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技術 光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 清倉孝規川野友裕廣田栄伸植松卓威真鍋哲也
出願日 2015年4月17日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-084814
公開日 2016年12月8日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2016-206285
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイドの光学的結合
主要キーワード ゲル状部材 迂回線路 主光ファイバ 受光器アレイ マルチモ 入出力機構 心線対照用 支障移転工事
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

曲げファイバへの側方光入出力を行う光学系において、出力光受光を効率よく行い、入力光高結合効率対象物入射できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供する。

解決手段

ファイバプローブとしてレンズ付光学系13を用いて、受光はマルチモード大コアファイバ12、入射はシングルモードファイバ11を使用することによってマルチモード大コアファイバ12を用いて光源からの弱い光を受光するとともに、シングルモードファイバ11を用いて曲げたファイバ1へ高い結合効率で光を入射することができる。

概要

背景

光ファイバ側方入出力技術は、或る角度で曲げられた光ファイバの曲がり部分の側面に別の光ファイバを突き当てるという構造により、2つの光ファイバ間での光信号の授受を可能にする技術である。以下、この明細書では曲げられるほうの光ファイバを曲げ光ファイバと称し、曲げ光ファイバの側面に突き当てられるほうの光ファイバをプローブファイバと称する。光ファイバ側方入出力技術は、漏洩光モニタ心線対照用試験光入射、あるいは光回線経路変更に係る短瞬断切替器などへの適用が検討されている。

図1は、光ファイバ側方入出力装置を説明するための概念図である。被覆付き光ファイバ主光ファイバ1)などが円筒状の剛体である円筒部2に押し当てられ、曲げ部3が形成される。透明のゲル状部材である屈折率整合剤4が、円筒部2に密着する曲げ部3を覆うように或る程度の厚みを持って盛り上げ形成される。この屈折率整合剤4に差し込むようにプローブファイバ5の端面が曲げ部3に突き当てられて、側方入出力の光学系が形成される。プローブファイバ5の端面には図示しないレンズが形成されても良い。

曲げ部3の円筒部2に接触する部分の曲率半径は例えば1.7mmであり、円弧部分のなす角度は30度程度である。曲げ部3の形成されることで光ファイバの全反射条件緩和され、光を光ファイバの側方から入出力させることが可能になる。曲げ部3からの光は屈折率整合剤4を通ってプローブファイバ5に入射され外部に出力される。光の進行方向は可逆的であり、プローブファイバ5からの光を同じ経路で主光ファイバ1に入力することもできる。

この技術の利用用途として例えば短瞬断切替器が提案されている。短瞬断切替器は例えばアクセス網における光通信線路切替装置に適用されることが可能である。光通信線路切替装置は、光ファイバ側方入出力技術により光信号を迂回線路バイパスさせるための装置である。この種の装置を用いれば支障移転工事などで現用光ファイバを切断しても迂回線路で通信を維持できるので、光通信線路切替工事インサビスで実施できる。

図2は、特許文献1に示される光通信線路切替装置を示す図である。現用光線路光ファイバ100の途中に対をなす側方光入出力機構(51、52)を設けて光を迂回させることで光通信線路切替装置が形成される。さらに図3に示されるように、一対の光通信線路切替装置(53、54)を現用光線路光ファイバ100上に対向配置し、新規光線路光ファイバ200を現用光線路光ファイバ100と並列に接続することで、光経路を現用光線路光ファイバ100から新規光線路光ファイバ200に短瞬断切り替え可能な光学系を形成することができる。

概要

曲げたファイバへの側方光入出力を行う光学系において、出力光受光を効率よく行い、入力光高結合効率対象物に入射できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供する。ファイバプローブとしてレンズ付光学系13を用いて、受光はマルチモード大コアファイバ12、入射はシングルモードファイバ11を使用することによってマルチモード大コアファイバ12を用いて光源からの弱い光を受光するとともに、シングルモードファイバ11を用いて曲げたファイバ1へ高い結合効率で光を入射することができる。

目的

本発明は、上記課題を解決すべく、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、前記曲げ部に断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光入射可能な入射用光ファイバと、前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部に集光する集光レンズと、前記集光レンズと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズにより集光された漏洩光の経路と前記入射用光ファイバからの入射光の経路とを分離する光学系と、前記光学系からの漏洩光を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。

請求項2

前記捕捉部は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバであることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ側方光入出力装置。

請求項3

複数のファイバ並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイと、前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部にそれぞれ集光する集光レンズアレイと、前記集光レンズアレイと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズアレイにより集光された各漏洩光の経路と前記入射用光ファイバアレイからの各入射光の経路とを分離する光学系と、前記光学系からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。

請求項4

前記捕捉部は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバが複数並列する捕捉用光ファイバアレイであることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ側方光入出力装置。

請求項5

複数のファイバの並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイと、前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部にそれぞれ集光する1つの集光レンズと、前記集光レンズと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズにより集光された各漏洩光の経路と前記入射用光ファイバアレイからの各入射光の経路とを分離する光学系と、前記光学系からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、を備えることを特徴とする光ファイバ側方光入出力装置。

請求項6

前記捕捉部は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバが複数並列する捕捉用光ファイバアレイであることを特徴とする請求項5に記載の光ファイバ側方光入出力装置。

請求項7

曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、前記曲げ部に入射用光ファイバの断面を近接し、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能としており、前記曲げ部と前記断面との間に集光レンズを設け、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部に集光し、前記集光レンズと前記断面の間に光学系を設け、前記集光レンズにより集光された漏洩光の経路と前記入射用光ファイバからの入射光の経路とを分離し、前記光学系からの漏洩光を捕捉部で捕捉することを特徴とする光ファイバ側方光入出力方法。

請求項8

前記捕捉部が、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバであることを特徴とする請求項7に記載の光ファイバ側方光入出力方法。

技術分野

0001

本発明は、光ファイバ側方から光を入出力する技術に関する。

背景技術

0002

光ファイバ側方入出力技術は、或る角度で曲げられた光ファイバの曲がり部分の側面に別の光ファイバを突き当てるという構造により、2つの光ファイバ間での光信号の授受を可能にする技術である。以下、この明細書では曲げられるほうの光ファイバを曲げ光ファイバと称し、曲げ光ファイバの側面に突き当てられるほうの光ファイバをプローブファイバと称する。光ファイバ側方入出力技術は、漏洩光モニタ心線対照用試験光入射、あるいは光回線経路変更に係る短瞬断切替器などへの適用が検討されている。

0003

図1は、光ファイバ側方入出力装置を説明するための概念図である。被覆付き光ファイバ主光ファイバ1)などが円筒状の剛体である円筒部2に押し当てられ、曲げ部3が形成される。透明のゲル状部材である屈折率整合剤4が、円筒部2に密着する曲げ部3を覆うように或る程度の厚みを持って盛り上げ形成される。この屈折率整合剤4に差し込むようにプローブファイバ5の端面が曲げ部3に突き当てられて、側方入出力の光学系が形成される。プローブファイバ5の端面には図示しないレンズが形成されても良い。

0004

曲げ部3の円筒部2に接触する部分の曲率半径は例えば1.7mmであり、円弧部分のなす角度は30度程度である。曲げ部3の形成されることで光ファイバの全反射条件緩和され、光を光ファイバの側方から入出力させることが可能になる。曲げ部3からの光は屈折率整合剤4を通ってプローブファイバ5に入射され外部に出力される。光の進行方向は可逆的であり、プローブファイバ5からの光を同じ経路で主光ファイバ1に入力することもできる。

0005

この技術の利用用途として例えば短瞬断切替器が提案されている。短瞬断切替器は例えばアクセス網における光通信線路切替装置に適用されることが可能である。光通信線路切替装置は、光ファイバ側方入出力技術により光信号を迂回線路バイパスさせるための装置である。この種の装置を用いれば支障移転工事などで現用光ファイバを切断しても迂回線路で通信を維持できるので、光通信線路切替工事インサビスで実施できる。

0006

図2は、特許文献1に示される光通信線路切替装置を示す図である。現用光線路光ファイバ100の途中に対をなす側方光入出力機構(51、52)を設けて光を迂回させることで光通信線路切替装置が形成される。さらに図3に示されるように、一対の光通信線路切替装置(53、54)を現用光線路光ファイバ100上に対向配置し、新規光線路光ファイバ200を現用光線路光ファイバ100と並列に接続することで、光経路を現用光線路光ファイバ100から新規光線路光ファイバ200に短瞬断切り替え可能な光学系を形成することができる。

先行技術

0007

特開2012−252099号公報

発明が解決しようとする課題

0008

図1のような光ファイバ側方入出力装置においては結合効率が高いほうが望ましい。結合効率が変わらずとも光源強度を高めることによって、曲げ部3へ入射する光を数倍程度高めることは可能である。一方、曲げ部3から放射される光を受光する場合においてはシングルモードファイバ同士の結合であり、結合効率を高めることは容易ではなく、わずか10μm程度の位置ずれによっても大きく減少することになる。位置ずれによる結合効率の低下が発生すると、増幅中継器最小受光感度に到達せず信号として受信して伝送することが不能になることがある。このように、図1の構成の光ファイバ側方入出力装置には、曲げ部からの漏洩光を確実に捕捉することが困難という課題があった。

0009

ここで、図4のようにプローブファイバとして、ファイバコアが大きなマルチモードファイバ(例えばコア直径50μm)を使用すれば、曲げ部3から放射される光を受光する際の結合効率は改善する。しかし逆方向のプローブファイバ5aから曲げ部3へ入射する場合においては、光源サイズが50μmとなり、曲げ部3上へ投影される像の大きさがそれに伴って拡大されるため、入射する側の結合効率が数十分の1に低下することになる。このような結合効率の低下は光源強度の増大でも補うことは難しい。すなわち、図4の構成の光ファイバ側方入出力装置には、プローブファイバから主光ファイバへの光入力が困難という課題があった。

0010

図1図4の構成の課題を解決するために、ビームスプリッタのような光学系で入力光と漏洩光の経路を分離する光ファイバ側方入出力装置が提案されている。図5は、入力光と漏洩光の経路を分離する光ファイバ側方入出力装置を説明する図である。図5の光ファイバ側方入出力装置は、図1の光ファイバ側方入出力装置の構成にビームスプリッタ6と漏洩光を受光するマルチモードファイバ9を備える。

0011

具体的には、図5の光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部3を形成された主光ファイバ1に曲げ部3を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
曲げ部3に断面を突き当てられ、当該断面を介して曲げ部3に入射光を入射可能なプローブファイバ5と、
曲げ部3と前記断面との間に設けられ、曲げ部3から漏洩する漏洩光の経路を前記断面とは異なる方向に変化させるビームスプリッタ6と、
前記経路を変更された漏洩光を捕捉するマルチモードファイバ9と、
具備することを特徴とする。

0012

図5の光ファイバ側方入出力装置は、主光ファイバ1(シングルモードファイバ)の曲げ部3からの漏洩光λ1を確実に捕捉するためにコア径の大きなマルチモードファイバ9を用いる。つまり、図5の光ファイバ側方入出力装置は、図1の光ファイバ側方入出力装置の課題を解決することができる。一方、図5の光ファイバ側方入出力装置において、主光ファイバ1へ入射する入射光λ2については図1の光ファイバ側方入出力装置と同じ構成であるから、結合効率は図1の光ファイバ側方入出力装置と同等である。つまり、図5の光ファイバ側方入出力装置は、図4の光ファイバ側方入出力装置の課題を解決することができる。以上のように、図5の光ファイバ側方入出力装置は、図1図4の構成の課題を解決することができる。

0013

しかし、図5の光ファイバ側方入出力装置は、ビームスプリッタ6が挿入された分、プローブファイバ端部から曲げ部までの入射光の光路長及び曲げ部からマルチモードファイバ端部までの漏洩光の光路長が長くなる。入射光は、その光強度を高めればよいが、漏洩光は漏洩した時点で微弱であり、光路での散乱によりマルチモードファイバ端部に到着するまでにさらに光強度が低減し、十分な光結合効率が得られ難い。この結合効率の低下は光源強度の増大でも補うことは難しい。すなわち、図5の構成の光ファイバ側方入出力装置には、曲げ部からの漏洩光を確実にとらえることができるが、光路長が長く漏洩光の光強度が低下し、結合効率の向上が困難という課題があった。

0014

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法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

0015

本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、主光ファイバとビームスプリッタとの間に集光レンズを配置し、光結合効率を向上させることとした。

0016

具体的には、本発明に係る光ファイバ側方入出力装置は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
前記曲げ部に断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバと、
前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部に集光する集光レンズと、
前記集光レンズと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズにより集光された漏洩光の経路と前記入射用光ファイバからの入射光の経路とを分離する光学系と、
前記光学系からの漏洩光を捕捉する捕捉部と、
を備えることを特徴とする。

0017

また、本発明に係る光ファイバ側方入出力方法は、曲げ部が形成された主光ファイバに対して前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力方法であって、
前記曲げ部に入射用光ファイバの断面を近接し、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能としており、
前記曲げ部と前記断面との間に集光レンズを設け、前記曲げ部から漏洩する漏洩光を集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部に集光し、
前記集光レンズと前記断面の間に光学系を設け、前記集光レンズにより集光された漏洩光の経路と前記入射用光ファイバからの入射光の経路とを分離し、
前記光学系からの漏洩光を捕捉部で捕捉する
ことを特徴とする。

0018

本発明は、曲げ部からの漏洩光をレンズ部で集光させることで散乱を防ぎ、漏洩光の光強度低下を防止でき、主光ファイバからの出射光の結合効率を高めることができる。また、当該レンズ部は、入射光を曲げ部に集光できるため、主光ファイバへの入射光の結合効率を図1図5で説明した構成よりも高めることができる。従って、本発明は、主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

0019

ここで、前記捕捉部は、前記漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバとすることが好ましい。

0020

主光ファイバがテープファイバであってもよい。主光ファイバがテープファイバの場合、次のような構成となる。

0021

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置は、複数のファイバ並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイと、
前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部にそれぞれ集光する集光レンズアレイと、
前記集光レンズアレイと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズアレイにより集光された各漏洩光の経路と前記入射用光ファイバアレイからの各入射光の経路とを分離する光学系と、
前記光学系からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、
を備えることを特徴とする。

0022

テープファイバについての光ファイバ側方入出力装置の他の形態は、複数のファイバの並列方向に曲げ部がそれぞれ形成されたテープファイバの前記ファイバに対して、それぞれの前記曲げ部を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
それぞれの前記曲げ部にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して前記曲げ部に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイと、
前記曲げ部と前記断面との間に設けられ、前記曲げ部から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を前記曲げ部にそれぞれ集光する1つの集光レンズと、
前記集光レンズと前記断面の間に設けられ、前記集光レンズにより集光された各漏洩光の経路と前記入射用光ファイバアレイからの各入射光の経路とを分離する光学系と、
前記光学系からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、
を備えることを特徴とする。

発明の効果

0023

本発明は主光ファイバとの結合効率を入射方向及び出射方向とも改善できる光ファイバ側方入出力装置及び光ファイバ側方入出力方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0024

光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。主光ファイバ(シングルモードファイバ)コアとプローブファイバのシングルモードファイバコア同士の結合であり、主光ファイバからの漏洩光をシングルモードファイバコアで取得する。主光ファイバからの漏洩光の受光量が低いと後段の増幅中継器の最小受光感度に達せず伝送できない。また、プローブファイバの受光できる領域が狭く光軸調整に時間がかかる。
特許文献1に示される光通信線路切替装置を示す図である。
特許文献1に示される光通信システムを示す図である。
光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。主光ファイバ(例えばコアφ10μmのシングルモードファイバ)からプローブファイバ(例えばコアφ50μmマルチモードファイバ)への結合効率は高い。しかし、プローブファイバから主光ファイバへ、光はほとんど結合しない。
光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。主光ファイバ(シングルモードファイバ)コアから出射する漏れ光λ1はコア径の大きなマルチモードファイバ部分で取得できるため受光量を上げることができる。主光ファイバへ入射するλ2に対してはシングルモードファイバコア同士の結合であり結合効率は図1の構成と変わらない値が得られる。
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。
本発明に係る光ファイバ側方入出力装置を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

実施例

0025

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

0026

(実施形態1)
図6は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置301を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

0027

光ファイバ側方入出力装置301は、曲げ部3が形成された主光ファイバ1に対して曲げ部3を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
曲げ部3に断面が近接され、当該断面を介して曲げ部3に入射光を入射可能な入射用光ファイバ11と、
曲げ部3と前記断面との間に設けられ、曲げ部3から漏洩する漏洩光λ1を集光し、前記断面からの入射光λ2を曲げ部3に集光する集光レンズ14と、
集光レンズ14と前記断面の間に設けられ、集光レンズ14により集光された漏洩光λ1の経路と入射用光ファイバ11からの入射光λ2の経路とを分離する光学系13と、
光学系13からの漏洩光λ1を捕捉する捕捉部と、
を備える。

0028

前記捕捉部は、漏洩光を受光するフォトダイオードでもよい。本実施形態では、前記捕捉部は、漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバ12である。

0029

上記目的を達成するために光ファイバ側方入出力装置301は以下のような対策を講じている。
主光ファイバ1(単心ファイバ)を曲げ付与円筒部2によって曲げた曲げ部3から放射される波長λ1の漏洩光を集光レンズ14で集光し、その集光レンズ14に接触し、波長λ1を反射する光学系13(例えば、波長ビームスプリッタ)によって反射させ、大コアのマルチモードファイバ12の端面上に集光し、その大コアファイバ経由で光検出器に伝送されるため、波長λ1の光の検出効率が高まる。一方、光源から入射用光ファイバ11(例えば、シングルモードファイバ)経由で伝送されてきた波長λ2の入射光を光学系13に入射する。光学系13では当該波長を透過するため、入射光は光学系13を介して集光レンズ14に入射し、その集光レンズ14によって主光ファイバの曲げ部3に集光される。

0030

さらに、本実施形態について説明する。実線路上におけるシングルモードファイバ(主光ファイバ1)に対して、曲げ付与円筒部2で曲げを与える。この曲げから拡散されて放射される漏洩光λ1に対して、主光ファイバ1の直径と同程度の直径の集光レンズ14が接続された光学系13を適切な位置に設置する。

0031

主光ファイバ1(シングルモードファイバ)コアから出射する漏洩光λ1は集光レンズ14を介して光学系13に入射する。その後、光学系13で反射され、大コアファイバのマルチモードファイバ12の端面上に集光され、マルチモードファイバ12経由で受光器(不図示)へ到達する。そのため、光ファイバ側方入出力装置301は、図1で説明した光ファイバ側方入出力装置よりも受光効率が向上し、図4で説明した光ファイバ側方入出力装置と同等の十分な受光強度を得ることができる。

0032

一方、光源(不図示)から発せられる波長λ2の入射光は、入射用光ファイバ11(シングルモードファイバ)経由で伝送され、光学系13を経由して集光レンズ14へ入射し、集光レンズ14によって主光ファイバ1の曲げ部3へ入射する。光ファイバ側方入出力装置301は、入射光の入射用光ファイバ11から主光ファイバ1への結合効率について図1で説明した光ファイバ側方入出力装置と同等であり図4で説明した光ファイバ側方入出力装置のように低下することはない。

0033

この光学系13は、波長λ2を透過し、波長λ1を反射するような誘電体多層膜が形成されているが、これは波長λ1を透過し、波長λ2を反射するようにしてもよい。その場合、入射用光ファイバ11とマルチモードファイバ12の位置を図6に示す位置と逆にすればよい。

0034

光源は図示されていないが、本実施形態では、光通信に用いられる半導体レーザDFB−LD等)を想定している。また、受光器は図示されていないが、アバランシェフォトダイオードAPD)等を想定している。入射用光ファイバ11であるシングルモードファイバコアの直径は略10μmであり、マルチモードファイバ12のコアの直径は50μmを想定している。一般的なAPDの直径は50μmであるので、この径のマルチモードファイバと光結合が容易である。

0035

(実施形態2)
図7は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置302を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

0036

光ファイバ側方入出力装置302は、複数のファイバの並列方向に曲げ部3がそれぞれ形成されたテープファイバ17の前記ファイバに対して、それぞれの曲げ部3を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
それぞれの曲げ部3にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して曲げ部3に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイ21と、
曲げ部3と前記断面との間に設けられ、曲げ部3から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を曲げ部3にそれぞれ集光する集光レンズアレイ24と、
集光レンズアレイ24と前記断面の間に設けられ、集光レンズアレイ24により集光された各漏洩光の経路と入射用光ファイバアレイ21からの各入射光の経路とを分離する光学系23と、
光学系23からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、
を備える。

0037

前記捕捉部は、漏洩光を受光するフォトダイオードアレイでもよい。本実施形態では、前記捕捉部は、漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバが複数並列する捕捉用光ファイバアレイ22である。

0038

上記目的を達成するために光ファイバ側方入出力装置302は以下のような対策を講じている。
テープファイバ17を曲げ付与円筒部2によって曲げた曲げ部3から放射される波長λ1の漏洩光を集光レンズアレイ24で集光し、その集光レンズアレイ24に接触し、波長λ1を反射する光学系23によって反射(例えば、波長ビームスプリッタ)させ、捕捉用光ファイバレイ22(マルチモードの大コアファイバアレイ)の端面上に集光し、その大コアファイバアレイ経由で光検出器アレイに伝送されるため、波長λ1の光の検出効率が高まる。一方、光源アレイから入射用光ファイバアレイ21(例えば、シングルモードファイバアレイ)経由で伝送されてきた波長λ2の入射光を光学系23に入射する。光学系23では当該波長を透過するため、入射光は光学系23を介して集光レンズアレイ24に入射し、その集光レンズアレイ24によってテープファイバ17の曲げ部3に集光される。

0039

さらに、本実施形態について説明する。実線路上におけるテープファイバ17(シングルモードファイバを複数本テープ状になるように並べたもの)に対して、曲げ付与円筒部2で曲げを与える。この曲げから拡散されて放射される漏洩光λ1に対して、テープファイバ17の各ファイバの直径と同程度の直径の集光レンズアレイ24が接続された光学系23を適切な位置に設置する。

0040

テープファイバ17の各コアから出射する漏洩光λ1は集光レンズアレイ24を介して光学系23に入射する。その後、光学系23で反射され、マルチモードの大コアファイバアレイ(捕捉用光ファイバレイ22)の端面上に集光され、捕捉用光ファイバレイ22経由で光検出器アレイ(不図示)へ到達する。そのため、光ファイバ側方入出力装置302は、図1で説明した光ファイバ側方入出力装置よりも受光効率が向上し、図4で説明した光ファイバ側方入出力装置と同等の十分な受光強度を得ることができる。

0041

一方、光源アレイ(不図示)から発せられる波長λ2の入射光は、入射用光ファイバアレイ21経由で伝送され、光学系23を経由して集光レンズアレイ24へ入射し、集光レンズアレイ24によってテープファイバ17の曲げ部3へ入射する。光ファイバ側方入出力装置302は、入射光の入射用光ファイバアレイ21からテープファイバ17への結合効率について図1で説明した光ファイバ側方入出力装置と同等であり、図4で説明した光ファイバ側方入出力装置のように低下することはない。

0042

この光学系23は、波長λ2を透過し、波長λ1を反射するような誘電体多層膜が形成されているが、これは波長λ1を透過し、波長λ2を反射するようにしてもよい。その場合、入射用光ファイバアレイ21と捕捉用光ファイバアレイ22の位置を図6に示す位置と逆にすればよい。

0043

光源アレイや受光器アレイは図示されていないが、これは実施形態1と同様に光通信に用いられる半導体レーザ(DFB−LD等)およびアバランシェフォトダイオード(APD)等を想定している。

0044

(実施形態3)
図8は、本実施形態の光ファイバ側方入出力装置303を説明する概念図である。(A)はマルチモードファイバ方向から見た下面図である。(B)は曲げ付与円筒部の中心軸方向から見た側面図である。

0045

光ファイバ側方入出力装置303は、複数のファイバの並列方向に曲げ部3がそれぞれ形成されたテープファイバ17の前記ファイバに対して、それぞれの曲げ部3を介して光を入出力する光ファイバ側方入出力装置であって、
それぞれの曲げ部3にそれぞれの断面が近接され、前記断面を介して曲げ部3に入射光を入射可能な入射用光ファイバアレイ21と、
曲げ部3と前記断面との間に設けられ、曲げ部3から漏洩する漏洩光をそれぞれ集光し、前記断面からの入射光を曲げ部3にそれぞれ集光する1つの集光レンズ34と、
集光レンズ34と前記断面の間に設けられ、集光レンズ34により集光された各漏洩光の経路と入射用光ファイバアレイ21からの各入射光の経路とを分離する光学系23と、
光学系23からの各漏洩光を捕捉する捕捉部と、
を備える。

0046

前記捕捉部は、漏洩光を受光するフォトダイオードアレイでもよい。本実施形態では、前記捕捉部は、漏洩光の波長においてマルチモード伝搬するマルチモードファイバが複数並列する捕捉用光ファイバアレイ22である。
光ファイバ側方入出力装置303は、図7の光ファイバ側方入出力装置302の集光レンズアレイ24が各光路共用の集光レンズ34に置換されたものである。共用の集光レンズとしたことで、集光レンズアレイ24に必要であったアライメント作業を省くことができる。

0047

光ファイバ側方入出力装置303の動作及び効果は、図7の光ファイバ側方入出力装置302と同様である。
つまり、光ファイバ側方入出力装置303は、図1で説明した光ファイバ側方入出力装置よりも受光効率が向上し、図4で説明した光ファイバ側方光入出力装置と同等の十分な受光強度を得ることができる。そして、光ファイバ側方入出力装置303は、入射光の入射用光ファイバアレイ21からファイバテープ17への結合効率について図1で説明した光ファイバ側方光入出力装置と同等であり図4で説明した光ファイバ側方光入出力装置のように低下することはない。

0048

なお、光源アレイや受光器アレイは図示されていないが、これは実施例1と同様に光通信に用いられる半導体レーザ(DFB−LD等)およびアバランシェフォトダイオード(APD)等を想定している。

0049

(その他の実施形態)
この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば屈折率分布型レンズ単体
の代わりに、通常のレンズを使用することも可能である。また、屈折率整合剤は一般的にゲル状であるが、これは、アクリルガラスなど固体透明部材で相当形状のものを使用しても同等の効果が得られる。その他、プローブファイバ及びファイバ保持具材質や形状等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

0050

要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

0051

(発明の効果)
この発明によれば以下のような作用効果が呈せられる。
(1)曲げファイバから放射される光をレンズ付光学系23によって大コアファイバ端面に集光することによって大口径で効率よく受光することができるようになる。そのため曲げファイバから放射される光が弱い場合や、軸ずれによって最適位置から外れた場合でも受光して増幅し伝送することができる。
(2)光源からシングルモードファイバ経由で伝送された光をレンズ付光学系23に入射して曲げファイバの曲げ部に入射することによって効率よく集光して、曲げファイバへ光結合させることができる。
(3)曲げテープファイバから放射される光をレンズアレイ付光学系23によって大コアファイバアレイ端面に集光することによって大口径で効率よく受光することができるようになる。そのため曲げテープファイバから放射される光が弱い場合や、軸ずれによって最適位置から外れた場合でも受光して増幅し伝送することができる。
(4)光源アレイからシングルモードファイバアレイ経由で伝送された光をレンズアレイ付光学系23に入射して曲げテープファイバの曲げ部に入射することによって効率よく集光して、曲げファイバへ光結合させることができる。
(5)曲げテープファイバから放射される光をレンズ付光学系23によって大コアファイバアレイ端面に集光することによって大口径で効率よく受光することができるようになる。そのため曲げテープファイバから放射される光が弱い場合や、軸ずれによって最適位置から外れた場合でも受光して増幅し伝送することができる。
(6)光源アレイからシングルモードファイバアレイ経由で伝送された光をレンズ付光学系23に入射して曲げテープファイバの曲げ部に入射することによって効率よく集光して、曲げファイバへ光結合させることができる。

0052

1:主光ファイバ
2:曲げ付与円筒部
3:曲げ部
4:屈折率整合剤
5、5a:プローブファイバ
9:マルチモードファイバ
11:入射用光ファイバ
12:マルチモードファイバ
13:光学系
14:集光レンズ
17:テープファイバ
21:入射用光ファイバアレイ
22:捕捉用光ファイバアレイ
23:光学系
24:集光レンズアレイ
34:集光レンズ
51、52:側方光入出力機構
53、54:光通信線路切替装置
100:現用光線路光ファイバ
200:新規光線路光ファイバ
301、302、303:光ファイバ側方入出力装置

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