CN110720067A - 带有透镜的光纤的连接结构 - Google Patents

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斋藤寿英
丸山直文
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Abstract

将在光纤(2)的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜(3)而成的带有透镜的光纤(1)彼此进行连接时，通过对该带有透镜的光纤(1)的端面进行球面研磨使得曲率半径(R)为2mm以上而将彼此的端面压接，由此降低PC连接时的连接损失。

Description

带有透镜的光纤的连接结构
技术领域
本发明涉及一种带有透镜的光纤的连接结构，其适于将在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜而成的带有透镜的光纤彼此进行PC连接。
背景技术
在光通信网络中，为了将输送光信号的光纤彼此连接时效率良好且低损失地进行连接，已知存在一种带有透镜的光纤(lensed fiber)，该带有透镜的光纤通过在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN(Gradient Index，梯度指数)透镜而成(参照专利文献1)。
另外，作为将输送光信号的光纤进行连接的光连接器，已知存在单芯用的SC(Single fiber Coupling，单纤维耦合)型光连接器、多芯用的MT(MechanicallyTransferable，机械可转移)型光连接器等。在带有透镜的光纤中，通过使GRIN透镜与光纤为相同直径，即使在带有透镜的光纤彼此的连接中，也能使这些光连接器的转用成为可能。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-227963号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在通过上述的光连接器将光纤彼此连接时，为了降低由菲涅尔反射引起的连接损失，一般采用使彼此的端面对接而进行物理接触的PC(Physical Contact，物理接触)连接。例如，在SC型光连接器等单芯用的光连接器中，对插芯的端面进行球面研磨，通过连接器内的弹簧压力使彼此的端面压接，从而实现PC连接。
但是，由于光纤与插芯的材质不同、研磨速度的不同、温度变化，光纤的端面会从插芯的端面陷入，从而无法实现PC连接。因此，一直以来，为了实现高可靠性的PC连接而进行了如下的探讨：对将插芯端面进行球面研磨时的曲率半径、偏心量、光纤的陷入量等进行规定，通过插芯端面的弹性变形使芯体彼此可靠地紧贴。
另一方面，在带有透镜的光纤中，从芯体射出的光通过GRIN透镜进行扩径后，其连接面处的光束直径变大。因此，虽然与将光纤彼此进行PC连接的情形不同，但还没有对考虑了这种内容的连接结构进行探讨。
因此，本申请人为了提供一种连接结构而进行了多次的专心探讨，从而完成了本发明，所述连接结构适于将在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜而成的带有透镜的光纤彼此进行PC连接。
用于解决课题的手段
本发明的带有透镜的光纤的连接结构是将在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜而成的带有透镜的光纤彼此进行连接的带有透镜的光纤的连接结构，其构成为：将该带有透镜的光纤的端面进行球面研磨使得曲率半径为2mm以上，而将彼此的端面进行压接。
发明效果
根据本发明，将在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜而成的带有透镜的光纤彼此进行PC连接时，能够降低连接损失。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的一个例子中的带有透镜的光纤的连接结构在连接前的状态的说明图。
图2是表示本发明的实施方式的一个例子中的带有透镜的光纤的连接结构在连接时的状态的说明图。
图3是表示实施例的连接损失的测量结果的直方图。
图4是表示从实施例的测量结果得到的连接损失与曲率半径的相关关系的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的实施方式中的带有透镜的光纤的连接结构用于将在光纤2的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜3而成的带有透镜的光纤1彼此进行PC连接。
在本实施方式中，将带有透镜的光纤1彼此进行PC连接时，通过使在光纤2的前端熔接的GRIN透镜3与光纤2为相同直径(例如125μm)，由此能够使用SC型光连接器、MT型光连接器等公知的光连接器。
此处，图1和图2是表示通过光连接器内的弹簧将彼此的端面压接、由此将带有透镜的光纤1彼此进行PC连接的例子的说明图，其着眼于一对带有透镜的光纤1而将光连接器的图示省略。图1表示了连接前的状态，图2表示了连接时的状态。
此外，在相关的带有透镜的光纤1中，例如通过将GRIN透镜3的长度设为入射光波长的1/4，由此能够将从光纤2的芯体2a射入GRIN透镜3内的光进行扩径，并变为平行光射出(参照图2)。由此，能够降低由轴偏移、角度偏移等未对准导致的损失，而效率良好且低损失地进行连接。
需要说明的是，在图2中通过点划线表示在GRIN透镜3内传播的光。
在本实施方式中，GRIN透镜3除了未经表面处理的折射率分布型透镜之外，还包含GI(Graded Index，渐变折射率)光纤等，只要通过折射率分布(Gradient Index)发挥透镜功能，就没有特别的限定。
此外，熔接在光纤2的前端的GRIN透镜3的长度并不限定于上述实施例，能够对应于GRIN透镜3的折射率分布、数值孔径(Numerical Aperture)等进行适当调整以得到所期望的射出性能。进一步，为了调节射出性能，可以将两种以上的数值孔径不同的透镜连接成一体而构成GRIN透镜3。GRIN透镜3的具体形态没有特别的限定，在将一对带有透镜的光纤1的端面对接而进行PC连接时，其连接面处的光束直径Db比光纤2的芯体直径大即可。
在本实施方式中，考虑到从光纤2的芯体射出的光经由GRIN透镜3进行扩径后，其连接面处的光束直径Db变大，而将带有透镜的光纤1的端面进行球面研磨使得曲率半径R为2mm以上、优选为12mm以上、更优选为15mm以上(参照图1)，并将彼此的端面压接，由此将带有透镜的光纤1彼此进行PC连接。
由此，如图2所示，带有透镜的光纤1的进行球面研磨后的端面彼此在被有限的弹簧压力F压接而变形时，即使球面顶部的压入量小，也能够以端面彼此的接触面积变大的方式变形。其结果为，能够有效地抑制从一方的带有透镜的光纤1射出的光射入另一方的带有透镜的光纤1时的漏光，从而降低连接损失。
此外，在如此将带有透镜的光纤1彼此进行PC连接时，优选通过压接而变形的端面彼此的接触直径Dc为连接面处的光束直径Db以上。由此，能够进一步降低使一对带有透镜的光纤1的端面对接而进行PC连接时的连接损失。
实施例
以下列举具体的实施例对本发明进行更详细的说明。
【实施例1～4、比较例1】
在单模光纤的前端同轴地熔接石英类GRIN透镜(东洋制罐集团控股公司制造：シリカグリン(注册商标))，从而获得试验体(带有透镜的光纤)。
接着，向MT型光连接器装配试验体，试验体的端面被球面研磨而成为下述曲率半径。
实施例1：2.2mm，实施例2：4.9mm，实施例3：12.7mm，实施例4：15.1mm，比较例1：1.6mm。
需要说明的是，曲率半径是根据IEC61300-3-30：2010的4.3进行测量的。
根据IEC61300-3-4：2011的5.4，分别针对实施例1～4、比较例1测量了PC连接时的连接损失。其结果如图3和图4所示。
需要说明的是，通过将实施例1～4、比较例1中的每一个N数设为120、使曲率半径以外的条件全部一致的对照试验测量了连接损失。
从得到的结果能够确认，在实施例1～4中，连接损失降低，且偏差也小。
以上，虽然通过叙述优选实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不仅限于上述的实施方式，能够在本发明的范围内实施各种变更。
例如，作为光连接器的球面研磨的相关技术，被普遍所知的是，在将光纤插入插芯并通过粘接剂固定的状态下，对插芯前端进行球面研磨。在本发明中，在对带有透镜的光纤的端面进行球面研磨时，可以在插入插芯并固定的状态下与插芯一起进行球面研磨，还可以通过适当的夹具保持带有透镜的光纤，将其端面进行球面研磨后，保持在插芯处并将彼此的端面进行压接。此外，插芯既可以是单芯用，也可以是多芯用。
在此引用本说明书记载的文献和作为本发明的巴黎优先权的基础的日本申请说明书的全部内容。
附图标记说明
1 带有透镜的光纤
2 光纤
3 GRIN透镜

Claims (2)

1.一种带有透镜的光纤的连接结构，其为将在光纤的前端同轴地熔接有棒状的GRIN透镜而成的带有透镜的光纤彼此进行连接的带有透镜的光纤的连接结构，其特征在于，
将该带有透镜的光纤的端面进行球面研磨使得曲率半径为2mm以上，而将彼此的端面进行压接。
2.根据权利要求1所述的带有透镜的光纤的连接结构，其中，
通过压接而变形的所述端面彼此的接触直径为连接面处的光束直径以上。
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