JPS63287807A - 二入力光ファイバ受光装置 - Google Patents

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】 〔概　要〕 本発明は２本の光ファイバからの二人力信号を同一素子
で受光し、電気信号に変換出力させ゛る二入力光ファイ
バ受光装置で、光ファイバの端面を光ファイバ軸に対し
て斜面とさせたもので、端面で出射ビーム光が屈折し、
光フアイバ軸間距離が縮小した効果が得られ、以降の集
光受光系に良好な作用をなし、特に受光素子の取付精度
の向上に寄与し、安定で高信頼度の受光装置が得られ、
また装置のより高速度化が図れるものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は２本の光ファイバからの人力信号を同一素子で
受光し、電気信号に変換出力させる受光装置に係り、安
定、高信頼度に受光させた二入力光ファイバ受光装置に
関す。

光フアイバケーブルの実用化により、これを用いた光通
信システムが急速な勢いで開発、実用化され、高速度化
、大容量化、長距離化が図られ、従来の同軸ケーブル方
式を凌駕する段階である。

この光通信システムで光ファイバから光信号を受光し、
電気信号に変換する受光装置は、光受信部の要の装置で
あり、高信頼度が要求されている。

〔従来の技術〕

第３図に従来の一例の二人力受光装置の光学系構成図、
第４図（ａｌにＡ位置の受光面上のビーム光拡大図、同
図（ｂｌにＢ位置の同図、第５図（ａｌにＡ位置のトレ
ランス特性、同図（ｂ）にＢ位置の同特性を示す。

複数本の光ファイバの光信号を重畳受信する方法として
、夫々の光フアイバ毎に受光装置を接続させて、その出
力の電気信号を重畳する方法が一般的であるが、光受信
部を複数個要し、特性も揃えたものが必要となり経済性
、信顛性から好ましくなく、４本以下では、複数の光フ
ァイバの出力光を集光させて、同一受光素子に重畳受光
させる受光装置があり、−例として２本の光ファイバの
入力受光装置を第３図に示す。

２本の夫々独立した一芯光フアイハケープルは、外層の
保護被覆を除去したコアとクラッド層からなる光ファイ
バ１．２が、互いの光ファイバ軸３．４を平行、密着さ
せて端部が固定され、端面１１は光ファイバ軸３，４に
垂直な同一平面に一体に加工されている。

更に、光ファイバ軸３．４間の中心線７１の延長線上に
、集光レンズ８と受光素子９とが所定間隔に２軸を揃え
て配設しである。

光ファイバ１，２の端面１１からの出射ビーム光は、そ
の光軸は夫々の光ファイバ軸３，４に一致し、光ファイ
バ１．２の開口角度までの拡がりをもったビーム状とな
るので、これを集光レンズ８により集光させ、更に、２
本の出射ビーム光の間隔も屈折。

縮小させて、受光素子９の小さな受光面積に集光させ、
重畳受光させている。

この受光面の中心線７１上の位置により入力ビーム光の
大きさ９間隔が変わるので、受光素子９の中心線７１上
の距離ずれは微少調整可能としである。

この時、円形の受光面上のビーム光は第４図の拡大図の
ようになり、２個のビーム光５３．６３の中心を結ぶＸ
軸上を円形の受光面９１の中心が移動した時の距離Ｘと
受光電流Ｉとの関係は、第５図のトレランス特性のよう
になり、２個のビーム光５３゜６３の受光特性５４　、
６４が夫々１（１０％受光量の重畳する区間５（７）Ｘ
軸距離を以て、トレランス量としている。

このトレランス量は、光学系の組立精度の下限を規定す
ると共に、使用時の温度変動等および経年変化により生
じる光学系の狂いに対応させて、安定、高信転に受光出
来るように定める量である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第３図の中心線７１上のＡおよびＢ位置
での受光面におけるビーム光５３．６３は、第４図（ａ
）　（ｂ）の拡大図に示す如く、Ａ位置ではビーム光の
直径は小さくなり、Ｂ位置では直径は大きくなり、間隔
は若干縮まっている。

一方、このトレランス特性は第５図Ｔａｌ　（ｂｌの如
く、Ａ位置の方がＢ位置に比ベトレランス量Ｓは大であ
る。

しかし、光ファイバ１．２の寸法、特性、集光レンズ８
の特性、および受光素子９の受光面積により、最大のト
レランス量は一義的に決まる。

この他、加工寸法精度、組立精度により実物のトレラン
ス量は更に減量されたものとなる。

従って、それ以上のトレランス量が要求される時には、
構成部品のより高性能化と寸法の高精度化をせざるを得
ない。

しかし、光ファイバ１．２の小径化をこのために行える
ものではなく、その他のものも、全て最高性能を有した
ものでなされ、それ以上とすることは困難であった。

また、より高速度化に伴い受光素子の受光面は小形化の
方向にあり、かような素子を用いても従来並のトレラン
ス量を確保する要望もあり、かような高速度化に制約を
与えていた。

本発明はかかる問題に鑑み、構成部品を変えずに、更に
トレランス量を向上させる、新二人力光ファイバ受光装
置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図の本発明の原理図に示す如く、上記の問題点は、
夫々独立した２本の光ファイバ１．２の光信号を同一受
光素子にて、同時に受光させる二入力光ファイバ受光装
置において、２本の光ファイバ１．２の端部は光ファイ
バ軸３，４を平行に密着させ、その端面１０は、２本の
光ファイバ軸３，４がなす平面に垂直で、且つ光ファイ
バ軸３．４に対して斜めの同一平面になるように一体に
加工され、端面１０からの２本の出射ビーム光の中心軸
５．６の中心線７上に集光レンズ８と受光素子９とを配
設させた、本発明の二入力光ファイバ受光装置により解
決される。

〔作　用〕

即ち、光ファイバの斜端面でその出射ビーム光は屈折し
、ビーム光軸間は光フアイバ軸間より狭められるので、
以降が同一光学系でもトレランス量が大となり、目的が
達成される。

光ファイバ１，２の端面１０が光ファイバ軸３，４に対
しφ度の斜面としであるので、出射ビーム光ば夫々のビ
ーム光の中心軸５．６が光ファイバ軸３，４に対しθ度
屈折して出射し、光ファイバ軸３．４が平行であったの
で、屈折した中心軸５．６も同じく平行となり、その間
隔は、光ファイバ軸３，４の間隔に対し次式の如く縮小
される。

ｃｏｓ　（ｇｆ−φ＋θ）　／　ｃｏｓ　（９ｆ−φ）
ここで、φ〉θであり、φとθとは屈折の法則による一
定の関係があり、端面１０の斜面角度φは、端面１０で
全反射を生じない範囲で９０°から小さくなればなる程
、屈折角度θは大となり、ビーム光の中心軸５．６の間
隔が狭められる。

かくして、出射ビーム光の中心軸５，６の間隔は縮めら
れ、以下これを集光レンズ８により集光させて、受光素
子９の受光面に重畳受光させるが、この光学系は前述の
従来例と同一品で同精度で構成したものでも、容易にト
レランス量を大とすることが出来る。

かくの如く、トレランス量の増大に伴い、安定で高信顛
度の受光装置が得られ、また、装置のより高速度化を図
ることも可能となる。

に説明する。

全図を通し同一符合は同一対称物を示す。

第２図に本発明の一実施例の構成図を示す。

２本の夫々独立した一芯のシングルモード型光ファイバ
ケーブルは、外層の保護被覆を除去したコアとクラッド
層からなる光ファイバ１．２が、互いの光ファイバ軸３
．４を平行、密着させて端部がフェルール１２に固定さ
れ、その端面１０は、２本の光ファイバ軸３，４がなす
平面に垂直で、且つ光ファイバ軸３，４に対してφ度の
斜めの同一平面になるように一体に加工しである。

光ファイバ１．２の端面１０で屈折した出射ビーム光の
中心軸５．６は、光ファイバ軸３．４に対しθ度に屈折
し、光ファイバ１．２の開口角度までの拡がりが多少拡
大されたビーム状となり、この中心軸５．６の中心線７
上に、球形の集光レンズ８と、ＡＰＤ（アパランシェホ
オトダイオード）の受光素子９とを所定間隔に軸を揃え
て配設しである。

光ファイバ軸３．４が平行なので、屈折した中心軸５．
６も同じく平行となり、その間隔は光ファイバ軸３，４
０間隔よりも縮小されて、受光素子９の小さな受光面積
に集光し、重畳受光させている。

この構成は、先ず、フェルール１２がフランジ（＝Ｊ金
具１３の中心部に、コイルスプリング１４を介してリン
グナツト１５により締着される。　この時フェルール１
２の外周の突起を、フランジ付金具１３の内面凹部に嵌
合させて回転止めとしである。

集光レンズ８の固定は、段付内孔を有し外周を螺刻した
円筒状のレンズホルダ１６と、内孔に螺入するリングナ
ツト１７と、出射ビーム光の屈折角度に傾斜させた端面
を持ち、螺刻内孔を備えたレンズ金具１８とにより構成
され、レンズ金具１８の傾斜端面をフランジ付金具１３
の端面に当ててねし止めし、レンズホルダ１６をレンズ
金具１８の内孔に螺入し、端面をフェルール１２の先端
に突き当てて螺着させ、集光レンズ８を内孔段部に格納
し、続けてリングナツト１７を螺入して締着固定させて
、光ファイバ１，２の端面１０と集光レンズ８との傾き
および距離を正確に組立ている。

最後に受光素子９の固定は、受光素子９を内包し半田付
は固定する、Ｌ字形断面の円筒形で外周を螺刻したホル
ダＡ２１と、ホルダＡ２１を内部に螺着させ、後部から
端子リードを出すようにした長円筒のホルダＢ２２と、
ホルダＢ２２を内挿し、レンズ金具１８の端面に端面を
当接させて、集光レンズ８と受光素子９との光軸を合わ
せてねし止めする金具２３とから構成される。

組立の時に、トレランス量を測定しながら金具２３に内
挿したホルダＢ２２の位置を調整し、最良点で、ホルダ
Ｂ２２の外周部を金具２３の端部と溶接固定させている
。

本実施例でφ−５５°の時、θ＝２１°でビーム光の中
心軸５，６間は、前述の従来例に比べ０．６７８となり
、クラツド径１２５μｍのシングルモード光ファイバで
、１（１０μｍ直径の受光面のＡＰＤを用いて、そのト
レランス量は従来例に比べ１．５倍に増すごとが出来た
。

上記実施例は一例を示し、光ファイバの種類、集光レン
ズ、受光素子、取付は組立構造は上記のものに限定する
ものではない。

〔発明の効果〕 以上の如く、構成部品を変えずに、且つ寸法精度も高め
ずに、トレランス量を増大することが出来、安定で高信
転度な受光装置が得られ、また、装置のより高速度化を
図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は従来の一例の二人力受光装置の光学系構成図、 第４図は受光面上のビーム光拡大図、 第５図はトレランス特性である。 図において、 １．２は光ファイバ、　３．４は光ファイバ軸、５．６
は中心軸、　　　７，７１は中心線、８は集光レンズ、
　　９は受光素子、 ＝ミ＼ −ｒミ釦 ！加入； ；＝＋　、−７Σ も・ １６はレンズホルダ、　１８はレンズ金具、２１はホル
ダＡ１　　２２はホルダＢ、２３は金具、　　　　　５
３．６３はビーム光、５４．６４は受光特性、　９１は
受光面である。 −−７−い７ ・−−”：で゛ マニ〔５ ジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 夫々独立した２本の光ファイバ（１）（２）の光信号を
   同一受光素子にて、同時に受光し、電気信号に変換出力
   させる二入力光ファイバ受光装置において、２本の該光
   ファイバ（１）（２）の端部は光ファイバ軸（３）（４
   ）を平行に密着させ、 その端面（１０）は、２本の該光ファイバ軸（３）（４
   ）がなす平面に垂直で、且つ該光ファイバ軸（３）（４
   ）に対して斜めの同一平面をなすように一体に加工され
   、該端面（１０）からの２本の出射ビーム光の中心軸（
   ５）（６）間の中心線（７）上に集光レンズ（８）と受
   光素子（９）とを配設させたことを特徴とする二入力光
   ファイバ受光装置。