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技術 マルチコアファイバ用接続器、並びにそれを用いた伝送装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 石山一男野本悦子田中健一
出願日 2014年3月11日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2014-048096
公開日 2015年10月1日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2015-172639
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイドの機械的結合 ライトガイドの光学的結合
主要キーワード ct型 度回転対称 板バネ構造 インターフェースパネル 単一コア シングルコアファイバ 光ファイバアダプタ 方位軸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月1日)のものです。
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図面 (7)

課題

安価な軸ずれ防止機能が付いたマルチコアファイバ接続機器を提供する。

解決手段

基本的に、マルチコアファイバ2を収容するフェルール3の側面を複数方向から加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれ(中心軸回転ずれ)を抑制する。具体的には、フェルール外周に平坦面を設け、加圧部を用いてこの平坦面を加圧することで、マルチコアファイバ2の方位軸ずれを抑制する。さらに、加圧部として、一体型加圧バネを用いることで、従来のシングルコアファイバ接続器に追加工するのみで加圧バネを実装する。

概要

背景

公衆網通信光伝送ステム伝送媒体として、単一コアからなるシングルモードファイバ(Single-core single mode fiber: SC-SMF))が使用されている。例えば、波長の異なる複数の半導体レーザから出力される光信号合波し、それらの信号をSC-SMFに伝搬させること(波長多重方式)で、通信容量の拡大が可能となった。しかし、近年のブロードバンドインターネット多様化スマートフォンの普及をはじめ、企業を中心とするクラウドサービスの導入を背景に、社会全体の情報伝送量爆発的な増大に伴い、SC-SMFを用いた光伝送方式限界見え始めてきている。
SC-SMFを伝搬する光信号のエネルギーが数ワット以上になると、ファイバの材料である石英コアの温度が上昇し溶融する、いわゆるファイバヒューズによって、ファイバの断線が生じる。また、非線形現象ならびに理論的伝送可能な通信帯域シャノン限界)に基づく伝送限界は100テラビット毎秒(テラビット:10の12乗ビット)であり、2020年には、この限界に達すると予想されている(非特許文献1)。

そこで、上記の伝送限界を打破する解決策として、マルチコアファイバ(Multicore fiber: MCF)の適用が検討されている(非特許文献2)。マルチコアファイバとは、光伝送網に使用されている従来の光ファイバと異なり、クラッド内に二つ以上のコアを有する光ファイバのことである。
マルチコアファイバには、マルチコアシングルモードファイバ(Multicore single-mode fiber: MC-SMF)と、マルチコアマルチモードファイバ(Multicore multi-mode fiber: MC-MMF)とがある。MCFを適用することで、伝送する光信号を複数のコアに分配でき、コア一本あたりに閉じ込められる光エネルギー密度を低減できる。従って、ファイバヒューズによるファイバ断線を防止できる。また、一本のコアを伝搬する伝送信号量をシャノン限界より低い範囲で使うことで、通信品質信頼性を確保することができる。

このように、MCFを伝送路として用いた光通信網構築する場合、マルチコアファイバ同士を接続するための接続器、いわゆるコネクタが必要となる。

特許文献1には、マルチコアファイバ用の雌フェルールが開示されている。また、特許文献2には、フェルールを有するマルチコアファイバ用ファンアウト部品が開示されている。

概要

安価な軸ずれ防止機能が付いたマルチコアファイバ接続機器を提供する。基本的に、マルチコアファイバ2を収容するフェルール3の側面を複数方向から加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれ(中心軸回転ずれ)を抑制する。具体的には、フェルール外周に平坦面を設け、加圧部を用いてこの平坦面を加圧することで、マルチコアファイバ2の方位軸ずれを抑制する。さらに、加圧部として、一体型加圧バネを用いることで、従来のシングルコアファイバ用接続器に追加工するのみで加圧バネを実装する。

目的

本発明の目的は、安価な軸ずれ防止機能が付いたマルチコアファイバ接続機器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

マルチコアファイバを保持するフェルールと、前記フェルールを収容するプラグフレームとをそなえた光ファイバ接続器であって、前記フェルールと前記プラグフレーム間に、加圧部が設けられており、前記フェルールは、一端部の外周に複数の平坦面を有し、前記加圧部は、前記各平坦面を加圧し、前記マルチコアファイバの軸方位のずれを抑制する手段として機能する。ことを特徴とするマルチコアファイバ用接続器

請求項2

請求項1において、前記加圧部は、前記複数の平坦面と同数加圧バネ一体化された板バネ構造により構成されていることを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項3

請求項2において、前記フェルールは、マルチコアファイバを保持するフェルール本体と、前記フェルールと共通の軸上に位置するフェルールフランジとを有し、前記フェルールフランジの外周面に前記複数の平坦面が形成されていることを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項4

請求項3において、前記板バネ構造は、前記フェルールの本体と前記フェルールフランジとの間に挟持される金属性円筒状の基部と、該基部の一端から半径方向外側に延び前記フランジ部の外周に形成され前記複数の加圧部となる軸方向に分岐して伸びた板状部とを有し、前記板バネ構造は、前記プラグフレームの内周面で押されて、前記板状部が前記フェルールフランジの平坦面に押し付けられるように構成されていることを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項5

請求項4において、前記板バネ構造は、前記プラグフレームに圧入するための圧入保持突起を有することを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項6

請求項4において、前記フェルールフランジは、外側にコイルバネが設置される径小部と、外側に加圧部が設置される径大部とを有し、前記フェルールフランジの径大部の外周面に前記複数の平坦面が設けられ、前記フェルールフランジの径大部の内側には、前記フェルールの本体の一端部分が挿入・固定され、前記板バネ構造の先端の前記板状部分が前記プラグフレームの内周面で押されて、前記フェルールフランジの平坦面に均等な力で押し付けられるように構成されていることを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項7

マルチコアファイバを保持するフェルールと、前記フェルールを収容するプラグフレームから構成される光ファイバ接続器であって、前記フェルールと前記プラグフレーム間に、加圧部が設けられており、前記フェルールの一端部の外周に複数の平坦面を有し、前記加圧部は、前記各平坦面を加圧し、前記マルチコアファイバの軸方位のずれを抑制する手段として機能し、前記フェルールの他端部が割スリーブに挿入されるように構成されていることを特徴とするマルチコアファイバ用接続器。

請求項8

マルチコアファイバを保持するフェルールと、前記フェルールを収容するプラグフレームから構成される光ファイバ接続器であって、前記マルチコアファイバは、コア部とクラッド部とを有し、前記フェルールと前記プラグフレーム間に、加圧部が設けられており、前記フェルールの一端部の外周に複数の平坦面を有し、前記加圧部は、前記各平坦面を加圧し、前記マルチコアファイバの軸方位のずれを抑制する手段として機能し、一対の前記マルチコアファイバ接続器に収容されている前記マルチコアファイバの各コア部が、前記フェルールの他端部において、マイクロレンズアレイにより光学的に接続されていることを特徴とする光ファイバ接続器。

請求項9

筐体の内部に光モジュールが搭載された伝送装置であって、光ファイバ配線収容のためのパッチパネル面上に、光ファイバアダプタを有し、マルチコアファイバの束線と前記光ファイバアダプタとの間に、請求項1乃至8のいずれかに記載の前記マルチコアファイバ接続器を挿入することを特徴とする光伝送装置

請求項10

請求項9において、前記光ファイバの配線収容のためのインターフェースパネル面上に、光モジュール搭載光ファイバアダプタを備えており、前記マルチコアファイバの束線と前記光モジュール搭載光ファイバアダプタとの間に、前記マルチコアファイバ接続器を挿入することを特徴とする光伝送装置。

技術分野

0001

本発明は、光ファイバ一種であるマルチコアファイバ接続器、並びにそれを用いた伝送装置係り、特に、マルチコアファイバを保持するフェルールと、フェルールを収容するプラグフレームとを含む光ファイバ接続器に関する。

背景技術

0002

公衆網通信光伝送ステム伝送媒体として、単一コアからなるシングルモードファイバ(Single-core single mode fiber: SC-SMF))が使用されている。例えば、波長の異なる複数の半導体レーザから出力される光信号合波し、それらの信号をSC-SMFに伝搬させること(波長多重方式)で、通信容量の拡大が可能となった。しかし、近年のブロードバンドインターネット多様化スマートフォンの普及をはじめ、企業を中心とするクラウドサービスの導入を背景に、社会全体の情報伝送量爆発的な増大に伴い、SC-SMFを用いた光伝送方式限界見え始めてきている。
SC-SMFを伝搬する光信号のエネルギーが数ワット以上になると、ファイバの材料である石英コアの温度が上昇し溶融する、いわゆるファイバヒューズによって、ファイバの断線が生じる。また、非線形現象ならびに理論的伝送可能な通信帯域シャノン限界)に基づく伝送限界は100テラビット毎秒(テラビット:10の12乗ビット)であり、2020年には、この限界に達すると予想されている(非特許文献1)。

0003

そこで、上記の伝送限界を打破する解決策として、マルチコアファイバ(Multicore fiber: MCF)の適用が検討されている(非特許文献2)。マルチコアファイバとは、光伝送網に使用されている従来の光ファイバと異なり、クラッド内に二つ以上のコアを有する光ファイバのことである。
マルチコアファイバには、マルチコアシングルモードファイバ(Multicore single-mode fiber: MC-SMF)と、マルチコアマルチモードファイバ(Multicore multi-mode fiber: MC-MMF)とがある。MCFを適用することで、伝送する光信号を複数のコアに分配でき、コア一本あたりに閉じ込められる光エネルギー密度を低減できる。従って、ファイバヒューズによるファイバ断線を防止できる。また、一本のコアを伝搬する伝送信号量をシャノン限界より低い範囲で使うことで、通信品質信頼性を確保することができる。

0004

このように、MCFを伝送路として用いた光通信網構築する場合、マルチコアファイバ同士を接続するための接続器、いわゆるコネクタが必要となる。

0005

特許文献1には、マルチコアファイバ用の雌フェルールが開示されている。また、特許文献2には、フェルールを有するマルチコアファイバ用ファンアウト部品が開示されている。

0006

特開2008−70675号公報
特開2012−208236号公報

先行技術

0007

盛岡ら:“将来の革新光トランスポートネットワーク技術”,NTT技術ジャーナル(2011.3)p.32
阿部ら:“12コアマルチコアファイバ用PhysicalContact型ファンアウト部品”,2013年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会B−13−29(2013)

発明が解決しようとする課題

0008

マルチコアファイバは、例えば特許文献1の図1に記載のように、ファイバ中心以外にも複数のコアを有する。このため、マルチコアファイバの軸方位がずれると、各コアの軸ずれが生じ、接続損失が大きくなる。また、二つのファイバの接続部を着脱した場合、着脱する度に方位軸のずれが異なるため、接続損失が変化する。従って、軸方位ずれの小さなマルチコアファイバ接続器が望まれる。

0009

すなわち、マルチコアファイバ接続器は、従来のシングルコアファイバの接続器に比べて、方位軸ずれを抑制する新たな機能を有する必要がある。非特許文献1、2、及び、特許文献1には、方位軸ずれの抑制に関する記載はない。一方、特許文献2の発明は、マルチコアファイバ同士を接続するコネクタとは異なり、マルチコアファイバの接続デバイスの一つであるファンアウトデバイスに関するものであり、従って、方位軸ずれを抑制する機能は不要である。

0010

マルチコアファイバ接続機器に方位軸ずれを抑制するための新たな機能を追加することは、高価格になると考えられる。
そこで、本発明の目的は、安価な軸ずれ防止機能が付いたマルチコアファイバ接続機器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明のマルチコアファイバ用接続器は、マルチコアファイバを保持するフェルールと、前記フェルールを収容するプラグフレームとをそなえた光ファイバ接続器であって、前記フェルールと前記プラグフレーム間に、加圧部が設けられており、前記フェルールは、一端部の外周に複数の平坦面を有し、前記加圧部は、前記各平坦面を加圧し、前記マルチコアファイバの軸方位のずれを抑制する手段として機能することを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明の光ファイバ接続器は、マルチコアファイバを収容するフェルールの外周の平坦面を複数方向から加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれ(中心軸回転ずれ)を抑制できる。すなわち、フェルールの外周に複数の平坦面を設け、加圧部を用いてこの平坦面を加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれを防止できる。さらに、加圧部として、一体型加圧バネを用いることで、従来のシングルコアファイバ用接続器に、追加工するのみで加圧バネを実装でき、安価なマルチコアファイバ用光ファイバ接続器を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施例1に係る、マルチコアファイバ用接続器の断面図。
図1のA−B断面を示す概念図。
実施例1のフェルールを保持するための板バネ構造の正面図及び側面図。
実施例1のマルチコアファイバ用接続器を用いて、二つのマルチコアファイバを接続する1つの方法の概念図。
本発明の実施例2に係る、実施例1のマルチコアファイバ用接続器とレンズアレイを用いて、二つのマルチコアファイバを接続する他の方法の概念図。
本発明の実施例3に係る、マルチコアファイバ接続器を用いた光伝送装置の概念図。

0014

本発明は、基本的に、マルチコアファイバを収容するフェルールの側面を複数方向から加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれ(中心軸の回転ずれ)を抑制する。具体的には、フェルールの一端部の外周に平坦面を設け、加圧部を用いてフェルールの平坦面を加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれを抑制できる。さらに、加圧部として、一体型の加圧バネを用いることで、従来のシングルコアファイバ用接続器に、追加工するのみで加圧バネを実装できる。
以下に、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に述べる。

0015

本発明の実施例1に係るマルチコアファイバ用接続器は、マルチコアファイバを保持するフェルールと、このフェルールを収容するプラグフレームから構成される光ファイバ接続器であって、フェルールは、一端部の外周に複数の平坦面を有し、プラグフレームは、平坦面を加圧するための加圧部を有し、フェルールの他端部は割スリーブに挿入される。実施例1のマルチコアファイバ用接続器について、図1図2図3図4を用いて説明する。

0016

図1に、実施例1に係るマルチコアファイバ用接続器の断面構造を示す。図2は、図1のA−B断面の略図である。図3は、フェルールを保持するための板バネ構造の側面図(a)と正面図(b)である。

0017

図1に示されるように、本発明のマルチコアファイバ用接続器1は、基本的に、マルチコアファイバ2を保持するフェルール3と、このフェルール3を収容するプラグフレーム4と、フェルール3と共通の軸上に位置するフェルールフランジ5と、板バネ構造7から構成される。図1の例では、フランジ5は、フェルール3と別体であるが、両者が一体であってもよい。換言すると、本発明のフェルール3は、マルチコアファイバ2を保持するフェルール本体と、このフェルール本体の一端部分12に形成されたフェルールフランジ5とを備えている。

0018

マルチコアファイバ2は、一つのファイバ内に二つ以上のコアを有する光ファイバである。マルチコアファイバ2は、必ずしも一般的な中心にコアを有する三角格子状にコアが配置されたものでなくても良い。例えば、正方格子状にコアが配置されたものでもよい。フェルール3の本体は、マルチコアファイバ2の一部をその内部に収容するための収容体である。通常、フェルールはマルチコアファイバ2の一端部分12に設けられており、他の光ファイバと光学的に接続するために用いられる。

0019

フェルール3の本体は一つの部材から構成されたものでも、二つ以上の部分から構成されたものあってもよい。図1に示す例では、略円柱形状のフェルール本体の一端部分12に、コイルバネ6で押しつけられるようにしてフェルールフランジ5が設けられている。フェルールフランジ5は、外側にコイルバネ6が設置される径小部と、外側に加圧部が設置される径大部とからなっている。すなわち、フェルールフランジ5の径大部の外周面に複数の平坦面を設け、その平坦面を加圧部(例えば板バネ構造7)により均等に加圧する構造となっている。これにより、加圧部はマルチコアファイバの軸方位のずれを抑制する手段として機能する。

0020

本発明のマルチコアファイバ用接続器におけるフェルールは、図2に示したように、縦断面が矩形のフェルールフランジ5の外周の4つの側面に平坦面8を有する。この平坦面はおよそ平坦であればよい。

0021

本実施例では、フェルール3の本体の一端部分12をフェルールフランジ5の径大部内に挿入し、接着剤などで固定する。フェルールフランジ5は、90度回転対称な位置に四つの平坦面8(8a、8b、8c、8d)を有する。そして、プラグフレーム4内には、軸方向に伸びその先端部分が上記各平坦面8a、8b、8c、8dを均等な力Pで加圧するための板状部すなわち加圧部9(9a、9b、9c、9d)がある。図2の加圧部に記載している矢印は力Pの加圧方向を示している。

0022

図3に、加圧部の一例として、板バネ構造型の加圧部9の構造図(正面図=(a))と、側面図=(b))を示す。板バネ構造7は、フェルール3の本体とフェルールフランジ5の径大部との間に挟持される金属性円筒状の基部と、この基部の一端から分岐して半径方向外側に延びフランジ部の外周に4箇所形成される加圧部(板バネ)9、及び圧入保持突起部10とが一体化された構造となっている。加圧部9は、プラグフレーム4の内周面で押されて、その先端部分がフェルールフランジ5の平坦面8に押し付けられるように構成されている。

0023

この板バネ構造7を用いることにより、既存のプラグフレーム4内に容易に、加圧部9a、b、c、dを作製することが可能となる。

0024

圧入保持用突起部10は、フェルールフランジ5の角部の内周の溝に係合して、板バネ構造7がプラグフレーム4に対して位置ずれしないようにするために設けられている。

0025

フェルールフランジ5の径大部の縦断面を他の多角形(5角形や6角形)とし、各辺に平坦面を形成しても良い。あるいは、径大部を円形の縦断面とし、その外周部に複数の平坦面を形成しても良い。

0026

このように、マルチコアファイバを収容するフェルールの外周面を複数方向から均等に加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれ(中心軸の回転ずれ)を抑制できる。すなわち、フェルールの外周に複数の平坦面を設け、加圧部を用いてこの平坦面を均等に加圧することで、マルチコアファイバの方位軸ずれを防止できる。さらに、加圧部として、一体型の板バネを用いることで、従来のシングルコアファイバ用接続器に、追加工するのみで加圧バネを実装でき、安価なマルチコアファイバ用光ファイバ接続器を提供することができる。

0027

図4は、本発明のマルチコアファイバ接続器を用いて、二つのマルチコアファイバを接続するための概念図である。

0028

本発明のマルチコアファイバ接続器1の好ましいものは、フェルール3の他端部分11が、割スリーブ13に挿入される。そして、割スリーブ13の反対側から別のマルチコアファイバ接続器1の他端部分11が挿入されることで、二つのマルチコアファイバ1、1を接続することができる。割スリーブ13は、二つのマルチコアファイバ接続器のフェルール3、3を密着させるように収容することで、二つのマルチコアファイバに含まれる各コアを光学的に接続させ、その接続状態を維持するための光学部品である。

0029

割スリーブ13の内部は、例えば、フェルール3の他端部分11の外周に対応した形状を有する。このため、割スリーブ13は二つのフェルール3を安定に保持することができる。割スリーブ13の二つの端部のそれぞれにマルチコアファイバ接続器が挿入され、それぞれのマルチコアファイバ接続器に収容されているマルチコアファイバ同士が密着する。このようにして、マルチコアファイバに含まれる各コアが光学的に接続される。

0030

本実施例によれば、安価なマルチコアファイバ用光ファイバ接続器を提供することができる。

0031

本発明の実施例2に係るマルチコアファイバ用接続器は、マルチコアファイバを保持するフェルールと、前記フェルールを収容するプラグフレームから構成される光ファイバ接続器であって、前記マルチコアファイバは、コア部とクラッド部とを有し、一対の前記マルチコアファイバ接続器に収容されているマルチコアファイバの各コア部が、前記フェルールの他端部において、マイクロレンズアレイにより光学的に接続されている。

0032

図4で示した1つの接続方法は、フェルールの端部を突き合わせる、いわゆるフィジカルコンタクトと言われる方法である。この方法では、接続損失を低減するために、フェルール端部(即ちマルチコアファイバ端面)の高精度な研磨が必要不可である。この研磨精度は、コア数が増大するにつれて(特にコア数は8以上の場合)、劣化すると言われている(非特許文献2)。

0033

そこで、本実施例では、他の接続方法として、二つのフェルール3、3間にマイクロレンズアレイ15を挿入する。この実施例2のマルチコアファイバ用接続器について、図5を用いて説明する。図5に、実施例2の概念図を示す。200はマルチコアファイバのコア部、300はマルチコアファイバのクラッド部である。なお、左右の一対のフェルール3は、別な部材(図示略)により、相対的な位置関係が固定される。マイクロレンズアレイにより一対の接続することで、フィジカルコンタクトの場合と比較して、同等な接続損失を得るために要求される研磨精度が緩和される。マイクロレンズアレイ15の例として、ナノインプリント技術を用いた屈折率整合レンズ型マイクロレンズアレイがある。

0034

本実施例によれば、より安価なマルチコアファイバ用光ファイバ接続器を提供することができる。

0035

本発明の実施例3に係る光伝送装置について、図6を用いて説明する。この光伝送装置は、光ファイバの配線収容のためのパッチパネル16及びインターフェースパネル19の面上に、実施例1若しくは2のマルチコアファイバ接続器1を挿入するための光ファイバアダプタ17、20を有する。即ち、マルチコアファイバの束線18と光ファイバアダプタ17との間、マルチコアファイバの束線18と光モジュール搭載光ファイバアダプタ20との間に、実施例1若しくは2のマルチコアファイバ接続器1使用されている。なお、伝送装置筐体21の内部には、光モジュールが搭載されている。

0036

通常、外部の光通信網から引き回されてきた光ファイバの長さを調整し、余長部分の吸収を行い光ファイバの配線整理をするため、パッチパネル部分が存在する。シングルコアファイバを用いた場合、近年の伝送容量の増大に伴い、光ファイバの本数ならびにパッチパネル面上の光ファイバアダプタ17、20の個数が増加し、パッチパネル等の面積の増大が問題になっている。

実施例

0037

そこで、図6に示す通り、マルチコアファイバの束線18、マルチコアファイバ接続器1とマルチコアファイバ接続器用光ファイバアダプタ17、20を用いることで、パッチパネル16やインターフェースパネル20の面積の増大の問題を解決することができる。

0038

1マルチコアファイバ用接続器
2 マルチコアファイバ
3フェルール
4プラグフレーム
5フェルールフランジ
6コイルバネ
7板バネ構造
8(8a、8b、8c、8d)平坦面
9(9a、9b、9c、9d)加圧部
10圧入保持用突起部
11 フェルールの他端部分
12 フェルールの一端部分
13割スリーブ
15マイクロレンズアレイ
16パッチパネル
17光ファイバアダプタ
18 マルチコアファイバの束線
19インターフェースパネル
20光モジュール搭載光ファイバアダプタ
21伝送装置筐体
200コア部
300クラッド部。

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