JPS6215769Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は実質的にランバートの法則に従つて光
を発しかつホルダに取付けられた発光面をもつ光
源を光フアイバー束に接続する結合装置であつ
て、円筒形のコアと外皮をもつ光フアイバーの一
部により形成された結合ロツドを備え、前記外皮
の屈折率を前記コアの屈折率より小さくなし、前
記結合ロツドが光源に面する第一端と前記フアイ
バー束に面する第二端をもつことによつて光源と
デバイスに接続すべき光フアイバー束とを光接続
する如き結合装置に関するものである。

遠隔通信の分野に於いては、適当な外皮内に納
めかつ光源を光感応受信器に接続する光フアイバ
ーを用いて行う光接続により電子装置間の所定の
同軸電気接続を置換えることが知られている。ギ
ガヘルツ範囲の高周波数を使うための光フアイバ
ーは、クロストークの如き外部寄生干渉に感じな
い又前記光フアイバーの減衰率が普通の同軸ケー
ブルの減衰率より小さいという利点がある。最後
に、光フアイバーは電気絶縁性であり、又同軸ケ
ーブルより軽い利点がある。

一般に、光フアイバーはコアの形をなす第一材
料により形成され、前記コアは屈折率N₁をも
ち、又このコアは屈折率N₂をもつ外皮の形の第
二材料によりおおわれる。屈折率N₂は屈折率N₁
より小さい。フアイバーコア内の光伝播はコアと
外皮の屈折率N₁とN₂間の差によつてもたらされ
る。

所定の伝送用としては単一のフアイバーが使用
される。しかし、信頼性の点で、所定の信号伝送
用には数本の光フアイバーが用いられ、これらの
フアイバーはジヤケツト内で７又は19本のフアイ
バーの束の形にまとめられる。

しかし、単一フアイバー又は複数本の光フアイ
バーの束の使用は特に光源への接続に関して幾つ
かの問題を提供する。

光フアイバーの光入射角は10゜より大きくない
ことが知られている。その結果、もし前記光源自
体が実質的に集中性のものであれば、例えば光源
がレーザーであるときには、この光源のフアイバ
ーへの接続は高い効率で行うことができる。しか
し、もし光源が半導体ダイオードであつて、この
ダイオードが半導体転位で光を発するものである
場合にはフアイバーへの結合の効率は実質的に小
さくなる。

実際上、電気発光ダイオードが多くの場合に光
源として使用される。半導体結晶の表面に光が発
生し、この光がこの表面から直接に又は構成要素
の材料を通過した後に放射される。電気発光ダイ
オードは上記両方の場合、ランバートの法則に従
つて発光する空間光源として作用し、その結果ダ
イオードにより放射された光の少量のみがフアイ
バーによりとらえられて伝えられることになる。
それ故、１本の又は束にしたフアイバーで最適の
データ伝送を保証するためには、一方では光の最
大量をフアイバー又はフアイバー束内へ放射させ
ること、他方では光源とフアイバー又はフアイバ
ー束の入口面間の整列と間隔を正確になしかつ検
査することが望ましい（前記面は“受面”と称さ
れる）。明らかに、光源の放射がランバートの法
則を満足する程、これらの条件を満させることが
ますます重要になつてくる。

伝送光の量を増しかつ正確な伝送を保証するた
め７乃至19本のフアイバーを含む束を使用するこ
とが知られ、こうすることによつて大きな横断面
をもつ受端が得られ、光学中間系統が、例えばレ
ンズが前記束に付加される。

かくして、フアイバーの光入射角より大きい角
度で光源からの光を捕えることができ、又引続き
前記入射角と高々等しい角度に光源からの光を屈
折させることができ、その結果フアイバーは光を
受けそして伝えることが可能となる。

上記技法に従えば、該光学系統の構成と配置は
最大限の注意を払い、又極めて精密に行うべきで
あり、その結果こうして作つた光学装置のコスト
を高めることになる。

今１つの解決法はフランス特許第2075117号に
開示されている。これによれば、電気発光ダイオ
ード及びフアイバー束の受端は１より大きい屈折
率をもつ透明材料によりおおつて、ダイオードか
ら出る光量を増すようにする。

この解決法は多くの欠点をもつ。特に光源と光
フアイバー又は光フアイバー束の受端の中心の整
列に関して欠点をもつ。

最近提案された解決法は、中間素子を光源とフ
アイバー束間に設けることであり、この素子は
“結合ロツド”と称され、光フアイバーの一部に
より形成され、この光フアイバーは既知の如く異
なつた屈曲率の２つの材料からなるコアと外皮を
もつ。

フアイバー束と光感応受信器に間に使うことも
できるこの解決法はお互いに対する関連素子の心
合わせが簡単となる利点がある。この解決法を最
も多い普通の場合に、即ち光源とフアイバー束の
結合のために使用するとき、前記結合ロツドの横
断面積は光源の横断面積より大きくしかしながら
フアイバー束の全横断面積より小さくなければな
らない。

お互いに対する心合わせ及び正確な位置での光
源と結合ロツドの固定は支持体により行われ、こ
の支持体は既知の仕方で構成されて、この支持体
が適当な機械的手段を介して、半径方向力を前記
結合ロツド及び／又は前記光源に加えるようにな
している。

最近の機械的技法を考慮すれば、有効な光学伝
送を得るために最も重要な要素（即ち最も精確に
達成すべき要素）は光源横断面とフアイバー束と
光源間の距離又は光源と結合ロツド間の距離であ
り、このことは実質的にランバートの法則に従つ
て発光する光源に特に適用することができる。

本考案の結合装置は、光源の最大寸法が高々前
記結合ロツドのコアの直径の半分に等しく；前記
光源と結合ロツドは可撓性で弾性の支持体中に定
着し、前記支持体は前記光源の発光面と前記結合
ロツドの第一端の間に高々結合ロツドコアの直径
の1/3に等しい距離を保つており、前記可撓性弾
性の支持体は第一端と第二端をもち、この支持体
の第一端は凹部をもち、この凹部内に少なくとも
光源を支持するホルダーを定着させ、支持体の第
二端はダクトを備え、このダクト内に前記結合ロ
ツドを納め、前記ダクトは前記凹部に開口すると
共に前記支持体の第一端から第二端に延在し；前
記可撓性、弾性支持体に形成したダクトは異なつ
た幅をもつ２個のダクト部分に分けられ、第二端
近くのダクト部分の幅はほぼ結合ロツド直径に等
しいが、他方のダクト部分の幅は結合ロツドの直
径より大きく、光源と共にホルダーを納めた凹部
の幅より小さく；光源の発光面と結合ロツドの第
一端との間のスペースに結合ロツドを構成するフ
アイバーのコアの屈折率に等しい屈折率をもつ透
明樹脂を充てんした点に特徴を有する。

試験によれば、光源により放射した光量の伝送
効率はこれらの条件を満たしたときに最適である
ことを示した。この理由は、選択された寸法と距
離が特に結合ロツドを構成する光フアイバー片の
光入射角を考慮しているからである。

伝送効率を更に改善するために、本考案の結合
装置は、光源の発光面と結合ロツド間のスペース
に透明樹脂を満たし、前記樹脂の屈折率は結合ロ
ツドを構成するフアイバーのコアの屈折率と等し
いものとする。かくして、光源と可撓性弾性支持
体中に納めた結合ロツドは永続的に前調節した構
成要素を構成し、前記構成要素は光フアイバー束
の端に前記結合装置を接続するのに必要な手段を
更に含む結合装置の形成に魅力ある貢献をなすこ
とのできるものである。

本考案の結合装置においては、前記可撓性弾性
支持体の第一端に凹部を備えこの凹部内に少なく
とも光源を支持するホルダーが定着されており、
前記支持体の第二端が前記結合ロツドを納めたダ
クトを備え、前記ダクトが前記凹部に開口しかつ
第二端に前記第一端から延びるよう構成する。

このため前記凹部とダクトの寸法を適当に選択
すると、結合ロツドと光源は支持体内部でお互い
に対して非常に簡単に配列し、位置決めすること
ができ、それ故結合装置のコストはかなり低減さ
れる。

結合素子及び結合ロツドの主構成要素は普通は
円筒形をなしている。フアイバー束も又ほぼこれ
と同じ形状をもつ。それ故可撓性弾性支持体も好
適には円筒状をなす。好適には、前記支持体中の
結合ロツド用のダクト及び凹部は両方とも円筒状
をなし、一方前記ダクトは好適には異なつた直径
の２つの部分に細分され、第二端近くに位置する
ダクト部分の直径はほぼ結合ロツドの直径に等し
く、一方残りのダクト部分の直径は結合ロツドの
直径より大きいが凹部の直径より小さいものとす
る。

好適には複数の深いみぞを光源に対向した端の
付近で可撓性弾性支持体に設け、前記みぞは一方
では結合ロツドの縦軸線を横切る方向にまた他方
ではこの縦軸線と平行な方向に延びるよう構成す
る。

前記支持体に設けたみぞは結合ロツドを締付け
るのに必要な可撓性を与える働きをし、締付けは
例えば結合装置の内部で平たくすることにより形
成される肩部上に前記支持体を押付けることによ
り行われる。この理由は、支持体が結合装置内に
定着されたとき支持体により前記肩部に及ぼされ
る軸方向圧力が結合ロツドに作用する半径方向圧
力に変換され、結合ロツドがかくして支持体中に
締付けられて心合せされるからである。結合ロツ
ドを納めたダクトと結合ロツドの寸法の小さな差
はかくして許容される。

可撓性弾性支持体の端近くにみぞが存在するこ
とにより他の利点が生ずる。即ち支持体端を結合
装置の肩部に対して締付けると前記端の表面が変
形する。この変形は他端を該結合装置に接続して
いる光フアイバー束と結合ロツド間の距離を調節
するのに利用される。

一般に、本考案による結合装置の光源は−Ｖ
族化合物からなる電気発光ダイオードにより形成
される。好適には、可撓性弾性支持体の材料は合
成ポリマー、たとえばポリアミド、テトラフルオ
ロエチレン又はアセタールから成る。

本考案を要約すれば下記の如くなる。

本考案の結合装置はランバートの法則に従つて
発光する光源を光フアイバー束に結合ロツドを用
いて結合するためのものである。光源の最大寸法
は、高々結合ロツドのコアの直径の半分に等し
い。光源と結合ロツドは可撓性弾性支持体に定着
され、前記支持体は光源の発光面とこれに対向し
て位置した結合ロツドの端間に距離を保ち、この
距離は最大で、結合ロツドのコアの直径の1/3に
等しい。前記光源の発光面と結合ロツド間のスペ
ースに結合ロツドを構成するフアイバーのコアの
屈折率に等しい屈折率をもつ透明樹脂を満たして
いる。

以下、図に基づき本考案を詳述する。

第１，２図は本考案の結合装置の一部を示し、
これ光源１を含み、この光源は半導体結晶１ａ、
結合ロツド２及び可撓性弾性支持体３により形成
され、この支持体内に光源１と結合ロツド２が定
着されている。

図示の実施例では、光源１はランバートの法則
に従つて光を発する既知の電気発光ダイオードか
らなる。結合ロツド２はコア２ａと外皮２ｂから
なる光フアイバー片から形成される。

好適には、支持体３は円筒状をなす。前記支持
体３はホルダー５の形状と同じ形状をもつ凹部４
をもつ第一端に備える。前記ホルダー上に光源１
をもつ結晶が定着される。前記凹部の深さはホル
ダ５の高さを越える。前記支持体３は又支持体部
分６ａにせん孔した円筒状ダクト６を含み、前記
支持体部分６ａは第二端の付近に位置しており、
この部分のダクト直径は結合ロツドの外直径とほ
ぼ等しく、一方支持体３の残りの部分６ｂ中のダ
クトの直径はそれより僅かに大きい。

支持体３に設けた環状みぞ７と半径方向みぞ８
は結合ロツドの心合わせと締付けに必要な可撓性
と弾性を供する。

光源１とこの光源に対向して位置した結合ロツ
ドの端間の光接続は透明樹脂９、例えばシリコン
樹脂のしずくを用いて行われる。

第３図は本考案の光結合装置を示す。この結合
装置は主として第１図につき説明した構成要素か
らなる。これらの構成要素は一方では支持体３中
の結合ロツド２の締付けに関し、他方では結合ロ
ツド２に対する光源１の心合わせに関するもので
ある。

第３図に示す結合装置は光伝送ラインを成す光
フアイバーの束の端１０に接続するためのもので
ある。この伝送ラインは例えば補足し合う結合素
子１２を含む（伝送ラインの終端要素は第３図中
に破線で示す）。この目的で、結合装置の主体１
１はねじ山付部分１２ａを介して伝送ラインの端
１０に接続される。

主体１１は支持体３を支持するための肩部１３
を含み、前記支持体はねじ山付ブツシユ１４を用
いて前記主体１１中に固着されている。

前記ブツシユ１５が締付けられると、肩部１３
に当たつている支持体３に加えられる軸方向力が
半径方向力に一部変換され、前記支持体のダクト
６中の結合ロツド２に作用する。前記結合ロツド
２は前記半径方向力により位置定めされる。

更に、環状みぞ７とスロツト８により得られる
可撓性により、支持体３中の結合ロツド２の位置
定めは伝送ラインの端１０から所定距離をおいて
結合ロツド２の出口面が位置するように力を締付
けブツシユ１４に加えることにより制御すること
ができる。

支持体３の可撓性と弾性により、結合装置の構
成部品は比較的大きな許し代をもつて作ることが
できる。

可撓性弾性支持体３はポリアミド、例えばナイ
ロンとして知られるポリアミド又はテトラフルオ
レン又は好適にはポリアセタール、例えば“デル
リン”として既知のポリアセタールを用いて有利
に作ることができる。

結合装置の主体１１は適当な金属、例えば鋼又
は銅ベースの合金で作られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による結合装置の一部の平面図
で、光源と可撓性弾性支持体内に納めた結合ロツ
ドを示すもの、第２図は第１図の−線上でと
つた断面図、第３図は光フアイバー束の一端に結
合した本考案の結合装置の断面図である。 １……光源、２……結合ロツド、２ａ……コ
ア、２ｂ……外皮、３……支持体、４……凹部、
５……ホルダー、６ａ……支持体部分、６……ダ
クト、７……環状みぞ、８……半径方向みぞ、９
……透明樹脂、１０……フアイバー束の端、１１
……主体、１２……結合素子、１２ａ……ねじ山
付部分、１３……肩部、１４……ねじ山付ブツシ
ユ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 実質的にランバートの法則に従つて光を発しか
   つホルダに取付けられた発光面をもつ光源を光フ
   アイバー束に接続する結合装置であつて、円筒形
   のコアと外皮をもつ光フアイバーの一部により形
   成された結合ロツドを備え、前記外皮の屈折率を
   前記コアの屈折率より小さくなし、前記結合ロツ
   ドが光源に面する第一端と前記フアイバー束に面
   する第二端をもつことによつて光源とデバイスに
   接続すべき光フアイバー束とを光接続する如き結
   合装置において、前記光源の最大寸法が高々前記
   結合ロツドのコアの直径の半分に等しく；前記光
   源と結合ロツドは可撓性で弾性の支持体中に定着
   し、前記支持体は前記光源の発光面と前記結合ロ
   ツドの第一端の間に高々結合ロツドコアの直径の
   1/3に等しい距離を保つており、前記可撓性弾性
   の支持体は第一端と第二端をもち、この支持体の
   第一端は凹部をもち、この凹部内に少なくとも光
   源を支持するホルダーを定着させ、支持体の第二
   端はダクトを備え、このダクト内に前記結合ロツ
   ドを納め、前記ダクトは前記凹部に開口すると共
   に前記支持体の第一端から第二端に延在し；前記
   可撓性、弾性支持体に形成したダクトは異なつた
   幅をもつ２個のダクト部分に分けられ、第二端近
   くのダクト部分の幅はほぼ結合ロツド直径に等し
   いが、他方のダクト部分の幅は結合ロツドの直径
   より大きく、光源と共にホルダーを納めた凹部の
   幅より小さく；光源の発光面と結合ロツドの第一
   端との間のスペースに結合ロツドを構成する光フ
   アイバーのコアの屈折率に等しい屈折率をもつ透
   明樹脂を充てんしたことを特徴とする光源を光フ
   アイバー束に接続する結合装置。