(57)【要約】反射体のシステムは、放射源及び／又は検出器を含む光ファイバ及び電気光学変換器装置用のビーム拡大平行端子（２０）及び結合器（５９）を形成するために使用される。光ファイバケーブル又は反射体システムの光学コア（３０）の変換器に対する位置合わせは、磁気部材をコア又は反射体システム（４０）に結合し、位置合わせのために制御可能な磁界をかけ、その後、光硬化性エポキシを用いて構成要素を固定することによりなされる。構成要素を位置合わせするときに、システムを通して信号を検出器に送る必要をなくすために、電気検出器に加えて又は電気検出器に代えて、反射体コリメータ／ビーム拡大器がソースに対して光学的に位置合わせされる。多重反射体光学装置における空気−固体界面での反射は、装置の外面に少し湾曲した面を与え、反射を光学軸（７７）から離れるように偏向させることにより抑制される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子端を有する光ファイバ伝導体を支持し、前記端子端と共に前記伝導体を所定の位置に保持する第１のボディ部材と；
前記第１のボディ部材に固定され、前記端子端から発された光線を受光及び反射するように配置された第１の反射体と；
前記第１のボディ部材に固定され、前記第１の反射体で反射した光線を受光し、これを前記端子端から発された光線のビームよりも実質的に大きな径を有する平行ビームとして放射するように配置された第２の反射体とを備えた光ファイバケーブル用の終端。
【請求項２】
２本の光ファイバケーブルがハウジングの両端に延び、これらの端部が互いに隣接する細長い管状ハウジングと、前記端部のうち少なくとも１つに連結される前記ハウジング内の磁気透過性材料とを備え、前記ハウジングは硬化放射を許容可能であり、前記ケーブル端は放射硬化したエポキシ樹脂に埋め込まれている光ファイバケーブルコネクタ。
【請求項３】
第１の光ファイバ伝導体を有する第１の光ファイバケーブルとの接続のための第１の支持構造と；
前記第１の光ファイバ伝導体から受けた光を拡大し平行にするための前記第１の支持構造上の第１の反射体対と；
第２の光ファイバ伝導体を有する第２の光ファイバケーブルとの接続のための第２の支持構造と；
前記第１の反射体対からの平行な光を受け、前記平行な光を前記第２の光ファイバ伝導体に焦点を合わせるための前記第２の支持構造上の第２の反射体対と；
前記光ファイバ伝導体を光学的に結合するように前記第１及び第２の支持構造と前記反射体対を互いに位置合わせされた状態で固定する固定構造とを備えた光ファイバ信号結合器。
【請求項４】
２本の光ファイバケーブルを接続し、前記ケーブル中の２つの光ファイバ伝導体の端部を互いに位置合わせする方法であって、
（ａ）前記端部の少なくとも１つの周りに磁気透過性材料からなるボディを有するハウジングに前記端部を挿入し；
（ｂ）前記端部が位置合わせされるまで前記ボディを横方向に磁気的に移動させる方法。
【請求項５】
光ファイバケーブル端子構造において光ファイバ伝導体を所定の目標に対して位置合わせする方法であって、
（ａ）前記ケーブル及び前記目標を互いに保持し；
（ｂ）前記部材の移動が前記目標に対する前記伝導体の移動を生ずるように、磁気透過性材料からなる部材を前記光ファイバ伝導体の端部に結合し；
（ｃ）前記部材を選択的可変磁界におき、少なくとも２つの直交方向に前記部材及び前記伝導体を移動させるように前記磁界を制御して前記目標に対して前記伝導体を位置合わせするステップを有する方法。
【請求項６】
光学的透過性材料からなるブロックと、
前記ブロック上の一対の反射面とを備え、
前記反射面の第１の面は、前記反射面の第２の面よりも小さく、光ビームを発する源からの光を受光するように配置され、前記ボディを介して前記第２の反射面に前記光ビームを反射し、
前記反射面の形状及び位置は、前記第２の反射面から反射した光ビームが平行になり、前記源からのビームよりも非常に大きな表面積に拡大するになっている光ビーム拡大平行光学装置。
【請求項７】
光ビーム拡大平行光学装置の製造方法であって、
（ａ）光学的透過性材料から第１及び第２の対向する壁を有するブロックを形成し；
（ｂ）源からの光ビームを受ける第１の面を形成するように前記壁の第１の壁を形作り、反射するときに前記壁の第２の壁に向かって前記光ビームを反射し；
（ｃ）前記第１の壁よりも表面積が大きな第２の面を形成するように前記壁の第２の壁を形作られ；
（ｄ）前記第１及び第２の反射面を反射材料でコーティングし；
（ｅ）前記第２の面が拡大平行光ビームを発するように前記第１及び第２の反射面を形作るステップを有する方法。
【請求項８】
光ファイバケーブル終端の製造方法であって、
（ａ）フェルールに、一端に隣接する光学系用の第１のチャンバと、第２のチャンバを介して前記第１のチャンバに続くケーブル収容導管とを設け；
（ｂ）前記ケーブルの一端を収容するための中央孔を有する磁気透過性部材を前記第２のチャンバ内に置き；
（ｃ）前記光学系を前記第１のチャンバに取付け；
（ｄ）硬化可能な液体を前記第２のチャンバに導入し；
（ｅ）前記磁気透過性部材の前記中央孔にケーブル端を挿入し；
（ｆ）磁力を前記磁気透過性部材にかけ、磁気透過性部材を前記光学系に対して位置合わせし；
（ｇ）前記液体を硬化させ、前記ケーブル端を適切な位置に固定するステップを有する方法。
【請求項９】
電磁気放射エネルギ及び電気信号エネルギの一方を他方のエネルギーの種類に変換する変換器と；
比較的小さな第１の反射体を備えた二重反射体装置と；
前記第１の反射体に対応して配置され、前記第１の反射体から受けたビームを拡大し、拡大したビームを第１の方向に放射し、前記第１の方向と反対の方向から受けたビームを集光し、これらを前記第１の鏡に反射するように形作られた比較的大きな第２の反射体とを備え；
前記第１の鏡は前記変換器及び前記第２の鏡に対応して配置され、前記変換器から受けたビームを前記第２の鏡に向かって反射し、前記第２の鏡から受けた前記ビームを前記変換器で集光するように形作られた変換器装置。
【請求項１０】
前記第１の方向に放射された前記拡大ビームが平行にされ、前記第１の方向は前記変換器から遠ざかる方向である請求の範囲９に記載の装置。
【請求項１１】
前記二重反射体装置は、カセグレン系、グレゴリー系、及びリッチェイ−シュレチェン系からなる群から選択される請求の範囲１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記変換器は、ストライプ構造レーザ、レーザダイオード、ＶＣＳＥＬ、及びＬＥＤを含む放射放出半導体デバイス、及び、ＰＩＮフォトダイオード及びアバランシェダイオードを含む放射検出半導体デバイスからなる群から選択される請求の範囲９に記載の装置。
【請求項１３】
光透過出口ポートを有する電気光学変換器と；
前記ポートから発された光線を受け、反射するように配置された第１の反射体と；
前記第１の反射体に固定され、前記第１の反射体から反射した光線を受け、前記ポートから発される光線のビームよりも実質的に大きな径を有する平行ビームとして放射するように配置された第２の反射体とを備えた電気光学変換器装置。
【請求項１４】
入口ポートを有する電気光学放射検出器と；
比較的大きなビームを受け、集光されたビームを第２の反射体に送るように配置された第１の反射体と；
前記第１の反射体から受けたビームの焦点を前記検出器上に合わせるように配置された、第１の反射体よりも小さな第２の反射体とを備えた電気光学変換器装置。
【請求項１５】
電気光学変換器に対して光透過性構造を位置合わせする方法であって、
（ａ）ボディを有する光透過性構造に磁気透過性材料からなる部材を前記透過性構造を前記変換器に対して位置合わせするために移動可能に設け；
（ｂ）前記変換器に隣接して前記透過性構造を置き；
（ｃ）前記部材を前記変換器に対して磁気的に移動させる方法。
【請求項１６】
光透過性材料からなるボディと；
前記ボディの第１の面に隣接した光ポートと；
前記第１の面に対向する前記ボディの第２の面上の第１の反射体と；
前記ポートに隣接した前記ボディの前記第１の面上の第２の反射体とを備え；
前記第１の反射体は、実質的に前記第２の反射体よりも小さく、前記第２の面の全面よりも実質的に小さな領域を占め；
前記第２の面は、そこからの前記ポートへの反射の伝達を阻止するように湾曲し、
前記第１及び第２の反射体及び前記第２の面は、前記ポートを介して受け、前記第２の面から出る光ビームを拡大し平行にするように寸法が決められ、形作られている平行光学装置。
【請求項１７】
前記第２の反射体は前記入口ポートから前記第１の反射体への光学軸を中心とした回転凹面であり、前記第１の反射体は前記光学軸を中心とした湾曲面である請求の範囲１６に記載の装置。
【請求項１８】
光ファイバケーブルの一端を収容する容器を有し、その光伝導体をソース位置に配置するハウジングと；
光入口ポートを有し、前記ポートを前記ソース位置に隣接して配置した光透過性ボディを有し、前記ポートを前記ボディの第１の面上に配置した反射体ユニットを収容し保持する第２の容器と；
前記第１の面に対向する前記ボディの第２の面上の第１の反射体と；
前記ポートに隣接した前記ブロックの第１の面上の第２の反射体とを備え；
前記第１の反射体は、実質的に前記第２の反射体よりも小さく、前記第２の面の全面よりも実質的に小さな領域を占め；
前記第２の面は、そこからの前記ポートへの反射の伝達を阻止するように湾曲し、
前記第１及び第２の反射体及び前記第２の面は、前記ポートを介して受け、前記第２の面から出る光ビームを拡大し平行にするように寸法が決められ、形作られている光ファイバケーブル終端。
【請求項１９】
電磁気放射エネルギ及び電気信号エネルギの一方を他方のエネルギーの種類に変換する変換器と；
第１の面と隣接する光ポートを有する光透過性ボディと；
前記ボディの第１の面に隣接する光ポートと；
前記第１の面に対向する前記ボディの第２の面上の第１の反射体と；
前記ポートに隣接した前記ブロックの前記第１の面上の第２の反射体とを含み；
前記第１の反射体は、実質的に前記第２の反射体よりも小さく、前記第２の面の全面よりも実質的に小さな領域を占め；
前記第２の面は、そこからの前記ポートへの反射の伝達を阻止するように湾曲し、
前記第１及び第２の反射体及び前記第２の面は、前記ポートを介して受け、前記第２の面から出る光ビームを拡大し平行にするように寸法が決められ、形作られ；前記変換器は前記ポートに配置された変換器装置。
【請求項２０】
多重反射体平行システムをソース点に対して位置合わせする位置合わせ装置であって、前記多重反射体平行システムは、
前記ソースからの光を受け、前記光を第２の反射体に向かって反射するように配置された第１の反射体と；
実質的に前記第１の反射体よりも大きい第２の反射体とを備え、前記第２の反射体は、前記第１の反射体からの光を受け、前記光を出口に反射するように配置され；
前記反射体は、前記出口から発された光を拡大し平行にするように寸法が決められ、配置され、前記位置合わせ装置は、
前記出口を介して前記ソース点を観察する光学観察装置と；
前記ソース点と前記平行システムとを互いに移動させる調整装置とを含んだ位置合わせ装置。
【請求項２１】
前記平行システムは、対向する２つの側壁を有する固体の光透過性ボディを備え、
前記第１の反射体は、前記側壁の第１の側壁に形成され、
前記出口は前記第１の反射体の横方向に隣接して前記第１の側壁に配置され、
前記観察装置は、前記第１の側壁の前記出口部分を介して画像を検出するように配置された請求の範囲２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記観察装置は、前記ソース点及び近傍をビデオ表示装置に拡大及び表示可能なビデオカメラである請求の範囲２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記調整装置は、前記平行システム及び前記ソース点が配置された構造の一方に結合される磁気部材を備え、磁気的に前記磁気部材を移動させる可変磁界生成手段と、前記磁界生成手段を制御する制御手段とを含む請求の範囲２０に記載の装置。
【請求項２４】
多重反射体コリメータをソース点に対して位置合わせする方法であって、前記コリメータは、
前記ソースからの光を受け、前記光を第２の反射体に向かって反射するように配置された第１の反射体と；
実質的に前記第１の反射体よりも大きい第２の反射体とを備え、前記第２の反射体は、前記第１の反射体からの光を受け、前記光を出口に反射するように配置され；
前記反射体は、前記出口から発された光を拡大し平行にするように寸法が決められ、配置され；
前記出口を介して前記ソース点を観察する光学観察装置と；
前記ソース点と前記平行システムとを互いに移動させる調整装置とを備え；
前記ソース点を観察し、前記平行システム及び前記ソース点が互いに位置合わせされるまで前記調整装置を作動するステップを有する方法。
【請求項２５】
前記コリメータに対する前記ソース点の位置合わせ用の目標を形成し、前記ソース点が前記目標に対して位置合わせされるまで前記調整装置を作動することを含む請求の範囲２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記目標及び前記ソース点を互いに位置合わせされた状態になるように前記調整装置を制御するようにプログラムされたデジタルコントローラを使用することを含む請求の範囲２５に記載の方法。
【請求項２７】
硬化により前記コリメータ及び前記ソース点を互いに位置合わせされた状態に保持する放射硬化可能な液体を用意するステップと、硬化放射を前記液体に向け、前記コリメータと前記ソース点とが互いに位置あわせされたときに前記液体を硬化させ固めるステップとを含む請求の範囲２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学変換器及び光伝送装置に関し、特に、発光・検出変換器及びそのための光透過システム、及びそのようなシステム及び変換器を位置合わせする装置及び方法に関するものである。また、本発明は、光ファイバケーブルに関し、特に、終端、コネクタ、位置合わせ装置、及び光学系、及び光ファイバケーブルを終結及び接続する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に、伝送用の光ファイバケーブルを用いた通信システムにおいては、電気光学変換器を用いた光伝送システムを設けることにより、長い間問題が生じている。
伝送される光ビームの径が非常に小さく、信号を生成又は検出するためにしばしば用いられる半導体装置のサイズが小さいため、電気光学変換器への結合が複雑になっている。汚物や埃などの異物が、信号の光学経路に蓄積し、システムの完全性と操作性を著しく悪化させる。
【０００３】
また、伝送用の光ファイバケーブルを使用する場合における特有の困難な問題がよく知られている。例えば、２つの光ファイバケーブルを接続するために好適な端部終端及びコネクタを提供することは、長い間厳しい課題となっている。８マイクロメートル（０．００８ミリメートル）のような非常に径の小さいシングルモード光ファイバ光伝導体の使用が広がることによって、この問題は更に悪化している。ケーブルを正確に位置合わせすることは、通常、時間と手間のかかるプロセスとなる。
【０００４】
標準の商用の突き合わせジョイント型のシングルモード光ファイバコネクタは、非常に多くの問題を抱えている。まず、これらは、汚物に対して比較的繊細で敏感であり、洗浄しにくく、ダメージを受けやすい。不良環境で機能しなければならないマルチチャンネルコネクタではこれらの問題がより大きくなる。
【０００５】
これまで、このような以前のコネクタを改良するために様々な提案がなされてきた。これには、拡大ビーム型コネクタを使用する提案も含まれる。そのようなコネクタは、光学伝導体から発された光のビームを平行にし拡大するために、異なるタイプのレンズを用いている。そして、第１のケーブルに連結される他のケーブル端を終端させるために同一のレンズ系が使用され、２つの終端が互いに接続される。第２のレンズ系は、第２のケーブルを通して信号が伝達されるように再びビームの焦点を第２の光学伝導体に合わせる。
【０００６】
このような以前の拡大ビームコネクタに使用されていた光学系には、光ビームを拡大し平行にするための球面レンズ、「グリン」レンズ（勾配屈折率レンズ）、及び成型非球面レンズが含まれる。
このような拡大ビームコネクタの利点には、汚物及び横方向の位置のずれ、及び光学伝導体の端部間の隙間の大きさに対する過敏性を最小限にすることが含まれる。
【０００７】
しかしながら、以前の拡大ビームコネクタ及び技術は、いくつかの問題を抱えている。そのような問題には、比較的高い光損失及び高いコストが含まれる。実際、商用利用に関して、コストは法外に高いと考えられている。更に、以前のデザインは比較的難しく、現場、すなわち工場、研究所、又は他のそのような施設の外部で正しく設置することが不可能でさえあると思われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、上述した問題を克服又は軽減することができる、電気光学変換器装置、及び光ファイバケーブル終端、コネクタ、及び位置合わせ装置及び方法を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、以前の拡大ビーム装置が有する問題を克服又は少なくすることができる、拡大ビーム型終端及びコネクタ及び位置合わせ装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
特に、本発明の目的は、以下の好ましい特性をできるだけたくさん有する、電気光学変換器及び光ファイバケーブル終端及びコネクタを提供することにある。コストが安い；損失が少ない；後方反射が少ない；寸法が小さい；丈夫である；汚物に対して影響を受けない；洗浄が容易である；現場で設置することができる；光パワースループット能力が高い；不良環境での使用に適している；標準化することができる。
また、本発明の目的は、シングルモード光学伝導体を用いて操作できる；マルチチャンネルケーブルを用いて操作できる；相対的に非二色性である；伝導される光の偏光を保持することができる装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、光ビーム、特に光ファイバケーブル光ビームを広げ、平行にするための一体型多重反射体光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、上記目的は、そのような目的の屈折装置を用いた場合の問題を回避可能な二重反射体光学系により出力を拡大する入力／出力光伝送システムを有する電気光学変換器を設けることによって達成される。
二重反射体システムは、好ましくは、直接又は光ファイバケーブルのような光伝導体を介して変換器に結合される。
好ましくは、光ファイバ伝導体及び二重反射体システムは、一方を磁気透過性部材に結合し、磁束を使ってこの部材を移動させることにより、互いに位置合わせされる。
【００１１】
また、光ファイバケーブルに関して、本発明の目的は、以下に述べるような光ファイバケーブル終端、コネクタ及び位置合わせ装置及び方法を提供することにより達成される。
１つの光学伝導体から受けたビームを反射する第１の反射体を有する終端を設ける。第２の反射体は、第１の反射体からのビームを反射して拡大平行光ビームを形成する。
【００１２】
好ましくは、変換器装置及び光ファイバケーブル終端の双方において、反射体のシステムはカセグレン型又はリッチェイ−シュレチェン型反射望遠鏡システムのようなものである。そのようなシステムは天文学の分野において長年にわたって使用されている。通常、望遠鏡システムは非常に大きく高価なものであるが、本発明において使用される小型装置は比較的安価にできるということを出願人は認識している。レンズではなく、反射体又は鏡を使用することによって、ビーム拡大コネクタについて先行技術が通常提案する光学的デザインの工程における困難性をしばしば増加させる反射の効果が最小限になる傾向がある。
得られる光学系は、非常にコンパクトで、比較的標準化しやすく、安価に製造できる。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、磁気透過性要素を位置合わせする対象物に結合し、磁界を磁気透過性部材にかけ、磁界を制御して対象物を移動させて互いに位置合わせを行うことにより、変換器又は光ファイバケーブル内の光伝導体を位置合わせする際の問題が実質的に軽減される。少なくとも２つの直交軸に移動させることが好ましい。
【００１４】
好ましくは、信号を伝導体及び第２の伝導体に通し、信号の伝達が最大になるときを決定することにより、適切な位置合わせを判断する。これに加えて、あるいは、これに代えて、反射体システムの出口を観察する顕微鏡又は他の観察装置を用いて、ソース点、すなわち光ファイバケーブル伝導体の端部又は変換器入力／出力ポート等を検出し、位置合わせを視覚的に行うことができる。
好ましくは、ソース点を観察するために、ズーム顕微鏡レンズを有するビデオカメラが用いられる。ソース点の画像が目標と共に表示され、位置調整システムが位置合わせを行うために使用される。
【００１５】
そして、光学伝導体及び他の構成要素は互いに適切な位置に固定される。好ましくは、エポキシ樹脂などの放射硬化性プラスチック材料を構成要素を取り囲む領域に注入し、位置合わせが正しくなされたときに材料に放射しこれを固める。すなわち、本発明の一実施形態は、光硬化性エポキシ樹脂を用いる。光がエポキシに向けられ、硬化処理を行う。
【００１６】
また、磁界源が、位置合わせされる対象物の周りを回転する回転磁界を生成し、磁界を制御する電気的ネットワークを有するものであることが好ましい。これにより、磁界の実効中央を移動させることができ、対象物の正確な位置決めがなされる。
好ましい一実施形態においては、磁気透過性部材は、およそ環状体又は筒状体であり、中央開口に至る円錐台状の入口を有し、設置時に伝導ファイバを中央開口に導く。
【００１７】
また、本発明は、光を拡大及び平行にするコンパクトな一体型光学デバイスを提供する。ガラスやプラスチックのような透明材料からなるブロックに、所望の寸法、形状、位置の反射体を形成するように形作られた面を設け、これらの面を金属のような反射材料でコーティングする。これは、蒸着やスパッタリング等により手頃なコストで行うことができる。
【００１８】
光ファイバケーブルの２つの端部を結合するときにしばしば遭遇する問題は、ケーブルコアの端部間のファイバガラス−空気界面での信号の後方反射の問題である。
過去においては、この問題は、ファイバの端部を丸くする；端部を極めて平坦にし端部を接合して空隙をなくす；空隙を屈折率が整合するゲルで満たす等、種々の技術を用いることにより解消されている。これらの方法のそれぞれには問題点がある。
空気と本発明の一体型反射体ユニットの出口面との間の界面は、他の光伝達固体−空気界面と同じ後方反射の問題を有していると考えられる。したがって、本発明の他の目的は、従来の方法における不都合を生じさせることなくそのような後方反射を抑制することにある。
【００１９】
本発明の他の一態様によれば、平行にされ焦点が合わされる光線がとる経路とは異なる経路に沿って、反射したビームが反射するように、光伝達ブロックのビーム拡大出力面を少し曲げることにより、反射が抑制される。したがって、これらの多くはソース点に至ることがなく、したがってこれらが抑制される。この結果、ゲルや他の公知技術を使うことなく、比較的高い抑制が達成される。
必要に応じて、ブロックの広い入力／出力面に反射防止コーティングをし、反射の抑制を高めることもできる。
本発明における上述及び他の目的及び効果は、以下の説明及び図面において説明され、又はこれらから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
終端
図１は、本発明により構成された光ファイバケーブル終端２０の断面図である。
終端２０は、比較的大きな孔２１を有する標準セラミックフェルール２２を含んでおり、孔２１は２３で先が細くなっており、実質的に細くなったファイバ伝導体通路３２を形成している。
フェルールには、通路３２を延びる光伝導シングルモードファイバ３０と、光伝導コア３０とは異なる屈折率を有する被覆２８と、最後に、外部保護コーティング２６とを含む光ファイバケーブル２４の端部が嵌入されている。ケーブルの典型的な寸法は、コーティング２６付きのケーブルの外径が２５０マイクロメートル、コーティング２６なしのケーブルの径が１２５マイクロメートル、光伝導ファイバすなわちコア３０の径が８マイクロメートルである。
【００２１】
ケーブルの寸法は小さく、特にコアの径はわずか０．００８ミリメートル（約０．０００３インチ）しかない。このため、終端２０内のコア３０の端部を、ケーブル２４に連結される他のケーブル内のコアに対して適切に位置合わせすることは困難である。
フェルール２２の右端には反射体取付構造３４が取り付けられている。取付構造３４には、反射体ユニット４０が取り付けられている。反射体ユニット４０の右手面には軟質プラスチック緩衝パッド４８が固定されている。これは、終端をクッションで損傷から守り、ユニット４０の端部の中央反射体を覆い保護するものである。
【００２２】
反射体取付構造３４は、長年、磁気コアメモリにおいて使用されている磁気コアメモリ素子に匹敵する大きさで、鉄、鉄ニッケル合金等の磁気透過性材料からなる環状部材３８が配置される中央空洞３７を有している。
空洞３７は出口開口３９を有している。光伝導体すなわちコア要素３０は、環状体３８の中央を通って反射体ユニット４０の左手面４４に当接又は近接する点まで延びている。
【００２３】
好ましくは、反射体ユニット４０は、左の曲面、及び４２で表されるユニットの右手中央の凹部に金属（例えば金）のコーティング又は誘電性コーティングを有する、固い透明ガラス又はプラスチックからなる部材である。このように、反射体ユニットは、伝導体３０から発せられた光線のすべて又はほぼすべてを遮断するのに十分な大きさの第１の小型反射体４２を有している。小型反射体４２は、平坦かあるいは湾曲しており、受光した光が大型反射面４４に向かって逆に反射するような角度だけ傾いている。反射体４２の傾斜角度及び反射体４４の曲率により、 コアからの光は、図１の右に向かってフェルールの縦軸に平行に続く平行（平行にされた）光線４６−４７の円形束となる。
本発明の好ましい実施形態はシングルモードファイバを用いて説明されているが、本発明はマルチモードファイバケーブルにも有用なものである。
【００２４】
金は、反射体を形成するための透明ブロックの曲面をコーティングするために使用できる金属の唯一の例である。銀、アルミニウム等の他の金属も使用することができる。必要に応じて、金属に代えて誘電性材料を使用することもできる。
好ましくは、反射材料でコーティングされないブロックの面は、望ましくない反射を防止するために反射防止膜でコーティングされる。これに代えて、あるいは、これに加えて、図２１に示され、後述するように、更なる反射抑制を行う。
図１に示される特定の反射体ユニット４０は、リッチェイ−シュレチェン型の光学ユニットであり、この光学ユニットの原理については図１０及び１１に関連して後述する。
【００２５】
しかしながら、本発明の好ましい実施形態はカセグレン型の光学ユニットを用いており、この光学ユニットは図４に示され、次に説明する。
カセグレン式光学系
図４は、２つの同一のカセグレン式反射体ユニット４１ａ及び４１ｂを示す模式図であり、これらのユニットは、平坦な透明板６４及び６６を介して互いに結合され、本発明のコネクタの一実施形態における基本的な光学ユニットを形成する。光は、ケーブル２４のコア３０から発され、光学的結合構造を通り、第２のケーブル３１のコア３３に向かい、これにより、光ファイバケーブルコネクタを提供する。図４では、図面を簡略化するために、結合器の半分２つを機械的に固定するために使用されるものを含めて上記構造の一部分が省略されている。
【００２６】
２つの反射体ユニット４１ａ及び４１ｂはそれぞれ同一であり、対応する部分に対しては同一の参照番号を使用する。
各ユニットは、小型凸面反射体４５と大型凹面反射体４３とを含んでいる。
小型反射体４５は、コア３０から発された光線５７のすべて又はほぼすべてを遮断するのにちょうど十分な大きさとされる。２つの反射体４５及び４３の曲率は、それぞれの光線が、第１の反射体４５から第２の反射体４３に反射し、その後、例えば平行線４９、５１、及び５３に沿ってユニット４１ａを出るように予め決められており、これにより光を平行にしている。
【００２７】
古典的なカセグレン式反射体システムにおいては、大きな、すなわち「第１の」反射体は放物面であり、小型反射体４５は双曲面である。しかしながら、２つの反射体の表面は、所望の結果を生ずるように他の形態を有することができる。
【００２８】
ケーブル２４のコア３０からの光は、第１の反射体４３の孔３０を通り、放物面又は反射体を形成する他の回転面の回転軸７７の軸上で反射体ユニット４１（ａ）に入る。
そして、平行になった光線は、第２の反射体ユニット４１ｂの反射体４３によって受けられ、反射体４５に反射し、軸７７上で反射体４３ａの開口３３ａを通り、第２のコア３３の端部で焦点が合う。このようにして、第２のケーブル３１に光が送られる。
【００２９】
都合のよいことに、各ユニット４１ａ及び４１ｂは比較的簡単なプロセスで作られる。
まず、２つの反射体位置４３及び４５に曲面を有する透明な光学ガラス又はプラスチックから、ボディが機械を用いて作られ、あるいは成型される。このガラス又はプラスチックは、コア３０の屈折率にぴったり一致する屈折率を有している。２つのユニット４１ａ及び４１ｂの固体物質は、図４において参照番号５５で示されている。そして、蒸着やスパッタリングのようなプロセスにより、外面４５及び４３が金のような金属で被覆されて反射体を形成し、反射防止膜が光伝達出力面上に貼られる。このプロセスにより、小さくて、頑丈で、正確に一体化された反射体ユニットを比較的廉価で生産することができる。
【００３０】
そして、屈折率が整合する透明エポキシのような接着材を使うことによって、透明なプラスチック又はガラス板６４及び６６が反射体ボディ４１ａ及び４１ｂの平坦面にそれぞれ取り付けられる。これは、６８の結合面が極めて平坦になるように、また、これにより２つのユニット４１ａ及び４１ｂが互いに傾く可能性がほとんどなくなるようになされる。
あるいは、別に述べる光学的方法を用いて２つの終端の位置合わせを行い、板６４及び６６をなくすこともできる。
【００３１】
上述を改変したものの１つは、光学軸７７に沿ってブロック４１ａ及び４１ｂに孔を形成し、光伝導体３０の端部をその孔に挿入したものである。これにより、光伝導体の端部の位置を反射体４５により近く調整することができる。この改変を用いる場合には、孔の径は、位置合わせのために伝導体３０を動かせる程度に大きくなければならない。
【００３２】
結合器
図５は、図４に模式的に示されたものと同様の結合器５９の断面図である。２つの反射体ユニット４１ａ及び４１ｂは、取付ブロック７１及び７３にそれぞれ固定される。好ましくは、ブロック７１及び７３は、不透明なプラスチック又はガラス材料で成型される。ボディ７１は、円錐台状のケーブル入口開口７０を有しており、ブロック７３は、ブロック７１のものと同一のケーブル入口開口７０を有している。円錐台状の開口により、ケーブルがコネクタに入り易くなる。
ケーブル２４は、保護コーティング２６、被覆２８、及びコア３０を含んでいる。ケーブル３１は、外部保護コーティング６１、被覆３５、及びコア３３を含んでいる。
【００３３】
ボディ７１及び７３のそれぞれは、結合器５９の半分２つを一緒に保持する留め金７５の内側に延びる鋭い端部７４を受け入れるようにした周方向溝７２を有している。留め金７５は、光ファイバ結合器の半分２つを一緒に保持するための、多数の異なる公知の装置のうちの１つである。留め金又は他の固定構造はクレームされた発明の一部を形成しないので、本発明では他のあらゆる装置を使用することができる。
板６４及び６６をバンパ４８と交換し、ケーブルコアの位置合わせをするために、以下に述べる位置合わせ方法を使用することが好ましい。
【００３４】
また、図１に示されるケーブル終端２０は、通常、他のケーブルに接続された他の終端２０からなるケーブル結合器及び終端構造をしっかりと固定するための留め金又は他の固定構造の一部として使用されることが理解できるであろう。
結合器は、小さな光伝導体３０を通過する光ビームを大きく拡大するので、汚物及び横方向（例えば図４の図面に垂直又は直角）の位置合わせ誤差に対する結合器の過敏性を大きく低減することができる。光を正確に平行にすることによって、結合器を半分２つに分ける距離の誤差に対する過敏性をほぼなくすことができる。更に、光を拡大し平行にするためにレンズ又は他の屈折装置を用いる場合の重大な不都合の多くをなくすことができる。
【００３５】
位置合わせ装置及び方法
図２、３及び９は、本発明の位置合わせ装置及び方法の一実施形態を示す。
図３は、終端２０内部の環状の磁気素子３８の周りに回転磁界を生成し制御するために使用されるロータリ磁界発生・制御装置５８を示す模式図である。
図１から分かるように、本質的にいずれの半径方向にも端から端まで素子を動かして、他のケーブル内の他の光ファイバ伝導体のような目標に対して、光学伝導体３０の位置を合わせることができるように、素子３８と空洞３７の壁との間には十分な空間がある。
【００３６】
ロータリ磁界発生装置は、いくつかの例外があるものの、電気モータに用いられる回転磁界を形成するための一般的な構造を有している。４つの磁極片ＥＭ１、ＥＭ２、ＥＭ３、及びＥＭ４が、磁気部材３８の周りに等角度間隔で配置されている。基本的に、各磁極片は、隣の磁極片から９０°の位置にある。余弦信号発生器６０は、図示された巻線に余弦波の形態を有する電圧をダイオードＤ１及びＤ３と抵抗器Ｒ１及びＲ３とを介して供給する。
【００３７】
正弦波信号発生器６２が設けられており、図示された巻線に正弦波電圧をダイオードＤ２及びＤ４と抵抗器Ｒ２及びＲ４とを介して供給する。これにより、中央点周りに回転する磁界が形成される。
回転磁界の実効中央点又は磁束中性点を移動させるように各磁極片に供給される信号の大きさが変化するように、４つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４はそれぞれ別個に可変となっている。
【００３８】
図２は、磁気部材３８の中心を通る光伝導体又はコア３０を示す斜視図である。ケーブル２４は、Ｖ溝支持部材９８（図９）とケーブル２４を所定の位置に保持するクランプ１０２とを備えたクランプ装置に固定されている。図２の印５６は、ケーブル２４が適切な位置に保持されていることを模式的に示している。図３に示されている回転磁界装置５８の磁極片は、図９では１１０で模式的に表されている。これらは、図３に示されるように磁気部材３８が中央に位置した状態で終端２０の右端を取り囲んでいる。
【００３９】
ケーブル及び光伝導体３０は、既存の位置合わせ装置に設けられた標準のマイクロメータ調整機構により、Ｚ軸に沿って、すなわち、矢印５４により示される方向に移動可能となっている。Ｚ軸の位置決めは重要なものではない。しかしながら、図２に示されるＸ及びＹ軸に沿った位置決めは重要なものである。
図２の円形の矢印５２は、要素３８の周りを回転する磁界の方向を示している。その図の線５０は、回転中の特定のモーメントにおける磁界力線を示している。
【００４０】
図９に戻って、制御ユニット１２４は、図３に示される回路を含んでおり、１１０で表される巻線に信号を供給する。これは、それぞれ回路の４つの可変抵抗器のうちの１つを制御する４つのノブ１２５を有している。この手段により、空洞３７内の図２に示されるＸ−Ｙ平面内で環状体３８を実質的にどの位置にも移動できるように、磁界のバランスを修正することができる。
図９に示されているように、第２のＶ溝支持ブロック１００は、第２のケーブル２５を終端させる第２の終端２０を支持している。ケーブル２５は、クランプ１０４により適切な位置に保持される。
【００４１】
再び図１に戻って、反射体基本ユニット３４は、固まっていないエポキシ樹脂をチャンバ３７に注入して磁気環状体３８及び光ファイバ伝導体の端部を完全に取り囲むための孔３６を有している。このためには皮下針型の用具を用いることができる。
【００４２】
再び図９に戻って、ケーブル２４を介して終端２０にテスト信号を送るために光信号発生器１２０が設けられている。ブロック上に支持された終端２０の左端は、終端２０の右端に当接するように図示されている。しかしながら、終端の間で伝達される光が平行にされているので、重大な誤差を生じさせることなく、終端の間にかなりの距離をおくことができる。２つのケーブルを通って伝達されて得られた信号は、この信号を、伝達された信号の大きさを表す対応電気信号に変換するレシーバ１２２に送られる。
【００４３】
本発明の一態様によれば、終端２０に注入された粘性エポキシは、外部放射エネルギーを用いて固めることができる。この場合において、好ましくは、エポキシは、ロックタイト社やその他の会社により製造されたものように、光硬化性エポキシである。エポキシは、コア３０及びガラス又はプラスチック鏡体の屈折率にぴったり一致する屈折率を有するように選択される。
【００４４】
更に図９を参照して、終端２０の右端近傍の領域、すなわち終端の出口端に光を当てるために、適切な波長の光源１１８が設けられている。透明なハウジング及び／又は光学系自身が光をエポキシ樹脂に伝達する。
【００４５】
信号発生器１２０及びレシーバ１２２と同様に、ユニット１２４内の回転磁界生成装置が作動される。ノブ１２５を用いて抵抗器Ｒ１−Ｒ４を調整することにより、ケーブル２４のコア３０を図９に示されるケーブル２５のコアに対して適切に位置合わせすることができる。レシーバに受光された信号が最大になる位置で適切な位置合わせが行われていることが検知される。この点に達したとき、更に調整することが止められ、光源１１８からの光がエポキシ樹脂を硬化させ、コアの位置を固定するために使用される。そして、位置合わせが完了する。
【００４６】
好ましくは、光硬化性エポキシ樹脂は、位置合わせ工程の最初では比較的粘性が低く、工程中に密になる（粘性が増す）のがよく、通常、完全に硬化するのには数秒かかる。都合のよいことに、硬化処理の初めの粘性が低いときに、調整のために大きな移動が最も必要とされ、その後は微小な調整である。このように、エポキシの硬化と位置合わせを同時に行い、位置合わせ処理を早く済ませることができる。
【００４７】
好ましくは、位置合わせ工程は、閉ループ制御系と、終端の位置合わせをするために、レシーバが受ける信号が最大となるように自動的に磁界のバランスを調整するアルゴリズムを使用するようにプログラムされたコンピュータとを用いることにより自動化することができる。
【００４８】
図９の右手にある終端のケーブル２５のコアは、上記位置合わせ工程が開始される前に、既に位置合わせがなされている。このように、ケーブル２５とその終端を、終端２０のような多くの異なる終端のコアの位置合わせをするための「基準」として用いることができる。あるいは、ケーブル２５を、結合されることが望まれる実際のケーブルとすることができる。
【００４９】
コア位置を調整する好適な装置として、制御可能な回転磁界を利用する場合について述べたが、少なくとも２つの直交方向に可変磁界を生成し、ｘ−ｙ平面の広い範囲にわたる位置でコアの位置決めを可能にするものであれば、他の可変磁界発生装置も使用することができる。
【００５０】
本発明の位置合わせ装置及び方法の他の実施形態においては、光ファイバケーブルコアを取り囲む磁気透過性部材を使用する代わりに、反射体ユニット４０のボディ周りに１以上の磁気透過性バンドを形成することができる。ユニット４０は、移動できるようにフェルールに緩く嵌入され、反射体ユニットを固定光ファイバケーブルコアに対して移動させて位置合わせを行うために回転磁界が使用される。そして、ユニット４０とコアの端部を取り囲む液体エポキシを硬化させることにより、反射体ユニット４０及びコア３０が互いに位置合わせされた状態で固定される。
【００５１】
視覚的位置合わせ
図２２は、上述した位置合わせシステム及び方法と共に、あるいは、そのシステムの代わりに使用することができる視覚的位置合わせシステムを示す。
図２２のシステムにおいては、ソース点の像を形成するための反射体ブロック２５０の出力面２５４、ケーブル端２７０、及びケーブルの端部が配置される又は変換器の入力／出力ポートが配置される平坦部２５６を見るために、観察装置２８０が使用される。
観察装置２８０は、点線２８６によって示される経路に沿って光を送る光源を自身に備えた顕微鏡とすることができる。
【００５２】
好ましくは、観察装置は、反射体ブロック２５６の平坦部とケーブル端２７０の画像を形成するビデオ信号を生成する顕微鏡ズームレンズ２８４を有するビデオカメラ２８２であり、信号を処理するデジタルコントローラにこれらの信号を送り、処理後に信号をビデオ表示モニタ２９２に送る。この処理は、信号増幅と、いつでも使えるように画像を改良する他の処理を含むことができる。
【００５３】
モニタ２９２は、２５６の平坦部に形成された目標円２５７の画像、及び十字線３０６及び光ファイバ伝導体２７０の端部の画像２７１を表示するスクリーン２９８を有している。目標円２５７は、製造の過程で平坦部２５６の表面にエッチングするか、あるいは別の方法で形成することができる。
【００５４】
直交配置された４つのコイルによって磁気部材１７２にかけられる４つの直交する磁界を制御するために制御ユニット２９６が設けられており、コイルのうち２つは図２２において３０２及び３０４で示されている。コイルへの信号は、「ジョイスティック」３００のような手動制御を用いて、あるいは、好ましくは、ユニット２９６内のマイクロコンピュータのコンピュータプログラムによって自動的に制御され、目標２５７、３０６に対して光ファイバ伝導体端部の位置合わせを行う。
【００５５】
観察装置２８０の観察角度は軸から外れているので、目標２５７とファイバ端の画像２７１は、少し楕円状になる場合がある。すなわち、それらの高さが幅よりも大きくなる場合がある。これは許容できるものであり、正確な位置合わせを阻害するものではないと考えられている。更に、その角度は、マイクロポジショナによる位置決め調整を可能とするように、平坦部２５６に関して伝導体２７０の端部の軸方向の位置を検知するのに十分な遠近感を与えることができ、伝導体端部を平坦部２５６に当接させることができる。
【００５６】
また、図２２には、硬化放射を点線２９０に沿って平坦部２５６に伝達する硬化放射源２８８が示されており、位置合わせが完了した後に、ファイバ伝導体２７０の端部を取り囲む領域に伝達し、伝導体端部を取り囲む液体エポキシを硬化させ、これを適切な位置に固定する。
【００５７】
好ましくは、硬化源２８８により生成される放射の波長は、ケーブル伝導体を介して伝達される信号の波長とは異なる。例えば、そのような信号の多くの波長は赤外領域にあるが、源２８８からの放射は、好ましくは、電磁スペクトルの紫外又は可視青領域にある。これは、エポキシの適切な硬化が光ファイバ伝導体２７０から伝達された信号により阻害されないという利点がある。これにより、信号源を止めることなく、磁界のケーブルの端部に終端を取り付けることが可能になる。これにより、磁界内の位置合わせがより早く、簡単に、安価になる。
【００５８】
通常、観察装置２８０に組み込まれた又は取り付けられたランプから発される光の波長は、源２８８の波長及び光ファイバケーブルを介して伝達された信号の波長とは異なっている。通常、その光は可視光である。しかしながら、位置合わせ及び硬化工程を同時に行い、別個の源２８８をなくすことができるように、観察装置２８０からの光の波長を選択してエポキシを硬化させることができる。
【００５９】
図２２に示される位置合わせ構成及び方法は、特に磁界内で行われる位置合わせに対して、顕著な効果を有する。位置合わせ方法は、光ファイバケーブルを介した信号の伝達に依存しないので、ケーブルを通過する信号を止める必要がなく、それらの信号に対応するレシーバを設ける必要がない。更に、レシーバに至る第２の終端とケーブルは必要ない。視覚的位置合わせ装置がコンパクトになり、簡単に持ち運べるようになり、磁界内での使用が容易になる。
【００６０】
工場や研究所においては、視覚的位置合わせ方法を、図８に示される位置合わせ装置の付属物として、あるいは、そうすることによる時間及びコストを節約する場合にはその装置に代わるものとして用いることができる。
上述の位置合わせ構成及び方法は主に光ファイバケーブルと共に使用する場合について述べたが、これらは、図１８に示されるような変換器に対して反射体ユニット２５０を位置合わせする場合にも極めて好適に使用できることが理解できるであろう。
【００６１】
接合
図８は、光ファイバケーブルを接合する本発明の使用を示すものである。
上述したような簡単に取り外せる結合器と異なり、接合は、２本のケーブル間で永久的な接続を行うことを意図している。したがって、これらは、取り外し可能なコネクタを悩ましている汚物等の問題の影響は受けにくく、多くの場合ビーム拡大器やコリメータは必要ない。
図８には、２本のケーブル８８及び９０を接合するために使用される工程が示されている。まず、９２及び９４で示されるように、各ケーブルの端部から少しの長さだけ被覆と外部コーティングが取り除かれ、従来の接着装置及び方法を用いてコア端部が接着される。
【００６２】
透明なプラスチック又はガラスのスリーブ１０５が設けられる。それは、１０８で示されるように通路孔を有している。スリーブ１０５の内径は、ケーブル８８及び９０の外径よりもかなり大きく、端部を位置合わせするときに、ケーブルの一方又は双方の端部が横方向に移動できるような空間が形成されている。ケーブル８８はＶブロック９８及びクランプ装置１０２により不動にされ、他方のケーブル９０は同様のブロック１００及びクランプ装置１０４により不動にされている。端部９２及び９４は、端部を接触させないで近づけた状態でスリーブ１０５に挿入される。
【００６３】
接合方法の一実施形態においては、磁気透過性のスリーブ１０６が、スリーブ１０５の一端でこのスリーブ１０５の外部を取り囲み、スリーブ１０５の外部に取り付けられている。
【００６４】
接合を行う際には、図８に示されるように回転磁界発生器１１０がスリーブ１０６の周りに配置され、図９の制御及びこの図の信号発生器１２０及びレシーバ１２２が上述したように使用され、コア９２及び９４の位置合わせがなされるように位置決めを行う。
これは、スリーブ１０６が磁界により横方向に移動されると、曲がって端部９４を移動させるケーブル９０を支えることによりなされる。
【００６５】
位置合わせの前に、光硬化性エポキシ樹脂が、１１４で示されるように孔１０８から注入され、スリーブ１０５の内部の２本のケーブルの端部の周りを満たす。位置合わせに至ったとき、又は必要に応じてその前に、矢印１１２で示される光源が作動され、エポキシに照射され、エポキシを硬化させる。工程の最後に、位置合わせ後にケーブル端部をしっかりと封じ込めることによって接合が完了する。
【００６６】
また、接合中に位置合わせ工程を行う第２の方法が図８に示されている。スリーブ１０６に代えて、図１及び２に示される磁気環状体３８が、一方のケーブルの端部の周りに配置されている。そして、回転磁界源１１０が、部材３８の周りに位置して、上述した方法でケーブルが位置決めされるまで駆動される。
この方法においては、位置合わせ工程及びエポキシ硬化工程が行われる前に、他のケーブル端をスリーブのほぼ中央に機械的に配置することが好ましい場合がある。
いずれにしても、ケーブル端を磁界内で素早く、簡単に、正確に位置合わせすることができる。
【００６７】
リッチェイ−シュレチェン光学系
図１０及び１１は、図１に示されたものと同様の典型的なリッチェイ−シュレチェン系の光路の拡大模式図である。この系は、図１０に示される光源が大型鏡と共に軸上にないことを特徴としている。したがって、上述したカセグレン系において必要とされた大型鏡中の孔による挿入損失がない。このように、リッチェイ−シュレチェン系は、独自の利点を有しており、多くの状況において有用である。しかしながら、そのような系を用いたビームの拡大効果はカセグレン系の場合よりも小さく、カセグレン系は幾分製造しやすいと考えられている。
【００６８】
図１０及び１１に示されているように、ケーブル２４の出力から出た光線１２８は、少し湾曲した反射体１２６で反射し、この反射体１２６は、少し湾曲した大型反射体１３２に向かって光線を線１３４に沿って反射する。この面の曲率は、双曲線又はそれ以外の湾曲形状になっており、図１０に示される垂直領域１３８にわたって平行な反射光線１３６を生成するように計算されている。
【００６９】
図１１に示されるように、光線１３６が占める領域は、反射体領域１３２と同様にほぼ円形である。
また、図１０及び１１に示される光学系は、光学ガラス又はプラスチックからブロックを成型し、反射面を作るために蒸着又はスパッタリング等により表面１２６及び１３２を金属コーティングすることにより作ることができる。このように、この光学系もまた従来のビーム拡大終端に比べて比較的安価である。
【００７０】
他の光学系
カセグレン系及びリッチェイ−シュレチェン系以外の光学系を使用することができる。一例は、グレゴリー系であり、このグレゴリー系は、異なる形状の第１の反射面を利用する点を除いてカセグレン系と同様である。また、他の公知のものを用いることもできる。
【００７１】
マルチチャンネルコネクタ
図６は、マルチチャンネルコネクタの１つの終端の斜視図である。複数の光ファイバケーブル（この例では１２本）２０が、中央貫通孔８４を有するはめば歯車状の支持部材８３内のＶ溝８６に挿入される。透明なプラスチック又はガラスのスリーブ７８が、終端２０の外側の周りに嵌められ、これらを溝８６内にしっかりと保持する。融解石英又はサファイヤからなる透明のディスク８０が、ハウジング７８の端部に固定される窓を形成している。これにより、コネクタ終端２０が嵌め込まれる平坦面が提供される。
【００７２】
一端にノッチ８５を有する中央金属ピン８２が、孔８４及びディスク８０の中央の孔に嵌入される。
ピン８２は、終端をその類似物に対して位置合わせする役割を有し、ノッチされた端部８５により２つの終端が互いに適切な角度で位置合わせされる。
好ましくは、各ケーブル終端２０は、図７に示すように組み立てられた後、適切な位置に入れられる。
【００７３】
好ましい結合器
図１２は、好ましい終端１５２の２つを互いに結合する好ましい結合器１５０を示す。基本的な原理として、結合器１５０及び終端１５２は、本質的に図５に示すものと同一である。しかしながら、反射体の曲率は実際の製品のものに近い。また、製造、耐久性等を容易にする種々の改良がある。
図５の結合器と同様に、２本の光ファイバケーブル２４及び３１が結合される。
それぞれの終端１５２は、フェルール１５４（図１５参照）を含んでいる。フェルール１５４は、反射体ユニット１７８用の座を形成する棚１５８を有する反射体ユニット空洞１５６を含んでいる。
【００７４】
磁気透過性の位置合わせ部材１７２が嵌入される空洞１６０は、少し径が小さくなっている。更に径が小さくなった他のチャンバ１６２は、チャンバ１６０に接続しており、嵌入しているケーブル部２８の径よりも少し大きな小通路１６４を有している。
フェルールはフランジ１６６を有しており、小径部１６８及び細長いバレル１７０によりフェルール構造が完成している。
【００７５】
図１２に戻って、磁気部材１７２は、一般に図１に示される部材３８のような環状体である。右端１７４の径は、左端１７５の径よりも小さくなっている。また、磁気部材１７２は、ケーブルを中央の穴に案内するための比較的大きな円錐台状の入口１７６を有している。部材１７２の端から端までのうち最も大きな径は左端であり、それが嵌入されるチャンバ１６０の径よりも少し小さいだけである。これは、空洞１６０内の部材１７２を中央に大まかに位置決めする目的を果たし、小さな径の右端は、ケーブルコアを適切に位置合わせするために、必要に応じて移動するためのより多くの空間を有している。
【００７６】
大きなテーパ入口により、ケーブル端が部材１７２の中央孔を通ることが確保される。
反射体ユニット１７８は、大型反射体の曲率が図５に示される曲率よりもずっと小さい点を除いて、図５に示される各反射体ユニット４１ａ又は４１ｂと基本的に同一である。
【００７７】
更に、図１３に示されるように、大型反射体用の反射コーティング１８０は、反射体の外部をそれほど覆ってはいない。その代わりに、十分な大きさの中央円形領域１８２がコーティングされないでいる。また、領域１８２は、ケーブル端が移動して位置合わせをし、反射コーティング１８０に対するダメージを防止するときに、ケーブル端と反射体ユニットとの間の間隙の変化が最小限となるように、平坦になっている。
コーティングされていない領域１８２の径は、小型反射体の径とほぼ同一である。このように、コーティングされていない領域１８２により生ずる唯一の損失は、カセグレン式デザインに固有のものである。
【００７８】
バンパ４８は、好ましくは、永久的に（例えばエポキシにより）各反射体ユニット１７８の小型反射体の裏面に取り付けられる。図１２に示されるように、２つの終端１５２が互いに端部が当接するときに、バンパ４８は、２つの終端の間の第１の接触点となる。これらは、好ましくは、比較的柔軟なプラスチックからなり、反射体ボディに衝撃が伝わることを最小限に抑える。
結合器１５０は、１８６、１８７等で切断された円筒状のボディ１８４を備えており、内部の寸法がフェルール１５４の前方部の外径「Ｄ」（図１５参照）にぴったり一致する中央部を形成しており、これにより２つの終端を互いに位置合わせされた状態で正確に保持する。
【００７９】
端部にフックを有する４つのばね又はフィンガー１８６が、結合器１５０の各端部に形成されている。
終端１５２が結合器１５０の端部に挿入され、一緒に押されたとき、ばねアームがフランジ１６６に乗り上げ、パチンと下方に落ちてフックがフランジの外面に係合し、２つの終端が堅くしっかりと保持される。
結合器１５０の材質は、熱可塑性、金属、又は結合器が使用される特定の目的及び環境に適した他の材質とすることができる。
この結合器１５０の構造は、結合器の機械的構造が取ることのできる多くの異なる形態のうちの一例にすぎない。
【００８０】
好ましい製造方法
図１５から１７は、１つの終端１５２を作る好ましい製造方法を示している。
図１５によれば、位置合わせ部材１７２は、空洞１６０に挿入される。次に、空洞１５６の周りの終端の金属壁が１８８に示すように室温より高い適度な温度に加熱され、チャンバの寸法を適度に広げる。その後、反射体ユニット４８が空洞１５６に挿入され、部分的に組み立てられた終端が冷却される。これにより収縮嵌合され、フェルールに反射体ユニット１７８がしっかりと取り付けられる。
【００８１】
次に、図１６によれば、フェルール１５４は図１５に示される位置から逆さまにされ、液体エポキシ樹脂が、位置合わせ部材１７２に接触する空洞１６０に注入される。チャンバは、１９２で示されるレベルまでエポキシで満たされ、ちょうど部材１７２を完全に覆う。好ましくは、液体は、水の粘性のように低い粘性を有し、１９０で模式的に示され、注入中のわずかな間にフェルールに挿入され、その後取り除かれる細管を介して予め決められた量が注入される。
【００８２】
次に、図１７によれば、皮を剥ぎ裂かれたケーブル端は、ケーブル端が反射体ユニット１７８の平坦領域１８２に非常に接近するまでフェルールに挿入される。その後、すべて上述したように拡散白色光がケーブルに当てられ、信号１９８をレシーバ及び装置に送り、信号が最大となる位置を決定すると共に、１９６で示され、また、上述でより詳しく述べたように回転磁界が部材１７２の周りにかけられる。光は、１９４に示されるように、反射体ユニット１７８を介してユニットに送られる。
【００８３】
１９４で当てられた光は能率を２倍にする。それは、空洞１６０内の光硬化性エポキシ樹脂に照射され、ちょうどケーブルが適切な位置合わせに至ったときにエポキシ樹脂を固め、また、位置合わせに用いられる信号１９８を生成する。この手順は、たった数秒で行うことができると思われる。
この製造工程は、比較的簡単、早く、安価であり、優れた結合と終端を作ることができる。
【００８４】
変換装置
図１８は、本発明により構成された変換装置２００の部分断面及び部分模式図である。
装置２００は、平坦基部２０４を有する支持構造２０２と、電気光学変換器２０８を支持するプラットフォーム２０６とを含んでいる。
変換器２０８は、上述した図１２−１７に示されるユニット１７８と同一の二重反射体光学系１７８に対して位置合わせされ、２１０で一般的に示される入力／出力ポートを有している。
【００８５】
変換器２０８が光源である場合、二重反射体光学系１７８は、変換器によって光ビームを大きく拡大するために光を拡大し、図１８の２１４で示されるように光を平行なビームとして発する。
変換器２０８が検出器である場合、二重反射体光学系１７８は、光ビーム２１４を受け、入力／出力ポート２１０に集光させ又は焦点を合わせる。ビームを拡大し平行にすることによって、ビームは、すぐに光ファイバケーブル用又は他の装置用の結合器に簡単に結合される。ビームの拡大により、光学系が汚物や他のエラーを生じさせる屑による影響を受けにくくなり、結合位置決め誤差に対する装置の過敏性を大幅に低減することができる。
【００８６】
本発明の一実施形態によれば、反射体システム１７８による変換器２０８の位置合わせは、従来のマイクロポジショナ２１８を用いてなされる。マイクロポジショナは、変換器をユニット１７８に対して位置合わせするために、変換器２０８の位置をＺ軸に沿った垂直方向及びＸ及びＹ軸に沿った水平方向に（図１９及び図１８を参照）調整することができる。
あるいは、固定された変換器ユニット２０８に対して反射体ユニット１７８の位置決めをするために、後述する電磁気位置調整システムを用い、マイクロポジショナの使用を避けることができる。
【００８７】
変換器のタイプ
本発明の変換器装置は、ほとんどすべてのタイプの小光源又は検出器と共に使用することができる。
使用可能な光源には、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）；レーザダイオード、垂直共振器型発光レーザ（「ＶＣＳＥＬ」）；ストライプ型レーザ装置；及び他の半導体発光デバイスが含まれる。
拡散出力光を生成するＬＥＤのような変換器もあれば、細い光のビームを生成するためのレンズを有する変換器もある。
【００８８】
同様に、上述したタイプのレーザ装置は、一般にビーム幅の小さい種々の形状のビームを生成する。
本質的に、光ファイバ伝達装置又はレシーバとして使用可能な装置は、本発明において使用可能な変換器とすることができる。
【００８９】
必要に応じて、（マイクロポジショナ２１８を取り外した後）２２０で模式的に示される気密ハウジングを構成要素の周りに形成することによって、気密変換器ユニットを作ることができる。装置２００の使用中にも位置合わせが維持されるように位置合わせがなされたときに、変換器２０８が適切な位置に固定されることは勿論である。これは、エポキシ樹脂を硬化させることにより、あるいは、他の公知の手段により行うことができる。
あるいは、入力／出力ポート２１０と反射体ユニット１７８との界面に気密シールを使用することもできる。このために、反射体ユニット１７８の屈折率に一致する屈折率を有するガラスフリットを、ポート２１０と反射体ユニットとの間の界面の周りに溶かすこともできる。
【００９０】
図２０は、本発明の変換器装置の他の実施形態２２２の模式的部分断面図である。この実施形態は、壁２２６のような内部壁と、ガラス出口窓２３０と、発光器である場合には変換器２０８から光を伝達するための、あるいは検出器である場合にはユニット２０８に光を伝達するための光伝達構造の一種類を形成する光ファイバケーブル２２６とを有する構造において使用されるものが示されている。
【００９１】
本発明のこの実施形態は、反射体ユニット１７８がない点を除いて、図１２から１７に示されるフェルールと多くの点で類似する第１のフェルール２２４を含んでいる。反射体ユニットの代わりに、ファイバ伝導体２８の端部を取り囲む電磁気透過性材料からなるビード１７２があるだけである。この構成は、変換器２０８の入口／出口ポート２１０に対してファイバ伝導体２８を位置合わせするために使用される。
電磁場、好ましくは回転電磁場がフェルール２２４の外側に供給され、実質的に上述した方法により伝導体２８を出口ポートに対して適切に位置合わせする。
【００９２】
ビードと伝導体端部は、実質的に上述したように、ビード１７２を保持するチャンバ内で放射硬化性エポキシ樹脂によって適切な位置合わせがなされた位置に固定される。図２０には示されていないが、フェルール２２４を変換器装置２０８のベース２３４に対して支持し、光ファイバケーブル端をポート２１０に対して位置合わせされた状態で保持する構造が設けられている。
好ましくは、点線２２５で示されるようにフェルール２２４のボディを伸ばし、内側に雌ねじを設けてポート延長部２１０の雄ねじに嵌合させることができる。当業者は、本発明の範囲内で同様の取付構造を設けることができる。
【００９３】
光ファイバケーブル２６は、壁２２６の孔内のブシュ２３２を貫通し、好ましくは図１２から１７に示される終端の一つとほぼ同一である第２の終端２２８内に延びている。すなわち、それは、フェライトビード１７２と反射体ユニット１７８とを有している。フェライトビード１７２は、ケーブルコア又は伝導体２８の右端を反射体ブロック１７８に対して位置合わせするために上述した方法で使用される。
光は、窓２３０を通って発され、あるいは、それを通って受光され、変換器２０８に伝わる。
また、図１８及び１９に示される実施形態と同様に、上述した効果を奏するように、非常に出力の広いビーム又は入力受容領域を有する気密変換器ユニットを形成するために、気密ハウジング２３６を設けることができる。
【００９４】
他の位置合わせ構造及び方法
反射体ユニット又は他の光学装置又は光学系に対してそのような伝導体を位置合わせするときに、光ファイバ伝導体だけを移動させる必要はないということが理解できるであろう。２つの構造のうちの１つ構造の他の構造に対する移動が、必要なもののすべてである。したがって、上述したように、磁気透過性リング又は同様の部材を反射体ユニット１７８のボディの周りに設け、それをその外径よりもすこし大きなチャンバ内に配置すること；電磁場位置合わせ機構を用い、反射体ユニットを光ファイバ伝導体又は入力／出力ポートのような他の物体に対して変換器側に移動させ、求められる適切な位置合わせを行うことは、本発明の範囲内である。
【００９５】
このように、このもう一つ実施形態においては、図１８の装置は、２１８のようなマイクロポジショナを使用せずに、反射体ユニット１７８用の支持構造２１２の内径を幾分大きくし、強磁性材料のリングによりユニット１７８を取り囲んだ、このもう一つ位置合わせ構造及び方法を使用している。そして、反射体ユニットは、その周りに磁界の最も磁気抵抗の少ない面に垂直に位置合わせされる傾向にある。
【００９６】
反射抑制
光ファイバケーブルの端部の間の接合における問題の一つは、空気−ファイバ界面での信号の後方反射の問題である。そのような反射を抑制するために使用される技術には、ケーブルの端部を丸くすること；ファイバ端の間の空隙を屈折率が整合するゲルで満たすこと；ファイバの端部をある角度で切断すること（「角度研磨」技術）；コアの端部を互いに接合すること；及び反射防止コーティングを使用すること等が含まれる。
【００９７】
反射体ユニット１７８の表面上の反射防止コーティングだけを使用しても、多くの光ファイバケーブル通信システムにおいて十分に反射を減衰させることができないと考えられている。したがって、他の抑制装置及び方法を使用することが好ましい。
【００９８】
使用される抑制装置が図２１に示されている。
図２１は、光透過ガラス又はプラスチックからなり、第１の曲面２５２と対向する第２の曲面２５４とを有し、入口出口ポートを形成する平坦部２５６を除いた面２５２上に反射コーティング２６０を有する反射体ブロック２５０の拡大断面図である。
小型凸反射体２５８が反射体２６０に対向している。バンパ４８が上述したように設けられている。反射ブロック２５０の構造は、入口／出口面２５４が平坦ではなく少し凸面になっている点を除いて、ブロック１７８と同一である。好ましくは、面２５４の形状は放物線状である。
【００９９】
面２５４が曲がっていることにより、ビーム２６６及び２６８のような反射ビームが反射体ブロックから出るビームに対して角度Ａをなすという効果がある。これらが反射体２６０及び２５８で反射したとき、これらはファイバコア２７０と交差せず、矢印２６４で示されるように、その外側を通過する。これにより、非常に効果的な反射抑制が得られる。
出て行くビームは面２５４を出るときに少し屈折し、出力ビーム２６２が互いに平行になるように反射体ブロックを設計するときには、このことが考慮される。
【０１００】
上記抑制構造及び方法は、それ自体で多くの目的において十分な抑制効果を生み出すと考えられるが、必要に応じて、反射の抑制を高めるために、面２５４も反射防止コーティングでコーティングすることができる。
上述した構造及び方法は、変換器と共に、また、ケーブルと共に有用となるように、光源又はレシーバに対して、また、光ファイバ光伝導体に対して反射体ユニット２５０を位置合わせするときに有用である。
【０１０１】
用語の定義
上述の本明細書で使用した用語のうちのいくつかについて、本発明のために定義する。
この特許出願において使用される「光」という用語は、可視光以外の電磁放射を含むことを意図している。すなわち、これは、赤外及び紫外放射、及び電磁スペクトルにおいて上述した放射のスペクトル範囲に近い他の電磁放射を含んでいる。
上述した例はシングルモードケーブルであるが、「光ファイバケーブル」という用語は、シングルモード及びマルチモードケーブルの双方を含んでいる。また、これには、光が中央伝導体としての空気中を通過する「中空コア」光ファイバケーブルが含まれる。
【０１０２】
「磁界内」という用語は、研究所、工場、又は他のそのような施設の外部でなされるものを言及するために使用している。ここで「磁界内で」行うことができると述べられた工程には、移動可能な修理トラック内、顧客の職場内等においてなされることができる工程が含まれる。また、この用語は、緊急時に野外でなされる修理を含んでいる。
【０１０３】
本発明で使用可能な「放射硬化性」材料には、エポキシ樹脂及び紫外線、赤外線、ガンマ線又は他の照射により硬化可能な同様の物質が含まれる。
「反射体ユニット」という用語は、特定のリッチェイ−シュレチェン及びカセグレン光学系だけではなく、望遠鏡又は同様の光学装置において有用である同様の反射システムも含んでいる。
「磁気部材」は、磁気透過性部材を意味している。
「変換器」は、電気信号を光、赤外、又は電磁スペクトルの不可視領域にある他の放射に変換する、又は、光のような電磁放射信号を電気信号に変換する装置を述べることを意図している。
【０１０４】
本発明の上述した説明は、説明的なものであり、限定されることを意図しているものではない。上述した実施形態において、当業者は種々の変更や改変を考えることができる。これらは、本発明の精神又は範囲を逸脱することなくなすことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】図１は、本発明により構成された光ファイバケーブル終端の断面図である。
【図２】図２は、図１に示されるケーブルの光学伝導体の位置合わせを行うためのシステム及び方法の模式的斜視図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示される光学伝導体を位置合わせするときに使用する電気磁気的回路構成の模式図である。
【図４】図４は、本発明の拡大ビーム結合器装置の一実施形態の側断面模式図である。
【図５】図５は、２本の光ファイバケーブルの端部を結合する結合器の完成したものの部分的に模式的な断面図である。
【図６】図６は、本発明により構成されたマルチチャンネル光ファイバケーブル終端の分解斜視図である。
【図７】図７は、図６に示される装置の組立て後の断面図である。
【図８】図８は、本発明の位置合わせ装置及び方法の他の実施形態の部分的に模式的な断面図である。
【図９】図９は、本発明の位置合わせ装置及び方法の他の実施形態の模式図である。
【図１０】図１０は、本発明のコネクタ及び終端の他の実施形態における光線経路の光学的模式図である。
【図１１】図１１は、図１０の側面図に対応する斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい結合器の断面図である。
【図１３−１４】図１３及び１４は、それぞれ図１２の１３−１３線及び１４−１４線に沿った断面図である。
【図１５−１７】図１５から１７は、図１２に示される終端の１つの製造を示す部分的に模式的な断面図である。
【図１８】図１８は、本発明により構成された電気光学変換器装置の部分的に模式的な断面図である。
【図１９】図１９は、図１８の装置の要素の右側面図である。
【図２０】図２０は、本発明の変換器装置の他の実施形態の部分的に模式的な断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の他の実施形態の拡大断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の他の実施形態を模式的に示す図２１と同様な図である。
【図３】
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【図９】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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