JP3093049B2 - 光分岐結合器 - Google Patents
光分岐結合器Info
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- JP3093049B2 JP3093049B2 JP04253178A JP25317892A JP3093049B2 JP 3093049 B2 JP3093049 B2 JP 3093049B2 JP 04253178 A JP04253178 A JP 04253178A JP 25317892 A JP25317892 A JP 25317892A JP 3093049 B2 JP3093049 B2 JP 3093049B2
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- optical
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- lens
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- 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
-
- 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
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
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- G—PHYSICS
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- G02B6/4248—Feed-through connections for the hermetical passage of fibres through a package wall
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光分岐結合器に関する。
さらに詳しくは、光ファイバによる、２以上の波長の光
入力信号をそれぞれの波長の光出力信号に分岐し、また
は送信信号を光ファイバに結合するためのものであっ
て、光通信のうち、とくに光加入者系の光ファイバの分
配点、または局側、加入者宅側における端末装置内など
に用いられる光分岐結合器に関する。
さらに詳しくは、光ファイバによる、２以上の波長の光
入力信号をそれぞれの波長の光出力信号に分岐し、また
は送信信号を光ファイバに結合するためのものであっ
て、光通信のうち、とくに光加入者系の光ファイバの分
配点、または局側、加入者宅側における端末装置内など
に用いられる光分岐結合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光分岐結合器（以下、単に結合器とい
う）に光ファイバを結合するばあい、結合器パッケージ
内に湿気が侵入することによる誤作動または各光学部品
類の腐食や劣化などを防止するため、光ファイバ貫入部
にはきわめて高いシール機能が要求される。
う）に光ファイバを結合するばあい、結合器パッケージ
内に湿気が侵入することによる誤作動または各光学部品
類の腐食や劣化などを防止するため、光ファイバ貫入部
にはきわめて高いシール機能が要求される。
【０００３】従来の結合器では、たとえば図４に示され
るように、金属製パッケージである筐体51の壁面に穿設
された貫通孔52にブッシュ53をロウ付または溶接にて固
着し、光ファイバＦをブッシュ53内に挿入したのち、ブ
ッシュ53の内面と光ファイバＦとのあいだをハンダまた
は接着剤54で埋めて光ファイバＦを固定すると共に、そ
の部分をシールしていた。なお、55は光ファイバＦの被
覆材であり、56は被覆材55から露出した光ファイバＦの
部位を保護するためのゴムカバーである。
るように、金属製パッケージである筐体51の壁面に穿設
された貫通孔52にブッシュ53をロウ付または溶接にて固
着し、光ファイバＦをブッシュ53内に挿入したのち、ブ
ッシュ53の内面と光ファイバＦとのあいだをハンダまた
は接着剤54で埋めて光ファイバＦを固定すると共に、そ
の部分をシールしていた。なお、55は光ファイバＦの被
覆材であり、56は被覆材55から露出した光ファイバＦの
部位を保護するためのゴムカバーである。
【０００４】しかしながら最近、かかる結合では厳格な
ヘリウムリーク試験において通常要求される判定基準
（10-8 atm・cc／sec ）をクリアするのがきわめて困難
であり、現実に、筐体内部への湿気の侵入を完全には防
止しえない。しかも、前記ハンダ付けや接着剤の注入を
含めた組立作業には、かなりの熟練を要し、製造コスト
の大幅な上昇および品質の不安定を招来することとなっ
ている。
ヘリウムリーク試験において通常要求される判定基準
（10-8 atm・cc／sec ）をクリアするのがきわめて困難
であり、現実に、筐体内部への湿気の侵入を完全には防
止しえない。しかも、前記ハンダ付けや接着剤の注入を
含めた組立作業には、かなりの熟練を要し、製造コスト
の大幅な上昇および品質の不安定を招来することとなっ
ている。
【０００５】かかる問題に鑑み、図５に示すような、レ
ンズを用いた結合部が提案されている（特開昭57-78010
号公報参照）。この結合部は、金属製パッケージである
筐体61の壁面に穿設された貫通孔62に、その周囲に異径
金属製スリーブ63の小径側内周縁が固着された砲弾形の
非球面レンズ64を挿入し、金属製スリーブ63の大径側外
周縁を貫通孔62の内周面にロウ材によって固着したもの
である。前記金属製スリーブ63は、あらかじめメタライ
ズされた非球面レンズ64の外周面に同様にロウ材によっ
て固着されている。そして、非球面レンズ64の後端面に
光ファイバＦが固着されている。
ンズを用いた結合部が提案されている（特開昭57-78010
号公報参照）。この結合部は、金属製パッケージである
筐体61の壁面に穿設された貫通孔62に、その周囲に異径
金属製スリーブ63の小径側内周縁が固着された砲弾形の
非球面レンズ64を挿入し、金属製スリーブ63の大径側外
周縁を貫通孔62の内周面にロウ材によって固着したもの
である。前記金属製スリーブ63は、あらかじめメタライ
ズされた非球面レンズ64の外周面に同様にロウ材によっ
て固着されている。そして、非球面レンズ64の後端面に
光ファイバＦが固着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の砲弾形の非球面
レンズを筐体に異径金属製スリーブを介して、ロウ付け
する方法では、ガラス製の非球面レンズ円筒部周囲にメ
タライズ層を形成しなければならない。メタライズ層を
形成するには非球面レンズを真空槽中にセットし、スパ
ッタリングで金属被膜を設ける必要がある。これはバッ
チシステムであり、大型の装置と長い排気時間が必要で
ある。また、異径金属製スリーブを介しているため、偏
心し易く、性能劣化の原因となる問題がある。
レンズを筐体に異径金属製スリーブを介して、ロウ付け
する方法では、ガラス製の非球面レンズ円筒部周囲にメ
タライズ層を形成しなければならない。メタライズ層を
形成するには非球面レンズを真空槽中にセットし、スパ
ッタリングで金属被膜を設ける必要がある。これはバッ
チシステムであり、大型の装置と長い排気時間が必要で
ある。また、異径金属製スリーブを介しているため、偏
心し易く、性能劣化の原因となる問題がある。
【０００７】さらにロウ付け作業はＡｕ80％、Ｓｎ20％
の組成の材料を用いるため高価であり、工数もかかり製
品が高価なものになるという問題もある。
の組成の材料を用いるため高価であり、工数もかかり製
品が高価なものになるという問題もある。
【０００８】本発明は、かかる問題を解消するためにな
されたものであり、光ファイバ結合部における外部に対
するシールが完全になされることにより、光学部品の結
露による誤作動、腐食および性能劣化を防止しうる高品
質な結合器を提供することを目的としている。
されたものであり、光ファイバ結合部における外部に対
するシールが完全になされることにより、光学部品の結
露による誤作動、腐食および性能劣化を防止しうる高品
質な結合器を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の結合器は、少な
くとも１本の光ファイバが結合され、入力された光の分
岐、結合機能および送受信機能を備えた光学機器を筐体
内に有する光分岐結合器であって、一端側に凸面を有
し、他端側に平坦面を有するとともに、鍔部が一体に形
成された非球面レンズが、前記筐体の貫通孔の周囲に、
前記鍔部がシール部材によってハーメチックシールさ
れ、かつ、該非球面レンズの底面に光ファイバを固定す
る取付フランジが設けられることにより前記非球面レン
ズと光ファイバとが結合しうるように構成されている。
くとも１本の光ファイバが結合され、入力された光の分
岐、結合機能および送受信機能を備えた光学機器を筐体
内に有する光分岐結合器であって、一端側に凸面を有
し、他端側に平坦面を有するとともに、鍔部が一体に形
成された非球面レンズが、前記筐体の貫通孔の周囲に、
前記鍔部がシール部材によってハーメチックシールさ
れ、かつ、該非球面レンズの底面に光ファイバを固定す
る取付フランジが設けられることにより前記非球面レン
ズと光ファイバとが結合しうるように構成されている。
【００１０】
【００１１】
【作用】本発明によれば、光ファイバとの結合部におい
て、パッケージの貫通孔の周縁と非球面レンズとのあい
だがシール部材によって、低温で均一かつ緻密な状態で
ハーメチックシールされており、他にはシールを要する
部位が存在せず、しかもシール作業が光ファイバの結合
作業を伴なわないため、組立が容易で、かつ、完全なシ
ールが施された結合器をうることができる。
て、パッケージの貫通孔の周縁と非球面レンズとのあい
だがシール部材によって、低温で均一かつ緻密な状態で
ハーメチックシールされており、他にはシールを要する
部位が存在せず、しかもシール作業が光ファイバの結合
作業を伴なわないため、組立が容易で、かつ、完全なシ
ールが施された結合器をうることができる。
【００１２】
【実施例】つぎに、添付図面を参照しながら本発明の結
合器を説明する。
合器を説明する。
【００１３】図１は本発明の結合器の一実施例を示す概
略断面図、図２は図１の結合器における光ファイバ結合
部の一例を示す断面図、図３は図１の結合器における光
ファイバ結合部の他の例を示す断面図である。
略断面図、図２は図１の結合器における光ファイバ結合
部の一例を示す断面図、図３は図１の結合器における光
ファイバ結合部の他の例を示す断面図である。
【００１４】図１において、１は結合器、２はそのパッ
ケージである筐体を示す。筐体２の壁面には光ファイバ
Ｆを結合するためのレンズ貫通孔３が穿設されており、
そこには鍔部４を備えた砲弾形の非球面レンズ５が貫通
されたうえで低融点ガラス10によって筐体２の座ぐり面
９に強固に固着されている。非球面レンズ５の後端面
（鍔部４の底面）には光ファイバＦが取付フランジ６に
より固着されている。筐体２の内部には、光ファイバＦ
から入力された光信号の進路を変えたり、異なる波長の
光を分離するためのミラーブロック７、およびフォトダ
イオードなどからなる光電変換器８ａと電気信号を光に
変換するレーザダイオードなどからなる光変換器８ｂと
が備えられている。
ケージである筐体を示す。筐体２の壁面には光ファイバ
Ｆを結合するためのレンズ貫通孔３が穿設されており、
そこには鍔部４を備えた砲弾形の非球面レンズ５が貫通
されたうえで低融点ガラス10によって筐体２の座ぐり面
９に強固に固着されている。非球面レンズ５の後端面
（鍔部４の底面）には光ファイバＦが取付フランジ６に
より固着されている。筐体２の内部には、光ファイバＦ
から入力された光信号の進路を変えたり、異なる波長の
光を分離するためのミラーブロック７、およびフォトダ
イオードなどからなる光電変換器８ａと電気信号を光に
変換するレーザダイオードなどからなる光変換器８ｂと
が備えられている。
【００１５】筐体２は、本実施例においてはコバール
（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金）またはＦｅなどから形成さ
れ、防錆のためにＮｉメッキが施されているが、他にＦ
ｅ−Ｎｉ合金やステンレス鋼などを用いてもよい。
（Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金）またはＦｅなどから形成さ
れ、防錆のためにＮｉメッキが施されているが、他にＦ
ｅ−Ｎｉ合金やステンレス鋼などを用いてもよい。
【００１６】そして、非球面レンズの筐体との結合部は
前述のごとく高いシール性能が要求されており、それに
応えるべく本実施例においては図２に示すように構成さ
れている。すなわち、筐体２の壁部に直径が約２mmのレ
ンズ貫通孔３が穿設されており、その周縁に直径が約４
mmの座ぐり面９が形成されている。そして、座ぐり面９
に装着された低融点ガラスからなる円輪状のシール部材
10を、座ぐり面９とで挟着するように非球面レンズ５が
前記レンズ貫通孔３に挿入され、低融点ガラスからなる
シール部材でハーメチックシールされている。この非球
面レンズ５は、その後端全周に鍔部４が一体に形成され
たほぼ砲弾形のレンズである。そして、鍔部４がその全
周にわたり、前記シール部材10によって座ぐり面９に固
着され、かつ両者４、９間のシールがなされている。非
球面レンズのシール部分は鍔部でなくても、砲弾形のレ
ンズの胴体部でもよい。このばあいは貫通孔３とのあい
だでシール部材により融着される。
前述のごとく高いシール性能が要求されており、それに
応えるべく本実施例においては図２に示すように構成さ
れている。すなわち、筐体２の壁部に直径が約２mmのレ
ンズ貫通孔３が穿設されており、その周縁に直径が約４
mmの座ぐり面９が形成されている。そして、座ぐり面９
に装着された低融点ガラスからなる円輪状のシール部材
10を、座ぐり面９とで挟着するように非球面レンズ５が
前記レンズ貫通孔３に挿入され、低融点ガラスからなる
シール部材でハーメチックシールされている。この非球
面レンズ５は、その後端全周に鍔部４が一体に形成され
たほぼ砲弾形のレンズである。そして、鍔部４がその全
周にわたり、前記シール部材10によって座ぐり面９に固
着され、かつ両者４、９間のシールがなされている。非
球面レンズのシール部分は鍔部でなくても、砲弾形のレ
ンズの胴体部でもよい。このばあいは貫通孔３とのあい
だでシール部材により融着される。
【００１７】非球面レンズを採用したのは、球面収差が
なく、光ファイバＦ同士の光カップリング効率が向上す
るからである。また本実施例の非球面レンズ５は、ＢＡ
Ｆ52（SCHOTT社製）からプレス成形によって形成されて
いる。とくに上記のものに限定されることはないが、屈
折率が高く、ガラスの転移点が低融点ガラスより80℃位
高く（たとえば500 ℃以上）、しかも熱膨張係数が大き
い（金属と同等または近い範囲）材料が好ましい。屈折
率が高いと光の収束率、発散率が大きいためレンズをコ
ンパクトに形成することができると共に、非球面度がさ
ほど高くなくても焦点を結び易くなるからである。また
ガラスの融点が高いと前記シール部材（低融点ガラス）
10の溶着時にレンズがひずみにくいからである。しかし
余りガラスの融点が高いと非球面状にプレス成形する際
に成形しにくく、前述のように融点が500 〜550 ℃位の
ガラスが好ましい。そして、金属に近い熱膨張係数を有
することによって、金属パッケージである筐体２に固着
されるときおよび固着後の残留応力などによるクラック
やシール剥れなどの不具合を防止できる。
なく、光ファイバＦ同士の光カップリング効率が向上す
るからである。また本実施例の非球面レンズ５は、ＢＡ
Ｆ52（SCHOTT社製）からプレス成形によって形成されて
いる。とくに上記のものに限定されることはないが、屈
折率が高く、ガラスの転移点が低融点ガラスより80℃位
高く（たとえば500 ℃以上）、しかも熱膨張係数が大き
い（金属と同等または近い範囲）材料が好ましい。屈折
率が高いと光の収束率、発散率が大きいためレンズをコ
ンパクトに形成することができると共に、非球面度がさ
ほど高くなくても焦点を結び易くなるからである。また
ガラスの融点が高いと前記シール部材（低融点ガラス）
10の溶着時にレンズがひずみにくいからである。しかし
余りガラスの融点が高いと非球面状にプレス成形する際
に成形しにくく、前述のように融点が500 〜550 ℃位の
ガラスが好ましい。そして、金属に近い熱膨張係数を有
することによって、金属パッケージである筐体２に固着
されるときおよび固着後の残留応力などによるクラック
やシール剥れなどの不具合を防止できる。
【００１８】つぎにシール部材10であるが、その材料で
ある低融点ガラスとしては、ＰｂＯガラスなどが好まし
く用いられる。たとえばＰｂＯガラスのばあいはその転
移点が約430 ℃であり、前記ＢＡＦ52製非球面レンズの
ガラスの転移点（約550 ℃）よりかなり低いものであ
る。
ある低融点ガラスとしては、ＰｂＯガラスなどが好まし
く用いられる。たとえばＰｂＯガラスのばあいはその転
移点が約430 ℃であり、前記ＢＡＦ52製非球面レンズの
ガラスの転移点（約550 ℃）よりかなり低いものであ
る。
【００１９】これらの材料を用いて光ファイバＦの結合
部を形成するばあい、まず前記座ぐり面９にシール部材
10を載置したあと、非球面レンズ５をレンズ嵌入孔３に
嵌着する。そして、非球面レンズ５の鍔部４と座ぐり面
９とでシール部材10を挟圧するように別途カーボン治具
（図示されていない）で非球面レンズ５を押圧した状態
で、空気中において約480 ℃の温度で加熱し、そののち
徐冷する。そうすると、非球面レンズ５に変形などを生
じさせずにシール部材10が溶融し、前記鍔部４と座ぐり
面９とが融着され、それらのあいだが完全にシールされ
る。最後に、光ファイバＦが圧入、固定された取付フラ
ンジ６をボルトなどによって、非球面レンズ５を押圧す
るようにパッケージ２に取り付ければよい。
部を形成するばあい、まず前記座ぐり面９にシール部材
10を載置したあと、非球面レンズ５をレンズ嵌入孔３に
嵌着する。そして、非球面レンズ５の鍔部４と座ぐり面
９とでシール部材10を挟圧するように別途カーボン治具
（図示されていない）で非球面レンズ５を押圧した状態
で、空気中において約480 ℃の温度で加熱し、そののち
徐冷する。そうすると、非球面レンズ５に変形などを生
じさせずにシール部材10が溶融し、前記鍔部４と座ぐり
面９とが融着され、それらのあいだが完全にシールされ
る。最後に、光ファイバＦが圧入、固定された取付フラ
ンジ６をボルトなどによって、非球面レンズ５を押圧す
るようにパッケージ２に取り付ければよい。
【００２０】なお、図３に示されるように、取付フラン
ジ６を用いずに、非球面レンズ５の後末端に公知の接着
方法（エポキシ樹脂などの接着剤11を用いた方法）によ
って光ファイバＦを固着してもよい。
ジ６を用いずに、非球面レンズ５の後末端に公知の接着
方法（エポキシ樹脂などの接着剤11を用いた方法）によ
って光ファイバＦを固着してもよい。
【００２１】このようにシール作業は、光ファイバＦの
取付作業を伴なわないのできわめて簡単かつ精度よくな
される。
取付作業を伴なわないのできわめて簡単かつ精度よくな
される。
【００２２】その結果、このシール部はヘリウムリーク
試験において、かなり厳しい判定基準である１×10-8 a
tm・cc／sec を容易にクリアでき、通常のハーメチック
シール電子部品の信頼性レベルを達成しうる。
試験において、かなり厳しい判定基準である１×10-8 a
tm・cc／sec を容易にクリアでき、通常のハーメチック
シール電子部品の信頼性レベルを達成しうる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、光ファイバ結合部にお
ける外部とのシールが完全になされることによって、内
部光学部品の結露による誤作動、腐食および劣化を防止
しうる高品質で高性能な結合器をうることができる。
ける外部とのシールが完全になされることによって、内
部光学部品の結露による誤作動、腐食および劣化を防止
しうる高品質で高性能な結合器をうることができる。
【００２４】しかも、ミラーブロックや光電変換器など
が筐体に組み込まれ、非球面レンズでハーメチックシー
ルされた結合器になっているため、光ファイバの先端を
非球面レンズの底面に突き当てて取付フランジなどによ
り筐体に固定するだけで光ファイバ通信網と各家庭や通
信局の端末機とを簡単に接続でき、光ファイバ通信網の
普及に大いに寄与する。
が筐体に組み込まれ、非球面レンズでハーメチックシー
ルされた結合器になっているため、光ファイバの先端を
非球面レンズの底面に突き当てて取付フランジなどによ
り筐体に固定するだけで光ファイバ通信網と各家庭や通
信局の端末機とを簡単に接続でき、光ファイバ通信網の
普及に大いに寄与する。
【図１】本発明の結合器の一実施例を示す概略断面図で
ある。
ある。
【図２】図１の結合器における光ファイバ結合部の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】図１の結合器における光ファイバ結合部の他の
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図４】従来の光ファイバ結合部の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の光ファイバ結合部の他の例を示す断面図
である。
である。
１ 光分岐結合器 ２ 筐体 ３ レンズ貫通孔 ４ 鍔部 ５ 非球面レンズ ９ 座ぐり面 10 シール部材 Ｆ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/42 G02B 6/26
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも１本の光ファイバが結合さ
れ、入力された光の分岐、結合機能および送受信機能を
備えた光学機器を筐体内に有する光分岐結合器であっ
て、一端側に凸面を有し、他端側に平坦面を有するとと
もに、鍔部が一体に形成された非球面レンズが、前記筐
体の貫通孔の周囲に、前記鍔部がシール部材によってハ
ーメチックシールされ、かつ、該非球面レンズの底面に
光ファイバを固定する取付フランジが設けられることに
より前記非球面レンズと光ファイバとが結合しうる構造
にされてなる光分岐結合器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04253178A JP3093049B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光分岐結合器 |
| US08/400,514 US5671305A (en) | 1992-09-22 | 1995-03-07 | Optical branching and coupling device using an aspherical lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04253178A JP3093049B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光分岐結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102436A JPH06102436A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3093049B2 true JP3093049B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17247631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04253178A Expired - Fee Related JP3093049B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光分岐結合器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5671305A (ja) |
| JP (1) | JP3093049B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5944656A (en) * | 1996-01-31 | 1999-08-31 | Three E Laboratories, Iec. | Endoscope |
| US20040132171A1 (en) * | 2003-01-06 | 2004-07-08 | Peter Rule | Wearable device for measuring analyte concentration |
| JP5885699B2 (ja) * | 2013-05-09 | 2016-03-15 | 株式会社フジキン | 脆性破壊性光透過窓板の固定構造及びこれを用いた脆性破壊性光透過窓板の固定方法 |
| IL256688B (en) * | 2018-01-01 | 2020-03-31 | Wormser Daniel | End device, bundler and method for improving the alignment accuracy of an optical fiber - end device - fixator |
| CN112630894A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种非球面无热化高效光纤耦合器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5442161A (en) * | 1977-09-10 | 1979-04-03 | Fujitsu Ltd | Light repeater |
| US4423922A (en) * | 1978-12-18 | 1984-01-03 | The Boeing Company | Directional coupler for optical communications system |
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