JPH0789165B2 - 光スタ−カプラ - Google Patents
光スタ−カプラInfo
- Publication number
- JPH0789165B2 JPH0789165B2 JP15607586A JP15607586A JPH0789165B2 JP H0789165 B2 JPH0789165 B2 JP H0789165B2 JP 15607586 A JP15607586 A JP 15607586A JP 15607586 A JP15607586 A JP 15607586A JP H0789165 B2 JPH0789165 B2 JP H0789165B2
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- Japan
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- optical
- star coupler
- optical fiber
- glass tube
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバを伝送する光ビームを複数本の光
ファイバに分配する光スターカプラに関する。
ファイバに分配する光スターカプラに関する。
光ファイバ伝送技術の急速な進歩にともない、電子計算
機−電子計算機間や電子計算機−端末間のデータ伝送に
光ファイバを使用する光データリンクの研究開発が活発
に行われている。この光データリンクを構成する上で、
複数本の入力用光ファイバからの光信号をミキシングし
て複数本の出力用光ファイバに低損失で、かつ均等に分
配し得る光スターカプラは必須のデバイスである。
機−電子計算機間や電子計算機−端末間のデータ伝送に
光ファイバを使用する光データリンクの研究開発が活発
に行われている。この光データリンクを構成する上で、
複数本の入力用光ファイバからの光信号をミキシングし
て複数本の出力用光ファイバに低損失で、かつ均等に分
配し得る光スターカプラは必須のデバイスである。
本発明者等は、先に第３図に示す光スターカプラを提案
した。これはガラス管（石英ガラス管）２内に複数本の
光ファイバ（1a,1b）を挿入した状態で、上記ガラス管
２の外側から酸水素バーナのような加熱源によって加熱
することにより、管内の光ファイバを間接的に加熱さ
せ、それにより、光ファイバ束にひねり，融着，延伸工
程を加えてひねり・融着・延伸部３を形成させたもので
ある。そして上記光ファイバ部束を管内に宙づり保持し
た状態でその管の両端に接着剤４を加えることにより、
ガラス管２と光ファイバ束とを固定させた構造である。
間接加熱を用いているので、ひねり・融着・延伸部３内
に空気中、あるいは酸水素バーナの火炎中に存在してい
る光吸収損失の原因となる遷移金沿イオン、OHイオンな
どが混入しない。そのため低損失光スターカプラを実現
することができる。また上記間接加熱法は光ファイバ束
に不要な変形を起こさせることなく、精密な形状制御を
行うことができるので、光分配偏差を小さくすることが
できる。さらに、ガラス管２でつねに保護されているの
で、環境変化に対して特性が安定しているとか、最終形
状を一貫プロセスで実現できるので低コスト化を期待で
きるなどの特徴を有している。
した。これはガラス管（石英ガラス管）２内に複数本の
光ファイバ（1a,1b）を挿入した状態で、上記ガラス管
２の外側から酸水素バーナのような加熱源によって加熱
することにより、管内の光ファイバを間接的に加熱さ
せ、それにより、光ファイバ束にひねり，融着，延伸工
程を加えてひねり・融着・延伸部３を形成させたもので
ある。そして上記光ファイバ部束を管内に宙づり保持し
た状態でその管の両端に接着剤４を加えることにより、
ガラス管２と光ファイバ束とを固定させた構造である。
間接加熱を用いているので、ひねり・融着・延伸部３内
に空気中、あるいは酸水素バーナの火炎中に存在してい
る光吸収損失の原因となる遷移金沿イオン、OHイオンな
どが混入しない。そのため低損失光スターカプラを実現
することができる。また上記間接加熱法は光ファイバ束
に不要な変形を起こさせることなく、精密な形状制御を
行うことができるので、光分配偏差を小さくすることが
できる。さらに、ガラス管２でつねに保護されているの
で、環境変化に対して特性が安定しているとか、最終形
状を一貫プロセスで実現できるので低コスト化を期待で
きるなどの特徴を有している。
第３図の構成のものには次のような問題がある。まず第
１の問題点は、温度変動によって光分配率が変化し、ま
た過剰損失も変化するため、光スターカプラの特性とし
て不十分である。たとえば、入，出力ポート数が共に32
のいわゆる32×32ポート型光スターカプラにおいて、−
30℃から＋100℃の温度範囲で、過剰損失変化量は±0.3
dBもあり、また、出力ポートの各々の分配偏差の変化量
も0.8dB近くも生じる。特に０℃以下の低温において上
記光学特性の変化が生じる。この原因を種々の実験によ
り調べた結果、ひねり，融着、延伸部３の外周に被覆し
ている充填材（高分子材料、この場合、シリコーン材）
７の屈折率が低温になるほど高くなり、−30℃近くにな
ると上記光ファイバ束のクラッド部の屈折率とほぼ近い
値になることが原因していた。すなわち、充填材７の屈
折率がクラッド部の値に近づくと、入射ポートから入射
した光はひねり，融着，延伸部３において、コア内を伝
搬するコアモードから徐々にクラッド内を伝搬するクラ
ッディングモードに変換され、ふたたびクラッディング
モードから各々のコアへコアモードとして伝搬されてい
くが、この場合に充填材７内にもクラッディングモード
が伝搬していくようになる。充填材７の屈折率がクラッ
ド部の屈折率に近づけば近づくほどの充填材内を伝搬す
るクラッディングモードの量が大きくなる。ところがこ
の充填材７はガラスに比べると伝送損失が大きく、上記
クラッディングモードは減衰されてしまい、過剰損失を
増大させてしまう。また、充填材７はガラス管２に充填
されているため、クラッド部の断面積に比し、充填材７
の断面積は極めて大きい。そのため、上記コアモードか
らクラッディングモードに変換された光はふたたびコア
モードに変換されにくくなるために分配偏差が変化する
ものと思われた。充填材７がない場合については上記温
度変動による過剰損失変化量，分配偏差の変化量は上記
値よりも軽減されたが、光スターカプラの特性としては
不十分であった。この充填材７がない場合でも光学特性
の変化が生ずるのはガラス管２と光ファイバ束とを固定
するために用いている接着剤（この場合、エポキシ系の
接着剤）が低温になると光ファイバ束に引張応力を生じ
させるため、ひねり，融着，延伸部３でのクラッディン
グモードの伝搬状態を変化させることに起因していると
考えられる。このように、充填材がある場合には極端に
温度特性に問題があり、充填材をなしても温度特性は若
干改善されるが、本質的ではなく、また機械的振動や衝
撃特性が逆に問題になることがわかった。
１の問題点は、温度変動によって光分配率が変化し、ま
た過剰損失も変化するため、光スターカプラの特性とし
て不十分である。たとえば、入，出力ポート数が共に32
のいわゆる32×32ポート型光スターカプラにおいて、−
30℃から＋100℃の温度範囲で、過剰損失変化量は±0.3
dBもあり、また、出力ポートの各々の分配偏差の変化量
も0.8dB近くも生じる。特に０℃以下の低温において上
記光学特性の変化が生じる。この原因を種々の実験によ
り調べた結果、ひねり，融着、延伸部３の外周に被覆し
ている充填材（高分子材料、この場合、シリコーン材）
７の屈折率が低温になるほど高くなり、−30℃近くにな
ると上記光ファイバ束のクラッド部の屈折率とほぼ近い
値になることが原因していた。すなわち、充填材７の屈
折率がクラッド部の値に近づくと、入射ポートから入射
した光はひねり，融着，延伸部３において、コア内を伝
搬するコアモードから徐々にクラッド内を伝搬するクラ
ッディングモードに変換され、ふたたびクラッディング
モードから各々のコアへコアモードとして伝搬されてい
くが、この場合に充填材７内にもクラッディングモード
が伝搬していくようになる。充填材７の屈折率がクラッ
ド部の屈折率に近づけば近づくほどの充填材内を伝搬す
るクラッディングモードの量が大きくなる。ところがこ
の充填材７はガラスに比べると伝送損失が大きく、上記
クラッディングモードは減衰されてしまい、過剰損失を
増大させてしまう。また、充填材７はガラス管２に充填
されているため、クラッド部の断面積に比し、充填材７
の断面積は極めて大きい。そのため、上記コアモードか
らクラッディングモードに変換された光はふたたびコア
モードに変換されにくくなるために分配偏差が変化する
ものと思われた。充填材７がない場合については上記温
度変動による過剰損失変化量，分配偏差の変化量は上記
値よりも軽減されたが、光スターカプラの特性としては
不十分であった。この充填材７がない場合でも光学特性
の変化が生ずるのはガラス管２と光ファイバ束とを固定
するために用いている接着剤（この場合、エポキシ系の
接着剤）が低温になると光ファイバ束に引張応力を生じ
させるため、ひねり，融着，延伸部３でのクラッディン
グモードの伝搬状態を変化させることに起因していると
考えられる。このように、充填材がある場合には極端に
温度特性に問題があり、充填材をなしても温度特性は若
干改善されるが、本質的ではなく、また機械的振動や衝
撃特性が逆に問題になることがわかった。
第２の問題点は、０℃以下の低温度域においては、ガラ
ス管２内の光ファイバ束、特にひねり，融着，延伸部３
がガラス管の両端から引張られる状態になり、このよう
な状態で、周囲からガラス管２に機械的振動や衝撃が加
わると、各々の光ファイバに分配された光信号振幅が変
動したり、分配率を変動させたりすることがわかった。
すなわち、光信号の低周波ドリフト変動を生じることが
わかった。このようなドリフト変動は光アナログ信号伝
送の場合には問題になる。このドリフト変動は前述した
ように、コアモードからクラッディングモード，クラッ
ディングモードからコアモードへの変換係数がそれぞれ
の光ファイバにかかる引張り応力やそれぞれの光ファイ
バ間の間隔の変動などによって変化するためと考えられ
る。
ス管２内の光ファイバ束、特にひねり，融着，延伸部３
がガラス管の両端から引張られる状態になり、このよう
な状態で、周囲からガラス管２に機械的振動や衝撃が加
わると、各々の光ファイバに分配された光信号振幅が変
動したり、分配率を変動させたりすることがわかった。
すなわち、光信号の低周波ドリフト変動を生じることが
わかった。このようなドリフト変動は光アナログ信号伝
送の場合には問題になる。このドリフト変動は前述した
ように、コアモードからクラッディングモード，クラッ
ディングモードからコアモードへの変換係数がそれぞれ
の光ファイバにかかる引張り応力やそれぞれの光ファイ
バ間の間隔の変動などによって変化するためと考えられ
る。
本発明の目的は、上記２つの問題点を解決させることの
できる光スターカプラを実現させることにある。
できる光スターカプラを実現させることにある。
上記目的は、光ファイバ束のひねり・融着・延伸部をガ
ラス管内に有する光スターカプラのガラス管および接着
剤部を保温および断熱効果を有するクッション材で被覆
することにより達成される。
ラス管内に有する光スターカプラのガラス管および接着
剤部を保温および断熱効果を有するクッション材で被覆
することにより達成される。
前述したように、低温領域における過剰損失，分配偏差
の変動は、一つは充填材の屈折率の上昇によるコアモー
ドからクラッディングモード，クラッディングモードか
らコアモードへの変換係数の変化、クラッディングモー
ドの減衰などに起因している。また接着剤の圧縮応力に
よる光ファイバに加わる引張りによるマイクロベンディ
ングロス、上記変換係数の変化などが起因している。さ
らに、低温度域において、光ファイバに加わる機械的振
動および衝撃による光信号ドリフト変動も上記要因によ
って生じている。光スターカプラのガラス管および接着
剤部を保温および断熱効果を有するクッション材で被覆
すれば、周囲温度が−30℃の低温度域に徐々に変化して
いっても、クッション材は保温および断熱効果を有して
いるので、ガラス管２内の温度は上記温度よりも高い温
度に保たれる。また、上記低温度域において機械的振動
および衝撃が加わってもクッション材により光ファイバ
には上記振動および衝撃が緩和される。
の変動は、一つは充填材の屈折率の上昇によるコアモー
ドからクラッディングモード，クラッディングモードか
らコアモードへの変換係数の変化、クラッディングモー
ドの減衰などに起因している。また接着剤の圧縮応力に
よる光ファイバに加わる引張りによるマイクロベンディ
ングロス、上記変換係数の変化などが起因している。さ
らに、低温度域において、光ファイバに加わる機械的振
動および衝撃による光信号ドリフト変動も上記要因によ
って生じている。光スターカプラのガラス管および接着
剤部を保温および断熱効果を有するクッション材で被覆
すれば、周囲温度が−30℃の低温度域に徐々に変化して
いっても、クッション材は保温および断熱効果を有して
いるので、ガラス管２内の温度は上記温度よりも高い温
度に保たれる。また、上記低温度域において機械的振動
および衝撃が加わってもクッション材により光ファイバ
には上記振動および衝撃が緩和される。
第１図に本発明の光スターカプラの実施例を示す。５は
クッション材であり、ガラス管2,接着剤部４を覆うよう
にしてある。このクッション材ガラス管としては、たと
えば、ポリウレタン，スチロール，フェノール，ユリア
などの軟質のスポンジ状のもの、軟質塩化ビニルや塩化
ビニリデン，酢酸繊維素などの高分子材料を用いること
ができる。６は高分子材料のチューブ（この場合、熱収
縮性チューブを使用。）である。
クッション材であり、ガラス管2,接着剤部４を覆うよう
にしてある。このクッション材ガラス管としては、たと
えば、ポリウレタン，スチロール，フェノール，ユリア
などの軟質のスポンジ状のもの、軟質塩化ビニルや塩化
ビニリデン，酢酸繊維素などの高分子材料を用いること
ができる。６は高分子材料のチューブ（この場合、熱収
縮性チューブを使用。）である。
第２図は上記光スターカプラの温度特性を示したもので
ある。実線は本発明の場合、点線は従来法の場合の特性
である。本発明の場合には低温特性が改善されているこ
とがわかる。同様に光分配偏差の変化量も測定したが、
0.2dB以下であることがわかった。また本発明の光スタ
ーカプラについて、高さ1mの所から落下試験を行なった
が、５回の試験結果でも光ファイバの破断は生じず、試
験前の光学特性とほとんど変わらない特性であることを
確認できた。さらにX,Y、およびＺ軸方向への機械的振
動試験に対しても過剰損失の変化量は±0.1dB以下であ
った。そしてこの振動に対して分配された光信号のドリ
フトはほとんど検出されなかった。
ある。実線は本発明の場合、点線は従来法の場合の特性
である。本発明の場合には低温特性が改善されているこ
とがわかる。同様に光分配偏差の変化量も測定したが、
0.2dB以下であることがわかった。また本発明の光スタ
ーカプラについて、高さ1mの所から落下試験を行なった
が、５回の試験結果でも光ファイバの破断は生じず、試
験前の光学特性とほとんど変わらない特性であることを
確認できた。さらにX,Y、およびＺ軸方向への機械的振
動試験に対しても過剰損失の変化量は±0.1dB以下であ
った。そしてこの振動に対して分配された光信号のドリ
フトはほとんど検出されなかった。
本発明は上記実施例に限定されない。まず、光ファイバ
の数量は２本以上何本でよい。多モードファイバ以外に
単一モードファイバでもよい。クッション材は一層だけ
でなく複数層に形成してもよい。たとえば、ガラス管の
外周にまずカーボンフェルトのような強い保温および断
熱材を覆い、その上にクッション材を被覆してもよい。
さらには上記２種類の材質のものを交互に、または順不
同に多層に形成してもよい。なお、ガラス管２内にはシ
リコンゴムなどの高分子材料を充填してあっても、なく
ても上記効果は得られた。また、上記クッション材はガ
ラス管全体を被覆する以外に、ガラス管外周を部分的に
被覆するようにしても上記効果を期待できる。さらに、
上記充填材の代わりにクッション材を用いてもよい。
の数量は２本以上何本でよい。多モードファイバ以外に
単一モードファイバでもよい。クッション材は一層だけ
でなく複数層に形成してもよい。たとえば、ガラス管の
外周にまずカーボンフェルトのような強い保温および断
熱材を覆い、その上にクッション材を被覆してもよい。
さらには上記２種類の材質のものを交互に、または順不
同に多層に形成してもよい。なお、ガラス管２内にはシ
リコンゴムなどの高分子材料を充填してあっても、なく
ても上記効果は得られた。また、上記クッション材はガ
ラス管全体を被覆する以外に、ガラス管外周を部分的に
被覆するようにしても上記効果を期待できる。さらに、
上記充填材の代わりにクッション材を用いてもよい。
本発明によれば、温度変動に対しては、過剰損失，光分
配偏差の変化が非常に小さく、また機械的振動や衝撃が
加わっても分配された光信号のドリフト変動が生じない
極めて高信頼度型の光スターカプラを実現させることが
できる。
配偏差の変化が非常に小さく、また機械的振動や衝撃が
加わっても分配された光信号のドリフト変動が生じない
極めて高信頼度型の光スターカプラを実現させることが
できる。
第１図は本発明の光スターカプラの実施例を示す図、第
２図は本発明の光スターカプラおよび従来法の光スター
カプラの過剰損失の温度特性を示す図、第３図は従来の
光スターカプラの概略図である。 1a,1b……光ファイバ、２……ガラス管、３……ひねり
・融着・延伸部、４……接着剤、５……クッション材、
６……高分子チューブ、７……充填材。
２図は本発明の光スターカプラおよび従来法の光スター
カプラの過剰損失の温度特性を示す図、第３図は従来の
光スターカプラの概略図である。 1a,1b……光ファイバ、２……ガラス管、３……ひねり
・融着・延伸部、４……接着剤、５……クッション材、
６……高分子チューブ、７……充填材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 稔 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−65204（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】光ファイバ束のひねり・融着・延伸部がガ
ラス管で覆われ、その管の両端において光ファイバ束を
接着剤で固定した光スターカプラにおいて、上記管およ
び接着剤部をクッション材で被覆したことを特徴とする
光スターカプラ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、クッショ
ン材として断熱および保温効果を有する材料を含むこと
を特徴とする光スターカプラ。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は２項において、
クッション材の外周を高分子材料のチューブで覆ったこ
とを特徴とする光スターカプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15607586A JPH0789165B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 光スタ−カプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15607586A JPH0789165B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 光スタ−カプラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6313006A JPS6313006A (ja) | 1988-01-20 |
| JPH0789165B2 true JPH0789165B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15619758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15607586A Expired - Fee Related JPH0789165B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 光スタ−カプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789165B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0348803A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-01 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 光ファイバカプラパッケージ |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP15607586A patent/JPH0789165B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6313006A (ja) | 1988-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |