JPS63311314A - 光結合器 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信等において、発光素子と光ファイバを光
学的に結合する光結合器に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、富士通（株）半
導体デバイス最新情報光半導体素子編、２　（１９８５
）Ｐ、　６に記載されるものがあった。以下、その構成
を図を用いて説明する。

第２図は前記文献に記載された従来の光結合器の一構成
例を示す断面図である。

この光結合器はレーザダイオードを発光素子とし、単一
モード光ファイバとの結合をなすものであり、発光部１
と受光部２により構成されている。

発光部１は基台３を有し、この基台３には素子固定台４
を介して発光素子５が固定されている。

発光素子５の前方光軸上には、第１レンズ固定子６に固
定された球状の第１レンズ７が設けられている。

前記発光素子５及び第１レンズ７を覆うようにして円筒
状のキャップ８が基台３に固定されている。キャップ８
の前端部にはキャップ８内を気密封止すると共に、発光
素子５の出射光を透過させるための窓ガラス９が設けら
れている。

上記のように構成された発光部１の端部、即ちキャップ
８の端部には、受光部２が固定されている。受光部２は
第２レンズ固定筒１０と光フアイバ固定筒１１により形
成されている。第２レンズ固定筒１０の端部はキャップ
８の端部に固定され、その内部の前記発光部１の光軸上
には球状の第２レンズ１２が収容されている。

第２レンズ固定筒１０の前方端部には光フアイバ固定筒
１１が固定されており、その内部には光フアイバフェル
ール１３を介して光ファイバ１４の端部が固定されてい
る。この光ファイバ１４の先端面には、無反射コーティ
ングされた無反射ガラス１５が貼着されている。

上記構成の光結合器の組み立ては、発光部１の組み立て
が終了した後に、発光部１と受光部２を接合することに
より行なわれる。第２レンズ固定筒１０に第２レンズ１
２が固定され、光フアイバ固定筒１１に光ファイバ１４
を固定した光フアイバフェルール１３が挿入された状態
において、キャップ８と第２レンズ固定Ｈｔｏ、第２レ
ンズ固定筒１０と光フアイバ固定筒１１、及び光フアイ
バ固定筒１１と光フアイバフェルール１３をそれぞれ面
接触状態で保持する。この保持は微調整可能な治具を用
いてなされ、光軸の調整後、各面接触部分を溶接するこ
とにより光結合器の組み立てが終了する。

このように組み立てられた光結合器において、°発光素
子５から大きな広がり角をもって出射されたレーザ光１
６は、第１レンズ７によりほぼ平行な光束にされ、窓ガ
ラス９を経て第２レンズ１２に入射する。第２レンズ１
２により収束されたレーザ光１６は、無反射ガラス１５
を経て光ファイバ１４のコア端面に入射し、光ファイバ
１４の内部を伝搬して行く。

以上の光結合器においては、発光素子５と光ファイバ１
４の間に２つのレンズ７．１２が設けられているので、
製造時の光結合効率の低下が比較的小さく、製造後にお
ける光結合の安定性が高いという利点がある。また、光
結合器の上記構造は、各部材間を溶接により接合できる
ので、強度上の信頼性を高めている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光結合器においては、次のよ
うな問題点があった。

キャップ８と第２レンズ固定筒１０の接合面、及び第２
レンズ固定筒１０と光フアイバ固定筒１１の接合面を面
接触させた状態において、光軸を合わせるために第２レ
ンズ固定筒１０と光フアイバ固定筒１１を光軸に対して
垂直方向に摺動させ、軸ずれの調整をする必要がある。

この調整作業は、例えば数１０μｍ程度の範囲で種々の
方向に第２レンズ固定筒１０と光フアイバ固定筒１１を
交互にずらせて行なうもので、最適位置に調整すること
が非常に難しい。

また、上記調整方法では光軸に対する角度ずれの調整が
できない。それ故、角度ずれを前記軸ずれの調整で補な
わなければならず、作業の難しさが倍増すると共に、潜
在的な角度ずれによる光学的な損失を生じるおそれがあ
った。

本発明は、前記従来技術がもっていた問題点として、光
結合器の光軸を最適位置に調整することが困難でおる点
、及び潜在的な角度ずれによる光学的損失を生じるおそ
れがある点にういて解決した光結合器を提供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、基台に固定さ
れたキャップの内部に発光素子及びその光軸上に設けら
れた第１レンズを収容した発光部と、前記発光部に固定
され第２レンズ及び光ファイバの端部を内部の前記光軸
上に収容した受光部とを備えた光結合器において、前記
キャップの端部に固定され内径が該キャップ側方向に漸
減するテーパを有する円筒状のスリーブ固定部材と、内
部に前記第２レンズ及び光ファイバの端部を収容し、外
周部に前記スリーブ固定部材の内周面に接して固定され
る球状突起部を有するスリーブとで、前記受光部を構成
したものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のように光結合器を構成したので
、スリーブ固定部材の内周面に接する球状突起部は、ス
リーブ固定部材にスリーブを回転自在に支持させ、発光
素子の光軸に対する角度調整を容易に可能とする働きを
する。また、前記角度調整が可能となることにより、ス
リーブはその内部に第２レンズ及び光ファイバの端部を
収容し、第２レンズと光フアイバ間の前記光軸に対りる
垂直方向の調整を不要にする働きをする。

従って、軸ずれに対する調整が容易かつ高精度になると
共に、潜在的な角度ずれによる光結合損失が防止される
ので、前記問題点を除去することができる。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す光結合器断面図である。

この光結合器はレーザダイオードから成る発光素子と単
一モード光ファイバとの結合を示すものである。光結合
器は発光部２１と受光部２２により構成されており、そ
の発光部２１が基台２３、発光素子２４、第１レンズ２
５及びキャップ２６を有している。

発光素子２４は素子固定台２７を介して基台２３に固定
され、第１レンズ２５は第１レンズ固定筒２８及び第１
レンズ固定子２９を介して素子固定台２１に固定されて
いる。これらの発光素子２４及び第１レンズ２５等は、
基台２３に固定されたキャップ２６の内部に収容されて
いる。キャップ２６の前端部には、気密封止用の窓ガラ
ス３１が傾斜して設けられているが、この傾斜は窓ガラ
ス３１で反射した発光素子２４の出射光が光源へ戻るの
を防ぐためのものである。

前記受光部２２は、キャップ２６の端部に固定されたス
リーブ固定部材３２とこれに固定されたスリーブ３３を
有している。スリーブ固定部材３２は円筒形をなし、そ
の内周部には内径がキャップ２６側方向に漸減するテー
パが形成されている。このスリーブ固定部材３２の材質
としては、例えば鋼、コバール及びステンレス等が用い
られる。

スリーブ３３はスリーブ固定部材３２と同様な材質から
成り、その円筒形の内部に、第２レンズ３４及び光ファ
イバ３５の端部を光軸を一致させて収容している。光フ
ァイバ３５の端部は、光フアイバフェルール３６を介し
てスリーブ３３内部に固定されており、その先端面には
無反射コーティングが施された無反射ガラス３７が傾斜
して貼着されている。

前記スリーブ３３の外周部には球状突起部３８がリング
状に形成されている。球状突起部３８はその外周面が球
面を成すもので、この球面が前記スリーブ固定部材３２
の内周面に接して固定されている。

この固定された状態において、前記発光部２１の光軸と
、第２レンズ３４及び光ファイバ３５端部の光軸は一致
している。

上記構成の光結合器の組み立ては、次のように行なわれ
る。

先ず、スリーブ３３の内部に第２レンズ３４を圧入法等
により固定し、スリーブ３３の他方の端部から光ファイ
バ３５が固定された光フアイバフェルール３６を挿入づ
る。

次に、スリーブ固定部材３２の小さな内径を有する側の
端部をキャップ２６の端部に面接触させ、その状態を微
調整可能な治具により保持する。一方、スリーブ固定部
材３２の大きな内径を有する側に前記スリーブ３３を挿
入し、その球状突起部３８を内周面に接触させる。

この状態において、キャップ２６とスリーブ固定部材３
２との接触面Ａの摺動により、発光素子２４の光軸に対
する垂直方向、即ち軸ずれに対する角度調整を行なう。

また、スリーブ固定部＋Ｊ３２の、内周面とスリーブ３
３の球状突起部３８との接触部Ｂにおいて、光軸に対す
る角度調整を行なう。このとき、スリーブ３３は接触部
Ｂを支点として回転自由な状態にあるので、角度調整は
容易に行なえる。さらに、スリーブ３３の内周面と光フ
アイバフェルール３６との接触面Ｃにおける摺動により
、光ファイバ３５先端面の光軸方向の調整を行なう。

このようにして光軸に対する各々の調整を終了した後に
、接触面Ａ、Ｃ及び接触部Ｂをレーザ溶接または抵抗溶
接等により固定する。

本実施例においては、次のような利点を有する。

（１）発光部２１の光軸に対し、第２レンズ３４及び光
フフイバ３５の垂直及び軸方向の調整のみならず、角度
方向の調整も可能である。それ故、角度ずれによる光学
的損失を防止することができる。

（２）第２レンズ３４及び光ファイバ３５は互いの光軸
を一致させてスリーブ３３内に収容されるので、これら
の発光素子２４の光軸に対づる垂直及び角度方向の調整
は同時に一括して行なうことができる。

また、光ファイバ３５の軸方向の調整も簡単に行なえる
。それ故、発光部２１の光軸に対する調整を容易かつ精
度良く行なうことができる。

（３）スリーブ固定部材３２の内周面とスリーブ３３の
球状突起部３８は常に安定した接触状態にあるので、接
触部Ｂに対する溶接を確実に行なうことができ、強度上
の信頼性も高い。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず種々の変形が
可能であり、例えば次のような変形例が挙げられる。

（ｉ＞　　第１図の発光素子２４及び光ファイバ３５は
、それぞれレーザダイオード及び単一モード光ファイバ
としたか、これに限定されない。例えば、レーザダイオ
ードに代えて発光ダイオードを用いることも可能である
。

（ｉｉ）　　スリーブ固定部材３２の内周面のテーパは
、図示のものに限定されない。例えば、テーパ量を極力
少なくし、実質的にはテーパ無しとしてもよいし、全く
テーパを形成しない構造とすることも可能である。また
、テーパは直線でなく、曲線で形成することもできる。

（ｉｊｉ）　　球状突起部３８の形状は図示のものに限
定されず、例えば球面の表面積の大きざを変えることも
できるし、球面の代りに他の曲面とすることもできる。

また、球面の曲率を変えたり、スリーブ３３の先端面か
ら球面を形成してもよい。

（ｉｖ）　　発光部２１の構成及び構造等は図示のもの
に限定されず、例えば第２図もしくはそれ以外の構成、
構造とすることもできる。勿論、発光素子２４の後方に
モニタ用のフ第１へダイオードを配置りることも可能で
ある。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、光結合器の
受光部を、内周面にテーパを有りるスリーブ固定部材と
球状突起部を有するスリーブとで構成したので、発光素
子の光軸に対する角度方向の調整が可能となり、角度ず
れによる光学的損失を確実に排除づることができる。し
かも、固定部材同士を接触させたまま調整できるので、
調整後、強度の強い溶接固定が可能となる。

従って、光結合効率のばらつきが少なく、かつ信頼度の
高い光結合器を製造することかできるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光結合器の断面図、及び
第２図は従来の光結合器の一肴成例を示す断面図である
。 ２１・・・・・・発光部、２２・・・・・・受光部、２
３・・・・・・基台、２４・・・・・・発光素子、２５
・・・・・・第１レンズ、２６・・・・・・キャップ、
３２・・・・・・スリーブ固定部材、３３・・・・・・
スリーブ、３４・・・・・・第２レンズ、３５・・・・
・・光ファイバ、３６・・・・・・光ファイバフェルー
ル、３８・・・・・・球状突起部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基台に固定されたキャップ内部に発光素子及びその光軸
   上に設けられた第１レンズを収容した発光部と、前記発
   光部に固定され第２レンズ及び光ファイバの端部を内部
   の前記光軸上に収容した受光部とを備えた光結合器にお
   いて、 前記キャップの端部に固定され内径が該キャップ側方向
   に漸減するテーパを有する円筒状のスリーブ固定部材と
   、 内部に前記第２レンズ及び光ファイバの端部を収容し、
   外周部に前記スリーブ固定部材の内周面に接して固定さ
   れる球状突起部を有するスリーブとで、 前記受光部を構成したことを特徴とする光結合器。