JPH0534545A - 光フアイバ結合器 - Google Patents
光フアイバ結合器Info
- Publication number
- JPH0534545A JPH0534545A JP21627191A JP21627191A JPH0534545A JP H0534545 A JPH0534545 A JP H0534545A JP 21627191 A JP21627191 A JP 21627191A JP 21627191 A JP21627191 A JP 21627191A JP H0534545 A JPH0534545 A JP H0534545A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバ結合器を安価に構成し、調整を少
なく、かつ光学特性を向上させる。 【構成】 球レンズと対向して、端面の中心位置が球レ
ンズの焦点位置となるように光ファイバを配置し、更に
球レンズと光ファイバとの間に両端面がそれぞれ球レン
ズと光ファイバに接触する光学的に透明なスペーサを配
置する。このスペーサの球レンズ側端面には、球面収差
による位相ずれを打ち消すための同心円状の格子状溝パ
ターンが形成される。
なく、かつ光学特性を向上させる。 【構成】 球レンズと対向して、端面の中心位置が球レ
ンズの焦点位置となるように光ファイバを配置し、更に
球レンズと光ファイバとの間に両端面がそれぞれ球レン
ズと光ファイバに接触する光学的に透明なスペーサを配
置する。このスペーサの球レンズ側端面には、球面収差
による位相ずれを打ち消すための同心円状の格子状溝パ
ターンが形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバによる伝搬
光と空間伝搬光とを結合する光ファイバ結合器に関す
る。
光と空間伝搬光とを結合する光ファイバ結合器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ結合器は、例えばファイバセ
ンサや、空間光通信、光コネクタ、或はファイバ光電ス
イッチなどに用いられている。図８は斯かる光ファイバ
結合器の従来例を示し、同図において、１２は光学レン
ズ（例えば凸レンズ）、２は光学レンズ１２と対向して
配置された光ファイバ、１３は光学レンズ１２と光ファ
イバ２とを固定するホルダ部であり、光学レンズ１２の
焦点位置に光ファイバ２の端面の中心が位置するように
設定されている。
ンサや、空間光通信、光コネクタ、或はファイバ光電ス
イッチなどに用いられている。図８は斯かる光ファイバ
結合器の従来例を示し、同図において、１２は光学レン
ズ（例えば凸レンズ）、２は光学レンズ１２と対向して
配置された光ファイバ、１３は光学レンズ１２と光ファ
イバ２とを固定するホルダ部であり、光学レンズ１２の
焦点位置に光ファイバ２の端面の中心が位置するように
設定されている。
【０００３】以上の構成において、空間を伝搬する平行
光は、光学レンズ１２により光ファイバ２の端面の中心
に一点で収束し、光ファイバ２を通して光が伝搬され
る。また逆に光ファイバ２の端面よりの出射光は光学レ
ンズ１２を通すことにより平行光となる。従って光ファ
イバ結合器では、斯かる光学特性を満たす必要があり、
よって光結合効率の高いものが必要となる。
光は、光学レンズ１２により光ファイバ２の端面の中心
に一点で収束し、光ファイバ２を通して光が伝搬され
る。また逆に光ファイバ２の端面よりの出射光は光学レ
ンズ１２を通すことにより平行光となる。従って光ファ
イバ結合器では、斯かる光学特性を満たす必要があり、
よって光結合効率の高いものが必要となる。
【０００４】図９は光学特性が不良な構成を示してお
り、光学レンズ１２よりの光が光ファイバ２の端面に一
点で収束していないため、光結合効率が低下し、光学特
性が良好でない。即ち、光ファイバ結合器においては、
光学レンズ１２の球面収差を小さくすることが重要であ
り、このようなレンズとしては、図１０（ａ）に示す組
みレンズ、同図（ｂ）に示す非球面プラスチックレン
ズ、同図（ｃ）に示す非球面ガラスレンズ等がある。
り、光学レンズ１２よりの光が光ファイバ２の端面に一
点で収束していないため、光結合効率が低下し、光学特
性が良好でない。即ち、光ファイバ結合器においては、
光学レンズ１２の球面収差を小さくすることが重要であ
り、このようなレンズとしては、図１０（ａ）に示す組
みレンズ、同図（ｂ）に示す非球面プラスチックレン
ズ、同図（ｃ）に示す非球面ガラスレンズ等がある。
【０００５】また光結合効率を高くするために、通常光
学レンズ１２と光ファイバ２との位置決め調整が必要で
あり、特にシングルモードファイバの場合は、ミクロン
レベルでの調整が必要である。調整は、図１１に示す如
く、光軸方向（ａ）、光軸と垂直方向（ｂ）、レンズの
あおり（ｃ）等が調整パラメータとなる。
学レンズ１２と光ファイバ２との位置決め調整が必要で
あり、特にシングルモードファイバの場合は、ミクロン
レベルでの調整が必要である。調整は、図１１に示す如
く、光軸方向（ａ）、光軸と垂直方向（ｂ）、レンズの
あおり（ｃ）等が調整パラメータとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】斯かる従来の光ファイ
バ結合器にあっては、球面収差を小さくすべく、図１０
（ａ）の組みレンズでは部品点数が多くなり高価であ
り、同図（ｂ）の非球面プラスチックレンズでは温度変
化によりプラスチックの形状や屈折率が変化して特性が
悪化し、また同図（ｃ）の非球面ガラスレンズでは構造
プロセスが複雑となり高価であるという問題がある。
バ結合器にあっては、球面収差を小さくすべく、図１０
（ａ）の組みレンズでは部品点数が多くなり高価であ
り、同図（ｂ）の非球面プラスチックレンズでは温度変
化によりプラスチックの形状や屈折率が変化して特性が
悪化し、また同図（ｃ）の非球面ガラスレンズでは構造
プロセスが複雑となり高価であるという問題がある。
【０００７】さらに上述の如く光学レンズと光ファイバ
の位置決め調整のために多くの調整パラメータが必要と
なり、光結合器の組み立て実装が高精度で複雑となると
いう問題がある。
の位置決め調整のために多くの調整パラメータが必要と
なり、光結合器の組み立て実装が高精度で複雑となると
いう問題がある。
【０００８】そこで本発明の目的は、安価に構成でき、
調整が少なく、かつ光学特性の良好な光ファイバ結合器
を提供するものである。
調整が少なく、かつ光学特性の良好な光ファイバ結合器
を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに成された本発明は、球レンズと、球レンズと対向
し、球レンズの焦点位置に端面の中心が位置するように
配置された光ファイバと、球レンズと光ファイバとの間
に位置し両端面が球レンズと光ファイバの端面と接触す
るように配置された光学的に透明なスペーサと、スペー
サの球レンズ側端面に同心円状に形成された格子状の溝
パターンとを備えたことを特徴とする。
めに成された本発明は、球レンズと、球レンズと対向
し、球レンズの焦点位置に端面の中心が位置するように
配置された光ファイバと、球レンズと光ファイバとの間
に位置し両端面が球レンズと光ファイバの端面と接触す
るように配置された光学的に透明なスペーサと、スペー
サの球レンズ側端面に同心円状に形成された格子状の溝
パターンとを備えたことを特徴とする。
【００１０】また前に光ファイバを装着したフェルール
と、球レンズ、スペーサ及びフェルールを内部に一体的
に装着する割りスリーブ或は筒状部材とを備えたことを
特徴とする。
と、球レンズ、スペーサ及びフェルールを内部に一体的
に装着する割りスリーブ或は筒状部材とを備えたことを
特徴とする。
【００１１】また２つの光ファイバ結合器を互いに球レ
ンズを対向するように配置したことを特徴とする。
ンズを対向するように配置したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】球レンズに入射した平行光はスペーサを通して
光ファイバの端面の中心位置に一点で収束し、光ファイ
バを伝搬する。また光ファイバよりの出射光はスペーサ
を通して球レンズに入射され、球レンズより平行光が出
射される。このとき、スペーサの球レンズ側端面に形成
した同心円状の格子状溝パターンにより、球面収差によ
る参照波面からの位相ずれが打ち消されるので、高い光
結合効率が維持できる。
光ファイバの端面の中心位置に一点で収束し、光ファイ
バを伝搬する。また光ファイバよりの出射光はスペーサ
を通して球レンズに入射され、球レンズより平行光が出
射される。このとき、スペーサの球レンズ側端面に形成
した同心円状の格子状溝パターンにより、球面収差によ
る参照波面からの位相ずれが打ち消されるので、高い光
結合効率が維持できる。
【００１３】また割りスリーブ或は筒状部材により、球
レンズ、スペーサ及びファイバを装着したフェルールを
内部に一体的に装着する。
レンズ、スペーサ及びファイバを装着したフェルールを
内部に一体的に装着する。
【００１４】さらに、２つの光ファイバ結合器を用意
し、その各球レンズを対向するように配置することによ
り、光コネクタを構成する。
し、その各球レンズを対向するように配置することによ
り、光コネクタを構成する。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１において、１は球レンズ、２は球レンズ１と対向
し、その焦点位置に端面の中心５が位置するように配置
された光ファイバ、３は球レンズ１と光ファイバ３との
間に位置し、両端面が球レンズ１と光ファイバ２の端面
に接触するように配置された光学的に透明なスペーサ、
４はスペーサ３の球レンズ１側端面に同心円状に形成さ
れた格子状の溝パターンである。光ファイバ２の中心
（コア）と溝パターン４の中心と、球レンズ１の中心と
は直線状に配置され、上述のように球レンズ１の焦点位
置に光ファイバ２の端面の中心５が位置するようにスペ
ーサ３の長さが設定されている。
図１において、１は球レンズ、２は球レンズ１と対向
し、その焦点位置に端面の中心５が位置するように配置
された光ファイバ、３は球レンズ１と光ファイバ３との
間に位置し、両端面が球レンズ１と光ファイバ２の端面
に接触するように配置された光学的に透明なスペーサ、
４はスペーサ３の球レンズ１側端面に同心円状に形成さ
れた格子状の溝パターンである。光ファイバ２の中心
（コア）と溝パターン４の中心と、球レンズ１の中心と
は直線状に配置され、上述のように球レンズ１の焦点位
置に光ファイバ２の端面の中心５が位置するようにスペ
ーサ３の長さが設定されている。
【００１６】以上の構成において、平行光が球レンズ１
に入射され、その出射光が更にスペーサ３を通して光フ
ァイバ２の端面の中心５、即ち球レンズ１の焦点位置に
一点で収束し、光ファイバ２を通して光が伝搬される。
また逆に光ファイバ２よりの出射光はスペーサ３を通し
て球レンズ１に入射され、球レンズ１より平行光が出射
される。このとき、球レンズ１は球面収差を有してお
り、またスペーサ３による球面収差が発生するため、光
ファイバ伝搬光と空間伝搬光の光結合効率が低下する。
そこで、スペーサ３の球レンズ１側端面に形成した同心
円状の格子状溝パターン４により、前記各収差を打ち消
している。即ち、図２（ａ）に示す如く、溝パターン４
を形成しないときには、球面収差による参照波面９から
位相のずれ８を生じるが、溝パータン４を形成したとき
には、同図（ｂ）の如く位相ずれ８が打ち消されるの
で、高い光結合効率が維持できる。なお、通常格子状の
溝パターンを用いると、光の波長変動や温度変化による
収差の増加が懸念されるが、パターン周期が波長に比し
て充分大きいので、その変化がごくわずかである。な
お、溝パターン４は、例えばその断面形状を鋸刃状に形
成する。
に入射され、その出射光が更にスペーサ３を通して光フ
ァイバ２の端面の中心５、即ち球レンズ１の焦点位置に
一点で収束し、光ファイバ２を通して光が伝搬される。
また逆に光ファイバ２よりの出射光はスペーサ３を通し
て球レンズ１に入射され、球レンズ１より平行光が出射
される。このとき、球レンズ１は球面収差を有してお
り、またスペーサ３による球面収差が発生するため、光
ファイバ伝搬光と空間伝搬光の光結合効率が低下する。
そこで、スペーサ３の球レンズ１側端面に形成した同心
円状の格子状溝パターン４により、前記各収差を打ち消
している。即ち、図２（ａ）に示す如く、溝パターン４
を形成しないときには、球面収差による参照波面９から
位相のずれ８を生じるが、溝パータン４を形成したとき
には、同図（ｂ）の如く位相ずれ８が打ち消されるの
で、高い光結合効率が維持できる。なお、通常格子状の
溝パターンを用いると、光の波長変動や温度変化による
収差の増加が懸念されるが、パターン周期が波長に比し
て充分大きいので、その変化がごくわずかである。な
お、溝パターン４は、例えばその断面形状を鋸刃状に形
成する。
【００１７】また、球レンズ１は、例えばガラス製の研
磨レンズを用い、スペーサ３はガラスやプラスチック等
を用いる。スペーサ３は図３（ａ），（ｂ）に示す如
く、球レンズ１と接触する面を残して内部を中空状に構
成することもできる。更にスペーサ３は紫外線硬化樹脂
などを用い、成形型により成形する２Ｐ法などで形成す
ることができる。
磨レンズを用い、スペーサ３はガラスやプラスチック等
を用いる。スペーサ３は図３（ａ），（ｂ）に示す如
く、球レンズ１と接触する面を残して内部を中空状に構
成することもできる。更にスペーサ３は紫外線硬化樹脂
などを用い、成形型により成形する２Ｐ法などで形成す
ることができる。
【００１８】図４は本発明の請求項２にかかる実施例を
示し、同図において、６は光ファイバ２が装着されたフ
ェルール、７は球レンズ１とスペーサ３、及びフェルー
ル６とを内部に一体的に装着する割りスリーブ（或は筒
状部材）であり、該割りスリーブ７により、球レンズ
１、スペーサ３、フェルール６の各中心が直線上に配置
される。ここで上述のとおり球レンズ１は研磨によりミ
クロンレベルの精度で直径を加工することができ、また
スペーサ３も、例えば成形型により同程度の加工精度で
成形することができる。更にフェルール６も、その直径
と光ファイバ２の芯出しを同程度の精度で行なうことが
できるので、無調整で組み立てることも可能である。な
お球レンズ１やスペーサ３、フェルール６及び割りスリ
ーブ７は、例えば紫外線硬化樹脂やエポキシン樹脂など
で接着固定してもよく、斯かる接着固定を行なうときに
は、図５に示す如く、割りスリーブ７の所定箇所（図５
ではスペーサ３が露出する箇所）に開孔部１０を形成し
てもよい。同図の構成によれば、開孔部１０よりエポキ
シ樹脂などを装填して接着作業を容易にできる。なお図
５では、割りスリーブ７の内部径は一定ではなく、球レ
ンズ１、スペーサ３及びフェルール６の径に応じたステ
ップ状に形成されている。
示し、同図において、６は光ファイバ２が装着されたフ
ェルール、７は球レンズ１とスペーサ３、及びフェルー
ル６とを内部に一体的に装着する割りスリーブ（或は筒
状部材）であり、該割りスリーブ７により、球レンズ
１、スペーサ３、フェルール６の各中心が直線上に配置
される。ここで上述のとおり球レンズ１は研磨によりミ
クロンレベルの精度で直径を加工することができ、また
スペーサ３も、例えば成形型により同程度の加工精度で
成形することができる。更にフェルール６も、その直径
と光ファイバ２の芯出しを同程度の精度で行なうことが
できるので、無調整で組み立てることも可能である。な
お球レンズ１やスペーサ３、フェルール６及び割りスリ
ーブ７は、例えば紫外線硬化樹脂やエポキシン樹脂など
で接着固定してもよく、斯かる接着固定を行なうときに
は、図５に示す如く、割りスリーブ７の所定箇所（図５
ではスペーサ３が露出する箇所）に開孔部１０を形成し
てもよい。同図の構成によれば、開孔部１０よりエポキ
シ樹脂などを装填して接着作業を容易にできる。なお図
５では、割りスリーブ７の内部径は一定ではなく、球レ
ンズ１、スペーサ３及びフェルール６の径に応じたステ
ップ状に形成されている。
【００１９】図６は本発明の請求項３に斯かる実施例を
示し、図４の光ファイバ結合器を２つ用意し、各結合器
の球レンズ１どおしを対向させて、光コネクタを構成し
たものである。また図７は図６の２つのファイバ結合器
の光軸どおしを一致させるために、２つの割りスリーブ
７の周囲にガイド部材１１を設けたものである。またＦ
Ｃコネクタのようなネジ部を設けて２つの光ファイバ結
合器を固定するようにしてもよい。
示し、図４の光ファイバ結合器を２つ用意し、各結合器
の球レンズ１どおしを対向させて、光コネクタを構成し
たものである。また図７は図６の２つのファイバ結合器
の光軸どおしを一致させるために、２つの割りスリーブ
７の周囲にガイド部材１１を設けたものである。またＦ
Ｃコネクタのようなネジ部を設けて２つの光ファイバ結
合器を固定するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、安価な球レ
ンズを用いることにより光ファイバ結合器を安価に構成
することができる。また球レンズであるのであおりの調
整が不要になるとともに、球レンズと光ファイバ間もス
ペーサにより物理的に設定されるので、調整が容易であ
り、良好な光学特性を得ることができる。
ンズを用いることにより光ファイバ結合器を安価に構成
することができる。また球レンズであるのであおりの調
整が不要になるとともに、球レンズと光ファイバ間もス
ペーサにより物理的に設定されるので、調整が容易であ
り、良好な光学特性を得ることができる。
【図１】本発明に斯かる光ファイバ結合器の実施例を示
す図である。
す図である。
【図２】図２（ａ）は従来の光ファイバ結合器の特性を
示す図、図２（ｂ）は本発明にかかる光ファイバ結合器
の特性を示す図である。
示す図、図２（ｂ）は本発明にかかる光ファイバ結合器
の特性を示す図である。
【図３】図１におけるスペーサの他の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明に斯かる光ファイバ結合器の他の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】図４における割りスリーブ或は筒状部材の他の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図６】本発明に斯かる光ファイバ結合器の他の実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図７】図６における他の構成例を示す図である。
【図８】従来の光ファイバ結合器を示す図である。
【図９】図８の特性を示す図である。
【図１０】図８におけるレンズの構成例を示す図であ
る。
る。
【図１１】図８における位置決め調整を示す図である。
１ 球レンズ
２ 光ファイバ
３ スペーサ
４ 溝パターン
５ 端面の中心位置
６ フェルール
７ 割りスリーブ或は筒状部材
８ 位置のずれ
９ 参照波面
１０ 開孔部
１１ ガイド部材
Claims (3)
- 【請求項１】 球レンズと、 前記球レンズと対向し、球レンズの焦点位置に端面の中
心が位置するように配置された光ファイバと、 前記球レンズと光ファイバとの間に位置し、両端面が前
記球レンズと光ファイバの端面と接触するように配置さ
れた光学的に透明なスペーサと、 前記スペーサの球レンズ側端面に同心円状に形成された
格子状の溝パターンとを備えたことを特徴とする光ファ
イバ結合器。 - 【請求項２】 請求項１において、前に光ファイバを装
着したフェルールと、 前記球レンズ、スペーサ及びフェルールを内部に一体的
に装着する割りスリーブ或は筒状部材とを備えたことを
特徴とする光ファイバ結合器。 - 【請求項３】 請求項１または２において、２つの光フ
ァイバ結合器を互いに球レンズを対向するように配置し
たことを特徴とする光ファイバ結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21627191A JPH0534545A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 光フアイバ結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21627191A JPH0534545A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 光フアイバ結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534545A true JPH0534545A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16685932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21627191A Withdrawn JPH0534545A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 光フアイバ結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671432B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-12-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber with a lens portion, optical fiber connector, and connecting structures and methods between optical fibers and between optical fiber and light emitting/receiving device |
| WO2007013862A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | National University Of Singapore | An optical fiber irradiation system and a method of coupling light into an optical fiber irradiation system |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP21627191A patent/JPH0534545A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671432B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-12-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber with a lens portion, optical fiber connector, and connecting structures and methods between optical fibers and between optical fiber and light emitting/receiving device |
| WO2007013862A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | National University Of Singapore | An optical fiber irradiation system and a method of coupling light into an optical fiber irradiation system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |