特開 2025-22593 マルチコアファイバの光接続器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025022593

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】マルチコアファイバの光接続器

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/26 20060101AFI20250206BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20250206BHJP

   G02B 6/02 20060101ALN20250206BHJP

【ＦＩ】

G02B6/26 301

G02B6/32

G02B6/02 461

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127312

(22)【出願日】2023-08-03

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構、「Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ超大容量無線通信を支える空間多重光ネットワーク・ノード技術の研究開発研究開発項目２ ＳＤＭ光ネットワークシステム技術 副題：経済性と転送性能に優れた空間多重光ネットワークの研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】相馬 大樹

(72)【発明者】

【氏名】若山 雄太

(72)【発明者】

【氏名】別府 翔平

【テーマコード（参考）】

2H137

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H137AB01

2H137BA18

2H137BC05

2H137BC12

2H137BC51

2H250AC64

2H250AC83

2H250AC94

2H250AC95

(57)【要約】

【課題】マルチコア光ファイバの同じ種別の端面同士の接続数が奇数となった場合に生じる光送信機と光受信機との誤接続を解消させる光接続器を提供する。
【解決手段】光接続器は、第１面と、前記第１面に入力された複数の光信号が出力される第２面と、前記複数の光信号の伝搬方向に向いて見たとき、前記第２面から出力される前記複数の光信号が、前記第１面に入力された前記複数の光信号に対して鏡面対象の関係になる様に前記複数の光信号の前記第２面からの出力位置を調整する調整手段と、を備えている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と、
前記第１面に入力された複数の光信号が出力される第２面と、
前記複数の光信号の伝搬方向に向いて見たとき、前記第２面から出力される前記複数の光信号が、前記第１面に入力された前記複数の光信号に対して鏡面対象の関係になる様に前記複数の光信号の前記第２面からの出力位置を調整する調整手段と、
を備えている光接続器。

【請求項2】

前記調整手段は、前記第１面に入力された前記複数の光信号を反射する反射手段を有する、請求項１に記載の光接続器。

【請求項3】

前記反射手段は、前記第１面に入力された前記複数の光信号を９０度だけ偏向する、請求項２に記載の光接続器。

【請求項4】

前記調整手段は、２つのシリンドリカルレンズを有する、請求項１に記載の光接続器。

【請求項5】

前記２つのシリンドリカルレンズそれぞれの平面側が互いに対向して配置される、請求項４に記載の光接続器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、マルチコアファイバの光接続器に関する。

【背景技術】

【0002】

伝送容量を拡大するために、マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）を用いた光通信システム（以下、ＭＣＦ光通信システム）が注目されている。ＭＣＦは、複数のコアを有する光ファイバであり、複数のコアは、例えば、ＭＣＦの中心から等距離の位置に等間隔で配置される。ＭＣＦの各コアにはコア番号が割り当てられ、コア番号は、ＭＣＦに設けたマーカに基づき特定される。

【0003】

２つのＭＣＦを接続する場合、同じコア番号同士が接続される様に２つのＭＣＦの相対的な回転位相を調整した後に融着処理が行われる。しかしながら、作業ミス等により２つのＭＣＦの相対的な回転位相がズレた状態で２つのＭＣＦが接続され得る。特許文献１は、この様な場合に回転位相のズレを補正するための光接続器を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第７２６１７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１（Ａ）は、４コアのＭＣＦ５０の側面図であり、図１（Ａ）の左右方向は、ＭＣＦ５０の長手方向に対応する。ＭＣＦ５０は、Ａ端面とＢ端面の２つの種別の端面を有する。図１（Ｂ）はＡ端面に向かってＭＣＦ５０を見た状態を示し、図１（Ｃ）はＢ端面に向かってＭＣＦ５０を見た状態を示している。図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示す様に、ＭＣＦ５０にはマーカ５３が設けられ、マーカ５３に最も近いコアのコア番号が＃１である。Ａ端面において、コア番号は時計回り方向に増加する。一方、Ｂ端面において、コア番号は反時計回り方向に増加する。以下の説明において、コア番号が＃ｎ（本例において、ｎは１～４までの整数）のコアをコア＃ｎと表記する。Ａ端面とＢ端面は、マーカ５３と、マーカ５３に最も近い基準コアとの位置関係により判定される。つまり、マーカ５３が、基準コアと、基準コアと時計回り方向において隣接するコアとの間にある端面はＡ端面であり、マーカ５３が、基準コアと、基準コアと反時計回り方向において隣接するコアとの間にある端面はＢ端面である。

【0006】

図２は、ＭＣＦ５０を用いたＭＣＦ光通信システムの例を示している。光送信機（ＴＸ）＃ｎ（ｎは１～４までの整数）が送信する光信号＃ｎをＭＣＦ５０のコア＃ｎに入力するために、ファンイン・ファンアウト（ＦＩＦＯ）と呼ばれる光デバイスが使用される。同様に、ＭＣＦ５０のコア＃ｎからの光信号＃ｎを光受信機（ＲＸ）＃ｎに入力するためにＦＩＦＯが使用される。送信側で使用されるＦＩＦＯ＃１のＭＣＦ５０と接続する側の端面はＢ端面であり、受信側で使用されるＦＩＦＯ＃２のＭＣＦ５０と接続する側の端面はＡ端面である。図２に示す様に、ＭＣＦ光通信システムにおける光伝送路は、一般的に、複数のＭＣＦ５０（図２では３つ）を直列に接続することで構成される。図２によると、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＡ端面が接続され、ＭＣＦ５０－２のＢ端面とＭＣＦ５０－３のＡ端面が接続されている。そして、ＭＣＦ５０－１のＡ端面がＢ端面を有するＦＩＦＯ＃１に接続され、ＭＣＦ５０－３のＢ端面がＡ端面を有するＦＩＦＯ＃２に接続されている。図２の様に接続することで、ＴＸ＃ｎが送信した光信号＃ｎは、各ＭＣＦ５０－１～５０－３のコア＃ｎを介してＲＸ＃ｎに届くことになる。

【0007】

ここで、通信局舎間においてＭＣＦ５０は単独で敷設されるのではなく、複数のＭＣＦ５０を収容する光ケーブルの形態で敷設される。図３は、光ケーブル７０に収容されている複数のＭＣＦ５０を示している。なお、図３においては、網掛の長方形がＭＣＦ５０である。図３に示す様に、一般的に、光ケーブル７０の端面において、当該光ケーブルに収容されている複数のＭＣＦ５０の端面の種別は同じではなく、Ａ端面とＢ端面が混在する。これは、異なる光ケーブルに収容されている２つのＭＣＦ５０を接続する際、Ａ端面とＡ端面や、Ｂ端面とＢ端面といった、同じ種別の端面同士を接続しなければならないといった状況が生じることを意味する。

【0008】

図４は、図２と同様の図であるが、ＭＣＦ５０－１のＢ端面がＭＣＦ５０－２のＢ端面と接続され、ＭＣＦ５０－２のＡ端面がＭＣＦ５０－３のＢ端面と接続され、受信側にはＡ端面を有するＦＩＦＯ＃２ではなく、Ｂ端面を有するＦＩＦＯ＃１が使用され、ＭＣＦ５０－３のＡ端面と接続されている点で図２と相違する。なお、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＢ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－１のコア＃１とＭＣＦ５０－２のコア＃１が接続されているものとする。したがって、ＭＣＦ５０－１のコア＃２とＭＣＦ５０－２のコア＃４が接続され、ＭＣＦ５０－１のコア＃３とＭＣＦ５０－２のコア＃３が接続され、ＭＣＦ５０－１のコア＃４とＭＣＦ５０－２のコア＃２が接続されている。よって、ＴＸ＃１が送信した光信号＃１はＲＸ＃１に届き、ＴＸ＃３が送信した光信号＃３はＲＸ＃３に届くが、ＴＸ＃２が送信した光信号＃２はＲＸ＃２ではなくＲＸ＃４に届き、ＴＸ＃４が送信した光信号＃４はＲＸ＃４ではなくＲＸ＃２に届くことになる。

【0009】

図５は、図２と同様の図であるが、ＭＣＦ５０－１のＢ端面がＭＣＦ５０－２のＢ端面と接続され、ＭＣＦ５０－２のＡ端面がＭＣＦ５０－３のＡ端面と接続されている点で図２と相違する。なお、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＢ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－１のコア＃１とＭＣＦ５０－２のコア＃１が接続され、ＭＣＦ５０－２のＡ端面とＭＣＦ５０－３のＡ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－２のコア＃１とＭＣＦ５０－３のコア＃１が接続されているものとする。したがって、ＭＣＦ５０－１のコア＃２とＭＣＦ５０－２のコア＃４が接続され、ＭＣＦ５０－２のコア＃４とＭＣＦ５０－３のコア＃２が接続される。また、ＭＣＦ５０－１のコア＃３とＭＣＦ５０－２のコア＃３が接続され、ＭＣＦ５０－２のコア＃３とＭＣＦ５０－３のコア＃３が接続される。さらに、ＭＣＦ５０－１のコア＃４とＭＣＦ５０－２のコア＃２が接続され、ＭＣＦ５０－２のコア＃２とＭＣＦ５０－３のコア＃４が接続される。したがって、ＴＸ＃ｎが送信した光信号＃ｎはＲＸ＃ｎに届くことになる。

【0010】

図４及び図５の説明から明らかな様に、Ａ端面とＡ端面との接続や、Ｂ端面とＢ端面との接続といった、同じ種別の端面同士の接続箇所の数が偶数又は０の場合、ＴＸ＃ｎが送信した光信号＃ｎはＲＸ＃ｎに届くことになる。なお、図５では、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＢ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－１のコア＃１とＭＣＦ５０－２のコア＃１が接続され、ＭＣＦ５０－２のＡ端面とＭＣＦ５０－３のＡ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－２のコア＃１とＭＣＦ５０－３のコア＃１が接続されているものとしたが、相対的な回転位相のズレにより、その様な接続にならない場合も生じ得る。しかしながら、その様な場合には、例えば、特許文献１が開示する光接続器により誤接続を解消させることができる。

【0011】

一方、同じ種別の端面同士の接続箇所の数が奇数の場合、一部のＴＸが送信した光信号は、目的とするＲＸに届かないことになる。つまり、同じ種別の端面同士の接続箇所の数が奇数の場合、ＭＣＦ光通信システムを使用する光送信機と光受信機との誤接続が生じる。この様な誤接続は、特許文献１が開示する光接続器によっても解消させることができない。

【0012】

本開示は、ＭＣＦの同じ種別の端面同士の接続数が奇数となった場合に生じる光送信機と光受信機との誤接続を解消させる光接続器を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本開示の一態様によると、光接続器は、第１面と、前記第１面に入力された複数の光信号が出力される第２面と、前記複数の光信号の伝搬方向に向いて見たとき、前記第２面から出力される前記複数の光信号が、前記第１面に入力された前記複数の光信号に対して鏡面対象の関係になる様に前記複数の光信号の前記第２面からの出力位置を調整する調整手段と、を備えている。

【発明の効果】

【0014】

本開示によると、ＭＣＦの同じ種別の端面同士の接続数が奇数となった場合に生じる光送信機と光受信機との誤接続を解消させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ＭＣＦの説明図。

【図2】ＭＣＦ光通信システムの構成例を示す図。

【図3】光ケーブルに収容されるＭＣＦの例を示す図。

【図4】同じ種別の端面同士の接続箇所が奇数の場合に誤接続が生じることの説明図。

【図5】同じ種別の端面同士の接続箇所が偶数の場合に誤接続が生じないことの説明図。

【図6】実施形態による光接続器を使用したＭＣＦ光通信システムの構成例を示す図。

【図7】実施形態による光接続器の説明図。

【図8】実施形態による光接続器の説明図。

【図9】ＭＣＦの２つの端面を示す図。

【図10】光接続器の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0017】

図６は、本開示による光接続器１００を使用したＭＣＦ光通信システムを示している。図６は、図４で説明した誤接続を解消させるためにＢ端面とＢ端面との接続箇所において光接続器１００を使用している。図７及び図８は、本実施形態による光接続器１００の説明図である。なお、図７及び図８では、光接続器１００を直方体として示しているが光接続器１００の形状は直方体に限定されず任意の形状とされ得る。光接続器１００は、ＭＣＦ５０に接続される２つの面１０１及び１０２を有する。以下の説明では、光信号の伝搬方向、つまり、図７では面１０１と面１０２とを結ぶ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する面内の１つの方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向の両方に直交する方向をＹ方向とする。一例として、面１０１は、ＭＣＦ５０－１のＢ端面に接続され、面１０２は、ＭＣＦ５０－２のＢ端面に接続される。面１０１から面１０２への複数の光信号の伝搬経路上には、面１０２から出力される光信号の位置を調整するための図示しない調整部が設けられる。以下、調整部が行う処理について説明する。

【0018】

図８（Ａ）は、ＭＣＦ５０－１のＢ端面のコア＃１～コア＃４からの光信号＃１～光信号＃４が入力される面１０１の領域を示している。図８（Ａ）の＃１～＃４は、光信号＃１～光信号＃４を示している。なお、図８（Ａ）は、Ｚ方向に向いて見たときのもの、つまり、光接続器１００の外部から面１０１を見た状態を示している。図８（Ｂ）は、光信号＃１～光信号＃４が出力される面１０２の領域を示している。図８（Ｂ）の＃１～＃４は、光信号＃１～光信号＃４を示している。なお、図８（Ｂ）は、Ｚ方向に向いて見たときのもの、つまり、光接続器１００の内部から面１０２を見た状態を示している。また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、黒丸はＭＣＦの中心に接続される面１０１及び面１０２の位置を示し、点線は、当該中心を通るＹ方向の線であり、以下では"基準線"と表記する。

【0019】

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す様に、光接続器１００は、面１０１に入射した光信号を、面１０２では、面１０１に入射した光信号の鏡面対象となる様に変換して出力する。つまり、光接続器１００は、光信号＃１及び光信号＃３については、面１０１への入射位置と同じ面１０２の位置から出力する。一方、光接続器１００は、光信号＃２については、面１０１への入射位置と基準線とのＸ方向の距離が同じであるが、基準線に対して面１０１への光信号＃２の入射位置とはＸ方向において反対側の位置から光信号＃２を出力する。光信号＃４についても、光信号＃２と同様である。

【0020】

したがって、ＭＣＦ５０－１のコア＃２から出力された光信号＃２は、ＭＣＦ５０－２のコア＃２に入力され、ＭＣＦ５０－１のコア＃４から出力された光信号＃４は、ＭＣＦ５０－２のコア＃４に入力され、誤接続が解消される。

【0021】

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ、ＭＣＦ５０のＡ端面及びＢ端面を示している。なお、図９（Ａ）は、図１（Ｂ）のＡ端面を４５度だけ反時計回り方向に回転させた状態を示し、図９（Ｂ）は、図１（Ｃ）のＢ端面を４５度だけ時計回り方向に回転させた状態を示している。図４の説明では、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＢ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－１のコア＃１とＭＣＦ５０－２のコア＃１が接続されているものとした。例えば、ＭＣＦ５０－１のＢ端面とＭＣＦ５０－２のＢ端面との接続箇所においては、ＭＣＦ５０－１のコア＃１、コア＃２、コア＃３、コア＃４が、ＭＣＦ５０－２のコア＃２、コア＃１、コア＃４、コア＃３に接続されたものとする。この場合も、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示す様に、光接続器１００により誤接続を解消させることでできる。

【0022】

図８（Ｃ）は、上記の様に接続された場合に、ＭＣＦ５０－１のＢ端面のコア＃１～コア＃４からの光信号＃１～光信号＃４が入力される面１０１の領域を示している。図８（Ｃ）の＃１～＃４は、光信号＃１～光信号＃４を示している。なお、図８（Ｃ）は、Ｚ方向に向いて見たときのもの、つまり、光接続器１００の外部から面１０１を見た状態を示している。図８（Ｄ）は、光信号＃１～光信号＃４が出力される面１０２の領域を示している。図８（Ｄ）の＃１～＃４は、光信号＃１～光信号＃４を示している。なお、図８（Ｄ）は、Ｚ方向に向いて見たときのもの、つまり、光接続器１００の内部から面１０２を見た状態を示している。また、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）において、黒丸はＭＣＦの中心に接続される面１０１及び面１０２の位置を示し、点線は、当該中心を通るＹ方向の線であり、以下では"基準線"と表記する。

【0023】

図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示す様に、光接続器１００は、面１０１に入射した光信号を、面１０２では、面１０１に入射した光信号の鏡面対象となる様にして出力する。つまり、光接続器１００は、面１０１への入射位置における光信号＃１及び光信号＃２の位置関係を、面１０２では基準線に対して反転させて出力する。同様に、光接続器１００は、面１０１への入射位置における光信号＃３及び光信号＃４の位置関係を、面１０２では基準線に対して反転させて出力する。

【0024】

したがって、ＭＣＦ５０－１のコア＃ｎから出力された光信号＃ｎは、ＭＣＦ５０－２のコア＃ｎに入力され、誤接続が解消される。

【0025】

なお、図６では、同じ種別の端面同士を接続する位置に光接続器１００を使用していたが、光接続器１００を使用する位置は、他の接続点、つまり、ＦＩＦＯ＃１とＭＣＦ５－１との接続点、ＭＣＦ５０－２とＭＣＦ５０－３との接続点、或いは、ＭＣＦ５０－３とＦＩＦＯ＃１との接続点であっても良い。さらに、同じ種別の端面同士の接続数が奇数の場合に用いる光接続器１００の数は１つであり、同じ種別の端面同士の接続数と同じ数の光接続器１００を使用する必要はない。

【0026】

図１０は、光接続器１００の調整部の構成例を示している。図１０（Ａ）は、２つのシリンドリカルレンズ１０３の平面側を対向させた構成を調整部としている。面１０１は、２つのシリンドリカルレンズ１０３の内の一方のシリンドリカルレンズ１０３の凸面側と対向し、面１０２は、２つのシリンドリカルレンズ１０３の内の他方のシリンドリカルレンズ１０３の凸面側と対向する。この構成により、面１０１に入射した複数の光信号とは鏡面対象になる光信号を面１０２から出力することができる。図１０（Ｂ）は、光を反射するミラー１０４を調整部としたものである。図１０（Ｂ）では、ミラー１０４によって光を９０度だけ偏向している。ミラー１０４で光を反射することで、面１０１に入射した複数の光信号とは鏡面対象になる光信号を面１０２から出力することができる。図１０（Ｂ）に示す様に、光接続器１００における光の伝搬方向（図７のＺ方向）は調整部内において変化する形態であっても良い。

【0027】

以上、本実施形態による光接続器１００により、ＭＣＦの同じ種別の端面同士の接続数が奇数となった場合に生じる光送信機と光受信機との誤接続を解消させることができる。また、本実施形態による光接続器１００により、各局舎に配備するＦＩＦＯの種類も１つとすることができる。つまり、図２に示す様に、接続するＭＣＦ５０の端面の種類に応じて、使用するＦＩＦＯは、ＦＩＦＯ＃１又はＦＩＦＯ＃２となるが、光ケーブルに収容されるＭＣＦ５０の端面が揃っていないため、使用するＦＩＦＯの種別は、接続の直前に確定することが生じる。したがって、どちらの端面であっても対処できる様に、ＦＩＦＯ＃１とＦＩＦＯ＃２の２つのＦＩＦＯを事前に用意しておく必要があった。しかしながら、光接続器１００により誤接続を解消できるため、各局舎にＦＩＦＯ＃１とＦＩＦＯ＃２の内のいずれか一方のみを用意しておくだけで、光送信機と光受信機を適切に接続することができる。

【0028】

なお、図８（Ｂ）は、Ｚ方向に向いて見たときのもの、つまり、光接続器１００の内部から面１０２を見た状態を示しているが、面１０２を光信号の伝搬方向とは逆方向、つまり、光接続器１００の外部から面１０２を見ると、面１０２から出力される各光信号の位置は、図８（Ａ）と同様になる。これは、図８（Ｃ）についても同様である。したがって、光接続器１００は、面１０２に向かって見たときの面１０２からの各光信号の出力位置を、面１０１に向かって見たときの面１０１への各光信号の入力位置と同じ様にするデバイスということもできる。

【0029】

なお、４コアのＭＣＦ５０を例にして実施形態の説明を行ったが、本発明は、任意のコア数のＭＣＦ５０に対して適用できる。なお、同じ種別の端面同士の接続において、２つのＭＣＦ５０の総てのコア同士が１：１で接続されるのは、Ａ端面に向かって見たときのコア配置が、Ｂ端面に向かって見たときのコア配置の鏡面対象となっている場合である。したがって、より詳しくは、本発明は、２つの種別のコア配置が鏡面対象となっているＭＣＦ５０である限り、任意のコア数のＭＣＦ５０に対して適用できる。そして、光接続器１００は、面１０１の第１位置に入射した光信号を、面１０２の第２位置から出力する。ここで、当該光信号の伝搬方向に向いて見たとき、第２位置と基準線とのＸ方向の距離と、第１位置と基準線とのＸ方向の距離は同じであるが、第２位置は、基準線に対して第１位置とはＸ方向において反対側の位置となる。なお、第１位置と第２位置のＹ方向における位置は同じである。

【0030】

以上の構成により、ＭＣＦの同じ種別の端面同士の接続数が奇数となった場合に生じる光送信機と光受信機との誤接続を解消させることができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

【0031】

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0032】

１０１、１０２：面、１０３：シリンドリカルレンズ、１０４：ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】