JPH0498206A - 光ファイバ端末および光コネクタ - 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） 本発明はコア径、あるいはコアとクラッドの比屈折率差
の異なる石英系シングルモード光ファイバ同士を低損失
かつ低反射に接続する光ファイバ端末および光コネクタ
に関するものである。

（従来の技術） 石英系シングルモード光ファイバ（以下光ファイバ）の
場合、その使用目的により高比屈折率差光ファイバ、低
比屈折率差光ファイバ、分散シフト光ファイバ、希土類
添加光ファイバ等多種多様なコア径、比屈折率差のもの
が実用に供されている。光通信の高度化、大容量化に伴
い、これらの異種光ファイバが相互接続される場合は今
後増えてくることが予想される。

コア径あるいは比屈折率差の異なる石英系シングルモー
ド光ファイバ同士の接続においては、光ファイバの端面
を直接突き当てる方法と、レンズ等によって光ファイバ
のコアを伝搬する光の界分布を変換して接続する方法が
ある。

第６図は光ファイバ端面を直接突き当てる方式の光コネ
クタの構造例を示す断面図である。図において１と７は
互いにコア径あるいは比屈折率差の異なる光ファイバ、
ＩＡと７Ａは光ファイバ１．７各々のコア、５と５′は
フェルール、６と６′はコネクタハウジングであり、各
々ハウジング本体６Ａ、６−Ａ、締結部６Ｂと６−Ｂ、
押圧バネ６Ｃ，６”Ｃから構成されている。８はアダプ
タ、９は割スリーブである。光ファイバ１，７は各々円
筒状のフェルール５．５′の中心部分に接着固定され、
その端面がフェルール端面５Ａと共に研磨されて整端面
をなしている。フェルール５，５′は各々コネクタハウ
ジング６．６′を具備し、割スリーブ９を備えたアダプ
タ８を介してフェルル端面５Ａを含む整端面を突き合わ
せることで光ファイバ１，７は光学的に接続されている
。

第７図はレンズによって光ファイバのコアを伝搬する光
の界分布を変換して接続する方式の光コネクタの構造例
を示す断面図である。図中、第６図と同一構成部分は同
一符号をもって表わしその説明を省略する。図において
１０と１０−はロッドレンズであり、光ファイバ１，７
に接着または融着した後、フェルール５．５′内に接着
固定され、端面が研磨されている。光ファイバ１あるい
は７を出射したコリメート光１１あるいは１２は各々の
ロッドレンズ１０．ＩＣＩによって界分布が変換され、
第６図の場合と同様にフェルール端面５Ａにおいて光学
的に接続されている。

（発明が解決しようとする課題） 前述の従来例においては以下の問題点があった。

まず第６図に示した、光ファイバ同士の端面を直接突き
当てて接続する方式においては、コア径あるいは比屈折
率差の違いによって伝搬光モードの界分布が異なるため
、ファイバ接続面であ／）７工ルール端面５Ａで界分布
の不整合がまったく吸収されずに大きな接続損失が生じ
てしまう。

一方、第７図に示したレンズによって光ファイバのコア
を伝搬する光の界分布を変換してコア径あるいは比屈折
率差の異なる光ファイバを接続する方式においては、フ
ァイバ接続面であるフェルール端面５Ａで界分布の不整
合が吸収されるので接続損失を低減することができるが
、光ファイバ１と光ファイバ７の界分布が大きく異なる
場合、レンズ１０．１ＣＩのレンズ定数やピッチを各々
の光ファイバに合わせて選定しなければならない。

従って光コネクタ等の接続素子の製造時においてレンズ
部分が使用する光ファイバによって限定され、かつ高精
度にレンズピッチを合わせる必要があるといったことか
ら、生産性や経済性に問題があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、コア径あるいは比
屈折率差の異なる石英系シングルモード光ファイバ同士
を低損失かつ低反射に接続する光ファイバ端末および光
コネクタを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために、請求項（１）の光ファ
イバ端末ではコアあるいはクラッドにドピング剤がドー
プされかつコア径あるいはコアとクラッドの比屈折率差
が互いに異なる石英系シングルモード光ファイバ同士を
融着接続し、前記融着接続部付近を該光ファイバの非溶
融温度範囲で局所的に加熱して前記融着接続部付近のド
ーピング剤を拡散させてなる光ファイバを有し、該光フ
ァイバにおけるドーピング剤の加熱拡散部以外の部分を
整端面となした。請求項（２）の光ファイバ端末ではコ
アあるいはクラッドにドーピング剤がドープされかつコ
ア径あるいはコアとクラッドの比屈折率差が互いに異な
る石英系シングルモード光ファイバ同士を融着接続し、
前記融着接続部付近を光ファイバの非溶融温度範囲で局
所的に加熱して前記融着接続部付近のドーピング剤を拡
散させてなる光ファイバを有し、該光ファイバにおける
ドーピング剤の加熱拡散部分あるいは融着接続部分を整
端面となした。請求項（３）では請求項（１）又は（２
）の光ファイバ端末において前記光ファイバ外周にフェ
ルールを有し、前記整端面が該フェルールの端面を含む
ようにした。請求項（４）では請求項（１）又は（２）
記載の光ファイバ端末が同種同士で一対のコネクタをな
した。請求項（５）では請求項（１）の光ファイバ端末
と請求項（２）記載の光ファイバ端末同士で一対のコネ
クタをなした。

（作　用） 請求項（１）　（３）によると光ファイバ端末の整端面
の位置が、ドーピング剤の加熱拡散されていない部分で
あるので、一方の光ファイバのコア径と比屈折率差によ
って定まる定状的な界分布で伝搬する信号光は、融着部
近傍のドーピング剤の拡散部において、前記界分布が漸
近的に変換されつつ他方の光ファイバに至った後、ドー
ピング剤が拡散されていない部分にいたる過程で他方の
光ファイバのコア径と比屈折率差によって定まる定状的
な界分布に収束して伝搬する。結果として前記光ファイ
バ端末において信号光は、ドーピング剤の拡散部のため
に界分布の不整合が抑制されるので、低損失かつ低反射
にコア径あるいは比屈折率差の異なる光ファイバを伝搬
する事ができる。

請求項（２）　（３）によると、整端面の位置が、ドピ
ング剤の加熱拡散部分あるいは融着接続部分であるので
、前記加熱拡散されていない部分のコアをコア径と比屈
折率差で定まる定状的な界分布で伝搬する信号光は前記
整端面付近、すなわちドーピング剤が拡散された部分に
達すると、その界分布が低損失かつ低反射に漸近的に拡
大され、融着されていた他方のファイバの拡散部とほぼ
一致した界分布で整端面に至る。

請求項（４）　（５）の作用を以下の定義の下に述べる
。

まず整端面が前記加熱拡散されていない位置にある光フ
ァイバ端末の整端面側の光ファイバをγファイバ、γフ
ァイバに融着されている光ファイバがαファイバである
光ファイバ端末をＡ端末、γファイバに融着されている
光ファイバがβファイバである光ファイバ端末をＡ′端
末とする。一方、α、βファイバを融着したものを用い
、前記整端面が融着部付近の前記加熱拡散された位置に
ある光ファイバ端末で、αファイバを含むものをＢ端末
、βファイバを含むものをＢ′端末とする。なお、α、
β、γファイバは各々コア径あるいは比屈折率差の異な
る光ファイバであるとする。

以上の光ファイバ端末の整端面同士を付き当てる光コネ
クタで、結果として異種光ファイバを接続する組み合わ
せは４種類となるので、その各々の作用について述べる
。

まず、Ａ端末とＡ一端末の場合、光ファイバ端末の突き
当て部において同じγファイバを定状的に伝搬している
信号光であるため光の界分布に不整合がない。従って低
損失かつ低反射にαファイバとβファイバを接続するこ
とができる。またＢ端末とＢ一端末の場合、端末作成時
にαファイバとβファイバを融着して加熱拡散している
ので、端末突き当て面での信号光の界分布に不整合がな
いため、低損失かつ低反射にαファイバとβファイバを
接続することができる。そしてＡ端末とＢ′端末あるい
はＡ′端末とＢ端末の場合は、Ａ端末あ・るいはＡ′端
末のγファイバにおける信号光の界分布と、Ｂ′端末あ
るいはＢ端末のαまたはβファイバの拡散部の界分布に
不整合がない状態において、αファイバとβファイバが
低損失かつ低反射に接続される。

（実施例１） 本発明の第１の実施例を第１図から第３図を用いて説明
する。

第１図は本発明による光ファイバ端末の一実施例の構造
を示す断面図であり、第２図は本発明による光コネクタ
の一実施例の構造を示す断面図であり、第３図は本実施
例に供する光ファイバ端末の製造過程を示す図である。

図において、１，２゜２′および７は各々コアＩＡ、　
２Ａ、　２＝Ａ、　７Ａの径あるいは比屈折率差の異な
る光ファイバ、３と３′は融着部、４と４′はコアのド
ーピング剤拡散部、５と５′はフェルール、６と６′は
コネクタハウジングで、各々ハウジング本体６Ａ。

６′Ａ１締結部６Ｂと６′Ｂ１押圧バネ６Ｃ１６′Ｃか
ら構成されている。８はアダプタ、９は割スリーブ、１
３は光ファイバ端末、１４は光コネクタである。

はじめに本実施例に供する光ファイバ端末の製造過程を
第３図（Ａ）および（Ｂ）を用いて説明する。まず第３
図（Ａ）のようにカアＩＡ、２Ａの径あるいは比屈折率
差の異なる光ファイバ１゜２を融着接続する。その後光
ファイバ１，２の融着部３付近を、光ファイバは溶融し
ないがコアＩＡ、２ＡあるいはクラッドＩＢ、２Ｂに含
まれるドーピング剤は拡散する温度範囲で、バーナ、レ
ザ、ヒータあるいは放電の何れかにより局所的に加熱し
て、ドーピング剤拡散部４を作成する。

以上のようにして製作した光ファイバを光ファイバ２例
のドーピング剤拡散部４から離れた部分で切断後、その
端面がフェルール５の端面より僅かに突き出す位置にお
いてフェルール５を光ファイバ１，２に接着固定し、フ
ェルール端面５Ａと共に研磨して整端面となしたものが
第１図の光ファイバ端末１３となる。

次に第１図を用いて光ファイバ端末１３の機能を説明す
る。なお図において、光ファイバ端末は第３図における
光コネクタ１４に供するようハウジング本体６Ａ、締結
部６Ｂ、押圧バネ６Ｃからなるコネクタハウジング６を
具備している。まず光ファイバ１側からコアＩＡとクラ
ッドＩＢの比屈折率差によって定まる定状的な界分布で
伝搬する信号光は、融着部３近傍のドーピング剤拡散部
４において、界分布が漸近的に変換されつつ光ファイバ
２に結合した後、ドーピング剤が拡散されていない部分
にいたる過程で光ファイバ２のコア２Ａとクラッド２Ｂ
の比屈折率差によって定まる定状的な界分布に収束して
フェルール端面５Ａを含む整端面に達する。結果として
光ファイバ端末１３において信号光は、ドーピング剤拡
散部４のために界分布の不整合が抑制されるので、低損
失かつ低反射にコア径の異なる光ファイバ１，２を伝搬
する事ができる。

さらに第２図を用いて光ファイバ端末１３を光コネクタ
１４に供した場合の効果について説明する。図において
コネクタハウジング６を具備した光ファイバ端末１３と
同じくコネクタハウジング６−を具備した光ファイバ端
末１３−はアダプタ８に締結されており、光ファイバ端
末１３．１３−のフェルール５，５−がアダプタ８内の
割スリブ９によって整列されることで、フェルール５゜
５′に接着固定された光ファイバ２，２′はフェルール
端面５Ａで突き合わされている。なお光ファイバ端末１
３．１３′の光ファイバ１と７はコア径あるいは比屈折
率差が各々異なったものであり、光ファイバ２，２′は
コア径、比屈折率差が等しいものである。まず光ファイ
バ１から伝搬したきた光信号は第１図で説明した様に、
低損失かつ低反射に光ファイバ２に達する。そしてフェ
ルール端面５Ａにおいては、同じ光ファイバ２，２′を
突き当てていることから、伝搬光の界分布に不整合がな
いため、低損失かつ低反射に光接続することができる。

さらに光ファイバ端末１３′の光ファイバ２′から光フ
ァイバ７へも光ファイバ端末１３と同様な理由から低損
失かつ低反射に信号光は伝搬する。従って結果として光
コネクタ１４を用いることで光ファイバ１，７のコア径
あるいは比屈折率差が異なっていても、低損失かつ低反
射に光接続することができるわけである。なお光信号の
伝搬方向が７から１の方向であってもその効果は同様で
ある。

以」二本実施例における光ファイバ端末および光コネク
タは、以下の特徴を有している。

第１点として、光ファイバ２に適合したレンズ系を有し
た受光あるいは発光素子等の光部品のみを用意しておけ
ば、光ファイバ１のコア径によらず光ファイバ端末１３
を用いることができるので、光ファイバ端末１３に接続
する光部品のレンズ系の部品および組立コストを大幅に
低減することができる。

第２点として、光ファイバ端末１３においてはドーピン
グ剤拡散部４以外の部分で光ファイバを切断して整端す
るので、ドーピング剤拡散部の位置に束縛されることな
しに光ファイバ端末を作成できるため、工程が容易にな
り経済性、量産性に優れている。

さらに第３点として、光コネクタ１４においては突き合
わせる光ファイバ２が同種であり、かつ光ファイバ２の
界分布に収束した状態で光コネクタのフェルール端面を
含む整端面同士を突き当てるので低損失かつ低反射にコ
ア径あるいは比屈折率差の異なる光ファイバ１，７が接
続できるということである。

なお本実施例においてファイバ１．７が同種の光ファイ
バであってもよいこと、光ファイバ端末はフェルールを
具備していない状態で端面を研磨あるいは応力破断によ
って整端されてもよいこと、光コネクタ１４は多心であ
ってもよいこと、光ファイバ端末１３のフェルール端面
５Ａを含む整端面を凸球面状あるいは光軸に対して１定
の角度に傾けて研磨してもよいことはいうまでもない。

（実施例２） 本発明の第２の実施例を、第４図に基づいて説明する。

図において、光ファイバ端末１５．１５′および光コネ
クタ１７は次のように作成、構成される。まず第３図で
説明した場合と同様の方法で、コア径あるいは比屈折率
差の異なる光ファイバ１と光ファイバ７を融着、加熱拡
散する。そして融着部で切断してから各々の光ファイバ
をフェルール５，５′に接着固定、端面研磨することに
より、整端面を得、プラグハウジング１６．　１６′を
それぞれ装着して光ファイバ端末１５．１５′とする。

さらに光ファイバ端末１５．１５−をアタツク８に締結
すると、フェル−５，５−のフェルール端面５Ａを含む
整端面が割スリーブ９内で突き合わされ、光コネクタ１
７として光ファイバ１と光ファイバ７を接続する。

次に光コネクタ端末１５．１５−を光コネクタ１７とし
て用いた場合の効果について説明する。

まず光ファイバ１側からコアとクラッドの比屈折率差に
よって定まる定状的な界分布で伝搬する信号光は、光フ
ァイバ端末１５のドーピング剤拡散部４において、界分
布が漸近的に変換、拡大されつつフェルール端面５Ａを
含む整端面に達する。

そして整端面においては、端末作成時に融着、加熱拡散
している部分を切断、整端しているため界分布に不整合
がないので、信号光は低損失かつ低反射に光ファイバ端
末１５−の拡散部４に伝搬する。さらに端末１５′の拡
散部４から拡散されていない部分に信号光が伝搬する過
程で、界分布は漸近的に変換、縮小されながら光ファイ
バ７のコアとクラッドの比屈折率によって定まる定状的
な界分布に収束する。結果として加熱拡散した融着部を
切断し整端した光ファイバ端末１５．１５＝を用いた光
コネクタ１７においては、低損失かつ低反射にコア径あ
るいは比屈折率差の異なる光フアイμ１，７を接続する
ことができる。なお光信号の伝搬方向が７から１の方向
であってもその効果は同様である。

以上本実施例における光コネクタは、以下の特徴を有し
ている。

第１点として、異種光ファイバの融着部を加熱しドーピ
ング剤を拡散させたものを再び切断後、端末としてコネ
クタ化していることから信号光の界分布に不整合がない
ので、コア径あるいは比屈折率差の異なる光ファイバが
低損失かつ低反射に接続できることである。

第２点として、光ファイバ端末のフェルール端面５Ａを
含む整端面において、ドーピング剤の加熱拡散効果によ
り界分布が拡大しているため、光コネクタによる接続時
において光ファイバ１，７の損失に対する軸ずれ許容量
が、加熱拡散以前の光ファイバよりも緩和される。その
ためフェルル等の部品精度が緩和され、経済性、量産性
に優れている。

なお本実施例における光ファイバ端末１５あるいは１５
′は、第１の実施例で示した光ファイバ端末１３あるい
は１３−と嵌合して光コネクタとしてもよいこと、光フ
ァイバ端末はフェルールを具備しない状態で端面を研磨
あるいは応力破断によって整端されていてもよいこと、
光コネクタ１７は多心であってもよいこと、光ファイバ
端子１５あるいは１５′のフェルール端面５Ａを含む整
端面を凸球面状あるいは光軸に対して１定の角度に傾け
て研磨してもよいことはいうまでもない。

（実施例３） 本発明の第３の実施例を第５図に基づいて説明する。第
５図は光導波路等を用いた光回路２０を基板２１上に実
装し、光ファイバによって光回路２０の入出力線を配線
した光配線板の構造を示す図である。第５図（Ａ）は本
発明による光コネクタ１７を用いて配線板を構成したも
ので、第５図（Ｂ）は従来の光コネクタ３０を用いて配
線板を構成した場合の図である。なお図においては１は
コアとクラッドの比屈折率差の小さい低Δファイバとし
、７は比屈折率差の大きい高Δファイバとする。また光
コネクタ１７および３０は基板２１上に固定されている
ものとする。

以下に本実施例の効果を説明する。現在、装置あるいは
遠隔地間を結ぶ光伝送路に用いる光ファイバは、低Δフ
ァイバ１が一般的である。しかしこの低Δファイバ１は
信号光の閉じこめ効果が弱く、光ファイバの曲半径を小
さくすると著しく損失が増大する。従って、第５図（Ｂ
）に示すように、基板２１上の光回路２０の配線に低Δ
ファイバ１を用いると、ファイバ曲げ半径Ｒを大きくし
なければならず、基板２１上の光回路２０の実装密度が
制限されてしまう。一方、高Δファイバ７の場合は、光
の閉じこめ効果が強いため低Δファイバに比べてファイ
バの曲げ半径を小さくすることができる。従って、第５
図（Ａ）に示すように、本発明による光コネクタ１７を
用い伝送路側の低Δファイバ１と光配線用としての高Δ
ファイバ７を低損失かつ低反射に接続すれば、配線板内
のファイバ曲げ半径ｒが低Δファイバ１を使用した場合
に比べて小さくできるため、光回路２０の実装置９ 密度を大幅に向上することができる。

以」−説明したように、本実施例において光コネクタ１
７を用いて比屈折率差の異なる光ファイバを低損失かつ
低反射に接続すれば、基板上の光回路の実装密度を上げ
、装置全体を小型化することができる。

なお本実施例において、光コネクタは１７は光コネクタ
１４でもよいということはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明した如く請求項（１）乃至（５）によればコア
径あるいは比屈折率差の異なる石英系シングルモード光
ファイバを低損失かつ低反射に接続できる量産性に優れ
た光ファイバ端末および光コネクタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバ端末の第１の実施例の
構造を示す断面図、第２図は本発明による光コネクタの
第１の実施例の構造を示す断面図、第３図は本発明の第
１および第２の実施例に供する光ファイバ端末の構造過
程を示す図、第４図は本発明による光ファイバ端末の第
２の実施例の構造を示す断面図、第５図は本発明による
光コネクタの第２の実施例の構造を示す断面図、第６図
は本発明による光コネクタの第３の実施例の構造を示す
構造図、第６図および第７図は従来技術を説明する断面
図である。 図中、１，２．２−．７・・・光ファイバ、３・・・融
着部、４，４−・・・ドーピング剤拡散部、５．５′・
・・フェルール、６，６１６．１６−・・・コネクタハ
ウジング、８・・・アダプタ、９・・・割スリーブ、１
０．１０−・・・レンズ、１１．１２・・・コリメート
光、１３．１１，１５．１５＝・・・光ファイバ端末、
１４．１７．３０・・・光コネクタ、２０・・・光回路
、２１・・・基板。 特許出願人　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　吉　１）精　孝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）コアあるいはクラッドにドーピング剤がドープさ
   れかつコア径あるいはコアとクラッドの比屈折率差が互
   いに異なる石英系シングルモード光ファイバ同士を融着
   接続し、前記融着接続部付近を該光ファイバの非溶融温
   度範囲で局所的に加熱して前記融着接続部付近のドーピ
   ング剤を拡散させてなる光ファイバを有し、 該光ファイバにおけるドーピング剤の加熱拡散部以外の
   部分を整端面となした、 ことを特徴とする光ファイバ端末。
2. （２）コアあるいはクラッドにドーピング剤がドープさ
   れかつコア径あるいはコアとクラッドの比屈折率差が互
   いに異なる石英系シングルモード光ファイバ同士を融着
   接続し、前記融着接続部付近を光ファイバの非溶融温度
   範囲で局所的に加熱して前記融着接続部付近のドーピン
   グ剤を拡散させてなる光ファイバを有し、 該光ファイバにおけるドーピング剤の加熱拡散部分ある
   いは融着接続部分を整端面となした、ことを特徴とする
   光ファイバ端末。
3. （３）前記光ファイバ外周にフェルールを有し、前記整
   端面が該フェルールの端面を含む、 ことを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の光ファ
   イバ端末。
4. （４）請求項（１）又は（２）記載の光ファイバ端末が
   同種同士で一対のコネクタをなした、 ことを特徴とする光コネクタ。
5. （５）請求項（１）記載の光ファイバ端末と請求項（２
   ）記載の光ファイバ端末同士で一対のコネクタをなした
   、 ことを特徴とする光コネクタ。