JPH06324221A

JPH06324221A - 光ファイバアレイ

Info

Publication number: JPH06324221A
Application number: JP5109294A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kimura; 一夫木村; Kazuhiro Noguchi; 一博野口; Takao Matsumoto; 隆男松本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】各々の光ファイバユニット間の相対位置精度
が高く、かつ、光軸ずれのない、さらに、組み立て容易
で、かつ設計が自由な光ファイバアレイを提供する。【構成】円筒形キャピラリ１０２内に光ファイバ１０
１を固定した光ファイバユニット１１０を整列板１０５
により区切られる空間内に、その外径寸法を用いて複数
本整列させる。このとき、光ファイバユニット間の距離
を一定に保つ円柱状、あるいは球状のスペーサ１０３
を、前記各光ファイバユニット間に挿入して接着剤１０
４で接着し、光ファイバユニットの転がりによる位置変
位を低減し、自動的にかつ高精度な位置合わせを実現す
る。光ファイバユニットを構成するキャピラリの構造
を、コリメータレンズと光ファイバ一体化可能な構造と
してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバアレイに関
し、特に光ファイバ並列伝送装置や並列光信号処理装置
に使用する光ファイバアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、２次元光ファイバアレイについ
ては、参考文献、小薮国夫，大平文和，山本剛，松尾慎
治、“高密度二次元ファイバーアレーの試作”、１９９
３年電子情報通信学会春季大会、ｃ−３０７、ｐ４−３
４３に記載の例が周知である。前記参考文献の光ファイ
バアレイの構成例を図５に示す。光ファイバアレイを構
成する光ファイバユニット４１０は、４０１の光ファイ
バ、４０２の円筒形のキャピラリから構成され、これら
を２次元正方格子状に配列し、２次元光ファイバアレイ
を構成している。４０４は、接着剤であり光ファイバユ
ニットを接着固定する。４０５は整列板であり、光ファ
イバユニットを整列する。図５の光ファイバアレイで
は、高精度に加工されたキャピラリ４０２の外径寸法と
整列板４０５の外形寸法を基準に用いて、高精度に整列
させている。円筒形のキャピラリは、例えば角柱等（四
角柱，三角柱等）に比較して高精度に加工可能であり、
光ファイバアレイを構成する際には都合が良いが、円筒
形のため転がり易く、外形寸法精度が良好であっても、
図５に示すように整列板の僅かな変位ｄがアレイピッチ
寸法等に影響し、目的とする正方格子からずれて整列す
ることが多かった。このため、高精度かつ大規模な光フ
ァイバアレイを容易に構成することは困難であった。

【０００３】前記の例以外にも、光ファイバアレイにつ
いては、１次元アレイの例ではあるが、光ファイバの位
置固定法にＶ溝やＵ溝を有した基板を用いる手法とし
て、例えば、特開平４−１３０４０６号、谷澤靖久、
“導波路型光デバイス”（１９９２年５月１日公開）
や、特開平４−２１６５０９号、磯野秀樹，大森康弘，
服部和枝、“導波路型光デバイスと光ファイバの接続方
法”（１９９２年８月６日公開）記載の例で周知であ
る。しかし、Ｖ溝等を有した光ファイバ整列板を用いる
とその基板サイズが制限となり、特に大規模な光ファイ
バアレイを構成すことが困難であった。

【０００４】また、同様に１次元アレイの例であるが、
光ファイバアレイにコリメータレンズを設置する手法に
ついては、例えば、特開平４−３２４４０６号、岩間武
夫，鴨原正義、“光ファイバアレイとレンズアレイとの
結合方法”（１９９２年１１月１３日公開）記載の例が
周知である。この例は、ファイバアレイに十字のアライ
メントマークを用いてレンズとファイバアレイ間を位置
合わせする手法である。このように光ファイバにコリメ
ータレンズを設置する場合では、位置合わせ行程が必要
となり、その繁雑さも手伝い低コスト化が難しいといっ
た問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】複数の光ファイバある
いはコリメータレンズ付き光ファイバユニットを、アレ
イ状に配列する際には、光ファイバユニット間の相対位
置精度や光軸角度ずれが問題となる。また、特に多数の
光ファイバユニットを用いた大規模な光ファイバアレイ
を構成する際には、その組み立ての容易さや設計のフレ
キシビリティーも問題となる。

【０００６】本発明は、かかる事情を鑑みてなされたも
のであり、その目的は、各々の光ファイバユニット間の
相対位置精度が高く、かつ、光軸ずれのない、さらに、
組み立て容易で、かつ設計が自由な光ファイバアレイを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバアレ
イは、キャピラリ内に光ファイバを固定した光ファイバ
ユニットを複数本正方格子状に配列したファイバアレイ
において、前記キャピラリ間にスペーサを具備すること
を特徴とする。

【０００８】また、本発明のコリメータレンズ付光ファ
イバアレイは、キャピラリ内に光ファイバを固定した光
ファイバユニットを複数本正方格子状に配列したファイ
バアレイにおいて、コリメータレンズと光ファイバとを
前記キャピラリ内に固定し、前記キャピラリ間にスペー
サを具備したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明に従えば、例えば円筒形キャピラリ内に
光ファイバを固定した光ファイバユニットを、その外径
寸法を用いて複数本整列させる際に、光ファイバユニッ
ト間の距離を一定に保つ円柱状、あるいは球状等のスペ
ーサを、各光ファイバユニット間に挿入し、光ファイバ
ユニットの転がりによる位置変位を低減し、自動的にか
つ高精度な位置合わせを実現している。

【００１０】また、上述した光ファイバユニットを構成
するキャピラリの構造を、コリメータレンズと光ファイ
バ一体化可能な構造とし、その相互間の位置ずれによる
光結合特性のばらつきを低減し、前記光ファイバユニッ
トからの光を高効率に出射、あるいは入射可能な構成と
している。

【００１１】光ファイバと円筒形のキャピラリで光ファ
イバユニットを構成する。光ファイバアレイの配列ピッ
チは一定値であり、この値はキャピラリの外形寸法と一
致する。光ファイバアレイの配列ピッチは、キャピラリ
の外径寸法によりその精度が決定されるので、キャピラ
リには高精度に加工可能でかつ変形しにくい材料（例え
ばセラミックス）を用いられる。スペーサは例えば円柱
形であり、正方格子状の光ファイバアレイの場合では、
その外径は、光ファイバユニット間の隙間を埋める、配
列ピッチの（√２−１）倍とする。光ファイバユニット
を構成するキャピラリやスペーサは、その寸法精度が良
好ならばその形状には依存せず高精度な光ファイバアレ
イが構成できるはずであるが、実際には、その寸法精度
が形状に依存する。そこで、角柱（四角柱や三角柱）等
に比較して技術的に高精度に加工可能な円筒形あるい
は、円柱形を用いた。また、スペーサは、前記キャピラ
リと同じ形状（例えばセラミックス）で作製し、その長
さについても整列の容易さからキャピラリと同一とす
る。このように加工されたスペーサを、光ファイバユニ
ット間に配置することにより、光ファイバユニットの転
がりによる変位を無くし、従来の構成に比較して高精度
かつ大規模な光ファイバアレイを容易に構成することが
できる。光ファイバユニットは接着剤で接着固定する。
この場合、整列板を使用してずれのない整列を行う。整
列板の寸法精度も、光ファイバユニット同様、光ファイ
バアレイの精度を決定するので、高精度に加工可能で変
形しにくい材料（例えばセラミックス板）を用いる。

【００１２】スペーサとしては、直径が配列ピッチの
（√２−１）倍の球形のスペーサを用いても、同様の作
用で光ファイバユニットの位置固定が可能である。球形
スペーサも、角柱等に比較して高精度に加工可能であ
る。

【００１３】上述した光ファイバユニットにコリメータ
レンズを取り付けてもよい。この場合、コリメータレン
ズ用キャピラリと光ファイバ用キャピラリの２種類のキ
ャピラリ使ってもよく、あるいは、コリメータレンズと
光ファイバ共用のキャピラリを用いてもよい。コリメー
タレンズと光ファイバ共用のキャピラリは、光ファイバ
固定用とコリメータレンズ固定用の２つの内径を有して
いる。また、コリメータレンズは光ファイバ、セルフォ
ックスレンズで構成することができる。別体の光ファイ
バ固定用キャピラリ、セルフォックスレンズ固定用キャ
ピラリをそれぞれ使用する場合、両者同一の外径寸法と
中心軸を有する例えばセラミックス製のものを使用する
ことができる。

【００１４】コリメータレンズ付きの光ファイバユニッ
トを作製する場合は、コリメータレンズと光ファイバ間
の位置ずれ、および、光軸ずれが問題となる。この位置
ずれや光軸ずれは、主に光ファイバユニット製作上の寸
法精度で決定される。その寸法精度は、キャピラリ、光
ファイバのコア径や外形寸法、そしてコリメータレンズ
に用いる標準的なセルフォックレンズの外形寸法等で決
まる。これら光ファイバユニットの構成部品の加工精度
Δｄは、±１μｍ程度が実際に実現可能である。従っ
て、上述した光ファイバユニット単体の位置ずれの精度
は、Δｄ〜±１μｍ程度となり、Ｎ個の光ファイバユニ
ットをアレイ化した場合では、±Ｎ×Δｄ〜±Ｎμｍ程
度の精度の光ファイバアレイが、特別な位置合わせを必
要とせずに容易に構成できる。

【００１５】光軸角度ずれについては、キャピラリの弾
性変形量が寸法精度より小さい範囲では、キャピラリの
長さを大きくすることにより低減可能である。例えば、
前記±１μｍの寸法精度を有するキャピラリについて、
その長さＬを１０．０ｍｍ以上とすると、その光軸角度
ずれは±Δｄ／Ｌ＝±０．１ｍｒａｄ程度となり、通常
の光ファイバとコリメータレンズを一体化する上で十分
な角度精度を確保できる。実際に、１０数ｍｍ程度の長
さのキャピラリで変形が加工精度以下のものは容易に作
製可能である。前記±Δｄ／Ｌ＝±０．１ｍｒａｄ程度
の角度精度を有した光ファイバユニットをＮ本アレイ化
すれば、±ＮΔｄ／Ｌ＝±０．１×Ｎｍｒａｄ程度の角
度精度を有した光ファイバアレイが、特別な位置合わせ
を必要とせずに容易に実現できる。

【００１６】

【実施例】以下に、図面を参照しながら本発明を実施例
により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定されないことは勿論である。

【００１７】（実施例１）図１に本発明の第１の実施例
を示す。（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。
１０１は光ファイバ、１０２はキャピラリであり、これ
で光ファイバユニット１１０を構成する。本実施例で
は、光ファイバアレイの配列ピッチはａであり、この値
はキャピラリ１０２の外形寸法ｄ₁ と一致する。光ファ
イバアレイの配列ピッチは、キャピラリ１０２の外径寸
法でその精度が決定されるので、キャピラリ１０２には
高精度に加工可能でかつ変形しにくい材料（例えばセラ
ミックス）を用いた。１０３は円柱形のスペーサであ
り、図１に示す正方格子状の光ファイバアレイの場合で
は、その外径ｄ₂ は、図１（Ａ）に示すように、光ファ
イバユニット１０６間の隙間を埋める（√２−１）ａと
した。スペーサ１０３は、前記キャピラリ１０２と同じ
材料（例えばセラミックス）で製作し、その長さも整列
の容易さからキャピラリ１０２と同一のＬとした。この
ように加工されたスペーサ１０３を、光ファイバユニッ
ト１１０間に配置することにより、光ファイバユニット
１１０の転がりによる変位を無くし、従来の構成に比較
して高精度かつ大規模な光ファイバアレイを容易に構成
することができた。また、１０４は、光ファイバユニッ
ト１１０を接着固定する接着剤であり、１０５は整列板
である。整列板１０５の寸法精度も、光ファイバユニッ
ト同様、光ファイバアレイの精度を決定するので、高精
度に加工可能で変形しにくい材料（例えばセラミックス
板）を用いた。

【００１８】図１では、４×４の２次元光ファイバアレ
イの実施例を示したが、一般的なＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは自然
数）の光ファイバアレイも構成できることは容易に類推
できる。

【００１９】（実施例２）図２に本発明の第２の実施例
を示す。（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。
本実施例では、スペーサ１１３として実施例１の円柱形
スペーサに代えて直径ｄ₃ ＝（√２−１）ａの球形のス
ペーサ１１３を用いている。球形スペーサ１１３を用い
ても、実施例１と同様の作用で光ファイバユニット１１
０の位置固定が可能である。

【００２０】図２では、４×４の２次元光ファイバアレ
イの実施例を示したが、一般的なＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは自然
数）の光ファイバアレイも構成できることは容易に類推
できる。

【００２１】（実施例３）図３（Ａ），（Ｂ）に、本発
明の第１および第２の実施例の光ファイバユニット１１
０にコリメータレンズを取り付けた場合の光ファイバユ
ニットの実施例を示す。図３（Ａ）はコリメータレンズ
用キャピラリ２２０と光ファイバ用キャピラリ２２１の
２種類使うもの、図３（Ｂ）は、コリメータレンズと光
ファイバ共用のキャピラリ２３０を用いる構成例であ
る。２２０もスペーサで位置を固定するが、２２０の外
径や２２０用のスペーサは２２１の外径や２２１用スペ
ーサと同一であっても異なっていてもよい。コリメータ
レンズと光ファイバ共用キャピラリ２３０は、光ファイ
バ固定用とコリメータレンズ固定用の２つの内径を有し
ている。２０１は光ファイバ、２０２は光ファイバの
コア部、２１０はセルフォックレンズで構成したコリメ
ータレンズである。２２１は光ファイバ固定用キャピラ
リ、２２０はセルフォックレンズ固定用キャピラリであ
り、両者同一の外径寸法と中心軸を有したセラミックス
である。前記キャピラリには、テーパ２３１，２２２を
設け、光ファイバやコリメータレンズの導入を容易にし
ている。

【００２２】図３に示した光ファイバユニットを、図
１，図２に示した実施例１，実施例２のように配列する
ことにより、正方格子状の光ファイバアレイが実現でき
る。

【００２３】（実施例４）図４に、本発明の第４の実施
例を示す。本実施例では、光ファイバ３０１を固定する
キャピラリ３０２の断面は、１辺ｄ₄ ＝（√２−１）ａ
の正８角形の形状を有しており、スペーサ３０３は１辺
（√２−１）ａの正方形の形状を有している。この形状
のキャピラリとスペーサによりピッチａの正方格子の光
ファイバアレイが構成できる。３０５は整列板であり、
３０４は各光ファイバユニット間を固定する接着剤であ
る。キャピラリとスペーサ間に接着剤は必ずしも必要で
ない。

【００２４】上記実施例以外にも、２次元光ファイバア
レイを構成するキャピラリとスペーサの断面形状の組み
合わせは、無数に存在し、そのこと自体が光ファイバア
レイの設計の自由度に大きく寄与している。

【００２５】

【発明の効果】上述したように、本発明に従えば、光フ
ァイバアレイ組み立てに際し、キャピラリおよびスペー
サの寸法精度で自動的に位置合わせされ、組み立てられ
るため、アレイ化が容易である。また、従来用いられて
きたＶ溝基板を用いる方法に比較して、光ファイバのア
レイサイズに対する制限がなく、大規模な光ファイバア
レイを構成できる利点がある。また、キャピラリおよび
スペーサの外径サイズを変更するだけで光ファイバのア
レイピッチが任意に設計可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に従う光ファイバアレイ
を示す模式的断面図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）
は縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例に従う光ファイバアレイ
を示す模式的断面図であり、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）
は縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例に従うコリメータレンズ
付き光ファイバユニットの構成例を示す模式的断面図で
ある。（Ａ）は共用キャピラリを使用した構成例、
（Ｂ）は別体キャピラリを使用した構成例を示す。

【図４】キャピラリの断面形状が正８角形の形状を有す
る本発明の第４の実施例を示す模式的横断面図である。

【図５】従来例の光ファイバアレイを示す模式的横断面
図である。

【符号の説明】

１０１光ファイバ１０２キャピラリ１０３スペーサ（円柱形）１０４接着剤１０５整列板１１０光ファイバユニット１１３スペーサ（球形）２０１光ファイバ２０２光ファイバコア２１０コリメータレンズ２２０コリメータレンズ用キャピラリ２２１光ファイバ用キャピラリ２２２，２３１テーパ２３０光ファイバ、コリメータレンズ共用キャピラリ３００光ファイバコア３０１光ファイバ３０２キャピラリ３０３スペーサ３０４接着剤３０５整列板３１０光ファイバユニット４０１光ファイバ４０２マイクロフェルール４１０光ファイバユニット４０４接着剤４０５整列板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャピラリ内に光ファイバを固定した光
ファイバユニットを複数本正方格子状に配列したファイ
バアレイにおいて、前記キャピラリ間にスペーサを具備することを特徴とす
る光ファイバアレイ。
【請求項２】キャピラリ内に光ファイバを固定した光
ファイバユニットを複数本正方格子状に配列したファイ
バアレイにおいて、コリメータレンズと光ファイバとを前記キャピラリ内に
固定し、前記キャピラリ間にスペーサを具備したことを
特徴とするコリメータレンズ付き光ファイバアレイ。