光通信系统和排列变换器的制作方法

专利名称：光通信系统和排列变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光通信系统和排列变换器(array transducer)，该光通信系统作 为光纤网络的一部分，具有在其剖面上二维排列多个纤芯的多芯光纤，该排列变换器作为 可以应用在光通信系统中的连接器，用于实现在各种网络资源之间进行良好的光耦合。
背景技术：
当前，为了提供可以使一个发送站和多个加入者之间进行光通信的FTTH (Fiber To The Home)服务，例如图17所示，实现了所谓的PON (Passive Optical Network)系统， 其通过插入多级分光器而使得各个加入者共享一条光纤。 S卩，图17所示的P0N系统具有终端站l(发送站)，其作为互联网等现有的通信 系统的最终中继站；以及光纤网络，其铺设在终端站1和加入者住宅2(加入者)之间。该 光纤网络由作为分支点设置的接续盒(包含分光器30)、从终端站1至接续盒的光通信线路 12、和从接续盒至各加入者住宅2的光通信线路31构成。 上述终端站1具有站点侧终端装置10 (OLT :0ptical LineTerminal)和分光器11， 该分光器11对来自0LT IO的复用信号进行分支。另一方面，在上述加入者住宅2中设置 有加入者侧终端装置20(0NU :0ptical Network Unit)。另外，在作为铺设在终端站1和加 入者住宅2之间的光纤网络的分支点的接续盒中，至少配置有下述装置等分光器30，其用 于对到达的复用信号进一步进行分支；以及波长选择滤光器，其用于对服务内容进行限制。
如上所述，在图17所示的P0N系统中，由于在终端站1内设置分光器11，同时又在 配置于光纤网络上的接续盒内设置有分光器30，所以，可以从一个站点侧终端装置10向多 个加入者提供FTTH服务。 但是，在如上所述通过插入多级分光器而使多个加入者共享一条光纤的PON系统 中，事实上针对未来的传送容量的增加存在着拥塞控制(Congestion Control)及确保接收 动态范围等技术课题。作为解决本技术课题(拥塞控制、动态范围的确保等)的一个方法， 考虑转换为SS(Single Star)系统。在转换为SS系统的情况下，由于在站点内侧，光纤芯 数相对于PON系统增多，因此站点内侧光缆需要极细径化 超高密度化。作为用于极细径 化 超高密度化的光纤，适用多芯光纤。 例如，作为多芯光纤，在"Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-341147"(文献1)中公开的光纤，在其剖面上具有二维配置的大于或等于7个纤芯。 另夕卜，在"Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-104443，，(文献2)中，公开了 一种在一条直线上排列多个纤芯的光纤，记载了与光波导通路、半导体光集成元件之间的 连接变得容易的内容。

发明内容
发明人对上述现有技术进行了研究，其结果发现了下述课题。
g卩，对于文献1所记载的多芯光纤，在发送端及接收端难以与光设备等进行连接。这是因为，如文献2中所记载的那样，通常制造出来的光波导通路、半导体光集成元件等光 学设备一般是将多个光接收发送要素(发光区域或感光区域) 一维排列，很难使上述光设 备与剖面上多个纤芯二维配置的多芯光纤进行光学耦合。 另外，对于文献2所记载的多芯光纤，难以使该多芯光纤每一根的芯数大幅增加。 即，如文献2的图l等所公开的那样，以适当的间隔配置的纤芯数量最多为4个。因而，与 在剖面内二维配置多个纤芯的情况相比，很明显纤芯数量的增加存在限制。此外，作为使多 个纤芯排列在一条直线上的方法，可以使纤芯间隔縮小，但如果考虑到相邻的纤芯之间的 交调失真，则对于可以用于光通信系统中的纤芯间隔的最小值，与光纤长度和通信品质相 对应而存在限制。 本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种光通信系统和排列 变换器，该光通信系统将具有二维排列的多个纤芯的多芯光纤用作为光纤网络的一部分， 该排列变换器作为可以将光通信系统中各种结构要素(网络资源)之间进行良好的光学耦 合的连接器，具有下述构造，即，使光入射部或光出射部的排列不同的网络资源之间可以进 行光耦和，并且，缓解现有技术中的光波导通路数量的限制。 本发明所涉及的光通信系统具有多芯光纤，其具有各自作为光学上独立的光波 导通路而起作用的多个纤芯，并且在该多芯光纤的剖面上多个纤芯二维排列；以及光学元 件，其具有与多芯光纤的端面正对的第1端面。光学元件在第l端面上，与多芯光纤中的多
个纤芯的二维排列对应而二维排列有多个透光区域。 在本发明所涉及的光通信系统中，光学元件也可以具有多个光电变换元件，其配 置为与多芯光纤的纤芯排列不同；以及排列变换器，其具有第1端面、第2端面以及多个光 波导通路，该第2端面与多个光电变换元件正对，该排列变换器的多个光波导通路各自的 两个端面固定在第1端面和第2端面上。排列变换器的光波导通路端面的排列为，在第1 端面上形成为所述多芯光纤中的多个纤芯的二维排列，另一方面，在第2端面上形成为多 个光电变换元件的排列。 在本发明所涉及的光通信系统中，光学元件也可以具有作为多个光出射部的多个 发光元件，它们与在光出射面上二维排列的多个发光区域对应地设置。另外，光学元件也可 以具有作为多个光入射部的多个感光元件，它们与在光入射面上二维排列的多个感光区域 对应地设置。 本发明所涉及的排列变换器具有第l端面及第2端面，它们配置为在光学上彼此 相对；以及多个光波导通路，它们各自的两个端面固定在第1端面和前述第2端面上。多个 光波导通路的端面的排列在第1端面和第2端面上不同。 在本发明所涉及的排列变换器中，也可以使相邻的光波导通路之间的间隔在各个 端面上是恒定的，并且在第1端面和第2端面上彼此不同。 此外，在本发明所涉及的排列变换器中，也可以使多个光波导通路各自的纤芯的 外径，与第l端面相比在第2端面上更大。在本发明所涉及的排列变换器中，也可以是多个 光波导通路的端面的排列在第1端面上为二维排列，在第2端面上为一维排列。
本发明所涉及的排列变换器也可以包含多个2芯矩形光纤。在这种情况下，通过 将多个2芯矩形光纤各自的一侧端部进行捆束，从而利用各个端面构成该排列变换器的第 1端面。另一方面，通过将多个2芯矩形光纤各自的另一侧端部进行捆束，从而利用各个端面构成该排列变换器的第2端面。此外，2芯矩形光纤具有2个纤芯区域，它们各自沿着规 定方向延伸，并且作为光波导通路起作用；包层区域，其一体地包裹这2个纤芯区域；以及 树脂包覆层，其设置在包层区域的外周。另外，在2芯矩形光纤中，在与各个纤芯区域延伸 的规定方向正交的平面上，包层区域的外周形状或树脂包覆层的外周形状被成型修整为由 穿过2个纤芯区域的中心的长轴方向、和在2个纤芯区域之间的中央与长轴方向正交的短 轴方向而规定出的大致矩形。特别地，在该排列变换器中，多个2芯矩形光纤各自的一侧端 部作为第l端面而配置为各短轴方向对齐。另外，多个2芯矩形光纤各自的另一侧端部作 为第2端面而配置为各长轴方向对齐。 也可以在第1及第2端面中的至少一侧，将多个2芯矩形光纤各自的端部以彼此 接触的状态配置。2芯矩形光纤的各个端面可以利用粘合剂固定，但通过利用加热而直接熔 敷，则在该排列变换器的端面(第l及第2端面中的至少一侧)上，可以进行纤芯区域间隔 的高精度的调节。 本发明所涉及的排列变换器也可以具有引导部件，其在第1及第2端面中的至少 一侧，将多个2芯矩形光纤各自的端部以维持排列状态的状态进行保持。在这种情况下，该 排列变换器中的端面的形成(2芯矩形光纤的端部排列)变得容易。 另外，优选在第l及第2端面中的至少一侧，相邻的纤芯区域之间的间隔是恒定
的。如上所述，在该排列变换器具有引导部件的结构中，也可以将引导部件设计为，在保持
多个2芯矩形光纤各自的端部时，使相邻的纤芯区域之间的间隔是恒定的。 另外，在本发明所涉及的排列变换器中，也可以使第1及第2端面中的至少一侧与
用于改变纤芯区域间隔的光学元件连接。或者，也可以使第1及第2端面中的至少一侧，相
邻的纤芯之间的间隔是通过将多个2芯矩形光纤的端部在使具有大致矩形剖面的各自的
包层区域一体化后的状态下加工为锥形形状，从而进行调节的。


图1是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式1的结构的图。
图2是用于说明本发明所涉及的排列变换器的一个实施方式(多芯光纤的光入射
端侧)的概略结构的图。 图3A 3D是用于说明图2所示的排列变换器中的各部分的结构的图。 图4是用于说明本发明所涉及的排列变换器的另一个实施方式(多芯光纤的光出
射端侧)的结构的图。 图5是表示多芯光纤沿图1中示出的I-I线的剖面构造的图。 图6A 6E是用于说明对本发明所涉及的排列变换器的一个实施方式进行制造的
方法的一个例子的图。 图7A及图7B是用于说明本发明所涉及的排列变换器的变形例的结构要素即2芯 矩形光纤的构造的图。 图8是作为第1变形例所涉及的排列变换器，示出使用具有矩形外周形状的2芯 矩形光纤而构成的排列变换器的概略结构的图。 图9A 9C是用于说明图8所示的第1变形例所涉及的排列变换器的端面构造的 图。
图IO是作为第l变形例所涉及的排列变换器，示出使用具有矩形外周形状的包层 的2芯矩形光纤而构成的排列变换器的概略结构的图。 图11A IIC是用于说明图IO所示的第l变形例所涉及的排列变换器的端面构 造的图。 图12A及12B是用于说明图10所示的第1变形例所涉及的排列变换器中的各个 端面上的纤芯间隔调节的图。 图13A 13C是用于说明第2变形例所涉及的排列变换器的概略结构的图。
图14A 14C是用于说明第3变形例所涉及的排列变换器的概略结构的图。
图15A及图15B是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式2的结构的图。
图16A及图16B是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式3的结构的图。
图17是表示现有的光通信系统(P0N系统)的结构的图。
具体实施例方式
下面，参照图1、图2、图3A 图3D、图4 图5、图6A 图7B、图8、图9A 图9C、 图10以及图11A 图16B，详细说明本发明所涉及的排列变换器以及包含该排列变换器的 光通信系统的各个实施方式。此外，在附图的说明中，针对相同的要素标注相同标号，省略 重复的说明。(光通信系统的实施方式1) 图1是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式1的结构的图。 本实施方式1所涉及的光通信系统与图17相同地，提供在1个发送站和多个加入
者之间可以进行光通信的FTTH (Fiber To The Home)服务。但是，图1所示的光通信系统
是从发送站经由多芯光纤输出多个信号频道的SS(Single Star)系统。 S卩，实施方式1所涉及的SS系统具有终端站IOOA(发送站)，其作为互联网等现
有的通信系统的最终中继站；加入者住宅200A(加入者)；以及多芯光纤400，其构成在终
端站100A和加入者住宅200A(加入者)之间铺设的光纤网络的一部分，并且在两个端面上
具有二维排列的多个纤芯(光波导区域)。 终端站IOOA具有单片多路(One-Chip Multichannel)OLT IIO(站点侧终端装 置)，其具有各自独立地被驱动控制的一维排列的多个发光区域110a，从上述多个发光区 域110a输出信号光；以及排列变换器120，其将单片多路0LT IIO的光出射面(排列有多个 发光区域110a的面)和多芯光纤400的光入射面光学耦合。多芯光纤400收容在终端站 IOOA侧所采用的极细径'超高密度光缆中。另一方面，加入者住宅200A设置有0NU 210。 为了将多芯光纤400的光出射面和各个加入者住宅200A的0NU 210光学耦合，而在多芯光 纤400的光出射面和各个加入者住宅200A之间也设置有排列变换器300。排列变换器300 和各个加入者住宅200A之间利用构成带状光纤500的各条光纤光学连接。
在终端站IOOA中，单片多路OLT 110是16个发光区域110a—维排列而成的发光 元件。该单片多路OLT 110和二维排列有16个纤芯的多芯光纤400之间设置有排列变换 器120。排列变换器120使单片多路0LT 110中的各个发光区域110a与多芯光纤400中的 各个纤芯一一对应地光学耦合。即，排列变换器120具有多个光波导通路，这些光波导通路 的一侧端面在第1端面120a上二维排列，另一方面，另一侧端面在第2端面120b上一维排列。 具体地说，排列变换器120具有图2所示的构造。S卩，排列变换器120具有第1及 第2端面120a、120b ;以及光波导通路部件310，其包含与各不相同的信号频道对应而准备 的光波导通路。此外，在图2中示出针对每一个信号频道而准备的各自包含光波导通路的 4个光波导通路部件310，但只要光波导通路部件的数量与从单片多路OLT 110输出的信号 频道数量一致或者大于该数量即可，对这些光波导通路部件的数量并没有特别限制。因此， 如上所述，在单片多路OLT 110具有16个发光区域110a的情况下(信号频道数量为16)， 只要设置大于或等于16个光波导通路部件310即可。在该排列变换器120中，第1及第2 端面120a、120b配置为在光学上彼此相对，以作为光输入输出端起作用。另外，多个光波导 通路部件310各自配置在上述第1及第2端面120a、 120b之间，以使得一侧端面310a与第 1端面120a对齐，另一侧端面310b与第2端面120b对齐。在第1端面120a上，将多个光 波导通路部件310的另一侧端面310a以在规定出第1端面120a的x2-y2平面上二维排列 的状态进行保持，以使得多芯光纤400的光入射端面上二维排列的纤芯端面与多个光波导 通路部件310分别一一对应地光学耦合。另外，在第2端面120b上，将多个光波导通路部 件310的一侧端面310b以沿xl轴一维排列的状态进行保持，以使得单片多路OLT 110的 一维排列的发光区域110a与多个光波导通路部件310分别一一对应地光学耦合。此外，在 图2中示出了发光区域110a—维排列的单片多路0LT IIO，但即使在具有多个感光区域的 感光元件中，也可以将这些感光区域一维排列。 具体地说，参照图3A 图3D详细说明图2所示的排列变换器120中的各部分的 结构。此外，图3A示出各个光波导通路部件310的外观，图3B示出沿图3A中的II-II线 的光波导通路部件310的剖面构造，图3C示出在第2端面120b上的光波导通路部件的端 面310b的排列状态，另外，图3D示出在第1端面120a上的光波导通路部件的端面310a的 排列状态。 如图3A所示，各个光波导通路部件310具有锥形形状，其剖面从一侧端面310b朝 向另一侧端面310a逐渐扩大。另外，各个光波导通路部件310如图3B所示，具有纤芯区 域311，其沿规定轴延伸并作为光波导通路区域起作用；以及包层区域312，其设置在纤芯 区域311的外周。 如上所述，在纤芯区域311的外周设置包层区域312的情况下，通过调节第1及第 2端面120a、120b各自的包层区域312的厚度，则可以调节第1及第2端面120a、120b中 的光波导通路间距(纤芯区域311的排列间距)。例如图3C所示，直径为D1的纤芯区域 311 (与光波导通路部件310的端面310b对齐)在第2端面120b上，通过调节包层区域312 的厚度而以间隔dl —维排列。另一方面，在第1端面120a上，如图3D所示，直径为D2 ( > Dl)的纤芯区域311(与光波导通路部件310的端面310a对齐)通过调节包层区域312的 厚度而以间隔d2 二维排列。 通过如上所示构成的排列变换器120， 一维排列的4个发光区域110a与在第2端 面120b上一维排列的光波导通路端面310b光学耦合。另一方面，在第1端面120a上，由 于这些光波导通路310的端面310a变换为二维排列，所以多芯光纤400中的多个纤芯的端 面400a与在该第1端面120a上二维排列的光波导通路端面310a光学耦合。
如上所述构成的多个光波导通路部件310是以第1端面120a上的一侧端面310a的排列和第2端面120b上的另一侧端面310b的排列不同的状态进行保持的，以可以在不 同种类的网络资源之间进行良好的光学耦合。另外，通常需要进行光学耦合的各个网络资 源中的信号频道的出射位置间隔或入射位置间隔不同。因此，如图2及图3A 图3D所示， 多个光波导通路部件310各自具有其剖面面积从第1端面120a朝向第2端面120b逐渐扩 大或縮小的形状，即，包层的外径逐渐扩大或縮小的形状。通过预先将各个光波导通路部件 310的形状加工成上述所示的锥形形状，则可以与需要光学耦合的网络资源的各不相同的 光输入输出位置的数量及排列间距相配合，调节第1及第2端面120a、120b的任一个上的 光波导通路端面310a、310b的数量及排列间距。另外，由于第1及第2端面120a、120b均 容许进行光波导通路端面的二维排列，所以根据该排列变换器120，无论需要光学耦合的网 络资源的种类如何，都可以缓和光波导通路数量的限制。此外，根据网络资源的不同而变化 的光输入输出位置的数量及排列间距，例如为发光元件中的发光区域的数量及排列间距、 感光元件中的感光区域的数量及排列间距、多芯光纤中的多个纤芯的端面400a的数量及 排列间距等。 图4是表示配置在多芯光纤400的光出射端侧的排列变换器300的构造的图。该 排列变换器300的构造基本上与上述排列变换器120相同。S卩，在多芯光纤400的光出射 端面上二维排列的多个纤芯，在终端站100A的外部与在作为连接器的排列变换器300的第 1端面300a(由xl-yl平面规定)上二维排列的多个光波导通路部件310的端面310a光学 耦合。另一方面，在排列变换器300的第2端面300b上沿x2轴一维排列的多个光波导通 路部件310的端面310b，分别与带状光纤500含有的光纤的一侧端部光学耦合。该带状光 纤500的各个光纤在适当的位置被切断，切断后的各条光纤的另一端被引入对应的加入者 住宅200A中(与所设置的ONU 210光学耦合)。 具体地说，排列变换器300具有图4所示的构造。即，排列变换器300具有第1 及第2端面300a、300b ;以及光波导通路部件310，其各自含有与不同的信号频道对应而准 备的光波导通路。此外，在图4中示出针对每一个信号频道而准备的各自包含光波导通路 的4个光波导通路部件310，但只要光波导通路的数量与多芯光纤400的芯数一致，或者大 于该芯数即可，对这些光波导通路部件的数量并没有特别限制。因此，在多芯光纤400具有 16个纤芯的情况下(信号频道数量为16)，只要设置大于或等于16个光波导通路部件310 即可。在该排列变换器300中，第1及第2端面300a、300b配置为彼此相对，以作为光输 入输出端起作用。另外，多个光波导通路部件310分别配置在上述第1及第2端面300a、 300b之间，以使得一侧端面310a与第1端面300a对齐，另一侧端面310b与第2端面300b 对齐。在第1端面300a上，将多个光波导通路部件310的一侧端面310a以在由xl-yl平 面所规定的第1端面300a上二维排列的状态进行保持，以使得多芯光纤400的二维排列的 多个纤芯的端面400b与多个光波导通路部件310分别一一对应地光学耦合。另外，在第2 端面300b上，将多个光波导通路部件310的另一侧端面310b以沿第2端面300b上的x2 轴一维排列的状态进行保持，以使得带状光纤500所包含的光纤(在带状光纤500的站点 侧端部中，多个光纤是以一维排列的状态一体保持的)各自的端面与多个光波导通路部件 310分别一一对应地光学耦合。此外，在该排列变换器300中，多个光波导通路部件310各 自具有图3A 图3D所示的构造。另外，为了将该排列变换器300的第2端面300b上的各 个光波导通路部件310与带状光纤500的各条光纤光学耦合，需要使第2端面300b上的光波导通路间隔(图3C中的纤芯间隔dl)与带状光纤500的纤芯间隔(带状光纤500中包含的光纤的纤芯之间的间隔) 一致。由此，图4所示的多个光波导通路部件310的外径从第1端面300a朝向第2端面300b逐渐縮小。 图5是表示图1所示的多芯光纤400的沿I-I线的剖面构造的图。如该图5所示，多芯光纤400具有多个纤芯(在图5中为16个纤芯)，这些纤芯中的纤芯410属于具有规定的光学特性的第1组，另一方面，纤芯420属于具有与第1组不同的光学特性的第2组。具体地说，在第1及第2组之间，通过使纤芯的折射率分布，纤芯直径等变化而使纤芯之间的传输常数不同。另外，在该多芯光纤400中，通过将光学特性不同的纤芯410、420相邻地排列，从而得到所谓抑制相邻的纤芯之间的串扰的效果。此外，在图5中示出均匀包层的例子，通过采用在各个纤芯周边设置空孔的孔助构造，或者采用在各个纤芯周边设置槽的构造，可以在减少弯曲损耗的同时进一步减少纤芯间的串扰。 下面，参照图6A 图6E详细说明本发明所涉及的排列变换器的制造方法的一个例子。此外，在以下的说明中，针对图2及图3A 图3D中所示的排列变换器120，示出制造具有4个光波导通路部件的排列变换器的例子，但对于图4所示的排列变换器300也可以相同地进行制造。 首先，准备4条去除了外装的树脂包覆层的裸纤，通过将这些准备好的裸纤分别沿其长度方向延伸，而生成锥形形状的光波导通路部件310。在各个光波导通路部件310的一侧端面310b上，包层区域的厚度设定为光波导通路间隔dl的1/2，以使得各个光波导通路部件310中的纤芯区域的间隔成为dl (参照图3C)。另一方面，在各个光波导通路部件310的另一侧端面310a上，包层区域的厚度设定为光波导通路间隔d2的1/2，以使得各个光波导通路部件310中的纤芯区域的间隔成为d2(参照图3D)。 如上所述准备好的4个光波导通路部件310，通过使一侧端面310b沿着xl轴一维排列，另一方面，另一侧端面310a在x2-y2平面上二维排列，由此得到图6A所示的光波导通路束350。 接着，准备由石英玻璃、氧化锆等形成的平板形状的固定部件320、330。固定部件320是用于固定光波导通路束350的一侧端部(光波导通路部件310的端面310b侧)的部件，其具有相当于该排列变换器的第2端面120b的前表面320b、和与前表面320b相对的后表面320a。另外，在该固定部件320上设置有通孔320c，其用于将光波导通路部件310的端面310b侧以沿着xl轴一维排列的状态进行保持。另一方面，固定部件330是固定光波导通路束350的另一侧端部(光波导通路部件310的端面310a侧)的部件，其具有前表面330b、和作为与前表面330b相对的表面并相当于该排列变换器的第1端面120a的后表面330a。另外，在该固定部件330上设置有通孔330c，其用于将光波导通路部件310的端面310a侧以在x2-y2平面上二维排列的状态进行保持。 将具有上述构造的固定部件320安装在光波导通路束350的一侧端部上，并且将固定部件330安装在光波导通路束350的另一侧端部上(参照图6B)。通过这种结构，可以高精度地维持锥形形状的光波导通路部件310各自的排列。 然后，在安装在光波导通路束350的两端上的固定部件320、330之间的空间中，填充用于保护光波导通路束350整体的树脂340，覆盖光波导通路束350的表面。另外，利用该树脂340而固定光波导通路束350和固定部件320、330的相对位置(参照图6C)。
在经过以上工序而得到的该排列变换器中，在相当于固定部件320的前表面320b 的第2端面120b上，维持光波导通路部件310的一侧端面310b —维排列的状态(参照图 6D)。另一方面，在相当于固定部件330的前表面330a的第1端面120a上，维持光波导通 路部件310的另一侧端面310a 二维排列的状态(参照图6E)。 此外，该排列变换器也可以通过除了上述方法之外的制造方法进行制造。例如，也 可以考虑以下方法等，即，将去除了最外层的树脂层后的裸纤以构成最密构造的方式层叠 的基础上，通过在从一侧端至另一侧端之间将这些裸纤的排列进行部分变换，从而在一侧 端部上将光纤端面一维排列，另一方面，在另一侧端部上将光纤端面二维排列。将由此得到 的光纤束(光波导通路束)插入石英玻璃的管中，使光纤束和管一体化(加热)。进而，通 过对该一体化部件进行加热、拉伸而进行调节，以使得一体化部件的端部上的管外径(端 部上的纤芯间隔)达到期望的值。另外，对于任一种方法，显而易见地芯数都不限定为4根， 也适用于大于或等于4根的芯数。
(排列变换器的变形例) 下面，参照图7A 图7B、图8、图9A 图9C、图10、图11A 图IIC及图12A 图 14，详细说明上述排列变换器(本发明所涉及的排列变换器的一个实施方式)的变形例。
如图7A和图7B所示，该变形例所涉及的排列变换器整体或局部由具有矩形剖面 的2芯矩形光纤构成。具体地说，图7A所示的2芯矩形光纤610具有2条纤芯区域611， 它们沿着规定轴AX延伸并作为光波导区域起作用；包层区域612，其将这2条纤芯区域611 一体地进行包裹；以及树脂包覆层613，其设置在包层区域612的外周。在该2芯矩形光纤 610中，相当于最外层的树脂包覆层的外周形状和包层区域612的外周形状都被成型修整 为由穿过2条纤芯区域611的中心的长轴方向Al、和在2条纤芯区域611之间的中央与长 轴方向Al正交的短轴方向A2规定的大致矩形。 另一方面，图7B所示的2芯矩形光纤620具有2条纤芯区域621，它们沿着规定 轴AX延伸并作为光波导区域起作用；包层区域622，其将这2条纤芯区域621 —体地进行 包裹；以及树脂包覆层623，其设置在包层区域622的外周。在该2芯矩形光纤620中，相 当于最外层的树脂包覆层的外周形状为圆形，而包层区域622的外周形状成型修整为由穿 过2条纤芯区域621的中心的长轴方向Al、和在2条纤芯区域621之间的中央与长轴方向 Al正交的短轴方向A2规定的大致矩形。此外，在使用图7B所示的2芯矩形光纤620的情 况下，预先去除准备好的2芯矩形光纤620的两端的树脂包覆层623。 图8是作为第1变形例所涉及的排列变换器，示出应用2条2芯矩形光纤610 (参 照图7A)而构成的排列变换器600a的概略结构的图。如图8所示，准备好的2条2芯矩形 光纤610各自的一侧端部利用粘合剂630以沿短轴方向A2排列的方式被固定，由此形成第 1端面610a。另外，2条2芯矩形光纤610各自的另一侧端部经由粘合剂630以沿长轴方向 Al排列的方式被固定，由此形成第2端面610b。 在图9A 图9C中示出如上所示形成的第1及第2端面610a、610b的结构。此 外，图9A是表示第1端面610a中的纤芯区域611的排列状态的图，图9B是表示第2端面 610b中的纤芯区域611的排列状态的图。另外，如果如图9C所示，设定了树脂包覆层613 的外周形状和纤芯区域611之间的配置关系，则在将多个2芯矩形光纤610的端部沿短轴 方向A2排列或者沿长轴方向Al排列的情况下，在第1及第2端面610a、610b的任一个中都可以设定为使纤芯区域611之间的间隔是恒定的。 下面，图10是作为第1变形例所涉及的排列变换器，示出使用2条2芯矩形光纤620(参照图7B)而构成的排列变换器600b的概略结构的图。如图IO所示，针对准备好的2条2芯矩形光纤620的两端部620a、620b预先去除树脂包覆层623，露出具有矩形外周形状的包层区域622。在该图10示出的第1变形例所涉及的排列变换器600b中，2条2芯矩形光纤620各自的一侧端部在沿短轴方向A2排列的状态下，通过加热而熔融固定(端部的一体化)，由此形成第1端面620a。另外，2条2芯矩形光纤620各自的另一侧端部在沿长轴方向Al排列的状态下，通过加热而熔融固定(端部的一体化)，从而形成第2端面620b。
在图11A 图11C中示出如上所示形成的第1及第2端面620a、620b的结构。此外，图11A是表示第l端面620a中的纤芯区域621的排列状态的图，图lib是表示第2端面620b中的纤芯区域621的排列状态的图。另外，如果如图IIC所示，设定了去除树脂包覆层623之后的包层区域622的外周形状和纤芯区域621之间的配置关系，则在将多个2芯矩形光纤620的端部沿短轴方向A2排列或者沿长轴方向Al排列的情况下，在第1及第2端面620a、620b的任一个中都可以设定为使纤芯区域621之间的间隔是恒定的。
此外，各端面620a、620b中的纤芯区域621之间的间隔可以任意调节。例如，也可以在第1及第2端面620a、620b中的至少一侧，与用于改变纤芯区域621之间的间隔的光学元件连接。或者，也可以如图12A和图12B所示，通过将2条2芯矩形光纤620的端部在使露出的包层区域622 —体化后的状态下加工为锥形形状，从而调节相邻的纤芯区域621之间的间隔。在这里，图12A示出第1端面620a中的相邻的纤芯区域621之间的间隔的调节状态，图12B示出第2端面620b中的相邻的纤芯区域621之间的间隔的调节状态。
另外，第2变形例所涉及的排列变换器还可以如图13A 图13C所示，具有下述构造，即，将准备好的2芯矩形光纤620(也可以是图7A所示的2芯矩形光纤610)的两端利用引导部件进行固定。 g卩，如图13A所示，2条2芯矩形光纤620各自的一侧端部(去除了树脂包覆层623之后的包层区域622)，在插入设置在第1引导部件700a上的引导孔710a中的状态下利用粘合剂等进行固定。另一方面，2条2芯矩形光纤620各自的另一侧端部(去除了树脂包覆层623之后的包层区域622)如图13B所示，在插入设置在第2引导部件700b上的引导孔710b中的状态下利用粘合剂等进行固定。此外，第1引导部件700a是将2条2芯矩形光纤620各自的一侧端部(包层区域622)以沿短轴方向A2排列的状态进行保持的部件。另外，第2引导部件700b是将2条2芯矩形光纤620各自的另一侧端部(包层区域622)以沿长轴方向Al排列的状态进行保持的部件。 在该第2变形例所涉及的排列变换器中，优选第1及第2引导部件700a、700b设计为，在保持2芯矩形光纤620各自的端部时，使得相邻的纤芯区域621之间的间隔是恒定的。在这种情况下，如图13C所示，相对于用于区划出引导孔710a、720b的引导部件的中心(在图中以虚线720表示)而决定纤芯区域621的配置。通过这样设计第1及第2引导部件700a、700b，从而在将2芯矩形光纤620的端部沿短轴方向A2排列或者沿长轴方向Al排列的情况下，在第1及第2端面620a、620b的任一个中都可以设定为使纤芯区域621之间的间隔是恒定的。 此外，上述第l及第2变形例所涉及的排列变换器都使用了 2条2芯矩形光纤610 (或620)，但也可以由更多的2芯矩形光纤构成。例如，也可以由8条2芯矩形光纤(可 以是图7A和图7B中的任意一个结构)构成排列变换器(第3变形例)。图14A 图14C 是作为第3变形例所涉及的排列变换器，分别示出在应用具有图7B所示的构造的2芯矩形 光纤620而构成的排列变换器中，各个端面的纤芯区域621的配置的图。图14A和图14B 中都在短轴方向A2上配置4条2芯矩形光纤620，并且在长轴方向Al上配置2条2芯矩形 光纤620，由此构成该第3变形例所涉及的排列变换器的第1端面620a。在这里，在图14A 和图14B中，准备好的8条2芯矩形光纤620各自的端部的码放朝向不同。另一方面，该第 3变形例所涉及的排列变换器中的第2端面620b如图14C所示，通过在长轴方向Al上配置 8条2芯矩形光纤620的另一端而构成。 此外，在上述排列变换器(实施方式和变形例)中，在纤芯区域一维排列的第2端 面侧，通过将各个纤芯区域与"Japanese PatentApplication Laid-Open Nos. 60-230607， 62-297809， 63-065412 (文献3 5)"中公开的纤芯间隔变换元件光学耦合，则可以将纤芯 区域的二维排列变换为一维排列，同时实现纤芯区域之间的间隔改变。此外，在应用去除了 端部的树脂包覆层的2芯矩形光纤620 (参照图7B)的情况下，在该第3变形例所涉及的排 列变换器中，也可以在如图12A及12B所示，通过加热使各个2芯矩形光纤620的端部(露 出的包层区域622) —体化之后，通过以锥形形状进行延伸，而使第l端面620a侧(纤芯区 域621的二维排列侧)或者第2端面620b侧(纤芯区域621的一维排列侧)的纤芯区域 621之间的间隔改变。
(光通信系统的实施方式2) 图15A及15B是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式2的结构的图。本实 施方式2所涉及的光通信系统与实施方式1相同地，是从作为发送站的终端站100B经由多 芯光纤400输出多个信号频道的SS (Single Star)系统，其提供可以在终端站100B和多个 加入者200B之间进行光通信的FTTH (Fiber To The Home)服务。 即，实施方式2所涉及的SS系统如图15B所示，具有终端站100B (发送站)，其是 互联网等现有的通信系统的最终中继站；加入者住宅200B (加入者)；以及多芯光纤400， 其构成在终端站100B和加入者住宅200B (加入者)之间铺设的光纤网络的一部分，并在两 个端面上具有二维排列的多个纤芯(光波导区域)。 终端站100B具有16个发光区域二维排列而成的单片多路发光元件(TX)150。艮卩， 如图15A所示，单片多路发光元件150具有二维排列的多个发光区域150a，该二维排列与 图5所示的多芯光纤400中的纤芯排列一致。因此，在本实施方式2中，图15A所示的单片 多路发光元件150相当于配置在多芯光纤400的至少一侧的端面侧上的光学元件。另外， 各发光区域150a相当于多个光出射部，其射出用于分别到达多芯光纤400中的多个纤芯的 光。 这样，根据实施方式2的结构，不需要图1所示的实施方式1中的终端站100A内的 排列变换器120，可以将该单片多路发光元件150中的各个发光区域150a和多芯光纤400 中的各个纤芯直接光学耦合。 此外，在本实施方式2中，在加入者住宅200B中设置有ONU 210。另外，为了将多 芯光纤400的光出射面和各加入者住宅200B的0NU210光学耦合，在多芯光纤400的一侧 端面和加入者住宅200B之间设置有排列变换器300。排列变换器300和各加入者住宅200B之间由构成带状光纤的各条光纤光学连接。
(光通信系统的实施方式3) 图16A及16B是表示本发明所涉及的光通信系统的实施方式3的结构的图。本实施方式3所涉及的光通信系统是通过实现经由多芯光纤400进行多个信号频道的发送接收
而构建的多对多的大容量光通信系统，如图16B所示具有发送站100C ;;接收站200C ;以
及多芯光纤400，其构成在发送站100C和接收站200C(接收站)之间铺设的光纤网络的一部分，并在两个端面上具有二维排列的多个纤芯(光波导区域)。但是，本实施方式3所涉及的光通信系统与实施方式2的不同点在于接收站200C具有单片多路感光元件250，该单片多路感光元件250具有二维排列的多个感光区域250a(分别与多芯光纤400的各个纤芯对应)。 在实施方式3所涉及的光通信系统中，终端站100C与实施方式2相同地，具有16个发光区域150a 二维排列而成的单片多路发光元件(TX) 150 (图15A)。因此，单片多路发光元件150的多个发光区域150a以与图5所示的多芯光纤400中的纤芯排列一致的方式进行二维排列。此时，发送站100C中的单片多路发光元件150相当于配置在多芯光纤400的至少一侧的端面侧上的光学元件。另外，各个发光区域150a相当于多个光出射部，其射出用于分别到达多芯光纤400中的多个纤芯的光。这样，在本实施方式3中，也不需要图1所示的实施方式1中的终端站100A内的排列变换器120，可以将该单片多路发光元件150中的各个发光区域150a和多芯光纤400中的各个纤芯直接光学耦合。
另一方面，接收站200C具有16个感光区域250a二维排列而成的单片多路感光元件(RX)250(图16A)。因此，单片多路感光元件250的多个感光区域250a以与图5所示的多芯光纤400中的纤芯排列一致的方式进行二维排列。此时，接收站200C中的单片多路感光元件250相当于配置在多芯光纤400的至少一侧的端面侧的光学元件。这样，在本实施方式3中，除了图l所示的实施方式1中的终端站100A内的排列变换器120之外，也不需要实施方式1及2中的排列变换器300。因此，可以将该单片多路感光元件250中的各个感光区域250a和多芯光纤400中的各个纤芯直接光学耦合。 特别地，如上所述的实施方式3的结构并非如实施方式1及2那样的加入者系统类所示的一对多结构，而是在一对一的结构中，对于希望通信容量增大的光通信系统有效。
根据本发明所涉及的光通信系统，通过在多芯光纤的至少一侧设置具有特殊构造的光学元件，则可以将二维排列有多个纤芯的多芯光纤应用于通信用光传送通路中。另外，根据可以在该光通信系统中作为光学元件应用的本发明所涉及的排列变换器，可以与发光元件、感光元件等需要光学耦合的各种网络资源进行良好的光学耦合，并且可以缓解现有技术中的光波导通路的数量限制。这样，具有上述构造的排列变换器可以应用于由各种网络资源构成的光通信系统。
权利要求
一种光通信系统，其特征在于，具有多芯光纤，其具有各自作为光学上独立的光波导通路而起作用的多个纤芯，并且在该多芯光纤的剖面上所述多个纤芯二维排列；以及光学元件，其具有与所述多芯光纤的端面正对的第1端面，所述光学元件在所述第1端面上，与所述多芯光纤中的多个纤芯的二维排列相对应而二维排列有多个透光区域。
2. 根据权利要求l所述的光通信系统，其特征在于，所述光学元件具有多个光电变换元件，它们配置为与所述多芯光纤的纤芯排列不同；以及排列变换器，其具有所述第1端面、第2端面以及多个光波导通路，该第2端面与所述 多个光电变换元件正对，所述排列变换器的多个光波导通路各自的两个端面固定在所述第 l端面和所述第2端面上，所述排列变换器的光波导通路端面的排列，在所述第1端面上形成为所述多芯光纤中 的多个纤芯的二维排列，另一方面，在所述第2端面上形成为所述多个光电变换元件的排 列。
3. 根据权利要求l所述的光通信系统，其特征在于，所述光学元件具有作为多个光出射部的多个发光元件，它们与在光出射面上二维排列 的多个发光区域对应地设置。
4. 根据权利要求l所述的光通信系统，其特征在于，所述光学元件具有作为多个光入射部的多个感光元件，它们与在光入射面上二维排列 的多个感光区域对应地设置。
5. —种排列变换器，其具有第1端面和第2端面，它们配置为在光学上彼此相对；以及多个光波导通路，它们各自的两个端面固定在所述第1端面和所述第2端面上， 该排列变换器的特征在于，所述多个光波导通路的端面的排列在所述第1端面和所述第2端面上不同。
6. 根据权利要求5所述的排列变换器，其特征在于，相邻的光波导通路之间的间隔在一个端面内是恒定的，并且在所述第1端面和所述第 2端面上彼此不同。
7. 根据权利要求5所述的排列变换器，其特征在于，所述多个光波导通路的各自的纤芯区域的外径，与所述第1端面相比在所述第2端面 上更大。
8. 根据权利要求5所述的排列变换器，其特征在于，所述多个光波导通路的端面的排列在所述第1端面上为二维排列，在所述第2端面上 为一维排列。
9. 根据权利要求5所述的排列变换器，其特征在于，具有多个2芯矩形光纤，该2芯矩形光纤具有2个纤芯区域，它们分别沿着规定方向 延伸并作为光波导通路起作用；包层区域，其将所述2个纤芯区域一体地进行包裹；以及树 脂包覆层，其设置在所述包层区域的外周，并且，在与所述规定方向正交的平面上，所述包层区域的外周形状或所述树脂包覆层的外周形状被成型修整为由穿过所述2个纤芯区域 的中心的长轴方向、和在所述2个纤芯区域之间的中央与所述长轴方向正交的短轴方向而 规定的大致矩形，所述多个2芯矩形光纤各自的一端，作为所述第1端面而配置为各短轴方向对齐，另 一方面，所述多个2芯矩形光纤的各自的另一端，作为所述第2端面而配置为各长轴方向对 齐。
10. 根据权利要求9所述的排列变换器，其特征在于，在所述第1及第2端面中的至少一侧，所述多个2芯矩形光纤各自的端部以彼此接触 的状态配置。
11. 根据权利要求9所述的排列变换器，其其特征在于，还具有引导部件，其在所述第1及第2端面中的至少一侧，将所述多个2芯矩形光纤各 自的端部以维持排列状态的状态进行保持。
12. 根据权利要求9所述的排列变换器，其特征在于，在所述第1及第2端面中的至少一侧，相邻的纤芯区域之间的间隔是恒定的。
13. 根据权利要求11所述的排列变换器，其特征在于，所述引导部件设计为，在保持所述多个2芯矩形光纤各自的端部时，使得相邻的纤芯 区域之间的间隔是恒定的。
14. 根据权利要求9所述的排列变换器，其特征在于，在所述第1及第2端面中的至少一侧，通过与用于改变纤芯区域的间隔的光学元件连 接而对相邻的纤芯区域之间的间隔进行调节。
15. 根据权利要求9所述的排列变换器，其特征在于，在所述第1及第2端面中的至少一侧，相邻的纤芯区域之间的间隔是通过将所述多个 2芯矩形光纤的端部在使具有大致矩形剖面的各自的包层区域一体化后的状态下加工为锥 形形状，从而进行调节的。
全文摘要
本发明涉及一种具有多芯光纤的光通信系统等，该多芯光纤具有在其剖面上二维排列的多个纤芯。在该光通信系统中，设置在发光区域一维排列的OLT和多芯光纤之间的排列变换器具有第1及第2端面、以及多个光波导通路。各个光波导通路配置为，一侧端面与第1端面对齐，另一方面，另一侧端面与第2端面对齐。特别地，第1端面中的光波导通路端面的排列与第2端面中的光波导通路端面的排列不同，有助于不同种类的网络资源之间的光学耦合。
文档编号G02B6/42GK101782669SQ20101000229
公开日2010年7月21日 申请日期2010年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者屉冈英资 申请人:住友电气工业株式会社