(57)【要約】【課題】光ファイバの曲げ半径を確保するスペースを縮小し、増幅装置等の光学機器に組み込む際に、実装面積を従来よりも縮小できる光カプラの構造を課題とする。【解決手段】光ファイバ１において、光ファイバ１の径よりも細くなった細径部３を形成し、上記細径部３をループ状に折り返して、上記光ファイバ１を筐体７の片端に集中して配線する。【選択図】図１
2004117736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバの光カップリング部とを有し、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
該光カップリング部に至る該複数の光ファイバを、上記筐体の片端に集中して配線したことを特徴とする光カプラ。
【請求項２】
請求項１に記載された光カプラにおいて、
上記光カップリング部は、上記複数の光ファイバを加熱し融着延伸して形成したことを特徴とする光カプラ。
【請求項３】
請求項１に記載された光カプラにおいて、
上記光カップリング部の一端に至る光ファイバがループ状に折り返されてループ部を形成し、
上記ループ部の少なくとも一部が、上記光ファイバを細径化した細径部より形成され、
該ループ部が上記筐体内に収納されていることを特徴とする光カプラ。
【請求項４】
請求項２に記載された光カプラにおいて、
上記融着延伸部がループ状に折り返されてループ部を形成していることを特徴とする光カプラ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載された光カプラにおいて、
上記ループ部は、上記光ファイバよりも低屈折率の樹脂でモールドされていることを特徴とする光カプラ。
【請求項６】
複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバの光カップリング部とを有し、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
上記光カップリング部の一端に至る光ファイバがループ状に折り返されてループ部を形成し、
上記ループ部の少なくとも一部が、上記光ファイバを細径化した細径部より形成され、
上記細径部が上記筐体内で湾曲されて、該光カップリング部の他端に至る該光ファイバとは異なる方向へ向かって該筐体外へ引き出されていることを特徴とする光カプラ。
【請求項７】
複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバを加熱し融着延伸して形成した光カップリング部とを備え、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
該光カップリング部が湾曲されて、該光カップリング部の少なくとも一端に至る上記光ファイバが、該光カップリング部の他端に至る該光ファイバとは異なる方向へ向かって上記筐体外へ引き出されていることを特徴とする光カプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光カプラの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報を一度に大量に送ることのできる光通信が実用化されて、それに使用される光増幅装置等の通信用の光学機器の需要が増大している。このような光学機器の組み立ては、光増幅装置であるエルビウムドープファイバアンプ（以下、ＥＤＦＡという）を例にとってみると、光増幅装置内に増幅部であるエルビウムドープファイバ（以下、ＥＤＦという）や光カプラ、光アイソレータ等の光学部品を固定して、これらの光学部品同士を光ファイバにより連結し、それと同時に外部との入出力をやはり光ファイバを介して行う。
【０００３】
上記の組み立てにおいて、光学部品同士や外部入出力端子との配線を行う光ファイバは、所定の曲げ半径以下に曲げてしまうと伝送損失が増大するおそれがあるため、配線時にはできるだけ曲げ応力の少ないフリーな状態であることが好ましい。
【０００４】
これに対して、従来の光カプラは、融着延伸された光ファイバを固定台に直線状に接着固定し、筐体に固定台ごと挿入した後、筐体の両端を封止することにより、筐体の両端から光ファイバを配線したものであった（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２２２２４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光カプラでは、光ファイバの曲げ半径を確保するスペースが筐体の両側に必要なため、増幅装置などに組み込む際の実装面積が大きくなり、また光ファイバを結束または固定するための留め具も複数必要で、配線の引き回し作業も非常に行いにくいものであった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、増幅装置等の光学機器に組み込む場合に、実装面積を従来よりも縮小できる光カプラを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筐体の両端から配線されていた光ファイバを、筐体の片端に集中して配線することによって上述の問題を解決する。
【０００９】
すなわち、請求項１又は２に係る発明は、複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバの光カップリング部とを有し、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
該光カップリング部に至る該複数の光ファイバを、上記筐体の片端に集中して配線したことを特徴とする。
【００１０】
従って、本発明によれば、筐体の両端に光ファイバを配線する場合に比べ、光ファイバの曲げ半径を確保するスペースが半分で済み、増幅装置等の光学機器に組み込む際に、実装面積を従来よりも縮小でき、増幅装置などの小型化に有効である。
【００１１】
また、光ファイバが筐体の両端に配線されている場合には、光ファイバを結束または固定する留め具などの実装部品が筐体の両端の配線にそれぞれ必要であったが、本発明によれば、光ファイバが筐体の片端に集められており、配線をまとめて束ねることができるため、光ファイバを結束または固定する留め具などの実装部品が少なくて済み、光ファイバの引き回しがやりやすく、増幅装置内において短時間で配線作業が行える。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載された光カプラにおいて、
上記光カップリング部の一端に至る光ファイバがループ状に折り返されてループ部を形成し、
上記ループ部の少なくとも一部が、上記光ファイバを細径化した細径部より形成され、
該ループ部が上記筐体内に収納されていることを特徴とする。
【００１３】
従って、光ファイバを細径化したことにより、光ファイバを曲げたときの内周と外周との歪差が少なくなり、光ファイバの曲げ半径を小さくすることができる。
【００１４】
また、細径化する前の光ファイバ径では、光ファイバを構成しているコアとクラッドの屈折率差が小さいため、光を光ファイバ内部に閉じこめようとする作用が弱く、曲げ損失が大きかったが、上記光ファイバの径を細くすることにより、コアからクラッドへ浸みだした光が、クラッドと光ファイバの外部との間に生じる大きな屈折率差のために放射モードとならず、損失とはなりにくいような強い閉じこめ作用を有する。
【００１５】
これにより、非常に小さな曲げでありながら曲げ損失が殆ど発生せず、微小ループを構成できると共に、低損失なファイバの折り返しをはじめ、自由な角度の曲げが微小領域で可能となる。
【００１６】
また、上記構成によれば、光の分波、合波を行う融着延伸部を避けて細径部を折り返すことにより、分岐比などの光ファイバの特性にバラツキを生じさせることなく、光ファイバを筐体の片端に集中して配線することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載された光カプラにおいて、
上記融着延伸部がループ状に折り返されてループ部を形成していることを特徴とする。
【００１８】
従って、上記構成によれば、光ファイバを筐体の片端に集中して配線できると共に、筐体の長さも短くして、実装面積を更に縮小することができる。
【００１９】
また、融着延伸部を折り曲げることにより、融着延伸させた直後の分岐比を変化させることができるため、同じ延伸条件下で製作した融着延伸部であっても、折り曲げ時に自由に分岐比を変化させることができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載された光カプラにおいて、
上記ループ部は、上記光ファイバよりも低屈折率の樹脂でモールドされていることを特徴とする。
【００２１】
これにより、光が光ファイバ内部から外部に漏れ出すことを防止でき、効率的に光を伝送することができると共に、外力による振動などによってループ部が変形することや、湿度などによる光ファイバの劣化を防止することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバの光カップリング部とを有し、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
上記光カップリング部の一端に至る光ファイバがループ状に折り返されてループ部を形成し、
上記ループ部の少なくとも一部が、上記光ファイバを細径化した細径部より形成され、
上記細径部が上記筐体内で湾曲されて、該光カップリング部の他端に至る該光ファイバとは異なる方向へ向かって該筐体外へ引き出されていることを特徴とする。
【００２３】
従って、例えば筐体の片端と筐体の側面とから光ファイバが配線された光カプラを増幅装置等の光学機器に組み込む際、配線を曲げること無しに例えば垂直方向に配線することが可能となり、光カプラの実装面積の縮小に有効となる。また、上記構成によれば、光の分波、合波を行う融着延伸部を避けて細径部を湾曲させることにより、分岐比などの光ファイバの特性にバラツキを生じさせることなく、増幅装置等の光学機器に組み込むことができる。
【００２４】
請求項７に係る発明は、複数の光ファイバと、
上記複数の光ファイバを加熱し融着延伸して形成した光カップリング部とを備え、
少なくとも上記光カップリング部が筐体内に保持収納された光カプラにおいて、
該光カップリング部が湾曲されて、該光カップリング部の少なくとも一端に至る上記光ファイバが、該光カップリング部の他端に至る該光ファイバとは異なる方向へ向かって上記筐体外へ引き出されていることを特徴とする。
【００２５】
従って、例えば筐体の片端と筐体の側面とから光ファイバが配線された光カプラを増幅装置等の光学機器に組み込む際、配線を曲げること無しに例えば垂直方向に配線することが可能となり、筐体の長さも短くして、光カプラの実装面積を更に縮小することができる。
【００２６】
また、融着延伸部を折り曲げることにより、融着延伸させた直後の分岐比を変化させることができるため、同じ延伸条件下で製作した融着延伸部であっても、折り曲げ時に自由に分岐比を変化させることができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
−実施形態１−
図１は、本発明の実施形態１に係る光カプラ１０の構造を示す。
【００２９】
光カプラ１０は、２本の光ファイバ１，１と、細長く形成された筐体７とを備え、２本の入力側ファイバ部１ａ，１ａと、２本の出力側ファイバ部１ｂ，１ｂとが筐体７の一端より外方へ延びている。
【００３０】
すなわち、筐体７の内部には、上記入力側ファイバ部１ａ，１ａに続いて当該２本の光ファイバ１，１を火炎もしくはヒーターで溶融しながら延伸接合してなる融着延伸部２と、該融着延伸部２に続いて当該光ファイバ１，１を入出力ファイバ部１ａ，１ｂよりも細径化してなる細径部３，３とが設けられている。融着延伸部２は筐体７内を長手方向に延び、細径部３，３は筐体７内の他端近傍でループ状に折り返されて上記一端に向かい、上記出力側ファイバ部１ｂ，１ｂに続いている。上記融着延伸部２は、入力側ファイバ部１ａ，１ａから入力された光の合波又は分波を行う光カップリング部を構成している。
【００３１】
上記光ファイバ１，１の融着延伸部２の両側部位は、光ファイバ１を漸次縮径してなるテーパー１１，１１に形成され、また、上記細径部３，３の両側部位にも同様にテーパー１１，１１が形成されている。入出力ファイバ部１ａ，１ｂは保護被覆材４で覆われている。
【００３２】
光ファイバ１，１は、筐体７の内部において宙に浮いた状態になるように、上記融着延伸部２の両側の細径化されていない部位と、入出力ファイバ部１ａ，１ｂとが固定台５に接着剤６によって支持されている。また、筐体７の内部には、上記融着延伸部２及び細径部３が筐体７の内壁面や固定台５に触れないように、光ファイバ１よりも低屈折率の樹脂９が封入されている。筐体７の両端はシール材９で封止されている。
【００３３】
なお、図１において、符号１３は光ファイバ１の光を伝送するコア、１４はコア１３の周囲を覆うクラッドである。
【００３４】
光カプラ１０の製作は、以下のような手順で行う。
【００３５】
ヒータ型ファイバカプラ製造装置にて、２芯テープ芯線をセットし、図２に示すように２本の光ファイバ１の分岐比が１：１になるように溶融しながら延伸接合させて、融着延伸部２を形成する。この時、保護被覆材４は融着延伸される部分で予め除去しておく。ここで、２芯テープ芯線の代わりに単芯ファイバを２本並べてヒータ型ファイバカプラ製造装置にセットし、上記方法にて融着延伸部２を形成しても構わない。具体的には、２芯テープ芯線には三菱電線製ＳＳ９Ａ２Ｕを用い、単芯ファイバには三菱電線製シングルモードファイバＳＳ９Ａ１Ｕを用いて本実施形態を行った。
【００３６】
次に、図３に示すように、光ファイバ１（クラッド径１２５μｍ）を細径化して、光ファイバの径よりも細くなった細径部３をループ状に折り返してループ部を形成する。図４に示すように、細径部３はその短径が１〜４ｍｍ、長径５〜２０ｍｍの楕円形状に収まるループ形状で構成されていることが好ましい。細径部３のファイバ直径は２〜１５μｍ程度であることが好ましい。また、光ファイバ１から細径部３に至る部分はテーパー１１形状を有している。
【００３７】
そして、図１に示すように、上記光ファイバ１を固定台５に固定するために、細径部３と融着延伸部２以外の部分に接着剤６を塗布する。具体例としては、固定台５には溝付石英基材、接着剤６にはエポキシ系紫外線硬化型樹脂接着剤を用いた。
【００３８】
光ファイバ１を固定した固定台５と共に、これらを保護するための筐体７の内部に挿入し、筐体７の両端をシール材８で封止する。このとき、光が光ファイバ１内部から外部に漏れ出すことや外力による振動などによってループ状に折り返された細径部３が変形することを防止するために、光ファイバ１よりも低屈折率の樹脂９を封入する。ここで、光ファイバ１の材質が石英系である場合、細径部３を通過する光を放射モードとしないためにも、樹脂９の屈折率は、光ファイバ１を形成する石英系の材質の屈折率未満である１．４以下であることが好ましい。また、樹脂９は粘性体であって、細径部３の変形を防止できるものであれば硬化していなくても構わない。
【００３９】
上記構成により、光ファイバ１（クラッド径１２５μｍ）を細径化し、例えば一番細い部分で１０μｍ程度としたことで、光ファイバ１を曲げたときの内周と外周との歪差が少なくなり、光ファイバ１の曲げ半径を小さくすることができる。
【００４０】
また、細径化する前の光ファイバ径では、光ファイバ１を構成しているコア１３とクラッド１４の屈折率差が小さいため、光を光ファイバ１内部に閉じこめようとする作用が弱く、曲げ損失が大きかったが、上記光ファイバ１の径を細くすることにより、コア１３からクラッド１４へ浸みだした光が、クラッド１４と光ファイバ１の外部との間に生じる大きな屈折率差のために放射モードとならず、損失とはなりにくいような強い閉じこめ作用を有する。
【００４１】
以上により、非常に小さな曲げでありながら曲げ損失が殆ど発生せず、微小ループを構成できる。これにより、光ファイバ１の細径部３の低損失な折り返しをはじめ、自由な角度の曲げが微小領域で可能となる。
【００４２】
また、上記ループ構造によれば、光の分波、合波を行う融着延伸部２を避けて細径部３を折り返すことにより、分岐比などの光ファイバ１の特性にバラツキを生じさせることなく、光ファイバ１を筐体７の片端に集中して配線することができる。これにより、増幅装置などに上記光カプラ１０を実装する際、図５−（ａ）に示すように、従来の光カプラ１０ａのような筐体７の両端から光ファイバ１が配線されている場合に比べて、光ファイバ１が破断しないような曲げ半径を確保するスペースは、図５−（ｂ）に示すように、光ファイバ１の配線スペースは筐体７の片端側分だけで済むため、より少ないスペースで実装が可能となり、増幅装置の本体部１２ａは、本体部１２ｂのように小型化することができる。
【００４３】
増幅装置内には、光カプラ１０の他に、増幅部であるエルビウムドープファイバや光アイソレータ等の光学部品も実装されているが、図５ではそれらの記載を省略している。
【００４４】
また、光ファイバ１が筐体７の両端に配線されている場合には、光ファイバ１を結束または固定する留め具などの実装部品が、筐体７の両端の配線にそれぞれ必要であったが、本発明によれば、光ファイバ１が筐体７の片端に集められていて配線をまとめて束ねることができるため、光ファイバ１を結束または固定する留め具などの実装部品が少なくて済み、光ファイバ１の引き回しがやりやすく、増幅装置内において短時間で配線作業が行えるという利点もある。
【００４５】
本実施形態では、２本の光ファイバ１，１にて融着延伸部２を形成しているが、２本以上の複数本の光ファイバ１にて融着延伸部２を形成したものであっても構わない。これは、以下の実施形態においても同様である。
【００４６】
−実施形態２−
図６は、本発明の実施形態２に係る光カプラ２０を示す。
【００４７】
本実施形態２は、実施形態１と同様にループ形状を形成し、筐体７の片端に配線を集中させるものであるが、光ファイバ１を細径化させて折り返すのではなく、図７に示すように、融着延伸部２を折り返して、ループ形状を形成することを特徴とする。ここで、クラッド径１２５μｍの光ファイバ１を用いた時、融着延伸部２の延伸長さが１０ｍｍ以上設けられていることが好ましい。これは、以下の実施形態においても同様である。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００４８】
従って、上記構成によれば、光ファイバ１を筐体７の片端に集中して配線できると共に、筐体７の長さも短くして、実装面積を更に縮小することができる。
【００４９】
また、融着延伸部２を折り曲げることにより、融着延伸させた直後の分岐比を変化させることができるため、同じ延伸条件下で製作した融着延伸部２であっても、折り曲げ時に自由に分岐比を変化させることができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【００５０】
−実施形態３−
図８は、本発明の実施形態３に係る光カプラ３０を示す。
【００５１】
本実施形態３は、図８に示すように、入力側ファイバ部１ａ，１ａと出力側ファイバ部１ｂ，１ｂの配線が、各々異なった方向に配線されている。
【００５２】
具体的には、図８に示すように、筐体７の内部で光ファイバ１を細径化して細径部３を形成し、細径部３を湾曲させることにより、筐体７の片端と側面とから配線が延びている。ここで、細径部３を設けずに、融着延伸部２で湾曲させて上記構成にしても良い。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５３】
増幅装置内には、光カプラ３０の他に、増幅部であるエルビウムドープファイバや光アイソレータ等の光学部品も実装されているが、図８ではそれらの記載を省略している。
【００５４】
従って、筐体７の片端と筐体７の側面とから光ファイバ１が配線された光カプラ３０の場合、増幅装置等の光学機器の本体部１２ｃに組み込む際に、配線を曲げること無しに垂直方向に配線することが可能となり、光カプラ３０の実装面積の縮小に有効となる。
【００５５】
−実施形態４−
図９は、本発明の実施形態４に係る光カプラ４０を示す。
【００５６】
本実施形態４は、図９に示すように、入力側ファイバ部１ａ，１ａと出力側ファイバ部１ｂ，１ｂの配線が、各々異なった方向に配線されている。
【００５７】
具体的には、図９に示すように、筐体７の内部で入力側と出力側の両方の光ファイバ１を細径化して細径部３を形成し、細径部３を湾曲させることにより、筐体７の側面から配線が延びている。ここで、入力側もしくは出力側の光ファイバ１のどちらか一方には細径部３を設けずに、代わりに融着延伸部２で湾曲させて上記構成にしても良い。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５８】
増幅装置内には、光カプラ４０の他に、増幅部であるエルビウムドープファイバや光アイソレータ等の光学部品も実装されているが、図９ではそれらの記載を省略している。
【００５９】
従って、筐体７の側面から光ファイバ１が配線された光カプラ４０の場合、増幅装置等の光学機器の本体部１２ｄに組み込む際に、光カプラ４０の両端部から配線させる必要がないため、光カプラ４０の実装面積の縮小に有効となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００６１】
筐体の両端に光ファイバを配線する場合に比べ、光ファイバの曲げ半径を確保するスペースが少なくて済み、実装面積を大幅に縮小でき、増幅装置などの小型化にも有効である。
【００６２】
また、光ファイバを結束する留め具などの実装部品も少なくて済み、光ファイバの引き回しがやりやすく、増幅装置内において短時間で配線作業が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る光カプラの側面図。
【図２】パワー分岐を表す模式図。
【図３】実施形態１に係る光ファイバにおいて細径部を形成した時の平面図。
【図４】実施形態１に係る細径部の詳細図。
【図５】（ａ）従来技術の光カプラを増幅装置などに実装した際に必要となる本体スペースの平面図。
（ｂ）本発明の光カプラを増幅装置などに実装した際に必要となる本体スペースの平面図。
【図６】実施形態２に係る光カプラの側面図。
【図７】実施形態２に係る光ファイバの融着延伸部において細径部を形成した時の平面図。
【図８】実施形態３に係る光カプラを増幅装置などに実装した時の平面図。
【図９】実施形態４に係る光カプラを増幅装置などに実装した時の平面図。
【符号の説明】
１　　光ファイバ
１ａ　入力側ファイバ部
１ｂ　出力側ファイバ部
２　　融着延伸部
３　　細径部
４　　保護被覆材
５　　固定台
６　　接着剤
７　　筐体
８　　シール材
９　　樹脂
１０　　光カプラ
１０ａ　光カプラ
１１　　テーパー
１２ａ　本体部
１２ｂ　本体部
１２ｃ　本体部
１２ｄ　本体部
１３　　コア
１４　　クラッド
２０　　光カプラ
３０　　光カプラ
４０　　光カプラ
【図１】
2004117736.tif 000003
【図２】
2004117736.tif 000004
【図３】
2004117736.tif 000005
【図４】
2004117736.tif 000006
【図５】
2004117736.tif 000007
【図６】
2004117736.tif 000008
【図７】
2004117736.tif 000009
【図８】
2004117736.tif 000010
【図９】
2004117736.tif 000011