WO2024257728A1 - Optical connection structure - Google Patents
Optical connection structure Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024257728A1 WO2024257728A1 PCT/JP2024/021061 JP2024021061W WO2024257728A1 WO 2024257728 A1 WO2024257728 A1 WO 2024257728A1 JP 2024021061 W JP2024021061 W JP 2024021061W WO 2024257728 A1 WO2024257728 A1 WO 2024257728A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- face
- lens
- fiber
- mcf
- fiber cores
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title abstract description 123
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 166
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 41
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 31
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 29
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 29
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
Definitions
- MCFs multi-core fibers
- the MCF includes multiple fiber cores.
- the MCF has an end face from which the multiple fiber cores are exposed.
- the lens is disposed between the end faces of the two MCFs.
- An optical connection structure includes a first multicore fiber, a second multicore fiber, a first lens, and a second lens.
- the first multicore fiber includes a plurality of first fiber cores.
- the first multicore fiber has a first end face from which the plurality of first fiber cores are exposed.
- the second multicore fiber includes a plurality of second fiber cores.
- the second multicore fiber has a second end face from which the plurality of second fiber cores are exposed.
- Each of the plurality of second fiber cores is optically connected to a corresponding one of the plurality of first fiber cores.
- the first lens and the second lens are arranged in order from the first end face to the second end face between the first end face and the second end face.
- the exposed surfaces of each of the plurality of second fiber cores at the second end face and the exposed surfaces of each of the plurality of first fiber cores at the first end face are optically coupled to each other.
- the core pitch of the plurality of first fiber cores at the first end face is larger than the core pitch of the plurality of second fiber cores at the second end face.
- the mode field diameter of each of the multiple first fiber cores at the first end face is larger than the mode field diameter of the second fiber core optically coupled to the first fiber core among the multiple second fiber cores at the second end face.
- the shape of the array of the multiple first fiber cores at the first end face and the shape of the array of the multiple second fiber cores at the second end face are similar to each other. The following formula is satisfied.
- the mode field diameter at the first end face for at least one first fiber core among the multiple first fiber cores is "D1".
- the mode field diameter at the second end face for a second fiber core optically coupled to the at least one first fiber core among the multiple second fiber cores is "D2".
- the core pitch of the multiple first fiber cores at the first end face is "P1”.
- the core pitch of the multiple second fiber cores at the second end face is "P2”. (P1/P2) ⁇ 0.8 ⁇ D1/D2 ⁇ (P1/P2) ⁇ 1.2
- the pitch of the light beam emitted from each fiber core can be adjusted by the multiple lenses, and optical coupling of these MCFs can be realized.
- the "core pitch” corresponds to the distance between the centers of the fiber cores in a cross section perpendicular to the optical axis direction D.
- An optical connection structure includes a first multicore fiber, a second multicore fiber, a first lens, and a second lens.
- the first multicore fiber includes a plurality of first fiber cores.
- the first multicore fiber has a first end face from which the plurality of first fiber cores are exposed.
- the second multicore fiber includes a plurality of second fiber cores.
- the second multicore fiber has a second end face from which the plurality of second fiber cores are exposed.
- Each of the plurality of second fiber cores is optically connected to a corresponding one of the plurality of first fiber cores.
- the first lens and the second lens are arranged in order from the first end face to the second end face between the first end face and the second end face.
- the exposed surfaces of the plurality of second fiber cores at the second end face and the exposed surfaces of the plurality of first fiber cores at the first end face are optically coupled to each other.
- the core pitch of the plurality of first fiber cores at the first end face is larger than the core pitch of the plurality of second fiber cores at the second end face.
- the mode field diameter of each of the multiple first fiber cores at the first end face is larger than the mode field diameter of the second fiber core corresponding to the first fiber core among the multiple second fiber cores at the second end face.
- the shape of the array of the multiple first fiber cores at the first end face and the shape of the array of the multiple second fiber cores at the second end face are similar to each other. The following formula is satisfied.
- the mode field diameter at the first end face for at least one first fiber core among the multiple first fiber cores is "D1".
- the mode field diameter at the second end face for a second fiber core optically coupled to the at least one first fiber core among the multiple second fiber cores is "D2".
- the core pitch of the multiple first fiber cores at the first end face is "P1”.
- the core pitch of the multiple second fiber cores at the second end face is "P2”. (P1/P2) ⁇ 0.8 ⁇ D1/D2 ⁇ (P1/P2) ⁇ 1.2
- the mode field diameter D1 of the first fiber core, the mode field diameter D2 of the second fiber core, the core pitch P1 of the first fiber core, and the core pitch P2 of the second fiber core have the relationship expressed by the above formula.
- the inventors of the present application have determined that if the MFD is adjusted so that the relationship expressed by the above formula is satisfied, the optical coupling loss can be reduced. As a result, optical coupling loss can be suppressed in the joining of a pair of optical fibers having different core pitches.
- the mode field diameter at the first end face may be larger than the mode field diameter at a position a predetermined distance away from the first end face.
- This configuration can be realized, for example, by subjecting an existing MCF to a process for enlarging the mode field diameter only in the portion corresponding to the first end face. Therefore, while the configuration reduces costs and labor, leakage of incident light from the second multicore fiber to the first multicore fiber can be suppressed.
- each of the multiple first fiber cores may include a portion in which the mode field diameter decreases with increasing distance from the first end face. In this case, compared to a configuration in which the mode field diameter changes abruptly, leakage of incident light into the first multicore fiber at the first end face can be further suppressed.
- the angle at which the second end face is inclined relative to the optical axis of the second lens may be greater than the angle at which the first end face is inclined relative to the optical axis of the first lens. In this case, the optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
- the first end face and the second end face may be arranged such that a V-shape is formed by a first imaginary plane including the first end face and a second imaginary plane including the second end face. In this case, the optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
- the focal length of the first lens and the second lens may be 0.5 or more and 4.0 or less. In this case, the distance between the lenses is ensured, and therefore ease of manufacture can be ensured.
- Fig. 1 is a schematic cross-sectional view along the optical axis direction of an optical connection structure according to one embodiment.
- Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the optical connection structure.
- Fig. 3 is a cross-sectional view of a multi-core fiber.
- the optical connection structure 1 has a configuration for optically coupling, for example, a pair of multi-core fibers.
- the optical connection structure 1 includes a first optical fiber unit 10, a second optical fiber unit 20, a first lens unit 30, a second lens unit 40, and a cylindrical member 50.
- the first optical fiber unit 10 includes a first MCF 11, a ferrule 15, and a sleeve 17.
- the second optical fiber unit 20 includes a second MCF 21 and a ferrule 25.
- the first MCF 11 corresponds to the first multi-core fiber
- the second MCF 21 corresponds to the second multi-core fiber.
- the ferrule 15 holds the first MCF 11.
- the ferrule 15 has a receiving hole 15a.
- the ferrule 15 receives a portion of the first MCF 11 inside the receiving hole 15a.
- the sleeve 17 holds the ferrule 15.
- the sleeve 17 receives at least a portion of the ferrule 15 inside the receiving hole 17a.
- the sleeve 17 has a flange portion 17b at one end in the axial direction.
- the flange portion 17b corresponds to the portion of the first optical fiber unit 10 that is fixed to the first lens unit 30.
- the ferrule 25 holds the second MCF 21.
- the ferrule 25 has a receiving hole 25a.
- the ferrule 25 receives a portion of the second MCF 21 inside the receiving hole 25a.
- the first lens unit 30 includes a first lens 32 and a cylindrical first lens holding member 34 that surrounds and holds the first lens 32.
- the second lens unit 40 includes a second lens 42 and a cylindrical second lens holding member 44 that surrounds and holds the second lens 42.
- the cylindrical member 50 has a receiving hole 50a.
- the cylindrical member 50 receives the second lens holding member 44 and at least a part of the ferrule 25 in the receiving hole 50a.
- the cylindrical member 50 and the ferrule 25 are fixed by an adhesive. If the cylindrical member 50 and the ferrule 25 are both made of metal, they can also be fixed by welding. The ferrule 25 can be fixed by pressing into the cylindrical member 50.
- the first lens holding member 34, the second lens holding member 44, and the cylindrical member 50 each have an opening.
- the first lens holding member 34, the second lens holding member 44, and the cylindrical member 50 each form two openings arranged in a straight line.
- the adhesive is, for example, a thermosetting adhesive or an ultraviolet (UV) curing adhesive.
- the first optical fiber unit 10 is fixed to the end of the tubular member 50 via the first lens holding member 34.
- the first optical fiber unit 10 is fixed to the first lens holding member 34 by welding.
- the flange portion 17b is welded to the end of the first lens holding member 34 so that the opening of the sleeve 17 and the opening of the first lens holding member 34 are in communication.
- the first lens holding member 34 holds the first lens 32 on the inner surface 30a.
- the first lens holding member 34 is connected to the end of the cylindrical member 50 so that the opening of the first lens holding member 34 communicates with the opening of the cylindrical member 50.
- the first lens holding member 34 is fixed to the cylindrical member 50 by welding.
- the second lens holding member 44 holds the second lens 42 on the inner surface 40a.
- the second lens holding member 44 is connected to the end of the ferrule 25 and is housed inside the cylindrical member 50.
- the second lens holding member 44 is fixed to the ferrule 25 by welding.
- welding is performed by irradiating a YAG laser.
- the above fixing may be performed by, for example, an adhesive.
- the first lens unit 30 and the ferrule 15 are aligned with respect to the integrated second optical fiber unit 20 and the cylindrical member 50. At this time, the first lens unit 30 is aligned in each of the X direction and the Y direction. The ferrule 15 is aligned in each of the X direction, the Y direction, the Z direction, and the ⁇ z direction. When the alignment is completed, the cylindrical member 50 and the first lens unit 30 are fixed by welding. After that, the ferrule 15 is aligned again in each of the directions perpendicular to the optical axis direction D and around the optical axis direction, and then the ferrule 15 and the sleeve 17 are fixed by welding or adhesive.
- the ferrule 15 fixed to the sleeve 17 is aligned in each of the X direction, the Y direction, and the ⁇ z direction, and then fixed to the first lens unit 30 by welding.
- the welding is performed, for example, by irradiating a YAG laser.
- the above adhesive is, for example, a thermosetting adhesive or a UV-curing adhesive.
- light L passing through the first MCF 11 is incident on the second MCF 21, or light L passing through the second MCF 21 is incident on the first MCF 11.
- the light L is, for example, light having a wavelength in the 1.55 ( ⁇ m) band.
- the MFD of the first fiber core 61, the MFD of the second fiber core 71, the core pitch P1 of the first fiber core 61, and the core pitch P2 of the second fiber core 71 have the relationship of the following formula (2).
- the inventors of the present application have derived that if the MFD is adjusted so that the relationship of the above formula (2) is satisfied, the optical coupling loss is reduced. As a result, the optical coupling loss can be suppressed in the joining of a pair of optical fibers having different core pitches.
- each of the multiple first fiber cores 61 may include a portion in which the MFD gradually decreases continuously or in steps with increasing distance from the first MCF end face 11a. In this case, compared to a configuration in which the MFD changes suddenly, leakage of incident light into the first MCF 11 at the first MCF end face 11a can be further suppressed. The same effect is achieved with the optical connection structures 1A and 1B.
- the focal length of the first lens 32 and the second lens 42 may be 0.5 or more and 4.0 or less. In this case, the distance between the lenses is ensured, so ease of manufacturing can be ensured. The same effect is achieved with the optical connection structures 1A and 1B.
- the present invention is not limited to the above embodiments and can be applied to various embodiments.
- the configurations of the optical connection structures 1, 1A, and 1B may be combined.
- the configuration on the second MCF 21 side and the configuration on the first MCF 11 side may have different configurations from the examples shown by the optical connection structures 1, 1A, and 1B.
- the multiple lenses arranged between the second MCF 21 and the first MCF 11 may be a combination of two or more lenses selected from a biconvex aspheric lens, a C lens, and a GRIN lens.
- the lenses located at both ends correspond to the first lens and the second lens.
- the number of first fiber cores 61 and the number of second fiber cores 71 are four each.
- the number of fiber cores is not limited to this.
- the number of first fiber cores 61 and the number of second fiber cores 71 may be seven each.
- the number of first fiber cores 61 and the number of second fiber cores 71 may be different from each other.
- the parts described as being connected by welding may be connected by adhesive. Also, the parts described as being connected by adhesive may be connected by welding.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
本開示は、光接続構造体に関するものである。本出願は、2023年6月16日に出願された日本出願の特願2023-099171に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。 This disclosure relates to an optical connection structure. This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2023-099171, filed on June 16, 2023, and incorporates all of the contents of said Japanese application by reference.
一対のマルチコアファイバを光結合する光接続構造体が知られている。以下、マルチコアファイバをMCFともいう。例えば、特許文献1では、レンズを介して、2つのMCFが光結合されている。MCFは、複数のファイバコアを含んでいる。例えば、MCFは、複数のファイバコアが露出する端面を有している。レンズは、2つのMCFの端面の間に配置されている。
An optical connection structure that optically couples a pair of multi-core fibers is known. Hereinafter, multi-core fibers are also referred to as MCFs. For example, in
本開示の一側面に係る光接続構造体は、第1マルチコアファイバと、第2マルチコアファイバと、第1レンズ及び第2レンズとを備えている。第1マルチコアファイバは、複数の第1ファイバコアを含んでいる。第1マルチコアファイバは、複数の第1ファイバコアが露出している第1端面を有している。第2マルチコアファイバは、複数の第2ファイバコアを含んでいる。第2マルチコアファイバは、複数の第2ファイバコアが露出している第2端面を有している。複数の第2ファイバコアの各々は、複数の第1ファイバコアのうち対応する第1ファイバコアに光接続される。第1レンズ及び第2レンズは、第1端面と第2端面との間において、第1端面から第2端面に向かって順に配列されている。第2端面における複数の第2ファイバコアの各々の露出面と、第1端面における複数の第1ファイバコアの各々の露出面とは、互いに光結合されている。第1端面における複数の第1ファイバコアのコアピッチは、第2端面における前記複数の第2ファイバコアのコアピッチよりも大きい。第1端面における複数の第1ファイバコアの各々のモードフィールド直径は、第2端面における複数の第2ファイバコアのモードフィールド直径のうち、第1ファイバコアと光結合する第2ファイバコアのモードフィールド直径よりも大きい。第1端面における複数の第1ファイバコアの配列の形状と、第2端面における複数の第2ファイバコアの配列の形状とは、互いに相似形である。以下の式が満たされる。以下の式において、複数の第1ファイバコアのうち少なくとも1つの第1ファイバコアについて第1端面におけるモードフィールド直径は、“D1”である。複数の第2ファイバコアのうち上記少なくとも1つの第1ファイバコアと光結合する第2ファイバコアについて第2端面におけるモードフィールド直径は、“D2”である。第1端面における複数の第1ファイバコアのコアピッチは、“P1”である。第2端面における複数の第2ファイバコアのコアピッチは、“P2”である。
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
An optical connection structure according to one aspect of the present disclosure includes a first multicore fiber, a second multicore fiber, a first lens, and a second lens. The first multicore fiber includes a plurality of first fiber cores. The first multicore fiber has a first end face from which the plurality of first fiber cores are exposed. The second multicore fiber includes a plurality of second fiber cores. The second multicore fiber has a second end face from which the plurality of second fiber cores are exposed. Each of the plurality of second fiber cores is optically connected to a corresponding one of the plurality of first fiber cores. The first lens and the second lens are arranged in order from the first end face to the second end face between the first end face and the second end face. The exposed surfaces of each of the plurality of second fiber cores at the second end face and the exposed surfaces of each of the plurality of first fiber cores at the first end face are optically coupled to each other. The core pitch of the plurality of first fiber cores at the first end face is larger than the core pitch of the plurality of second fiber cores at the second end face. The mode field diameter of each of the multiple first fiber cores at the first end face is larger than the mode field diameter of the second fiber core optically coupled to the first fiber core among the multiple second fiber cores at the second end face. The shape of the array of the multiple first fiber cores at the first end face and the shape of the array of the multiple second fiber cores at the second end face are similar to each other. The following formula is satisfied. In the following formula, the mode field diameter at the first end face for at least one first fiber core among the multiple first fiber cores is "D1". The mode field diameter at the second end face for a second fiber core optically coupled to the at least one first fiber core among the multiple second fiber cores is "D2". The core pitch of the multiple first fiber cores at the first end face is "P1". The core pitch of the multiple second fiber cores at the second end face is "P2".
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
[本開示が解決しようとする課題]
MCFの光結合に関し、互いに異なるコアピッチを有する2つのMCFを光結合することが考えられる。この場合、2つのMCFのコアピッチの比に応じて複数のレンズが配列されれば、各ファイバコアから射出される光ビームのピッチが複数のレンズによって調整され、これらのMCFの光結合が実現され得る。本明細書において、「コアピッチ」とは、光軸方向Dに直交する断面におけるファイバコアの中心間の距離に相当する。
[Problem that this disclosure aims to solve]
Regarding optical coupling of MCFs, it is possible to optically couple two MCFs having different core pitches. In this case, if multiple lenses are arranged according to the ratio of the core pitches of the two MCFs, the pitch of the light beam emitted from each fiber core can be adjusted by the multiple lenses, and optical coupling of these MCFs can be realized. In this specification, the "core pitch" corresponds to the distance between the centers of the fiber cores in a cross section perpendicular to the optical axis direction D.
この場合に関し、本願発明者は、一方のMCFのモードフィールド直径とレンズによる集光ビームスポット直径とが適合しなければ、光結合損失が生じることを見出した。以下、モードフィールド直径をMFDともいう。各ファイバコアから射出される光ビームのピッチが複数のレンズによって調整される場合、複数のレンズにおいて集光ビームスポット直径も変化する。このため、2つのMCFのコアピッチの比に応じて、各ファイバコアから射出される光ビームのピッチがレンズによって調整されても、MCFのMFDとレンズによる集光ビームスポット直径とが適合せずに光結合損失が生じるおそれがある。 In this case, the inventors of the present application have found that if the mode field diameter of one of the MCFs and the focused beam spot diameter created by the lens do not match, optical coupling loss will occur. Hereinafter, mode field diameter will also be referred to as MFD. When the pitch of the light beam emitted from each fiber core is adjusted by multiple lenses, the focused beam spot diameter also changes in the multiple lenses. For this reason, even if the pitch of the light beam emitted from each fiber core is adjusted by lenses according to the ratio of the core pitches of the two MCFs, there is a risk that the MFD of the MCF will not match the focused beam spot diameter created by the lens, resulting in optical coupling loss.
[本開示の効果]
本開示によれば、互いに異なるコアピッチを有している一対の光ファイバの接合において、光結合損失が抑制され得る光接続構造体を提供することができる。
[Effects of this disclosure]
According to the present disclosure, it is possible to provide an optical connection structure capable of suppressing optical coupling loss in joining a pair of optical fibers having different core pitches.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の実施形態に係る光接続構造体は、第1マルチコアファイバと、第2マルチコアファイバと、第1レンズ及び第2レンズとを備えている。第1マルチコアファイバは、複数の第1ファイバコアを含んでいる。第1マルチコアファイバは、複数の第1ファイバコアが露出している第1端面を有している。第2マルチコアファイバは、複数の第2ファイバコアを含んでいる。第2マルチコアファイバは、複数の第2ファイバコアが露出している第2端面を有している。複数の第2ファイバコアの各々は、複数の第1ファイバコアのうち対応する第1ファイバコアに光接続される。第1レンズ及び第2レンズは、第1端面と第2端面との間において、第1端面から第2端面に向かって順に配列されている。第2端面における複数の第2ファイバコアの各々の露出面と、第1端面における複数の第1ファイバコアの各々の露出面とは、互いに光結合されている。第1端面における複数の第1ファイバコアのコアピッチは、第2端面における前記複数の第2ファイバコアのコアピッチよりも大きい。第1端面における複数の第1ファイバコアの各々のモードフィールド直径は、第2端面における複数の第2ファイバコアのモードフィールド直径のうち、第1ファイバコアに対応している第2ファイバコアのモードフィールド直径よりも大きい。第1端面における複数の第1ファイバコアの配列の形状と、第2端面における複数の第2ファイバコアの配列の形状とは、互いに相似形である。以下の式が満たされる。以下の式において、複数の第1ファイバコアのうち少なくとも1つの第1ファイバコアについて第1端面におけるモードフィールド直径は、“D1”である。複数の第2ファイバコアのうち上記少なくとも1つの第1ファイバコアと光結合する第2ファイバコアについて第2端面におけるモードフィールド直径は、“D2”である。第1端面における複数の第1ファイバコアのコアピッチは、“P1”である。第2端面における複数の第2ファイバコアのコアピッチは、“P2”である。
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
(1) An optical connection structure according to an embodiment of the present disclosure includes a first multicore fiber, a second multicore fiber, a first lens, and a second lens. The first multicore fiber includes a plurality of first fiber cores. The first multicore fiber has a first end face from which the plurality of first fiber cores are exposed. The second multicore fiber includes a plurality of second fiber cores. The second multicore fiber has a second end face from which the plurality of second fiber cores are exposed. Each of the plurality of second fiber cores is optically connected to a corresponding one of the plurality of first fiber cores. The first lens and the second lens are arranged in order from the first end face to the second end face between the first end face and the second end face. The exposed surfaces of the plurality of second fiber cores at the second end face and the exposed surfaces of the plurality of first fiber cores at the first end face are optically coupled to each other. The core pitch of the plurality of first fiber cores at the first end face is larger than the core pitch of the plurality of second fiber cores at the second end face. The mode field diameter of each of the multiple first fiber cores at the first end face is larger than the mode field diameter of the second fiber core corresponding to the first fiber core among the multiple second fiber cores at the second end face. The shape of the array of the multiple first fiber cores at the first end face and the shape of the array of the multiple second fiber cores at the second end face are similar to each other. The following formula is satisfied. In the following formula, the mode field diameter at the first end face for at least one first fiber core among the multiple first fiber cores is "D1". The mode field diameter at the second end face for a second fiber core optically coupled to the at least one first fiber core among the multiple second fiber cores is "D2". The core pitch of the multiple first fiber cores at the first end face is "P1". The core pitch of the multiple second fiber cores at the second end face is "P2".
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
この光接続構造体において、第1ファイバコアのモードフィールド直径D1と、第2ファイバコアのモードフィールド直径D2と、第1ファイバコアのコアピッチP1と、第2ファイバコアのコアピッチP2とが、上記式の関係を有している。本願発明者は、鋭意研究の結果、上記式の関係が満たされるようにMFDが調整されれば、光結合損失が低減されることを導き出した。この結果、互いに異なるコアピッチを有している一対の光ファイバの接合において、光結合損失が抑制され得る。 In this optical connection structure, the mode field diameter D1 of the first fiber core, the mode field diameter D2 of the second fiber core, the core pitch P1 of the first fiber core, and the core pitch P2 of the second fiber core have the relationship expressed by the above formula. As a result of extensive research, the inventors of the present application have determined that if the MFD is adjusted so that the relationship expressed by the above formula is satisfied, the optical coupling loss can be reduced. As a result, optical coupling loss can be suppressed in the joining of a pair of optical fibers having different core pitches.
(2)上記(1)の光接続構造体において、複数の第1ファイバコアの各々において、第1端面におけるモードフィールド直径は、第1端面から所定距離だけ離れた位置におけるモードフィールド直径よりも大きくてもよい。この構成は、例えば、既存のMCFに対して第1端面に相当する部分のみにモードフィールド直径を拡大する処理が施されれば、実現され得る。したがって、コスト及び手間が削減される構成でありながら、第2マルチコアファイバから第1マルチコアファイバへの入射光の漏れが抑制され得る。 (2) In the optical connection structure of (1) above, in each of the multiple first fiber cores, the mode field diameter at the first end face may be larger than the mode field diameter at a position a predetermined distance away from the first end face. This configuration can be realized, for example, by subjecting an existing MCF to a process for enlarging the mode field diameter only in the portion corresponding to the first end face. Therefore, while the configuration reduces costs and labor, leakage of incident light from the second multicore fiber to the first multicore fiber can be suppressed.
(3)上記(1)または(2)のいずれかの光接続構造体において、複数の第1ファイバコアの各々は、第1端面から離れるにしたがってモードフィールド直径が小さくなる部分を含んでいてもよい。この場合、モードフィールド直径が急激に変化している構成に比べて、第1端面における第1マルチコアファイバへの入射光の漏れがさらに抑制され得る。 (3) In the optical connection structure of either (1) or (2) above, each of the multiple first fiber cores may include a portion in which the mode field diameter decreases with increasing distance from the first end face. In this case, compared to a configuration in which the mode field diameter changes abruptly, leakage of incident light into the first multicore fiber at the first end face can be further suppressed.
(4)上記(1)から(3)のいずれかの光接続構造体において、第1レンズの焦点距離が“f1”であり、第2レンズの焦点距離が“f2”である場合、以下の関係式が満たされていてもよい。この場合、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1
(4) In any of the optical connection structures (1) to (3) above, when the focal length of the first lens is "f1" and the focal length of the second lens is "f2", the following relational expression may be satisfied. In this case, the optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1
(5)上記(1)から(4)のいずれかの光接続構造体において、第1レンズの屈折率と第2レンズの屈折率とが同一である場合、第2端面が第2レンズの光軸に対して傾斜している角度は、第1端面が第1レンズの光軸に対して傾斜している角度よりも大きくてもよい。この場合、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。 (5) In any of the optical connection structures (1) to (4) above, when the refractive index of the first lens and the refractive index of the second lens are the same, the angle at which the second end face is inclined relative to the optical axis of the second lens may be greater than the angle at which the first end face is inclined relative to the optical axis of the first lens. In this case, the optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
(6)上記(5)の光接続構造体において、第1端面が前記第1レンズの光軸に対して傾斜している角度が“θ1”であり、第2端面が第2レンズの光軸に対して傾斜している角度が“θ2”である場合、以下の関係式が満たされていてもよい。この場合、各端面における反射が低減され、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2
(6) In the optical connection structure of (5) above, when the angle at which the first end face is inclined with respect to the optical axis of the first lens is "θ1" and the angle at which the second end face is inclined with respect to the optical axis of the second lens is "θ2", the following relational expression may be satisfied. In this case, reflection at each end face can be reduced, and optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2
(7)上記(1)から(6)のいずれかの光接続構造体において、第1端面と第2端面とは、第1端面を含む第1仮想平面と第2端面を含む第2仮想平面とによってV字形状が形成されるように配置されていてもよい。この場合、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。 (7) In any of the optical connection structures (1) to (6) above, the first end face and the second end face may be arranged such that a V-shape is formed by a first imaginary plane including the first end face and a second imaginary plane including the second end face. In this case, the optical coupling loss of the optical fiber can be further suppressed.
(8)上記(1)から(7)のいずれかの光接続構造体において、第1レンズ及び第2レンズの焦点距離は、0.5以上4.0以下であってもよい。この場合、レンズ間の距離が確保されるため、製造の容易性が確保され得る。 (8) In any of the optical connection structures (1) to (7) above, the focal length of the first lens and the second lens may be 0.5 or more and 4.0 or less. In this case, the distance between the lenses is ensured, and therefore ease of manufacture can be ensured.
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Specific examples of the embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to these examples, but is indicated by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims. In the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted as appropriate.
まず、図1から図3を参照して、本実施形態における光接続構造体についてさらに詳細に説明する。図1は、一実施形態に係る光接続構造体の光軸方向に沿った概略断面図である。図2は、光接続構造体の部分断面図である。図3は、マルチコアファイバの断面図である。 First, the optical connection structure in this embodiment will be described in more detail with reference to Figs. 1 to 3. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view along the optical axis direction of an optical connection structure according to one embodiment. Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the optical connection structure. Fig. 3 is a cross-sectional view of a multi-core fiber.
光接続構造体1は、例えば、一対のマルチコアファイバを光結合する構成を有している。光接続構造体1は、第1光ファイバユニット10と、第2光ファイバユニット20と、第1レンズユニット30と、第2レンズユニット40と、筒部材50とを備えている。
The
第1光ファイバユニット10は、第1MCF11と、フェルール15と、スリーブ17とを含んでいる。第2光ファイバユニット20は、第2MCF21と、フェルール25とを含んでいる。例えば、第1MCF11が、第1マルチコアファイバに相当し、第2MCF21が第2マルチコアファイバに相当する。
The first
フェルール15は、第1MCF11を保持している。フェルール15は、収容孔15aを有している。フェルール15は、収容孔15aにおいて、第1MCF11の一部を内部に収容している。スリーブ17は、フェルール15を保持している。スリーブ17は、収容孔17aにおいてフェルール15の少なくとも一部を内部に収容している。スリーブ17は、軸線方向に一端にフランジ部17bを備える。フランジ部17bは、第1光ファイバユニット10のうち第1レンズユニット30に対して固定される部位に相当する。
The
フェルール25は、第2MCF21を保持している。フェルール25は、収容孔25aを有している。フェルール25は、収容孔25aにおいて、第2MCF21の一部を内部に収容している。
The
例えば、第1レンズユニット30は、第1レンズ32と、第1レンズ32を囲んで保持する筒状の第1レンズ保持部材34とを含んでいる。第2レンズユニット40は、第2レンズ42と、第2レンズ42を囲んで保持する筒状の第2レンズ保持部材44とを含んでいる。
For example, the
筒部材50は、収容孔50aを有している。筒部材50は、収容孔50aにおいて、第2レンズ保持部材44と、フェルール25の少なくとも一部とを内部に収容している。例えば、筒部材50とフェルール25とは、接着剤によって固定されている。筒部材50とフェルール25が共に金属である場合には、溶接で固定することもできる。フェルール25は、筒部材50への圧入によって固定されてもよい。第1レンズ保持部材34、第2レンズ保持部材44、及び、筒部材50は、それぞれ、開口を有している。第1レンズ保持部材34と第2レンズ保持部材44と筒部材50とは、それぞれ、直線上に配置された2つの開口を形成している。上記の接着剤は、例えば熱硬化型接着剤や紫外線(UV)硬化型接着剤である。
The
例えば、第1光ファイバユニット10は、第1レンズ保持部材34を介して、筒部材50の端部に固定される。例えば、第1光ファイバユニット10は、溶接によって第1レンズ保持部材34に固定されている。例えば、フランジ部17bは、スリーブ17の開口と第1レンズ保持部材34の開口とが連通するように、第1レンズ保持部材34の端部に溶接されている。
For example, the first
第1レンズ保持部材34は、内面30aにおいて、第1レンズ32を保持している。第1レンズ保持部材34は、第1レンズ保持部材34の開口が筒部材50の開口に連通するように、筒部材50の端部に連結されている。例えば、第1レンズ保持部材34は、溶接によって筒部材50に固定されている。第2レンズ保持部材44は、内面40aにおいて、第2レンズ42を保持している。第2レンズ保持部材44は、フェルール25の端部に連結されており、筒部材50の内部に収容されている。例えば、第2レンズ保持部材44は、溶接によってフェルール25に固定されている。例えば、YAGレーザ照射によって溶接される。上記の固定は、例えば、接着剤によって行われてもよい。
The first
第1レンズユニット30及びフェルール15は、それぞれ、一体化した第2光ファイバユニット20と筒部材50とに対して、位置合わせされる。この際、第1レンズユニット30は、X方向及びY方向のそれぞれにおいて調芯される。フェルール15は、X方向、Y方向、Z方向及びθz方向のそれぞれにおいて調芯される。調芯が完了したら、筒部材50と第1レンズユニット30とが溶接によって固定される。その後、再度フェルール15が、光軸方向Dに直交する方向及び光軸方向周りの方向のそれぞれにおいて調芯された後に、フェルール15とスリーブ17とが溶接や接着剤によって固定される。次に、スリーブ17に固定されたフェルール15が、X方向、Y方向及びθz方向のそれぞれにおいて調芯された後に、第1レンズユニット30に対して溶接によって固定する。溶接は、例えば、YAGレーザの照射によって行われる。上記の接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤やUV硬化型接着剤である。
The
光接続構造体1において、第1MCF11を通る光Lが第2MCF21に入射されるか、又は、第2MCF21を通る光Lが第1MCF11に入射される。光Lは、例えば、1.55(μm)帯の波長を有する光である。
In the
光接続構造体1では、第1MCF11、第1レンズ32、第2レンズ42、及び、第2MCF21が、この順で、光軸方向Dに沿って並ぶように配置されている。光軸方向Dは、筒部材50の延在方向である。第1MCF11と第2MCF21とは、空間、第1レンズ32、及び、第2レンズ42を介して光結合(空間結合)されている。
In the
第1MCF11は、複数の第1ファイバコア61と第1ファイバクラッド62とを含んでいる。第1MCF11は、第1MCF端面11aを有している。第1MCF端面11aにおいて、複数の第1ファイバコア61が露出している。第1MCF端面11aは、第1レンズ32側に向けられている。
The
第2MCF21は、複数の第2ファイバコア71と第2ファイバクラッド72とを含んでいる。第2MCF21は、第2MCF端面21aを有している。第2MCF端面21aにおいて、複数の第2ファイバコア71が露出している。複数の第2ファイバコア71は、光軸方向Dに延在している。複数の第2ファイバコア71の各々は、複数の第1ファイバコア61のうち対応する第1ファイバコア61に光結合される。第1ファイバコア61が第1ファイバコアに相当し、第2ファイバコア71が第2ファイバコアに相当する。光接続構造体1は、第1MCF11の第1ファイバコア61のそれぞれへ光Lを送信する光送信器、又は第1MCF11の第1ファイバコア61のそれぞれから光Lを受信する光受信器に用いられてもよい。
The
第2MCF端面21aと第1MCF端面11aとは、互いに光軸方向Dにおいて対向している。第1MCF端面11aは、第1レンズ32側に向けられている。第2MCF端面21aは、第2レンズ42側に向けられている。第1MCF端面11a及び第2MCF端面21aは、光軸方向Dに対して傾斜している。第1MCF端面11a及び第2MCF端面21aは、平坦状であり、光軸方向Dに対して傾斜するとともに、光軸方向Dに直交する平面に対して傾斜している。
The second
第1MCF端面11aは、光軸方向Dに直交する平面に対して角度θ1で傾斜している。第2MCF端面21aは、光軸方向Dに直交する平面に対して角度θ2で傾斜している。第1MCF端面11aと第2MCF端面21aとは、第1MCF端面11aを含む第1仮想平面77と第2MCF端面21aを含む第2仮想平面78とによってV字形状が形成されるように配置されている。例えば、第1MCF端面11aが第1端面に相当し、第2MCF端面21aが第2端面に相当する。本明細書において、「V字形状が形成されるように配置されている」とは、第1MCF端面11aを含む第1仮想平面77の第1法線ベクトルと第2MCF端面21aを含む第2仮想平面78の第2法線ベクトルとが同一平面上にあり、かつ、当該同一平面内において、第1法線ベクトルの光軸方向成分と第2法線ベクトルの光軸方向成分とは互いに近づく向きの成分であり、第1法線ベクトルの光軸方向と垂直な方向成分と第2法線ベクトルの光軸方向と垂直な方向成分とは互いに同じ向きの成分であることを意味する。
The first
図3は、光軸方向Dに直交する平面における第1MCF11と第2MCF21との断面図である。図3に示されるように、光軸方向Dに直交する平面で切断された第1MCF11の断面において、4つの第1ファイバコア61が配置されている。4つの第1ファイバコア61は、四角格子状に配置されている。同様に、光軸方向Dに直交する平面で切断された第2MCF21の断面において、4つの第2ファイバコア71が配置されている。4つの第2ファイバコア71は、四角格子状に配置されている。第2MCF端面21aにおける複数の第2ファイバコア71の各々の露出面と、第1MCF端面11aにおける複数の第1ファイバコア61の各々の露出面とは、互いに光結合される。例えば、第2ファイバコア71は、後述するテーパ形状部65以外の部分における第1ファイバコア61と同一のMFDを有している。ここで「同一のMFD」とは、MFDの差が±10%未満に収まっていることを意味する。なお上記以外、本明細書において、「同一」とは、製造誤差の範囲内のずれを含んでいる。
3 is a cross-sectional view of the
光軸方向Dから見て、第1MCF端面11aにおける複数の第1ファイバコア61の配列の形状と、第2MCF端面21aにおける複数の第2ファイバコア71の配列の形状とは、互いに相似形状である。換言すれば、第1MCF端面11aを光軸方向Dへの正射投影した場合における、複数の第2ファイバコア71の配列の形状と、第2MCF端面21aを光軸方向Dへの正射投影した場合における、複数の第2ファイバコア71の配列の形状とは、互いに相似形状である。
When viewed from the optical axis direction D, the shape of the arrangement of the multiple
複数の第1ファイバコア61のコアピッチP1は、複数の第2ファイバコア71のコアピッチP2よりも大きい。
The core pitch P1 of the multiple
複数の第1ファイバコア61の各々において、第1MCF端面11aにおけるMFDは、第1MCF端面11aから所定距離だけ離れた位置におけるMFDよりも大きい。複数の第1ファイバコア61の各々は、光軸方向Dにおいて第1MCF端面11aから離れるにしたがって、連続的にあるいは段階的に徐々にMFDが小さくなる部分を含んでいる。換言すれば、複数の第1ファイバコア61は、光軸方向DにおいてMFDがテーパ状に変化するテーパ形状部65を含んでいる。第2ファイバコア71のMFDは、例えば、テーパ形状部65以外の部分における第1ファイバコア61のMFDと同一である。この場合、第1MCF端面11aにおける複数の第1ファイバコア61の各々のMFDは、第2MCF端面21aにおける複数の第2ファイバコア71のMFDのうち、第1ファイバコア61と光結合する第2ファイバコア71のMFDよりも大きい。
In each of the multiple
第1MCF11は、例えば、TEC(Thermally Expanded Core)ファイバであり、TEC処理によってMFDが部分的に異なる形状が形成されていてもよい。例えば、TEC処理によって、上述したテーパ形状部65が形成されていてもよい。
The
第1レンズ32は、第1MCF11及び第2MCF21の間に介在している。第2レンズ42は、第2MCF21及び第1レンズ32の間に介在している。第1レンズ32及び第2レンズ42は、第1MCF端面11aと第2MCF端面21aとの間において、第1MCF端面11aから第2MCF端面21aに向かって、第1MCF端面11a、第1レンズ32、第2レンズ42、第2MCF端面21aの順に配列されている。
The
第1レンズ32は、第1MCF11に光軸方向Dに沿って対向する位置に配置されている。第2レンズ42は、第2MCF21に光軸方向Dに沿って対向する位置に配置されている。第2レンズ42及び第1レンズ32は、例えば、第2MCF21の複数の第2ファイバコア71のそれぞれから出射した複数の光Lを第2レンズ42でコリメート光にし、それを第1レンズ32で第1MCF端面11aに集光して各第1ファイバコア61に結合させる。逆に、第1MCF11の複数の第1ファイバコア61のそれぞれから出射した複数の光Lを第1レンズ32でコリメート光にし、それを第2レンズ42で第2MCF端面21aに集光して各第2ファイバコア71に結合させる。第1レンズ32及び第2レンズ42は、例えば、両凸の非球面レンズである。第1レンズ32及び第2レンズ42が非球面レンズである場合には、光Lの第1ファイバコア61への結合損失又は第2ファイバコア71への結合損失を低減させることができ、光学損失の低減に寄与する。
The
第1レンズ32の焦点距離が“f1”であり、第2レンズ42の焦点距離が“f2”である。第1MCF端面11aにおける複数の第1ファイバコア61のコアピッチが“P1”であり、第2MCF端面21aにおける複数の第2ファイバコア71のコアピッチが“P2”であり、複数の第1ファイバコア61のうち少なくとも1つの第1ファイバコア61について第1MCF端面11aにおけるMFDが“D1”であり、複数の第2ファイバコア71のうち上記少なくとも1つの第1ファイバコア61と光結合する第2ファイバコア71について第2MCF端面21aにおけるMFDが“D2”である場合、下記の式(1)及び(2)に示される関係が満たされている。
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1 ・・・(1)
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2 ・・・(2)
The focal length of the
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1 ... (1)
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2 ... (2)
一例として、第1MCF端面11aと第2MCF端面21aとの間におけるレンズ系は、1.29倍の倍率を有する。この場合、例えば、“P1”は45(μm)であり、“P2”は35(μm)である。第1MCF11、及び、第2MCF21の各々のクラッド径は、例えば、125(μm)である。例えば、TEC処理部における“D1”は1.55(μm)の波長の光に対して12.5(μm)であり、“D2”は1.55(μm)の波長の光に対して9.7(μm)である。
As an example, the lens system between the first
最隣接コア間のピッチは、30(μm)以上が好ましい。この場合、複数の各ファイバコア間のクロストークが抑制される。ファイバコア中心とクラッド外周との最短距離は、37.5(μm)以上が好ましい。例えば、クラッド径が125(μm)である場合、コアピッチは50(μm)以下が好ましい。この場合、コアピッチを縮小することで、ファイバコアとクラッド外周との距離が確保され、光が外部に漏れることが抑制される。 The pitch between the nearest cores is preferably 30 (μm) or more. In this case, crosstalk between each of the multiple fiber cores is suppressed. The shortest distance between the center of the fiber core and the outer periphery of the cladding is preferably 37.5 (μm) or more. For example, if the cladding diameter is 125 (μm), the core pitch is preferably 50 (μm) or less. In this case, by reducing the core pitch, the distance between the fiber core and the outer periphery of the cladding is secured, and light leakage to the outside is suppressed.
例えば、“f1”は2.7(mm)であり、“f2”は2.1(mm)である。例えば、第1レンズ32の焦点距離“f1”及び第2レンズ42の焦点距離“f2”は、0.5(mm)以上4.0(mm)以下が好ましい。焦点距離が0.5(mm)以上であれば、レンズ間の距離、及び、ファイバとレンズとの距離も確保されるため、製造が容易である。
For example, "f1" is 2.7 (mm) and "f2" is 2.1 (mm). For example, the focal length "f1" of the
本実施形態に示される例において、複数の第1ファイバコア61の各々の第1MCF端面11aにおけるMFDが“D1”に相当し、複数の第2ファイバコア71の各々の第2MCF端面21aにおけるMFDが“D2”に相当し、上記式(1)及び(2)に示される関係が満たされている。
In the example shown in this embodiment, the MFD at the first
第1レンズ32の屈折率と第2レンズ42の屈折率とが同一である場合、第1MCF端面11aが第1レンズ32の光軸に対して傾斜している角度は、第2MCF端面21aが第2レンズ42の光軸に対して傾斜している角度よりも大きい。第1MCF端面11aが第1レンズ32の光軸に対して傾斜している角度が“θ1”であり、第2MCF端面21aが第2レンズ42の光軸に対して傾斜している角度が“θ2”である場合、以下の式(3)に示される関係が満たされている。
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2 ・・・(3)
When the refractive index of the
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2 ... (3)
例えば、第1MCF端面11aにおける第1MCF11と第2MCF端面21aにおける第2MCF21のコアピッチがそれぞれ45(μm)と35(μm)である場合、“θ1”は6.2度であり、“θ2”は8.0度である。第1MCF端面11aにおける第1MCF11のMFDは、第2MCF端面21aにおける第2MCF21のMDFよりも大きいため、ファイバの開口数(NA)が小さくなる。このため、端面の角度が小さくとも反射減衰量の劣化が抑制される。
For example, if the core pitches of the
例えば、次の式(4)に示される関係が満たされる場合、調心においてフェルール16とフェルール25とが水平からズレにくい。
θ2・f2=θ1・f1 ・・・(4)
For example, when the relationship shown in the following formula (4) is satisfied, the
θ2・f2=θ1・f1...(4)
次に、図4を参照して、本実施形態の変形例における光接続構造体1Aについて説明する。図4は、本変形例における光接続構造体の光軸方向に沿った概略断面図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態に示した例と類似又は同じである。本変形例は、第1光ファイバユニット10A及び第2光ファイバユニット20Aがそれぞれレンズを含んでいる点、及び、第1光ファイバユニット10Aと第2光ファイバユニット20Aとのが同一の筒部材によって保持されている点で、上述した実施形態に示した例と相違する。以下、上述した実施形態に示した例と本変形例との相違点を主として説明する。
Next, an
光接続構造体1Aは、第1光ファイバユニット10Aと、第2光ファイバユニット20Aと、筒部材50Aとを備えている。第1光ファイバユニット10Aは、第1MCF11と、フェルール15Aと、第1レンズ32Aとを含んでいる。第2光ファイバユニット20Aは、第2MCF21と、フェルール25Aと、第2レンズ42Aとを含んでいる。筒部材50Aは、第1光ファイバユニット10Aと第2光ファイバユニット20Aとを互いに接続している。筒部材50Aは、例えば、ガラス管である。
The
第1レンズ32A及び第2レンズ42Aは、例えば、Cレンズである。第1レンズ32A及び第2レンズ42Aは、例えば、それぞれ、上述した第1レンズ32及び第2レンズ42と同一の焦点距離を有している。例えば、第1レンズ32Aは、第2レンズ42A側に球面を有し、第1MCF11側に平面を有し、フェルール15Aと同一の外径を有するロッドレンズである。例えば、第2レンズ42Aは、第1レンズ32A側に球面を有し、第2MCF21側に平面を有し、フェルール25Aと同一の外径を有するロッドレンズである。本実施形態の更なる変形例として、第1レンズ32A及び第2レンズ42Aは、GRINレンズであってもよい。
The
第1光ファイバユニット10Aにおいて、フェルール15Aの一方側から第1レンズ32Aが露出しており、フェルール15Aの他方側から第1MCF11が露出している。第1MCF11は、フェルール15Aから第1レンズ32A及び筒部材50Aと反対側に延び出している。第2光ファイバユニット20Aにおいて、フェルール25Aの一方側から第2レンズ42Aが露出しており、フェルール25Aの他方側から第2MCF21が露出している。第2MCF21は、フェルール25Aから第2レンズ42A及び筒部材50Aと反対側に延び出している。
In the first
第1レンズ32Aは、フェルール15Aの収容孔15aに固定されている。第2レンズ42Aは、フェルール25の収容孔25aに固定されている。例えば、フェルール15Aとフェルール25Aとは、筒部材50Aに接着剤によって固定されている。上記の接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤やUV硬化型接着剤である。
The
第1光ファイバユニット10Aは、筒部材50Aの一方側から内部に挿入され、筒部材50Aの一端において保持されている。第2光ファイバユニット20Aは、筒部材50Aの他方側から内部に挿入され、筒部材50Aの他端において保持されている。第1光ファイバユニット10Aは、第2光ファイバユニット20Aが調芯された後に筒部材50Aに接着剤で固定される。
The first
上記の調芯は、X方向、Y方向、Z方向、θx方向、θy方向、及びθz方向の6方向において行う。Z方向は光軸方向Dであり、X方向及びY方向はZ方向に直交する方向である。θx方向、θy方向、及びθz方向のそれぞれは、X軸回りの方向、Y軸回りの方向、Z軸回りの方向を示している。 The above alignment is performed in six directions: X direction, Y direction, Z direction, θx direction, θy direction, and θz direction. The Z direction is the optical axis direction D, and the X direction and Y direction are directions perpendicular to the Z direction. The θx direction, θy direction, and θz direction indicate the direction around the X axis, the direction around the Y axis, and the direction around the Z axis, respectively.
次に、図5を参照して、本実施形態の変形例における光接続構造体1Bについて説明する。図5は、本変形例における光接続構造体の光軸方向に沿った概略断面図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態に示した例及び図4に示される変形例と類似又は同じである。本変形例は、筒部材50又は筒部材50Aに対応する部材が設けられていない点で、上述した実施形態に示した例及び上述した変形例と相違する。以下、上述した実施形態に示した例との相違点を主として説明する。
Next, with reference to FIG. 5, an
光接続構造体1Bは、第1光ファイバユニット10と、第2光ファイバユニット20Bと、第1レンズユニット30Bとを備える。第2光ファイバユニット20Bは、第2MCF21と、フェルール25Bと、第2レンズ42Bとを含んでいる。第1レンズユニット30Bは、第1レンズ32Bと第1レンズ保持部材34Bとを含んでいる。
The
第1レンズ32B及び第2レンズ42Bは、例えば、Cレンズである。第1レンズ32B及び第2レンズ42Bは、例えば、それぞれ、上述した第1レンズ32及び第2レンズ42と同一の焦点距離を有している。例えば、第1レンズ32Bは、第2レンズ42B側に球面を有し、第1MCF11側に平面を有するロッドレンズである。例えば、第2レンズ42Bは、第1レンズ32B側に球面を有し、第2MCF21側に平面を有するロッドレンズである。第2レンズ42Bは、フェルール25Bと同一の外径を有している。本実施形態の更なる変形例として、第1レンズ32B及び第2レンズ42Bは、GRINレンズであってもよい。
The
フランジ部17bは、第1光ファイバユニット10のうち第1レンズユニット30Bに対して固定される部位に相当する。例えば、フランジ部17bは、スリーブ17の開口と第1レンズ保持部材34Bの開口とが連通するように、第1レンズ保持部材34Bの端部に溶接されている。
The
第1レンズ保持部材34Bは、内面30aにおいて、第1レンズ32Bを保持している。第1レンズ保持部材34Bは、第1レンズ保持部材34Bの開口がフェルール25Bの開口に連通するように、フェルール25Bの端部に連結されている。例えば、第1レンズ保持部材34Bの端部は、接着剤によってフェルール25Bの端部に固定されている。上記の接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤やUV硬化型接着剤である。
First
第2光ファイバユニット20Bにおいて、フェルール25Bの他方側から第2MCF21が露出している。第2MCF21は、フェルール25Bから第1レンズ32Bと反対側に延び出している。第2レンズ42Bは、フェルール25Bの収容孔25aの内部に収容されている。例えば、第2レンズ42Bは、フェルール25Bの収容孔25aに接着剤によって固定されている。上記の接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤やUV硬化型接着剤である。
In the second
第1レンズユニット30B及びフェルール15は、それぞれ、第2光ファイバユニット20Bに対して、位置合わせされる。この際、第1レンズユニット30Bは、X方向及びY方向のそれぞれにおいて調芯される。フェルール15は、X方向、Y方向、Z方向及びθz方向のそれぞれにおいて調芯される。調芯が完了したら、フェルール25Bの端部と第1レンズユニット30とが接着剤によって固定される。その後、再度フェルール25Bが、光軸方向Dに直交する方向及び光軸方向周りの方向のそれぞれにおいて調芯された後に、フェルール15とスリーブ17とが溶接や接着剤によって固定される。次に、スリーブ17に固定されたフェルール15が、X方向、Y方向及びθz方向のそれぞれにおいて調芯された後に、第1レンズユニット30Bに対して溶接によって固定する。溶接は、例えば、YAGレーザの照射によって行われる。上記の接着剤は、例えば、熱硬化型接着剤やUV硬化型接着剤である。
The
次に、実施形態に係る光接続構造体から得られる作用効果について説明する。この光接続構造体1において、第1ファイバコア61のMFDと、第2ファイバコア71のMFDと、第1ファイバコア61のコアピッチP1と、第2ファイバコア71のコアピッチP2とが、下記式(2)の関係を有している。
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2・・・(2)
本願発明者は、鋭意研究の結果、上記式(2)の関係が満たされるようにMFDが調整されれば、光結合損失が低減されることを導き出した。この結果、互いに異なるコアピッチを有している一対の光ファイバの接合において、光結合損失が抑制され得る。MFDは、小さすぎても大きすぎても光結合損失につながる。例えば、MFDが大きすぎれば、ファイバの曲げに応じて光が外部に漏れるおそれがある。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
Next, the effects obtained from the optical connection structure according to the embodiment will be described. In this
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2...(2)
As a result of intensive research, the inventors of the present application have derived that if the MFD is adjusted so that the relationship of the above formula (2) is satisfied, the optical coupling loss is reduced. As a result, the optical coupling loss can be suppressed in the joining of a pair of optical fibers having different core pitches. If the MFD is too small or too large, it leads to optical coupling loss. For example, if the MFD is too large, there is a risk that light will leak to the outside depending on the bending of the fiber. The same effect is achieved with the
光接続構造体1において、複数の第1ファイバコア61の各々において、第1MCF端面11aにおけるMFDは、第1MCF端面11aから所定距離だけ離れた位置におけるMFDよりも大きくてもよい。この構成は、例えば、既存の第1MCF11に対して第1MCF端面11aに相当する部分のみにMFDを拡大する処理が施されれば、実現され得る。したがって、コスト及び手間が削減される構成でありながら、第2MCF21から第1MCF11への入射光の漏れが抑制され得る。例えば、MFDを拡大する処理は、例えば、TEC処理である。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
In the
光接続構造体1において、複数の第1ファイバコア61の各々は、第1MCF端面11aから離れるにしたがって、連続的にあるいは段階的に徐々にMFDが小さくなる部分を含んでいてもよい。この場合、MFDが急激に変化している構成に比べて、第1MCF端面11aにおける第1MCF11への入射光の漏れがさらに抑制され得る。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
In the
光接続構造体1において、第1レンズ32の焦点距離が“f1”であり、第2レンズの焦点距離が“f2”である場合、以下の式(1)が満たされていてもよい。この場合、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1・・・(1)
In the
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1...(1)
光接続構造体1において、第1レンズ32の屈折率と第2レンズ42の屈折率とが同一である場合、第2MCF端面21aが第2レンズ42の光軸に対して傾斜している角度は、第1MCF端面11aが第1レンズ32の光軸に対して傾斜している角度よりも大きくてもよい。この場合、第1MCF端面11a及び第2MCF端面21aの各々における光結合損失がさらに抑制され得る。屈折率が同一である場合、同一の材料が用いられ得る。同一の材料が用いられれば、環境温度に応じた膨張率も同一である。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
In the
光接続構造体1において、第1MCF端面11aが第1レンズ32の光軸に対して傾斜している角度が“θ1”であり、第2MCF端面21aが第2レンズ42の光軸に対して傾斜している角度が“θ2”である場合、以下の式(3)が満たされていてもよい。この場合、第1MCF端面11a及び第2MCF端面21aの各々における反射が低減され、光ファイバの光結合損失がさらに抑制され得る。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2・・・(3)
In the
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2...(3)
光接続構造体1において、第1MCF端面11aと第2MCF端面21aとは、第1MCF端面11aを含む第1仮想平面77と第2MCF端面21aを含む第2仮想平面78とによってV字形状が形成されるように配置されていてもよい。この場合、第1MCF端面11a及び第2MCF端面21aの各々における光結合損失がさらに抑制され得る。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
In the
光接続構造体1において、第1レンズ32及び第2レンズ42の焦点距離は、0.5以上4.0以下であってもよい。この場合、レンズ間の距離が確保されるため、製造の容易性が確保され得る。光接続構造体1A,1Bについても同様の作用効果が奏される。
In the
以上、本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。例えば、光接続構造体1,1A,1Bの構成は、組み合わされてもよい。例えば、第2MCF21側の構成と、第1MCF11側の構成とが、光接続構造体1,1A,1Bなどよって示した例のうち、互いに異なる例の構成を有していてもよい。
Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be applied to various embodiments. For example, the configurations of the
例えば、第2MCF21と第1MCF11との間に配列される複数のレンズが、両凸の非球面レンズと、Cレンズと、GRINレンズとから選択された2つ以上を組み合わせた構成であってもよい。この場合、例えば、両端に位置するレンズが、第1レンズと第2レンズに相当する。
For example, the multiple lenses arranged between the
上述した例では、第1ファイバコア61及び第2ファイバコア71が、それぞれ4つずつである場合を示した。しかし、ファイバコアの数はこれらに限定されない。例えば、第1ファイバコア61及び第2ファイバコア71が、それぞれ7つずつであってもよい。第1ファイバコア61及び第2ファイバコア71の数が、互いに異なっていてもよい。
In the above example, the number of
上述した例において、溶接によって接続すると説明された箇所は、接着剤によって接続されてもよい。また、接着剤によって接続すると説明された箇所は、溶接によって接続されてもよい。 In the above examples, the parts described as being connected by welding may be connected by adhesive. Also, the parts described as being connected by adhesive may be connected by welding.
1,1A,1B…光接続構造体
10,10A…第1光ファイバユニット
11…第1MCF
11a…第1MCF端面
21…第2MCF
21a…第2MCF端面
15,25,15A,25A,25B…フェルール
15a,25a…収容孔
17…スリーブ
17b…フランジ部
20,20A,20B…第2光ファイバユニット
30,30B…第1レンズユニット
30a,40a…内面
32,32A,32B…第1レンズ
34,34B…第1レンズ保持部材
40…第2レンズユニット
42,42A,42B…第2レンズ
44…第2レンズ保持部材
50,50A…筒部材
50a…収容孔
61…第1ファイバコア
62…第1ファイバクラッド
65…テーパ形状部
71…第2ファイバコア
72…第2ファイバクラッド
77…第1仮想平面
78…第2仮想平面
D…光軸方向
L…光
θ1,θ2…角度
1, 1A, 1B...
11a...first MCF end face 21...second MCF
21a...second
Claims (8)
各々が前記複数の第1ファイバコアのうち対応する第1ファイバコアに光接続される複数の第2ファイバコアを含んでいると共に、前記複数の第2ファイバコアが露出している第2端面を有している第2マルチコアファイバと、
前記第1端面と前記第2端面との間において、前記第1端面から前記第2端面に向かって順に配列された第1レンズ及び第2レンズと、を備えており、
前記第2端面における前記複数の第2ファイバコアの各々の露出面と、前記第1端面における前記複数の第1ファイバコアの各々の露出面とは、互いに光結合され、
前記第1端面における前記複数の第1ファイバコアのコアピッチは、前記第2端面における前記複数の第2ファイバコアのコアピッチよりも大きく、
前記第1端面における前記複数の第1ファイバコアの各々のモードフィールド直径は、前記第2端面における前記複数の第2ファイバコアのモードフィールド直径のうち、前記第1ファイバコアと光結合する前記第2ファイバコアのモードフィールド直径よりも大きく、
前記第2端面における前記複数の第2ファイバコアの配列の形状と、前記第1端面における前記複数の第1ファイバコアの配列の形状とは、互いに相似形であり、
前記複数の第1ファイバコアのうち少なくとも1つの第1ファイバコアについて前記第1端面におけるモードフィールド直径が“D1”であり、前記複数の第2ファイバコアのうち前記少なくとも1つの第1ファイバコアと光結合する第2ファイバコアについて前記第2端面におけるモードフィールド直径が“D2”であり、前記第1端面における前記複数の第1ファイバコアのコアピッチが“P1”であり、前記第2端面における前記複数の第2ファイバコアのコアピッチが“P2”である場合、
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
なる関係が満たされている、光接続構造体。 a first multicore fiber including a plurality of first fiber cores and having a first end face at which the plurality of first fiber cores are exposed;
a second multicore fiber including a plurality of second fiber cores each optically connected to a corresponding one of the plurality of first fiber cores and having a second end face from which the plurality of second fiber cores are exposed;
a first lens and a second lens arranged in order from the first end face to the second end face between the first end face and the second end face,
an exposed surface of each of the second fiber cores at the second end face and an exposed surface of each of the first fiber cores at the first end face are optically coupled to each other;
a core pitch of the first fiber cores at the first end face is larger than a core pitch of the second fiber cores at the second end face;
a mode field diameter of each of the plurality of first fiber cores at the first end face is larger than a mode field diameter of the second fiber core optically coupled to the first fiber core among the mode field diameters of the plurality of second fiber cores at the second end face;
a shape of the arrangement of the second fiber cores at the second end face and a shape of the arrangement of the first fiber cores at the first end face are similar to each other;
When a mode field diameter at the first end face for at least one first fiber core among the plurality of first fiber cores is "D1", a mode field diameter at the second end face for a second fiber core optically coupled to the at least one first fiber core among the plurality of second fiber cores is "D2", a core pitch of the plurality of first fiber cores at the first end face is "P1", and a core pitch of the plurality of second fiber cores at the second end face is "P2",
(P1/P2)×0.8 ≦ D1/D2 ≦ (P1/P2)×1.2
The optical connection structure satisfies the following relationship:
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1
なる関係が満たされている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光接続構造体。 If the focal length of the first lens is “f1” and the focal length of the second lens is “f2”,
(P1/P2)×0.9 ≦ f1/f2 ≦ (P1/P2)×1.1
The optical connection structure according to claim 1 , wherein the following relationship is satisfied:
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2
なる関係が満たされている、請求項5に記載の光接続構造体。 When the angle at which the first end face is inclined with respect to the optical axis of the first lens is “θ1”, and the angle at which the second end face is inclined with respect to the optical axis of the second lens is “θ2”,
(P1/P2)×0.8 ≦ θ2/θ1 ≦ (P1/P2)×1.2
The optical connection structure according to claim 5 , wherein the following relationship is satisfied:
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023099171 | 2023-06-16 | ||
JP2023-099171 | 2023-06-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024257728A1 true WO2024257728A1 (en) | 2024-12-19 |
Family
ID=93852004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2024/021061 WO2024257728A1 (en) | 2023-06-16 | 2024-06-10 | Optical connection structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2024257728A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104536100A (en) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 哈尔滨工程大学 | Multi-core optical fiber connector based on gradient refractive index lenses |
US20180188457A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Luxnet Corporation | Optical communication module configured for enhancing optical coupling efficiency |
JP2020144186A (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 住友電気工業株式会社 | Optical connection structure |
WO2022004220A1 (en) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 住友電気工業株式会社 | Optical fiber connection structure |
WO2022019019A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 住友電気工業株式会社 | Multi-core fiber module and multi-core fiber amplifier |
-
2024
- 2024-06-10 WO PCT/JP2024/021061 patent/WO2024257728A1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104536100A (en) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 哈尔滨工程大学 | Multi-core optical fiber connector based on gradient refractive index lenses |
US20180188457A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Luxnet Corporation | Optical communication module configured for enhancing optical coupling efficiency |
JP2020144186A (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | 住友電気工業株式会社 | Optical connection structure |
WO2022004220A1 (en) * | 2020-06-29 | 2022-01-06 | 住友電気工業株式会社 | Optical fiber connection structure |
WO2022019019A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 住友電気工業株式会社 | Multi-core fiber module and multi-core fiber amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7658374B2 (en) | Optical fiber connection structure | |
US5768458A (en) | Optical coupling device with ball lens and method for manufacturing the same | |
US6904197B2 (en) | Beam bending apparatus and method of manufacture | |
US8503840B2 (en) | Optical-fiber array method and apparatus | |
US6963682B2 (en) | Beam altering fiber lens device and method of manufacture | |
US7068883B2 (en) | Symmetric, bi-aspheric lens for use in optical fiber collimator assemblies | |
US7474822B2 (en) | Optical fiber collimator | |
US6909557B2 (en) | Optical coupling system and optical device using the same | |
US6477301B1 (en) | Micro-optic coupler incorporating a tapered fiber | |
US7016574B2 (en) | Optical collimator structure | |
WO2024257728A1 (en) | Optical connection structure | |
JPS63224385A (en) | Semiconductor laser coupler | |
WO2024257727A1 (en) | Optical connection structure | |
US6807337B2 (en) | Optical device | |
WO2025127041A1 (en) | Optical connection structure and method for manufacturing optical connection structure | |
JPH07281054A (en) | Fiber optic terminal | |
JP2010026175A (en) | Optical fiber collimator array | |
JP2005266217A (en) | Fiber collimator | |
JP2008170797A (en) | Lens assembly and optical device | |
WO2025009508A1 (en) | Optical connection structure and method for manufacturing optical connection structure | |
JP2024129214A (en) | Optical fiber connection structure | |
CN113050227A (en) | Optical fiber collimator | |
JPH06130244A (en) | Multi-channel optical device and manufacturing method thereof | |
JP2004126095A (en) | Two-core fiber collimator and optical coupling module | |
JPH0534545A (en) | Optical fiber coupler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24823344 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |