JP2004077658A - Optical connector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、WDMやラマン増幅などを用いた伝送方式において、ハイパワー(例えば1W以上)の光信号(もしくは励起光)が光ファイバ内を伝播する際においても、その接続部位で使用可能な光コネクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた通信方式はますます需要が大きくなっている。マルチモード光ファイバ、シングルモード光ファイバなど、様々な光ファイバが用いられており、その接続部位には様々な光コネクタが用いられている。
【0003】
光コネクタは、その光損失を低減するために、接続した際の光ファイバ同士の軸ずれ、傾き、間隙が小さくなるように設計されてきた。これらのパラメータを制御することにより、様々な低損失な光コネクタを実現してきた。
【0004】
図1は従来の光コネクタの要部、ここでは接続しようとする光ファイバの先端を含む接続部の一例を示すもので、光ファイバ1(外径約125μm)はフェルール2(SCコネクタの場合は外径約2.5mm、内径約125μm)と呼ばれる管状の部材の中に収納され、その先端は該フェルール2とともに面一の接続端面3を形成する如くなっている。
【0005】
光ファイバ1はコア4及びクラッド5から構成されており、光信号(もしくは励起光)はコア4の中に閉じ込められながら伝搬していく。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在、光通信に用いられている光ファイバは、その大容量通信の可能性から、シングルモード光ファイバが中心である。シングルモード光ファイバはそのコアの直径が約10μmと大変小さいため、大容量の光信号(もしくは励起光)を伝搬させるとパワー密度が大変大きくなり、光コネクタの接続部において端面の損傷を生じたり、その部分を起点とした光ファイバの致命的な欠損(ファイバフューズ現象など)を生じる可能性があるという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、ハイパワー伝送用のシングルモード光ファイバの接続に用いることが可能な光コネクタを実現することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
光コネクタとは別に、光ファイバ関連の技術として、コア径の異なるファイバ同士を結んだり、コリメータを実現するための技術として、シングルモード光ファイバのコア径を拡大して、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術(TEC光ファイバ技術)や、シングルモード光ファイバとグレーテッドインデックス型光ファイバを適切な条件でつなげることにより、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術(信学技報2002−7、pp.33)が存在する。
【0009】
本発明では、前記課題を解決するため、前述したグレーテッドインデックス型光ファイバを組み合わせる技術を採用して接続部でのスポットサイズを拡大し、単位面積当たりの光パワーを低減させ、ハイパワーの光信号(もしくは励起光)を問題なく伝播可能な光コネクタを実現する。
【0010】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の光コネクタの第1の実施の形態、ここでは請求項1に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、図中、11はハイパワーの光信号(もしくは励起光)伝送用のシングルモード光ファイバ、12はスポットサイズ拡大用のグレーテッドインデックス型(GI型)光ファイバ、13はスポットサイズ拡大伝送用のグレーテッドインデックス型(GI型)光ファイバ、14は管状の部材からなる光コネクタフェルール(SCコネクタの場合は外径約2.5mm、内径約125μm、なお、他の大きさのフェルールも適用可能)である。
【0011】
前記3つの光ファイバはフェルール14の中に、互いの中心軸が一致しかつ端面同士が接触する如く、シングルモード光ファイバ11、GI型光ファイバ12、GI型光ファイバ13の順に収納され、GI型光ファイバ13の先端は該フェルール14とともに面一の接続端面15を形成し、これらによって光コネクタの接続部10を構成する如くなっている。
【0012】
ここで、シングルモード光ファイバ11、GI型光ファイバ12及びGI型光ファイバ13の外径は全てフェルール14の内径とほぼ等しい約125μmであり、それぞれのコア111,121,131のコア径a1,a2,a3は、a1<a2<a3の関係にあって、シングルモード光ファイバ11の先端から接続端面15に向かってコア径が小さなものから大きなものへ並ぶように配置されることになり、これによって、光ファイバ11の方向から伝送されてきた光信号のスポットサイズ径を拡大する。
【0013】
光ファイバ11を伝搬してきた光は、光コネクタの接続部10内において、GI型光ファイバ12に伝搬された後、GI型光ファイバ13に伝搬される。この際、GI型光ファイバ12の長さを光信号(または励起光)の波長の1/4ピッチに設計する(なお、GI型光ファイバ13の長さについては、特に制限はなく、実装作業のし易さ、フェルール14の長さ等によって決まる)ことによって、ガウス分布で光ファイバ11を伝搬してきた光信号はガウス分布の形状を保ったまま、光ファイバの軸方向に垂直な平面内で広がった状態でGI型光ファイバ13を伝搬することが可能となる。
【0014】
GI型光ファイバ13内を伝搬する光信号(または励起光)のスポットサイズ半径wは、
w={(λ/πn)・Ag}1/2
但し、Ag=r/(2Δ)1/2
で示されることが報告されている。ここで、rはGI型光ファイバ13のコア131の半径、ΔはGI型光ファイバ13のコア及びクラッドの比屈折率差、λは光信号(または励起光)の波長、nはGI型光ファイバ13のコア131の屈折率である。
【0015】
これらコアの半径r、比屈折率差Δ、信号光波長λ、屈折率nから、GI型光ファイバ13内を伝搬する光信号のスポットサイズ半径wが決定されるため、これらを適切に設定することにより、GI型光ファイバ13において光信号(または励起光)のスポットサイズを、シングルモード光ファイバ11の中を伝搬した場合に比べて数倍の大きさにすることが可能となる。GI型光ファイバ13の先端がフェルール14とともに接続端面15を形成することにより、本発明の光コネクタでは、接続部10での光パワーのピークパワーの減少が実現される。
【0016】
本発明の光コネクタを製造する際は、伝送用光ファイバ11とスポットサイズ拡大用GI型光ファイバ12との接続面16及びスポットサイズ拡大用GI型光ファイバ12とスポットサイズ拡大伝送用GI型光ファイバ13との接続面17は隙間無く接触させ、フェルール14に対して固定された状態を保つように組み立てることにより、これら接続面16及び17で問題が起こらないようにすることが可能となる。
【0017】
ここで、代表的な光コネクタフェルール14の軸方向の長さは8mm以上であるため、伝送用光ファイバ11の一部とスポットサイズ拡大用GI型光ファイバ12及びその接続面16、スポットサイズ拡大用GI型光ファイバ12とスポットサイズ拡大伝送用GI型光ファイバ13及びその接続面17は光コネクタフェルール14内に組み込むことが可能となり、外見上は普通の光コネクタと全く変わらない光コネクタを実現することが可能である。
【0018】
一方、図3に示すように、前述した接続部10同士を、図示しない光コネクタプラグ、アダプタ等を介して接続した場合、頻繁に着脱が行われることにより、その接続部分21は大変不安定である。しかし、本発明の光コネクタの場合、それぞれの接続端面15で信号光のモードフィールド径が広がっていることにより、接続部分21での信号光のピークパワーが減少しており、このような場合にも、問題がおきないような設計になっている。
【0019】
また、図4に示すように、光コネクタでは、接続部分21にその間隙の影響を低減させるために屈折率整合剤22を塗布しているタイプのものが存在する。通常の光ファイバを用いた場合は、ピークパワーが大きいため、接続部分21に塗布された屈折率整合剤22が損傷する可能性が高かったが、本発明の光コネクタでは、そのピークパワーが小さいことから、接続部分21に屈折率整合剤22を塗布しても問題が発生することはない。
【0020】
図5は本発明の光コネクタの第2の実施の形態、ここでは請求項2に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、GI型光ファイバ13の先端及びフェルール14により形成される接続部10の接続端面を球面15’に研磨することにより、接続部分21が隙間無く接続される状態を保てるように設計することが可能である。
【0021】
図6は本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示すもので、光信号(もしくは励起光)伝送用の光ファイバ11(なお、図2では光ファイバ素線の状態を光ファイバ11としたが、ここではこの光ファイバ素線に被覆を施した状態を光ファイバ11とした。)の端部を構成要素として含み、本発明の接続部10を備えた光コネクタプラグ31と、一対の光コネクタプラグ31(但し、図面では1つのみ示している。)を着脱自在に接続するアダプタ32とからなっている。この光コネクタは、接続部10を除いて、ほとんどの部品は従来の光コネクタと同じであり、本発明を適用することによって、従来の光コネクタと全く同じ構造でハイパワー用光コネクタを実現することが可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い光パワーを有する光信号を伝送する光伝送路の接続部位において、本発明の技術を組み込んだ高いピークパワーをもった光信号(もしくは励起光)にも耐えられる光コネクタを用いることによって、本来接続が危険視されていた箇所にも、光コネクタ技術が用いられることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光コネクタの一例を示す接続部の概要図
【図2】本発明の光コネクタの第1の実施の形態を示す接続部の概要図
【図3】本発明の光コネクタの第1の実施の形態における接続の概要図
【図4】本発明の光コネクタの第1の実施の形態における接続の概要図
【図5】本発明の光コネクタの第2の実施の形態を示す接続の概要図
【図6】本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示す説明図
【符号の説明】
10:接続部、11:シングルモード光ファイバ、12:スポットサイズ拡大用GI型光ファイバ、13:スポットサイズ拡大伝送用GI型光ファイバ、14:フェルール、15,15’:接続端面、16,17:接続面、21:接続部分、22:屈折率整合剤、31:光コネクタプラグ、32:アダプタ、111,121,131:コア。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, in a transmission method using WDM, Raman amplification, or the like, even when a high-power (for example, 1 W or more) optical signal (or pumping light) propagates in an optical fiber, light that can be used at a connection portion thereof is used. It is about connectors.
[0002]
[Prior art]
In recent years, communication systems using optical fibers have been increasingly demanded. Various optical fibers such as a multi-mode optical fiber and a single-mode optical fiber are used, and various optical connectors are used in connection portions thereof.
[0003]
Optical connectors have been designed so as to reduce the axial loss, inclination, and gap between optical fibers when connected, in order to reduce the optical loss. By controlling these parameters, various low-loss optical connectors have been realized.
[0004]
FIG. 1 shows an example of a main portion of a conventional optical connector, here an example of a connecting portion including an end of an optical fiber to be connected. An optical fiber 1 (outer diameter of about 125 μm) is a ferrule 2 (in the case of an SC connector, It is housed in a tubular member called an outer diameter of about 2.5 mm and an inner diameter of about 125 μm), and its tip forms a flush
[0005]
The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, single mode optical fibers are mainly used for optical fibers currently used for optical communication because of the possibility of large capacity communication. Since the single mode optical fiber has a very small core diameter of about 10 μm, the power density becomes very large when a large-capacity optical signal (or pumping light) is propagated, and the end face may be damaged at the connection part of the optical connector. However, there is a problem that a fatal defect (such as a fiber fuse phenomenon) of the optical fiber starting from that portion may occur.
[0007]
An object of the present invention is to realize an optical connector that can be used for connecting a single mode optical fiber for high power transmission.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Apart from the optical connector, as a technology related to optical fibers, as a technology for connecting fibers with different core diameters, or as a technology for realizing a collimator, the core diameter of a single mode optical fiber is expanded and propagated in the optical fiber. Under the appropriate conditions, a technology to spread or restore the intensity distribution of the optical signal in a plane perpendicular to the axial direction of the optical fiber or to restore the original (TEC optical fiber technology), and a single mode optical fiber and a graded index type optical fiber A technique of spreading or returning the intensity distribution of an optical signal propagating in an optical fiber in a plane perpendicular to the axial direction of the optical fiber by connecting the optical signals (IEICE Technical Report 2002-7, pp. 33) has been developed. Exists.
[0009]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the technology for combining the above-mentioned graded index type optical fibers is employed to increase the spot size at the connection portion, reduce the optical power per unit area, and provide a high-power light. An optical connector capable of transmitting a signal (or excitation light) without any problem is realized.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 shows an outline of a connecting portion in a first embodiment of the optical connector of the present invention, here, an embodiment corresponding to
[0011]
The three optical fibers are housed in a
[0012]
Here, the outer diameters of the single mode
[0013]
The light that has propagated through the
[0014]
The spot size radius w of an optical signal (or pump light) propagating in the GI
w = {(λ / πn) · Ag} 1/2
However, Ag = r / (2Δ) 1/2
Is reported. Here, r is the radius of the
[0015]
The spot size radius w of the optical signal propagating in the GI
[0016]
When manufacturing the optical connector of the present invention, the
[0017]
Here, since the length of the representative
[0018]
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the above-mentioned connecting
[0019]
As shown in FIG. 4, there is a type of optical connector in which a refractive index matching agent 22 is applied to the
[0020]
FIG. 5 shows an outline of a connecting portion in an optical connector according to a second embodiment of the present invention, here, an embodiment corresponding to claim 2, which is formed by a tip of a GI
[0021]
FIG. 6 shows an example of an entire optical connector to which the present invention is applied, and an
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical signal (or pump light) having a high peak power incorporating the technology of the present invention is provided at a connection portion of an optical transmission line for transmitting an optical signal having a high optical power. By using an optical connector that can withstand the above, the optical connector technology will be used even in places where connection was originally regarded as dangerous.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a connection part showing an example of a conventional optical connector. FIG. 2 is a schematic view of a connection part showing a first embodiment of the optical connector of the present invention. FIG. FIG. 4 is a schematic view of a connection in the first embodiment. FIG. 4 is a schematic view of a connection in the first embodiment of the optical connector of the present invention. FIG. 5 shows a second embodiment of the optical connector of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the entire optical connector to which the present invention is applied.
10: connection part, 11: single mode optical fiber, 12: GI optical fiber for spot size expansion, 13: GI optical fiber for spot size expansion transmission, 14: ferrule, 15, 15 ': connection end face, 16, 17 : Connection surface, 21: connection portion, 22: refractive index matching agent, 31: optical connector plug, 32: adapter, 111, 121, 131: core.
Claims (2)
シングルモード光ファイバの先端と接続端面との間にコア径の異なる複数のグレーテッドインデックス光ファイバを、シングルモード光ファイバの先端から接続端面に向かってコア径が小さなものから大きなものへ並ぶよう配置してなる接続部を設けた
ことを特徴とする光コネクタ。An optical connector for connecting a single mode optical fiber for high power transmission,
A plurality of graded index optical fibers with different core diameters are arranged between the tip of the single mode optical fiber and the connection end face so that the core diameters are arranged from smaller to larger diameter from the tip of the single mode optical fiber toward the connection end face. An optical connector characterized by having a connection portion formed as described above.
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