JPH0581881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフアイバ光結合器に関し、特に、光フ
アイバや光導波管に直接光を挿入するためのフア
イバ光結合組立部品即ち、結合器システムに関す
る。

〔従来の技術〕

良く知られているように、光フアイバや光導波
管は、屈折率Ｎのコアを屈折率ｎがＮより小さい
クラツドへ取り囲むように構成されており、光
を、本質的に内部反射の過程によつて一端から他
端まで導くように案内する。

２方向フアイバ光結合組立部品のような典型的
配置において、光はフアイバや導波管の一端に光
分離器やビーム分割レンズを通して導入され、進
行方向にフアイバコアを通つてフアイバの出射端
へ進行し、例えば、移動できる又は変形できる鏡
で反射されてフアイバや導波管に戻り、逆方向に
フアイバの出射端からフアイバや導波管の入射端
へ戻り、光分離器やビームスプリツターによつて
ホトダイオードのような検出器に向けられる。し
かしながら、そのような従来の配置では、検出器
の方へ向けられる戻り光信号は、主としてフアイ
バの光入射端と光分離器やビーム分割レンズ自身
で発生される光境界面反射の結果により、減衰さ
れ、あるいは遮蔽されてしまう問題がある。

〔発明の目的〕

従つて、本発明の目的は、注入された光を実質
上、フアイバや導波管の端の中間に位置付けられ
たコアへの光の導入位置からフアイバや導波管の
出射端方向へ単一方向に向けて、検出器の位置し
ているフアイバの端での戻つてきた光信号の干渉
が実質上除去できるようなフアイバ光結合器シス
テムを提供することによつて、この問題を解決す
ることにある。

〔発明の構成〕

本発明によれば、少なくとも１つの部分的な物
理的歪曲がフアイバや導波管の端の中間部分に幾
何学的に導入されて組み立てられたフアイバ光結
合器システムが得られる。好ましくは、上記幾何
学的歪曲はフアイバの軸に沿つた屈曲部、ループ
やコイル、フアイバの軸の回りの回転的なフアイ
バの表面の対称的或いは非対照的な突出部又はフ
アイバの軸の回りの表面に回転方向に対象的或い
は非対称的に設けられた凹み、鋸歯状突起、Ｖ字
型の刻み目又は谷の形をとる。この配置におい
て、白熱ランプ、レーザ、フアイバ光照明器具等
を含む単一又は多数の光源からの光線は、フアイ
バの表面の物理的に歪曲された部分に向けられ、
フアイバの長さに沿つてこの位置でフアイバのコ
ア中に入り、そして光は予め定められた方向、好
ましくは、実質上そこからフアイバの望まれる出
射端の方向に単一方向に進み、検出器が位置する
他端にフアイバを通つて再伝送される。従つて、
光注入の位置と検出器が位置しているフアイバの
端から離れる方向への導入光の初期的な進行方向
にかんがみて、フアイバの検出端での戻つてきた
光信号を今まで減衰され、あるいは、遮蔽された
りされた問題が、本質的に取り除かれる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を参照して説明する。一般
に、ここでは、“光フアイバ”や“光導波管”と
いう言葉を、コア部とコアを同心的に囲むクラツ
ド部とを持つガラス及びプラスチツク伝送線を指
すものとして使用し、これら伝送線はコア−クラ
ツド境界面での内部反射によつて、マイクロ波と
Ｘ線の間の紫外、可視及び赤外領域を含む電磁ス
ペクトルの光部分に横たわる電磁放射を伝送す
る。

さて、従来技術の良く知られた２方向フアイバ
光通信組立部品を示す図である第１図を参照する
と、白熱ランプ、レーザやフアイバ光照明器具の
ような光源１０は、光のビーム１２を集光するビ
ーム分割レンズ装置（ビームスプリツター）１４
を通してガラスやプラスチツクの光フアイバや光
導波管１６の伝送端の方向へ光ビーム１２を出射
する。光ビーム１２はそれから前方向にフアイバ
１６のコアを通つて伝送され、その出射端でフア
イバ１６から出射し、レンズ１８を通して測定す
べき反射表面２０（例えば、移動できる又は変形
できる鏡）上に集光される。

表面２０でなされる１つの意図する測定は、表
面振動である。この技術に熟練した人たちによつ
て認められるように、表面２０で反射された光１
２のほんの少量だけが、実際に、レンズ１８を介
してフアイバ１６のコアに再び入る。この再入し
た光１３はそれから逆方向にフアイバ１６の初期
伝送端へ伝送され、光情報波や光信号を構成する
戻り光１３はビームスプリツター１４を通して、
その強さの収集、測定及び参照光信号との比較の
ためにホトダイオードのような光検出器２２で検
出される。

前述したような配置において、逆反射が、主に
フアイバ１６の伝送端の光境界面によつてだけで
なく、光１２がそこで射出するようなビームスプ
リツター１４の光境界面でも発生されることに注
意すべきである。これらの逆反射の結果は、それ
らが信号を減衰させたりほとんど遮蔽してしまう
ような強さであると、戻つてきた光信号の検出に
たいする重大な問題を与えることがわかる。

さて第２図を参照すると、本発明による組立部
品即ちシステムが示されているが、一般的に示さ
れたフアイバ光結合器２４を含んでいる。この配
置において、光源１０は光のビーム１２をフアイ
バ１６の表面の結合屈曲部２６上に向け、屈曲部
２６はフアイバ１６の端の中間に位置している。
光ビーム１２はこの屈曲部２６でフアイバ１６の
コアに入り、実質上単一方向のフアイバ１６の出
射端２９の方へ伝送され、レンズ１８を通して反
射表面２０上に集光され、第１図の配置について
述べたのと同じ方法でフアイバ１６のコアの中に
戻つて反射される。光情報波や光信号を規定する
再入光１３は、それから、ホト検出器２２の位置
するフアイバ端２８に達するまで逆方向にフアイ
バ１６を通つて逆伝送され、それにより戻つてき
た光信号１３は検出器２２で測定と参照光信号の
比較とのために収集される。

本発明のこの実施例に示されたような結合屈曲
部２６の光１２の導入にかんがみて、フアイバ端
２８での逆反射の結果として戻つてきた信号を減
衰させることについてのさきに述べた問題は取り
除かれる。更に、この組立部品において、スプリ
ツター１４は必要でなく、従つて、それに関する
固有の逆反射問題も同様に取り除かれる。

第２図は、単一の結合屈曲部２６が、光ビーム
１２がフアイバ１６のコア内に導入されるために
注入されるフアイバの端の中間のフアイバ１６の
表面に部分的な物理的歪曲として含まれている本
発明の結合器の一実施例を示しているが、本発明
の結合器における結合歪曲部は種々の形や外形を
とることができる。例えば、第３図に示されるよ
うに、結合器２４はフアイバ１６の表面の部分的
な物理的歪曲としてループ即ち単一巻３０を含
む。この実施例において、光源１０からの光のビ
ーム１２はループ３０の屈曲領域３２上に注入さ
れ、フアイバ１６のコアに入つた光１２は実質上
単一方向にフアイバ１６の出射端へ向けてバイア
ス、即ち、片寄つて伝達され、その後、光信号１
３は第２図において前述したのと同じ方法で検出
器２２に逆伝送される。

第４図及び第５図において、結合器２４は、フ
アイバ１６の表面の部分的な物理的歪曲として、
第４図の３４，３６及び３８と第５図の４０，４
２及び４４として示された多数のループ即ち巻線
を含み、多数の光源１０を持ち、光のビーム１２
をそれぞれループの屈曲領域へ注入する。再び、
これら多様の組立部品の各々のフアイバ１６のコ
アに入る光１２は、実質上単一方向にフアイバ１
６の出射端の方向へバイアスされ、第２図におい
て前述したように、その次に光信号１３として再
伝送され検出器２２へ戻る。

第６図について、本発明の一実施例は、フアイ
バ１６が正弦曲線に曲げられた形のフアイバの長
さの部分に沿つて直線的に歪曲され、光結合器２
４を構成するこの曲げられた部分は母体４６の外
より注入するフアイバ１６の軸に関して曲げられ
た領域４８，５０，５２，５４及び５６の半径方
向の外側部分のある状態で光封鎖母体４６内に埋
め込まれているのが示されている。この組立部品
において、多数の光源１０は光のビーム１２を曲
げられた注入領域４８，５０，５２，５４及び５
６上に向け、光１２はそれらの部分でフアイバ１
６のコアに入り、第２図において前述したような
過程によつて実質上一様にフアイバの出射端の方
向に向けられる。発明のこの実施例に利用された
光封鎖母体４６は、フアイバ１６の歪曲部分でフ
アイバ１６の表面上に不所望に注入される外部光
を防ぐための障壁を与えてもよいし、もし望まれ
るなら、ここに述べられた他の実施例に使用して
も良い。

第７図において、フアイバ１６はフアイア１６
のしだいに曲折する縦に延びる歪曲を示すその長
さに沿つたコイル５８に形成され、端面図が第８
図に良く示されるように、光のビーム１２が光源
１０から向けられるローゼツト様パターンを示し
ている。光１２は結合器２４を構成するこれら巻
かれた領域５８でフアイバ１６のコア内を通り、
実質上単一方向にフアイバ１６の出射端の方へ伝
送され、第２図において説明したように処理され
る。

第９図〜第１１図は、本発明の結合器２４の更
に他の実施例を示し、その各々は、光伝送の方向
がフアイバ１６の出射端の方向にバイアスされて
フアイバ１６の端の中間部分部で光１２がフアイ
バ１６のコアに入ることができるように組み立て
られている。再び、フアイバの出射端に達した光
１２は、各図に示されるように、第２図に見せら
れた実施例において上述したステツプに従つて、
光信号１３の再伝送のために検出器２２まで戻つ
て処理される。

第９図を参照すると、結合器２４は、フアイバ
の表面の部分的歪曲として、フアイバ１６の軸の
回りは回転的にフアイバ１６のクラツド６２とコ
ア６４の両方に一般的に示された対称的な突出部
即ちこぶ６０を含み、光源１０から発する光のビ
ームは突出部６０の表面上に注入し、フアイバ１
６のコア６４に入り、実質上単一方向に出射端に
向かつて伝送する。同様に、第１０図及び第１１
図に示された結合器は、光のビーム１２が光源１
０から向けられる所のフアイバ１６の幾何学的な
部分的な物理的歪曲として、それぞれ突出部即ち
こぶ６６及び７０を含む。第１０図の実施例は、
対称的な突出部６６がフアイバ１６のクラツド６
２だけである点で第９図に示された実施例と相違
しており、第１０図の実施例は、フアイバ１６の
クラツド６２の突出部７０がフアイバ１６の回転
軸において非対称である点で相違している。本発
明の範囲内で、これらの歪曲がクラツド材料それ
自身に形成されるだけでなく、膨らみを造るため
にクラツドの表面上の加えられた材料によつて形
成されることをもくろんでいることに注目してほ
しい。

第１２図〜第１７図は本発明の結合器２４の更
に他の実施例を示し、第１２，１３及び１４図に
それぞれ示された谷即ち凹み７４，７６及び７
８，第１５及び１６図にそれぞれ示されたＶ字型
の刻み目８０及び８２、及び第７図の鋸歯状突起
部８４が、光のビーム１２が光源１０から向けら
れる所のフアイバ１６の幾何学に物理的な歪曲と
して含まれている。

ここに示された本発明の実施例の各々において
上述したように、光ビームは、光を実質上単一方
向にフアイバの望まれる端方へフアイバを通して
伝送するようにフアイバのコア内に導入するため
に、フアイバの端の中間のフアイバの表面の物理
的に歪曲された領域に向けられる。この関係にお
いて、物理的に歪曲された領域上の光ビームの入
射角が、光の望まれる方向の伝送を達成するのに
重要性があることがわかる。特に、偏光（分極）
角、又ブルースター角として知られている角より
も小さいフアイバの歪曲された領域上の光の入射
角が結合器として意図された特別の応用に確かに
満足することがわかる。しかしながら、本発明の
最も好ましい実施例において、結合が高い角度で
起きないことから、入射角はブルースター角に近
づけるべきだがそれを超えるべきでない。更に、
歪曲された表面上の光の入射角が0°（すなわち表
面の半径方向）に近づくと、この組立部品に、単
一方向結合組立部品と反対の、光の導入位置から
フアイバのコア内に両方向に約等しく伝送される
光のスプリツター配置となる。

加えて、照らされる歪曲の表面領域が大きけれ
ば大きいほど、フアイバに入る光の量が大きくな
ることがわかる。又、フアイバの表面の歪曲の屈
曲半径が小さければ小さいほど、更に大くの光が
フアイバ内に入ることがわかる。

〔発明の結果〕

本発明は、光フアイバや光導波管内に光を実質
上単一方向に挿入する場合、試験をしたところ、
本発明の結合器からフアイバの出射端の方向に伝
送された光は、反対方向に結合器に導入された光
より16倍以上測定されたことより結果のあること
が判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は良く知られた２方向フアイバ光通信組
立部分を示す、第２図は本発明のフアイバ光結合
器組立部品の一実施例の光ブロツク図、第３図は
単一結合配置を示す本発明のフアイバ光結合器組
立部品の一実施例の光ブロツク図、第４図は多数
巻結合配置を示す本発明の一実施例の光ブロツク
図、第５図は本発明の多数結合配置の一実施例の
光ブロツク図、第６図は光封鎖ハウジング内の正
弦曲線の屈曲結合配置を示す本発明の一実施例の
光ブロツク図、第７図は多数巻結合器を示す本発
明の一実施例の光ブロツク図、第８図は第７図に
示された結合器の遠近的な端面図、第９図はフア
イバや導波管の軸の回りに回転的にフアイバや導
波管クラツド及びコアの対称的な突出部を持つ結
合器を示す本発明の一実施例の光ブロツク図、第
１０図はフアイバや導波管の軸の回りに回転的に
フアイバや導波管クラツドの対称的な突出部を持
つ結合器を示す本発明の一実施例の光ブロツク
図、第１１図はフアイバや導波管の軸の回りに回
転的にフアイバや導波管クラツドの非対称的な突
出部を持つ結合器を示す本発明の一実施例の光ブ
ロツク図、第１２図はフアイバや導波管の回転軸
の回りのフアイバや導波管のクラツド及びコアに
対称的な谷を持つ結合器を示す本発明の一実施例
の光ブロツク図、第１３図はフアイバや導波管の
回転軸の回りのフアイバや導波管のクラツドに対
称的な谷を持つ結合器を示す本発明の一実施例の
光ブロツク図、第１４図はフアイバや導波管の回
転軸の回りのフアイバや導波管のクラツド及びコ
アに非対称的な谷を持つ結合器を示す本発明の一
実施例の光ブロツク図、第１５図はフアイバや導
波管の回転軸の回りのフアイバや導波管のクラツ
ド及びコアに対称的なＶ字型の刻み目を持つ結合
器を示す本発明の一実施例の光ブロツク図、第１
６図はフアイバや導波管の回転軸の回りのフアイ
バや導波管のクラツドに非対称的なＶ字型の刻み
目を持つ結合器を示す本発明の一実施例の光ブロ
ツク図、第１７図はフアイバや導波管の回転軸の
回りのフアイバや導波管のクラツドの非対称的な
鋸歯状突起を示す本発明の一実施例の光ブロツク
図である。 記号の説明：１０……光源、１２……光ビー
ム、１３……戻り光、１４……ビーム分割レンズ
装置、１６……光フアイバや光導波管、１８……
レンズ、２０……反射面、２２……光検出器、２
４……フアイバ光結合器、２６……結合屈曲部、
２８……フアイバ端、２９……出射端、３０……
単一ループ、３２……屈曲領域、３４，３６，３
８及び４０，４２，４４……多数のループ、４６
……光封鎖母体、４８，５０，５２，５４及び５
６……曲げられた領域、５８……コイル、６０…
…突出部（こぶ）、６２……クラツド、６４……
コア、６６，７０……突出部、７４，７６，７８
……谷、８０，８２……Ｖ字型の刻み目、８４…
…鋸歯状突起部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバ１６内に導入された光１２が予め
   定められた方向に伝送されるように、前記光フア
   イバ１６内に光を導入する結合器システム２４に
   おいて、前記フアイバは第１の端２８と第２の端
   ２９を有する有限長のものであり、前記結合器
   は、前記フアイバの前記第１及び第２の端の中間
   位置で、フアイバの本体に一体に形成された前記
   フアイバの表面に、対称的或いは非対称的な突出
   部６０，６６，７０の形に形成された少なくとも
   １つの物理的歪みによつて特徴づけられる結合器
   システム。 ２ 光源１０がフアイバの第１と第２の端の中間
   に光１２を導入するように位置付けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の結合
   器システム。 ３ 前記フアイバ中における光の伝送方向は前記
   物理的歪みの位置から前記フアイバの前記第２の
   端へ本質的に単一方向であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の結合器シス
   テム。 ４ 結合器が２方向フアイバ光結合器であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記
   載のいずれかの結合器システム。 ５ フアイバの第２の端に伝送された光は、反射
   表面２０に出射され、少なくとも出射された光１
   ２の一部１３が反対方向に再伝送の為に前記第２
   の端で前記フアイバ内に反射し、前記フアイバの
   前記第１の端で検出されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第４項記載のいずれかの結
   合器システム。 ６ 前記光源は、光のビームがブルースター角を
   越えない入射角度で前記物理的歪みに向けられる
   ように位置していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第５項記載のいずれかの結合器シ
   ステム。 ７ 前記光源は、前記光ビームが予め定められた
   方向に前記フアイバを通つて伝送するために歪ん
   だ領域でフアイバに入るような入射角で物理的に
   歪んだ領域に光ビーム１２を向けていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項記載の
   いずれかの結合器システム。 ８ 対称的或いは非対称的な突出部の形に形成さ
   れたフアイバの前記少なくとも１つの物理的歪み
   は、光封鎖母体４６内に部分的に埋め込まれてお
   り、前記母体から突き出た部分で前記フアイバに
   前記光が導入されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第７項記載のいずれかの結合器シ
   ステム。