JPS5897019A - 複数の光フアイバの成端装置 - Google Patents

複数の光フアイバの成端装置

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JPS5897019A
JPS5897019A JP57206236A JP20623682A JPS5897019A JP S5897019 A JPS5897019 A JP S5897019A JP 57206236 A JP57206236 A JP 57206236A JP 20623682 A JP20623682 A JP 20623682A JP S5897019 A JPS5897019 A JP S5897019A
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optical
light
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light source
optical fibers
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エリツク・ジ−・ロ−ソン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、星状光通信回線網の成端装置に関し、%K、
単一光源を複数の光フアイバ導波路に結合せしめる光分
岐装置および複数の光フアイバ導波路を単一光検知器に
結合せしめる光結合装置(optical combi
ner )に関する。
発明の背景 星状回線網構造は、比較的に挿入損失が小さい特性を有
するために、光通信信号の分配のために次第に広く使用
6れるようになってきている。机在、七のような回路に
対しては、ElectronicsLet、t、ers
、Vol、 14.A 9 + 1978/#−4月2
7日発行ページ274−275に所載のRaw8onお
よびNaffarrats著「1llltar Cou
plers Using FusedBiconica
lly ’I’apered Multlmoae F
ibers JおよびJ!l1ect、ronics 
Lezzers、 Vol、 l 5 、、@14 、
1979年7月5日発行ページ452−466に所載の
RawaonおよびBaiユay著r Bitaper
 5tar Couplerswith up to 
1QQ il’1bre Channels Jに説明
されている、双円錐形テーパ付カップラのような低損失
カップラがある。しかし、そのような回路網に対して開
発さ几た光総合装置および光分岐装置は比較的に効率が
恩く、かつ複雑である。これにつぃ゛ ては、例えばA
mp Designsr Digest、 A 18゜
1980年発行ページ2−4 (、ペンシルベニア州ハ
リスバーグ、Amp工ncorporated )に所
載の[New Technology HXteQcL
e J)iatributad ControlNet
works J f参照されたい。
光結合装置および光分岐装置は、例えば光信号のSMJ
:J:Jを高めるために能動レピータを利用する星状回
線網に必要である。このようなレピータにおいては、複
数の人力ファイバを軒で送られてきた九猪号が光検知器
によって対応する電気信号に変換きれ、その信号が次に
増幅されフィルタされる(すなわちレピータリングを受
ける)。レピータリング會受けた信号は、択にレーデま
たは発光ダイオード(LED ) nどの適宜の光源に
供給され、その光源はその信号を再び光信号に変換し、
複数の出力ファイバt−経て回線網のR部分または諸端
面へ送り返す。
レピータされた光信号のSN比の正味の改善度は、もち
ろん光源とその諸出力ファイバとの間の結合の光学的効
率(すなわち、光分岐装置の光学的効率)に依存する。
従来は、光源が高周波LEDである場合に十分な結合効
率を実現することは特に困難であったが、その理由は、
11) IJDは通常およそ±900の立体角以上に発
光すること、(2)高周波LEDは通常、複数の束ねら
れた出力ファイバの断面積よりもかなり小さい動作面積
を有すること、による。
もちろん、そのようなレピータリング部においては、谷
入力ファイバが光検知器に対して効率的□に結合せしめ
られること(すなわち、光学的に効率的な光結合装置が
用いられること)もJiJJIIである。一般に、この
要求は、率に入りファイバを集めて束にし、束ねられた
全てのファイバからの光’に9けるのに十分な大きさを
もつ光検知器を使用すれば満たされる。しかし、もし例
えば良好な高周波応答特性を得るために小さい光検波器
が要求される場合でおnば、必要な光結合装置の効率を
実現するのに別の方法が要求されることになる。
光通信回線網に用いる能動レピータ部等の設計において
決定的に1賛なもう1つの因子は信頼性である。好まし
くは、光源などの要素が故障した場合に回線網が動作を
継続しうるように十分な冗長性を設けて置く。これにつ
いては、XeroxDisclosure 、Tour
nal、 Vol、5 + 44 + 19 eJO年
7月18日発行、ページ599−400に715i載の
8treifer、 8cifreaおよびBurnh
am著「Redundancyin Diode Ia
aer Applications jを参照されたい
発明の要約 本発明においては、星状光通信回線網を効率的に光源お
よび光検知器に結合させるための単円錐形テーパ付光分
岐/結合装置が提供される。
本発明の細かい特徴t−1つめげると、複数の冗長性を
もた°せた光源を、双円錐形テーパ付カップラに光信号
を供給するようになっている別々の単円錐形テーパ付光
分岐装置によって、星状光通信回線網に結合せしめるこ
とにより、万一1つの光源が故障したとしても、回線網
が機能し続けるようにすることができる。
実施例の詳細な説明 以下、添付図面を参照しつつ本発明の諸特徴および諸利
点を実施例に基づいて詳述する。
以下においては、本発明が図示されている実施例につい
て詳細に説明されるが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。以下の説明は、むしろ逆に、特許
請求の範囲によって定められた本発明の精神および範囲
内に属する全ての改変および同等装置を包含することを
目的にしている。
第1図において、単円錐形テーパ付光分岐装置11は、
LkD 12などの光源を、星状光通信回線網14内の
複数の出力光7アイパ13a−135に結合させている
。通常、7アイパ13a−135は、多少とも普通のク
ラッドを有する、単一素線のマルチモード光ファイバで
るり、グレーデッド・インデックス形またはステップ・
インデックス形のいずれのものでもよい。L[l 12
は、例えば、回線網14に対する能動レピータ都15(
関係のある部分のみ一図示されている)の光源である。
本発明においては、光分岐装fIIIL11は、ファイ
バ1l−13jを融合しテーパ状にした成塙部になって
いる。好ましくは、ファイバ13a−13jを共通の中
心の回りに巻回または捻回し、これを加熱融合しつつ引
張力を加えることによって、融合工程中に軟かくなった
ファイバ13L−13jの部分を円錐形をしたテーパ状
に引伸ばす。
分岐装置11は、例えば双円錐形テーパ付カッシラをそ
のようなカップラt−製造するためのφくの公知の方法
によってまず形成した後に、その双円錐形カッシラを細
くなった部分において(すなわち、直径が最小である断
面に沿って)切断することによって製通してもよい0 光源12は通常分岐装置11の端面に接合せしめられて
、ファイバ13!L−13j内へ光を入射きせる。その
ため、分岐装置110人力面16は、好ましくは光源1
2の有効発光面積と実質的に等しい面積を有するものが
選択される0もし、前に仮定したように光源12がLI
Dならは、光はそれから約±90°の立体角を越えて放
射される。従って、分岐装置11が大きい受入角を有す
ることが3111Iになる。゛ *2図において、分岐装置11の内部受入角は、スネル
の法則の適用によって、分岐装置11のクラッドと周囲
環境の境界面において内部全反射(TIR)が起こるた
めの臨界入射角0゜(。4/’! )を決定することに
より、第1近似で次のように計算される。まず、 θ。(。4’8)= ’ ”−” (”s/”ct) 
   (1)ただし、ns=周囲環境の屈折率 nct=クラッド1Tの屈折率 が成立する。分岐装置11が空気(n、=1)によって
包囲されており、クラッド17の屈折率が1.47であ
ると仮定すれば、臨界入射角θ。(。4/M )は約4
2.9°であることが示される。分岐装置111の内部
受入角α。(。t/B )とは、光が分岐装置11内t
−TIRによって導かれる場合の分岐装置111の中心
軸に対する角のことであり、 αc ((!t/8 ) =土巨/2−θc (at7
m ) )   (2)で与えられる。従って、上に仮
定した場合においては、角α。(。4/8)は約±47
.1°になる。これは端面で光源に結合せしめられた単
一ファイバにおけるわずか±10°の通常の内部受入角
と比較する。
と、極めて有利になっている。たたし、そのような標準
的なm面接合7アイパにおいては、コアとクラッドの境
界面を横切るときの屈折率差がクラッドと空気の境界面
を横切るときの屈折率よシもたとえかなり小さくても、
元はコアとクラッドの境界面におけるTIRによって尋
かれることが理解される。実際、臨界入射角の二乗の比
に基づき、分岐装置11の内袖受入円錐の立体角が、光
源に趨面接合せしめられた単一ファイバの受入角のおよ
そ16倍大きいことを示すことができる。
分岐装fllt11の単円錐形テーパのために、クラッ
ド1Tによって捕捉され導波される光の大部分は浅い角
の光に変換されるので、それらの光はファイバ13a−
135のコア18!L−18,1によって捕捉され4t
Lされうるようになる。コアとクラッドの境界面におけ
る内部全反射のための臨界入射角θ。(。。/。t)は
、方程式(1)の各項を次のように変えることによって
決定される。
θc(co/cz)=81”−1(”c7nco)  
 (3)ただし、no。=コア18a−18jの屈折率
0前の場合と同様に、コアIEl−18jの内部受入角
α。(c0/。t)は、 α。(。o/cl)”±(π/2−θc(co/cz)
)  (4)によって与えられる。従って、もしコア1
l−18jの屈折率を1.48、クラッド1Tの屈折率
を(前述のように)1.47と仮定すれば、方程式(4
)を解いてコア/クラッド境界面におけるTIRのため
の内部受入角α。(。。/。t)が約±6.66°であ
ることを示すことができる。
好ましくは、クラッドによって導波される光の、コアに
よって導波きれるモードへの変換は徐々に行われるよう
にする。その目的のために、クラッドによって導波され
る光が分岐装置11の内部へ伝播して行くのに伴って、
クラッドと空気の境界面からの多重反射を次第に小さく
なって行く角度で受けるように、分岐装置11のテーパ
を選択する。このようにすれば、分岐装置11の長さに
沿った任意の点においてクラッドにょ9導波されている
光の一部分だけがコアとクラッドの境界面に対し十分浅
い入射角で入射してコア18a−18j  ′によって
捕捉されることになるが、り2ツドによって導波さnて
いる残ジの光は、さらに11g1′またけそれ以上の反
射を行なった後に、分岐装置11に沿った他の諸点でコ
ア18a−18Jに捕捉されることになる。実際には、
テーパ21は図示されているように、分岐装置15の融
合領域22を越えてファイバ13a−13jが分岐した
領域まである程度延長している。従って、クラッド導波
モーrからコア導波モードへの光の変換は、テーパ領域
21内のどこかで行なわれることになる。
次に、第6図には、本発明の細かい特徴の1つが示され
ており、複数の単円錐形テーパ付分岐装置11Aおよび
11Bが冗長性のある光源12ムおよび12Bt−並列
に星状通信回線網31に結合させるのに使用されている
。双円錐形テーパ付カンシラ32は、任意の1つまたは
それ以上の光源12Aおよび12Bからの光を、回線網
31の出力ファイバ32L−32jに結合させる。この
目的のために、カッシラ320入力フアイバは別々のグ
ループ13ムa−13Ajおよび13B&−15Bjに
分割され、これらのグループはそnぞれ分岐装に11A
と11Bで終端されている。さらに、光源12ムおよび
12Bが分岐装置11Aおよび11Bのそれぞれに端面
接会せしめられている。
この@会、参照番号に付けられたアルファベットの添字
は、この実施例の相似性を強調するために付けられたも
のである。しかし、分岐装[11ムおよびIIBは前述
の分岐装[11[1図および第2図)と′#を造も動作
も同様のものであるので、同じ部分を衣わすのに、同じ
参照番号が用いられている。
リダンダント光源12ムおよび12Bは、例えば能動レ
ピータ部34(関係のある部分のみが図示されている)
の出力光源である。この応用においては、光源12Aお
よび12Bは、通常の動作状態における出力レベルの例
えば14ヒ低下させて動作せしめることが出来る。さら
に、制御装置35、が光源12Aおよび12Bの動作を
、光源からの捕捉されない放射36Aおよび36Bの強
度を検出するなどして監視する。そして、カー1つの光
源、例えは光源12Aが故障した揚台には、制御装#L
35は他の1つまたは複数の光源12Bの出力を全出力
レベルまで増加せしめることによって、光源12ムが取
替えられる間も通信回線網31が動作を中断せずに継続
するようにする。あるいはもう1つの方法として、光源
12ムを全出力レベルで動作させておき、もし光源12
Aが故障した時には、他の光源12Bが制御装置35か
らの信号に工6答して付勢され補充を行なうようにする
ことももちろんできる。
第4図には、本発明のもう1つの特徴が示されており、
単円錐形テーパ付光結合装置41が、単一光検波器43
に複数のファイバ42 &−421の全てからの光を受
入れさせるように、コアイノ々421L−421kg端
するのに用いられているO容易にわかるように、結付装
置41は前述の分岐装置11と同等のものを出力部分に
用いただけの装置でめるから、これ以上説明する必要は
ない0以上の説明から明らかなように、本発明は光通信
回線網の光フアイバ用の単円錐形成端装置を提供するも
のでめる0この成端装置は光源または光検知器を光通信
回線網の諸ファイ/々に結合させるための光分岐装置t
または光結合#cIi1として使用されうる。さらに、
この成端装置は、光通信回線網の並列人力または並列出
力を供給するために双円錐形テーパ付カップラと併用す
るのに特に適している。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明により構成きれた単円錐形テーパ付光
分岐装置の1llI面図でろる0第2図は、第1図の光
分岐装置の単純化された拡大側面図でめる0 第6図は、単円錐形テーパ付光分岐装置を具体化した光
21g1侶回線網の冗長性のめる入力部の側面図でおる
。 第4凶は、本発明の実施例である単円錐形テーパ付光結
合装置の側面図である。 11・・・単円錐形テーパ付光分岐装置、12・・・I
JD 13a−13j・・・光ファイバ、 16・・・入力面。 代理人 洩 村   皓 外4名 FIG、/

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (υ 複数の光ファイバの成端装置であって、前記光フ
    ァイバがまとめて敵背されている前記光ファイバの一端
    部の領域から構成されておりS前記領域が単円錐形テー
    パを有することによって前記成端装置が前記光ファイバ
    の前記一端部の比較的小さい端面から円錐形に次第に拡
    大していることを%徴とする複数の光ファイバの成端装
    置。
JP57206236A 1981-12-03 1982-11-26 複数の光フアイバの成端装置 Pending JPS5897019A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32686881A 1981-12-03 1981-12-03
US326868 1981-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5897019A true JPS5897019A (ja) 1983-06-09

Family

ID=23274066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57206236A Pending JPS5897019A (ja) 1981-12-03 1982-11-26 複数の光フアイバの成端装置

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EP (1) EP0081349A1 (ja)
JP (1) JPS5897019A (ja)

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EP0081349A1 (en) 1983-06-15

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