JPH0484110A - 光制御素子内蔵型光伝送用部材 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光フアイバ伝送路や光フアイバ用コネクタ等に
用いられる光制御素子内蔵型光伝送用部材に関する。

〈従来の技術〉 光波術の進展とともに、光信号や光エネルギーの光ファ
イバによる伝送システムが種々の分野で用いられている
。そして、特に光信号を伝送するシステムにおいては、
波長の異なる多数の光信号の中から特定の波長の光信号
を選択して伝送したり、光信号の振幅を減衰させる機能
を有するいわゆる光制御素子が様々な箇所で使用される
ようになってきている。

光制御素子としては、例えば板状の透明材料（ガラス等
）の表面に金属等を薄膜状に蒸着させたものが多く用い
られている。蒸着した金属の素材や膜厚の他、薄膜の膜
数等を変えることにより、多数種の光信号の中から特定
の波長の光信号を選択して伝送するフィルタとしての機
能や、光信号の振幅を減衰させる光固定減衰器としての
機能を実現できる。

光制御素子は作業性を良くするため、通常、なんらかの
部材に組み込まれた形で光ファイバ伝送路の中に配置さ
れたり、あるいは光ファイバを接続する光コネクタ内に
組み込まれた状態で使用される。このようなものの従来
例として、特願昭６３−２５２０００号公報（以下、引
例と称する）に記載された「光ファイバを内蔵したフェ
ルールに光ファイバを切断する深さの切欠を設け、該切
欠に光制御素子を挿入したことを特徴とする光伝送部材
」がある。

このような伝送部材のフェルールには、サブμｍの形状
精度が要求されるため、ジルコニアやアルミナ等の高硬
度の素材が用いられる。そのため、切欠き部の加工はダ
イアモンド砥粒を絡ませた薄肉の精密回転鋸等により行
われる。この場合、製造性を確保するためには、切欠き
部の幅がＩＭ程度以上あることが望ましい。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来の技術では、特に単一モードファイバを
用いたシステムに用いる場合、後述する過剰損失を少な
くするために切欠きの幅を極めて狭くしなければならな
いという問題点があった。

以下、第８図の模式図と第９図のグラフとを用いて、切
欠き部の間隙と過剰損失との関係を説明する。

第８図において、１０はフェルール２ｏに嵌装された光
ファイバであり、図中中央には切欠き部３０が形成され
ている。すなわち、これは同一のモールフィールド径り
の光ファイバ１０．１０’が間隙ｔを以て対峙している
ことと同義である。尚、モールフィールド径りは光ファ
イバ１０のコア１１中を伝搬する光の直径であり、正確
には後述する式により得られるが、その値はコア１１の
直径（コア径）ｄと路間−であるため、図中ではモール
フィールド径りとコア径ｄを同一として表示する。

コア１１内を導波してきた光は、一方の光ファイバ１０
の端面１３がら開口角（ＮＡと称する。コア１１とクラ
ッド１２との屈折率差Δにより近似的に表される。）を
有して出射した後、切欠き部３０内を広がりながら進み
、端面１３“から他方の光フアイバ１０’内に入射する
。このとき光は広がっているため、その一部はコア１１
°に入射するが、他はクラッド１２′に入射する。そし
て、コア１１゛内に入射した光は伝送に供されるが、ク
ラッド１２°内に入射した分は光ファイバ１１′から外
部に散乱し、伝送に供されない。

したがって、クラッド１２°に入射する光は過剰損失（
間隙による伝送損失）Ｌとなる。

第９図には、光の波長を１．３μｍ、クラッド１２の屈
折率を１．４６とした場合の、間隙ｔと過剰損失りの関
係を示している（例えば、Ｄ、ｔ４ＡＲＣＵＳＳ：　ｒ
Ｌｏｓｓ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　　Ｓｉｎｇｌｅ−
Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ　５ｐｌｉｃｅ」、ＢＳＴＪ、ｐ
ｐ、７０３−７１８、ｖｏ１５６、Ｎｏ、　５．１９７
７の式（２２１，（２３）等による）。

通常の単一モード光ファイバではモードフィールド径り
は１０μｍ程度であり、第９図では間隙ｔと過剰損失り
の関係が線ａで表される。

間隙ｔが増加すると過剰損失しも当然に増大し、間隙ｔ
が０．５Ｍで過剰損失りは１０ｄＢ程度となる。波長フ
ィルタ等の光制御素子を設計する場合、過剰損失しは例
えば１ｄＢ以下とすることが求められ、その際の間隙ｔ
は０．１Ｍ程度以下としなければならない。

したがって、このような寸法形状の光制御素子内蔵型光
伝送用部材を実現しようとする場合、切欠き部の加工幅
は０．１Ｍ程度にすることが不可欠であり、前述した引
例においても、切欠き部の幅は例えば０−１５ｍｍとな
っている。このように、切欠き部の幅を０．１順程度と
し、且つその深さをフェルールの半径程度の例えば０．
１５ｗｕｎと狭い溝を加工することは従来の技術では非
常に困難であり、部材の製作コストが高くなるという欠
点があった。

一方、引例にも記載されているように、上述した光伝送
部材をフェルールに切欠き部を設ける方法ではなく、独
立した二つのフェルールの間に光制御素子を挟み込むこ
とにより製作する方法がある。ところがこの場合、両フ
ェルールの中心軸のずれによる伝送損失を防止するため
には、それぞれのフェルールの形状精度の他、フェルー
ル内での光ファイバの保持精度や両フェルール間の整列
精度をいずれもサブμｍとしなければならず、高価にな
ると共に信頼性の保証が困難になるという欠点があった
。また、この方法では二つのフェルールを整列させるた
めの部材（整列スリーブ）が必要になると共に、光伝送
部材の長さが単一のフェルールの長さの２倍となり長尺
となる欠点があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、一体型で且つ
低過剰損失でありながら生産性に優れた光制御素子内蔵
型光伝送部材を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そこで、本発明ではこの課題を解決するために、中心に
光ファイバが配置された円筒上のフェルールと、当該フ
ェルールの側面に形成され且つ当該光ファイバを切断す
る深さを有する切欠き部と、当該切欠き部に挿入固定さ
れた板状の光制御素子とを有する光制御素子内蔵型光伝
送用部材において、前記光ファイバの当該切欠き部と当
接する部分が外径を変化させずにコア径が拡大されたも
のであることを特徴とする光制御素子内蔵型光伝送用部
材を提案するものである。

く作　　　用〉 コア径が拡大されているために、モードフィールド径も
増大し、隙間を大きくしても過剰損失を小さくすること
が可能となる。

〈実　施　例〉 本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第１図〜第５図は本発明の第１の実施例に係り、第１図
には光ファイバの外径を変えずにモードフィールド径を
増大させる方法を示し、第２図と第３図とには実施例の
断面視を示し、第４図には斜視を示し、第５図にはコア
径拡大部付近の拡大視である。

第１図（（支）にはコア１１を拡大する前の光ファイバ
１０を示しである。単一モード用光ファイバーのモード
フィールド径りは光ファイバ１０のＶパラメータ（光フ
ァイバの屈折率分布や光−波長等から定まる光ファイバ
の特性定数）で決まり、次式（前出の、Ｄ、　ＭＡＲＣ
ＵＳＳ　：Ｌｏｓｓ　Ａｎａ、１ｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｉ
ｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｓｐ！１ｃ−ｅＪに
よる。）で表される。

Ｄ＝　（０，６５＋１．６２・Ｖ−””＋２．８８・■
−６）・ｄ通常の単一モード光ファイバでは、コア径は
約９μＩ’ｎ、Ｖの値は２．４程度であり、Ｄは１０μ
ｍ程度である。第１図（（へ）は、光ファイバ１０のコ
ア１１を拡大する方法の原理を模式的に示しである。光
ファイバ１０の所定の部位のコア１１にマイクロトーチ
８０の炎８１により光ファイバ１０が溶融変形しない程
度に加熱し、コア１１に含まれるドーパント（コアの屈
折率を上げるための添加剤）を拡散させる。すると、実
質的にコア１１中にコア径拡大部１４が形成されると共
にＶ値も変化し、コア径拡大部１４のモードフィールド
径Ｄ１を自由に、例えば４０μｍ程度に容易に拡大する
ことが可能である。

このようにしてコア径拡大部１４を形成した光ファイバ
１０を、第２図（ａ）に示す如く、フェルール２０に装
着する。フェルール２０には光ファイバ１０の外径と路
間−径の貫通穴２５がフェルール２０の中心部に精度良
く形成されており、この貫通穴２５に光ファイバ１０を
通す、そして、第２図（紛（第２図（→中、Ａ部拡大視
）に示す如く、前記光ファイバ１０のコア径拡大部１４
が所定の位置（第２図（ａ）において、細径部２３の位
置）となるようにフェルール２０に装着して接着剤２７
等により固定し、フェルール２ｏの先端面２１に研磨等
の端末処理を行う。

光ファイバ１０をフェルール２０に挿入固定後、第３図
に示す如く、コア径拡大部１４に対応する位置に切欠き
部３０を形成する。

図中、２４はフェルール２０の端部に形成された鍔であ
り、プラグ内等での係止に供される。切欠き部３０の幅
すなわち間隙ｔ　Ｊ、を過剰損失りが所定の値以下とな
るように、第９図から求める０本実施例においては、コ
ア径拡大部１４のモードフィールド径Ｄ１が４０μｍと
なっているため、間隙ｔと過剰損失しどの関係は第９図
中で線すで表されている。したがって、例えば過剰損失
りを１ｄＢ以下とする設定する場合、従来では０．１ｍ
ｍ程度であった間隙ｔを１ｍｍ程度以上と１０倍以上に
することができた。したがって、０．１ｍｍ程度の間隙
ｔの加工には製造性が悪くて使用できなかったいわゆる
ダイアモンドソー等の加工性の良い装置によって切欠き
部３ｏを加工することが可能となった。

切欠き部３０の加工後、第４図に示す如く、光制御素子
４０を切欠き部３０に装着して固定する。光制御素子４
０の厚みは切欠き部３０に挿入できるように間隙ｔより
若干小さい。

光制御素子４０には、本体４１の片面あるいは両面に金
属等を蒸着した薄膜等による光制御面４２が形成されて
いる。光制御面４２は、蒸着する材料や蒸着層の層数、
蒸着方法等により、透過する光を減衰させたり、あるい
は特定の波長のみを透過させたりする等、種々の機能を
実現できる。

第５図（ａ）は本実施例における切欠き部３゜に光制御
素子４０を装着した状態を説明するための模式図であり
、第５図（匂には参考のためにコア径拡大部１４を有さ
ない従来の光ファイバ１０を用いた状態の模式図を示し
である。

いずれの場合も、光制御素子４ｏは光制御面４２が光フ
ァイバ１０．１０’の端面１３゜１３′間となるように
切欠き部３０に配置される。切欠き部３０と光制御素子
４０との間隙は、この例では空気であるが、光制御素子
４０や端面１Ｂ、１３’における光反射を低減する必要
がある場合には、屈折率をコア１１と同一に設定した屈
折率整合剤あるいは接着剤を充填する。

本実施例においては、第５図く起に示すように、光ファ
イバ１０のコア１１を通ってきた光はコア径拡大部１４
でモードフィールド径Ｄ１が拡大して端面１３から出射
し、光制御素子４０の光制御面４２を通過して光の減衰
または特定波長の選択等がなされる。しかる後、本体４
１を通過して端面１３°から光ファイバ１０′のコア径
拡大部１４′に入射し、コア１１′に伝送される。光フ
ァイバ１０゜１０”はもともと同一の光ファイバであり
、もともと同一であった貫通穴２５．２５’内に配置さ
れているため、光ファイバ１０，１０′の中心軸にずれ
や角度折れ等はない、更に、端面１３から出射される広
がり角度（ＮＡ）は、ドーパントの拡散によるコア１４
とクラッド１２間の屈折率差の低減により、通常のもの
に比べ小さくなる。これらと、コア径拡大部１４のモー
ドフィールド径Ｄ１が大きいこととにより、端面１３′
に入射した光の大部分はコア径拡大部１４′を通ってコ
ア１１゛に集光されて伝送する。すなわち、第５図（匂
に示したコア１１を拡大しない従来のものに比べ極めて
損失が少ない状態で伝送が行われるのである。

本実施例のフェルール２０は、例えば第６図（電子情報
通信学会昭和６２年総合全国大会予稿集より引用）に示
されたような、光コネクタのプラグ６０に組み込まれて
用いられる。

同図中、５０はアダプタであり、５１は整列スリーブで
ある。

第７図は本考案の第２の実施例に係り、第７図（ａ）に
は個別フェルール７０の構造を部分断面により示し、第
７図（日にはその使用方法を模式的に示しである。

第７図（（至）に示すように、本実施例ではコア径拡大
部１４を有する光ファイバ１０が個別フェルール７０に
固定されている。光ファイバ１０のコア径拡大部１４に
対応する個別フェルール７０の部位には切欠き部３０が
形成され、該部に光制御素子４０が装着されている。

個別フェルール７０の両端２６．２６′は研磨されてい
る。光制御素子４０には、前述したものと同様に、要求
される機能に対応した光制御面４２が形成されている。

本実施例では、光制御素子４０が組み込まれたこの個別
フェルール７０をアダプタ５０内の整列スリーブ５１内
に配置した後、プラグ６０．６０’をその両側から挿入
する。その結果、プラグ６０内のフェルール６１から個
別フェルール７０を介してプラグ６０°内のフェルール
６１°に光が伝送される際に、光制御素子４０により光
の制御が行われるのである０本実施例ではこのような構
成としたため、アダプタ５０内に配置される個別フェル
ール７０を所望の光制御素子４０を有するものに適宜交
換することにより、光制御機能を簡単に変更することが
可能となるのである。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づき詳細に説明したように、本発明に
よれば、一体型で且つ低過剰損失の光制御素子内蔵型光
伝送部材を高い生産性をもって製造できる。したがって
、今後ますます必要になる各種の光制御を低価格で実現
することが可能となる。また、フェルール一体型である
ため、例えば０ＴＤＲの信号光とモニタ光との２種の波
長を用いる装置においてモニタ光のみを遮断したい場合
等、装置先端の光コネクタプラグに本発明を適用したフ
ェルールを組み込むことにより、複雑な構成を要さずに
これを行えるという効果を奏する。

一方、各種の光制御が必要なシステムにおいては、第２
の実施例に示、したような構成とすることにより、個別
フェルールの取り替えにより、簡単且つ柔軟に光制御機
能を変更できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１の実施例に係り、第１図
は光ファイバの外径を変えずにモードフィールド径を増
大させる方法を示す説明図であり、第２図と第３図とは
実施例の断面図であり、第４図は斜視図であり、第５図
はコア径拡大部付近の拡大図である。第６図は光フアイ
バコネクタの斜視図であり、第７図は本考案の第２の実
施例に係り、第７図（ａ）は個別フェルールの′Ｗｉ造
を示す部分断面図であり、第７図（（へ）はその使用方
法を示す模式図である。第８図はモードフィールド径り
のファイバ間に間隙ｔがある場合の光の伝搬の模式図で
あり、第９図はモードフィールド径りを定数とした場合
の間隙ｔと過剰損失しどの関係を示すグラフである。 図面中、 １０は光ファイバ １１はコア、 １２はクラッド、 １４はコア径拡大部、 Ｏはフェルール、 ５は貫通穴、 Ｏは切欠き部、 ０は光制御素子、 Ｏはアダプタ、 ０はプラグ、 ０は個別フェルールである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心に光ファイバが配置された円筒上のフェルールと、
   当該フェルールの側面に形成され且つ当該光ファイバを
   切断する深さを有する切欠き部と、当該切欠き部に挿入
   固定された板状の光制御素子とを有する光制御素子内蔵
   型光伝送用部材において、前記光ファイバの当該切欠き
   部と当接する部分が外径を変化させずにコア径が拡大さ
   れたものであることを特徴とする光制御素子内蔵型光伝
   送用部材。