JP3436743B2 - 光ファイバー - Google Patents

光ファイバー

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JP3436743B2 JP2000571285A JP2000571285A JP3436743B2 JP 3436743 B2 JP3436743 B2 JP 3436743B2 JP 2000571285 A JP2000571285 A JP 2000571285A JP 2000571285 A JP2000571285 A JP 2000571285A JP 3436743 B2 JP3436743 B2 JP 3436743B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】［発明の詳細な説明］ 本発明は、円形横断面を有する区分と、非円形横断面を
有する区分とを備えたポリマー光ファイバーであって、
前記２つの区分間に、１つの横断面形状から別の横断面
形状への連続的な移行部が設けられている形式のものに
関する。本発明はさらに、１つの入力ファイバーと２つ
の出力ファイバーとを有する光学素子に関するものであ
る。
【０００２】部分的に非円形横断面を有するポリマー光
ファイバーは例えばアメリカ合衆国特許第５１５３９３
２号明細書により公知である。光ファイバーの一般的な
円形横断面は、加熱及びプレスによって正方形の横断面
に成形される。これによって、それぞれ円形の横断面を
有する多数の出力ファイバーを１つの入力ファイバーに
結合する際に生じる結合損失なしに、多数の出力ファイ
バーの正方形端面を、１つの入力ファイバーの正方形端
面に結合することができる。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許第２９１０６３７号
明細書によれば、１つの入力ファイバーと２つの出力フ
ァイバーとを有する光学素子の種々異なる実施例が公知
である。この明細書では、円形又は正方形の横断面を有
する１つの入力ファイバーと、同様に円形又は正方形の
横断面を有する２つの出力ファイバーとの種々異なる組
合せについて記載されている。
【０００４】本発明の課題は、公知の光ファイバーを改
良して、正方形の光ファイバーの限定された使用範囲を
越えて新たな使用範囲が可能となるようにすることであ
る。
【０００５】
【０００６】この課題を解決するための本発明の構成に
よれば、非円形横断面が半リング状に構成されている。
このような構成によれば、１つの入力ファイバーと２つ
の出力ファイバーとを有する光学素子を形成することが
でき、この光学素子において、入力ファイバーが円形横
断面を有しており、２つの出力ファイバーがそれぞれ１
つの半リング状の横断面を有していて、この場合、２つ
の半リング状の横断面の内径は、円形横断面の外径と同
じである。２つの半リング状の光ファイバーは、入力フ
ァイバーを接触領域で完全に取り囲んでいるので、この
領域において、入力ファイバーから出力ファイバーへの
損失のない結合が得られる。
【０００７】以下に、図面に示した実施例を用いて本発
明を説明する。図１は、本発明のコネクター部分によっ
て互いに結合することができる、光ファイバー及び導波
路の横断面図、図２は、図１に示した横断面の対比図、
図３は、スプリッターを形成する光ファイバーの平面
図、図４は、図３に示した構成部分の光ファイバーの横
断面の対比図、図５は、光ファイバー及び、光ファイバ
ーを製造するための工具の概略図、図６は、光ファイバ
ー及び、光ファイバーを成形した後の工具の概略図、図
７は、成形された光ファイバーを備えた素子を製造する
際の、別の段階を示す概略図、図８は、製造時に使用さ
れた工具を持ち上げた時の完成された素子、図９は、本
発明による光ファイバーによって形成された数字表示装
置、図１０は、本発明による光ファイバーのアレイ、図
１１は、本発明による光ファイバーのスプリッターを示
す図である。
【０００８】図１〜図４を用いてまず、円形横断面を有
する光ファイバーを、この光ファイバーの端面と合致さ
せられる非円形横断面を有する別の素子と結合した時に
生じる問題点について説明する。
【０００９】ポリマー光ファイバー１０は、一般的な形
式で円形横断面を有している。このポリマー光ファイバ
ーは、製造のために用いられる押し出し成形法によって
形成される。組み込まれた光学素子内には、一般的な形
式で導波路５２が用いられており、この導波路５２は、
型取りし易くするために有利な形式で多角形横断面を有
していて、円形の横断面は、型取り技術におけるアンダ
カットに基づいて導波路のためには殆ど得られない。図
２では、横断面面積が同じで横断面形状が異なる光ファ
イバーと導波路とが、互いに対比されて示されている。
この場合、放出損の原因となる互いに重なり合わない横
断面の領域が灰色で示されている。同じような問題は、
図３に示されたスプリッターにおいても生じる。スプリ
ッターは入力ファイバー１０より成っていて、この入力
ファイバー１０は、２つの出力ファイバー１０′、１
０″に結合されている。図４に示した横断面の対比によ
って分かるように、大きい損失が生じる。何故ならば、
入力ファイバー１０を出力ファイバー１０′、１０″に
結合する際に、２つの出力ファイバー間に存在する楔状
領域は結合に関係なくなるからである。これに対して出
力ファイバー１０′、１０″からの光が入力ファイバー
１０に結合される場合には、入力ファイバーの横断面に
合致しない、各光ファイバーの外側に存在する横断面領
域によって損失が生じる。
【００１０】放出損（Ａｂｓｔｒａｈｌｖｅｒｌｕｓ
ｔ）をできるだけ少なく維持するために、互いに結合し
ようとする横断面が同じであることが望ましい。このた
めに、光ファイバーの区分１２は、所望の横断面が得ら
れるように成形される。成形は、図５に概略的に示され
た工具を用いて行われる。工具は、底部９６とカバー部
９８とから成っている。底部９６には、ガイド溝の形状
の切欠９４が形成されており、このガイド溝の横断面
は、成形された状態の光ファイバーの横断面に相当す
る。光ファイバー１０は、その成形しようとする区分１
２がガイド溝９４内に挿入される。次いでカバー部９８
が成形しようとする区分１２内で光ファイバー上に載る
まで、カバー部９８が下降される。こうして光ファイバ
ーはガイド溝内で軽く固定される。
【００１１】次いで工具及びひいては光ファイバーが加
熱される。これは有利な形式で、底部９６もカバー部９
８も加熱することによって行われる。しかしながらポリ
マー光ファイバーを加熱する際には、ポリマー光ファイ
バーはその横断面が増大するが、同時にその長さは減少
する。このような特性の原因は、製造の際に用いられた
押し出し成形プロセスである。この押し出し成形プロセ
スによれば、プラスチックを冷却する際に、軸方向に向
けられた応力がプラスチック内で凍結して閉じこめられ
ることになる。この応力は加熱時には解放され、それに
よってファイバーは太くなる。しかしながらファイバー
が太くなることは避けなければならない。何故ならば、
ファイバーが太くなるとモードナンバー（Ｍｏｄｅｎａ
ｎｚａｈｌ）が大きくなり、ひいては、光が太い部分か
ら細い部分に通過する際に放出損が生じることになる。
凍結した応力状態を解放することによってファイバーが
太くなるのを避けるために、ファイバーは、成形過程に
おいて軸方向で収縮しないように、成形にさらされる領
域の外で固定されなければならない。このために、工具
の外側に、（図示されていない）保持装置が設けられて
おり、この保持装置は、光ファイバーを適当な形式で固
定して、収縮を避けるようになっている。底部９６及び
カバー部９８を加熱することによって、光ファイバー１
０の成形しようとする区分１２は、ガラス転位温度（Ｇ
ｌａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ）の範囲まで加熱される。
こうして、カバー部９８は高い圧力で光ファイバーに対
して移動せしめられ、これによって光ファイバーは変形
する。工具内で、カバー部と底部との間の押圧力は光フ
ァイバーの長さ収縮を阻止する。光ファイバーが所望の
幾何学形状を得ると、底部９６とカバー部９８と光ファ
イバーとは一緒に冷却される。この場合、光ファイバー
は、工具によって与えられた型内で凝固する。次いでカ
バー部９８が持ち上げられると、成形されたファイバー
が取り出される（図６）。工具の図示の形状とは異な
り、光ファイバーの成形しようとする区分１２を受容す
るために、一部が底部９６に形成され、一部がカバー部
９８に形成された切欠を用いてもよい。底部若しくはカ
バー部に設けた切欠は、一定に構成されていなくてもよ
い。横断面形状は変えることができる。
【００１２】切欠の形状によって、ほぼ任意の横断面形
状を有する、成形された区分１２を有する光ファイバー
を得ることができる。図５及び図６に示した実施例にお
いて、成形された光ファイバーはコネクター部分１００
と共に注型され、このコネクター部分１００によって光
ファイバーは基板に固定され、この基板内で、同様に台
形の横断面を有する導波路が形成される。
【００１３】図９には、全部で８つの光導波路より成る
（本発明に属していない）数字表示素子（ｎｕｍｅｒｉ
ｓｃｈｅｓ Ａｎｚｅｉｇｅｅｌｅｍｅｎｔ）が示され
ている。７つの光導波路は、その端面側の領域で楕円形
の横断面を有する、著しく扁平に成形された区分１２を
有して構成されている。
【００１４】図１０には、全部で９つの光導波路からな
る（本発明に属していない）アレイが図示されており、
このアレイはそれぞれ正方形の横断面を有している。こ
のような形式で、高いパッキング密度が得られる。光導
波路は、面発光する発光ダイオード（ＬＥＤｓ）のアレ
イに結合されており、この発光ダイオードは同様に、３
×３部材のアレイ内に配置されている。
【００１５】図１１には、マイクロ光学式のスプリッタ
ーが図示されている。このスプリッターは、円形横断面
を有する１つの入力ファイバー１０と２つの出力ファイ
バー１０′、１０″とから成ってり、これらの出力ファ
イバーは、それぞれ半リング状の横断面を有している。
半リング状の横断面の内径は、円形横断面の外径に相当
するので、２つの半リング状の出力ファイバー１０′、
１０″は、入力ファイバーを結合領域で気密に取り囲
む。入力ファイバー１０からの光の結合解除は、入力フ
ァイバーと出力ファイバーとが互いに接触し合う領域内
で行われる。何故ならば、この領域ではファイバーの外
側面において全反射がもはや行われないからである。
【００１６】すべての実施例は、光ファイバーが、円形
横断面を有する区分から出発して、移行区分と、この移
行区分に続く、非円形横断面を有する区分とを有してい
る、という点で共通である。非円形横断面を有する成形
された区分と、円形の横断面を有する成形されていない
区分との間の連続的な移行部に基づいて、１つの横断面
形状から別の横断面形状への移行の際に損失は生じな
い。 ［図面の簡単な説明］
【図１】本発明のコネクター部分によって互いに結合す
ることができる、光ファイバー及び導波路の横断面図で
ある。
【図２】図１に示した光ファイバーと導波路との横断面
の対比図である。
【図３】スプリッターを形成する光ファイバーの平面図
である。
【図４】図３に示した構成部分の光ファイバーの横断面
の対比図である。
【図５】光ファイバー及び、光ファイバーを製造するた
めの工具の概略図である。
【図６】光ファイバー及び、光ファイバーを成形した後
の工具の概略図である。
【図７】成形された光ファイバーを備えた素子を製造す
る際の、別の段階を示す概略図である。
【図８】製造時に使用された工具を持ち上げた時の完成
された素子を示す概略図である。
【図９】本発明による光ファイバーによって形成された
数字表示装置を示す図である。
【図１０】本発明による光ファイバーのアレイを示す図
である。
【図１１】本発明による光ファイバーのスプリッターを
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス クラーグル ドイツ連邦共和国 ディークホルツェン アムゼルヴェーク １ (72)発明者 ミヒャエル ロートドッホ ドイツ連邦共和国 ヒルデスハイム グ ライフスヴァルダーシュトラーセ １ベ ー (56)参考文献 特開 昭64−11206（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289344（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168045（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100503（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−200901（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−153711（ＪＰ，Ａ) 英国特許出願公開1493660（ＧＢ，Ａ) 米国特許5625728（ＵＳ，Ａ) 米国特許4530565（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円形横断面を有する区分（１０）と、非
    円形横断面を有する区分（１２）とを備えたポリマー光
    ファイバーであって、前記２つの区分間に、１つの横断
    面形状から別の横断面形状への連続的な移行部が設けら
    れている形式のものにおいて、 非円形横断面形状が半リング状であることを特徴とす
    る、ポリマー光ファイバー。
  2. 【請求項２】 １つの入力ファイバー（１０）と２つの
    出力ファイバー（１０′，１０″）とを有する光学素子
    において、 入力ファイバー（１０）が円形横断面を有していて、２
    つの出力ファイバー（１０′，１０″）がそれぞれ半リ
    ング状の横断面を有しており、この場合２つの半リング
    状の横断面の内径が円形横断面の外径と同じであること
    を特徴とする、光学素子。
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