JP2003279795A - 光ファイバコリメータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アライメント状態を悪化させることなく固定
できしかも気密封止状態とすることができるような光フ
ァイバコリメータを提供する。 【解決手段】 つば部２２の薄肉部２４に対して略直交
する方向からＹＡＧレーザ等を照射し、薄肉部２４の表
面から厚さ方向にコリメータブロック３０に達するよう
に複数箇所溶接することによって、光ファイバコリメー
タ１０をコリメータブロック３０に固定し、更に、つば
部２２の外周部の全周に亘ってＹＡＧレーザを照射して
コリメータブロック３０表面との間を気密状態で封止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチ及び可
変光減衰器等の光機能部品を有する光通信デバイス等に
用いられる光ファイバコリメータ及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ファイバコリメータを用いた光
通信デバイス等の光結合器は、例えば、ミラー、波長フ
ィルタ及び磁気光学結晶といった光機能部品等をコリメ
ータブロック内に設け、コリメータブロックの光機能部
品の両側に光ファイバコリメータを端面同士が相対向す
るように配置し、平行ビームの光軸を一致させた状態で
固定するものである。

【０００３】ここで、従来の光ファイバコリメータにつ
いて説明する。なお、図４は、従来技術の光ファイバコ
リメータの一部断面図である。

【０００４】図示するように、光ファイバコリメータ１
００は、光ファイバ１１１の先端部が挿入保持されたフ
ェルール用筒状体１１２と、フェルール用筒状体１１２
の後端部に光ファイバ１１１の外周に被覆を施した光フ
ァイバ心線１１３を保持するスリーブ１１４とが設けら
れたフェルール１１５とを具備する。

【０００５】また、このようなフェルール１１５を後端
部側に嵌合させてフェルール１１５を保持する筒状のホ
ルダ１１６と、ホルダ１１６の先端側に連結される鏡筒
１２４を有すると共に鏡筒１２４内に光ファイバ１１１
から照射した光を平行ビームにする光学レンズ１２５を
有する光学レンズ部品１１７とを具備する。

【０００６】コリメータブロック１３０は、内方に光ス
イッチ、フィルタ及び可変光減衰器等の光機能部品（図
示しない）が設置される箱形状であり、光ファイバコリ
メータ１００のホルダ１１６ががそれぞれ挿入固定され
る、ホルダ１１６の先端側の外径よりも大きい貫通孔１
３４、１３５が互いに同軸上に設けられている。光機能
部品等が設置されるコリメータブロック１３０の内部を
気密封止するために、ホルダ１１６の外周面と貫通孔１
３４、１３５との隙間は、封止剤１４０を注入して気密
封止する。封止剤としては例えば、接着剤やエポキシ樹
脂、または、はんだ等の低融点金属などが用いられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た気密封止は、コリメータブロックに固定される一対の
光ファイバコリメータの光の挿入損失が一番少ない状態
となるように調芯した後に行うが、接着剤やはんだ等の
封止剤が硬化が均一に行われないと位置ずれが生じ、最
終的な結合効率は悪化してしまう。接着剤を用いた場合
は、硬化までにある程度の時間を必要とするので、製造
工程における時間短縮が困難である。はんだなどを用い
る場合は、光ファイバコリメータとコリメータブロック
の気密封止部分を封止剤の融点以上まで加熱する必要が
あり、常温に戻したときに光ファイバコリメータやコリ
メータブロック内の光機能部品等の性能を低下させる恐
れがある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、光ファ
イバコリメータをコリメータブロック等のデバイスに固
定する際、アライメント状態を悪化させることなく固定
できしかも気密封止状態とすることができるような光フ
ァイバコリメータを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、光ファイバ心線の先端部の被覆を除
去した光ファイバが挿入保持されたフェルール用筒状体
の後端部に前記光ファイバ心線を保持するスリーブが設
けられたフェルールと、該フェルールを後端部側に嵌合
させて当該フェルールを保持する筒状のホルダと、前記
ホルダの先端側に連結される鏡筒を有すると共に当該鏡
筒内に前記光ファイバから照射した光を平行ビームにす
る光学レンズを有する光学レンズ部品とを具備する光フ
ァイバコリメータにおいて、前記ホルダの外周に半径方
向に突設されたつば部が一体的に設けられ、且つ当該つ
ば部の前記ホルダの先端側の端面である基準面と反対側
の端面に肉厚の薄い薄肉部が設けられていることを特徴
とする光ファイバコリメータにある。

【００１０】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記薄肉部は前記ホルダの外周から半径方向に突出
したつば部の中央付近に設けられていることを特徴とす
る光ファイバコリメータにある。

【００１１】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記ホルダの後端部側の肉厚が先端部側の肉厚に比
べて小さく、当該ホルダの肉厚が薄い後端部側で前記フ
ェルールと接合されていることを特徴とする光ファイバ
コリメータにある。

【００１２】本発明の第４の態様は、光ファイバ心線の
先端部の被覆を除去した光ファイバが挿入保持されたフ
ェルール用筒状体の後端部に前記光ファイバ心線を保持
するスリーブが設けられたフェルールと、該フェルール
を後端部側に嵌合させて当該フェルールを保持する筒状
のホルダと、前記ホルダの先端側に連結される鏡筒を有
すると共に当該鏡筒内に前記光ファイバから照射した光
を平行ビームにする光学レンズを有する光学レンズ部品
とを具備する光ファイバコリメータを組み立てる光ファ
イバコリメータの製造方法において、前記ホルダの外周
に半径方向に突出して一体的に設けられたつば部の前記
ホルダの先端側の端面である基準面と反対側の端面に設
けられた肉厚の薄い薄肉部の表面から厚さ方向に複数箇
所溶接してコリメータブロックと光ファイバコリメータ
とを固定し、前記つば部の外周部を全周に亘って溶接し
てコリメータブロックと各光ファイバコリメータの隙間
を気密封止することを特徴とする光ファイバコリメータ
の製造方法にある。

【００１３】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記溶接が、ＹＡＧレーザを用いて行うことを特徴
とする光ファイバコリメータの製造方法にある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を実施の形態に基
づいて詳細に説明する。

【００１５】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る光ファイバコリメータの一部断面図を示したも
のである。

【００１６】図示するように、本実施形態の光ファイバ
コリメータ１０は、光ファイバ１１の先端部が挿入保持
されたフェルール用筒状体１２と、フェルール筒状体１
２と共に光ファイバ１１に被覆を施した光ファイバ心線
１３を保持するスリーブ１４とを有するフェルール１５
と、このフェルール１５の先端部側を保持するホルダ１
６と、ホルダ１６の先端側に連結される光学レンズ部品
１７とを具備する。

【００１７】フェルール用筒状体１２には、光ファイバ
心線１３の先端部の被覆を除去した光ファイバ１１が挿
入保持される光ファイバ挿入孔１８が設けられ、この光
ファイバ挿入孔１８内には光ファイバ１１が接着剤等に
より固着されている。

【００１８】また、光ファイバ挿入孔１８の後端部側に
は、その内径が後端に向かって漸大するテーパ部１９が
設けられている。このテーパ部１９は、光ファイバ１１
の先端を光ファイバ挿入孔１８の後端側から挿入し易く
するためのものである。これにより、光ファイバ１１の
先端が、フェルール用筒状体１２の後端面に当接して傷
や折れ等が発生するのを防止している。

【００１９】さらに、本実施形態では、フェルール用筒
状体１２の先端面は、光ファイバ１１の端面と共に斜め
研磨することで、光ファイバ１１の軸方向と直交する面
に対して所定量傾斜するように設けられている。これに
より、光ファイバ１１から照射させた光が、その端面で
反射する反射量を減少させることができる。すなわち、
光ファイバ１１の端面を低反射にすることができる。

【００２０】なお、このようなフェルール用筒状体１２
の材質としては、例えば、ジルコニア等のセラミックス
材料や、ガラス材料、ステンレスやニッケル等の金属材
料等を挙げることができる。

【００２１】一方、スリーブ１４は、円筒形状を有し、
フェルール用筒状体１２と共に光ファイバ心線１３を保
持する保持孔２０が軸方向に亘って貫通して設けられて
いる。

【００２２】また、保持孔２０は、フェルール用筒状体
１２を保持する側の内径が光ファイバ心線１３を保持す
る側の内径より若干大きくなっている。

【００２３】このようなスリーブ１４の材質としては、
ＹＡＧレーザで溶接できる金属材料であることが好まし
く、本実施形態では、ステンレス鋼を用いた。

【００２４】ここで、フェルール１５は、スリーブ１４
の保持孔２０内に、例えば、接着剤等を介してフェルー
ル用筒状体１２及び光ファイバ心線１３を接着固定する
ことによって組み立てられる。このとき、本実施形態で
は、フェルール用筒状体１２の先端面は、スリーブ１４
の保持孔２０の開口から所定量突出した状態で接着固定
されている。

【００２５】ホルダ１６は、円筒形状を有し、フェルー
ル１５を後端部側で保持するフェルール保持孔２１が長
手方向に亘って貫通して設けられている。このようなフ
ェルール保持孔２１は、フェルール１５、すなわち、ス
リーブ１４の外径より若干大きい内径を有している。

【００２６】一方、ホルダ１６の外周には、半径方向に
所定量突出したつば部２２が円周方向に亘って一体的に
形成されている。また、つば部２２のホルダ１６の先端
側の端面は、ホルダ１６の中心軸に直交する基準面２３
として設けられており、この基準面２３がフェルール１
５及び光学レンズ部品１７の位置合せの基準となってい
る。

【００２７】このつば部２２のホルダ１６の先端側の端
面である基準面２３とは反対側の端面に肉厚の薄い薄肉
部２４が設けられている。この薄肉部２４は後述するコ
リメータブロック３０と溶接固定するために用いられ
る。溶接部２４はつば部２２の円周方向の全周に亘って
設けてもよいし、コリメータブロック３０と少なくとも
一か所以上の溶接を行う部分のみに設ける構造としても
よい。なお、本実施形態では、薄肉部２４はホルダ１６
の外周から半径方向に突出したつば部２２の中央付近に
設けられている。また、つば部２２の基端側の厚さは
０．８ｍｍとし、薄肉部２４分の厚さを０．２〜０．３
ｍｍとした。

【００２８】そして本実施形態では、つば部２２の薄肉
部２４に対して略直交する方向からＹＡＧレーザを照射
し、薄肉部２４の表面から厚さ方向にコリメータブロッ
ク３０に達するように少なくとも一か所、確実な固定の
ためには複数箇所溶接することによって、光ファイバコ
リメータ１０をコリメータブロック３０に固定するよう
になっている。そして更に、つば部２２の外周全周に亘
ってＹＡＧレーザを照射してコリメータブロック３０表
面との間を気密状態で封止する。

【００２９】このように、本実施形態では、つば部２２
に薄肉部２４を設け、薄肉部２４の表面から厚さ方向に
コリメータブロック３０に達するように複数箇所溶接す
ることにより、コリメータブロック３０と各光ファイバ
コリメータ１０とを固定し、更に、つば部２２の外周全
周に亘ってＹＡＧレーザを照射してコリメータブロック
３０表面との間を封止することにより、コリメータブロ
ック３０と各光ファイバコリメータ１０とを確実に固定
し、且つコリメータブロック３０内を気密封止状態とす
ることができる。

【００３０】また、ホルダ１６のフェルール１５を保持
する後端側の肉厚は、先端部側の肉厚に比べて薄くなる
ように設けられている。すなわち、フェルール保持孔２
１の内径は軸方向に均一に設けられているが、ホルダ１
６の後端部側の外径が、先端部側に比べて小さくなって
いる。これは、フェルール１５とホルダ１６とを接合す
る際に、ホルダ１６の後端側の側面から厚さ方向にスリ
ーブ１４に達するまで溶接し易くするためである。これ
により、フェルール１５とホルダ１６とを接合する溶接
作業を簡略化できる。

【００３１】なお、本実施形態では、ホルダ１６の先端
部側の肉厚を０．６５ｍｍとし、後端部側の肉厚を０．
２５ｍｍとした。勿論、ホルダ１６の強度を確保でき且
つ全体の肉厚のばらつきがない程度の範囲内であれば、
ホルダ１６の先端部側の肉厚を更に薄くしてもよい。

【００３２】なお、フェルール１５とホルダ１６とは、
光ファイバ１１の端面と後述する光学レンズ２５との間
の軸方向の調整が行われた状態で接合されている。これ
は、光学レンズ部品１７を介して出射される平行ビーム
の照射角度や拡散状態等が所定範囲に入るようにするた
めである。

【００３３】このようなホルダ１６の材質としては、本
実施形態では、上述したスリーブ１４と同様に、ステン
レス鋼を用いた。勿論、ホルダ１６の材質は、スリーブ
１４と同じ金属材料でなくても、ＹＡＧレーザ等で溶接
できる材料であれば特に限定されるものではない。

【００３４】また、光学レンズ部品１７は、円筒形状を
有する鏡筒２４と、この鏡筒２４内に固定され且つ光フ
ァイバ１１から照射された拡散光を平行ビームにする光
学レンズ２５とを有する。

【００３５】鏡筒２４には、ホルダ１６のフェルール保
持孔２１に連通する連通孔２６が軸方向に亘って貫通し
て設けられ、ホルダ１６との接合面側の連通孔２６の開
口部近傍に光ファイバ１１から照射された光を平行ビー
ムにする光学レンズ２５が固定されている。

【００３６】なお、このような光学レンズ２５として
は、例えば、光ファイバから照射された拡散光を平行ビ
ームとする非球面レンズや、複数のレンズで構成された
レンズ群等を挙げることができる。

【００３７】ここで、上述した光ファイバコリメータ１
０は、つば部２２のホルダ１６の先端側の端面を基準面
２３としてフェルール１５及び光学レンズ部品１７を位
置合せした後に、そのフェルール１５及び光学レンズ部
品１７をホルダ１６に接合することによって製造され
る。

【００３８】具体的には、まず、ホルダ１６のフェルー
ル保持孔２１の後端部側から、フェルール１５の先端部
を挿入し、フェルール１５の軸方向の位置合せを行うこ
とにより、光ファイバ１１から照射された拡散光を確実
に平行ビームにすると共にその平行ビームの照射角度や
拡散状態等が所定範囲に入るように、光ファイバの端面
と光学レンズ２５との間隔の調整を行う。

【００３９】その後、フェルール１５の位置合せを行っ
た状態でホルダ１６の後端部側の側面から厚さ方向にス
リーブ１４に達するまで溶接することによって、フェル
ール１５とホルダ１６とを接合する。このとき、本実施
形態では、ホルダ１６の外周を円周方向に亘って三等分
するようにＹＡＧレーザ等で同時に溶接するようにし
た。

【００４０】次に、光学レンズ部品１７の光学レンズ２
５を介して出射される平行ビームの軸方向が、つば部２
２の基準面２３に対して直交するように光学レンズ部品
１７の面方向の位置合せを行う。

【００４１】その後、ホルダ１６と光学レンズ部品１７
との当接部分を、上述したフェルール１５の溶接と同様
に、円周方向に亘って三等分するようにＹＡＧレーザ等
で同時に溶接することによって、ホルダ１６と光学レン
ズ部品１７とを接合する。なお、このように、ホルダ１
６と光学レンズ部品１７とを同時に溶接することによっ
て、ＹＡＧレーザの衝撃による光学レンズ部品１７の位
置ズレを確実に防止することができる。

【００４２】ここで、上述した光ファイバコリメータ１
０Ａをコリメータブロックに固定して一対の光学系が構
成された光結合器について図２及び図３を参照しながら
説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係る光
結合器の概略図であって、（ａ）が平面図であり、
（ｂ）が要部断面図である。また図３は本発明の実施形
態１に係る光結合器の概略側面図である。

【００４３】図示するように、コリメータブロック３０
は、内方に光スイッチ、フィルタ及び可変光減衰器等の
光機能部品（図示しない）が設置される設置孔３１の設
けられた箱形状を有する。

【００４４】また、コリメータブロック３０の両側の側
壁３２、３３には、光ファイバコリメータ１０がそれぞ
れ固定される貫通孔３４、３５が互いに同軸上に設けら
れている。この貫通孔３４、３５はホルダ１６の先端側
の外径よりも大きく、且つホルダ１６の外周に設けられ
たつば部２２の突出量よりも小さな内径で形成されてい
る。更に、側壁３２、３３の側面３６、３７は互いに平
行となっている。

【００４５】ここで、本実施形態では、つば部２２のホ
ルダ１６Ａ先端側の端面を位置合せの基準面２３として
光ファイバコリメータ１０Ａを組み立てるようにしたの
で、このような基準面２３をコリメータブロック３０の
側壁３２、３３の側面３６、３７の貫通孔３４、３５の
開口周縁部に当接させることにより、貫通孔３４、３５
の軸方向と平行ビームの照射方向とを略一致させること
ができる。すなわち、光ファイバコリメータ同士の平行
ビームの照射方向を一致させることができる。これによ
り、コリメータブロック３０に固定する際の各光ファイ
バコリメータ１０の傾きを防止して、光接続時の挿入損
失を低く抑えることができる。

【００４６】また、各光ファイバコリメータ１０は、両
者の平行ビームの軸を一致させた状態でコリメータブロ
ック３０の両側の側壁３２、３３に接合されている。本
実施形態では、図３に示すように、つば部２２に薄肉部
２４を設け、薄肉部２４の表面から厚さ方向にコリメー
タブロック３０に達するように複数箇所溶接することに
より、コリメータブロック３０と各光ファイバコリメー
タ１０とを固定し、更に、つば部２２の外周全周に亘っ
てＹＡＧレーザを照射してコリメータブロック３０表面
との間を封止することにより、コリメータブロック３０
と各光ファイバコリメータ１０とを確実に固定し、且つ
コリメータブロック３０内を気密封止状態とすることが
できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバコリメータのつば部に薄肉部を設け、薄肉部
の表面から厚さ方向にコリメータブロックに達するよう
に一か所〜複数箇所溶接することにより、コリメータブ
ロック３０と各光ファイバコリメータとを固定し、更
に、つば部２２の外周部に全周に亘ってＹＡＧレーザを
照射してコリメータブロック表面との間を封止すること
により、コリメータブロックと各光ファイバコリメータ
とを確実に気密封止した状態で固定することができると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る光ファイバコリメー
タの一部断面図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る光ファイバコリメー
タを搭載した光結合器の概略図であって、（ａ）が平面
図であり、（ｂ）が要部断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る光ファイバコリメー
タを搭載した光結合器の概略側面図である。

【図４】従来技術に係る光ファイバコリメータの一部断
面図である。

【符号の説明】

１０ 光ファイバコリメータ １１ 光ファイバ １２ フェルール用筒状体 １３ 光ファイバ心線 １４ スリーブ １５ フェルール １６ ホルダ １７ 光学レンズ部品 １８ 光ファイバ挿入孔 １９ テーパ部 ２０ 保持孔 ２２ つば部 ２３ 基準面 ２４ 薄肉部 ３０ コリメータブロック ３１ 設置孔 ３２、３３ 側壁 ３４、３５ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆文 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 宗兼 正直 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 中山 浩光 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 久保 利哉 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 BA32 CA10 DA04 DA06 DA13 DA16 DA18 DA36

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ心線の先端部の被覆を除去し
   た光ファイバが挿入保持されたフェルール用筒状体の後
   端部に前記光ファイバ心線を保持するスリーブが設けら
   れたフェルールと、該フェルールを後端部側に嵌合させ
   て当該フェルールを保持する筒状のホルダと、前記ホル
   ダの先端側に連結される鏡筒を有すると共に当該鏡筒内
   に前記光ファイバから照射した光を平行ビームにする光
   学レンズを有する光学レンズ部品とを具備する光ファイ
   バコリメータにおいて、 前記ホルダの外周に半径方向に突設されたつば部が一体
   的に設けられ、且つ当該つば部の前記ホルダの先端側の
   端面である基準面と反対側の端面に肉厚の薄い薄肉部が
   設けられていることを特徴とする光ファイバコリメー
   タ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光ファイバコリメータ
   において、前記薄肉部は前記ホルダの外周から半径方向
   に突出したつば部の中央付近に設けられていることを特
   徴とする光ファイバコリメータ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光ファイバコリメータ
   において、前記ホルダの後端部側の肉厚が先端部側の肉
   厚に比べて小さく、当該ホルダの肉厚が薄い後端部側で
   前記フェルールと接合されていることを特徴とする光フ
   ァイバコリメータ。
4. 【請求項４】 光ファイバ心線の先端部の被覆を除去し
   た光ファイバが挿入保持されたフェルール用筒状体の後
   端部に前記光ファイバ心線を保持するスリーブが設けら
   れたフェルールと、該フェルールを後端部側に嵌合させ
   て当該フェルールを保持する筒状のホルダと、前記ホル
   ダの先端側に連結される鏡筒を有すると共に当該鏡筒内
   に前記光ファイバから照射した光を平行ビームにする光
   学レンズを有する光学レンズ部品とを具備する光ファイ
   バコリメータを組み立てる光ファイバコリメータの製造
   方法において、 前記ホルダの外周に半径方向に突出して一体的に設けら
   れたつば部の前記ホルダの先端側の端面である基準面と
   反対側の端面に設けられた肉厚の薄い薄肉部の表面から
   厚さ方向に複数箇所溶接してコリメータブロックと光フ
   ァイバコリメータとを固定し、前記つば部の外周部を全
   周に亘って溶接してコリメータブロックと各光ファイバ
   コリメータの隙間を気密封止することを特徴とする光フ
   ァイバコリメータの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の光ファイバコリメータ
   の製造方法において、前記溶接が、ＹＡＧレーザを用い
   て行うことを特徴とする光ファイバコリメータの製造方
   法。