日本千葉理工學院教授Ryo Nagase從信息性介紹開始，重點介紹了關於推進多芯光纖連接器技術的研究

從光通信領域最初出現時起，日本就一直引領著光通信技術的發展。20世紀70年代發明的VAD方法極大地提高了性能，降低了光纖製造成本。該技術仍作為主流光纖製造技術在全世界廣泛使用。

20世紀80年代發明的物理接觸(PC)技術也為以更低成本實現更高性能的光學連接器做出了重大貢獻，並且它仍然用於大多數類型的光學連接器。

這兩種用於構建光網絡的基本技術自從被引入市場以來已經被公認為主流技術超過25年，並且都被認證為IEEE里程碑。

在日本，全國光纖電纜幹線網絡於1985年建成，全球首個商用光纖到戶(FTTH)服務於2001年開通。2021年日本有3600萬FTTH用戶。世界範圍內對通信流量的需求持續增長，並且光通信系統已經經歷了巨大的改進。20年來，通過一根光纖傳輸的信號容量增加了約10，000倍。

圖一：MU型MCF連接器中的歐氏耦合機構

另一方面，目前用作最寬帶介質的單模光纖(SMF)的理論極限為每根光纖100 Tb/s，如果流量需求繼續增加，人們擔心幾年內就會出現容量短缺。

在此背景下，日本於2008年成立了“極其先進的光傳輸技術技術委員會(EXAT)”，旨在進一步擴大光纖傳輸能力。這是世界上第一個這樣的委員會，它闡明了空分複用(SDM)技術的概念。其中一項技術是使用多芯光纖(MCF)。與MCF建立光網絡需要新的方法，如MCF製造技術、MCF連接技術(熔接和連接器)、MCF和SMF互連技術以及MCF光放大技術。

本文介紹了最早由日本開發的MCF光連接器技術。

光連接器技術基礎

在SMF，光信號在大約10米的區域內傳播，因此為了連接光纖，必須以優於大約1米的高精度進行定位

另一方面，在光連接器中，外力可能通過光纜作用。特別地，在光通信網絡中，光連接器以高密度安裝在端子板上，並且在電話局中每天都要進行線路切換工作，因此在工作期間經常會接觸到活動線路的電纜。即使有力作用在電纜上，連接性能也必須保持穩定。

光學連接器殼體還通過物理接觸技術彈性變形，該物理接觸技術將套管壓在一起以保持穩定的連接。這種變形可以達到幾十米，使得難以保證SMF所需的上述定位精度。為了避免這個問題，採用了一種浮動機構，其中光纖固定在一個套圈中，殼體的變形不影響光纖的定位。

如上所述，在日本開發的物理接觸技術和浮動機製成為隨後的光連接器技術的基礎，並且這些技術被用於目前主流使用的SC型和LC型光連接器中。

圖二：SC型MCF連接器

MCF的光連接器技術

為了連接MCF，不僅需要使用浮動機構，還需要精確地調整圍繞光纖軸的旋轉角度。奧爾德姆聯軸器是一種滿足這些衝突條件的機構，它長期以來一直用於機械工程領域。該聯軸器的功能是準確傳遞旋轉角度，即使存在軸錯位，但相反，由於軸錯位可能在不旋轉的情況下發生，因此有可能滿足MCF連接器的必要條件。

第一個用於MCF的實用光學連接器是2012年在日本開發的MU型MCF連接器(圖1)。通過應用奧爾德姆的耦合機制，保持定位精度，包括旋轉角度。它具有即使拉伸載荷施加到電纜上，連接損耗也不會波動的特性。2019年，開發了一種SC型MCF連接器，通過簡化的結構實現了相同的原理(2)(圖2)。將光連接器實際應用於使用MCF的光通信網絡的工作正在進行中。
結論

在光通信領域，自該領域開始以來，日本對新技術的發展作出了重大貢獻。使用SMF構建的當前光通信網絡的容量限制已經變得明顯，因此我們正在進行研究和開發以克服這一障礙。

在日本，我們開發了目前使用的光纖連接器的基本技術，並且正在為MCF開發新的光纖連接器，這對於使用MCF構建光纖網絡是必不可少的。

參考
1. R.Nagase，K. Sakaime，K. Watanabe和T. Saito，“MU型多芯光纖連接器”，在Proc。IWCS2012，17-2(2012年11月)。
2. K.Imaizumi和R. Nagase，“具有簡化結構的SC型多芯光纖連接器”，在Proc。IWCS 2019，8-1 (2019)。