JPH1062648A - 光ファイバコリメータ - Google Patents
光ファイバコリメータInfo
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- JPH1062648A JPH1062648A JP23592996A JP23592996A JPH1062648A JP H1062648 A JPH1062648 A JP H1062648A JP 23592996 A JP23592996 A JP 23592996A JP 23592996 A JP23592996 A JP 23592996A JP H1062648 A JPH1062648 A JP H1062648A
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- Japan
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- optical fiber
- collimator
- lens
- optical
- sin
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
- G02B6/327—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends with angled interfaces to reduce reflections
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射減衰量が大きい上、外部フレームに対し
てあおりがなく、簡単で作業性も良く、光ファイバから
発散する光を光ファイバに集光させる機能に優れている
光ファイバコリメータを得る。 【解決手段】 光ファイバから発散する光を光ファイバ
に集光させる機能を有し、光ファイバとコリメータレン
ズとを組み合わせてなる光ファイバコリメータにおい
て、先端を斜めに研磨した光ファイバをコリメータレン
ズ中心線に対して下記式（１） θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）で示される傾斜角度で傾け、固定する。
てあおりがなく、簡単で作業性も良く、光ファイバから
発散する光を光ファイバに集光させる機能に優れている
光ファイバコリメータを得る。 【解決手段】 光ファイバから発散する光を光ファイバ
に集光させる機能を有し、光ファイバとコリメータレン
ズとを組み合わせてなる光ファイバコリメータにおい
て、先端を斜めに研磨した光ファイバをコリメータレン
ズ中心線に対して下記式（１） θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）で示される傾斜角度で傾け、固定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射減衰量が大き
く、外部フレームに対してあおりがない光ファイバコリ
メータに関する。
く、外部フレームに対してあおりがない光ファイバコリ
メータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ファ
イバを使用した光伝送系には、様々な機能を持った光部
品、例えば逆方向の反射戻り光を遮断する光アイソレー
タや、特定の波長の光を遮断したり透過したりする光フ
ィルタなどを挿入する必要が生じる。これら光部品を使
用する場合は、光ファイバを切断してその間に上記のよ
うな機能を持った素子を挿入するが、それでも光ファイ
バからの出射光が発散してしまうため、素子を透過した
後の受光側光ファイバとの結合効率が著しく低くなって
しまうという欠点があった。
イバを使用した光伝送系には、様々な機能を持った光部
品、例えば逆方向の反射戻り光を遮断する光アイソレー
タや、特定の波長の光を遮断したり透過したりする光フ
ィルタなどを挿入する必要が生じる。これら光部品を使
用する場合は、光ファイバを切断してその間に上記のよ
うな機能を持った素子を挿入するが、それでも光ファイ
バからの出射光が発散してしまうため、素子を透過した
後の受光側光ファイバとの結合効率が著しく低くなって
しまうという欠点があった。
【０００３】そこで、上記欠点を解決するため、光ファ
イバを使用した光伝送系には、通常、発散する光をレン
ズによって平行光とする手法として光ファイバコリメー
タが用いられる。この光ファイバコリメータは、光ファ
イバとレンズを一体化し、平行ビームを出射するように
組み立てたもので、一対の光ファイバコリメータを対向
させてその間に機能素子を挿入することによって結合損
失を小さく保ったまま光部品を組み込むことができるも
のである。
イバを使用した光伝送系には、通常、発散する光をレン
ズによって平行光とする手法として光ファイバコリメー
タが用いられる。この光ファイバコリメータは、光ファ
イバとレンズを一体化し、平行ビームを出射するように
組み立てたもので、一対の光ファイバコリメータを対向
させてその間に機能素子を挿入することによって結合損
失を小さく保ったまま光部品を組み込むことができるも
のである。
【０００４】しかし、光ファイバ間に光部品を挿入する
場合、結合損失の他に切断した光ファイバ端からの反射
光が問題となる。一般に、屈折率ｎ1とｎ2の２つの物質
界面におけるパワー反射率（Ｒ）は、下記式（２）で表
される。
場合、結合損失の他に切断した光ファイバ端からの反射
光が問題となる。一般に、屈折率ｎ1とｎ2の２つの物質
界面におけるパワー反射率（Ｒ）は、下記式（２）で表
される。
【０００５】
【数１】
【０００６】この場合、反射光の中でも特に光ファイバ
コアと空気との界面での反射光が伝送系に悪影響を与え
るため、界面での反射率を低減するために誘電体薄膜に
よる無反射コートを光ファイバに施すことが一般的に行
われている。しかし、この方法では完全に反射を抑える
ことは難しかった。
コアと空気との界面での反射光が伝送系に悪影響を与え
るため、界面での反射率を低減するために誘電体薄膜に
よる無反射コートを光ファイバに施すことが一般的に行
われている。しかし、この方法では完全に反射を抑える
ことは難しかった。
【０００７】そこで近年、この問題を解決するため、光
ファイバ端面を通常６〜８°程度の傾斜をつけて研磨す
る手法が採用されている。この手法によれば、反射光の
光ファイバへの再結合が抑えられ、光伝送系において必
要とされる５０〜６０ｄＢ以上の反射減衰量を得ること
が可能である。
ファイバ端面を通常６〜８°程度の傾斜をつけて研磨す
る手法が採用されている。この手法によれば、反射光の
光ファイバへの再結合が抑えられ、光伝送系において必
要とされる５０〜６０ｄＢ以上の反射減衰量を得ること
が可能である。
【０００８】しかしながら、この手法においても問題は
残っている。即ち、図１に示すように斜め（θ’）に研
磨された光ファイバ１からの出射光は、光の屈折によっ
て光ファイバ１の中心軸に対して傾いて（θ）出射する
（図１（Ａ）参照）。このように光ファイバに対して光
軸が傾いていると、一対のコリメータを対向させて光の
結合効率を最大にする工程（コリメータの調心工程）
や、平行光を得る位置にレンズを調整する工程（レンズ
の位置決め工程）が煩雑となるという欠点がある。
残っている。即ち、図１に示すように斜め（θ’）に研
磨された光ファイバ１からの出射光は、光の屈折によっ
て光ファイバ１の中心軸に対して傾いて（θ）出射する
（図１（Ａ）参照）。このように光ファイバに対して光
軸が傾いていると、一対のコリメータを対向させて光の
結合効率を最大にする工程（コリメータの調心工程）
や、平行光を得る位置にレンズを調整する工程（レンズ
の位置決め工程）が煩雑となるという欠点がある。
【０００９】この欠点の解決策としては、レンズの有効
径内で傾いた発散光をファイバ中心軸に平行なビームに
直す手法が一般的である。しかし、図１（Ｂ）に示すよ
うに光ファイバに対して光軸が傾いていると、出射光が
コリメータレンズ２の中心を外れるためレンズの収差を
拾い易く、後述するレンズの位置決め工程が難しくなる
という問題があった。
径内で傾いた発散光をファイバ中心軸に平行なビームに
直す手法が一般的である。しかし、図１（Ｂ）に示すよ
うに光ファイバに対して光軸が傾いていると、出射光が
コリメータレンズ２の中心を外れるためレンズの収差を
拾い易く、後述するレンズの位置決め工程が難しくなる
という問題があった。
【００１０】また、図１（Ｃ）に示すようにくさび型の
補償板３を使用する手法もある。しかし、このような光
軸補正用のくさび型補償板を使った場合、大きな反射減
衰量を確保するために斜め研磨した光ファイバを使用し
ているにも拘らず、補償板での反射光が光ファイバに再
結合してしまい、十分な反射減衰量が得られないことが
あり、しかも、部品点数が増えてしまい組み立て工程が
面倒になるという問題もあった。
補償板３を使用する手法もある。しかし、このような光
軸補正用のくさび型補償板を使った場合、大きな反射減
衰量を確保するために斜め研磨した光ファイバを使用し
ているにも拘らず、補償板での反射光が光ファイバに再
結合してしまい、十分な反射減衰量が得られないことが
あり、しかも、部品点数が増えてしまい組み立て工程が
面倒になるという問題もあった。
【００１１】ここで、通常、斜めに研磨した光ファイバ
からの出射光は、上記のように光ファイバの中心軸から
傾いてしまう。この場合、前述したようにレンズの有効
径内で傾きを補正することもできるが、一般に行われる
光ファイバコリメータの組み立て方法では、レンズの位
置決めが難しい。即ち、一般的に光ファイバコリメータ
の組み立ては、図２に示すような工程で行われる。ま
ず、図２（Ａ）に示すようにリファレンスとなる光ファ
イバコリメータ４から出射するビームが最大結合となる
ように光ファイバ１をフレーム５にセットした後、次に
図２（Ｂ）のように光ファイバ１への結合効率が最大と
なるようコリメータレンズ２を位置決めし、光ファイバ
１とレンズ２を固定するものである。
からの出射光は、上記のように光ファイバの中心軸から
傾いてしまう。この場合、前述したようにレンズの有効
径内で傾きを補正することもできるが、一般に行われる
光ファイバコリメータの組み立て方法では、レンズの位
置決めが難しい。即ち、一般的に光ファイバコリメータ
の組み立ては、図２に示すような工程で行われる。ま
ず、図２（Ａ）に示すようにリファレンスとなる光ファ
イバコリメータ４から出射するビームが最大結合となる
ように光ファイバ１をフレーム５にセットした後、次に
図２（Ｂ）のように光ファイバ１への結合効率が最大と
なるようコリメータレンズ２を位置決めし、光ファイバ
１とレンズ２を固定するものである。
【００１２】このような組み立て方法を採用した場合、
斜め研磨された光ファイバを用いて光ファイバ１及びフ
レーム５に対してあおりのない光ファイバコリメータを
作成するためには、図２（Ｃ）に示すような工程におい
てリファレンスビームと斜め研磨された光ファイバ１
（フレーム５）が平行となるように光ファイバ１をセッ
トする必要がある。この時、光ファイバ１への結合効率
は最大とはならないため、セットが難しいという欠点が
ある。
斜め研磨された光ファイバを用いて光ファイバ１及びフ
レーム５に対してあおりのない光ファイバコリメータを
作成するためには、図２（Ｃ）に示すような工程におい
てリファレンスビームと斜め研磨された光ファイバ１
（フレーム５）が平行となるように光ファイバ１をセッ
トする必要がある。この時、光ファイバ１への結合効率
は最大とはならないため、セットが難しいという欠点が
ある。
【００１３】また、図２（Ｄ）に示すような工程におい
て、コリメータレンズ２を光ファイバ１に近づけていく
際、結合効率が最大となるよう調整していくためには、
ビームに対して垂直な面内で移動させながら斜めに近づ
けていく必要があり、調整が非常に面倒であった。
て、コリメータレンズ２を光ファイバ１に近づけていく
際、結合効率が最大となるよう調整していくためには、
ビームに対して垂直な面内で移動させながら斜めに近づ
けていく必要があり、調整が非常に面倒であった。
【００１４】このように上記工程は、煩雑でコリメータ
の調心や位置決めが大変面倒であり、これら問題点のな
いより高性能な光ファイバコリメータの開発が望まれて
いた。
の調心や位置決めが大変面倒であり、これら問題点のな
いより高性能な光ファイバコリメータの開発が望まれて
いた。
【００１５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、反射減衰量が大きい上、外部フレームに対してあお
りがなく、しかも部品点数が少なく、コリメータレンズ
の位置決め工程も容易な光ファイバコリメータを提供す
ることを目的とする。
で、反射減衰量が大きい上、外部フレームに対してあお
りがなく、しかも部品点数が少なく、コリメータレンズ
の位置決め工程も容易な光ファイバコリメータを提供す
ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、光ファイバとコリメータレンズとを組み合
わせてなる光ファイバコリメータにおいて、先端面を斜
めに研磨した光ファイバをコリメータレンズ中心線に対
して下記式（１） θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）で示される傾斜角度で傾け、固定することを特
徴とする光ファイバコリメータを提供する。
成するため、光ファイバとコリメータレンズとを組み合
わせてなる光ファイバコリメータにおいて、先端面を斜
めに研磨した光ファイバをコリメータレンズ中心線に対
して下記式（１） θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）で示される傾斜角度で傾け、固定することを特
徴とする光ファイバコリメータを提供する。
【００１７】本発明では、従来、公知であった端面を斜
めに研磨した光ファイバを使用する際、この光ファイバ
を特定の角度で傾斜させて固定、使用することにより、
工程の煩雑化なしにコリメータの調心が容易なあおりの
ない光ファイバコリメータを作製することができ、簡単
で作業性も良い上、反射減衰量が大きく、しかも部品点
数を最小限に抑えることができ、組み立て工程の簡略化
も可能であり、光ファイバから発散する光を他の光ファ
イバに集光させる機能に優れた光ファイバコリメータを
得ることができるものである。
めに研磨した光ファイバを使用する際、この光ファイバ
を特定の角度で傾斜させて固定、使用することにより、
工程の煩雑化なしにコリメータの調心が容易なあおりの
ない光ファイバコリメータを作製することができ、簡単
で作業性も良い上、反射減衰量が大きく、しかも部品点
数を最小限に抑えることができ、組み立て工程の簡略化
も可能であり、光ファイバから発散する光を他の光ファ
イバに集光させる機能に優れた光ファイバコリメータを
得ることができるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明を図３〜
５を参照して具体的に説明する。本発明の一実施例に係
る光ファイバコリメータは、例えば図３に示したように
光ファイバ１とコリメータレンズ２とを組み合わせてな
る光ファイバコリメータにおいて、先端面を斜めに研磨
した光ファイバ１とコリメータレンズ２の中心軸とを下
記式（１）で示される傾斜角度θだけ傾けて配置し、光
ファイバを外部フレーム５に対して同じ角度だけ傾けて
固定するものである。 θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）
５を参照して具体的に説明する。本発明の一実施例に係
る光ファイバコリメータは、例えば図３に示したように
光ファイバ１とコリメータレンズ２とを組み合わせてな
る光ファイバコリメータにおいて、先端面を斜めに研磨
した光ファイバ１とコリメータレンズ２の中心軸とを下
記式（１）で示される傾斜角度θだけ傾けて配置し、光
ファイバを外部フレーム５に対して同じ角度だけ傾けて
固定するものである。 θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）
【００１９】上記光ファイバコリメータにおいて、コリ
メータレンズとしては、例えば球レンズ、屈折率分布レ
ンズの他、非球面レンズも用いることができる。
メータレンズとしては、例えば球レンズ、屈折率分布レ
ンズの他、非球面レンズも用いることができる。
【００２０】次に、上記効果を確認するため、先端を８
°傾けて研磨したシングルモードファイバと、非球面コ
リメータレンズを使用して、以下の手順で光ファイバコ
リメータを作製した（図４参照）。なお、光学面は使用
波長であるλ＝１．５５μｍ用の無反射コートを施し
た。 予めθ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）・θ’＝３．６°
（θ’＝８°、ｎ＝１．４４４）の角度に傾けて加工し
た穴を持つ金属フレーム５に光ファイバ１（ジルコニア
製フェルールに固定後、８°に斜め研磨されたもの）を
固定した（図４（Ａ））。 リファレンス用コリメータ４からの平行光が光ファイ
バ１に最大結合となるよう光ファイバとフレーム５の位
置、角度を調整した（図４（Ｂ））。 レンズの焦点距離よりも離れた位置でコリメータレン
ズ２をビームに対して垂直な方向に微動させ、最大の結
合効率となるよう調整した（図４（Ｃ））。 その後、コリメータレンズ２を光ファイバ１側に近づ
けて最大の結合効率となる位置を決め、フレーム５とコ
リメータレンズ２を固定した（図４（Ｄ））。
°傾けて研磨したシングルモードファイバと、非球面コ
リメータレンズを使用して、以下の手順で光ファイバコ
リメータを作製した（図４参照）。なお、光学面は使用
波長であるλ＝１．５５μｍ用の無反射コートを施し
た。 予めθ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）・θ’＝３．６°
（θ’＝８°、ｎ＝１．４４４）の角度に傾けて加工し
た穴を持つ金属フレーム５に光ファイバ１（ジルコニア
製フェルールに固定後、８°に斜め研磨されたもの）を
固定した（図４（Ａ））。 リファレンス用コリメータ４からの平行光が光ファイ
バ１に最大結合となるよう光ファイバとフレーム５の位
置、角度を調整した（図４（Ｂ））。 レンズの焦点距離よりも離れた位置でコリメータレン
ズ２をビームに対して垂直な方向に微動させ、最大の結
合効率となるよう調整した（図４（Ｃ））。 その後、コリメータレンズ２を光ファイバ１側に近づ
けて最大の結合効率となる位置を決め、フレーム５とコ
リメータレンズ２を固定した（図４（Ｄ））。
【００２１】上記の方法で試作した光ファイバコリメー
タ（実施例）の反射減衰量を測定した。なお、比較のた
め従来の補償板を使用したコリメータ（比較例）の反射
減衰量も測定した。結果を図５に示す。反射減衰測定方法 相対的評価法としてプレシジョンリフレクトメーターを
用いて測定した。
タ（実施例）の反射減衰量を測定した。なお、比較のた
め従来の補償板を使用したコリメータ（比較例）の反射
減衰量も測定した。結果を図５に示す。反射減衰測定方法 相対的評価法としてプレシジョンリフレクトメーターを
用いて測定した。
【００２２】図５の結果より、比較例の光ファイバコリ
メータの反射減衰量（５０ｄＢ以下）に比べて、本発明
の光ファイバコリメータは反射減衰量が向上しているこ
とが確認された。
メータの反射減衰量（５０ｄＢ以下）に比べて、本発明
の光ファイバコリメータは反射減衰量が向上しているこ
とが確認された。
【００２３】
【発明の効果】本発明の光ファイバコリメータは、反射
減衰量が大きい上、外部フレームに対してあおりがな
く、簡単で作業性も良く、光ファイバから発散する光を
光ファイバに集光させる機能に優れている。
減衰量が大きい上、外部フレームに対してあおりがな
く、簡単で作業性も良く、光ファイバから発散する光を
光ファイバに集光させる機能に優れている。
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ斜めに研磨された光
ファイバからの出射光のビーム像の状態図である。
ファイバからの出射光のビーム像の状態図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は光ファイバコリメータの組み
立て方法の順序を示す概略図である。
立て方法の順序を示す概略図である。
【図３】本発明の光ファイバコリメータの組み立てを示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は実施例の光ファイバコリメー
タの作製工程の順序を示す概略図である。
タの作製工程の順序を示す概略図である。
【図５】実施例及び比較例の光ファイバコリメータの反
射減衰量に対する度数を示すグラフである。
射減衰量に対する度数を示すグラフである。
【符号の説明】 １ 光ファイバ ２ コリメータレンズ ３ 補償板 ４ リファレンス用光ファイバコリメータ ５ 外部フレーム
Claims (1)
- 【請求項１】 光ファイバとコリメータレンズとを組み
合わせてなる光ファイバコリメータにおいて、先端を斜
めに研磨した光ファイバをコリメータレンズ中心線に対
して下記式（１） θ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ’ （１） （但し、式中θは光ファイバの傾斜角度、θ’は光ファ
イバの研磨角度であり、ｎは光ファイバコアの屈折率で
ある。）で示される傾斜角度で傾け、固定することを特
徴とする光ファイバコリメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23592996A JPH1062648A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 光ファイバコリメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23592996A JPH1062648A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 光ファイバコリメータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062648A true JPH1062648A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16993333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23592996A Pending JPH1062648A (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | 光ファイバコリメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062648A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001053860A3 (en) * | 2000-01-18 | 2002-02-21 | Xros Inc Nortel Networks | Precision fiber optic collimator |
| WO2002056076A3 (en) * | 2000-10-25 | 2003-08-21 | Omm Inc | Fiber optic collimator array |
| WO2010113374A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | テルモ株式会社 | 光伝送装置 |
| CN115494595A (zh) * | 2022-10-31 | 2022-12-20 | 苏州天孚光通信股份有限公司 | 光接收次模块 |
-
1996
- 1996-08-19 JP JP23592996A patent/JPH1062648A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001053860A3 (en) * | 2000-01-18 | 2002-02-21 | Xros Inc Nortel Networks | Precision fiber optic collimator |
| WO2002056076A3 (en) * | 2000-10-25 | 2003-08-21 | Omm Inc | Fiber optic collimator array |
| WO2010113374A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | テルモ株式会社 | 光伝送装置 |
| JP5296867B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-09-25 | テルモ株式会社 | 光伝送装置 |
| CN115494595A (zh) * | 2022-10-31 | 2022-12-20 | 苏州天孚光通信股份有限公司 | 光接收次模块 |
| CN115494595B (zh) * | 2022-10-31 | 2023-08-01 | 苏州天孚光通信股份有限公司 | 光接收次模块 |
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