JPS63101805A

JPS63101805A - 光フアイバコリメ−タ

Info

Publication number: JPS63101805A
Application number: JP24698686A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oshima; 茂大島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1988-05-06
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JP2509582B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、光通信用光回路部品等に用いる光ファイバコ
リメータに係わり、特に熱的な信頼性の向上をはかった
光ファイバコリメータに関する。

（従来の技術）光ファイバコリメータは、光スィッチ、光合分波器、光
分岐器及び半導体レーザモジュール等の各種光回路部品
に用いられるものである。従来の光ファイバコリメータ
としては、第４図に示す如き構成（特開昭６０−１６２
２０９号公報）が提案されている。

光ファイバ２０はフェルール１０に挿入され、フェルー
ル１０の先端面にはガラススペーサ３０が光学接着剤で
接着固定される。そして、フェルール１０をスリーブ５
０に挿入し、球レンズ６０と共に接着剤で接着すること
により光ファイバコリメータが製作される。この光ファ
イバコリメータでは、光ファイバ２０から出射した光は
、ガラススペーサ３０を通過し、球レンズ６０によって
平行光として出射される。

ところで、本発明者等がこのような光ファイバコリメー
タを製作し、１００［’Ｃ］程度のヒートサイクル試験
を行ったところ、全ての光ファイバコリメータにおいて
、フェルール１０とガラススペーサ３０との間の接着層
が剥離することが判明した。また、この光ファイバコリ
メータは高温に弱く、これを半田付けで固定する際にも
上記と同じ部分で剥離が生じることが判った。

本発明者等が上記接着面が剥離する原因を究明したとこ
ろ、通常のフェルール１０は、第５図に示す如くステン
レス合金部分１１とセラミックス部分１２とからなって
おり、これらの熱膨脹率の違いから剥離が生じることを
見出した。以下に、この現象を第５図及び第６図を参照
して説明する。

第５図は、フェルール１０にガラススペーサ３０を貼り
合わせた部分を示しており、熱を加えない初期の状態で
ある。光ファイバ２０のナイロン被覆部分２２はフェル
ール１０のステンレス合金部分１１に挿入され、光ファ
イバ２０のガラスミｍ部分２１はフェルール１０のセラ
ミックス部分１２に挿入されている。ガラススペーサ３
０はフェルール１０の先端部分に光学接着剤４０で接着
されている。

このような構造体全体が高温になると、熱膨脹率が大き
いステンレス合金部分１１が膨張し、ガラススペーサ３
０とセラミックス部分１２との接着面を剥離させる力が
生じる。この結果、第６図に示す如く、ガラススペーサ
３０とセラミックス部分１２との間が剥離し、間隙が生
じることになる。そして、フェルール１０のセラミック
ス部分１２とガラススペーサ３０との間が剥離すると、
フレネル反射による損失増加が生じるばかりでなく、光
回路部品の反射減衰量特性を劣化させ、安定な光伝送が
行えない。

つまり、従来の光ファイバコリメータは、１００［’Ｃ
］程度のヒートサイクル試験でも接着層剥離が生じるこ
とから、熱的な信頼性が低いと云う欠点を有している。

また、安定な光学系を生産性良く組立てるために、光フ
ァイバコリメータ。

プリズム等の光学部品を半田付けで固定する方法がある
。しかしながら、従来の光ファイバコリメータは熱に弱
いため、光ファイバコリメータのスリーブのみを半田固
定し、その後スリーブ中にファイバ等を挿入して組上げ
る等の手洗を取らざるを得ず、光ファイバコリメータを
用いた光学部品の生産性が悪い等の問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来の光ファイバコリメータは、信頼性及び
耐環境性を考慮されておらず、１００［’Ｃ］程度の高
温で容易に破壊されてしまう。また、このような性質上
、光ファイバコリメータを接着剤より安定な半田付は等
の手法で固定することができず、従って光ファイバコリ
メータを用いた安定な光デバイスを構成することは困難
であった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、フェルールの熱膨張に起因するフェル
ールとスペーサ等との剥離を防止することができ、これ
らの接着に用いた接着剤の最大耐熱温度まで破壊されな
い信頼性に優れた光ファイバコリメータを提供すること
にある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、熱膨張に起因する接着面の剥離を防止
することにあり、このためにフェルールに熱膨張が生じ
ても、セラミックス等の低熱膨脹率物質とスペーサ若し
くは光学レンズとの間にこれらを引離す力が生じないよ
うにしている。

即ち本発明は、光ファイバを挿入されて該ファイバを保
持するフェルールと、このフェルールの先端面に露出し
た光ファイバの先端部に直接若しくは透明スペーサを介
して光結合される光学レンズと、上記フェルールと光学
レンズとを機械的に接続するスリーブとを備えた光ファ
イバコリメータにおいて、前記フェルールの先端部の少
なくとも前記光ファイバが通る部分近傍を該ファイバと
同程度の低熱膨脹率物質で形成し、且つ前記光ファイバ
の先端面及び前記フェルールの先端面の低熱膨脹率物質
部分のみに前記光学レンズ若しくは透明スペーサを接着
するようにしたものである。

（作用）上記構成であれば、低熱膨脹率物質の周りに高熱膨脹率
物質が存在しても、低熱膨脹率物質とスペーサ若しくは
光学レンズとの間の接着面は何等影響を受けない。また
、光ファイバは一般に低膨張率の物質で形成されている
ため、光ファイバとセラミックス等の低熱膨脹率物質と
では膨張率の差が極めて小さい。従って、高温中の使用
や製作時における高温下にあっても接着面の剥離を防止
することができ、フェルールの熱膨張による破壊を防止
することが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光ファイバコリ
メータの概略構成を示す断面図である。

図中１０はフェルールであり、このフェルール１０は従
来と同様に筒状のステンレス金属部分１１と、この金属
部分１１の先端部にはめ込まれた低熱膨脹率物質として
のセラミックス部分１２とから形成されている。光ファ
イバ２０は、コア及びクラッドからなるガラス繊維部分
２１と、これを被覆したナイロン被覆部分２２とから形
成されている。そして、フェルール１０にはその基端側
（紙面左側）から光ファイバ２０が挿入され、ファイバ
２０のガラス８８部分２１はフェルール１０の先端面と
面一になるまでセラミックス部分１１に挿入される。

フェルール１０の先端面は研磨仕上げされており、この
先端面には透明スペーサ３０が光学接着剤４０にて接着
される。ここで、スペーサ３０の大きさは、該スペーサ
３０が７エルール１０のセラミックス部分１２だけに接
触するように選択されている。この状態にあるフェルー
ル１０をスリーブ５０の基端側（紙面左側）からスリー
ブ５０内に挿入すると共に、スリーブ５０の先端部に球
レンズ（光学レンズ）６０を配置する。そして、フェル
ール１０及び球レンズ６０をスリーブ５０に接着剤７０
により接着固定することにより、光ファイバコリメータ
が完成することになる。

このような構成であれば、フェルール１０の金属部分１
１が熱膨張により膨張しても、セラミックス部分１２と
スペーサ３０との接着部分を剥離させる力は生じない。

また、光ファイバ１０は一般に低膨張率物質でできてお
り、セラミックス部分１２との膨張率の差が極めて小さ
い。このため、セラミックス部分１２が膨張しても、光
ファイバ２０の端面をスペーサ３０から剥離させる力は
橘めて小さい。従って、本実施例による光ファイバコリ
メータは高温中におかれても接着面の剥離はなく、安定
した動作が得られる。実際、第１図のような構造の光フ
ァイバコリメータを製作し、フェルール先端部を１８０
［℃］程度に加熱しても、スペーサ部分が剥離しないこ
とを実験的に確認した。

このように本実施例によれば、スペーサ３０のフェルー
ル１０との接着部分をセラミックス部分のみとしてるの
で、金属部分１１の熱膨張に起因する上記接着部分の剥
離を未然に防止することができ、熱的な信頼性の向上を
はかることができる。

また、耐熱性が向上することから、各種の光デバイス製
作する際に光ファイバコリメータを半田付けによって固
定することが可能であり、これにより光デバイスの生産
性、信頼性及び耐環境性に寄与し得る等の利点がある。

第２図は本発明の第２の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。

この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、フェル
ール１０の先端部において金属部分１１をテーバ状に加
工し、先端面においては金属部分１１をなくしたもので
ある。このような構造であれば、スペーサ３０を固定す
る位置精度を緩和することができ、製造の容易化をはか
り得る。

第３図は本発明の第３の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第１図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。

この実施例が先の第１の実施例と異なる点は、光学レン
ズとして、球レンズ６００代りにロッドレンズ８０を用
いたことにある。この場合、ロッドレンズ８０の長さが
１／４ピツチ長であればスペーサ３０を必要としない。

ロッドレンズ８０の径がフェルール１０のセラミックス
部分１２の径以上であれば、図にも示す如くレンズ８０
のフェルール１０と貼り合わせる部分を細くすればよい
。

このような実施例であっても、先の実施例と同様の効果
が得られる。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記低熱膨脹率物質は必ずしもセラミッ
クスに限るものではなく、熱膨脹率が十分小さく光ファ
イバとの熱膨脹率差が十分小さいものであればよい。本
発明者等の実験によれば、上記熱膨脹率差が１０−３［
／ｄｅｇ］であれば、本発明の目的が十分達成されるこ
とが判明している。また、フェルール先端部の光ファイ
バが通る部分近傍に限らず、フェルール全体を低熱膨脹
率物質で形成することも可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、フェルールの熱膨
張に起因する低熱膨脹率物質とスペーサ若しくは光学レ
ンズとの接着部分の剥離を未然に防止することができる
。従って、光ファイバコリメータ自身の熱的な信頼性の
向上をはかることができるのは勿論のこと、これを用い
た光デバイスの耐熱性、生産性及び耐環境性等の向上に
寄与することが可能であり、その有用性は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光ファイバコリ
メータの概略構成を示す断面図、第２図は本発明の第２
の実施例の概略構成を示す断面図、第３図は本発明の第
３の実施例の概略構成を示す断面図、第４図は従来の光
ファイバコリメータの構成を模式的に示す図、第５図及
び第６図はそれぞれ従来例の問題点を説明するための断
面図である。１０・・・フェルール、１１・・・ステンレス金属部分
、１２・・・セラミックス部分（低熱膨脹率物質）、２
０・・・光ファイバ、２１・・・ガラス繊維部分、２２
・・・ナイロン被覆部分、３０・・・透明スペーサ、４
０・・・光学接着剤、５０・・・スリーブ、６ｏ・・・
球レンズ（光学レンズ）、７０・・・接着剤、８０・・
・ロッドレンズ（光学レンズ）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバを挿入されて該ファイバを保持するフ
ェルールと、このフェルールの先端面に露出した光ファ
イバの先端部に直接若しくは透明スペーサを介して光結
合される光学レンズと、上記フェルールと光学レンズと
を機械的に接続するスリーブとを備えた光ファイバコリ
メータにおいて、前記フェルールの先端部の少なくとも
前記光ファイバが通る部分近傍を該ファイバと同程度の
低熱膨脹率物質で形成し、且つ前記光ファイバの先端面
及び前記フェルールの先端面の低熱膨脹率物質部分のみ
に前記光学レンズ若しくは透明スペーサを接着してなる
ことを特徴とする光ファイバコリメータ。
（２）前記低熱膨脹率物質は、前記光ファイバとの熱膨
脹率差が１０＾−＾３［／ｄｅｇ］以下の熱膨脹率を有
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光ファイバコリメータ。
（３）前記低熱膨脹率物質は、セラミックスであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバコ
リメータ。
（４）前記フェルールの全てが、セラミックスからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイ
バコリメータ。