JPH0268505A - 拡散光と光ファイバの結合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 光通信分野における光伝送系での拡散光と光ファイバの
結合方法に関し、 光源から射出するレーザ光等の拡散光と光ファイバを容
易且つ効率的に結合させることを目的とし、 光源から射出する拡散光を光ファイバのコア端面に結合
させる光学系において、棒状透明体の切断端面近傍を加
熱して該切断端面の近傍に該棒状透明体と一体化した球
状レンズを形成した後、該球状レンズの棒状透明体と直
交する任意の中心軸を、光源と光ファイバのコア端面を
結ぶ光軸上所定位置に合致させて構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は光通信分野における光伝送系に係り、特に光源
から射出するレーザ光等の拡散光と光ファイバを容易且
つ効率的に結合させるための拡散光と光ファイバの結合
方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来の光結合方法例を示す図であり、（Ａ）は
構成図をまた（Ｂ）は結合効率を説明するグラフである
。

図（Ａ）で、１は光源台、２は該光源台１上に載置され
た光源としてのレーザダイオード、３は例えば光学ガラ
ス等で成型されている球レンズ、４はクラッド５とコア
６で構成された光ファイバをそれぞれ示している。

かかる構成になる光結合系の場合、光源としてのレーザ
ダイオード（以下ＬＤとした）２から射出するレーザ光
りは、通常光パワーが中心軸上のパワーの１／ｅ２にな
る角度すなわち２０〜４０°の広がり角度をもって該Ｌ
Ｄから拡散射出する。

そこで該レーザ光りを該レーザ光りの中心光軸上に配置
した半径Ｒ１が２５０〜１０００μｍ程度の範囲にある
球レンズ３で収斂させ、更に該球レンズ３の反対側で対
向する端面先端に半径Ｒ２として１００μｍ程度の半球
状レンズを形成したコア６に入射させるように構成して
いる。

この場合、光結合系での光の結合損失をできるだけ少な
くして効率のよい光結合を実現するには、上記ＬＤ２と
コア６を結ぶ光軸中心線上に球レンズ３の光軸を完全に
合致させることが必要であり、また球レンズ３の半径Ｒ
１を小さくしてコア６に結合できるレーザ光りの出射角
の最大値φを大きくとると共にＬＤ２からコア６の先端
までの距離Ｄ２を小さくすることが必要である。

球レンズ３の半径Ｒ１とコア６に結合できる光成分のＬ
Ｄ２からの出射角の最大値φｍａｘとの関係を示すグラ
フ図（Ｂ）で、横軸にはＬＤ２から球レンズ３の最近点
までの距離Ｄ１をまた縦軸にはＬＤ２からコア６の最近
点までの距離Ｄ２をそれぞれμｍの単位でとっている。

この場合、図（Ａ）におけるコア６の先端部半径Ｒ２を
１００μｍに固定した時コア６に結合できる光成分のＬ
Ｄ２からの出射角の最大値ψｍａｘは、球レンズ３の半
径Ｒ１を従来例より小さい例えば１２５μｍとしたと破
線に囲まれた領域Ａが最大値２０°を示し、また球レン
ズ３の半径Ｒ１を６２．５μｍとしたと実線で囲まれた
領域Ｂが最大値３０’を示すことが理論的に確認されて
いる。

・従って球レンズ３の半径Ｒ１をできるだけ小さくした
方が上記φｍａｘを大きくできると共にＬＤ２からコア
６先端までの距離Ｄ２が小さくなることから光結合特性
の向上に有利である。

しかし球レンズ３は機械的な研磨方法によって成型され
ているため、生産性よく成型するには半径Ｒ１は２５０
μｍ程度が限度になっている。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、光源から射出する拡散光を光ファイバの
コア端面に結合させる光学系において、棒状透明体の切
断端面近傍を加熱して該切断端面の近傍に該棒状透明体
と一体化した球状レンズを形成した後、該球状レンズの
棒状透明体と直交する任意の中心軸を、光源と光ファイ
バのコア端面を結ぶ光軸上所定位置に合致させる拡散光
と光ファイバの結合方法によって解決される。

〔発明が解決しようとした課題〕

従来の構成では、球レンズの大きさに制約があるため効
率のよい光結合特性を得ることができずまた光源とコア
間の距離が長くなって光の伝送ロスが増加し易いと云う
問題があった。

更に単体の球レンズを使用しているため、光源。

球レンズ、光ファイバのコア等容構成要素間の光軸を合
致させるアライメントに多（の工数を必要としたと云う
問題があった。

〔作　用〕

棒状透明体の切断端面をその近傍で部分的に加熱して溶
融させると、液状になった該透明体は表面張力によって
球状化してレンズを形成する。

本発明では、従来の球レンズを棒状透明体の切断端面に
形成した微小な球状レンズで置き換える構成にしている
。

従って棒状透明体の加熱溶融量を制御することによって
球状レンズの微細化が可能となり効率のよい光結合効果
を得ることができると共に、球状レンズに連なる棒状体
部分を保持することによって各構成要素間の光軸合わせ
等のアライメントを容易に実現することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す図であり、（＾）は球状
レンズの形成過程を示す図１（Ｂ）は全体の構成例を示
した図である。

図（Ａ）の（イ）で、１０は例えば高純度の透明石英よ
りなる直径が数１０μｍ程度の棒状透明体であり、１０
ａは該棒状透明体１０の切断端面である。

ここで（ロ）に示す如く該棒状透明体１０の切断端面１
０ａから該棒状透明体１０に沿って数１０μｍ離れた位
置にその直径方向に近接対向させてアーク電極１１ａ、
　ｌｌｂを配置し、該電極間で放電させる。

この際該棒状透明体１０は放電位置近傍からその先端部
にかけて溶融するため液状となり、表面張力によって図
（ハ）に示す如く先端部のみが直径数１０μｍ程度の球
状レンズ１０ｂを形成する。

従ってアーク電極１１ａ、　ｌｌｂの該棒状透明体１０
に対する配置位置を適当に設定することによって球状レ
ンズ１０ｂの大きさを所定の大きさにすることができる
。

なお、該棒状透明体１０の直径は所要とした球状レンズ
１０ｂの直径より１０〜２０％程度細い方がよい結果が
得られることを実験的に確認している。

全体の構成例を示す図（Ｂ）は、第２図（Ａ）における
球レンズ３の代わりに上記第１図（Ａ）の球状レンズｔ
ａｂを置き代えたものであり、光源台１゜レーザダイオ
ード２．光ファイバ４．クラッド５コア６はいずれも第
２図同様のものである。

かかる構成の場合には、球状レンズ１０ｂの直径を前述
の如く変えることができることから、第２図で説明した
ように例えば球状レンズ１０ｈの半径を６２．５μｍ（
直径では１２５μｍ）とし、コア６の該球状レンズ１０
ｂに対向する球状端面の半径を１００μｍとしたと、コ
ア６に結合できる光成分のＬＤからの出射角の最大値φ
ｍａｘを３０°まで結合させることができる。

また図の１２は上記球状レンズ１０ｂに連なる棒状体部
分を保持する保持具を示しており、該保持具１２を図示
されない機構部例えば精密三次元移動テーブル等に固定
することによって該球状レンズ１０５部分をＬＤ２とコ
ア６の各光軸を結ぶ中心線上に合致させることは極めて
容易である。

１１ａ、ｌｌｂはアーク電極、 １２は保持具、 をそれぞれ表わす。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、光源から射出する拡散光を効
率よく且つ容易に光ファイバに結合することのできる拡
散光と光ファイバの結合方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、 第２図は従来の光結合方法例を示す図、である。図にお
いて、 ■は光源台、　　　　２はレーザダイオード、４は光フ
ァイバ、　　５はクラッド、 ６はコア、　　　　１０は棒状透明体、１０ａは切断端
面、　１０ｂ＆は球状レンズ、（イ） （Ｏン ｌハル 本倍ｅ月の笑竣例質、■■ 桑　１　口 捷矢の尤特会方）詩鈍さ■の

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から射出する拡散光を光ファイバのコア端面
   に結合させる光学系において、 棒状透明体（１０）の切断端面（１０ａ）近傍を加熱し
   て該切断端面（１０ａ）の近傍に該棒状透明体（１０）
   と一体化した球状レンズ（１０ｂ）を形成した後、該球
   状レンズ（１０ｂ）の棒状透明体（１０）と直交する任
   意の中心軸を、光源（２）と光ファイバ（４）のコア（
   ６）端面を結ぶ光軸上所定位置に合致させることを特徴
   とした拡散光と光ファイバの結合方法。
2. （２）前記棒状透明体の切断端面近傍の加熱をアーク放
   電によって行うことを特徴とした請求項１記載の拡散光
   と光ファイバの結合方法。