(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズによる空間光学系を用いた共焦点光学系を用いてマルチコアファイバと結合させる、マルチコアファイバと複数のシングルモードファイバを束ねたファイババンドルとの光接続器を提供する。【解決手段】光接続器は、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のコア３１１、３１２とコア３１１、３１２の外周を覆うクラッド３１３からなり、コア３１１、３１２ごとに信号光を伝送する第１の端面を有するマルチコアファイバ３１と、信号光を集光し、信号光ごとにコリメートする第１のレンズ系３３と、第１のレンズ系３３でコリメートされた各信号光を、後段に位置するファイババンドル３２が有するそれぞれのコアに対して出射する第２のレンズ３４と、ｎ本のシングルモードファイバ３１５を予め束ね、第２のレンズ系３４が出射した信号光ごとにそれぞれのシングルモードファイバ３１５のコア３２２で受光する第２の端面を有するファイババンドル３２と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは２以上の自然数）のコアと前記コアの外周を覆うクラッドからなり、前記コアごとに信号光を伝送する第１の端面を有するマルチコアファイバと、
前記信号光を集光し、前記信号光ごとにコリメートする第１のレンズと、
前記第１のレンズでコリメートされた各信号光を、後段に位置するファイババンドルが有するそれぞれのコアに対して出射する第２のレンズと、
ｎ本のシングルモードファイバを予め束ね、前記第２のレンズが出射した前記信号光ごとにそれぞれの前記シングルモードファイバのコアで受光する第２の端面を有するファイババンドルと、
を備えることを特徴とする光接続器。
【請求項２】
前記ファイババンドルの外径と前記マルチコアファイバの外径に応じて、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズとの距離を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の光接続器。
【請求項３】
前記第１の端面が前記第１のレンズの焦点位置の近傍に配置され、
前記第２の端面が前記第２のレンズの焦点位置の近傍に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光接続器。
【請求項４】
前記第１の端面及び前記第２の端面が鉛直又は斜め研磨される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光接続器。
【請求項５】
前記第１の端面及び前記第２の端面が、少なくとも平行でない配置とする
ことを特徴とする請求項４に記載の光接続器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ同士を接続するための光接続器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の通信ネットワークを支えているシングルモードファイバによる光通信伝送容量は、高光入力による非線形現象や、ファイバヒューズ等の物理限界によって１００Ｔｂ／ｓが限界と言われている。その為、これからの情報通信量増大に対応すべく、種々の伝送方式や伝送媒体の研究開発が行われている。
【０００３】
その中の１つに、図１に示すように、被覆１４で覆われた直径２００μｍ前後の１つのファイバのクラッド１３内に複数のコアである外周コア１２及び中心コア１１を有し、コア数に比例して伝送容量を増大させる空間多重伝送（ＳＤＭ）を行うことの出来るマルチコアファイバがある。このマルチコアファイバを伝送路として使用する際、既存のシングルモードファイバとの接続が不可欠となる。
【０００４】
また、長距離伝送を行う際には前記した非線形現象やファイバヒューズを起こさない範囲で高強度の光が入力されるため、耐パワー性や伝送路中での反射光の影響も考慮されなければならない。
【０００５】
このような機能を有する接続器として、図２に示すように、第２のフェルール２４においてシングルモードファイバコア２２１及びシングルモードファイバクラッド２２２を有する複数のシングルモードファイバ２１５のクラッド径をマルチコアファイバのコア間隔と同じ径に細径化して束ねたシングルモードファイババンドル２２を、第１のフェルール２３においてマルチコアファイバ被覆２１４で覆ったマルチコアファイバ２１内の複数のコアである中心コア２１１及び外周コア２１２と直接接触させ接着剤により固定したものや、フィジカルコンタクト（ＰＣ）接続により結合し、スリーブ２５で固定しているものが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｓａｉｔｏ，  Ｋ．  Ｉｍａｍｕｒａ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｓｈｉｉｎｏ，  “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｆｉｂｅｒ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅ  ｆａｎ−ｏｕｔ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ”，  Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ２０１２，  ｐｐ．４７５−４７６，  ２−６  Ｊｕｌｙ  ２０１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、光路中に接着剤を使用する場合、耐パワーの問題や経時劣化による性能劣化の可能性が考えられる。また、接着剤や接着工程の管理が正常に行われなければ、屈折率不整合による反射が界面で発生してしまう。
【０００８】
この回避のために、シングルモードファイババンドル２２とマルチコアファイバ２１の端面を斜めに研磨する手法が考えられるが、お互いを近接させた時に対応するコアの位置が高精度に一致するように、研磨面の角度や向きをそれぞれ正確に合わせる必要ある。
【０００９】
ＰＣ接続の場合も、低損失な接続性能や高精度な反射防止性能を得るためには、研磨の難易度が非常に高い。更に、マルチコアファイバ２１とシングルモードファイバ２１５とのモードフィールド径が異なる場合、モードフィールド径の不一致により、損失が生じてしまう。
【００１０】
他の手法として、関連技術では、レンズ系によってマルチコアファイバ２１の各コアである外周コア２１１及び中心コア２１２からの出射光を、出射角度の異なるコリメート光として出射させることで空間的に分離し、それぞれ別のレンズ系で集光して各シングルモードファイバ２１５に結合する空間結合型の接続器も提案されている。
【００１１】
この方式は、シングルモードファイバ２１５を細径化する必要が無い構成ではあるが、マルチコアファイバ２１の各コアである外周コア２１１及び中心コア２１２に対して個別にレンズ結合する必要があり、それと各シングルモードファイバ２１５を実装するためのスペースが必要となるため、接続器の寸法が大きくなってしまうという欠点がある。
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、必要な外径に細径化したシングルモードファイバを束ねてバンドル化し、レンズによる空間光学系を用いた共焦点光学系を用いてマルチコアファイバと結合させる、マルチコアファイバと複数のシングルモードファイバとの光接続器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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明では、第１のレンズ及び第２のレンズを介して信号光を伝送することで、マルチコアファイバ及びファイババンドル間の光通信を行う。
【００１４】
具体的には、本発明に係る光接続器は、
ｎ個（ｎは２以上の自然数）のコアと前記コアの外周を覆うクラッドからなり、前記コアごとに信号光を伝送する第１の端面を有するマルチコアファイバと、
前記信号光を集光し、前記信号光ごとにコリメートする第１のレンズと、
前記第１のレンズでコリメートされた各信号光を、後段に位置するファイババンドルが有するそれぞれのコアに対して出射する第２のレンズと、
ｎ本のシングルモードファイバを予め束ね、前記第２のレンズが出射した前記信号光ごとにそれぞれの前記シングルモードファイバのコアで受光する第２の端面を有するファイババンドルと、を備える。
【００１５】
本発明に係る光接続器では、
前記ファイババンドルの外径と前記マルチコアファイバの外径に応じて、第１のレンズ及び第２のレンズとの距離を決定してもよい。
【００１６】
本発明に係る光接続器では、
前記第１の端面が前記第１のレンズの焦点位置の近傍に配置され、
前記第２の端面が前記第２のレンズの焦点位置の近傍に配置されてもよい。
【００１７】
本発明に係る光接続器では、
前記第１の端面及び前記第２の端面が斜め研磨されてもよい。
【００１８】
本発明に係る光接続器では、
前記第１の端面及び前記第２の端面が、少なくとも平行でない配置としてもよい。
【００１９】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レンズによる空間光学系を用いた共焦点光学系を用いてマルチコアファイバと結合させる、マルチコアファイバと複数のシングルモードファイバとの光接続器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】マルチコアファイバの断面の構造図の一例を示す。
【図２】関連技術に係る直接接続型ファンイン／ファンアウトデバイスの構成図の一例を示す。
【図３】本実施形態１に係る光接続器の一例を示す。
【図４】本実施形態２に係る光接続器の一例を示す。
【図５】実施形態１及び実施形態２に係る光接続器の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。
【００２３】
（実施形態１）
図３は、本発明の実施形態１を示す光接続器の構成図の一例である。３１はマルチコアファイバであり、３１１は中心コアであり、３１２は外周コアであり、３１３はクラッドであり、３１４はその被覆である。３２はシングルモードファイババンドルであり、３２１はシングルモードファイバ側中心コアであり、３２２はシングルモードファイバ側外周コアであり、３２３はシングルモードファイバ側クラッドである。また、３３と３４はレンズ系であり、それぞれ第１のレンズであり、第２のレンズである。ここで、本実施形態に係る光接続器の備えるマルチコアファイバ３１及びシングルモードファイババンドル３２のコア数は同じ数であり、各ファイバ同士で対称に形成されるように配置される。
【００２４】
マルチコアファイバ３１とレンズ系３３の主面との間隔ｆ３３、ならびにファイババンドル３２とレンズ系３４の主面との間隔ｆ３４は、それぞれレンズ系３３、３４の焦点距離となっており、レンズ系３３の主面とレンズ系３４の主面との間隔ｆ３５は、焦点距離の総和（本実施形態では、同一のレンズ系であるため、焦点距離の２倍）である。
【００２５】
中心コア３１１からの出力光は、レンズ系３３にてコリメートされ、レンズ系３４の光軸と平行に入射し、レンズ系３４にてコア３２１へ集光され、受光される。外周コア３１２からの出力光は、レンズ系３３の後側焦点を通る角度でレンズ系３３にてコリメートされ、レンズ系３４の光軸に対して角度を持ち入力される。これにより、シングルモードファイバ側中心コア３２１へ集光され、受光される。
【００２６】
ここで、実施形態１の具体例を示す。マルチコアファイバ３１として、コア間隔４５μｍ、コア数７の六方格子配列、モードフィールド径１０μｍ（中心波長１５５０ｎｍ）を用いた。レンズ系３３、３４は、軸外の収差の少ない、焦点距離１．８ｍｍの非球面レンズを用いた。
【００２７】
シングルモードファイババンドル３２は、シングルモードファイバ３１５の外径をマルチコアファイバ３１のコア間隔と同じ４５μｍとして束ねたものを使用した。端面反射抑制のために、マルチコアファイバ３１における第１の端面の研磨角とファイババンドル３２における第２の端面の研磨角の端面は、それぞれθ１及びθ２を６°に斜め研磨し、反射防止膜付とした。
【００２８】
各ファイバと各レンズとの距離ｆ３３及びｆ３４は焦点距離と同一の１．８ｍｍとし、レンズ系３３とレンズ系３４の間隔ｆ３５は各レンズの焦点距離の総和の３．６ｍｍである。マルチコアファイバ３１の端面が斜め研磨されているため、外周コア３１２とレンズ系３３との距離は１．８±０．００４７ｍｍと、中心コア３１１とレンズ系３３との距離とは±４．７μｍ異なる。
【００２９】
ファイババンドル３２においても同様で、外周のシングルモードファイバ３１５のシングルモードファイバ側中心コア３２１とレンズ系３４との距離と、中心のシングルモードファイバ３１５とレンズ系３４との距離とは±４．７μｍの差がある。しかし、その差は僅かであり、軸外の収差の少ないレンズを使用しているため、光学部品の反射損失も含め、０．２ｄＢ程度の損失の光接続器を実現することが出来る。また、本実施形態に係る光接続器では、ＰＣ接続による関連技術に比べ接着剤を必要とせず、各コアに対して個別にレンズを用いる関連技術に比べ部品点数が少ないため省スペースである小型な光接続器の提供を実現することができる。
【００３０】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２を示す光接続器の構成図の一例である。４１はマルチコアファイバであり、４１１は中心コアであり、４１２は外周コアであり、４１３はクラッドであり、４１４は被覆である。４２はシングルモードファイババンドルであり、４２１はシングルモードファイバ側中心コアであり、４２２はシングルモードファイバ側外周コアであり、４２３はシングルモードファイバ側クラッドである。
【００３１】
また、４３と４４はレンズ系であり、それぞれ第１のレンズであり、第２のレンズである。基本原理は、実施形態１と同じであるが、本実施形態は、マルチコアファイバ４１のモードフィールド径が、シングルモードファイバ４１５のモードフィールド径と異なる場合でも、低損失で接続できる実施形態である。
【００３２】
マルチコアファイバ４１とシングルモードファイバ４１５のモードフィールド径をそれぞれＭＦＤＭＣＦとＭＦＤＳＭＦ、レンズ系４３とレンズ系４４の焦点距離をそれぞれｆ４３、ｆ４４とすると、
【数１】
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【００３３】
（１）式に従うようにレンズ系４３とレンズ系４４の焦点距離を選定する事で、モードフィールド径を一致させる事が出来、マルチコアファイバ４１とシングルモードファイバ４１５の低損失な光接続器を実現することが出来る。
【００３４】
この時、マルチコアファイバ４１のコア間隔もシングルモードファイババンドル４２側では、ｆ４４／ｆ４３倍となるため、コア間隔のｆ４４／ｆ４３倍の外径を有するシングルモードファイバ４１５を用いたシングルモードファイババンドル４２を使用する必要がある。
【００３５】
ここで、実施形態２の具体例を示す。マルチコアファイバ４１として、コア間隔４０μｍ、コア数７の六方格子配列、モードフィールド径８．７μｍ（中心波長１５５０ｎｍ）を用いた。レンズ系４３、４４はそれぞれ、焦点距離１．５７ｍｍ、１．８ｍｍの非球面レンズを用いた。
【００３６】
シングルモードファイババンドル４２は、マルチコアファイバ４１のコア間隔が拡大される事を考慮して、シングルモードファイバ４１５の外径を４５．８μｍとして作製したものを用いた。両ファイバにおける第１の端面及び第２の端面は、実施形態１と同様に、それぞれθ３及びθ４を６°の斜め研磨とし、反射防止膜付とした。なお、結合損失の許容値を０．２ｄｂ以下、リターンロスの許容値を５０ｄＢ以上とした場合、斜め研磨の角度を５°〜１３°の範囲で研磨することができる。
【００３７】
マルチコアファイバ４１とレンズ系４３との距離ｆ４３、および、ファイババンドル４２とレンズ系４４との距離ｆ４４は、それぞれのレンズの焦点距離１．５７ｍｍと１．８ｍｍである。また、レンズ系４３とレンズ系４４の間隔ｆ４５は、各レンズの焦点距離の総和の３．３７ｍｍである。
【００３８】
マルチコアファイバ４１の第１の端面とシングルモードファイババンドル４２の第２の端面は斜め研磨されているため、マルチコアファイバ４１の外周コア４１２とレンズ系４３との距離と、中心コア４１１とレンズ系４３との距離との差は±４．２μｍである。
【００３９】
同様に、ファイババンドル４２の端面も斜めに研磨されており、その外周コア４２２とレンズ系４４との距離と、中心コア４１１とレンズ系４４との距離の差は、±４．８μｍである。この場合も、実施形態１と同様で、軸外の収差の少ないレンズを使用しているため、光学部品の反射損失も含め、０．２ｄＢ程度の損失の光接続器を実現することが出来る。また、マルチコアファイバ４１の第１の端面と、シングルモードファイババンドル４２の第２の端面に反射防止膜を付けることで斜め研磨の角度を６°以下に研磨することができる。
【００４０】
図５は、本実施形態に係る光接続器の構成の詳細図を示す。５１１はマルチコアファイバであり、５１２及び５２２はフェルールであり、５１３及び５２３はレンズ系であり、５１４及び５１９はスリーブであり、５１５、５１８はテーパー付リングであり、５１６、５１７はパイプであり、５２０は接着剤であり、５２４は細径化シングルモードファイバであり、５２１はシングルモードファイバである。
【００４１】
本実施形態に係る光接続器における動作の具体例を以下に説明する。光源から出射された信号光はスリーブ５１４に内包されたフェルール５１２内のマルチコアファイバ５１１のコアで伝送され、伝送された信号光はレンズ系５１３に集光されコリメートされる。レンズ系５２３では、レンズ系５１３を介してコリメートされた信号光をシングルモードファイバの各コアに送出される。
【００４２】
なお、光接続器は、テーパー付リング５１５、および５１８、パイプ５１６、およびパイプ５１７を有することにより、伝送損失が小さくなるように各部品の位置や角度を調整し、固定することができる。また、シングルモードファイバ５２１及びフェルール５２２間を接着する接着剤５２０は、シングルモードファイバ５２１側に設けた凹形状の接着剤保持空間内に接着剤を封入してもよい。凹形状の接着剤保持空間は、平面形状の接着剤保持空間に比べ接着表面積が大きいため、シングルモードファイバ５２１及びフェルール５２２間の保持力を高め剥離を抑えることができる。
【００４３】
なお、マルチコアファイバ側端面及びファイババンドル側端面が少なくとも平行でない配置としてもよい。具体的には、マルチコアファイバ側端面及びファイババンドル側端面同士がハの字状に配置されてもよい。この配置により、第１のレンズに入射するときの光の焦点距離のずれが、第２のレンズから出射することの光の焦点距離で補正される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１、２１１、３１１、４１１：中心コア
１２、２１２、３１２、４１２：外周コア
１３：クラッド
１４：被覆
２１、３１、４１、５１１：マルチコアファイバ
２１３、３１３、４１３：マルチコアファイバクラッド
２１４、３１４、４１４、：マルチコアファイバ被覆
２１５、３１５、４１５、５２１：シングルモードファイバ
２２、３２、４２、：シングルモードファイババンドル
２２１：シングルモードファイバコア
２２２、３２３、４２３：シングルモードファイバクラッド
２３：第１のフェルール
２４：第２のフェルール
２５：スリーブ
３２１、４２１：シングルモードファイバ側中心コア
３２２、４２２：シングルモードファイバ側外周コア
３３、３４、４３、４４、５１３、５２３：レンズ系
５１２、５２２：フェルール
５１４、５１９：スリーブ
５１５、５１８：テーパー付リング
５１６、５１７：パイプ
５２０：接着剤
５２：シングルモードファイババンドルコリメータ
５２４：細径化シングルモードファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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