特表2023-507373低レイテンシパッチコードのための光コネクタアセンブリ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-22
(54)【発明の名称】低レイテンシパッチコードのための光コネクタアセンブリ
(51)【国際特許分類】
G02B 6/38 20060101AFI20230215BHJP
G02B 6/255 20060101ALI20230215BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20230215BHJP
G02B 6/032 20060101ALI20230215BHJP
【ＦＩ】
G02B6/38
G02B6/255
G02B6/02 411
G02B6/032 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022536931
(86)(22)【出願日】2020-12-16
(85)【翻訳文提出日】2022-07-27
(86)【国際出願番号】 US2020065392
(87)【国際公開番号】W WO2021127032
(87)【国際公開日】2021-06-24
(31)【優先権主張番号】62/948,372
(32)【優先日】2019-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509094034
【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100114915
【弁理士】
【氏名又は名称】三村 治彦
(74)【代理人】
【識別番号】100125139
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100209808
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 高志
(72)【発明者】
【氏名】コラード，マット
(72)【発明者】
【氏名】クレンプ，トリスタン
(72)【発明者】
【氏名】マンガン，ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】ブラッドリー，ケルヴィン，ビー．
(72)【発明者】
【氏名】リアン，ユエ
(72)【発明者】
【氏名】サヴラン，ブライアン
(72)【発明者】
【氏名】スタッフォード，トーマス
【テーマコード（参考）】
2H036
2H250
【Ｆターム（参考）】
2H036MA11
2H036PA01
2H036QA01
2H036QA23
2H036QA29
2H036QA43
2H250AC32
2H250AC33
2H250AC37
2H250AC53
2H250AE25
2H250AE26
2H250AE27
2H250AE28
2H250AE29
2H250AF04
2H250AH11
(57)【要約】
本明細書は、光ファイバ間の結合損失を低減するためのシステム、方法、および製造品が記載され、より具体的には、低レイテンシパッチコードのための不整合モードフィールド径（ｍｆｄ）および光コネクタアセンブリを使用することによって、中空コア光ファイバ（ＨＣＦ）および別のファイバ、例えばソリッドコア光ファイバ（ＳＣＦ）の間の結合損失を低減する。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された製造品であって、第１のモードフィールド径（ＭＦＤ）を有する中空コアファイバ（ＨＣＦ）と、
前記第１のＭＦＤの９０％以下である第２のＭＦＤを有するソリッドコアファイバ（ＳＣＦ）と、
前記ＨＣＦおよび前記ＳＣＦの間にスプライスされたブリッジファイバを含むスプライスオンコネクタ（ＳＯＣ）アセンブリであって、前記ブリッジファイバは、前記第２のＭＦＤよりも大きく前記第１のＭＦＤよりも小さい第３のＭＦＤを有するＳＯＣアセンブリとを備える製造品。
【請求項2】
前記ＳＯＣは、反射率を低減するために前記ＨＣＦおよびＳＣＦの間の角度付きスプライスを特徴とする請求項１に記載の製造品。
【請求項3】
前記角度付きスプライスは、中空コアファイバ（ＨＣＦ）およびブリッジファイバの間の０°～１５°の範囲内の角度を特徴とする請求項２に記載の製造品。
【請求項4】
前記ブリッジファイバは、５０μｍ２～１０００μｍ２の有効面積を特徴とする超大面積（ＵＬＡ）ファイバであることを特徴とする請求項１に記載の製造品。
【請求項5】
前記ＳＣＦは、前記ＨＣＦのコア壁領域の直径の６１％以下である基本ＭＦＤを有する請求項１に記載の製造品。
【請求項6】
前記ブリッジファイバおよび前記ＳＣＦの間の前記スプライスは、前記ＳＯＣのフェルール内に位置する請求項１に記載の製造品。
【請求項7】
複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された製造品であって、第１のＭＦＤを有するＨＣＦと、
前記ＨＣＦにスプライスされた近位端および遠位端を有するＳＣＦであって、前記ＳＣＦは前記近位端において第２のＭＦＤを有し、前記遠位端において第３のＭＦＤを有し、前記第２のＭＦＤは、前記第３のＭＦＤよりも大きく、前記第３のＭＦＤは、前記第１のＭＦＤの９０％以下である製造品。
【請求項8】
前記ＳＣＦは、熱膨張コア（ＴＥＣ）ファイバである請求項７に記載の製造品。
【請求項9】
前記ＳＣＦは、前記ＨＣＦにスプライスされた前記近位端における拡張可能クラッド端部および前記遠位端における固定クラッド端部を特徴とするスモールフォームファクタ（ＳＦＦ）ファイバである請求項７に記載の製造品。
【請求項10】
前記ＳＣＦの前記近位端における前記スプライスは、反射率を減少させる角度付きスプライスを特徴とする請求項７に記載の製造品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年１２月１６日付の米国仮特許出願第６２／９４８，３７２号の優先権を主張し、その出願は引用することにより本明細書の一部をなす。
本明細書では、光ファイバ間の結合損失を低減するための、より具体的には、モードフィールド径（ＭＦＤ）不整合の使用を通して、中空コア光ファイバ（ＨＣＦ）およびソリッドコアファイバ（ＳＣＦ）等の別のファイバの間の結合損失を低減するためのシステム、方法、および製造品が説明される。低レイテンシパッチコードのための光コネクタアセンブリのための製造のシステム、方法、および製造品が、本明細書でさらに説明される。
本出願は、２０１９年１２月１６日付の米国仮特許出願第６２／９４８，３７２号の優先権を主張し、その出願は引用することにより本明細書の一部をなす。
本明細書では、光ファイバ間の結合損失を低減するための、より具体的には、モードフィールド径（ＭＦＤ）不整合の使用を通して、中空コア光ファイバ（ＨＣＦ）およびソリッドコアファイバ（ＳＣＦ）等の別のファイバの間の結合損失を低減するためのシステム、方法、および製造品が説明される。低レイテンシパッチコードのための光コネクタアセンブリのための製造のシステム、方法、および製造品が、本明細書でさらに説明される。
【背景技術】
【0002】
中空コア光ファイバは、センシング、通信、より高出力の光パルス送出などにおけるブレークスルー性能改善を提供する強力な技術プラットフォームである。実際、そのレイテンシは真空中の光波の伝搬とほぼ等しいので、中空コア光ファイバは、データセンタ、高周波株式取引通信リンク、分散コンピューティング環境、高性能コンピューティングなどに対する魅力的な解決策を提供する。株式取引アプリケーションでは、例えば、中空コア光ファイバは、取引コンピュータ間のデータ伝送時間の減少を可能にし、取引プログラムがプログラムされた取引をより迅速に完了することを可能にすると考えられている。
【0003】
中空コアファイバは、ここでは、ソリッドでないコアを有する任意のファイバとして定義される。ソリッドでないコアは、真空であり得るか、または空気、水素、もしくはアルゴン等の希ガス等のガスで充填され得る中空コア等であり得る。本開示では、光バンドギャップクラッドを有する中空コアファイバが例示されるが、任意の中空コアファイバ（例えば、反共振リングＨＣＦ、ネステッド反共振ノードレスＨＣＦ、レボルバーＨＣＦ、結合チューブＨＣＦ、Ｋａｇｏｍｅ ＨＣＦ等）間の結合損失は、本明細書で説明される方法によって低減することができる。典型的には、中空コアファイバは、標準的なソリッドコア光ファイバよりも大きいコア直径を有し、ファイバにおける損失の支配的な原因であるコアの縁部において空気／ガラス界面と重なる光の量を減少させる。
【0004】
光リンクにおいて、レイテンシは、信号の送信および受信の間の時間である。近年、例えば、データセンタ内での高周波取引及びエラーチェックをサポートするために、光ネットワークにおける低レイテンシの必要性が重要になっている。ＨＣＦは、極めて低いレイテンシを提供するだけでなく、温度安定性、低い非線形性および放射硬度も提供する。低レイテンシ、温度非依存性、低非線形性、放射硬度などの中空コアファイバの望ましい特性を利用する光学セットアップまたはシステムでは、ＨＣＦは、通常、標準的な市販のＳＣＦ、典型的にはソリッドコアシングルモードファイバ（ＳＭＦ）用に設計された標準的な光学構成要素に１つまたはいくつかの点で結合される必要がある。したがって、これらの接続は、多くの場合、システムの可能な限り最良の性能にとって重要であるため、これらの接続またはスプライスの結合損失を最小限に抑えることが、当技術分野において依然として必要とされている。典型的には、結合損失には２つの主な原因があり、（１）空気／ガラス界面におけるフレネル後方反射、（２）ＨＣＦおよびＳＣＦの間にあり得るモードフィールド／モード形状の不整合である。ＨＣＦの基本モードの横断プロファイルは、ＳＭＦの基本モードとは実質的に異なり得るので、これらのモード間の最小結合損失を達成するために両方のファイバにおける最良のＭＦＤ比が何であるかは不明である。
【発明の概要】
【0005】
本発明は、当技術分野における必要性に対処し、中空コア光ファイバを含む接続における結合またはスプライシング損失を低減することを対象とする。例えば、ＨＣＦおよびＳＭＦの間の結合損失またはスプライシング損失は、ＨＣＦのＭＦＤよりも著しく小さいＭＦＤを有するＳＭＦを選択することによって、一方向において最小化され得る。本発明の例示的な実施形態によれば、全体的な結合損失を最小限に抑えるために、ＳＣＦおよびＨＣＦの間に第３のファイバの短いセクションを追加することが有利であり得る。この追加のファイバは、「ブリッジ」ファイバまたはモードフィールド適応ファイバ（ＭＦＡＦ）と呼ばれることがあり、その形状はその長さに沿って変化してもしなくてもよい。
【0006】
本明細書では、低レイテンシの「パッチコード」またはブリッジファイバを生成するために、ＨＣＦを終端するための新規な光コネクタアセンブリが提示される。ＳＣＦのＭＦＤが小さすぎる場合、またはＨＣＦのＭＦＤが大きすぎて最小損失を達成できない場合、１つまたは複数のブリッジファイバが、損失を低減するためにＳＣＦおよびＨＣＦの間でスプライスまたはコネクタ接続され得る。ブリッジファイバの形状は、例えば、熱膨張コア（ＴＥＣ）またはスモールフォームファクタ（ＳＦＦ）ファイバを使用することによって、一定であってもよく、またはその長さに沿って変化してもよい。
【0007】
本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された製造品が本明細書で説明され、製造品は、第１のモードの伝搬をサポートするＨＣＦと、ＨＣＦに結合されたＳＣＦとを含む。より具体的には、本明細書で説明する例示的な実施形態は、低レイテンシパッチコードのためのモードフィールド不整合および光コネクタアセンブリによってＨＣＦおよびＳＣＦの間の結合損失を低減することに関する。
【0008】
本発明の例示的な実施形態は、第１のＭＦＤを有するＨＣＦと、第１のＭＦＤの９０％以下である第２のＭＦＤを有するＳＣＦと、ＨＣＦおよびＳＣＦの間にスプライスされたブリッジファイバを含むスプライスオンコネクタ（ＳＯＣ）アセンブリとを含む、複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された製造品の形態をとることであって、ブリッジファイバは、第２のＭＦＤよりも大きく第１のＭＦＤよりも小さい第３のＭＦＤを有する。
【0009】
本発明のさらなる例示的な実施形態は、第１のＭＦＤを有するＨＣＦと、ＨＣＦにスプライスされた近位端および遠位端を有するＳＣＦであって、近位端に第２のＭＦＤを、遠位端に第３のＭＦＤをさらに有するＳＣＦとを含む、複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された製造品の形態をとることであって、第２のＭＦＤは第３のＭＦＤよりも大きく、第３のＭＦＤは第１のＭＦＤの９０％以下である。
【0010】
本発明のさらなる例示的な実施形態は、複数の光ファイバ間の結合損失を低減するように構成された方法の形態をとることであって、本方法は、第１のＭＦＤを有するＨＣＦをＳＣＦファイバに結合するステップを含み、ＳＣＦは、ＨＣＦにスプライスされた近位端と遠位端とを有し、ＳＣＦは、近位端に第２のＭＦＤを、遠位端に第３のＭＦＤをさらに有し、第２のＭＦＤは第３のＭＦＤよりも大きく、第３のＭＦＤは第１のＭＦＤの９０％以下である。
【0011】
本発明の他のさらなる実施形態および態様は、以下の議論の過程で、添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下で詳細に説明されるように、本発明は、結合損失を最小限に抑えるために、中空コア光ファイバおよび他のファイバの間の様々なタイプの結合およびスプライスの特性を評価することに関する。例えば、「空気」コアに沿った光信号光の伝送は（中空コアファイバの様々な構成の場合のように）、レイテンシの約３分の１の低減に対応する、標準的なシリカコア光ファイバに関連する伝送速度よりも約５０％大きい伝送速度を提供する。上述のように、この特徴は、低レイテンシ通信リンクに依存する高周波取引会社に特に適用される。低レイテンシはまた、数万のサーバを相互接続するために数キロメートルの光ケーブルが使用されるデータセンタ／スーパーコンピュータにおける用途を有する。上述のように、本発明の一実施形態は、ＨＣＦのＭＦＤよりも著しく小さいＭＦＤを有するＳＭＦを選択することによって、ＨＣＦおよびＳＭＦの間の結合損失またはスプライシング損失が最小化されることを可能にする。本開示では、ＭＦＤという用語は基本モードを指し得る。さらに、本発明のさらなる実施形態によれば、全体的な結合損失を最小限に抑えるために、ＳＭＦおよびＨＣＦの間に、ここでは「ブリッジ」ファイバまたはモードフィールド適応ファイバ（ＭＦＡＦ）と呼ばれる第３のファイバの短いセクションを追加することが有利であり得る。
【0014】
ＨＣＦによって提供される低レイテンシ特性を完全に利用するために、過剰なファイバ長は、展開中の光路長を最小限にするために回避されるべきである。さらに、スプライス点における弛みループおよびコイルも回避されるべきである。したがって、ファイバは、ＨＣＦをＳＣＦにスプライシングすることを含み得るフュージョンスプライシング法を使用して、最小限の規定された長さに展開され得る。しかしながら、これらのスプライシング法単独では、非常にロバストなアセンブリ（例えば、２５０μｍの非緩衝ファイバまたは９００μｍの緩衝ファイバを融合スプライシングし、スプライスプロテクタ内に配置）をもたらさない場合がある。本明細書に記載される例示的な実施形態によれば、中空コアファイバのコネクタ化を介して、よりロバストなアセンブリを実現することができる。
【0015】
光ファイバの信頼できるコネクタ化を提供するための１つの技術は、ファイバがポリマー、ガラス、またはセラミックフェルールにエポキシ化され、その後、劈開および研磨されることを必要とする。この技術はＳＣＦに使用することができるが、このプロセスは、ファイバを損傷させるか、エポキシおよび／またはデブリでファイバを充填することによって、ファイバの光バンドギャップ微細構造の伝送特性に悪影響を及ぼすため、この技術は一般にＨＣＦには不適当である。したがって、信頼性のあるコネクタ化を実行するために、ＨＣＦは、ＳＣＦに融合スプライシングされる場合があり、次いで、従来の手順を使用して確実にコネクタ化され得る。しかしながら、レイテンシを最小限に抑えるために、例示的なコネクタは、ＨＣＦを含むケーブルが理想的な経路に配備されると現場で設置される。また、上述のように、ＨＣＦをＳＣＦに直接（例えば、標準的なシングルモードソリッドコアファイバに）融合スプライシングすることは、主にＭＦＤ不整合に起因して、高い挿入損失をもたらし得る。したがって、改善された損失性能、スプライス保護、およびケーブルストレインリリーフを提供しながら、ＨＣＦを迅速に終端させるように特に構成された、事前研磨されたコネクタが利用され得る。
【0016】
対数（デシベル）スケールであって、ＨＣＦおよびＳＭＦの間の合計結合またはスプライシング損失α（ｄＢ）は、以下の２つの項の合計である。
【数1】
【0017】
第１の項α（ｄＢ）Ｆｒｅｓｎｅｌは、実質的に異なる有効屈折率のため、不可避のフレネル反射である。１５５０ｎｍの波長では、典型的には、ｎｅｆｆＳＭＦ＝１．４５およびｎｅｆｆＨＣＦ＝１であってもよく、α（ｄＢ）Ｆｒｅｓｎｅｌ＝０．１５ｄＢをもたらす。フレネル反射光がファイバに沿って後方に伝搬してシステムに望ましくないノイズを引き起こすことを回避するために、スプライスをファイバ断面に対して角度を付けることができる。第２の項α（ｄＢ）ｍｏｄｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ（図３Ａ参照）は、ＨＣＦにおける（電気）場ＥＨＣＦとＳＭＦにおけるＥＳＭＦとの横方向オーバーラップ積分によって近似される、２つのファイバにおける基本モードの不整合に起因し、対称半双線型形式の表記法を使用すると、以下のようになる。
上記式の２つのベクトル場Ｕ、Ｖはデカルト座標系の方向ｘ、ｙ、ｚに方向における成分Ｕｘ、Ｕｙ、ＵｚおよびＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚをそれぞれ有し、ファイバ断面である横断領域にわたっている。
【数2】
【0018】
本明細書で説明される実施形態は、ＨＣＦおよびＳＣＦの異なるタイプおよびサイズの膨大な数の組み合わせに適用され得る。ＨＣＦおよびＳＣＦの両方は、シングルモードファイバまたはマルチモードファイバであってもよく、それぞれが１つまたはいくつかのコア（例えば、シングルコアファイバまたはマルチコアファイバ）を有してもよい。マルチモードマルチコアＨＣＦおよびシングルモードＳＣＦ、シングルコアマルチモードＨＣＦおよびマルチモードＳＣＦなどの任意の組み合わせが可能である。
【0019】
ＨＣＦの例として、図１は、約４．５μｍのクラッド穴間隔および２３μｍのコア直径を有する１９セル中心コア１１０を有する例示的なＨＣＦ１００の断面を示す。中心コアの左右に、このＨＣＦは、１３．６μｍの直径を有する、シャントコアと呼ばれることが多い２つのより小さい７セルの外側コア１２０を有する。これらの外側コア１２０は、ファイバの伝送特性を改善するために追加されてもよい。本発明の概念を同様に適用することができる代替的なＨＣＦは、より小さい又はより大きい異なる数のシャントコアを有するか、又はシャントコアを全く有しない場合がある。
【0020】
図２は、本発明の一実施形態による、１９セルコア１１０および６つの外側コア１２０（シャント）を有する例示的なＨＣＦにおける基本モードを示すプロット２００である。結合損失を最小限に抑えるために、ＳＭＦの基本モードは、ＨＣＦのコア壁領域との比較的小さい重なりを有し得る。プロット２００の矢印は電場の局所方向を示し、陰影は光強度の平方根に比例する。図２で使用される例示的なＨＣＦは１９セルＨＣＦであるが、本発明の代替的な実施形態は、この構造に限定されず、任意の数のセルおよび外側コアを使用するＨＣＦに対する変更を可能にし、これには、外側コアを有さない場合、すなわちシングルコアＨＣＦが含まれるが、これに限定されない。
【0021】
ＨＣＦの基本モードの電場（および磁場）の方向は、ＨＣＦのこのコア壁領域において強く位置依存性であることに留意することが重要である（図２参照）。対照的に、例示的なＳＭＦは、典型的には、より均一に配向された電場（および磁場）を有する基本モードを有し得る。コア壁領域とのそのような低減された重なりは、ＳＭＦがＨＣＦのＭＦＤよりも小さいＭＦＤを有する場合に達成される。
【0022】
しかし、ＳＭＦのＭＦＤを小さくしすぎると、結合損失も増大する。例として、図３Ａのグラフ３００は、ガウスモード形状を有するＳＭＦから図２のＨＣＦへのモード不整合損失（スプライシングまたは結合損失からフレネル反射損失を引いた損失）を示す。１５５０ｎｍの波長において、０．２９ｄＢの例示的な最小モード不整合損失は、約１５μｍのＭＦＤを有するＳＭＦを使用することによって達成され得る。これは、ＨＣＦのＭＦＤのわずか約８３％であり、１５５０ｎｍで約１８μｍである（図３Ｂのグラフ３５０を参照）。対照的に、１５５０ｎｍで１８μｍのＭＦＤを有するＳＭＦが選択された場合（図３Ａの太線を参照）、モード不整合損失は約０．５ｄＢ、すなわち最適損失よりも０．２１ｄＢ高い。本発明の一実施形態によれば、例示的なＳＭＦのＭＦＤは、例示的なＨＣＦのＭＦＤの８５％以下であり得る。本発明の代替実施形態によれば、例示的なＳＭＦのＭＦＤは、例示的なＨＣＦのＭＦＤの９０％以下であり得る。
【0023】
最適なＳＭＦ ＭＦＤがＨＣＦのＭＦＤよりも著しく小さいという事実は、広範囲のＨＣＦコア直径および異なるＨＣＦ設計でさえも当てはまる。例えば、図４のグラフ４００は、ＨＣＦの相対コアサイズｄｃｏｒｅ，ｒｅｌの関数としての最適ＭＦＤ比（最適ＳＭＦ ＭＦＤをＨＣＦのＭＦＤで割ったもの）を示し、これは、ｄｃｏｒｅ，ｒｅｌ＝ｄｃｏｒｅ／（５＊Ｐ）として定義され、絶対コア直径ｄｃｏｒｅおよび微細構造のピッチＰは、当業者に知られているように、ミクロ構造中のセルの平均直径である。２つのファイバ、ＨＣＦ１およびＨＣＦ２は、例えば、空気充填率、ｄｃｏｒｅ、製造日などのいくつかの特徴が異なる。それにもかかわらず、両方の場合において、最適なＭＦＤ比は常に約８３％である。他のＨＣＦ設計および／またはＳＣＦ設計の場合、最適比（ＳＣＦ ＭＦＤをＨＣＦ ＭＦＤで割ったもの）は８３％から異なっていてもよく、例えば８０％～８５％、または７０％～９０％、または６０％～９５％、または５０％～９９％の値であってもよい。
【0024】
したがって、図４は、測定が困難であり得るＨＣＦのモーダル特性、すなわちそのＭＦＤに関してＳＭＦの最適なＭＦＤを正規化する。加えて、図５は、ＨＣＦのコア直径の測定がはるかに容易であることに関して正規化している。図５のグラフ５００は、ＳＭＦ ＭＦＤおよびＨＣＦコア直径の間の関係を示す。これらのユニットにおいて、ＳＭＦの最適なＭＦＤは、広範囲のＨＣＦコア直径にわたって、ＨＣＦ１およびＨＣＦ２の両方について、ＨＣＦのコア直径の約５６％である。言い換えれば、ＳＣＦの最適なＭＦＤは、ＨＣＦのコアの直径の半分よりもわずかに大きいだけであり得る。本発明の一実施形態によれば、例示的なＳＭＦのＭＦＤは、例示的なＨＣＦのコア直径の５８％以下であり得る。本発明の代替実施形態によれば、例示的なＳＭＦのＭＦＤは、例示的なＨＣＦのコア直径の６１％以下であり得る。他のＨＣＦ設計および／またはＳＣＦ設計の場合、最適比（ＳＣＦ ＭＦＤをＨＣＦコア直径で割ったもの）は、５６％から異なってもよく、例えば、５０％～６０％、または４０％～７０％、または３０％～８０％、または２０％～９０％の値であり得る。
【0025】
ＨＣＦが、ＨＣＦセクションに沿った伝搬損失を低減するのに有利であり得る大きなコア、例えば、２５μｍ以上の直径を有する場合、利用可能なＳＣＦのＭＦＤは、最適値未満であり得る。例えば、最適なＭＦＤは、ＨＣＦのコア直径の５６％であり得るが、利用可能な最大のＳＣＦは、ＨＣＦのコア直径のわずか４０％のＭＦＤを有し得る。そのような場合、ＨＣＦおよびＳＣＦの間に「ブリッジ」ファイバを追加することが有利であり得ることであって、ブリッジファイバのＭＦＤは、利用可能なＳＣＦのＭＦＤよりも大きいが、最適なＭＦＤよりも小さい。４０％の利用可能な比率および５６％の目標比率を有する前記例では、例えばＨＣＦコア直径の４８％の中間ＭＦＤを有するブリッジファイバは、ブリッジファイバを有さない場合と比較して全体的な結合損失を低下させ得る。
【0026】
ＨＣＦが、望ましくない高次モードの数を低減するために有利であり得る、小さいコア、例えば、２０μｍ以下の直径を有する場合、利用可能なＳＣＦのＭＦＤは、最適よりも大きい場合がある。例えば、最適なＭＦＤは、ＨＣＦのコア直径の５６％であり得るが、利用可能な最小のＳＣＦは、ＨＣＦのコア直径の７２％のＭＦＤを有し得る。そのような場合、ＨＣＦおよびＳＣＦの間に「ブリッジ」ファイバを追加することも有利であり得ることであって、ブリッジファイバのＭＦＤは、利用可能なＳＣＦのＭＦＤよりも小さいが、最適なＭＦＤよりも大きい。７０％の利用可能な比率および５６％の目標比率を有する上記の例では、ＨＣＦコア直径の例えば６３％の中間ＭＦＤを有するブリッジファイバは、ブリッジファイバを有さない場合と比較して全体的な結合損失を低下させ得る。
【0027】
上述のように、結合損失またはスプライシング損失をさらに低減するために、例示的なＳＭＦおよび例示的なＨＣＦの間に第３のファイバ（典型的には短いセクション）を使用することが有利であり得る。したがって、ＭＦＤの単一の変化は、ＭＦＤの２つのより小さい変化によって置き換えられ得る。より一般的には、１つまたは複数のファイバまたは導波路（典型的には短いセクション）をＳＭＦおよびＨＣＦの間で使用して、ＭＦＤのさらにより緩やかな変化を達成することができる。代替的な実施形態によれば、テーパは、その長さに沿ったＭＦＤの連続的な変化とともに使用され得る。そのような長手方向に変化するＭＦＤはまた、熱膨張コア（ＴＥＣ）ファイバ、またはスモールフォームファクタ（ＳＦＦ）ファイバへのスプライスを用いて達成され得る。
【0028】
モード不整合およびスプライシングまたは結合損失をさらに低減するために、様々なドーパントおよびドーピングプロファイル（例えば、屈折率を変化させる）が例示的なＳＭＦの先端で使用されてもよく、および／またはガス、液体、もしくは固体が例示的なＨＣＦのコアもしくはクラッドセルに含まれてもよい。さらに、本開示の代替実施形態によれば、しばしば反射率と呼ばれる望ましくない後方反射を低減するために、ＨＣＦおよびＳＣＦの間に角度付きスプライスが存在し得る。一般に、角度付きスプライスは、反射光をファイバに沿って戻る方向以外の方向に向けることができる。また、反射率が著しく低下する場合がある。しかしながら、挿入損失は、角度付きスプライスを使用することによって減少するとは予想されない場合がある。いくつかの実施形態では、挿入損失は角度付きスプライスでさえ増加し得るが、リターン損失は減少する。
【0029】
例示的な角度付きスプライスは、限定はしないが、ＨＣＦおよびブリッジファイバの間、ブリッジファイバおよびＳＣＦの間、ＨＣＦおよびＴＥＣファイバの間、ＨＣＦおよびＳＦＦファイバの間など、ＨＣＦおよびＳＣＦの間の任意の場所に位置し得る。さらに、例示的な角度付きスプライスは、０°～１５°、好ましくは１°～８°または１°～４°の範囲内であり得ることに留意されたい。例えば、一実施形態によれば、８°のスプライス角は、反射光を少なくとも１００ｄＢ減衰させることができる。ファイバを含む光学システムを損なわないリターン損失は、おそらく１００ｄＢを必要としないであろうが、２０ｄＢのみを必要としてもよく、その場合、角度付きスプライスは、より浅い角度（例えば、３°または４°）を特徴とし得る。角度スプライスを通して低い伝送損失を維持する難しさは、必要とされる角度とともに増加し得る。
【0030】
本発明のさらなる実施形態は、ＨＣＦの迅速かつ容易なフィールド終端を提供する新規な光コネクタアセンブリの設計に関する。これらの新しい光コネクタアセンブリは、低レイテンシパッチコードを生成するために使用され得る。最適な光学性能および設置速度のために、これらの新しいコネクタアセンブリは、融着スプライスオンコネクタ（ＳＯＣ）として構成される。簡潔にするために、本明細書では、本発明はＳＣ型コネクタとして提示されるが、他のコネクタ構成（例えば、ＬＣ、ＭＵ、ＦＣ、ＭＰＯ（標準的な貫通孔ＭＴフェルールまたはレンズ付きマルチファイバフェルールを有する）、および他のシンプレックスまたはマルチファイバ変形である）も実現可能であり、含まれることを理解されたい。図６は、ＳＯＣを使用するＨＣＦ終端のための例示的なアセンブリ６００の分解図である。図６に示すようにＳＣ型コネクタとして構成されるこれらの新しいコネクタアセンブリは、グリップ６８０、コネクタプラグアセンブリ６７０、スプライスプロテクタ６６０、ケーブル保持部材６３０、およびケーブル支持アセンブリ６２０からなる。アセンブリ６００はまた、ＨＣＦケーブル６１０と、アラミドヤード６４０と、ＨＣＦ６５０とを含む。
【0031】
図７は、例えばコネクタプラグアセンブリ６７０などのＳＯＣプラグアセンブリ７００の拡大図を示す。コネクタプラグアセンブリ７００は、ノベルファイバスタブ７１０と、バッファチューブ７２０と、プラグハウジング７３０と、フェルール７４０とを含み得る。本明細書に記載される例示的な実施形態によれば、コネクタプラグアセンブリ７００のノベルファイバスタブ７１０は、フェルール７４０において研磨され、遠位端において予め劈開され得る。従来の構成要素（例えば、ピグテール）とは対照的に例示的なＳＯＣプラグアセンブリ７００を使用する利点の１つは、ＳＯＣプラグ設計のロバスト性および汎用性である。例えば、ＳＯＣは、ケーブルのアラミドに取り付けられ、したがって改善された機械的強度を有するようにサイズ決定および設計され得る。
【0032】
図８は、例えばコネクタプラグアセンブリ６７０などのＳＯＣプラグアセンブリ８００の分解図を示す。例示的なコネクタプラグアセンブリ８００は、プラグハウジング８８０と、フェルール８７０と、フェルールフランジ８６０と、バッファチューブ８５０と、ノベルファイバスタブ８４０と、スプリングプッシュ８３０と、スプリング８２０と、プラグハウジング８８０の後部にスナップ嵌めして他の構成要素をキャプチャするリテーナ８１０とを含むことができる。
【0033】
図９は、ＳＯＣ設置後のＳＣＦ－超大面積ファイバ（ＵＬＡ）－ＨＣＦ構成９００を示す。例示的な構成９００は、ＨＣＦ９１０と、スプライスジョイント９２０および９４０を有するＵＬＡ９３０と、ＳＣＦ９５０と、バッファチューブ９６０と、フェルールフランジ９７０と、フェルール９８０とを特徴とする。図９に描写されるＳＯＣアセンブリは、研磨されたフェルール内のＳＣＦ９５０から成るファイバスタブと、バッファチューブ９６０から退出するＳＣＦ９５０の端部に「ブリッジ」ファイバとしてスプライスされる短い長さのＵＬＡ９３０から成る、事前劈開遠位端とを用いて構成される。上述したように、ＵＬＡファイバ９３０は、ＭＦＤ不整合による損失を最小化するために、そのＭＦＤが所与のＨＣＦに対する最適なＳＣＦ ＭＦＤよりも小さいが、現在のＳＣＦのＭＦＤよりも大きいように選択される。具体的には、ＨＣＦ９１０を終端するときに低損失を保証するために、ＵＬＡファイバ９３０の有効面積は、５０μｍ２～１０００μｍ２、さらにより具体的には１００μｍ２～４００μｍ２、さらにより具体的には１１５μｍ２～２００μｍ２であるべきである。コネクタがフィールド内のＨＣＦ９１０に融合スプライシングされると、ＵＬＡ９３０は、ＨＣＦ９１０およびＳＣＦ９５０の間の「ブリッジ」として機能する。
【0034】
例えば、２５μｍのコア直径を有するＨＣＦの場合、ＳＣＦの最適なＭＦＤは、約１４μｍであり得るが、利用可能なＳＣＦは、わずか約１０μｍのＭＦＤを有し得る。この場合、ＭＦＤが例えば１２μｍのＵＬＡを選択することができた。フィールドスプライスが行われると、スプライスは小さなスプライスプロテクタを用いて保護される。次いで、残りのコネクタ構成要素（例えば、ケーブル保持部材６３０、ケーブル支持アセンブリ６２０、およびグリップ６８０）を取り付けてアセンブリを完成させ、したがってスプライスジョイントをさらに保護することができる。
【0035】
図１０は、ＳＯＣ設置後のＳＣＦ－ＵＬＡ－ＨＣＦ構成１０００を示し、ＳＣＦ－ＵＬＡスプライス１０７０がフェルール１０６０内に配置されている。図１０に描写されるように、ＳＯＣアセンブリは、研磨されたフェルール１０６０内に位置付けられる、ある長さのＳＣＦ１０８０と、フェルール１０６０内に位置付けられるＳＣＦ１０８０の端部にブリッジファイバとして（スプライスジョイント１０７０において）スプライスされる、ある長さのＵＬＡファイバ１０３０から成る、事前劈開遠位端ととともに構成される。この構成は、ＳＣＦ１０８０の長さをＵＬＡファイバ１０３０の長さにフュージョンスプライシングし、エポキシをフェルール１０６０に注入し、スプライスジョイント１０７０がフェルール１０６０内に位置決めされるまで接合ファイバをフェルール１０６０に挿入することによって達成される。次に、エポキシを硬化させる。次いで、フェルール１０６０の端面から出るＳＣＦ１０８０は、劈開および研磨される。その後、ＵＬＡファイバ１０３０を劈開して、事前劈開ファイバスタブを形成する。ＵＬＡファイバ１０３０は、ＭＦＤ不整合による損失を最小化するために、そのＭＦＤが所与のＨＣＦ１０１０に対する最適なＳＣＦ ＭＦＤよりも小さいが、現在のＳＣＦ１０８０のＭＦＤよりも大きいように選択される。具体的には、ＨＣＦをスプライスジョイント１０２０で終端するときに低損失を確保するために、ＵＬＡファイバ１０３０の有効面積は、５０μｍ２～１０００μｍ２、さらにより具体的には１００μｍ２～４００μｍ２、さらにより具体的には１１５μｍ２～２００μｍ２であるべきである。コネクタがフィールド内のＨＣＦ１０１０にフュージョンスプライシングされると、ＵＬＡファイバ１０３０は、ＨＣＦ１０１０およびＳＣＦ１０８０の間の「ブリッジ」として機能する。
【0036】
例えば、２５μｍのコア直径を有するＨＣＦの場合、ＳＣＦの最適なＭＦＤは、約１４μｍであり得るが、利用可能なＳＣＦは、わずか約１０μｍのＭＦＤを有し得る。この場合、ＭＦＤが例えば１２μｍのＵＬＡファイバを選択し得る。フィールドスプライスが行われると、スプライスは小さなスプライスプロテクタを用いて保護される。次いで、残りのコネクタ構成要素（例えば、ケーブル保持部材６３０、ケーブル支持アセンブリ６２０、およびグリップ６８０）を取り付けてアセンブリを完成させ、したがってスプライスジョイントをさらに保護することができる。この構成１０００は、スプライスプロテクタ６６０内部のスプライシングポイントを２つから１つに減らし、アセンブリのロバスト性を高め、アセンブリプロセスを容易にする。さらに、例示的構成１０００は、バッファチューブ１０４０と、フェルール１０６０と連通するフェルールフランジ１０５０とを含んでもよい。
【0037】
図１１は、ＳＯＣ設置後のＨＣＦ－熱膨張コア（ＴＥＣ）ファイバ構成１１００を示す。図１１に示すように、ＳＯＣアセンブリは、ある長さの熱膨張コア（ＴＥＣ）ファイバ１１７０からなるファイバスタブを用いて構成される。例示的なＴＥＣファイバ１１７０は、結合を改善するためにＴＥＣファイバ１１７０の一部分のＭＦＤを増加させる拡張コア端部１１３０を特徴とし得る。例えば、ＴＥＣファイバ１１７０は、ＴＥＣファイバ１１７０の一部分（例えば、２．５ｍｍの長さ）にわたってコアサイズを拡張するように、一端（１１３０）上で従来のＳＭＦを加熱することによって生産されてもよい。したがって、この拡張コア端部１１３０は、ＴＥＣファイバ１１７０が、ファイバ１１７０のシングルモードおよび光学特性を保持しながら、より大きいＭＦＤを有する光を受光することを可能にする。熱膨張はＴＥＣファイバ１１７０の屈折率プロファイルを変化させ得るが、通常周波数は変化せず、したがって、拡張プロセスを通してシングルモード状態が維持される。
【0038】
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、ＴＥＣファイバ１１７０の拡張コア端部１１３０は、スプライスジョイント１１２０においてＨＣＦ１１１０にスプライスされた事前劈開遠位端を形成する。ＴＥＣファイバ１１７０の反対側の端部は、ＳＯＣの研磨されたフェルール１１６０内にある。この反対側の端部は、ＳＯＣが最終的に結合されるリンク内の対向コネクタ内の別のＳＣＦのＭＦＤに等しいかまたは近くなるように選択されたＭＦＤを有する。ＴＥＣファイバ１１７０は、損失を最小限に抑えるために、拡張コア端部におけるそのＭＦＤが最適なＳＣＦのＭＦＤに等しいか又は近くなるように選択される。
【0039】
例えば、３０μｍのコア直径を有するＨＣＦの場合、ＳＣＦの最適なＭＦＤは約１７μｍであり得るが、利用可能なＳＣＦは、わずか約１０μｍのＭＦＤを有し得る。この場合、拡張コア端部において、例えば１５μｍ～１８μｍのＭＦＤ、例えば最適なＭＦＤに近いＭＦＤを有するＴＥＣファイバを選択することができる。その拡張コア端部におけるＴＥＣのＭＦＤが最適なＭＦＤ（例えば、最適な１７μｍの代わりに１８μｍ）よりも大きい場合であっても、全体的な損失は、ブリッジファイバが存在しない場合よりも依然として低い可能性がある。より一般的には、１２μｍ～２０μｍの範囲の公称ＭＦＤ（拡張コア端部における）を有し、さらにより一般的には１０μｍ～３０μｍの公称ＭＦＤを有し、さらにより一般的には５μｍ～５０μｍのＭＦＤを有するＴＥＣファイバが、光学性能を最適化するために利用される。一実施形態によれば、例示的なＴＥＣファイバのコアは、ＴＥＣファイバの近位端におけるＭＦＤがＴＥＣファイバの遠位端におけるＭＦＤよりも少なくとも４０％大きくなるように拡張され得る。
【0040】
ＴＥＣファイバ１１７０は、ＨＣＦ１１００からＳＣＦ１１７０への低損失送信を可能にする。フィールドスプライスが実行されると、スプライスは、小型スプライスプロテクタ６６０を使用して保護される。さらに、例示的構成１１００は、バッファチューブ１１４０と、フェルール１１６０と連通するフェルールフランジ１１５０とを含んでもよい。次いで、残りのコネクタ構成要素（例えば、ケーブル保持部材６３０、ケーブル支持アセンブリ６２０、およびグリップ６８０）を取り付けてアセンブリを完成させ、したがってスプライスジョイントをさらに保護することができる。
【0041】
図１２は、ＳＯＣ設置後のＨＣＦ－スモールフォームファクタファイバ（ＳＦＦ）ファイバ構成１２００を示す。図１２に描写されるように、ＳＯＣアセンブリは、研磨されたフェルール１２６０内のＳＦＦファイバ１２３０および事前劈開遠位端から成るファイバスタブを伴って構成される。ＳＦＦ１２３０の外径（ＯＤ）は、スプライスジョイント１２２０においてＨＣＦ１２１０にスプライスされるときに、ファイバクラッド直径の差が、図１２に描写されるように、ＳＦＦファイバ１２３０のコアの拡張を引き起こすように選択される。例示的なＳＦＦファイバ１２３０は、光ファイバシステムのＳＦＦコネクタ内で利用されるいくつかの物理的にコンパクトなファイバ設計のいずれかを指すことができる。ＳＦＦファイバ１２３０を特徴とするそのようなＳＦＦコネクタは、従来のコネクタよりも小さくてもよい（例えば、従来のコネクタの半分のサイズ）。
【0042】
例えば、８０μｍのＯＤを有するＳＦＦファイバを１２５μｍのＯＤを有するファイバにスプライシングすると、ＳＦＦファイバに著しいコア拡張が誘発され得る。７０μｍ～１００μｍ、またはより一般的には６０μｍ～１１０μｍ、またはさらに一般的には５０μｍ～１２０μｍの範囲の公称クラッド直径を有するＳＦＦファイバは、所望のスプライス後コア拡張を達成するために利用され得る。一実施形態によれば、例示的なＳＦＦファイバのコアは、ＳＦＦファイバの近位端におけるＭＦＤがＳＦＦファイバの遠位端におけるＭＦＤよりも少なくとも４０％大きくなるように拡張され得る。
【0043】
新たに拡張されたコアを有する例示的なＳＦＦ１２３０は、ＨＣＦ１２１０からＳＣＦ１２３０への低損失送信を可能にする。フィールドスプライスが実行されると、スプライスは、小型スプライスプロテクタ６６０を使用して保護される。さらに、例示的構成１２００は、バッファチューブ１２４０と、フェルール１２６０と連通するフェルールフランジ１２５０とを含んでもよい。次いで、残りのコネクタ構成要素（例えば、ケーブル保持部材６３０、ケーブル支持アセンブリ６２０、およびグリップ６８０）を取り付けてアセンブリを完成させ、したがってスプライスジョイントをさらに保護することができる。
【0044】
本明細書に提示される構成は、前述のように、ＳＣ型コネクタを具現化するが、他のコネクタ構成（すなわち、ＬＣ、ＭＵ、ＦＣ、ＭＰＯ（標準貫通孔ＭＴフェルールまたはレンズ付きマルチファイバフェルールを伴う）、および他のシンプレックスまたはマルチファイバ変形例）が、実現可能であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく利用されてもよく、本発明は、そのような変形例を含む。また、本明細書に提示されるコネクタ構成は、アラミド糸強度部材を有するジャケット付きケーブルの終端に適しているが、本明細書に記載される例示的な実施形態はまた、バッファファイバ、リボン化ファイバ、ローラブルリボンなどの他のケーブル付きファイバ構成にも適用され得る。
【0045】
また、例えば、特にＨＣＦのＭＦＤとＳＣＦのＭＦＤが大きく異なる場合に、隣接するファイバ端のＭＦＤ間の最大差を低減するために、ＳＣＦおよびＨＣＦの間に２つ以上のブリッジファイバを使用することも有利であり得る。
【0046】
本明細書全体にわたって説明される例示的な実施形態は、ＨＣＦに適用可能であるだけでなく、他のタイプの微細構造化ファイバ、並びにより一般的には、典型的なＳＭＦの基本モードの横断形状とは異なる横断形状を有する基本モードを有するファイバにも適用され得る。特に、コモンＳＣＦおよびそのような異なるファイバの間の結合損失は、異なるファイバのＭＦＤよりも著しく小さいＭＦＤを有するＳＣＦを選択することによって最小限に抑えることができる。具体的には、異なるファイバの基本モードが、半径方向に（すなわち、通常はファイバの対称軸である光軸から離れて）単調に減少しない横方向強度プロファイルを有する場合、および／または、異なるファイバの基本モードの電場ベクトルの方向または位相の空間的変動が、光軸から遠く離れているよりも光軸付近であまり顕著でない場合、結合損失は最小化され得る。これらの場合、ＳＣＦの著しく小さいＭＦＤは、その基本モードプロファイルがＳＣＦの基本モードプロファイルと著しく異なる、ファイバの外側半径方向領域とのＳＣＦの基本モードの重なりを低減する。
【0047】
本発明のさらなる態様は、例えば、ＨＣＦおよびＳＭＦ等の光ファイバ間の結合損失またはスプライシング損失を低減するための方法に関する。これらの例示的な方法は、例示的なＨＣＦを、著しく小さいＭＦＤを有する例示的なＳＭＦに結合／スプライシングするステップと、ＨＣＦのＭＦＤおよびＳＭＦのＭＦＤの間にあるＭＦＤを有する第３のファイバを挿入することによって、ＨＣＦをＳＭＦに結合／スプライシングするステップと、ＨＣＦをその端部でテーパになっているＳＭＦに結合／スプライシングするステップと、ＨＣＦを、その端部で長手方向に変化するドーパントの濃度、その端部で長手方向に変化する屈折率等を有し得るＳＭＦに結合／スプライシングするステップとを備える方法を含み得るが、これらに限定されない。
【0048】
本明細書を通して、用語「ＳＭＦ」は、ソリッドコアＳＭＦを参照し得る。しかしながら、当業者は、ＳＭＦが、例えば、中空コアシングルモードファイバ等の異なるタイプのＳＭＦを指してもよいことを理解するであろう。
【0049】
本開示は、その例示的な実施形態を参照して説明されている。本開示に開示される全ての例示的な実施形態及び条件付き説明は、本開示が属する技術分野の当業者によって本開示の原理及び概念の理解を助けることを意図して説明された。したがって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を変形して実施できることを理解できるであろう。種々の特徴を有する多数の実施形態が本明細書に説明されているが、本明細書に議論されない他の組み合わせにおけるそのような種々の特徴の組み合わせは、本開示の実施形態の範囲内であると想定される。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】