JPH0293611A - モード変換コード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光ファイバを伝送路とする光通信システムに於いて、（
ｒＪｌｌ＞モードをシングルモードファイバからマルチ
モードに変換するコードに関し、簡単な構成で６ｄＢ帯
域改善効果を有するモード変換コードを提供することを
目的とし、光ファイバの両端に、光コネクタを設け、一
方の光コネクタのフェルールを偏心させた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ファイバを伝送路とする光通信システムにお
いて、伝搬モードを変換する変換アダプタに関する。

光ファイバの種類には、伝送容量に応じて、シングルモ
ードファイバ（以下３Ｍファイバという）とマルチモー
ドファイバとが有り、このマルチモードファイバはステ
ップインデックスファイバ（以下Ｓｌファイバという）
とグレーデッドインデックスファイバ（以下Ｇｌファイ
バという）に分類される。

本願明細書に於いては、マルチモードファイバをＧｌフ
ァイバで代表して説明する。

３Ｍファイバ及びＧｌファイバに対応して、光源装置に
も３Ｍ用とＧｌ用の２種類があるが、最近光源をＳＭ用
光源に統一し、既存のＧｌファイバに対してＳＭ用光源
を適用する傾向が増加している。

しかしながらＳＭ用光源よりＧＩファイバに光を入射す
る場合、本来ＣＩファイバが有している伝送特性（６ｄ
Ｂ帯域で表現されるベースバンド特性〕が見掛は上劣化
することがあり、これを簡易な方法で改善する事が要望
されている。

ここで、６ｄＢ帯域を、第８図及び第９図を用いて説明
する。

第８図は光フアイバ伝送路により光信号の振幅の減衰を
示す図であり、光ファイバ１０に入射した振幅Ａ０の入
射光は光ファイバの出力端ではＡに減衰されて出力され
る。

光フアイバ伝送では、モード分散、材料分散、導波路分
散（構造分散）と言う３つの原因によって、第９図に示
す様に、変調周波数が高くなるほど、出力側に現れる変
調波形の振幅Ａは小さくなる。

この直流から始まる変調周波数に対する入出力信号の振
幅比の変化（周波数特性）がベースバンド特性と呼ばれ
ており、特に光ファイバの伝送帯域はベースバンド特性
に於いて出力振幅が最大人。か、９６ｄＢ小さくなる点
に於ける変調周波数（第９図のｆ、）を６ｄＢ帯域と呼
ぶ。

〔従来の技術］ Ｇｌファイバのベースバンド特性を制御するのはファイ
バ内を伝搬するモード間の群遅延時間（モード分散）が
主であり、従来は、３Ｍ光源よりＧＩファイバに入射す
ると、Ｇｌファイバ内の光が低次モード励振の状態にな
るため、モード数が少なくなった分だけＧＩファイバ本
来の６ｄＢ帯域よりベースバンド特性が見掛は状良くな
ると考えられていた。

実際にファイバの屈折率分布（以下プロファイルという
）が第１０図（Ａ）に示すように理想的な場合には、６
ｄＢ帯域は見掛は上向上する。しかしプロファイルが第
１０図（Ｂ）に示すように理想から外れたファイバの場
合には、前述したように６ｄＢ帯域が見掛は上劣化する
。

第１０図（Ａ）と（Ｂ）の屈折率分布の差は主にその製
造方法に由来する。

光ファイバを製造する際には、先ずプリフォーム（母材
）を作り、次にこのプリフォームを加熱し溶融軟化させ
て線引きする二段階の工程により製造される。

このプリフォームを造る代表的な方法として、内付けＣ
ＶＤ法（ＭＣＶＤ法）、外付けＣＶＤ法、ＶＡＤ法（気
相軸付は法）等が有る。

ＶＡＤ法によると第１０図（Ａ）に示すようなプロファ
イルを有するファイバを製造できるが、内付けＣＶＤ法
及び外付けＣＶＤ法によると、特に注意しないと最後の
「コラップス」の過程でＧｅＯ□分子等のドーピング材
料が逃げてしまい、コア中央部分に屈折率の低いデイツ
プ領域１１が発生する。

このように、プロファイルが理想から外れた第１０図（
Ｂ）に示すようなファイバの場合に、６ｄＢ帯域の劣化
に対して号ＳＭ光源の後段に大口径のコア径を持つＳｌ
ファイバを数ｍから数１０ｍ挿入し、３Ｍ光源の出射パ
ターンを拡大したり、或いは特開昭５７−１５８６０４
及び特開昭６２７８５０６号に記載されているように、
３Ｍ光源の後段にレンズ系を挿入し、出射ビームサイズ
を拡大する等の方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来例による６ｄＢ帯域改善効果を評価したものを第１
１図及び第１２図に示す。

第１１図は測定方法を示し、発振器２１からの電気信号
をまず３Ｍ光源２２でＥ１０変換し、従来例によるレン
ズ系、もしくはＳｒファイバ２４に入射しだ後さらにＣ
ｌファイバ２０に入射する。

次に、Ｃｌファイバ２０の出射光を０／Ｅ変換し、この
信号をスペクトルアナライザ２７により測定する。

一方ＣＩ光源による６ｄＢ帯域の標準測定は上記の発振
器２１の出力をＧｌ光源２３によりＥ１０変換し、さら
に、ｒｓｃｓ励振器ｊ等の名称で知られる定常モード励
振器２５に入射し、この出力を上記のＣｌファイバに入
射する。

Ｃｌファイバの出力以降は同様にしてＥ１０変換器２６
に入射し、信号をスペクトルアナライザ２７により測定
する。

第１２図は第１１図において測定されたｒＳＭ光源＋従
来例」による６ｄＢ帯域及びｒＧＩ光源＋定常モード励
振器」よりなる標準測定法による６ｄＢ帯域を各々（被
測定物である）Ｃｌファイバの長さを変化させた場合に
ついて示している。

第１２図のグラフで（７）はＧｌ光源と定常モード励振
器の組み合わせの標準測定法によりＣｌファイバの本来
の６ｄＢ帯域を測定した結果である。

（イ）（つ）は３Ｍ光源にＳｌファイバを接続してその
出力をＣｌファイバに入射した特性を示す。

（１）は３Ｍ光源の光をレンズ系を介してＣｌファイバ
に入射させ入射光の開口数又はスポットサイズを任意に
選択し、ファイバ長をパラメータとした場合の特性を示
す。

（才）は３Ｍ光源をＣｌファイバに直結励振した特性を
示す。

第１２図の（（）　（’ｌ）に示される特性は、（才）
に示される特性より６ｄＢ帯域が広くなり、ある程度の
６ｄＢ帯域改善効果があるが、（ア）の本来得られるは
ずの特性と比較すると、６ｄＢ帯域はあまり改善されて
いないことがわかる。

又、（１）の特性に示す様にＳｌファイバの代わりにレ
ンズ系を挿入した場合の改善効果はほとんど無いことが
判明した。

更に、特開昭５７−１５８６０４号及び特開昭６２−７
８５０６号に記載されている様に、Ｇ【ファイバへの入
射光のスポットサイズを拡大することにより６ｄＢ帯域
を改善しようとする先行技術がある。

第１３図は上記スポットサイズを拡大する公知例の特性
試験を行った装置を示し、第１１図と同じ部品は同一番
号で示している。

第１３図でコネクタ２８を引き離してＣｌファイバに入
射されるスポットサイズを変化させる装置を用いて測定
したＣｌファイバ２０への入射光のスポットサイズと６
ｄＢ帯域との関係を、第１４図のグラフに示す。

第１４図のグラフの特性（ａ）に３Ｍ光源による６ｄＢ
帯域を示し、その６ｄＢ帯域幅は２００ＭＨｚ程度で、
Ｃｌファイバ本来の６ｄＢ帯域の特性（ｂ）と比較し、
その帯域幅は狭く、効果的ではなかった。

本発明はこの様な点に迄みてなされたものであり、その
目的とするところは、筒車な構成で３Ｍファイバからの
出射光をモード変換させてＧ１ファイバに於ける６ｄＢ
帯域の劣化を低損失で改善するモード変換コードを提供
することである。

〔問題を解決するための手段］ 本発明は３Ｍ光源からの光をＣｌファイバへ入射した場
合、Ｃｌファイバ内を１０ｋｍ以上伝搬した後も低次モ
ード励振が維持されるという事実より、６ｄＢ帯域の劣
化の原因は、プロファイルの乱れに起因して、低次モー
ド間（２つ若しくは極めて少数のモード間）の群遅延時
間差が大きくなり、帯域制限を受けるためであると考え
た。

即ち、第１Ｏ図（Ｂ）に示すようなプロファイルを有す
るＣｌファイバの場合には、光フアイバ製造プロセス上
コア中心部に屈折率の低いデイツプ領域１１が存在する
ため、低次モード間の群遅延時間差が大きくなると考え
られる。

従って、６ｄＢ帯域改善のためには、３Ｍファイバから
Ｃｌファイバへの光の入射時にＧｌファイハ゛のコア中
心部に集中して３Ｍファイバからの光を入射しない様に
し、かつ高次モード成分を含んだ定常モード励振にモー
ド変換する必要がある。

そこで、本発明は、第１図（ａ）　（ｔ））の様に、シ
ングルモードファイバもしくは、マルチモードングルモ
ードファイバの両端に、光コネクタ６．７を取り付け、
どちらか一方の光コネクタ６がコアの光軸中心がフェル
ールの外周の中心に対し所定量だけ軸ずれする構成にす
ることで、３ＭファイバとＧｌファイバの間に軸ずれを
生じさせ、モード変換を実現することができる。

又、第２図の様に、モード変換コードの該シングルモー
ドファイバもしくは、マルチモードングルモードファイ
バの代わりに、光ファイバで構成した、定常モード励振
器を用いた構成にすると、光コネクタ６．７の偏心のみ
を用いた変換コードよりも特性を良くすることが出来る
。

又第３図のように、一端に光コネクタ７を取り付けた３
Ｍファイバと他端に光コネクタ７”を取り付けたＧｌフ
ァイバと設け、該３Ｍファイバと該ＣＩファイバの該光
コネクタが取り付けされていない端面どうしを所定量軸
ずれさせて接続した構成にすることによって、３Ｍファ
イバとＧｌファイバ間のモード変換を実現することがで
きる。

〔作用〕

第１図（ｂ）に示す様に、光コネクタのフェルールの軸
を所定量ｄだけずらすことで、３Ｍファイバ２からの光
はＣＩファイバ３のコア中心から外れた位置に入射され
るために、ＣＩファイバ３内でコア中心部付近を通る低
次モード励振の光が減少すると共に高次モード成分の光
が発生し、軸ずれ量ｄを適切に選択する事によりＧ■フ
ァイバ３の定常モード励振にモード変換されることにな
る。

又、第２図の様に光コネクタ間に挿入する光ファイバの
代わりに、光ファイバで構成した定常モード励振器を用
いる様にすると更に効果的になる。

第３図に示す様に、光コネクタは通常の光コネクタを用
い、光コネクタ間のファイバを、３ＭファイバとＧ！フ
ァイバにし、３ＭファイバとＧｌファイバの接合面をｄ
だけ、軸ずらして接合することで、３Ｍファイバ２から
の光はＧｌファイバ４のコア中心から外れた位置に入射
されるため、Ｇｌファイバ３内でコア中心部付近を通る
低次モード励振の光が減少すると共に高次モード成分の
光が発生する。

第４図（ａ）は、本発明によるモード変換コードで軸ず
れ量ｄを変化させた場合の６ｄＢ帯域を示し、輔ずれ量
を大きくするに従い６ｄＢ帯域の値は大きくなり、ｄ−
１５μｍ程度で、Ｇｌファイバ本来の６ｄＢ帯域値（２
７５Ｍｔ（ｚ）に達する。

第４図（ａ）でｄを１５μｍ以上にすると、同様に６　
ｄ　Ｂ帯域値は向上するが、それに伴い変換コードにお
ける接続損失が増加するために、むやみに軸ずれを行う
ことは得策ではない。

設計的には、ｄ＝１０μｍ程度から２０μｍ程度の間の
軸ずれが使用範囲として最も効果的である。

第４図（ｂ）はＧｌファイバ端部における出射光の遠視
野像を示し、（ア）の実線は軸ずれの無い場合の出射パ
ターンを示し、（イ）の実線は本発明の軸ずれを所定の
値に設定した場合の出射パターンを示し、（つ）の破線
は、Ｇｌファイバの定常モードパターン（ＧＩ用光源＋
定常モード励振器による入射）を示している。

第４図（ｂ）に於いて、本発明の特性（イ）はＧＴファ
イバの定常モードパターン（つ）と略同じであり軸ずれ
により、定常モード励振を行えることがわかる。

即ち、本発明の様に３ＭファイバとＧｌファイバ間で軸
ずれを行うことによって、３Ｍファイバからの出射光を
ＧＩファイバの定常モード励振にモード変換し、これに
より６ｄＢ帯域の劣化を改善できる。

さらに、Ｇｌファイバ内を伝搬する光は定常モード励振
の状態であるため、ファイバの曲げ等に対しても損失変
動が少なく低損失な光伝送を行うことが出来る。

〔実施例〕

本願の第１の実施例を第１図を用いて説明する第１図に
於いて、２は３Ｍファイバ、３はＧＩファイバ、４，６
．７は光コネクタ、６１は偏心側コネクタフェルール、
７１は非偏心側コネクタフェルール、５はモード変換コ
ード、９はコネクタ接続アダプタを示している。

モード変換コート５は、３ＭファイバかＧｌファイバの
両端に光コネクタ６と７を接続する。

この時一方の光コネクタ６のフェルール６１の光フアイ
バ挿入孔を光コネクタがコアの光軸中心がフェルールの
外周の中心に対し所定ｉｄだけ軸ずれする構成にするこ
とで、アダプタ９を介して光コネクタと接続すると、相
互の光コネクタのコアの位置が偏心することで軸ずれが
生じる。

この様子を第１図（ｂ）にしめす。

モード変換コードにＣＩファイバ３を用いた方が３Ｍフ
ァイバ２を用いる場合より接続損失が低減できる。

フェルール６１の具体的構成を第５図、第６図に示す。

第５図は、第１のフェルールの構成を示している。

フェルール６１の光ファイバ挿入孔ヲ光ファイバ２又は
３の外径よりも大きさよりも大きくし、光ファイバ２又
は３をフェルール６１の孔の内壁にその一部を接触させ
て固定し、隙間に接着剤５７を充填させて軸ずれｄを有
フェルール６１にもたせる構成を示す。

第６図は、第２のフェルールの構成を示している。

フェルール６１の光フアイバ挿入孔を光ファイバ２又は
３と略同径とし、フェルール６１の外周の中心軸よりｄ
だけずらした位置に開口した構成を示している。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。

第１の実施例と同様に、光コネクタ６のフェルール６１
ヲコアの光軸中心がフェルールの外周の中心に対し所定
量ｄだけ軸ずれする構成とし、光コネクタ６と光コネク
タ７の間に、例えばコア径。

クラット径が各々５０とμｍと１２５μｍのＳｔファイ
バ８ａ、Ｇｌファイバｓｂ、ｓｔファイバ８ｃの３種類
のファイバを順に接続した定常モード励振器８を設け、
モード変換をより効果的にしている。

なお８１は融着接続部である。

第３の実施例を第３図にを用いて説明する。

第３図では、光コネクタは通常の光コネクタ７゜７゛を
用い、光コネクタ７．７°に３ＭファイバとＧＩファイ
バを夫々接続し、３ＭファイバとＧ１ファイバの光コネ
クタに接続されていない方をの端面を軸ずれさせて接続
する。

この接続部の拡大図を第７図に示す。

５１は端末処理された光ファイバが軸ずれした状態で放
電加熱等により、融着接続された部分であり、その外周
を補強用鋼線５５とホルメット接着剤５９で囲み、熱処
理チューブ５５にて覆い、光フアイバ接続部の補強をし
ているものである。

更に、その外側を金属またはプラスチック等により箱状
又は筒状部材５８で覆い、この部材５８の端部において
、コードの外被５４と抗張力繊維５３を引き留め固定す
る。

なお図では、示していないが、この部材５８の上にカバ
ーを設け、螺子等の機械的締結手段もしくは接着剤等に
より接続部５０を固定する。

従って、この軸ずれにより、３Ｍファイバ２がら出射す
る光がＣＩファイバ３のコア中心に集中して入射され無
いため高次モード成分を含む、定常モード励振に変換さ
れる。

なお３Ｍファイバのコア２八クラ・ンドを２Ｂとし、Ｇ
ｌファイバのコアを３八クラ・ントを３Ｂとする。

〔発明の効果〕

本発明は３ＭファイバとＣＩファイバを接続するコード
に於いて、一端の光コネクタを軸ずれさせるか、モード
変換コードの光コネクタ間に接続されたシングルモード
ファイバとマルチモートファイバの接続部を軸ずれさせ
ることで、３Ｍファイバからの低次モード励振状態の光
を定常モード励振に変換させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の原理図及び実施例、 第２図は第２の原理図及び実施例、 第３図は第３の原理図及び実施例、 第４図は、ＣＩファイバ端部における出射光の６ｄＢ帯
域とその遠視野像を示すグラフ、第５図は第１の偏心フ
ェルールの構成を示す図、第６図は第２の偏心フェルー
ルの構成を示す図、第７図は光フアイバ接続部の拡大図
、 第８図は光フアイバ伝送路に於ける光信号の振幅の減衰
を示す図 第９図は光ファイバの伝送帯域を示すグラフ、第１０図
はＧｌファイバの屈折率分布の例を示す図、 第１１図は６ｄＢ帯域の測定装置を示す図、第１２図は
従来例による６ｄＢ帯域改善例の特性を示すグラフ、 第１３図はスポットサイズと６ｄＢ帯域の関係を測定す
るための装置を示す図。 第１４図はスポットサイズと６ｄＢ帯域の関係をを示す
グラフである。 図中２は３Ｍファイバ、３はＧｌファイバ、６７は光コ
ネクタ、６１は偏心側コネクタフェルール、７１は非偏
心側コネクタ、５はモード変換コード、をそれぞれ示す
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源側シングルモードファイバから出射された光
   を受光側マルチモードファイバに入射する時シングルモ
   ードファイバとマルチモードファイバとの間を接続する
   コードにおいて、 該シングルモードファイバもしくは、マルチモードモー
   ドファイバの両端に、光コネクタ（６、７）を取り付け
   、どちらか一方の光コネクタ（６）がコアの光軸中心が
   フェルール（６１）の外周の中心に対し所定量だけ軸ず
   れていることを特徴とするモード変換コード。
2. （２）第１項記載のモード変換コードの該シングルモー
   ドファイバもしくは、マルチモードングルモードファイ
   バの代わりに、光ファイバで構成した、定常モード励振
   器（８）を用いたことを特徴とするモード変換コード。
3. （３）光源側シングルモードファイバから出射された光
   を受光側マルチモードファイバに入射する時シングルモ
   ードファイバとマルチモードファイバとの間を接続する
   コードにおいて、 片端に光コネクタ（７）を取り付けたシングルモードフ
   ァイバと片端に光コネクタ（７′）を取り付けたマルチ
   モードファイバとを設け、該シングルモードファイバと
   該マルチモードファイバの該光コネクタ（７、７′）が
   取り付けされていないファイバ端面どうしを所定量軸ず
   れさせて接続したことを特徴とするモード変換コード。