JP3831315B2 - 光コネクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭやラマン増幅などを用いた伝送方式において、ハイパワー（例えば１Ｗ以上）の光信号（もしくは励起光）が光ファイバ内を伝播する際においても、その接続部位で使用可能な光コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた通信方式はますます需要が大きくなっている。マルチモード光ファイバ、シングルモード光ファイバなど、様々な光ファイバが用いられており、その接続部位には様々な光コネクタが用いられている。
【０００３】
光コネクタは、その光損失を低減するために、接続した際の光ファイバ同士の軸ずれ、傾き、間隙が小さくなるように設計されてきた。これらのパラメータを制御することにより、様々な低損失な光コネクタを実現してきた。
【０００４】
図１は従来の光コネクタの要部、ここでは接続しようとする光ファイバの先端を含む接続部の一例を示すもので、光ファイバ１（外径約１２５μｍ）はフェルール２（ＳＣコネクタの場合は外径約２．５ｍｍ、内径約１２５μｍ）と呼ばれる管状の部材の中に収納され、その先端は該フェルール２とともに面一の接続端面３を形成する如くなっている。
【０００５】
光ファイバ１はコア４及びクラッド５から構成されており、光信号（もしくは励起光）はコア４の中に閉じ込められながら伝搬していく。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在、光通信に用いられている光ファイバは、その大容量通信の可能性から、シングルモード光ファイバが中心である。シングルモード光ファイバはそのコアの直径が約１０μｍと大変小さいため、大容量の光信号（もしくは励起光）を伝搬させるとパワー密度が大変大きくなり、光コネクタの接続部において端面の損傷を生じたり、その部分を起点とした光ファイバの致命的な欠損（ファイバフューズ現象など）を生じる可能性があるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、ハイパワー伝送用のシングルモード光ファイバの接続に用いることが可能な光コネクタを実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
光コネクタとは別に、光ファイバ関連の技術として、コア径の異なるファイバ同士を結んだり、コリメータを実現するための技術として、シングルモード光ファイバのコア径を拡大して、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術（ＴＥＣ光ファイバ技術）や、シングルモード光ファイバとグレーテッドインデックス型光ファイバを適切な条件でつなげることにより、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術（信学技報２００２−７、ｐｐ．３３）が存在する。
【０００９】
本発明では、前記課題を解決するため、前述したグレーテッドインデックス型光ファイバを組み合わせる技術を採用して接続部でのスポットサイズを拡大し、単位面積当たりの光パワーを低減させ、ハイパワーの光信号（もしくは励起光）を問題なく伝播可能な光コネクタを実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の光コネクタの第１の実施の形態、ここでは請求項１に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、図中、１１はハイパワーの光信号（もしくは励起光）伝送用のシングルモード光ファイバ、１２はスポットサイズ拡大用のグレーテッドインデックス型（ＧＩ型）光ファイバ、１３はスポットサイズ拡大伝送用のグレーテッドインデックス型（ＧＩ型）光ファイバ、１４は管状の部材からなる光コネクタフェルール（ＳＣコネクタの場合は外径約２．５ｍｍ、内径約１２５μｍ、なお、他の大きさのフェルールも適用可能）である。
【００１１】
前記３つの光ファイバはフェルール１４の中に、互いの中心軸が一致しかつ端面同士が接触する如く、シングルモード光ファイバ１１、ＧＩ型光ファイバ１２、ＧＩ型光ファイバ１３の順に収納され、ＧＩ型光ファイバ１３の先端は該フェルール１４とともに面一の接続端面１５を形成し、これらによって光コネクタの接続部１０を構成する如くなっている。
【００１２】
ここで、シングルモード光ファイバ１１、ＧＩ型光ファイバ１２及びＧＩ型光ファイバ１３の外径は全てフェルール１４の内径とほぼ等しい約１２５μｍであり、それぞれのコア１１１，１２１，１３１のコア径ａ１，ａ２，ａ３は、ａ１＜ａ２＜ａ３の関係にあって、シングルモード光ファイバ１１の先端から接続端面１５に向かってコア径が小さなものから大きなものへ並ぶように配置されることになり、これによって、光ファイバ１１の方向から伝送されてきた光信号のスポットサイズ径を拡大する。
【００１３】
光ファイバ１１を伝搬してきた光は、光コネクタの接続部１０内において、ＧＩ型光ファイバ１２に伝搬された後、ＧＩ型光ファイバ１３に伝搬される。この際、ＧＩ型光ファイバ１２の長さを光信号（または励起光）の波長の１／４ピッチに設計する（なお、ＧＩ型光ファイバ１３の長さについては、特に制限はなく、実装作業のし易さ、フェルール１４の長さ等によって決まる）ことによって、ガウス分布で光ファイバ１１を伝搬してきた光信号はガウス分布の形状を保ったまま、光ファイバの軸方向に垂直な平面内で広がった状態でＧＩ型光ファイバ１３を伝搬することが可能となる。
【００１４】
ＧＩ型光ファイバ１３内を伝搬する光信号（または励起光）のスポットサイズ半径ｗは、
ｗ＝｛（λ／πｎ）・Ａｇ｝1/2
但し、Ａｇ＝ｒ／（２Δ）1/2
で示されることが報告されている。ここで、ｒはＧＩ型光ファイバ１３のコア１３１の半径、ΔはＧＩ型光ファイバ１３のコア及びクラッドの比屈折率差、λは光信号（または励起光）の波長、ｎはＧＩ型光ファイバ１３のコア１３１の屈折率である。
【００１５】
これらコアの半径ｒ、比屈折率差Δ、信号光波長λ、屈折率ｎから、ＧＩ型光ファイバ１３内を伝搬する光信号のスポットサイズ半径ｗが決定されるため、これらを適切に設定することにより、ＧＩ型光ファイバ１３において光信号（または励起光）のスポットサイズを、シングルモード光ファイバ１１の中を伝搬した場合に比べて数倍の大きさにすることが可能となる。ＧＩ型光ファイバ１３の先端がフェルール１４とともに接続端面１５を形成することにより、本発明の光コネクタでは、接続部１０での光パワーのピークパワーの減少が実現される。
【００１６】
本発明の光コネクタを製造する際は、伝送用光ファイバ１１とスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２との接続面１６及びスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２とスポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ１３との接続面１７は隙間無く接触させ、フェルール１４に対して固定された状態を保つように組み立てることにより、これら接続面１６及び１７で問題が起こらないようにすることが可能となる。
【００１７】
ここで、代表的な光コネクタフェルール１４の軸方向の長さは８ｍｍ以上であるため、伝送用光ファイバ１１の一部とスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２及びその接続面１６、スポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２とスポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ１３及びその接続面１７は光コネクタフェルール１４内に組み込むことが可能となり、外見上は普通の光コネクタと全く変わらない光コネクタを実現することが可能である。
【００１８】
一方、図３に示すように、前述した接続部１０同士を、図示しない光コネクタプラグ、アダプタ等を介して接続した場合、頻繁に着脱が行われることにより、その接続部分２１は大変不安定である。しかし、本発明の光コネクタの場合、それぞれの接続端面１５で信号光のモードフィールド径が広がっていることにより、接続部分２１での信号光のピークパワーが減少しており、このような場合にも、問題がおきないような設計になっている。
【００１９】
また、図４に示すように、光コネクタでは、接続部分２１にその間隙の影響を低減させるために屈折率整合剤２２を塗布しているタイプのものが存在する。通常の光ファイバを用いた場合は、ピークパワーが大きいため、接続部分２１に塗布された屈折率整合剤２２が損傷する可能性が高かったが、本発明の光コネクタでは、そのピークパワーが小さいことから、接続部分２１に屈折率整合剤２２を塗布しても問題が発生することはない。
【００２０】
図５は本発明の光コネクタの第２の実施の形態、ここでは請求項２に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、ＧＩ型光ファイバ１３の先端及びフェルール１４により形成される接続部１０の接続端面を球面１５’に研磨することにより、接続部分２１が隙間無く接続される状態を保てるように設計することが可能である。
【００２１】
図６は本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示すもので、光信号（もしくは励起光）伝送用の光ファイバ１１（なお、図２では光ファイバ素線の状態を光ファイバ１１としたが、ここではこの光ファイバ素線に被覆を施した状態を光ファイバ１１とした。）の端部を構成要素として含み、本発明の接続部１０を備えた光コネクタプラグ３１と、一対の光コネクタプラグ３１（但し、図面では１つのみ示している。）を着脱自在に接続するアダプタ３２とからなっている。この光コネクタは、接続部１０を除いて、ほとんどの部品は従来の光コネクタと同じであり、本発明を適用することによって、従来の光コネクタと全く同じ構造でハイパワー用光コネクタを実現することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い光パワーを有する光信号を伝送する光伝送路の接続部位において、本発明の技術を組み込んだ高いピークパワーをもった光信号（もしくは励起光）にも耐えられる光コネクタを用いることによって、本来接続が危険視されていた箇所にも、光コネクタ技術が用いられることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光コネクタの一例を示す接続部の概要図
【図２】本発明の光コネクタの第１の実施の形態を示す接続部の概要図
【図３】本発明の光コネクタの第１の実施の形態における接続の概要図
【図４】本発明の光コネクタの第１の実施の形態における接続の概要図
【図５】本発明の光コネクタの第２の実施の形態を示す接続の概要図
【図６】本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示す説明図
【符号の説明】
１０：接続部、１１：シングルモード光ファイバ、１２：スポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ、１３：スポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ、１４：フェルール、１５，１５’：接続端面、１６，１７：接続面、２１：接続部分、２２：屈折率整合剤、３１：光コネクタプラグ、３２：アダプタ、１１１，１２１，１３１：コア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭやラマン増幅などを用いた伝送方式において、ハイパワー（例えば１Ｗ以上）の光信号（もしくは励起光）が光ファイバ内を伝播する際においても、その接続部位で使用可能な光コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた通信方式はますます需要が大きくなっている。マルチモード光ファイバ、シングルモード光ファイバなど、様々な光ファイバが用いられており、その接続部位には様々な光コネクタが用いられている。
【０００３】
光コネクタは、その光損失を低減するために、接続した際の光ファイバ同士の軸ずれ、傾き、間隙が小さくなるように設計されてきた。これらのパラメータを制御することにより、様々な低損失な光コネクタを実現してきた。
【０００４】
図１は従来の光コネクタの要部、ここでは接続しようとする光ファイバの先端を含む接続部の一例を示すもので、光ファイバ１（外径約１２５μｍ）はフェルール２（ＳＣコネクタの場合は外径約２．５ｍｍ、内径約１２５μｍ）と呼ばれる管状の部材の中に収納され、その先端は該フェルール２とともに面一の接続端面３を形成する如くなっている。
【０００５】
光ファイバ１はコア４及びクラッド５から構成されており、光信号（もしくは励起光）はコア４の中に閉じ込められながら伝搬していく。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在、光通信に用いられている光ファイバは、その大容量通信の可能性から、シングルモード光ファイバが中心である。シングルモード光ファイバはそのコアの直径が約１０μｍと大変小さいため、大容量の光信号（もしくは励起光）を伝搬させるとパワー密度が大変大きくなり、光コネクタの接続部において端面の損傷を生じたり、その部分を起点とした光ファイバの致命的な欠損（ファイバフューズ現象など）を生じる可能性があるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、ハイパワー伝送用のシングルモード光ファイバの接続に用いることが可能な光コネクタを実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
光コネクタとは別に、光ファイバ関連の技術として、コア径の異なるファイバ同士を結んだり、コリメータを実現するための技術として、シングルモード光ファイバのコア径を拡大して、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術（ＴＥＣ光ファイバ技術）や、シングルモード光ファイバとグレーテッドインデックス型光ファイバを適切な条件でつなげることにより、光ファイバ内を伝搬する光信号の強度分布を光ファイバの軸方向と垂直な平面内で広めたり、元に戻したりする技術（信学技報２００２−７、ｐｐ．３３）が存在する。
【０００９】
本発明では、前記課題を解決するため、前述したグレーテッドインデックス型光ファイバを組み合わせる技術を採用して接続部でのスポットサイズを拡大し、単位面積当たりの光パワーを低減させ、ハイパワーの光信号（もしくは励起光）を問題なく伝播可能な光コネクタを実現する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の光コネクタの第１の実施の形態、ここでは請求項１に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、図中、１１はハイパワーの光信号（もしくは励起光）伝送用のシングルモード光ファイバ、１２はスポットサイズ拡大用のグレーテッドインデックス型（ＧＩ型）光ファイバ、１３はスポットサイズ拡大伝送用のグレーテッドインデックス型（ＧＩ型）光ファイバ、１４は管状の部材からなる光コネクタフェルール（ＳＣコネクタの場合は外径約２．５ｍｍ、内径約１２５μｍ、なお、他の大きさのフェルールも適用可能）である。
【００１１】
前記３つの光ファイバはフェルール１４の中に、互いの中心軸が一致しかつ端面同士が接触する如く、シングルモード光ファイバ１１、ＧＩ型光ファイバ１２、ＧＩ型光ファイバ１３の順に収納され、ＧＩ型光ファイバ１３の先端は該フェルール１４とともに面一の接続端面１５を形成し、これらによって光コネクタの接続部１０を構成する如くなっている。
【００１２】
ここで、シングルモード光ファイバ１１、ＧＩ型光ファイバ１２及びＧＩ型光ファイバ１３の外径は全てフェルール１４の内径とほぼ等しい約１２５μｍであり、それぞれのコア１１１，１２１，１３１のコア径ａ１，ａ２，ａ３は、ａ１＜ａ２＜ａ３の関係にあって、シングルモード光ファイバ１１の先端から接続端面１５に向かってコア径が小さなものから大きなものへ並ぶように配置されることになり、これによって、光ファイバ１１の方向から伝送されてきた光信号のスポットサイズ径を拡大する。
【００１３】
光ファイバ１１を伝搬してきた光は、光コネクタの接続部１０内において、ＧＩ型光ファイバ１２に伝搬された後、ＧＩ型光ファイバ１３に伝搬される。この際、ＧＩ型光ファイバ１２の長さを光信号（または励起光）の波長の１／４ピッチに設計する（なお、ＧＩ型光ファイバ１３の長さについては、特に制限はなく、実装作業のし易さ、フェルール１４の長さ等によって決まる）ことによって、ガウス分布で光ファイバ１１を伝搬してきた光信号はガウス分布の形状を保ったまま、光ファイバの軸方向に垂直な平面内で広がった状態でＧＩ型光ファイバ１３を伝搬することが可能となる。
【００１４】
ＧＩ型光ファイバ１３内を伝搬する光信号（または励起光）のスポットサイズ半径ｗは、
ｗ＝｛（λ／πｎ）・Ａｇ｝1/2
但し、Ａｇ＝ｒ／（２Δ）1/2
で示されることが報告されている。ここで、ｒはＧＩ型光ファイバ１３のコア１３１の半径、ΔはＧＩ型光ファイバ１３のコア及びクラッドの比屈折率差、λは光信号（または励起光）の波長、ｎはＧＩ型光ファイバ１３のコア１３１の屈折率である。
【００１５】
これらコアの半径ｒ、比屈折率差Δ、信号光波長λ、屈折率ｎから、ＧＩ型光ファイバ１３内を伝搬する光信号のスポットサイズ半径ｗが決定されるため、これらを適切に設定することにより、ＧＩ型光ファイバ１３において光信号（または励起光）のスポットサイズを、シングルモード光ファイバ１１の中を伝搬した場合に比べて数倍の大きさにすることが可能となる。ＧＩ型光ファイバ１３の先端がフェルール１４とともに接続端面１５を形成することにより、本発明の光コネクタでは、接続部１０での光パワーのピークパワーの減少が実現される。
【００１６】
本発明の光コネクタを製造する際は、伝送用光ファイバ１１とスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２との接続面１６及びスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２とスポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ１３との接続面１７は隙間無く接触させ、フェルール１４に対して固定された状態を保つように組み立てることにより、これら接続面１６及び１７で問題が起こらないようにすることが可能となる。
【００１７】
ここで、代表的な光コネクタフェルール１４の軸方向の長さは８ｍｍ以上であるため、伝送用光ファイバ１１の一部とスポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２及びその接続面１６、スポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ１２とスポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ１３及びその接続面１７は光コネクタフェルール１４内に組み込むことが可能となり、外見上は普通の光コネクタと全く変わらない光コネクタを実現することが可能である。
【００１８】
一方、図３に示すように、前述した接続部１０同士を、図示しない光コネクタプラグ、アダプタ等を介して接続した場合、頻繁に着脱が行われることにより、その接続部分２１は大変不安定である。しかし、本発明の光コネクタの場合、それぞれの接続端面１５で信号光のモードフィールド径が広がっていることにより、接続部分２１での信号光のピークパワーが減少しており、このような場合にも、問題がおきないような設計になっている。
【００１９】
また、図４に示すように、光コネクタでは、接続部分２１にその間隙の影響を低減させるために屈折率整合剤２２を塗布しているタイプのものが存在する。通常の光ファイバを用いた場合は、ピークパワーが大きいため、接続部分２１に塗布された屈折率整合剤２２が損傷する可能性が高かったが、本発明の光コネクタでは、そのピークパワーが小さいことから、接続部分２１に屈折率整合剤２２を塗布しても問題が発生することはない。
【００２０】
図５は本発明の光コネクタの第２の実施の形態、ここでは請求項２に対応する実施の形態における接続部の概要を示すもので、ＧＩ型光ファイバ１３の先端及びフェルール１４により形成される接続部１０の接続端面を球面１５’に研磨することにより、接続部分２１が隙間無く接続される状態を保てるように設計することが可能である。
【００２１】
図６は本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示すもので、光信号（もしくは励起光）伝送用の光ファイバ１１（なお、図２では光ファイバ素線の状態を光ファイバ１１としたが、ここではこの光ファイバ素線に被覆を施した状態を光ファイバ１１とした。）の端部を構成要素として含み、本発明の接続部１０を備えた光コネクタプラグ３１と、一対の光コネクタプラグ３１（但し、図面では１つのみ示している。）を着脱自在に接続するアダプタ３２とからなっている。この光コネクタは、接続部１０を除いて、ほとんどの部品は従来の光コネクタと同じであり、本発明を適用することによって、従来の光コネクタと全く同じ構造でハイパワー用光コネクタを実現することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い光パワーを有する光信号を伝送する光伝送路の接続部位において、本発明の技術を組み込んだ高いピークパワーをもった光信号（もしくは励起光）にも耐えられる光コネクタを用いることによって、本来接続が危険視されていた箇所にも、光コネクタ技術が用いられることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光コネクタの一例を示す接続部の概要図
【図２】本発明の光コネクタの第１の実施の形態を示す接続部の概要図
【図３】本発明の光コネクタの第１の実施の形態における接続の概要図
【図４】本発明の光コネクタの第１の実施の形態における接続の概要図
【図５】本発明の光コネクタの第２の実施の形態を示す接続の概要図
【図６】本発明を適用した光コネクタ全体の一例を示す説明図
【符号の説明】
１０：接続部、１１：シングルモード光ファイバ、１２：スポットサイズ拡大用ＧＩ型光ファイバ、１３：スポットサイズ拡大伝送用ＧＩ型光ファイバ、１４：フェルール、１５，１５’：接続端面、１６，１７：接続面、２１：接続部分、２２：屈折率整合剤、３１：光コネクタプラグ、３２：アダプタ、１１１，１２１，１３１：コア。
Claims (2)
- ハイパワー伝送用のシングルモード光ファイバを接続する光コネクタであって、
シングルモード光ファイバの先端と接続端面との間にコア径の異なる複数のグレーテッドインデックス光ファイバを、シングルモード光ファイバの先端から接続端面に向かってコア径が小さなものから大きなものへ並ぶよう配置するとともに、前記シングルモード光ファイバの先端及び複数のグレーテッドインデックス光ファイバを光コネクタフェルール内に組み込んでなる接続部を設けた
ことを特徴とする光コネクタ。 - 接続端面を球面に研磨したことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002235859A JP3831315B2 (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | 光コネクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002235859A JP3831315B2 (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | 光コネクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004077658A JP2004077658A (ja) | 2004-03-11 |
| JP3831315B2 true JP3831315B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=32020232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002235859A Expired - Fee Related JP3831315B2 (ja) | 2002-08-13 | 2002-08-13 | 光コネクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3831315B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8206041B2 (en) | 2008-03-18 | 2012-06-26 | Fujikura Ltd. | High power optical connector and optical fiber system using the same |
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| JP4913076B2 (ja) * | 2008-01-25 | 2012-04-11 | 株式会社精工技研 | 入出射用光コネクタ |
| KR101366753B1 (ko) | 2011-11-18 | 2014-02-27 | 한국생산기술연구원 | 광섬유를 이용한 의료용 마스크 장치 |
| CN102520490A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-06-27 | 天津工业大学 | 大模面积的单模光纤连接器及制造方法 |
| CN114341689A (zh) * | 2019-08-28 | 2022-04-12 | 京瓷株式会社 | 光模块及光组件 |
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2002
- 2002-08-13 JP JP2002235859A patent/JP3831315B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8206041B2 (en) | 2008-03-18 | 2012-06-26 | Fujikura Ltd. | High power optical connector and optical fiber system using the same |
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|---|---|
| JP2004077658A (ja) | 2004-03-11 |
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