JP2016139020A

JP2016139020A - 光ファイバ接続構造

Info

Publication number: JP2016139020A
Application number: JP2015014135A
Authority: JP
Inventors: 田中　正俊; Masatoshi Tanaka; 正俊田中; 八若　正義; Masayoshi Hachiwaka; 正義八若
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2016-08-04

Abstract

【課題】マルチコア光ファイバとファンアウト部品における複数本の光ファイバのバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部との接続損失を低く抑えることの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Ｃは、マルチコア光ファイバ１１とファンアウト部品のマルチコア光ファイバ接続部２３とが接続されている。マルチコア光ファイバ１１のモードフィールド径よりも、ファンアウト部品のマルチコア光ファイバ接続部２３における対応する光ファイバのモードフィールド径の方が大きい。【選択図】図１

Description

本発明は光ファイバ接続構造に関する。

マルチコア光ファイバを用いた光通信システムでは、光信号を入出力する箇所において、１本のマルチコア光ファイバとそのコアの数に対応した複数本のシングルコアの光ファイバとの間にファンアウト部品が介設される。

特許文献１には、マルチコア光ファイバとファンアウト部品との間の接続損失の低減を目的として、それらの間にコリメータレンズ及び凸レンズを、凸レンズの焦点距離だけ間隔をおいて設けることが開示されている。

特開２０１４−１７８６２８号公報

光コネクタを用いて汎用の光ファイバ同士を接続する場合、接続損失発生の要因は、せいぜい光コネクタのフェルールと光ファイバとのクリアランスに起因したコアの軸ずれ程度である。

しかしながら、マルチコア光ファイバとファンアウト部品における複数本の光ファイバのバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部とを接続する場合、それに加えて、ファンアウト部品のバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部における各光ファイバの偏心に起因した各コアの軸ずれ、マルチコア光ファイバのコアの偏心に起因した各コアの軸ずれ、及びマルチコア光ファイバとファンアウト部品とを接続する際の軸回転調整に起因した各コアの軸ずれも接続損失発生の要因となり得る。具体的には、例えば、コア径９μｍ及び隣接コア間の間隔４５μｍのマルチコア光ファイバ及びファンアウト部品の場合、フェルールとのクリアランスに起因した各コアの軸ずれ量が最大で約０．５μｍ、ファンアウト部品のバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部における各光ファイバの偏心に起因した各コアの軸ずれ量が最大で約０．７μｍ、マルチコア光ファイバのコアの偏心に起因した各コアの軸ずれ量が最大で約０．３μｍ、及びマルチコア光ファイバとファンアウト部品とを接続する際の軸回転調整に起因した各コアの軸ずれ量が最大で約１μｍであり、これらの軸ずれ量がいずれも最大値で重畳すると、総軸ずれ量が２μｍを越えるコアが含まれることもある。その一方、軸ずれの小さいコアが存在するため、コア間での接続損失のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。

本発明の課題は、マルチコア光ファイバとファンアウト部品における複数本の光ファイバのバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部とのコア間での接続損失のばらつきを低く抑えることである。

本発明は、複数のコアを有するマルチコア光ファイバと、各々、単一のコアを有する複数本の光ファイバの一端部がバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部に構成されたファンアウト部品とを含み、前記マルチコア光ファイバと前記ファンアウト部品の前記マルチコア光ファイバ接続部とが接続された光ファイバ接続構造であって、
前記マルチコア光ファイバのモードフィールド径よりも、前記ファンアウト部品の前記マルチコア光ファイバ接続部における対応する光ファイバのモードフィールド径の方が大きい。

本発明によれば、マルチコア光ファイバのモードフィールド径よりも、ファンアウト部品のマルチコア光ファイバ接続部における対応する光ファイバのモードフィールド径の方が大きいので、軸ずれの小さいコアでは、モードフィールド径のミスマッチによる接続損失が生じてしまうものの、軸ずれの大きいコアでは、モードフィールド径のミスマッチによる接続損失を凌駕する程度にコアの軸ずれに起因した接続損失の抑制効果が高いため、その結果、全体としてコア間での接続損失のばらつきを低く抑えることができる。

実施形態に係る光ファイバ接続構造の縦断面図である。マルチコア光ファイバ心線の斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は、マルチコア光ファイバの変形例の接続端面の正面図である。マルチコア光ファイバが収容された光コネクタのフェルールの端面の正面図である。ファンアウト部品の斜視図である。光ファイバ心線の斜視図である。マルチコア光ファイバ接続部が収容された光コネクタのフェルールの端面の正面図である。軸ずれ量と接続損失との関係を示すグラフである。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る光ファイバ接続構造Ｃを示す。

本実施形態に係る光ファイバ接続構造Ｃは、光通信システムにおいて、マルチコア光ファイバ心線１０の一端部に取り付けられた光コネクタ１３と、ファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３に取り付けられた光コネクタ２５との接続により構成されている。

図２はマルチコア光ファイバ心線１０を示す。

マルチコア光ファイバ心線１０は、マルチコア光ファイバ１１とそれを被覆するように設けられた被覆層１２とを有する。マルチコア光ファイバ心線１０の外径は例えば２００〜７００μｍである。

マルチコア光ファイバ１１は、例えば石英ガラスで形成されている。マルチコア光ファイバ１１の横断面形状は円形である。マルチコア光ファイバ１１の外径は例えば１００〜５００μｍである。

マルチコア光ファイバ１１は、７個のコア１１１とそれらを被覆するように設けられたクラッド１１２とを有する。

各コア１１１は、相対的に高屈折率であり、例えば、屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。各コア１１１の横断面における外郭形状は円形である。各コア１１１の直径は、好ましくは６μｍ以上、より好ましくは８μｍ以上であり、また、好ましくは１４μｍ以下、より好ましくは１２μｍ以下である。隣接コア間のコア中心間の間隔は、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上であり、また、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。モードフィールド径は、好ましくは７μｍ以上、より好ましくは９μｍ以上であり、また、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１３μｍ以下である。ここで、モードフィールド径は、特開２００６−１５４７１３号公報の［００１１］〜［００１４］にも開示されているPetermann IIの定義により求められる（以下、同様）。

コア１１１は、本実施形態では、横断面における中心に１個が配設されていると共に、それを囲うように６個が配置されている。なお、コア１１１の個数は、本実施形態の７個の他、図３（ａ）に示すように１９個であってもよく、図３（ｂ）に示すように３７個であってもよく、例えば２〜３７個である。

クラッド１１２は、相対的に低屈折率であり、例えば、ドーパントがドープされていない純粋な石英ガラス或いは屈折率を低くするフッ素（Ｆ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。

被覆層１２は、例えば紫外線硬化型のアクリル樹脂等で形成されている。被覆層１２の厚さは例えば３０〜２００μｍである。

マルチコア光ファイバ心線１０は、一端部において被覆層１２が所定長剥がされ、そして、それにより露出したマルチコア光ファイバ１１の先端面が、接続対象のファンアウト部品２０との接続端面１１ａに構成されている。

マルチコア光ファイバ心線１０の一端部に取り付けられた光コネクタ１３は、特に限定されるものではなく、例えば、ＦＣ型、ＳＣ型、ＭＵ型等が挙げられる。光コネクタ１３に設けられたフェルール１３１には、図４に示すように、マルチコア光ファイバ心線１０の一端部の露出したマルチコア光ファイバ１１が内嵌めされて収容されており、その面一の端面にマルチコア光ファイバ１１の接続端面１１ａが露出している。なお、フェルール１３１の内壁にマルチコア光ファイバ１１の外周面が接着剤により接着していることが好ましい。

図５はファンアウト部品２０を示す。

ファンアウト部品２０は、マルチコア光ファイバ１１のコア１１１の個数に対応するように、７本の光ファイバ心線２１を備える。７本の光ファイバ心線２１は、１本の周囲に６本が配設された構成を有する。なお、光ファイバ心線２１の本数は、マルチコア光ファイバ１１のコア１１１の個数に対応し、例えば２〜３７本である。

図６は光ファイバ心線２１を示す。

光ファイバ心線２１は、光ファイバ２１１とそれを被覆するように設けられた被覆層２１２とを有する。光ファイバ心線２１の外径は例えば１００〜２５０μｍである。

光ファイバ２１１は、例えば石英ガラスで形成されている。光ファイバ２１１の横断面形状は円形である。光ファイバ２１１の外径は例えば５０〜１２５μｍである。光ファイバ２１１の外径は、汎用性の観点から、好ましくは８０μｍ又は１２５μｍである。

光ファイバ２１１は、横断面における中心に設けられたコア２１１ａとそれを被覆するように設けられたクラッド２１１ｂとを有する。

コア２１１ａは、相対的に高屈折率であり、例えば、屈折率を高めるゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。コア２１１ａの横断面における外郭形状は円形である。コア２１１ａの直径は例えば７〜１５μｍであり、好ましくは９〜１３μｍである。モードフィールド径は、好ましくは８μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上であり、また、好ましくは１６μｍ以下、より好ましくは１４μｍ以下である。

クラッド２１１ｂは、相対的に低屈折率であり、例えば、ドーパントがドープされていない純粋な石英ガラス或いは屈折率を低くするフッ素（Ｆ）等のドーパントがドープされた石英ガラスで形成されている。

被覆層２１２は、例えば紫外線硬化型のアクリル樹脂等で形成されている。被覆層２１２の厚さは例えば１５〜８５μｍである。

ファンアウト部品２０は、７本の光ファイバ心線２１の一端部において被覆層２１２が所定長剥がされ、そして、それにより露出した７本の光ファイバ２１１の一端部が束ねられたバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部２３に構成されている。ファンアウト部品２０は、このマルチコア光ファイバ接続部２３の先端面が、接続対象のマルチコア光ファイバ１１との接続端面２３ａに構成され、また、マルチコア光ファイバ接続部２３から他端側に分岐して延びる７本の光ファイバ心線２１によりシングルコア光ファイバ接続部（不図示）が構成され、そのそれぞれの先端面が接続対象のシングルコア光ファイバ心線（不図示）との接続端面に構成されている。

ファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３に取り付けられた光コネクタ２５は、光コネクタ１３の型に対応したものが選択される。光コネクタ２５に設けられたフェルール２５１には、図７に示すように、マルチコア光ファイバ接続部２３が内嵌めされて収容されており、その面一の端面にマルチコア光ファイバ接続部２３の接続端面２３ａが露出している。なお、フェルール２５１内の光ファイバ２１１間には接着剤が充填されていることが好ましい。また、マルチコア光ファイバ接続部２３は、光ファイバ２１１のバンドルがキャピラリ或いはマルチホールキャピラリに挿入されると共に加熱されて溶融一体化していてもよい。

本実施形態に係る光ファイバ接続構造Ｃでは、マルチコア光ファイバ心線１０の一端部に取り付けられた光コネクタ１３のフェルール１３１の端面に露出したマルチコア光ファイバ１１の接続端面１１ａと、ファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３に取り付けられた光コネクタ２５のフェルール２５１の端面に露出したマルチコア光ファイバ接続部２３の接続端面２３ａとがＰＣ（Physical Contact）接続されている。

そして、本実施形態に係る光ファイバ接続構造Ｃでは、マルチコア光ファイバ１１のモードフィールド径よりも、ファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３における対応する光ファイバ２１１のモードフィールド径の方が大きい。これらのモードフィールド径の差は、マルチコア光ファイバ１１のモードフィールド径を基準として好ましくは２．０％以上、より好ましくは４．０％以上であり、また、好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下であり、更に、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．４μｍ以上であり、また、好ましくは２．０μｍ以下、より好ましくは１．６μｍ以下である。

マルチコア光ファイバ１１の各コア１１１とファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３における対応する光ファイバ２１１のコア２１１ａとの軸ずれ量（コア中心間距離）は、理想的には０であるが、軸ずれ量が最大のものは、通常は不可避的に１．５μｍ以上は生じ、好ましくは２．５μｍ以下、より好ましくは２．０μｍ以下である。

一般に、マルチコア光ファイバとファンアウト部品との光ファイバ接続構造において、それらの間の接続損失の要因として、コアの軸ずれ及びモードフィールド径のミスマッチが挙げられる。従って、マルチコア光ファイバ側のモードフィールド径（ＭＦＤ_１）とファンアウト部品側のモードフィールド径（ＭＦＤ_２）とを一致させれば、接続損失の低減を図ることができ、図８に実線で示すように、仮にコアの軸ずれが無ければ、理論的には接続損失がほとんど０となる。ところが、この場合、軸ずれが大きくなるのに伴って接続損失が急激に増大することになる。一方、マルチコア光ファイバ側のモードフィールド径（ＭＦＤ_１）よりもファンアウト部品側のモードフィールド径（ＭＦＤ_２）の方が大きいと、図８に破線で示すように、仮にコアの軸ずれが無くても、モードフィールド径のミスマッチに起因した接続損失が生じるものの、軸ずれが大きくなるのに伴う接続損失の増大が緩やかであり、マルチコア光ファイバとファンアウト部品との光ファイバ接続構造において最大生じ得る軸ずれの領域（Ｗ）では、前者の場合よりも後者の場合の方が接続損失を低く抑えることができることが分かった。

従って、以上の構成の本実施形態に係る光ファイバ接続構造Ｃによれば、マルチコア光ファイバ１１のモードフィールド径よりも、ファンアウト部品２０のマルチコア光ファイバ接続部２３における対応する光ファイバ２１１のモードフィールド径の方が大きいので、軸ずれの小さいコア１１１，２１１ａでは、モードフィールド径のミスマッチによる接続損失が生じてしまうものの、軸ずれの大きいコア１１１，２１１ａでは、モードフィールド径のミスマッチによる接続損失を凌駕する程度にコア１１１，２１１ａの軸ずれに起因した接続損失の抑制効果が高いため、その結果、全体としてコア間での接続損失のばらつきを低く抑えることができる。具体的には、例えば、最大の軸ずれ量が１．０μｍよりも大きく且つ１．５μｍ以下であれば、（ＭＦＤ_２−ＭＦＤ_１）／ＭＦＤ_１が３．７〜７．７％であることが好ましく、最大の軸ずれ量が１．５μｍよりも大きく且つ２．０μｍ以下であれば、（ＭＦＤ_２−ＭＦＤ_１）／ＭＦＤ_１が３．７〜１５．４％であることが好ましく、最大の軸ずれ量が２．０μｍよりも大きく且つ２．５μｍ以下であれば、（ＭＦＤ_２−ＭＦＤ_１）／ＭＦＤ_１が３．７〜１９．２％であることが好ましい。

本発明は光ファイバ接続構造について有用である。

Ｃ光ファイバ接続構造
１０マルチコア光ファイバ心線
１１マルチコア光ファイバ
１１ａ接続端面
１１１コア
１１２クラッド
１２被覆層
１３光コネクタ
１３１フェルール
２０ファンアウト部品
２１光ファイバ心線
２１１光ファイバ
２１１ａコア
２１１ｂクラッド
２１２被覆層
２３マルチコア光ファイバ接続部
２５光コネクタ
２５１フェルール

Claims

複数のコアを有するマルチコア光ファイバと、各々、単一のコアを有する複数本の光ファイバの一端部がバンドル状のマルチコア光ファイバ接続部に構成されたファンアウト部品とを含み、前記マルチコア光ファイバと前記ファンアウト部品の前記マルチコア光ファイバ接続部とが接続された光ファイバ接続構造であって、
前記マルチコア光ファイバのモードフィールド径よりも、前記ファンアウト部品の前記マルチコア光ファイバ接続部における対応する光ファイバのモードフィールド径の方が大きい光ファイバ接続構造。
請求項１に記載された光ファイバ接続構造において、
前記マルチコア光ファイバの複数のコアにおける隣接コア間のコア中心間の間隔が２０〜８０μｍである光ファイバ接続構造。