JPH0590409U - 微小レンズ付光ファイバ端末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第一の光ファイバと、第一の光ファイバのコ
ア部と略等価な単一屈折率をもち同一外径からなる光導
入拡大部と、その他端側が光集束用球レンズ部から形成
された第二の光ファイバとが一体構造である微小レンズ
付光ファイバ端末において、微小レンズ自体を所望の形
状および曲率とすることにより、光学寸法的に安定で量
産性の高いものとする。 【構成】 それぞれ独立した第一の光ファイバ，第二の
光導入拡大用ファイバおよび光集束用球レンズを融着し
一体化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、微小レンズ付光ファイバ端末を基本構成とする光結合器，光スイッ チ，光合分波器，光アイソレータおよび光サーキュレータ等光ファイバ端末を付 属する光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および課題】

光通信の発達に伴って利用する光デバイス，光学部品等の小型化が望まれてお り、光アイソレータ，光サーキュレータ，光合分波器等において光ファイバとの 結合状態で小型化や構造の簡素化が要求されている。また、近年光通信の高速・ 高密度システムに対して、後方反射に対して敏感ではあるが、極めて狭いスペク トル線幅をもつ分布帰還型レーザを用いているため、光ファイバの端部が高反射 減衰量をもつことも要求されるようになってきた。

【０００３】 一般に、両端に光ファイバを伴うピッグテイル型光アイソレータの場合、光フ ァイバから出射された光は球レンズもしくは屈折率分布型レンズで平行光として 光学デバイスへ入射させ、出射後に同様にして光ファイバへ集光することにより 光学結合を行っている。しかしながら従来の光学結合系では光ファイバとレンズ の光軸位置調整がサブミクロンの範囲で調整しなければならない問題があり、組 立装置等に費用がかかり、光ファイバコリメータ製品や光ファイバ結合系を含む 光学システム製品として高価になっていた。

【０００４】 また従来の構造では、有機物質による屈折率整合剤を用いて反射防止を行って いるため、耐候性，耐熱性に欠点があった。さらに光の入出射面では反射防止膜 を表面に形成するために光ファイバ線を付加した状態で実行しなければならず、 したがって光ファイバ部分の耐熱性やガス発生のため一般に堅固な反射膜を形成 するのに用いられる約300℃に加熱しながら実施されるハードコートが利用でき ず、イオンアシスト等により補強しながら行われる低温蒸着しかできず、耐久性 ・均一性・低価格化を妨げる要因になっていた。

【０００５】 加えて、光デバイスの小型化の面から十分に光束の細い、例えば200μm以下の コリメータ光が必要とされているが、従来技術では結合損失が大きくなるため、 細くても300μm程度のものしか実際的でなかった。さらに従来の光学結合系では 平行端面が必ずあり、反射減衰量が−27dB程度までしか得られず、実際にはファ イバ先端に角度をつけてレンズ系とカップリングしたり、結合自体複雑な構造に しなければならなかった。

【０００６】 以上のような従来の光学結合系の欠点を解決するため、近年微小ファイバコリ メータ光を形成する試みがなされている。図２(1)に示すように先端が回転楕円 体の光集光部があり、光ファイバから出射された光を拡大するための導波部をも つコリメータファイバが報告されているが、レンズ部の外径がファイバより大き く接着でしか形成できず、ファイバとレンズ中心の位置合わせも必要となり、多 量生産には適さないものであった。

【０００７】 またJournal of Lightwave Technology Vol. LT-5 No.9(1987)にはWilliam L. Emkey等により図２(2)に示すように単一モードファイバ（以下ＳＭＦという）に 多モード屈折率分布ファイバ（以下ＧＩＦ）を融着し、およそ40μmの平行光線 までの微小ファイバコリメータ光の結合を提案しており、約３mmの空間を0.1〜1 .6dBの結合損失で光学結合が得られることを報告している。

【０００８】 しかしＳＭＦ＋ＧＩＦを用いる構造では、光束の拡大幅はＧＩＦのコア直径以 上には理論的に不可能であり、50〜62.5μmが最大限界でこれ以上に大きくとれ ず、３mm以上の距離では大幅な結合損失劣化を生じるため光学結合距離の自由度 がなく、また製造工程においてＧＩＦの屈折率分布状態や波長ピッチの調整を個 々に測定しながら製作しなければならず、価格的に高価となり量産には不適当で ある。

【０００９】 これに対して、特開昭61-264304号には図２(3)に示すようにケヴィン・ジョン ・ワーブリックがＳＭＦ＋非ドープシリカファイバレンズ光学系を提案している 。しかし、この場合もレンズ部分の曲率を回折損失の理由から、レンズ半径を62 .5μmに制限しているため、得られる光束は約60μm程度であり、構造的にシリカ ファイバ直径の高々80％程度が限界であり、光学デバイスを挿入するのには狭す ぎる。すなわち、60μm程度の光束では逆に細すぎてガウシァンビームを結合す るのに適さない。したがって60〜200μmの光線をいかに実現するかが実際上の課 題となる。

【００１０】 本考案者は上記の欠点を解決する手段として、実質的にはＳＭＦ＋非ドープシ リカファイバ光線拡大部分＋非ドープシリカ球レンズから構成される光学結合用 光ファイバ端末を提案した（特願平3-17022号）。具体的な構造は図２(4)に示す ように、第一の光ファイバとコア部分の屈折率が等価で、同一外径の第二の光フ ァイバを接合することからなる。第二の光ファイバは、先端にその外径よりも大 きな直径Ｒを有する球レンズが形成されており、球レンズ部分を透過する段階で 光束を少なくとも光ファイバ直径の半分以上（62.5μm）、好ましくは80μm以上 に拡大し、球レンズ曲面部から平行光束もしくは用途に応じた出射角度をもつ光 に変換する作用を示すため、曲率半径が少なくとも200μmである集光機能付き光 ファイバ端末を確立した。しかしながら、実際上先端の石英部分を溶融すること により球状に形成するために、球の形状および曲率のバラツキが多く、先端部分 に所望の微小レンズが得られない欠点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、第一の光ファイバと、第一の光ファイバのコア部と略等価な単一屈 折率をもち同一外径からなる光導入拡大部と、その他端側が光集束用球レンズ部 から形成された第二の光ファイバとが一体構造である微小レンズ付光ファイバ端 末において、それぞれ独立した第一の光ファイバ，第二の光導入拡大用ファイバ および光集束用球レンズを融着し一体化したものであり、先端部分の微小レンズ を既に成形された球レンズの中から所望の球形状で曲率半径をもったものを選択 し、第二の光導入拡大用ファイバに融着することにより得られ、図３のようにコ リメートビーム系(1)，集束ビーム系(2)，発散ビーム系(3)への適用ができるよ うになった。

【００１２】 第一の光ファイバと第二の石英ファイバとは、従来のファイバ融着装置により 融着でき、第二の石英ファイバと球レンズとはその球心がファイバ中心軸延長上 に一致するように融着することにより量産性が高く安価なビーム結合用として形 成される。また第二の石英ファイバと球レンズとがその球心がファイバ中心軸延 長上に一致させず、偏心位置で融着することにより角度をつけた出射光も形成で きる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案のそれぞれ独立した第一の光ファイバ１，第二の光導入拡大用フ ァイバ２および光集束用球レンズ３を融着しＦ一体化する微小レンズ付光ファイ バ端末を示し、図４はこれを形成するための第二の光導入拡大用ファイバ２およ び光集束用球レンズ３を融着する状態を示し、両端から円筒状押さえ治具４にて 球レンズ３を固定し、一方中心軸にフェルール５を介して石英ファイバ２を送り 込み、側面に切り欠きを形成した箇所から放電フレームＦにて融着した。

【００１４】

【考案の効果】

本考案により、球レンズ自体を均一な素材を用いることにより、光学寸法的に 安定でしかも量産性の高い方法であるファイバを用いて空間伝播させる光学装置 に広く適用でき、光通信部品や光学装置の普及に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の微小レンズ付光ファイバ端末の構成の
概略図。

【図２】従来の各微小ファイバコリメート系の概略図。

【図３】本考案によるファイバ端末ビーム出射系の概略
図。

【図４】本考案を実施するための方法の斜視図。

【符号の説明】

１ 第一の光ファイバ ２ 第二の光導入拡大用ファイバ ３ 光集束用球レンズ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の光ファイバと、第一の光ファイバ
   のコア部と略等価な単一屈折率をもち同一外径からなる
   光導入拡大部と、その他端側が光集束用球レンズ部から
   形成された第二の光ファイバとが一体構造である微小レ
   ンズ付光ファイバ端末において、それぞれ独立した第一
   の光ファイバ，第二の光導入拡大用ファイバおよび光集
   束用球レンズを融着し一体化したことを特徴とする微小
   レンズ付光ファイバ端末。