JPH07109449B2 - 光ファイバ端面部の加工方法 - Google Patents
光ファイバ端面部の加工方法Info
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- JPH07109449B2 JPH07109449B2 JP1173121A JP17312189A JPH07109449B2 JP H07109449 B2 JPH07109449 B2 JP H07109449B2 JP 1173121 A JP1173121 A JP 1173121A JP 17312189 A JP17312189 A JP 17312189A JP H07109449 B2 JPH07109449 B2 JP H07109449B2
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- processing
- machining
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、光ファイバの端面部を数μｍ〜数十μｍの微
小曲率半径の凸曲面状に加工する方法に関する。
小曲率半径の凸曲面状に加工する方法に関する。
＜従来の技術＞ 光回路部分を構成する際に、発光素子と光ファイバとの
結合は不可欠である。
結合は不可欠である。
例えば、レーザダイオード（LD）等の発光素子と光ファ
イバとの結合は、第３図に示すような構成となってい
る。同図において、１は発光素子、２は光ファイバ、21
は光ファイバ２のコア、22は発光素子１に対向する光フ
ァイバ２の端面部である。ここで、発光素子１から出射
したレーザ光を有効に光ファイバ２のコア21に導入する
ため、及び光ファイバ端面部22における反射光が発光素
子１に戻ることによる発光素子１の損傷を防止するた
め、通常、光ファイバ端面部22は数μｍ〜数十μｍの範
囲の微小な曲率半径を持つ凸球面状に加工され、光ファ
イバレンズとして用いている。
イバとの結合は、第３図に示すような構成となってい
る。同図において、１は発光素子、２は光ファイバ、21
は光ファイバ２のコア、22は発光素子１に対向する光フ
ァイバ２の端面部である。ここで、発光素子１から出射
したレーザ光を有効に光ファイバ２のコア21に導入する
ため、及び光ファイバ端面部22における反射光が発光素
子１に戻ることによる発光素子１の損傷を防止するた
め、通常、光ファイバ端面部22は数μｍ〜数十μｍの範
囲の微小な曲率半径を持つ凸球面状に加工され、光ファ
イバレンズとして用いている。
このような光ファイバレンズに要求される条件として
は、曲率半径誤差が設定値に対して１μｍ以下である
こと、曲率中心と光ファイバ軸心との位置ずれが１μ
ｍ以下と高精度であること、光ファイバと発光素子と
の光結合損失を少なくするため、レンズ表面は鏡面であ
ること、反射戻り光を防止するため、レンズ表面に加
工歪みがないこと、等が挙げられる。
は、曲率半径誤差が設定値に対して１μｍ以下である
こと、曲率中心と光ファイバ軸心との位置ずれが１μ
ｍ以下と高精度であること、光ファイバと発光素子と
の光結合損失を少なくするため、レンズ表面は鏡面であ
ること、反射戻り光を防止するため、レンズ表面に加
工歪みがないこと、等が挙げられる。
従来、このような要求条件を満足する光ファイバレンズ
を得るため、一般に第４図に示すような研削加工方法が
採られている。すなわち、光ファイバ２をファイバ軸心
回りに回転させると共に、円板状の研削工具３を回転さ
せた状態でその外周面を光ファイバ２の端面部に当て、
研削工具３を光ファイバ端面部の加工形状に沿わせて実
線で示す位置から想像線で示す位置まで移動させること
で、光ファイバ端面部を凸球面レンズ状に加工してい
る。
を得るため、一般に第４図に示すような研削加工方法が
採られている。すなわち、光ファイバ２をファイバ軸心
回りに回転させると共に、円板状の研削工具３を回転さ
せた状態でその外周面を光ファイバ２の端面部に当て、
研削工具３を光ファイバ端面部の加工形状に沿わせて実
線で示す位置から想像線で示す位置まで移動させること
で、光ファイバ端面部を凸球面レンズ状に加工してい
る。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、第４図に示す従来の研削による加工にお
いては、研削工具３を加工すべき光ファイバレンズの曲
率に沿わせて移動させるために、３〜４軸制御を可能と
する複雑なステージ構成、及びこれを制御するための数
値制御（NC）装置が必要となる。そのため、装置構成が
大掛りになると同時に、高精度加工を実現するために精
度の高い装置構成としなければならず、加工装置が非常
に高価となる。
いては、研削工具３を加工すべき光ファイバレンズの曲
率に沿わせて移動させるために、３〜４軸制御を可能と
する複雑なステージ構成、及びこれを制御するための数
値制御（NC）装置が必要となる。そのため、装置構成が
大掛りになると同時に、高精度加工を実現するために精
度の高い装置構成としなければならず、加工装置が非常
に高価となる。
一方で、加工方法げ研削であるため、加工面に方向性あ
る微細な砥粒条痕が形成されてしまい、これが加工歪み
層となって、反射戻り光を生じさせるという問題があっ
た。
る微細な砥粒条痕が形成されてしまい、これが加工歪み
層となって、反射戻り光を生じさせるという問題があっ
た。
本発明は、上述した従来の加工方法における問題点を解
決するものであり、簡単な構成にて光ファイバ端面部を
所要の曲率半径を持つ凸曲面状に高精度を仕上げ、且つ
表面は歪みのない鏡面状態とすることができる加工方法
を提供することを目的としている。
決するものであり、簡単な構成にて光ファイバ端面部を
所要の曲率半径を持つ凸曲面状に高精度を仕上げ、且つ
表面は歪みのない鏡面状態とすることができる加工方法
を提供することを目的としている。
＜課題を解決しようとするための手段＞ 上述の目的を達成するための本発明にかかる光ファイバ
端面部の加工方法は、光ファイバをその軸心回りに回転
させつつ、高速回転する研削工具の加工面に対して前記
光ファイバ軸心を傾斜させた状態で、微粒子を含む加工
液を前記加工面に供給しながら、前記光ファイバと前記
加工面とを相対的に接近させることで前記光ファイバ端
面部に切込みを与えて円錐形状に加工する第１の加工工
程と、この第１の加工工程後、前記微粒子を含む加工液
の供給を維持しつつ、前記光ファイバと前記加工面との
相対的接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２
の加工工程とを有することを特徴とする。
端面部の加工方法は、光ファイバをその軸心回りに回転
させつつ、高速回転する研削工具の加工面に対して前記
光ファイバ軸心を傾斜させた状態で、微粒子を含む加工
液を前記加工面に供給しながら、前記光ファイバと前記
加工面とを相対的に接近させることで前記光ファイバ端
面部に切込みを与えて円錐形状に加工する第１の加工工
程と、この第１の加工工程後、前記微粒子を含む加工液
の供給を維持しつつ、前記光ファイバと前記加工面との
相対的接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２
の加工工程とを有することを特徴とする。
また、前記第１の加工工程においては、前記加工液は微
粒子を含まなくてもよい。
粒子を含まなくてもよい。
＜作用＞ 第１の加工工程において、光ファイバ端面部は、微粒子
を含む加工液を用いたときはその微粒子を介して加工面
に押付けられ、徐々に切込みを与えられて、円錐形状に
加工される。又は微粒子を含まない加工液を用いたとき
は直接加工面に押付けられて、前記研削工具の切れ刃に
より徐々に切込みを与えられて、円錐形状に加工され
る。
を含む加工液を用いたときはその微粒子を介して加工面
に押付けられ、徐々に切込みを与えられて、円錐形状に
加工される。又は微粒子を含まない加工液を用いたとき
は直接加工面に押付けられて、前記研削工具の切れ刃に
より徐々に切込みを与えられて、円錐形状に加工され
る。
第２の加工工程において、研削工具の高速回転によって
加速された加工液中の微粒子が光ファイバ端面部の円錐
面に衝突し、この衝突エネルギによって円錐面が微小破
壊により鏡面化される。一方、円錐形状の尖った先端部
分は、微粒子の加工作用によって次第に削り取られ、凸
曲面状に形成される。この微粒子による加工時間の長短
は先端の曲率半径の大小に影響し、従って第２の加工工
程における保持時間を制御することで任意の曲率半径が
得られる。
加速された加工液中の微粒子が光ファイバ端面部の円錐
面に衝突し、この衝突エネルギによって円錐面が微小破
壊により鏡面化される。一方、円錐形状の尖った先端部
分は、微粒子の加工作用によって次第に削り取られ、凸
曲面状に形成される。この微粒子による加工時間の長短
は先端の曲率半径の大小に影響し、従って第２の加工工
程における保持時間を制御することで任意の曲率半径が
得られる。
＜実 施 例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例にかかる加工方法の説明図で
ある。第１図において、研削工具３は図示しないエアス
ピンドルモータのスピンドル４に固定され、高速回転駆
動される。研削工具３は、例えば通常のダイヤモンドの
他、SiC,Si3N4,Al2O3等の硬質の焼結セラミックスを円
板状に形成して成り、その側面を加工面31として用いる
ものであり、本実施例では外径10mmで５万〜10万rpmで
高速回転する。
ある。第１図において、研削工具３は図示しないエアス
ピンドルモータのスピンドル４に固定され、高速回転駆
動される。研削工具３は、例えば通常のダイヤモンドの
他、SiC,Si3N4,Al2O3等の硬質の焼結セラミックスを円
板状に形成して成り、その側面を加工面31として用いる
ものであり、本実施例では外径10mmで５万〜10万rpmで
高速回転する。
この研削工具３に近接して、ステージ５がスピンドル４
と平行な方向、つまり研削工具３の加工面31に対する接
近離反方向に移動位置可能に設けられている。ステージ
５上には光ファイバ２を保持し、且つその軸心回りに回
転させる回転保持具６が搭載されている。回転保持具６
はステージ５に傾斜して取付けられており、これに保持
された光ファイバ２の軸心が研削工具３の加工面31に対
して所定の角度（後述の円錐形状の頂角の1/2の角度）
だけ傾斜するようになっている。
と平行な方向、つまり研削工具３の加工面31に対する接
近離反方向に移動位置可能に設けられている。ステージ
５上には光ファイバ２を保持し、且つその軸心回りに回
転させる回転保持具６が搭載されている。回転保持具６
はステージ５に傾斜して取付けられており、これに保持
された光ファイバ２の軸心が研削工具３の加工面31に対
して所定の角度（後述の円錐形状の頂角の1/2の角度）
だけ傾斜するようになっている。
また、図示しない供給源に連結されたノズル７が研削工
具３に近接して配設され、このノズル７から加工液８が
加工部位に向って噴射される。この加工液８には研磨用
の微粒子が懸濁してある。該研磨用の微粒子としては通
常のものが使用でき、例えば0.2〜0.3μｍ程度の粒径の
SiO2が用いられる。尚、この微粒子の粒径や材質は被加
工光ファイバに対応して適宜選択されるものである。
具３に近接して配設され、このノズル７から加工液８が
加工部位に向って噴射される。この加工液８には研磨用
の微粒子が懸濁してある。該研磨用の微粒子としては通
常のものが使用でき、例えば0.2〜0.3μｍ程度の粒径の
SiO2が用いられる。尚、この微粒子の粒径や材質は被加
工光ファイバに対応して適宜選択されるものである。
而して、研削工具３を高速回転させる一方、被加工光フ
ァイバ２を回転保持具６に保持してその軸心回りに回転
させると共にステージ５を矢印９の方向に移動させるこ
とで光ファイバ端面部22を研削工具３の加工面31に近接
させ、ノズル７から微粒子を含む加工液８を噴射しつ
つ、加工を開始する。
ァイバ２を回転保持具６に保持してその軸心回りに回転
させると共にステージ５を矢印９の方向に移動させるこ
とで光ファイバ端面部22を研削工具３の加工面31に近接
させ、ノズル７から微粒子を含む加工液８を噴射しつ
つ、加工を開始する。
先ず、第１の加工工程として、ステージ５の移動によっ
て光ファイバ端面部22を研削工具３の加工面31に加工液
８中の微粒子を介して押付け、光ファイバ端面部22を漸
次加工面に接近させることで切込みを与え、光ファイバ
端面部22を円錐形状に加工する。
て光ファイバ端面部22を研削工具３の加工面31に加工液
８中の微粒子を介して押付け、光ファイバ端面部22を漸
次加工面に接近させることで切込みを与え、光ファイバ
端面部22を円錐形状に加工する。
このとき、高速回転する研削工具３の加工面31に供給さ
れた加工液８の連れ回りにより、加工液８中の微粒子が
加速されて円錐面に衝突し、この衝突エネルギによる微
小破壊により鏡面に近い加工面が得られる。
れた加工液８の連れ回りにより、加工液８中の微粒子が
加速されて円錐面に衝突し、この衝突エネルギによる微
小破壊により鏡面に近い加工面が得られる。
次いで、第２の加工工程として、第１の加工工程の後、
研削工具３の高速回転，光ファイバ２の回転，及び加工
液８の供給はそのままの状態を維持しつつ、切込みを与
えるステージ５の移動を停止し、この状態を暫時保持す
る。すると、高速回転する研削工具３の加工面31に供給
された加工液８の連れ回りにより加速された微粒子の衝
突によって、第１の加工工程で形成された円錐面の僅か
なチッピング、加工歪み等が除去されてさらに鏡面化が
なされる。同時に、尖った円錐頂点が優先的に除去され
て、先端は凸曲面状の光ファイバレンズに加工される。
研削工具３の高速回転，光ファイバ２の回転，及び加工
液８の供給はそのままの状態を維持しつつ、切込みを与
えるステージ５の移動を停止し、この状態を暫時保持す
る。すると、高速回転する研削工具３の加工面31に供給
された加工液８の連れ回りにより加速された微粒子の衝
突によって、第１の加工工程で形成された円錐面の僅か
なチッピング、加工歪み等が除去されてさらに鏡面化が
なされる。同時に、尖った円錐頂点が優先的に除去され
て、先端は凸曲面状の光ファイバレンズに加工される。
ここで、この曲面の曲率半径は加工時間、つまりステー
ジ５を停止して保持する時間に依存し、加工時間を長く
すると曲率半径が大きくなって行く。加工の一例とし
て、直径125μｍの光ファイバ２を加工した場合、数分
間の範囲でこの加工時間を制御することで、３〜30μｍ
の範囲で任意の曲率半径の凸曲面を再現性良く加工する
ことができた。
ジ５を停止して保持する時間に依存し、加工時間を長く
すると曲率半径が大きくなって行く。加工の一例とし
て、直径125μｍの光ファイバ２を加工した場合、数分
間の範囲でこの加工時間を制御することで、３〜30μｍ
の範囲で任意の曲率半径の凸曲面を再現性良く加工する
ことができた。
一方、第１の加工工程において、加工液８として微粒子
を含有しないものを使用した場合には、光ファイバ端面
部22と研削工具３の加工面31の間には微粒子は介在しな
いため、研削工具３の切れ刃のみによる加工が行われ
る。この場合の円錐加工面は、微粒子含有加工液８を用
いた場合ほど鏡面とならないが、微粒子を含む加工液８
を用いた場合と同様に、円錐頂点は１μｍ以下の極微小
な欠けは生じるものの、鋭く尖った円錐形状が得られ
る。
を含有しないものを使用した場合には、光ファイバ端面
部22と研削工具３の加工面31の間には微粒子は介在しな
いため、研削工具３の切れ刃のみによる加工が行われ
る。この場合の円錐加工面は、微粒子含有加工液８を用
いた場合ほど鏡面とならないが、微粒子を含む加工液８
を用いた場合と同様に、円錐頂点は１μｍ以下の極微小
な欠けは生じるものの、鋭く尖った円錐形状が得られ
る。
以上のようにして得た光ファイバ端面部22は、その加工
面は殆ど加工歪みが無く、表面粗さはRmax20〜30Å以下
の無撹乱鏡面となり、従来方法によった場合のような研
削痕は全く発生しない。また、光ファイバ端面部22にお
ける光伝搬の反射減衰量を40dB以下にすることができ
る。
面は殆ど加工歪みが無く、表面粗さはRmax20〜30Å以下
の無撹乱鏡面となり、従来方法によった場合のような研
削痕は全く発生しない。また、光ファイバ端面部22にお
ける光伝搬の反射減衰量を40dB以下にすることができ
る。
第２図は本発明の他の実施例にかかる加工方法の説明図
である。第１図の実施例では研削工具３の側面をその加
工面31としたが、本実施例では、第２図に示すように、
研削工具３の外周面を加工面32としたものである。
である。第１図の実施例では研削工具３の側面をその加
工面31としたが、本実施例では、第２図に示すように、
研削工具３の外周面を加工面32としたものである。
この場合も、第１図の例と全く同様に加工をすることが
できる。尚、この場合は、ステージ５を矢印10の方向に
移動させて光ファイバ端面部22と研削工具３の加工面32
とを接触させることとなる。
できる。尚、この場合は、ステージ５を矢印10の方向に
移動させて光ファイバ端面部22と研削工具３の加工面32
とを接触させることとなる。
尚、上述の各実施例では、光ファイバ２を高速回転する
研削工具３に向けて移動させているが、切込みを与える
ためには両者を相対的に接近させればよいのであり、例
えば、反対に研削工具３を移動させて両者を接近させる
ようにしてもよい。
研削工具３に向けて移動させているが、切込みを与える
ためには両者を相対的に接近させればよいのであり、例
えば、反対に研削工具３を移動させて両者を接近させる
ようにしてもよい。
＜発明の効果＞ 以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明によ
れば、第１の加工工程で光ファイバ端面部を理想的な円
錐形状に加工し、第２の加工工程で加速された微粒子の
加工作用によって、円錐形状加工時に生じたチッピン
グ、加工歪み等を除去すると共に尖端を凸曲面形状に形
成することができる。
れば、第１の加工工程で光ファイバ端面部を理想的な円
錐形状に加工し、第２の加工工程で加速された微粒子の
加工作用によって、円錐形状加工時に生じたチッピン
グ、加工歪み等を除去すると共に尖端を凸曲面形状に形
成することができる。
しかも、本発明方法は、その実施に際して従来のような
複雑且つ高性能，高価格な装置を使用する必要がないた
め、低価格の光ファイバレンズを供給するのに非常に有
利である。
複雑且つ高性能，高価格な装置を使用する必要がないた
め、低価格の光ファイバレンズを供給するのに非常に有
利である。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例にかかる加
工方法の説明図、第３図は発光素子と光ファイバとの結
合部の断面図、第４図は従来例にかかる加工方法の説明
図である。 図面中、 １は発光素子、 ２は光ファイバ、 22は光ファイバ端面図、 ３は研削工具、 31,32は加工面、 ５はステージ、 ６は回転保持具、 ８は加工液である。
工方法の説明図、第３図は発光素子と光ファイバとの結
合部の断面図、第４図は従来例にかかる加工方法の説明
図である。 図面中、 １は発光素子、 ２は光ファイバ、 22は光ファイバ端面図、 ３は研削工具、 31,32は加工面、 ５はステージ、 ６は回転保持具、 ８は加工液である。
Claims (2)
- 【請求項１】光ファイバ端面部を凸曲面状に加工する方
法において、 光ファイバをその軸心回りに回転させつつ、高速回転す
る研削工具の加工面に対して前記光ファイバ軸心を傾斜
させた状態で、微粒子を含む加工液を前記加工面に供給
しながら、前記光ファイバと前記加工面とを相対的に接
近させることで前記光ファイバ端面部に切込みを与えて
円錐形状に加工する第１の加工工程と、 前記第１の加工工程後、前記微粒子を含む加工液の供給
を維持しつつ、前記光ファイバと前記加工面との相対的
接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２の加工
工程と、 を有することを特徴とする光ファイバ端面部の加工方
法。 - 【請求項２】光ファイバ端面部を凸曲面状に加工する方
法において、 光ファイバをその軸心回りに回転させつつ、高速回転す
る研削工具の加工面に対して前記光ファイバ軸心を傾斜
させた状態で、加工液のみを前記加工面に供給しなが
ら、前記光ファイバと前記加工面とを相対的に接近させ
ることで前記光ファイバ端面部に切込みを与えて円錐形
状に加工する第１の加工工程と、 前記第１の加工工程後、微粒子を含む加工液を前記加工
面に供給しながら、前記光ファイバと前記加工面との相
対的接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２の
加工工程と、 を有することを特徴とする光ファイバ端面部の加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173121A JPH07109449B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | 光ファイバ端面部の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1173121A JPH07109449B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | 光ファイバ端面部の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0339705A JPH0339705A (ja) | 1991-02-20 |
| JPH07109449B2 true JPH07109449B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=15954528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1173121A Expired - Fee Related JPH07109449B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | 光ファイバ端面部の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109449B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247939A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Anritsu Corp | ガス濃度測定装置 |
| KR100455927B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2004-11-06 | (주)코셋 | 광파이버 렌즈의 렌즈면 연마 장치 및 방법 |
| KR100522967B1 (ko) * | 2003-07-24 | 2005-10-19 | 삼성전자주식회사 | Ｇｉ ｐｏｆ의 둥근 끝처리를 통한 ｎａ 조절 방법 |
| CN102279443A (zh) * | 2011-08-08 | 2011-12-14 | 西安盛佳光电有限公司 | 一种锥形透镜光纤的制作方法 |
-
1989
- 1989-07-06 JP JP1173121A patent/JPH07109449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0339705A (ja) | 1991-02-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |