CN107850740A - 用于带透镜的光纤的连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于带透镜的光纤的连接器在以端面非接触的方式连接带透镜的光纤彼此时，使端面倾斜来抑制后向反射，实现廉价且高度的装卸自如的连接器。用于带透镜的光纤的连接器(1)具备：金属箍(2)，在该金属箍(2)安装有带透镜的光纤(10)，且该金属箍(2)具有相对于中心轴线(L)倾斜的端面(21)；及连接部件(套筒3)，其使一对金属箍(2)以端面(21)平行的方式以非接触状态对置并将一对金属箍(2)连接在同一轴线上，金属箍(2)在从中心轴线(L)偏心的位置具有与中心轴线(L)平行的1个或多个孔(20)，在孔(20)中配置有带透镜的光纤(10)，安装于一对金属箍(2)的带透镜的光纤(10)具有沿着金属箍(3)的端面倾斜的透镜端面，以便相互光耦合。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接带透镜的光纤彼此的用于带透镜的光纤的连接器。
背景技术
光纤彼此的连接中，通常已知为了防止光纤端面上的反射回光，使端面成型为倾斜形状的光纤对置，提出有以下方案，使对置的光纤的端面大致平行，在以一侧光纤的出射光轴与另一侧光纤的芯中心一致的方式错开轴的槽中定位一对光纤(参考专利文献1)。
另一方面，关于带透镜的光纤，已知有在透镜中将从光纤射出的光作为平行光来射出的光纤准直器，已知有作为透镜使用GRIN透镜(折射率分布型透镜)，在GRIN透镜的中心熔接有光纤的端部的带GRIN透镜光纤。
带透镜的光纤彼此的连接中，通过对置带透镜的光纤来配置于同一轴线，从其中一侧的光纤射出的光在其中一侧的透镜中变成平行光，在另一侧的透镜中被聚光而入射于另一侧的光纤。作为光准直器的带透镜的光纤彼此的连接中，在透镜端面之间确保充分的间隔(参考下述专利文献2)。
这种带透镜的光纤的连接中，已知有将带透镜的光纤的端部安装于金属箍的中心，通过圆筒套筒，使一对金属箍在同一轴线上对接的连接器(参考下述专利文献3)。
带透镜的光纤(光纤准直器)彼此的连接中，反射回光的防止也是大课题，为了解决该课题，已知有倾斜形成透镜的出射端面的方法，为了连接出射端面斜向倾斜的带透镜的光纤，已知有将带透镜的光纤支撑于基板上的槽的方法(参考下述专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-121679号公报
专利文献2：日本特开2008-20560号公报
专利文献3：日本特表2004-537065号公报
专利文献4：日本专利第4440925号公报
发明内容
发明要解决的问题
带透镜的光纤彼此的连接中，对能够简单装卸的连接器连接有较高要求。带透镜的光纤彼此的连接器连接中，能够通过基于准直器的射束的放大来降低出射光的能量密度，并且能够将连接端面设为相互非接触来进行连接。通过能量密度的下降，能够避免由于能量集中在杂质引起的发热，或由于随此产生的光纤熔丝等而连接端面或光纤内受到损伤的现象。并且，通过设为非接触，即使连接端面上存在小杂质，也能够实现光耦合，能够省去连接端面的清扫等麻烦，能够避免连接器的抽插引起的端面的接触伤或缺损的产生。
然而，如前所述，在带透镜的光纤彼此的连接中，连接端面上的反射回光也成为大问题，将连接端面设为非接触的带GRIN透镜光纤彼此的连接器连接中，若使GRIN透镜的前端面相对于光轴垂直，则由于GRIN透镜与空气层之间的折射率差而产生的GRIN透镜前端面上的反射回光大部分入射到光纤的芯而向反方向传递(后向反射)。因此，即使在前端面实施防反射涂布(AR涂布加工)，后向反射也会变大至-30dB左右，对光源等产生不良影响。
相对于此，已知有倾斜研磨GRIN透镜的前端面的解决方法(参考专利文献4)，由此，后向反射能够抑制到-50dB以下。然而，如图1所示，进行在光纤J1的端面熔接GRIN透镜J2的带GRIN透镜光纤彼此的连接时，若使GRIN透镜J2的端面倾斜，则来自端面的光相对于机械轴线P，以角度θ射出，需要进行调整倾斜端面的平行度或带GRIN透镜光纤对的偏离量的连接。因此，即使欲在金属箍的中心安装带GRIN透镜光纤来进行连接器连接，若使GRIN透镜J2的端面倾斜，则也无法在圆筒套筒内在同一轴线上配置金属箍。
使光纤端面或带透镜的光纤的端面相对于机械轴线倾斜时的连接中，为了精度良好地设定端面的平行度或相互连接的光纤或带透镜的光纤的偏离量，通过槽保持光纤或带透镜的光纤来进行固定(参考专利文献1、4)，通过这种现有技术无法获得装卸自如的连接器连接。并且，存在如下问题：即使为了以图1所示的状态相互连接，欲形成能够装卸自如地保持带透镜的光纤的套筒，通过适合作为套筒材料的锆(陶瓷)等，很难廉价且高精度地制造这种套筒。
本发明将解决这种问题作为课题的一例。即，本发明的目的在于，以端面非接触连接带透镜的光纤彼此时，使端面相对于机械轴线倾斜来抑制后向反射，实现廉价且高精度的装卸自如的连接器等。
用于解决问题的方案
为了实现这种目的，基于本发明的用于带透镜的光纤的连接器具备以下的结构。
一种用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，具备：金属箍，在该金属箍安装有带透镜的光纤，且该金属箍具有相对于中心轴线倾斜的端面；连接部件，其使一对所述金属箍以所述端面平行的方式以非接触状态对置并将一对所述金属箍连接于同一轴线上，所述金属箍在从所述中心轴线偏心的位置具备与所述中心轴线平行的1个或多个孔，在该孔中配置有所述带透镜的光纤，安装于一对所述金属箍的所述带透镜的光纤具有沿着所述金属箍的端面倾斜的透镜端面，以便相互光耦合。
发明的效果
具有这种特征的本发明的用于带透镜的光纤的连接器通过具有前述特征，以端面非接触连接带透镜的光纤彼此时，使透镜端面相对于机械轴线倾斜来抑制后向反射，且能够通过将一对金属箍连接于同一轴线的连接部件，实现廉价且高精度的装卸自如的连接器。
附图说明
图1是示出使端面倾斜的带透镜的光纤的连接状态的说明图。
图2是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器的说明图((a)为横剖视图、(b)为纵剖视图)。
图3是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器的具体例的说明图((a)为横剖视图、(b)为纵剖视图)。
图4是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器(多芯连接器)的总体结构的说明图。
图5是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器(多芯连接器)的连接状态的说明图((a)为剖视图、(b)为金属箍的主视图)。
图6是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器(多芯连接器)的连接状态的说明图((a)为剖视图、(b)为金属箍的主视图)。
图7是示出作为本发明的实施方式的用于带透镜的光纤的连接器(多芯连接器)的连接状态的说明图((a)为剖视图、(b)为金属箍的主视图)。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。以下说明中，不同的图中的相同符号是指相同部位，适当省略重复说明。如图2所示，本发明的实施方式所涉及的用于带透镜的光纤的连接器1使在透镜(GRIN透镜)12的中心熔接有光纤11的端部的带透镜的光纤10彼此对置来进行光耦合，具备安装有带透镜的光纤10的一对金属箍2及作为以非接触状态使一对金属箍2对置来连接于同一轴线上的连接部件的套筒3。
具备带透镜的光纤10的一对金属箍2中，对置配置有相同物品。作为光纤11，能够利用单模光纤、大模场面积(LMA(Lage mode area))光纤、极化面稳定型(保偏)光纤、多模光纤、多芯光纤等。透镜12的外径可与光纤11的包层的外径不同，但优选相同。关于透镜12的外径，例如在通常的光通信领域中使用的单模光纤中为125μm(124.5μm～125.5μm)。
金属箍2中，在圆柱状体的内部，沿着圆柱状体的中心轴线L形成有孔20，在该孔20中插入并固定有带透镜的光纤10的端部。并且，金属箍2具有面对面的端面21，端面21相对于中心轴线L倾斜。这种金属箍2中，使金属箍2的端面21倾斜，并沿着此使带透镜的光纤10的透镜端面倾斜，以便一对带透镜的光纤10相互光耦合。图示的例子中，使金属箍2的端面21及带透镜的光纤10的透镜端面倾斜，以使带透镜的光纤10在一对金属箍2之间相互光耦合的光轴P2与中心轴线L的延长线交叉。
金属箍2中，在从外周的中心轴线L仅偏心距离S的位置形成与中心轴线L平行的孔20，在该孔20中安装带透镜的光纤10，由此使带透镜的光纤10的机械轴线P1相对于中心轴线L仅偏心距离S。
将一对金属箍2保持于同一轴线的套筒3以在一对金属箍2之间相互光耦合的带透镜的光纤10的光轴P2与金属箍2的外周的中心轴线L的延长线交叉的点O为基准，以一对金属箍2的端面21点对称地对置的方式，围绕中心轴线L定位并保持金属箍2。
一对金属箍2的中心轴线L通过保持于套筒3，与套筒3的中心轴线一致而配置于同一轴线上。适当设定套筒3内的金属箍2的面对面的端面21彼此的距离，以使根据与端面21的倾斜角度对应的出射角度θ，从安装于其中一侧的金属箍2的带透镜的光纤10射出的光通过点O而入射于安装于另一侧的金属箍2的带透镜的光纤10。由此，通过在套筒3内仅使一对金属箍2对接的简单的机械性卡合，能够实现一对带透镜的光纤10之间的高效的光耦合。
金属箍2的端面21及带透镜的光纤10的端面的倾斜角度只要是能够抑制端面上的反射回光并抑制后向反射的角度即可。具体而言，若相对于与光轴垂直的面X倾斜4°以上，优选倾斜6°以上，进一步优选倾斜8°以上，则能够有效地抑制后向反射。
将用于带透镜的光纤的连接器1的更具体的结构例示于图3。该例子中，用于带透镜的光纤的连接器1中，金属箍2具备围绕中心轴线L的旋转被限制的卡合部22，套筒3具备供金属箍2的卡合部22卡合的被卡合部30。图示的例子中，卡合部22为设置于金属箍2的外周的法兰部，被卡合部30为在套筒3的内部沿着中心轴线L延设的凸部或凹部。
通过金属箍2的卡合部22卡合于套筒3的被卡合部30，金属箍2在套筒3内围绕中心轴线L被定位并保持，而且，在套筒3内，端面21之间的间隔定位于设定距离。其中，设置于套筒3的一端侧的被卡合部30(30A)与设置于套筒3的另一端侧的被嵌合部30(30B)配置于围绕中心轴线L旋转180°的位置。由此，将作为相同物品的金属箍2插入于套筒3内来使其对接时，通过卡合部22与被卡合部30的卡合，能够以金属箍2的端面21相对于点O点对称地对置的方式定位。
金属箍2的卡合部(法兰部)22相对于从中心轴线L朝向带透镜的光纤10的机械轴线P1的偏心方向，配置于围绕中心轴线L的特定位置。即，卡合部22围绕中心轴线L的位置与机械轴线P1的偏心方向成为毫无疑义地确定的关系。由此，在端面21形成倾斜面时的研磨加工中，能够轻松地进行使倾斜面的方向与偏心方向一致的加工。对进行研磨加工的装置设置金属箍2时，将卡合部22的位置朝向特定方向来固定金属箍2的端面21，相对于该被固定的端面21设定研磨的方向。端面21的加工可如图3所示那样加工成曲面状。并且，可为了降低菲涅耳反射来提高透射率或者进一步抑制后向反射等，在端面21上实施基于电解质多层膜等的防反射涂布。而且，端面21上还能够涂布具有其他功能的功能性膜。
若举出这种用于带透镜的光纤的连接器1的优点，则首先，通过熔接于光纤11的端部的透镜(GRIN透镜)12，进行出射光束的放大，因此在大容量传输化中的高功率用途中，使端面21上的能量密度散逸，即使杂质附着于端面21时，也能够避免发热烧灼引起的端面21的损伤或光纤熔丝等问题。
并且，通过将端面21设为非接触，能够省去针对端面21的杂质或污垢的清扫等麻烦，而且，能够消除在抽插连接器连接时在端面21产生接触伤或产生缺损的不良情况。
并且，通过使端面21倾斜，能够抑制后向反射，而且能够实现无需进行基于金属箍2与套筒3的轴调整的连接器连接。
而且，还能够对带透镜的光纤10实施如专利文献2中公开那样的获得经由“束腰”的光耦合的光学设计。此时，例如能够设计成束腰的位置位于面X上。
图4示出本发明的其他实施方式所涉及的用于带透镜的光纤的连接器1A。用于带透镜的光纤的连接器1A为多芯连接器，具备一对金属箍2A及作为使一对金属箍2A以非接触状态对置来连接于同一轴线上的连接部件的导销4。
如图5～图7所示，用于带透镜的光纤的连接器1A中，金属箍2A具备多个孔20及一对导孔23。图示的例子中，金属箍2A具有矩形剖面，中心轴线L朝向图示Z方向对置配置。图示X方向为与中心轴线L的方向正交的金属箍2A的宽度方向，图示Y方向为与中心轴线L的方向正交的金属箍2A的厚度方向。导孔23沿着中心轴线L形成，以使导销4沿着中心轴线L贯穿。
图5～图7中示出的例子与前述的实施方式相同，金属箍2A具备相对于中心轴线倾斜的端面21。导销4通过插入到对置的一对金属箍2A的导孔23来连接一对金属箍2A，以使端面21以非接触状态平行。其中，通过使相同的金属箍2A以向图示Y方向反转的状态对置，使导孔23成为同一轴线，1个金属箍2A上的导孔23在矩形状端面21上，配置于沿上下及左右对称的位置。
配置于1个金属箍2A中的多个孔20的带透镜的光纤10具备全部具有相同的透镜长度的透镜(GRIN透镜)12，透镜12的端面沿着金属箍2A的端面21向相同方向倾斜。由此，从安装于1个金属箍2A的多个带透镜的光纤10射出的光全部具有平行的光轴P2。
图5中示出的例子中，金属箍2A中，与连接一对导孔23的中心的直线X1平行地以等间隔排列有多个(图示4个)孔20。并且，多个孔20的排列中心G配置于相对于中心轴线L向图示Y方向仅偏心距离S1的位置。其中，端面21及带透镜的光纤10的端面相对于中心轴线L倾斜，以使相互光耦合的带透镜的光纤10的光轴P2与连结一对金属箍2A中的排列中心G而成的直线平行。
图6中示出的例子中，金属箍2A中，与连结一对导孔23的中心而成的直线X1平行地以等间隔配置有2列多个(图示4个)孔20。并且，多个孔20的排列中心G配置于相对于中心轴线L向图示Y方向仅偏心距离S2的位置。该例子也与图5中示出的例子相同，端面21及带透镜的光纤10的端面相对于中心轴线L倾斜，以使相互光耦合的带透镜的光纤10的光轴P2与连结一对金属箍2A中的排列中心G而成的直线平行。
图7中示出的例子中，金属箍2A中，在连结一对导孔23的中心而成的直线X1上以等间隔配置有多个(图示4个)孔20。并且，多个孔20的排列中心G配置于相对于中心轴线L向图示X方向仅偏心距离S3的位置。该例子也与图5及图6所示的例子相同，端面21及带透镜的光纤10的端面相对于中心轴线L倾斜，以使相互光耦合的带透镜的光纤10的光轴P2与连结一对金属箍2A中的排列中心G而成的直线平行。
根据图4～图7中示出的实施方式，多芯的用于带透镜的光纤的连接器1A中，通过使基于透镜12的射束放大与金属箍2A的端面21的分离，能够减少附着于端面21的垃圾等引起的耦合损失，通过使端面21倾斜，能够消除端面反射引起的后向反射。并且，通过设为多芯化，还能够应对光传输的大容量化。
以上，参考附图，对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体结构不限于这些实施方式，即使存在不脱离本发明宗旨的范围的设计变更等，也包含在本发明中。并且，上述各实施方式只要其目的及结构等中没有特别的矛盾或问题，则能够流用彼此的技术来进行组合。
附图标记说明
1、1A-用于带透镜的光纤的连接器，2、2A-金属箍，3-套筒，4-导销，10-带透镜的光纤，11-光纤，12-透镜(GRIN透镜)，20-孔，21-端面，22-卡合部，23-导孔，30-被卡合部，L-中心轴线，P1-机械轴线，P2-光轴，G-排列中心。
Claims (9)
1.一种用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
该用于带透镜的光纤的连接器具备：金属箍，在该金属箍安装有带透镜的光纤，且该金属箍具有相对于中心轴线倾斜的端面；及连接部件，其使一对所述金属箍以所述端面平行的方式以非接触状态对置并将一对所述金属箍连接于同一轴线上，
所述金属箍在从所述中心轴线偏心的位置具备与所述中心轴线平行的1个或多个孔，在该孔中配置有所述带透镜的光纤，
安装于一对所述金属箍的所述带透镜的光纤具有沿着所述金属箍的端面倾斜的透镜端面，以便相互光耦合。
2.根据权利要求1所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述连接部件为一对导销，
所述金属箍具备供所述导销沿着所述中心轴线贯穿的导孔，
与连结所述导孔的中心而成的直线平行地排列有所述多个孔，
所述多个孔的排列中心配置于相对于所述中心轴线偏心的位置。
3.根据权利要求2所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述带透镜的光纤的透镜端面倾斜，以使相互光耦合的所述带透镜的光纤的光轴与连结一对所述金属箍中的所述排列中心而成的直线平行。
4.根据权利要求1所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述连接部件为将一对所述金属箍保持于同一轴线上的套筒，
在所述金属箍的所述1个孔配置有所述带透镜的光纤，
使所述带透镜的光纤的透镜端面倾斜，以使相互耦合的所述带透镜的光纤的光轴与所述中心轴线的延长线交叉，
所述套筒将所述光轴与所述中心轴线的延长线交叉的点作为基准，使所述金属箍对置，围绕所述中心轴线定位并保持所述金属箍。
5.根据权利要求4所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述套筒以一对所述金属箍的端面点对称地对置的方式定位并保持所述金属箍。
6.根据权利要求4或5所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述金属箍具备绕所述中心轴线的旋转被规制的卡合部，
所述套筒具备供所述卡合部卡合的被卡合部，
设置于所述套筒的一端侧的所述被卡合部与设置于所述套筒的另一端侧的所述被卡合部配置于绕所述中心轴线旋转180°的位置。
7.根据权利要求6所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述金属箍的卡合部相对于从所述中心轴线朝向所述带透镜的光纤的机械轴线的偏心方向，配置于围绕所述中心轴线的特定的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的带透镜的光纤，其特征在于，
在所述带透镜的光纤中，光纤的端部熔接于折射率分布型透镜的中心。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于带透镜的光纤的连接器，其特征在于，
所述带透镜的光纤的后向反射为-50dB以下。
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