芯线彼此偏芯、倾斜的光纤连接体的制作方法

专利名称：芯线彼此偏芯、倾斜的光纤连接体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光通信等的彼此连接了光纤的光纤连接体、用于形成该光纤连接体的光连接器、和使用了该光纤连接体的模式调节器及光发送器。
背景技术：
一直以来，作为连接计算机之间的系统，10兆位以太网(注册商标)、100兆位以太网(注册商标)正在普及，开始进入到传送容量更大的千兆位以太网(注册商标)。为了进一步进行超高速的大容量传送，也正在开始10千兆以太网(注册商标)的开发。
为了进行数据传送的高速化、大容量化，需要使传送方式从电信号变为光信号。进一步，作为光信号，要求将从由发光二极管(下面，称作“LED”)发出的光信号变为由激光二极管(下面，称作“LD”)发光的光信号。另外，通信电缆也从铜线变为多模光纤、进一步变为单模光纤，这对传送的高速化、大容量化是有利的。
另一方面，由于多模光纤的电缆网已经存在，所以用其来实现高速大容量的倾向升高。若将LD光入射到多模光纤中，则由于相对于多模光纤的芯线(core)直径，LD光的光点直径小，所以芯线中没有填充光，不能顺利激励。因此，采取将LD光直接入射到单模光纤中，并将其接合到现有的多模光纤上的方法。
但是，现在的多模光纤在制造工艺上，如图19B所示，有在中央部分出现折射率低的“凹处”部分的情况。因此，若将接受了LD光的单模光纤与多模光纤相连，则有几个模式分散，各种信号彼此干扰的问题。因此，通过受光器不能接收正确的信号，传送距离极短。
因此，提出了使单模光纤和多模光纤的中心轴相偏移地连接的技术。例如，在特开2001-13375号公报中公开了偏移连接单模光纤和多模光纤的芯线中心轴的光连接器。
另外，在特开2000-231027号公报中公开了在发送侧使用了偏移连接了单模光纤和多模光纤的芯线中心轴的接插线(patch cord)的模式调节器(mode conditioner)。
进一步，在特开2000-147334号公报中提出了带有模式调节器的光发送器，该模式调节器在光纤头(fiber stub)内具有芯线的中心轴偏芯了的单模光纤。使具有多模光纤的插塞套圈(plug ferrule)连接到该光发送器来进行光发送。
若使用这些光连接器、模式调节器和带模式调节器的光发送器，则通过了单模光纤的光避开如图19B所示的多模光纤的中央部分的折射率低的“凹处”部分入射。因此，抑制了模式的异常分散，可以高效地进行数据传送。
但是，在上述现有结构中，若传送速度更快，传送距离变长，则不能抑制模式的异常分散。例如，若是具有到一千兆位为止的传送速度的以太网，上述结构中也几乎不产生模式的异常分散。但是，在10千兆以太网中，在550m的传送距离内分散了所入射的光的几个模式。因此，各种信号彼此干扰，仍然产生不能由受光器接收正确的信号的问题。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种即使在更快传送速度和更长的传送距离中，抑制模式的异常分散，可进行信号的高效传送的光纤连接。
本发明的光纤连接器，其中包括第一光纤，其具有芯线和包层；第二光纤，其具有芯线和包层，其端面与所述第一光纤的端面光学连接，其特征在于，在所述第一光纤和所述第二光纤的界面中，所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心彼此偏移；而且从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述第二光纤的中心轴倾斜。
在这里，优选第一光纤是单模光纤，第二光纤是多模光纤。由于第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心偏芯，且相对第二光纤的轴方向倾斜入射，所以与现有技术相比，很难产生模式的异常分散。因此，信号彼此不干扰，可以高效传送信号。
优选第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心的距离为5～30μm，更优选为5～25μm。另外，优选从第一光纤向第二光纤入射的光束相对第二光纤的中心轴倾斜3～25度。
进一步，优选设连接第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心的方向为X轴，第二光纤的中心轴方向为Z轴，与X轴和Z轴成直角的方向为Y轴；设Y轴沿所述X方向偏移了第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心间的距离的轴为Y’轴，所述Z轴沿所述X方向偏移了第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心间的距离为Z’轴，从第一光纤向第二光纤入射的光束位于Y’轴和Z’轴所成的面内。
本发明的光纤连接可以用于光连接器、模式调节器、光发送器等。
本发明的光连接器，其特征在于，具备固定第一光纤的第一固定部件；固定第二光纤的第二固定部件；连接所述第一固定部件和所述第二固定部件，以便在所述第一光纤和所述第二光纤的界面中，所述第一光纤的芯线的中心和所述第一光纤的芯线的中心彼此偏移，且从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光纤相对所述第二光纤的中心轴倾斜。
另外，本发明的模式调节器，其中具备单模光纤和多模光纤的连接体，其特征在于，在所述单模光纤和所述多模光纤的界面中，所述单模光纤的芯线的中心和所述多模光纤的芯线的中心彼此偏移，而且从所述单模光纤向所述多模光纤入射的光束相对所述多模光纤的中心轴倾斜。
本发明的光发送器，其中具备激光二极管；在贯通孔内保持第一光纤的光纤头；套管，其是用于从外部插入在贯通孔内保持第二光纤的插塞套圈的套管，嵌入到所述光纤头中，其特征在于，若插入所述插塞套圈，在光连接所述光纤头内的第一光纤和所述插塞套圈内的第二光纤，
在所述第一光纤和所述第二光纤的界面中，所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心彼此偏移，而且从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述光纤的中心轴倾斜。


图1A是表示实施方式1的光连接器的剖面图；图1B是表示图1A的光连接器的光纤彼此的连接部分的局部放大剖面图；图2是表示光束向第二光纤的入射方向的示意图；图3是表示光束向第二光纤的入射方向的示意图；图4A是表示实施方式2的模式调节器的示意图；图4B是表示图4A的模式调节器的光纤彼此的连接部分的局部放大剖面图；图5A是表示实施方式3的光发送器的剖面图；图5B是表示图5A的光发送器的光纤彼此的连接部分的局部放大剖面图；图6是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图7是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图8是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图9是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图10是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图11是表示具备包层模式光的去除机构的单模光纤的剖面和对应于该剖面的折射率分布的示意图；图12是具备另一包层模式光的去除机构的单模光纤的剖面和对应于该剖面的折射率分布的示意图；图13是表示具备另一包层模式光的去除机构的单模光纤的剖面和对应于该剖面的折射率分布的示意图；图14是表示具备另一包层模式光的去除机构的单模光纤的剖面和对应于该剖面的折射率分布的示意图；
图15是表示光纤彼此的连接部分的例子的局部放大剖面图；图16是表示光纤彼此的连接部分的另一例的局部放大剖面图；图17是表示实施例1的传送距离的测量系统的示意图；图18是表示实施例2的传送距离的测量系统的示意图；图19A是表示理想的多模光纤的折射率分布的示意图；图19B是表示现实的多模光纤的折射率分布的示意图。
具体实施例方式
(实施方式1)在本实施方式中，说明将本发明用于光连接器的例子。本实施方式的光连接器的特征在于，在使一对光纤的端面彼此连接的光连接器中，连接各个光纤，以便光纤的芯线的中心彼此偏芯，且来自一个光纤的入射光束相对另一个光纤的轴心倾斜入射。
根据本实施方式的光连接器，在将单模光纤连接到多模光纤时，可以抑制在多模光纤内产生的异常分散。因此，即使在快的传送速度和长的传送距离中，也可抑制模式的异常分散，可进行信号效率高的传送。在这里，详细说明在多模光纤内产生的分散。
渐变折射率型的多模光纤(下面仅称为“多模光纤”)，为了抑制由模式间的延迟差引起的频带劣化(模式分散)，如图19A所示那样进行设计、制造，以便芯线的折射率分布从中心向外侧以准确的2次曲线降低。但是，在多模光纤中，如图19B所示，有中央部分出现折射率低的“凹处”部分的情况。因此，入射的光的几个模式分散，各种信号彼此干扰，产生了上述的现象，所以成为这样。在这里，图19A和B是在芯线中央部具有特别低的折射率的多模光纤的折射率分布图，横轴表示距芯线中心轴的距离，纵轴表示折射率。
这种折射率分布有与传送性能的劣化有关的问题。通常多模光纤用于几百Mb/s以下的光传送，另外，在光传送时所用的光源多为LED，所以不会有大的问题。但是，最近产生了将已经铺设的多模光纤用于Gb/s等级的非常高速的光传送的需要。因此，使用具有图19所示的折射率分布的光纤，有如何抑制传送劣化的问题。
在图19B所示的折射率分布的多模光纤中，由于芯线中心部的折射率小，所以在芯线中心部传送的光比在芯线外周部传送的光快。因此，若传送光脉冲，则因在芯线中心部行进的光和在芯线外围部行进的光的延迟差，脉冲分散了。将引起这种分散的延迟称作DMD(Differential ModeDelay/异模延迟)。这种现象容易在光纤芯线的中心部集中了平行度高的光的情况下产生。
光收发器即使在传送速度相同的情况下，也存在根据适合的光纤的种类和光源的波长而不同的结构。在用多模光纤进行Gb/s等级的光传送的情况下，在元件的响应速度方面，LD比LED有利。另外，长波长(1300nm频带)LD比短波长(例如波长850nm频带)的LD在分散方面有利，容易扩展传送距离。
但是，若使用特别长波长的LD，则由于输出光容易在平行度高的状态下入射到多模光纤的芯线中心部，所以抑制多模光纤的DMD是重要的。
图1A是表示本实施方式的光连接器10的剖面图。
在这里，说明FC型光连接器的例子。其使一对光纤固定器具3、3’彼此对接。该光纤固定器具3、3’由(a)具有插入固定光纤11、11’的轴孔1a、1a，的套圈1、1’、(b)具有嵌合套圈1、1’的凹部2a、2a’和与上述凹部2a、2a’连通且与所述套圈1、1’的轴孔1a、1a’同轴的贯通孔2b、2b，的套圈支撑体2、2’构成。通过将光纤11、11’插入到套圈1、1’的轴孔1a、1a，中，并将粘接剂3填充到套圈支撑体2、2’的贯通孔2b、2b’中，从而固定光纤11、11’。
通过弯曲的套管(sleeve)14来保持一对套圈1、1’。在套管14的外周配置两端配设有螺丝部的管接头联轴器(adapter coupling)15。将联轴器螺母16螺合到管接头联轴器15的两端的各螺丝部上。在各管接头联轴器16内配置有套圈支撑体2，在联轴器螺母16的内部和套圈支撑体2的凸缘状突起之间配设有螺丝17。通过配设在各联轴器螺母16和套圈支撑体2之间的螺丝17的挤压力，使光纤固定器具3、3’的套圈1、1’前端彼此对接。由此，光学连接了各个光纤11、11’。
图1B表示光纤11和光纤11’对接的部分的放大图。在这里，说明光纤11是单模光纤、光纤11’是多模光纤的情况。入射侧的套圈1在其外周部的大致中心位置上具有轴孔1a，在轴孔1a上粘接固定着单模光纤11。另一方面，出射侧套圈1’在与其外围部的中心偏芯的位置上设置轴孔1a’，并在该轴孔1a’上粘接固定着多模光纤11’。单模光纤11的芯线的中心11b和多模光纤11’的芯线的中心11b’彼此偏移了δ。另外，也可代替套圈1’的轴孔1a’，而使套圈1的轴孔1a偏芯。进一步，也可使套圈1的轴孔1a和套圈1’的轴孔1a’两者偏芯不同的量。
另外，如图1A所示，套管14大致为圆筒状，套管14的内孔14a在大致中央部14b中弯曲。因此，如图1B所示，通过套管(图中未示)，套圈1和套圈1’彼此倾斜地对接。因此，光纤11的芯线的中心轴相对光纤11’的芯线的中心轴倾斜。即，从光纤11向光纤11’入射的光束相对光纤11’的光轴倾斜行进。
这样，在本实施方式中，单模光纤11的芯线的中心和多模光纤11’的芯线的中心彼此偏移，而且，从单模光纤11出射的光束相对多模光纤的光轴倾斜地入射。因此，从多模光纤11射出的光避开多模光纤11’的中央部分的折射率低的“凹处”部分倾斜入射。因此，可以有效抑制多模光纤11’的DMD的产生。即，很难产生模式的异常分散，可以没有信号干扰地高效传送。
图2是表示在光入射到多模光纤11’的情况下的入射方向的示意图。将连接光束的入射位置18a和芯线的中心位置11b’的方向设为X轴，将光纤11’的轴方向设为Z轴，将与X轴和Z轴成直角的方向设为Y轴。另外，将光束的入射位置18a和芯线的中心位置11b’间的距离设为δ，将使Y轴沿X轴方向偏移了δ的轴设为Y’轴，将Z轴沿X轴方向偏移了δ的轴设为Z’轴。
在本实施方式的光连接器10中，最好使光纤11的芯线的中心位置11b相对光纤11’的芯线的中心11b’的偏芯δ处于10～25μm的范围内。若偏芯量δ未超过10μm，则不能发挥偏芯效果，光入射到了多模光纤11’的中央部分的折射率低的“凹处”部分，产生了模式的异常分散。另一方面，若偏芯量δ超过25μm，则由于多模光纤11’的芯线直径为50μm或62.5μm，所以入射的光避开了芯线部分，不能适当传送光。通过将偏芯量δ调整为15～20μm而得到了期望的效果。
另外，来自光纤11的入射光束18相对光纤11’的轴心具有的角度φ最好在3～25度的范围内。若角度φ没有达到3度，则不能发挥偏移角度的效果，光入射到了多模光纤11’的中央部分的折射率低的“凹处”部分，发生了模式的异常分散。另一方面，若角度φ超过了25度，则入射角度过大，特意入射到芯线部的光逃到包层部中，不能适当传送光。若将角度φ调整为5～15度，可以得到更好的效果。
进一步，如图2所示，来自光纤11的入射光束18最好在Y’轴和Z’轴所成的面内行进。
由此，与使多模光纤11的芯线的中心位置11b仅相对地偏芯δ，且使来自多模光纤11的入射光束18倾斜角度φ来入射的情况相结合，如图3所示，入射到渐变折射率型多模光纤的芯线11a’中的光可以按螺旋状传送。由此，避开了多模光纤11’的中央部分的折射率低的凹处部分来传送光信号。因此，可以进一步抑制模式的异常分散的产生，可以长距离(例如，550m以上)地传送高速度信号。
在本实施方式的光连接器中，通过由弯曲的套管来接合一对套圈，使至少一个套圈的轴孔偏芯，从而连接各个光纤。由此，可以不用对光纤进行特殊加工就简单进行上述各个光纤的连接。另外，在上述的说明中，说明了将单模光纤11固定在套圈1的中心，使多模光纤11’与套圈1’的中心偏移固定的结构。但是，只要单模光纤11、多模光纤11’的芯线的中心位置11b、11b’彼此偏移，就可以为任何结构。
套圈1、1’的材质可以是氧化锆、氧化铝等陶瓷、玻璃、不锈钢等金属、LCP、PPS、PES、PEI等塑料、或者这些的混合材质。
另外，套管14的结构可以为在纵长方向上有缝的开口套管、也可为没有缝的精密套管等。套管14的材质可以是氧化锆、磷青铜、塑料等。套管14的加工方法可以为材料的切削、注塑成型等。其中，若是塑料的注塑成型，则可以以较低价制造复杂的形态，所以特别好。
(实施方式2)在本实施方式中，说明了将本发明适用于模式调节器(modeconditioner)的例子。本实施方式的模式调节器的特征在于，具有熔融接合了单模光纤的一端和多模光纤的一端的接合部，在两者的另一端使用具有光连接器的接插线。并且，使接合部的芯线的中心位置彼此偏芯，且倾斜芯线的中心轴来进行熔融接合。
图4A是表示本实施方式的模式调节器40的结构图。本实施方式的模式调节器40是用于结合到一体型的光收发器32的接插线型的模式调节器40。所谓接插线是指两端具有光连接器的光纤线。在图4A的例子中，以接插线连接从LAN设备等传送设备31到光纤的终端面(转接面)34的短距离。图4A所示的双联的模式调节器40具有通过两条接插线来结合双联光连接器44和45之间的结构。在接插线的中间具有光纤线之间的接合部46。光连接器44可自由装卸地连接在具有激光光源的光收发器32上。光连接器45可自由装卸地连接在转接面(patch panel)34上。传送用光纤线35可自由装卸地连接到转接面34上。
与光收发器32的光接收器侧连接的接插线由多模光纤43构成。另一方面，与光收发器32的光发送器侧相连的接插线连接单模光纤41和多模光纤42。在光收发器32侧配置单模光纤41。而且，本发明的模式调节器可以只连接导光发送器32。
并且，单模光纤41和多模光纤42与实施方式1相同地连接着。即，在接合部46中，使各芯线的中心彼此偏芯，且彼此倾斜各芯线的中心轴来熔融接合。由此，从光收发器32输入到单模光纤41的光在入射到多模光纤42上时，与多模光纤42的芯线中心偏移，且相对多模光纤的光轴倾斜入射。即，仅对高阶模带条件地入射。因此，光几乎不入射到芯线中心的低折射率的“凹处”，抑制了模式的异常分散。因此，防止了信号的干扰，可以高效传送信号。
即使在本实施方式中，也最好使单模光纤41的芯线的中心位置相对多模光纤42的芯线的中心的偏芯δ处于10～25μm，更好处于15～20μm的范围内。另外，来自单模光纤41的入射光束相对多模光纤42的轴心具有的角度φ优选处于3～25度的范围，更好处于5～15度的范围为。进一步，如图2所示，优选使来自单模光纤41的入射光束在Y’轴和Z’轴所成的面内行进。
图4B是表示处于接插线的中间的连接部46的局部放大剖面图。作为光接收侧的接插线的多模光纤43保持原样地在连接部46内贯通。另一方面，构成光发送侧的接插线的单模光纤41和多模光纤42在接合部46内彼此熔融接合。该单模光纤41和多模光纤42的熔融接合部的周边通过加固部件46b来固定。另外，以连接套管46a覆盖连接部的整体，而将填充剂46c封入到连接套管46a的内部。
在这里，在连接套管46a中，可以使用例如氧化铝和氧化锆等陶瓷、不锈钢等金属或结晶玻璃等玻璃。但是若是刚性的材料，可以是任何材料。另外，连接套管46a的形状也可以为任何形状。但是，若连接套管46a为圆筒形状，则由于加工容易，所以成本降低了。
加固部件46b保护光纤之间的熔融接合部，所以优选刚性高到某种程度。但是，若通过刚性高的加固部件46b来机械固定熔融接合部，则有破坏接合部的危险。因此，最好通过涂敷作为光纤的被覆部件的尼龙66或聚酯弹性体等树脂来形成加固部件46b。该加固部件46b的形成方法可以使用用于熔融器的市售的重涂器(recorter，リコ—タ—)。因此，可以容易地形成低价且可靠性高的加固部件46b。
填充剂46c固定连接套管46a的内周面和加固部件46b的外周面。作为填充剂46c，可以使用环氧粘接剂、紫外线固化型粘接剂、光效应型粘接剂等粘接剂。作为填充剂46c，最好使用硅粘接剂。
另外，即使所使用的传送用光纤是图19B那样的没有异常的折射率分布的多模光纤，模式调节器40也不会产生任何故障。另外，接收侧不需要模式调节器。因此，也可如通常的光跨接那样，以一条多模光纤43构成接收侧的接插线，在其两端连接光连接器44、45。另外，作为接收侧的接插线，可以使用在接合部46中不使芯线彼此偏移地熔融多模光纤43的接插线。
(实施方式3)在本实施方式中，说明将本发明适用于带模式调节器的光发送器的例子。本实施方式的光发送器在激光二极管的光轴上配置开口套管，在该开口套管的光入射侧插入具有单模光纤的光纤头，在光出射侧插入具有光纤的插塞套圈。光纤头和插塞套圈可在相对的端面上对接。连接光纤头内的单模光纤和插塞套圈内的任意光纤，以使其各自的芯线中心位置相对偏移，各个光轴彼此倾斜。
图5A是表示本发明的光发送器的剖面图。图5A的光发送器具有激光二极管51，与具有多模光纤56的插塞套圈55相连并进行光传送。光发送器50由收纳半导体激光器51的半导体激光单元61和插入插塞套圈55的光插孔(receptacle)64构成。光插孔64备有金属保持器63、在贯通孔内具有单模光纤53的光纤头52和开口套管54。光纤头52将其后端侧嵌入到金属保持器63的贯通孔内，在此入射半导体激光器51的发射光。在光纤头52的前端侧嵌入有插入插塞套圈55用的开口套管54。研磨加工光纤头52的两个端面。另外，光纤头52最好由氧化锆陶瓷构成。另外，开口套管54也优选由氧化锆陶瓷构成。
将开口套管54配置在激光二极管1的光轴61上。插入到开口套管54的入射侧的光纤头52与从开口套管54的出射侧插入的插塞套圈55对接。由此，光学连接光纤头52内的单模光纤53和插塞套圈55内的多模光纤56，将激光二极管51的发光入射到多模光纤56中。即，来自激光二极管51的光在输入到多模光纤56之前，通过氧化锆陶瓷制的光纤头52。这时，使单模光纤53的芯线的中心与多模光纤56的芯线的中心彼此偏移。并且，进行连接，以便单模光纤53的光轴相对多模光纤56的光轴倾斜。
图5B是表示图5A所示的光发送器的光纤彼此的结合部的局部放大图。如图5B所示，光纤头52的贯通孔52a在与插塞套圈55的边界部分扩展。在该贯通孔扩展的部分52ab中，边弯曲单模光纤53，边使粘接剂59固化。若将插塞套圈55对接到这种光纤头52，则单模光纤的芯线53a的中心与多模光纤56a的中心彼此偏移。另外，单模光纤53的光轴相对多模光纤56的光轴倾斜。例如，单模光纤53的芯线的中心距多模光纤56的芯线的中心约偏移20μm，且弯曲单模光纤53的前端，以便从单模光纤53出射的光相对多模光纤56的光轴倾斜大致10度入射。由此，通过单模光纤53的芯线的发送光与多模光纤56的光轴偏移约20μm，且大致倾斜10度入射。因此，光不进入到多模光纤56的中心部的低折射率的部分，或即便进入也为很少的量，故可以避免由DMD引起的频带劣化造成的传送特性劣化。即，如图3所示，在渐变折射率型多模光纤的芯线内按螺旋状来传送光信号，避开多模光纤的中央部分的折射率低的凹处部分来传送光。因此，可以抑制模式的异常分散，可以防止信号的干扰。由此，可以进行高速度、且长距离(例如550m以上)的光传送。
另外，可以低成本地实现使用了多模光纤56的高速光数据传送系统。而且，该模式调节器也可用于使用了图19B所示的不具有异常的折射率分布的多模光纤的传送用光纤。另外，如本实施方式，若是带模式调节器的光发送器，则与如实施方式2那样的接插线式的模式调节器相比有如下的优点。即，若是本实施方式的带模式调节器的光发送器，则不需要偏移芯线的中心来熔融连接单模光纤和多模光纤的难的操作。另外，在熔融了光纤的原始线之后，也不需要成缆机(cabler)等加固材料，或覆盖连接部分的操作。进一步，由于也不需要与通常的接插线相区别地管理特殊的接插线，所以系统构筑进一步变得容易。
另外，在本实施方式中，优选使单模光纤53的芯线的中心位置相对多模光纤56的芯线的中心的偏芯δ处于5～30μm，更好处于10～25μm的范围内，进一步更好处于15～20μm的范围内。另外，来自单模光纤53的入射光束相对多模光纤56的轴心具有的角度φ优选处于3～25度的范围，更好处于5～15度的范围为。进一步，如图2所示，来自单模光纤的入射光束最好在Y’轴和Z’轴所成的面内行进。
光纤头52和插塞套圈55的材质可以是氧化锆、氧化铝等陶瓷、玻璃、不锈钢等金属、LCP、PPS、PES、PEI等塑料、或者这些的混合材质。另外，开口套管54的结构不仅是在纵长方向上有缝的套管、也可以是没有缝的精密套管等。开口套管54的材质可以是氧化锆、磷青铜、塑料等。开口套管54的加工方法可以是材料的切削，也可以是用于塑料的注塑成型等。其中，若是注塑成型，则可以比较低价地制造复杂的形状，所以特别好。
下面，说明单模光纤53和多模光纤56的连接方法的变化。
图6表示仅单模光纤53的芯线53a在端面57附近弯曲的例子。这种单模光纤53可通过例如预先在包层53b的外周大的状态下制造了光纤后，边弯曲光纤的前端，边研磨或蚀刻包层53b的外周来进行制造。另外，图7表示单模光纤53的芯线53a的整体在包层53b的外周上不怎么倾斜地形成的例子。这种单模光纤53也可在预先制造了包层53b外周大的光纤后，通过研磨或蚀刻来进行制造。
图8是光纤头52的端面57附近的内孔52a弯曲的情况。若例如如下这样，可以形成这种弯曲的内孔52a。首先，使用YAG激光加工设备从光纤头52的入射侧的端面沿着轴心挖掘内孔，在贯通另一个端面之前停止。并且，从光纤头52的出射侧的端面开始，以偏移轴心的位置为始点，向轴心倾斜开孔，而与之前开的内孔连通。
图9通过使光纤头52本身相对插塞套圈55倾斜，而使单模光纤53的芯线中心和多模光纤56的芯线中心偏移。另外，也可使插塞套圈相对光纤头52倾斜。
图10是切断光纤头52来进行二分割的例子。并且在入射侧的光纤头52，中沿轴心形成内孔，在出射侧的光纤头52”中倾斜于轴心形成内孔。另外，在这里，在入射侧的光纤头52’和出射侧的光纤头52”之间的空间部分中使单模光纤53笔直。但是，在有由部件的热膨胀引起的光纤53的破裂的危险的情况下，可以使该部分的光纤弯曲。
(实施方式4)在本实施方式中，说明在实施方式3中所说明的带模式调节器的光发送器中、在单模光纤上设置了抑制包层模式光的机构的例子。
通过设置包层模式光的去除机构，可以提高CPR(Coupled PowerRation/结合能量比)。在这里，所谓CPR是指在图5A所示的光发送器上插入了具有多模光纤的插塞套圈55时与在同一光发送器上插入了具有单模光纤的插塞套圈55时的光输出的差。CPR是判断光是否充分避开多模光纤56的中心入射的参考值。
为了使用如特开2000-147334号公报中公开的光发送器来满足IEEE的千兆位以太网(注册商标)的CPR标准，通过测量明白必须变长(例如，2cm以上)偏芯单模光纤的长度(＝光纤头的长度)。若光纤头的长度短，则入射到偏芯单模光纤的包层的光不会衰减，而结合到多模光纤中，并结合到多模光纤的中心附近。但是，千兆以太网(注册商标)用光收发器的基板长度仅为2～3cm左右，在该基板上安装光纤头长的光发送器是困难的。
但是，在实施方式3所示的光发送器中，通过在单模光纤53的包层53b上具有包层模式光的去除机构，而使入射到包层3b的光信号衰减，可以防止入射到多模光纤56中。因此，即使不变长光纤头，也可改善CPR。
作为包层模式光去除机构，可以使用下面所说明的各种结构。
图11所示的单模光纤53，外侧包层53d比内侧包层53c的折射率大。另外，在高折射率包层部分53d的至少一部分上具有含有了使光信号衰减的掺杂物(dopant)的光衰减性掺杂物区域。
如图11所示，单模光纤53由传送光的芯线53a、内侧包层53c和作为包层模式的吸收部分的外侧包层53d构成。具体的，例如可以为如下的结构。在芯线53a中，为了与包层53b取得折射率差，在石英玻璃上例如掺杂GeO2。单模光纤53的芯线直径为8μm，芯线53a和内侧包层53c的相对折射率差例如为1.3％。这时，截断波长约为1.1μm。进一步，在芯线53a中掺杂Co(钴)，使得光信号的强度进一步衰减。调节Co的含有量，以使光纤长度为22.4mm，波长为1.31μm的光衰减量为30dB。内侧包层53c由纯石英玻璃来制作，外径例如约为40μm。外侧包层53d与芯线53a同样掺杂GeO2，从内侧向直径方向使GeO2浓度平稳增加，使得外周附近的浓度在相对折射率差为0.15％下大致恒定。外径与标准的光纤相同，为125μm。虽然外侧包层53d与芯线的相对折射率差是内侧包层53c和芯线的相对折射率差的一半左右，但是由于与芯线53a充分分离，所以不会对在芯线53a中传送的光信号有影响。
作为包层模式光的去除机构，图12的单模光纤53在单模光纤53的外侧包层53d和内侧包层53c之间具有与包层53a有相同折射率的中间包层53e。外侧包层53d和内侧包层53c都可以是一般包层的折射率。
具体的，例如可以为以下的结构。在芯线53a上，为了与包层53b取得折射率差，而向石英玻璃掺杂GeO2。设芯线53a和内侧包层53c的相对折射率差为0.3％，芯线53a的直径为8μm。截断波长为约1.1μm。使内侧包层53c含有V(钒)，以便衰减光信号的强度。调节V的含有量，使得光纤长度22.4mm、波长1.31μm的光衰减量为20dB。内侧包层53c和外侧包层53d由纯石英玻璃来制作，内侧包层53c的外径约为75μm，外侧包层53d的外径与标准的光纤相同，为125μm。在作为去除包层模式光的机构而作用的中间包层53e上，与芯线53a相同地掺杂GeO2，使得内侧包层53c或外侧包层53d的相对折射率差为0.3％，大致恒定。中间包层3e的外径为100μm。由此，包层模式光掉到中间包层53e中。
图13的单模光纤53在外侧包层53d和内侧包层53c之间具有比外侧的包层53d和内侧的包层53c折射率都小的中间包层53f。该中间包层53f为包层模式光的区域机构。
具体的，例如为下面的结构。在芯线53a上为了取得与内侧包层53c的折射率差，向石英玻璃掺杂GeO2来作为掺杂物。设芯线直径为8μm，芯线53a和内侧包层53c的相对折射率差为0.3％。这时的截断波长约为1.1μm，内侧包层53c是包层模式的捕捉部，大致均匀地掺杂Co来作为掺杂物，其外径约为40μm。外径包层53d由纯石英玻璃来制作，其外径与标准的光纤相同，为125μm。低折射率部53f是内侧包层53c的外侧，是在外侧包层53d的内侧以宽度15μm一样地掺杂了F(氟)的层。F的浓度在相对折射率为-0.15％下大致恒定。由于低折射率部53f与芯线53a分离，所以几乎对在芯线53a中传送的光信号没有影响。进入到内侧包层53c的光信号密封在内侧包层53c内。
图14的单模光纤53在图13的单模光纤中具有光衰减性掺杂物区域53g。光衰减性掺杂物区域53g是掺杂了例如Co(钴)的区域，是内侧包层53c的与芯线53a相接的区域。另外，在内侧包层53c的区域内，掺杂了Co的区域和没有掺杂Co的区域在折射率分布上几乎没有差别。如图14所示，折射率分布中，芯线53a的部分的折射率最大。中间包层53f(低折射率区域)的折射率比内侧包层53c小。因此，进入到内侧包层53c的光信号被封入到包含光衰减性掺杂物区域53g的内侧包层53c内，同时，通过光衰减性掺杂物区域53g来衰减。由于可以减小掺杂物的掺杂区域，所以可以低价制造。
另外，若将设置了这种包层模式光去除机构的单模光纤用作光纤头，则还可连接光纤头52内的单模光纤53和插塞套圈55内的多模光纤56，使其彼此光轴平行。例如，如图15或图16所示，光纤头52的内部的单模光纤的芯线53a的中心处于与多模光纤56的芯线56a的中心偏移了5～30μm的位置。但是，光纤头52内的单模光纤53和插塞套圈55内的多模光纤56彼此光轴平行。如图15所示，可以使光纤头52的贯通孔偏芯，也可如图16所示，使用芯线偏芯了的单模光纤53。通过使处于光纤头52的内部的单模光纤53的芯线的中心与插塞套圈55的内部具有的多模光纤56的芯线的中心偏移，从而通过了光纤头52内的单模光纤53的芯线的发送光入射到与多模光纤56的中心偏移的位置上。因此，光不进入到多模光纤56的中心部的低折射率的部分，或即便进入也为很少的量，故可以某种程度地抑制由DMD引起的频带劣化造成的传送特性劣化。并且，通过在单模光纤的包层53b上具有包层模式光的去除机构，从而可以衰减入射到包层53b的光信号，几乎不会入射到多模光纤56，可以改善CPR。
<实施例>
(实施例1)使用图1所示的光连接器来进行下面的试验。
使氧化锆陶瓷制的套圈外径D＝直径2.5mm、长度L＝10.5mm、贯通孔d＝直径0.126mm来制作。在入射侧的套圈1上粘接固定单模光纤11，在出射侧套圈1’上粘接固定多模光纤11’。并且，在使光纤的中心位置11b、11b’彼此偏移δ，光纤的光轴彼此倾斜了角度φ的状态下连接各个光纤的端面。在这里，偏芯量δ在实施例中设为5、9、10、15、20、25、30μm，比较例为0μm。另外，倾斜角度φ作为实施例，设为2、3、10、20、25、26度，作为比较例设为0度。通过各组合，使光纤的长度为50m，同时测量传送距离。这里使用的多模光纤是Lucent技术公司的型号1960A，芯线直径为62.5μm，包层直径为125μm。
如图17所示，从收发器71的E/O转换器72出射光信号，使得波长为1310nm，传送速度为10Gbit/秒，并与单模光纤11相连，经本发明的光连接器10连接到被测量用的多模光纤11’上。多模光纤11’传送来的光经过普通的光连接器73而由接收器74的O/E转换器75来接收，转换为电信号后，确认是否传送了正确的信号。下表1表示记载了传送过正确信号的最大长度的结果。
在偏芯量δ为0μm(比较例)中任无论哪个角度φ传送距离都为0m。另外，在角度φ为0度(比较例)中传送距离都不能达到100m。与其相比，在本发明的实施例中，可以得到100m以上的传送距离。进一步，在偏芯量δ为10～25μm的范围内且角度φ为3～25度的范围内传送距离为550m以上，为好的值。尤其，在偏芯量δ为15～20μm、角度为5～15度的范围内为750m，可以得到高传送距离。
从上可以看出通过使光纤的芯线的中心相对偏移，且通过倾斜从一个光纤向另一个光纤入射的光束，高效传送了信号。
表1单位(m)

注*是比较例；虚线框内是本发明的较好范围内的实施例；双重框内是本发明的最佳范围内的实施例。
(实施例2)如下这样制作图4A和图4B所示的模式调节器40。光连接器41、45为SC型连接器。接合部46的连接套管46a由不锈钢制成圆筒形。另外，加固部件46b使用了涂敷后的聚酯弹性体。填充剂46c使用硅树脂。
粘接固定单模光纤41和多模光纤42。这时，单模光纤41和多模光纤的芯线的偏芯量δ、倾斜角度φ与实施例1完全相同。另外，单模光纤41和多模光纤42使用了与实施例1相同的光纤。
如图18所示，从LAN设备81的光收发器82出射光信号，以使其波长为1310nm，传送速度为10Gbit/秒，连接到单模光纤41，并经本发明的模式调节器40连接到被测量用的多模光纤42上。多模光纤42传送来的光经光连接器45、83由接收器84的O/E转换器85接收，转换为电信号后，确认是否传送了正确的信号。
传送了正确的信号的最大长度与实施例1相同。
(实施例3)如下这样来制作图5A所示的光发送器。
光纤头52的单模光纤53的芯线中心从插塞套圈55的内部具有的多模光纤53的芯线的中心开始沿20μm的方向偏移。另外，使从单模光纤53入射的光束的方向相对多模光纤55的光轴倾斜10度。另外，研磨加工氧化锆陶瓷制的光纤头52的两个端面，通过同样为氧化锆陶瓷的开口套管4而与插塞套圈55对接。
另外，作为其他实施例，还在单模光纤53上制作形成了图11所示的包层模式光去除机构的光发送器。即，单模光纤53的外侧的包层53d折射率比内侧包层53c大，在该高折射率的外侧包层53d的至少一部分上含有使光信号衰减的掺杂物。在芯线53a上，为了与包层53b取得折射率差，在石英玻璃中掺杂GeO2。设芯线53a的直径为8μm，芯线53a和包层53b的相对折射率差为0.3％。截断波长约为1.1μm。在包层53d中掺杂Co(钴)，使得光信号的强度进一步衰减。
另外，作为比较例，还制作了如图15所示，连接单模光纤53和多模光纤56的光连接器，以使得芯线中心彼此偏移20μm，且光轴彼此平行。
任何一种情况下，单模光纤53使用通常市售的CORNING公司的SMF-20T，多模光纤56使用Lucent技术公司的型号1960A(芯线直径为62.5μm，包层直径为125μm)。
从激光二极管51出射光信号，以使得波长为1310nm，传送速度为1Gbit/秒，接收多模光纤56传送来的光，转换为电信号后，测量传送了正确的信号的传送距离，下表2表示该结果。
相对于比较例中、传送距离缩短到25m，在使光轴倾斜的实施例中，传送距离延长到305m。进一步，在使用了包层模式光去除机构的例子中，传送距离为510m，可以大幅度改善传送距离。这样，根据本发明，可以提供削减DMD，且改善CPR的光发送器。
表2


(参考例)作为参考例，准备具有图11和图13所示的包层模式去除机构的单模光纤，作为比较例使用现有技术的单模光纤，生成了带模式调节器的发送器。
如下这样做成具有图11所示的包层模式光去除机构的单模光纤。在由芯线53a、内侧包层53c、作为包层模式的吸收部分的外侧包层53d构成的芯线53a上，为了与包层53b取得折射率差，在石英玻璃中掺杂GeO2。设芯线直径为8μm，芯线53a和包层53b的相对折射率差为0.3％。截断波长约为1.1μm。在芯线53a中掺杂Co(钴)，以使得光信号的强度衰减。
如下这样做成具有图13所示的包层模式光去除机构的单模光纤。在单模光纤3的外侧的包层53d和内侧的包层53c之间形成折射率比外侧的包层53d和内侧的包层53c都小的中间包层53f。在芯线53a上为了与内侧包层53c取得折射率差，在石英玻璃中掺杂GeO2来作为掺杂层。设芯线直径为8μm，芯线53a和内侧包层53c的相对折射率差为0.3％。这时的截断波长约为1.1μm。内侧包层53c为包层模式的捕捉部，大致均匀地掺杂Co来作为掺杂物，设其外径为40μm。外径包层53d由纯石英玻璃制成，设其外径与标准的光纤相同为125μm。中间包层(低折射率部)53f在内侧包层53c的外侧且外侧包层53d的内侧以宽度为15μm来生成。中间包层53f同样是掺杂了F(氟)的层，其浓度在折射率为-0.15％下大致恒定。
另外，比较例的单模光纤使用了通常市售的CORNING公司的SMF-20T。
光发送器做成了图5A所示的结构。单模光纤53和多模光纤56的芯线中心彼此偏移20μm。但是，各个光纤彼此平行。这里使用的多模光纤56芯线直径为62.5μm，包层直径为125μm。
测量方法是从激光二极管1出射光信号，使得波长为1310nm，传送速度为1Gbit/秒，接收经单模光纤53传送到多模光纤56的光，并转换为电信号后，测量了传送了正确的信号的传送距离。表3表示其结果。
表3


相对比较例中、传送距离缩短为25m，在形成了图11所示的包层模式去除机构的例子中，传送距离为310m。另外，在形成了图13所示的包层模式光去除机构的例子中，传送距离为330m，可以大幅度改善传送距离。
权利要求
1.一种光纤连接体，其中包括具有芯线和包层的第一光纤；第二光纤，其具有芯线和包层，且其端面与所述第一光纤的端面光学连接，其特征在于，在所述第一光纤和所述第二光纤的界面中，所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心彼此偏移；而且，从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述第二光纤的中心轴倾斜。
2.一种光连接器，用于形成权利要求1所述的光纤连接体，其特征在于，包括固定所述第一光纤的第一固定部件；固定所述第二光纤的第二固定部件；连接所述第一固定部件和所述第二固定部件，以便在所述第一光纤和所述第二光纤的界面中，所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心彼此偏移，且从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光纤相对所述第二光纤的中心轴倾斜。
3.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，所述第一光纤是单模光纤，所述第二光纤是多模光纤；连接所述第一固定部件和所述第二固定部件，以便所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心的距离为10～25μm，从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述第二光纤的中心轴倾斜3～25度。
4.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，设连接所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心的方向为X轴，所述第二光纤的中心轴方向为Z轴，与所述X轴和Z轴成直角的方向为Y轴；设所述Y轴沿所述X方向偏移了所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心间的距离δ的轴为Y’轴，所述Z轴沿所述X方向偏移了所述距离δ的轴为Z’轴，所述光束位于Y’轴和Z’轴所成的面内。
5.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，所述第一固定部件具有保持所述第一光纤的第一套圈，所述第二固定部件具有保持所述第二光纤的第二套圈；所述第一套圈或第二套圈的至少一个在与其中心轴偏移的位置上保持光纤；将所述第一套圈和所述第二套圈插入到弯曲的圆筒状套管上。
6.一种模式调节器，其中具有权利要求1所述的光纤连接体，其特征在于，所述第一光纤是单模光纤；所述第二光纤是多模光纤。
7.根据权利要求6所述的模式调节器，其特征在于，具有与所述光纤连接体并行的多模光纤。
8.根据权利要求6所述的模式调节器，其特征在于，连接所述第一光纤和所述第二光纤，以便所述第一光纤的芯线部的中心和所述第二光纤的芯线部的中心的距离为10～25μm，从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述第二光纤的中心轴倾斜3～25度。
9.根据权利要求6所述的模式调节器，其特征在于，设连接所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心的方向为X轴，所述第二光纤的中心轴方向为Z轴，与所述X轴和Z轴成直角的方向为Y轴；设所述Y轴沿所述X方向偏移了所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心间的距离δ的轴为Y’轴，所述Z轴沿所述X方向偏移了所述距离δ的轴为Z’轴，所述光束位于Y’轴和Z’轴所成的面内。
10.根据权利要求6所述的模式调节器，其特征在于，进一步具备加固部件，其配置在所述第一光纤和所述第二光纤的连接部的外周；连接套管，其覆盖所述加固部件；和粘接剂，其填充在所述连接套管和所述加固部件的间隙内。
11.一种光发送器，其中具有激光二极管；光纤头，其在贯通孔内保持第一光纤；和套管，其用于从外部插入在贯通孔内保持第二光纤的插塞套圈，并嵌入到所述光纤头中，其特征在于，若插入所述插塞套圈，则光学连接所述光纤头内的第一光纤和所述插塞套圈内的第二光纤。
12.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，至少在所述光纤头的所述插塞套圈侧的端面附近，所述第一光纤的芯线部相对包层部倾斜。
13.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，至少在所述光纤头的所述插塞套圈侧的端面附近，使所述光纤头的贯通孔相对所述光纤头的中心轴倾斜。
14.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，所述光纤头的贯通孔的直径在所述插塞套圈侧比所述激光二极管侧还大；在所述光纤头的所述插塞套圈侧的贯通孔内所述第一光纤弯曲。
15.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，形成为所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心的距离为5～30m，从所述第一光纤向所述第二光纤入射的光束相对所述第二光纤的中心轴倾斜3～25度。
16.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，设连接所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心的方向为X轴，所述第二光纤的中心轴方向为Z轴，与所述X轴和Z轴成直角的方向为Y轴；设所述Y轴沿所述X方向偏移了所述第一光纤的芯线的中心和所述第二光纤的芯线的中心间的距离δ的轴为Y’轴，所述Z轴沿所述X方向偏移了所述距离δ的轴为Z’轴，所述光束位于Y’轴和Z’轴所成的面内。
17.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，在所述第一光纤的所述包层上具有包层模式光的去除机构。
18.根据权利要求17所述的光发送器，其特征在于，所述第一光纤的包层具有折射率比芯线小的内侧包层；和位于所述内侧包层的外侧、折射率比所述内侧包层大的外侧包层。
19.根据权利要求18所述的光发送器，其特征在于，在所述外侧包层的至少一部分上含有衰减光信号的掺杂物。
20.根据权利要求18所述的光发送器，其特征在于，所述第一光纤的包层在外侧包层和内侧包层之间具有与所述第一光纤的芯线有相同折射率的中间包层。
21.根据权利要求18所述的光发送器，其特征在于，所述第一光纤的包层在外侧包层和内侧包层之间具有折射率比所述内侧包层小的中间包层。
22.根据权利要求18所述的光发送器，其特征在于，在所述内侧包层的至少与所述芯线接近侧的一部分上含有光衰减性掺杂物。
23.根据权利要求11所述的光发送器，其特征在于，所述第一光纤是单模光纤，所述第二光纤是多模光纤。
全文摘要
一种光纤连接体，其中包括具有芯线和包层的第一光纤以及具有芯线和包层的第二光纤，其端面光学连接到所述第一光纤的端面。在第一光纤和第二光纤的界面中，第一光纤的芯线的中心和第二光纤的芯线的中心彼此偏移，且使从第一光纤入射到第二光纤的光束相对两个光轴的中心轴倾斜。
文档编号G02B6/42GK1727931SQ200510088429
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月28日
发明者小林善宏 申请人:京瓷株式会社