードで伝搬するコアと、コアの周囲に配置され、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを備え、ステップ型の屈折率プロファイルを有しており、コアの直径が7μm以下である。この光ファイバでは、波長1100nm以下の光をシングルモードで伝搬する為に、コアの直径が7μm以下となっている。また、屈折率プロファイルは、ステップ型という比較的単純な構造である。これらのようなシングルモード光ファイバとしての特徴により、当該光ファイバは、マルチコア光ファイバよりも安価に提供され得る。従って、比較的短い区間での波長1100nm以下の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて当該光ファイバを採用することにより、光伝送システムのコスト低減が可能となる。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described. (1) An optical fiber according to the present invention includes a core that propagates light having a wavelength of 1100 nm or less in a single mode, and a clad disposed around the core and having a refractive index lower than the refractive index of the core. It has a refractive index profile, and the core diameter is 7 μm or less. This optical fiber has a core diameter of 7 μm or less in order to propagate light having a wavelength of 1100 nm or less in a single mode. The refractive index profile has a relatively simple structure called a step type. Due to the characteristics of the single mode optical fiber as described above, the optical fiber can be provided at a lower cost than the multi-core optical fiber. Therefore, the cost of the optical transmission system can be reduced by adopting the optical fiber instead of the multi-core optical fiber that has been used for optical communication with a wavelength of 1100 nm or less in a relatively short section.
(2)上記光ファイバにおいて、コアとクラッドとの比屈折率差と、コアの直径との積が2.9%・μm以下であってもよい。これにより、波長1100nm以下の光をシングルモードで好適に伝搬することができる。 (2) In the above optical fiber, the product of the relative refractive index difference between the core and the cladding and the diameter of the core may be 2.9% · μm or less. Thereby, light with a wavelength of 1100 nm or less can be suitably propagated in a single mode.
(3)上記光ファイバにおいて、半径7.5mmの円環状に一周回だけ巻回されたときの、波長1100nm以下の光に対する曲げ損失が1db/m以下であってもよい。これにより、伝搬される光の光損失を実用的な範囲内に抑えることができる。 (3) In the above optical fiber, the bending loss for light having a wavelength of 1100 nm or less may be 1 db / m or less when the optical fiber is wound only once in an annular shape having a radius of 7.5 mm. Thereby, the optical loss of the propagated light can be suppressed within a practical range.
(4)上記光ファイバは、コアが波長850nm以下の光をシングルモードで伝搬し、コアの直径が6μm以下であってもよい。これにより、比較的短い区間での波長850nm以下の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて当該光ファイバを採用することができ、そのような光伝送システムのコスト低減が可能となる。 (4) In the optical fiber, the core may propagate light having a wavelength of 850 nm or less in a single mode, and the core may have a diameter of 6 μm or less. As a result, the optical fiber can be employed in place of the multi-core optical fiber that has been used for optical communication with a wavelength of 850 nm or less in a relatively short section, and the cost of such an optical transmission system can be reduced.
(5)上記光ファイバにおいて、コアとクラッドとの比屈折率差と、コアの直径との積が2%・μm以下であってもよい。これにより、波長850nm以下の光をシングルモードで好適に伝搬することができる。 (5) In the optical fiber, a product of a relative refractive index difference between the core and the clad and a diameter of the core may be 2% · μm or less. Thereby, light with a wavelength of 850 nm or less can be suitably propagated in a single mode.
(6)上記光ファイバにおいて、半径7.5mmの円環状に一周回だけ巻回されたときの、波長850nm以下の光に対する曲げ損失が1db/m以下であってもよい。これにより、伝搬される光の光損失を実用的な範囲内に抑えることができる。 (6) The optical fiber may have a bending loss of 1 db / m or less for light having a wavelength of 850 nm or less when the optical fiber is wound only once in an annular shape having a radius of 7.5 mm. Thereby, the optical loss of the propagated light can be suppressed within a practical range.
(7)上記光ファイバは、コアの先端に接して設けられ、コアの屈折率以上の屈折率を有し、当該光ファイバの長手方向である第1方向に垂直な断面における直径が先端から第1方向外方に向けて拡大している拡大コア部を更に備えてもよい。これにより、例えばVCSELといった放射角の広い光源からの光であっても、コア径が比較的小さい(言い換えれば、開口数が小さい)上記光ファイバに効率良く入射させることができる。 (7) The optical fiber is provided in contact with the tip of the core, has a refractive index equal to or higher than the refractive index of the core, and has a diameter in a cross section perpendicular to the first direction which is the longitudinal direction of the optical fiber. You may further provide the expansion core part currently expanded toward one direction outward. Thereby, even light from a light source having a wide radiation angle, such as VCSEL, can be efficiently incident on the optical fiber having a relatively small core diameter (in other words, a small numerical aperture).
(8)上記光ファイバは、当該光ファイバの先端部に取り付けられ、第1方向においてコアの先端よりも外側に位置する端面を有するフェルールを更に備え、コアの先端からフェルールの端面にわたって穴が形成されており、第1方向に垂直な断面における穴の内径が、コアの先端からフェルールの端面に向けて拡大しており、拡大コア部は、コアの屈折率と等しい屈折率を有する樹脂が穴に充填されて成ってもよい。これにより、拡大コア部を好適に実現することができる。この場合、穴はフェルールに形成されてもよく、コア及びクラッドに形成されてもよい。 (8) The optical fiber is further provided with a ferrule attached to the tip of the optical fiber and having an end face located outside the tip of the core in the first direction, and a hole is formed from the tip of the core to the end face of the ferrule. The inner diameter of the hole in the cross section perpendicular to the first direction is enlarged from the tip of the core toward the end face of the ferrule, and the enlarged core portion is made of a resin having a refractive index equal to the refractive index of the core. It may be filled with. Thereby, an expansion core part can be realized suitably. In this case, the hole may be formed in the ferrule, or may be formed in the core and the clad.
(9)上記光ファイバは、当該光ファイバの先端部に取り付けられ、第1方向においてコアの先端よりも外側に位置する端面を有するフェルールを更に備え、コアの先端からフェルールの端面にわたって穴が形成されており、第1方向に垂直な断面における穴の内径が、コアの先端からフェルールの端面にわたって一定であり、穴に樹脂が充填されており、拡大コア部は樹脂の一部によって構成され、樹脂における一部を除く他の部分の屈折率はコアの屈折率よりも小さくてもよい。これにより、拡大コア部を好適に実現することができる。 (9) The optical fiber further includes a ferrule attached to the tip of the optical fiber and having an end face located outside the tip of the core in the first direction, and a hole is formed from the tip of the core to the end face of the ferrule. The inner diameter of the hole in the cross section perpendicular to the first direction is constant from the tip of the core to the end face of the ferrule, the hole is filled with resin, and the enlarged core part is constituted by a part of the resin, The refractive index of the other part except a part in the resin may be smaller than the refractive index of the core. Thereby, an expansion core part can be realized suitably.
(10)本願発明による第1の光伝送システムは、上記(1)〜(3)のうち何れかの光ファイバと、波長1100nm以下の光を出力する半導体レーザを有し、光ファイバの一端と光学的に結合された光源と、フォトダイオードを有し、光ファイバの他端と光学的に結合された受光部とを備える。この第1の光伝送システムは、例えば比較的短い区間での波長1100nm以下の光通信に好適に用いられ、マルチコア光ファイバに代えて上記(1)〜(3)のうち何れかの光ファイバを備えることにより、コスト低減を可能にできる。 (10) A first optical transmission system according to the present invention includes any one of the above optical fibers (1) to (3) and a semiconductor laser that outputs light having a wavelength of 1100 nm or less, and one end of the optical fiber; A light source that is optically coupled, and a light receiving unit that includes a photodiode and is optically coupled to the other end of the optical fiber. The first optical transmission system is preferably used for optical communication with a wavelength of 1100 nm or less in a relatively short section, for example, and any one of the above optical fibers (1) to (3) is used instead of the multi-core optical fiber. By providing, cost reduction can be achieved.
(11)本願発明による第2の光伝送システムは、上記(4)〜(6)のうち何れかの光ファイバと、波長850nm以下の光を出力する半導体レーザを有し、光ファイバの一端と光学的に結合された光源と、フォトダイオードを有し、光ファイバの他端と光学的に結合された受光部とを備える。この第2の光伝送システムは、例えば比較的短い区間での波長850nm以下の光通信に好適に用いられ、マルチコア光ファイバに代えて上記(4)〜(6)のうち何れかの光ファイバを備えることにより、コスト低減を可能にできる。 (11) A second optical transmission system according to the present invention includes any one of the above optical fibers (4) to (6) and a semiconductor laser that outputs light having a wavelength of 850 nm or less, and one end of the optical fiber; A light source that is optically coupled, and a light receiving unit that includes a photodiode and is optically coupled to the other end of the optical fiber. This second optical transmission system is preferably used for optical communication with a wavelength of 850 nm or less in a relatively short section, for example, and any one of the above optical fibers (4) to (6) is used instead of the multi-core optical fiber. By providing, cost reduction can be achieved.
[本願発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る光ファイバ及び光伝送システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、光ファイバの端面から外方への向きを前方と称し、端面から内方への向きを後方と称することがある。
[Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of the optical fiber and the optical transmission system according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included. In the following description, the same reference numerals are given to the same elements in the description of the drawings, and redundant descriptions are omitted. In the following description, the direction from the end face of the optical fiber to the outside may be referred to as the front, and the direction from the end face to the inward may be referred to as the rear.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る光ファイバ1Aの先端部付近の構造を示す断面図であって、光伝搬方向である第1方向(すなわち光ファイバ1Aの長手方向)A1に沿った断面を示している。また、図2は、光ファイバ1Aが備える光ファイバ心線10の先端部付近の外観を示す斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure near the tip of the
本実施形態の光ファイバ1Aは、光ファイバ心線10と、フェルール20と、拡大コア部30とを備えている。光ファイバ心線10は、コア11と、クラッド12とを有する。コア11は、波長1100nm以下(より好ましくは波長850nm以下)の光をシングルモードで伝搬するための構成を有する。具体的には、コア11は例えばゲルマニア(GeO2)を添加したシリカガラスといった材料からなり、方向A1に垂直な断面におけるコア11の直径は7μm以下(より好ましくは6μm以下、一実施例では4μm)である。クラッド12は、コア11の周囲に配置され、コア11の屈折率よりも低い屈折率を有する。クラッド12は、例えばシリカガラスといった材料からなる。クラッド12の好適な外径は、例えば125μmである。コア11及びクラッド12はいわゆるステップ型(ステップインデックス型)の屈折率プロファイルを有しており、コア11の屈折率分布、及びクラッド12の屈折率分布は、それぞれ径方向に一定である。
The
コア11が波長1100nm以下の光を伝搬する場合、コア11とクラッド12との比屈折率差と、コア11の直径との積は2.9%・μm以下であることが好ましい。これにより、波長1100nm以下の光をシングルモードで好適に伝搬することができる。また、半径7.5mmの円環状に一周回だけ巻回されたときの、波長1100nm以下の光に対する曲げ損失は1db/m以下であることが好ましい。これにより、伝搬される光の光損失を実用的な範囲内に抑えることができる。なお、曲げ損失を考慮すると、コア11の直径が4μmである場合、コアとクラッドとの比屈折率差が0.7%以上であることが好適である。
When the
また、コア11が波長850nm以下の光を伝搬する場合、コア11とクラッド12との比屈折率差と、コア11の直径との積は2%・μm以下であることが好ましい。これにより、波長850nm以下の光をシングルモードで好適に伝搬することができる。また、半径7.5mmの円環状に一周回だけ巻回されたときの、波長850nm以下の光に対する曲げ損失は1db/m以下であることが好ましい。これにより、伝搬される光の光損失を実用的な範囲内に抑えることができる。なお、曲げ損失を考慮すると、コア11の直径が4μmである場合、コアとクラッドとの比屈折率差が0.4%以上であることが好適である。
When the
フェルール20は、光ファイバ心線10の先端部に取り付けられた略円筒状の部材である。フェルール20は、例えばポリエーテルイミドといった材料からなる。フェルール20は、方向A1に沿って延びており、その中心軸線は光ファイバ心線10の中心軸線と一致している。フェルール20は、方向A1における一対の端面20a,20bと、端面20aから端面20bへ貫通する断面円形状のファイバ挿通孔21とを有する。ファイバ挿通孔21には光ファイバ心線10の先端部が挿通され、ファイバ挿通孔21の内面と光ファイバ心線10の外周面とが互いに固定されている。
The
ここで、光ファイバ1Aには穴13が形成されている。本実施形態では、穴13は光ファイバ心線10のコア11及びクラッド12に形成されているが、後述する各実施形態のように、該穴がフェルールに形成されていてもよい。
Here, a
穴13は、光ファイバ心線10の中心軸線まわりに回転対称な形状をしており、光ファイバ心線10の端面10aから方向A1に沿って光ファイバ心線10の内部に向けて凹んでいる。これにより、コア11の先端11aは、光ファイバ心線10の端面10aよりも後方に位置している。更に、フェルール20の端面20aが光ファイバ心線10の端面10aと面一に設けられているので、フェルール20の端面20aは、方向A1においてコア11の先端11aよりも外側(前方)に位置している。従って、穴13は、コア11の先端11aからフェルール20の端面20aにわたって形成されている。
The
方向A1に垂直な断面における穴13の内径L1は、コア11の先端11aから端面10a,20aに向けて拡大している。一例では、穴13は先端11aから端面10a,20aに向けてテーパ状に拡大しており、その内面は、光ファイバ心線10の中心軸線を中心とする円錐面状となっている。端面10aにおける穴13の開口径は、例えば50μm以上100μm以下である。穴13の開口径が50μm以上であることにより、光伝送システムを構成する他のマルチモード光ファイバとの光結合を容易に且つ効率良くできる。また、方向A1における穴13の深さは、例えば250μm以上である。
An inner diameter L1 of the
拡大コア部30は、この穴13の内側に設けられており、コア11の先端11aに接している。拡大コア部30は、穴13に充填された透明な樹脂によって構成されている。拡大コア部30を構成する樹脂の屈折率は、コア11の屈折率と等しいか、或いはコア11の屈折率よりも大きい。この樹脂の形状は穴13の内面形状に従うので、方向A1に垂直な断面における拡大コア部30の直径は、穴13と同様に、先端11aから方向A1の外方(前方)に向けて拡大することとなる。また、拡大コア部30の前面30aは樹脂の表面張力によって略球状となっており、入射光はこの前面30aにより先端11aに向けて集光される。
The
拡大コア部30を構成する樹脂としては、シリコーン系樹脂のほか、架橋ナイロンベースエンジニアリングプラスチック或いは架橋PBTベースエンジニアリングプラスチック(例えば住友電工ファインポリマー製のテラリンク(登録商標))、非晶性熱可塑性ポリエーテルイミド樹脂(例えばサビク製のULTEM(登録商標))などが好適である。
As the resin constituting the expanded
図3は、拡大コア部30の種々の変形例を示す断面図である。図3(a)に示される例では、拡大コア部30を構成する樹脂とクラッド12との接触面が、穴13に収まっている。拡大コア部30の前面30aの頂部は、端面10a,20aから僅かに前方に突出している。また、図3(b)に示される例では、充填される樹脂の量が多くなり、拡大コア部30を構成する樹脂とクラッド12との接触面が、穴13から端面10aにわたって拡がっている。これにより、拡大コア部30の前面30aが図3(a)の例よりも広くなっている。また、図3(c)に示される例では、充填される樹脂の量が更に多くなり、拡大コア部30を構成する樹脂とクラッド12との接触面が、更に端面20aに達するほどに拡がっている。これにより、拡大コア部30の前面30aが図3(b)の例よりも更に広くなっている。このように、拡大コア部30の前面30aの大きさは、充填される樹脂の量によって好適に調整され得る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing various modified examples of the
図4(a)〜図4(e)は、本実施形態の光ファイバ1Aの製造方法の各工程を示す図である。まず、図4(a)に示されるように、フェルール20を加工することによりファイバ挿通孔21を形成する。次に、図4(b)に示されるように、ファイバ挿通孔21に光ファイバ心線10を挿入し、ファイバ挿通孔21の内面と光ファイバ心線10の外側面とを接着剤等により互いに固定する。続いて、図4(c)に示されるように、フェルール20の端面と光ファイバ心線10の端面とを併せて研磨することにより、互いに面一となる端面10a,20aを形成する。
FIG. 4A to FIG. 4E are diagrams showing each step of the method of manufacturing the
続いて、図4(d)に示されるように、光ファイバ心線10の端面10aを切削加工することにより、コア11及びクラッド12に穴13を形成する。このとき、例えば先端形状が円錐状である針を用いて、光ファイバ心線10を削るとよい。その後、図4(e)に示されるように、穴13に樹脂を充填し、該樹脂を硬化させることによって、拡大コア部30を形成する。以上の工程を経て、本実施形態の光ファイバ1Aが完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (d), a
以上の構成を備える本実施形態の光ファイバ1Aによって得られる効果について説明する。光ファイバ1Aでは、波長1100nm以下の光をシングルモードで伝搬する為に、コア11の直径が7μm以下となっている。また、屈折率プロファイルは、ステップ型という比較的単純な構造である。これらのようなシングルモード光ファイバとしての特徴により、当該光ファイバは、マルチコア光ファイバよりも安価に提供され得る。従って、比較的短い区間での波長1100nm以下の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて当該光ファイバを採用することにより、光伝送システムのコスト低減が可能となる。
The effect obtained by the
また、コア11が波長850nm以下の光をシングルモードで伝搬し、コア11の直径が6μm以下であってもよい。これにより、比較的短い区間での波長850nm以下の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて当該光ファイバを採用することができ、そのような光伝送システムのコスト低減が可能となる。 The core 11 may propagate light having a wavelength of 850 nm or less in a single mode, and the diameter of the core 11 may be 6 μm or less. As a result, the optical fiber can be employed in place of the multi-core optical fiber that has been used for optical communication with a wavelength of 850 nm or less in a relatively short section, and the cost of such an optical transmission system can be reduced.
また、本実施形態のように、光ファイバ1Aは、コア11の先端11aに接して設けられ、コア11の屈折率と等しい屈折率を有する樹脂からなり、方向A1に垂直な断面における直径が先端11aから方向A1外方に向けて拡大する拡大コア部30を備えてもよい。これにより、例えばVCSELといった放射角の広い光源からの光であっても、コア11の直径が比較的小さい(言い換えれば、開口数が小さい)光ファイバ1Aに効率良く入射させることができるので、光伝送システムにおける伝送損失を、マルチモード光ファイバを使用した場合と同等とすることが可能になる。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、コア11の先端11aからフェルール20の端面20aにわたって穴13が形成されており、穴13の内径L1が先端11aから端面20aに向けて拡大しており、拡大コア部30は、コア11の屈折率と等しい屈折率を有する樹脂が穴13に充填されて成ってもよい。これにより、上記の拡大コア部30を好適に実現することができる。
Further, as in the present embodiment, the
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態に係る光ファイバ1Bの先端部付近の構造を示す断面図であって、光伝搬方向である第1方向(すなわち光ファイバ1Bの長手方向)A2に沿った断面を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure near the tip of the
本実施形態の光ファイバ1Bは、フェルール40Aと、光ファイバ心線50と、拡大コア部60とを備えている。光ファイバ心線50は、図1に示された穴13が形成されていない点を除いて、第1実施形態の光ファイバ心線10と同様の構成を有する。すなわち、コア51及びクラッド52の構成材料、屈折率分布、及び直径は、第1実施形態のコア11及びクラッド12と同様である。
The
フェルール40Aは、光ファイバ心線50の先端部に取り付けられた略円筒状の部材である。フェルール40Aは、第1実施形態のフェルール20と同様の材料からなる。フェルール40Aは、方向A2に沿って延びており、その中心軸線は光ファイバ心線50の中心軸線と一致している。フェルール40Aは、方向A2における一対の端面40a,40bと、端面40bから方向A2におけるフェルール40Aの途中まで延びる断面円形状のファイバ挿通孔41とを有する。ファイバ挿通孔41には光ファイバ心線50の先端部が挿通され、ファイバ挿通孔41の内面と光ファイバ心線50の外周面とが互いに固定されている。また、ファイバ挿通孔41の前端面41aと光ファイバ心線50の端面50aとが当接することにより、端面50aがフェルール40Aに対して位置決めされている。従って、本実施形態においても、フェルール40Aの端面40aは、方向A2においてコア51の先端51aよりも外側(前方)に位置している。
The
ここで、光ファイバ1Bには穴42が形成されている。第1実施形態と異なり、本実施形態の穴42はフェルール40Aに形成されている。穴42は、光ファイバ心線50の中心軸線まわりに回転対称な形状をしており、前端面41a(すなわち光ファイバ心線50の端面50a)から方向A2に沿って端面40aにわたって形成されている。
Here, a
方向A2に垂直な断面における穴42の内径L2は、コア51の先端51aから端面40aに向けて拡大している。一例では、穴42は先端51aから端面40aに向けてテーパ状に拡大しており、その内面は、光ファイバ心線50の中心軸線を中心とする円錐面状となっている。端面40aにおける穴42の開口径は、例えば50μm以上100μm以下である。また、ファイバ挿通孔41の前端面41aにおける穴42の開口径は、例えば7μm以下であり、一例では3μmである。
The inner diameter L2 of the
拡大コア部60は、この穴42の内側に設けられており、コア51の先端51aに接している。拡大コア部60は、穴42に充填された透明な樹脂によって構成されている。拡大コア部60を構成する樹脂は、コア51の屈折率と等しいか、またはコア51の屈折率よりも大きい屈折率を有する。この樹脂の形状は穴42の内面形状に従うので、方向A2に垂直な断面における拡大コア部60の直径は、穴42と同様に、先端51aから方向A2の外方(前方)に向けて拡大することとなる。また、拡大コア部60の前面60aは樹脂の表面張力によって略球状となっており、入射光はこの前面60aにより先端51aに向けて集光される。なお、拡大コア部60を構成する樹脂としては、第1実施形態の拡大コア部30の材料例として挙げられたものが好適に使用される。
The
図6(a)〜図6(d)は、本実施形態の光ファイバ1Bの製造方法の各工程を示す図である。まず、図6(a)に示されるように、フェルール40Aを加工することにより、ファイバ挿通孔41及び穴42を形成する。次に、図6(b)に示されるように、光ファイバ心線50を切断して研磨することにより、端面50aを形成する。続いて、図6(c)に示されるように、ファイバ挿通孔41に光ファイバ心線50を挿入し、ファイバ挿通孔41の内面と光ファイバ心線50の外側面とを接着剤等により互いに固定する。その後、図6(d)に示されるように、穴42に樹脂を充填し、該樹脂を硬化させることによって、拡大コア部60を形成する。以上の工程を経て、本実施形態の光ファイバ1Bが完成する。
FIG. 6A to FIG. 6D are diagrams showing each step of the method of manufacturing the
図7(a)〜図7(d)は、光ファイバ1Bの別の製造方法の各工程を示す図である。まず、図7(a)に示されるように、フェルール40Aを加工することにより、ファイバ挿通孔41及び穴42を形成する。次に、図7(b)に示されるように、穴42に樹脂を充填し、該樹脂を硬化させることによって、拡大コア部60を形成する。続いて、図7(c)に示されるように、光ファイバ心線50を切断して研磨することにより、端面50aを形成する。その後、図7(d)に示されるように、ファイバ挿通孔41に光ファイバ心線50を挿入し、ファイバ挿通孔41の内面と光ファイバ心線50の外側面とを接着剤等により互いに固定する。以上の工程を経て、本実施形態の光ファイバ1Bが完成する。
Fig.7 (a)-FIG.7 (d) are figures which show each process of another manufacturing method of the
以上の構成を備える本実施形態の光ファイバ1Bによれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、比較的短い区間での波長1100nm以下(好ましくは850nm以下)の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて光ファイバ1Bを採用することにより、光伝送システムのコスト低減が可能となる。
According to the
また、本実施形態においても、光ファイバ1Bが拡大コア部60を備えている。これにより、放射角の広い光源からの光であっても、コア51の直径が比較的小さい(言い換えれば、開口数が小さい)光ファイバ1Bに効率良く入射させることができる。更に、本実施形態のように、コア51の先端51aからフェルール40Aの端面40aにわたって穴42が形成されており、穴42の内径L2が先端51aから端面40aに向けて拡大しており、拡大コア部60は、コア51の屈折率と等しい屈折率を有する樹脂が穴42に充填されて成ってもよい。これにより、拡大コア部60を好適に実現することができ、また光ファイバ心線50の切削加工が不要なので、容易に製造できる。
Also in the present embodiment, the
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態に係る光ファイバ1Cの先端部付近の構造を示す断面図であって、光伝搬方向である第1方向(すなわち光ファイバ1Cの長手方向)A2に沿った断面を示している。本実施形態の光ファイバ1Cと第2実施形態の光ファイバ1Bとの相違点は、フェルールに形成された穴の形状、及び拡大コア部の構成である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure near the tip of the
本実施形態の光ファイバ1Cには、第2実施形態の穴42に代えて、穴43が形成されている。穴43は、フェルール40Bに形成されている。穴43は、光ファイバ心線50の中心軸線まわりに回転対称な形状をしており、前端面41a(すなわち光ファイバ心線50の端面50a)から方向A2に沿って端面40aにわたって形成されている。方向A2に垂直な断面における穴43の断面形状は、例えば円形である。方向A2に垂直な断面における穴43の内径L3は、コア51の先端51aから端面40aにわたって一定である。穴43の内径L3は、例えば50μm以上100μm以下である。
In the
樹脂部80は、この穴43の内側に設けられており、コア51の先端51aに接している。樹脂部80は、穴43に充填された樹脂によって構成されている。樹脂部80は、拡大コア部82と、周辺部83とを含んで構成されている。樹脂部80のうち拡大コア部82を構成する部分は、コア51の屈折率と等しいか、またはコア51の屈折率よりも大きい屈折率を有する。また、樹脂部80のうち周辺部83を構成するd部分の屈折率は、コア51の屈折率よりも小さく、一例ではクラッド52の屈折率と略等しい。
The
方向A2に垂直な断面における拡大コア部82の直径は、先端51aから方向A2の外方(前方)に向けて拡大している。一例では、拡大コア部82は先端51aから端面40aに向けてテーパ状に拡大しており、その外面(周辺部83との界面)は、光ファイバ心線50の中心軸線を中心とする円錐面状となっている。また、拡大コア部82の前面82aは樹脂の表面張力によって略球状となっており、入射光はこの前面82aにより先端51aに向けて集光される。
The diameter of the
図9(a)〜図9(d)は、本実施形態の光ファイバ1Cの製造方法の各工程を示す図である。まず、図9(a)に示されるように、フェルール40Bを加工することにより、ファイバ挿通孔41及び穴43を形成する。次に、図9(b)に示されるように、光ファイバ心線50を切断して研磨することにより、端面50aを形成する。続いて、図9(c)に示されるように、ファイバ挿通孔41に光ファイバ心線50を挿入し、ファイバ挿通孔41の内面と光ファイバ心線50の外側面とを接着剤等により互いに固定する。その後、穴43に樹脂部80となる光硬化樹脂を充填する。
FIG. 9A to FIG. 9D are diagrams showing each step of the method of manufacturing the
続いて、図9(d)に示されるように、樹脂部80に拡大コア部82及び周辺部83を形成する。具体的には、未硬化状態の光硬化樹脂に対し、コア51を伝搬した光を照射する。このとき、コア51の先端51aから出射された光は拡がりながら光硬化樹脂を通過する。そして、光硬化樹脂のうち光が通過した領域は早期に硬化し、屈折率が比較的高い拡大コア部82となる。また、光が通過しない領域は硬化が遅くなり、屈折率が比較的低い周辺部83となる。
Subsequently, as illustrated in FIG. 9D, an
以上の構成を備える本実施形態の光ファイバ1Cによれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、比較的短い区間での波長1100nm以下(好ましくは850nm以下)の光通信に用いられてきたマルチコア光ファイバに代えて光ファイバ1Cを採用することにより、光伝送システムのコスト低減が可能となる。
According to the
また、本実施形態においても、光ファイバ1Cが拡大コア部82を備えている。これにより、放射角の広い光源からの光であっても、コア51の直径が比較的小さい(言い換えれば、開口数が小さい)光ファイバ1Cに効率良く入射させることができる。更に、本実施形態のように、コア51の先端51aからフェルール40Bの端面40aにわたって穴43が形成されており、穴43の内径L3が先端51aから端面40aにわたって一定であっても、穴43に樹脂部80が充填され、拡大コア部82が樹脂部80の一部によって構成され、樹脂部80における他の部分(周辺部83)の屈折率がコア51の屈折率よりも小さくてもよい。このような構成であっても、上記の拡大コア部82を好適に実現することができ、また光ファイバ心線50の切削加工が不要なので、容易に製造できる。
Also in the present embodiment, the
(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態として、光伝送システム100の構成を概念的に示す図である。この光伝送システム100は、上記第1実施形態の光ファイバ1Aと、光源91と、受光部92とを備える。光源91は、波長1100nm以下の光(或いは波長850nm以下の光)Laを出力する半導体レーザ91aを有し、光ファイバ1Aの一端と光学的に結合されている。半導体レーザ91aは、例えばVCSELである。また、受光部92は、光Laを受けるフォトダイオード92aを有し、光ファイバ1Aの他端と光学的に結合されている。なお、光伝送システム100は、光ファイバ1Aに代えて、第2実施形態の光ファイバ1B、若しくは第3実施形態の光ファイバ1Cを備えても良い。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a diagram conceptually showing the configuration of the
本実施形態の光伝送システム100は、例えば比較的短い区間での波長1100nm以下(或いは波長850nm以下)の光通信に好適に用いられ、このような区間及び波長の通信に通常用いられるマルチコア光ファイバに代えて光ファイバ1A(1B若しくは1C)を備えることにより、コスト低減を可能にできる。
The
(実施例)
ここで、光ファイバの曲げ損失についての測定結果について説明する。本実施例においては、様々な比屈折率差Δ(%)および様々なコア径d(μm)を有する複数の光ファイバを用意し、これらの光ファイバを半径7.5mmの円環状に一周回だけ巻回することにより測定を行った。
(Example)
Here, the measurement result about the bending loss of the optical fiber will be described. In this embodiment, a plurality of optical fibers having various relative refractive index differences Δ (%) and various core diameters d (μm) are prepared, and these optical fibers are circulated in an annular shape having a radius of 7.5 mm. Measurement was performed by winding only.
図11は、波長850nmの光に対する曲げ損失(dB/m)の測定結果を示す図表である。図11において、太線の枠で囲まれた範囲はシングルモード領域であり、それ以外の範囲はマルチモード領域である。比屈折率差Δ(%)とコア径d(μm)との積が2(%・μm)以下である場合にシングルモード領域となり、Δとdとの積が1(%・μm)以上であると曲げ損失が低く抑えられる。また、Δとdとの積が1.68(%・μm)以上であると曲げ損失が十分に低い値(例えば1db/m以下)となった。 FIG. 11 is a chart showing measurement results of bending loss (dB / m) with respect to light having a wavelength of 850 nm. In FIG. 11, a range surrounded by a bold frame is a single mode region, and the other range is a multimode region. When the product of the relative refractive index difference Δ (%) and the core diameter d (μm) is 2 (% · μm) or less, it becomes a single mode region, and the product of Δ and d is 1 (% · μm) or more. If present, bending loss can be kept low. Further, when the product of Δ and d is 1.68 (% · μm) or more, the bending loss is a sufficiently low value (for example, 1 db / m or less).
また、図12は、波長1100nmの光に対する曲げ損失(dB/m)の測定結果を示す図表である。図12において、太線の枠で囲まれた範囲はシングルモード領域であり、それ以外の範囲はマルチモード領域である。比屈折率差Δ(%)とコア径d(μm)との積が2.9(%・μm)以下である場合に、シングルモード領域となり、Δとdとの積が2.7%以上であると曲げ損失が低く抑えられる(例えば1db/m以下)。 FIG. 12 is a chart showing the measurement results of bending loss (dB / m) with respect to light having a wavelength of 1100 nm. In FIG. 12, the range surrounded by a bold frame is a single mode region, and the other range is a multimode region. When the product of the relative refractive index difference Δ (%) and the core diameter d (μm) is 2.9 (% · μm) or less, it becomes a single mode region, and the product of Δ and d is 2.7% or more. When it is, bending loss is suppressed low (for example, 1 db / m or less).
本発明による光ファイバ及び光伝送システムは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態では拡大コア部が樹脂からなる場合を例示したが、拡大コア部は他の材料からなってもよい。 The optical fiber and the optical transmission system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in each of the above-described embodiments, the case where the enlarged core portion is made of resin is exemplified, but the enlarged core portion may be made of another material.
1A〜1C…光ファイバ、10,50…光ファイバ心線、11,51…コア、12,52…クラッド、13,42,43…穴、20…フェルール、21…ファイバ挿通孔、30,60,82…拡大コア部、40A,40B…フェルール、41…ファイバ挿通孔、80…樹脂部、83…周辺部、91…光源、91a…半導体レーザ、92…受光部、92a…フォトダイオード、100…光伝送システム。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記コアの周囲に配置され、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドと、
を備え、
ステップ型の屈折率プロファイルを有しており、
前記コアの直径が7μm以下である、光ファイバ。 A core that propagates light having a wavelength of 1100 nm or less in a single mode;
A cladding disposed around the core and having a refractive index lower than that of the core;
With
It has a step type refractive index profile,
An optical fiber having a diameter of the core of 7 μm or less.
前記コアの直径は6μm以下である、請求項1に記載の光ファイバ。 The core propagates light having a wavelength of 850 nm or less in a single mode,
The optical fiber according to claim 1, wherein the core has a diameter of 6 μm or less.
前記コアの前記先端から前記フェルールの前記端面にわたって穴が形成されており、
前記第1方向に垂直な断面における前記穴の内径が、前記コアの前記先端から前記フェルールの前記端面に向けて拡大しており、
前記拡大コア部は、前記コアの屈折率と等しい屈折率を有する樹脂が前記穴に充填されて成る、請求項7に記載の光ファイバ。 A ferrule attached to the tip of the optical fiber and having an end face located outside the tip of the core in the first direction;
A hole is formed from the tip of the core to the end face of the ferrule,
An inner diameter of the hole in a cross section perpendicular to the first direction is enlarged from the tip of the core toward the end face of the ferrule;
The optical fiber according to claim 7, wherein the enlarged core portion is formed by filling the hole with a resin having a refractive index equal to a refractive index of the core.
前記コアの前記先端から前記フェルールの前記端面にわたって穴が形成されており、
前記第1方向に垂直な断面における前記穴の内径が、前記コアの前記先端から前記フェルールの前記端面にわたって一定であり、
前記穴に樹脂が充填されており、前記拡大コア部は前記樹脂の一部によって構成され、前記樹脂における前記一部を除く他の部分の屈折率は前記コアの屈折率よりも小さい、請求項7に記載の光ファイバ。 A ferrule attached to the tip of the optical fiber and having an end face located outside the tip of the core in the first direction;
A hole is formed from the tip of the core to the end face of the ferrule,
An inner diameter of the hole in a cross section perpendicular to the first direction is constant from the tip of the core to the end face of the ferrule;
The resin is filled in the hole, the enlarged core part is constituted by a part of the resin, and a refractive index of the other part excluding the part of the resin is smaller than a refractive index of the core. The optical fiber according to 7.
波長1100nm以下の光を出力する半導体レーザを有し、前記光ファイバの一端と光学的に結合された光源と、
フォトダイオードを有し、前記光ファイバの他端と光学的に結合された受光部と、
を備える、光伝送システム。 The optical fiber according to any one of claims 1 to 3,
A light source optically coupled to one end of the optical fiber having a semiconductor laser that outputs light having a wavelength of 1100 nm or less;
A light receiving portion having a photodiode and optically coupled to the other end of the optical fiber;
An optical transmission system comprising:
波長850nm以下の光を出力する半導体レーザを有し、前記光ファイバの一端と光学的に結合された光源と、
フォトダイオードを有し、前記光ファイバの他端と光学的に結合された受光部と、
を備える、光伝送システム。 The optical fiber according to any one of claims 4 to 6,
A light source having a semiconductor laser that outputs light having a wavelength of 850 nm or less, and optically coupled to one end of the optical fiber;
A light receiving portion having a photodiode and optically coupled to the other end of the optical fiber;
An optical transmission system comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015028704A JP2016151651A (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | Optical fiber and optical transmission system |
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ID=56695432
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016151651A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019171933A1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | 日本電信電話株式会社 | Optical waveguide connection structure |
| WO2020153237A1 (en) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | ソニー株式会社 | Optical communication device, optical communication method, and optical communication system |
| CN113050225A (en) * | 2021-06-02 | 2021-06-29 | 北京凯普林光电科技股份有限公司 | Optical fiber connector structure with anti-reflection function |
-
2015
- 2015-02-17 JP JP2015028704A patent/JP2016151651A/en active Pending
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