JPH06194546A - ファイバカプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で結合損失の少ない安価なファイ
バカプラを提供する。 【構成】 発光素子からの光を集光する集光レンズ１
と、シングルモードファイバ６とを結合するカプラであ
って、該集光レンズの裏面１ｂにシングルモードファイ
バ３を嵌入させたフェルール２を貼付し、該フェルール
の表面２ａを球面状に研磨してシングルモードファイバ
６と結合させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信の端末
におけるファイバカプラに関する。さらに詳しくは、各
家庭、事務所、工場などの光通信加入者用端末におい
て、発光素子からのビーム光を空間伝播後、集光レンズ
で集光し、光ファイバに効率よく導くファイバカプラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信は近年急速に普及し、電話やファ
クシミリなどのパーソナルユースやテレビ情報などのマ
スメディアにも利用されつつある。このばあい、光信号
を伝送する光ファイバ同士を接続したり各家庭などに設
置される端末器の発光素子または受光素子と光ファイバ
とを結合したりするファイバカプラなどが安価になるこ
とが、さらなる普及のための課題となっている。また光
ファイバは計測にも応用され、とくに光ファイバジャイ
ロの製品化が期待されている。光ファイバジャイロは、
シングルモードファイバの干渉計であり、回転角速度を
機械的可動部分を必要とせずに非常にコンパクトに計測
できるので、その性能向上のために、光源、ファイバ、
光結合器、光変調器、および信号処理について、現在精
力的に研究が進められている。

【０００３】その中で、ファイバ同士の結合には、図２
に示すような、コネクタ14とアダプタ15を用いたものが
一般化されており、結合損失を0.5 ｄＢ以下とすること
が可能となっている。このコネクタ14は先端にセラミッ
クフェルール12が突出したもので、このセラミックフェ
ルール12にはファイバ11が鉛筆の芯のように内蔵され、
その先端は、半径Ｒ＝20mmに球面研磨されている。そこ
で、２つのコネクタ14ａ、および14ｂを、アダプタ15の
左右の孔15ａ、15ｂから螺入して、図３に示すように、
セラミックフェルール12ａ、および12ｂの心を合わせて
ファイバ11ａ、および１１ｂを、結合させるものであ
る。セラミックフェルール12には、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）製とジルコニア（ＺｒＯ₂ ）製があり、ジルコニア
製のほうが曲げ強度と破壊じん性に優れている。

【０００４】また発光素子からの光をシングルモードフ
ァイバのコアと結合させるには、シングルモードファイ
バの端部に発光素子をおいて直接結合させるか、発光素
子からの光を集光レンズで集光して、該集光レンズの裏
面に直接シングルモードファイバーの光ファイバーを突
き当てる方法が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、光ファ
イバの利用が急速に増加する一方で、光を光ファイバに
入れるためには精密加工、精密調整を必要とし、とく
に、シングルモードファイバのコア径は９〜10μｍ程度
と細く、細いコア内に発光素子からの光を入れることは
難しいという問題がある。すなわち発光素子からの光を
受け取るファイバの一端をパッケージに位置決め固定
し、他端をコネクタで外部の光ファイバと結合させるカ
プラでは効率よく光を採り入れることができず、また集
光レンズを介在させるカプラでもパッケージに固定する
ファイバの安定した位置決めや集光レンズとファイバと
の心出しなどの組み立てにコストがかかり過ぎるという
問題がある。

【０００６】また、発光素子からの光をマルチモードフ
ァイバを介してシングルモードファイバに結合させるこ
とも考えられるが、マルチモードファイバの長さが長く
なると共に、コア内を伝播する光路長の差が大きくな
り、光束の節点で小さなポイントにならず、充分な光束
の絞り込みがなされず、結合損失が大きいという問題が
ある。

【０００７】本発明はかかる問題を解消し、簡単な構造
で結合損失の少ない安価なファイバカプラを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のファイバカプラ
は、発光素子からの光を集光する集光レンズと、シング
ルモードファイバとを結合するカプラであって、前記集
光レンズが屈折率1.46〜1.5 のガラスからなり、該集光
レンズの裏面にシングルモードファイバを嵌入させたフ
ェルールが貼付され、該フェルールの表面が球面状に研
磨されてシングルモードファイバと結合されてなるもの
である。

【０００９】

【作用】本発明によれば、集光レンズで発光素子からの
光が集光されて、その焦点部分にシングルモードファイ
バのコア部が合致するようにシングルモードファイバを
嵌入させたフェルールが貼付され、該フェルールの表面
が球面状に研磨されているため、通常の光ファイバのア
ダプタにより外部のシングルモードファイバと結合（カ
ップリング）させることができ、結合損失を非常に小さ
くすることができる。また、集光レンズはフェルールが
位置決めして固定されているため、どの光ファイバとも
効率よく確実に結合できる。

【００１０】

【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明について説
明する。図１は本発明のファイバカプラの要部を示す断
面図である。

【００１１】図１において、１は集光レンズ、２はフェ
ルール、３は第１のシングルモードファイバで、フェル
ール２は、アダプタ５の接続管４に図示されないリン青
銅スリーブなどにより心出しして嵌着されており、接続
管４にフェルール２の第１のシングルモードファイバと
同心になるように、外部からの光ファイバである第２の
シングルモードファイバ６を内包するセラミックフェル
ール７が挿入されて、第１のシングルモードファイバ３
と第２のシングルモードファイバ６とが結合される。こ
のフェルール２に内包された第１のシングルモードファ
イバ３と、第２のシングルモードファイバ６との結合は
通常のアダプタによる光ファイバの結合方法と同じであ
る。

【００１２】本発明は集光レンズ１により光が集光され
た焦点部分に、第１のシングルモードファイバ３のコア
部が一致するように、第１のシングルモードファイバ３
が嵌入されたフェルール２が貼付されることにより、発
光素子の光とシングルモードファイバとが結合されるよ
うになっている点に特徴がある。その結果、フェルール
２の外径が第１のシングルモードファイバ３と同心にな
るように形成され、しかも通常の光ファイバのフェルー
ルの外径と同じにしておくことにより、通常の光ファイ
バを接続するアダプタにより外部の光ファイバと結合損
失が少なく確実に接続される。

【００１３】フェルール２はセラミック製の環状体で、
中央の孔に第１のシングルモードファイバ３が挿入さ
れ、接着剤などで固定されている。フェルール２の一端
側２ｂは平面で集光レンズ１の裏面１ａに紫外線硬化性
樹脂などの接着剤で貼付されている。また融着ガラスを
用いた無機融着もできる。そして、他端側の表面２ａは
半径Ｒが約20mmの球面状に研磨され、光ファイバとのフ
ィジカルコンタクトを確実にしている。

【００１４】このフェルール２の長さはとくに制限され
ないが、球面状研磨の加工性や取扱い性などから0.5 〜
15mm、さらに好ましくは５〜８mm程度である。余り長過
ぎすると、ホルダや加工治具が大型になり、また短か過
ぎると接着時に扱いにくいからである。また、このフェ
ルール２は曲げ強度と破壊じん性に優れているジルコニ
アフェルールを用いると研磨などの加工工程が短縮され
低いコストですむ。

【００１５】集光レンズ１は、受光面１ａが球面または
非球面で、裏面１ｂが平面になっている。裏面１ｂには
前述のように、フェルール２が心出しして貼付され、ア
ダプタ５の接続管４に固着されている。集光レンズ１の
受光面１ａの曲率は入射光が丁度集光レンズ１の裏面１
ｂで焦点を結ぶような球面に形成され、カップリング効
率を上げるには、球面収差を除去するために、非球面レ
ンズとされる。

【００１６】この集光レンズ１に、プレス法で製造され
たガラスレンズ（ガラス材料としては、たとえばＳＣＨ
ＯＴＴ社（ドイツ国）商品名ＢＫ10）を用いると、外径
を金型により精度よくあげられるので、フェルール２と
の心出しが楽に行える。

【００１７】また、集光レンズ１の屈折率は、波長が12
40〜1580nmの光で、1.46〜1.50のものを用いると、コア
材料との屈折率が近く、反射率が小さくなりよい。

【００１８】つぎに、集光レンズ１で集光された光の光
路について説明する。

【００１９】球面状に研磨されたフェルール２の表面２
ａは、外部から挿入され、同じく半径Ｒが約20mmの球面
状に研磨されたセラミックフェルール７の先端７ａと、
全く空気層のない状態で密着（フィジカルコンタクト）
させられる。集光レンズ１によって集光された光線の束
は、その焦点位置と第１のシングルモードファイバ３の
位置が位置合わせされているため、フェルール２内の第
１のシングルモードファイバ３に効率よく入射される。
その入射光は第１のシングルモードファイバ３内を進行
し、アダプタ５により同心でフィジカルコンタクトされ
た外部からの光ファイバである第２のシングルモードフ
ァイバ６のコアに入射される。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、集光レンズで発光素子
からの光を集光して、該光の焦点位置にシングルモード
ファイバが位置するように、シングルモードファイバが
嵌入されたフェルールが貼り合わされて発光素子からの
光とシングルモードファイバとを結合させているため、
効率よく結合させることができる。しかも、フェルール
の外径をシングルモードファイバと同心に形成し、か
つ、通常の光ファイバのフェルールの外径と同じにする
ことにより、通常の光ファイバのアダプタによる結合と
同様に、外部の光ファイバと確実に効率よく結合でき
る。また、簡単な構造で結合損失の少ない製品を、安価
に製作することができる。

【００２１】また、光ファイバジャイロに代表されるフ
ァイバセンサの光導入部に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファイバカプラの断面図である。

【図２】従来のコネクタの斜視図である。

【図３】従来のコネクタの接合部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 集光レンズ ２ フェルール ３ 第１のシングルモードファイバ ６ 第２のシングルモードファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子からの光を集光する集光レンズ
   と、シングルモードファイバとを結合するカプラであっ
   て、前記集光レンズが屈折率が1.46〜1.5 のガラスから
   なり、該集光レンズの裏面にシングルモードファイバを
   嵌入させたフェルールが貼付され、該フェルールの表面
   が球面状に研磨されてシングルモードファイバと結合さ
   れてなるファイバカプラ。