【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信機器や光計測用センサー等に好適に適用され、光ファイバと光アイソレータ等の光学素子体とを光結合（光接続）させた光デバイスに関し、特にこの光デバイスの応力緩和構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光技術の発達と共に、光通信や光計測等の分野において、光ファイバを用いた光信号や光エネルギーの伝送手段が盛んに利用されている。このようなシステムでは、光源や受光器、波長フィルタやセンシングのための光学素子、及び光ファイバを光結合させる必要がある。
【０００３】
そして、波長フィルタやセンシングのための光学素子を光ファイバの伝送路中に挿入する場合は結合損失を極小にし、かつこの結合状態を外力の影響なく保持しなければならない。また、光学素子を光ファイバの伝送路中に挿入した光デバイスの小型化の要求により、光学素子と光ファイバの結合部をできるだけ小型化しなければならない。
【０００４】
以下に、光ファイバと光アイソレータ等の磁石を備えた光学素子（以下、光学素子体ともいう）とを光結合（光接続）させた光デバイスの一例について説明する。
【０００５】
まず、図３に模式的な断面図（光軸を含む面で切断した断面図）にて示すような光導波体Ｆ１を作製する。すなわち、第１シングルモードファイバ２ａ（以下、「シングルモードファイバ」を「ＳＭファイバ」ともいう）の一端に第１グレーデッドインデックスファイバ３ａ（以下、「グレーデッドインデックスファイバ」を「ＧＩファイバ」ともいう）の一端を接続し、この第１ＧＩファイバ３ａの他端に、焦点距離調節用のコアレスファイバ４の一端を接続し、さらにこのコアレスファイバ４の他端に第２ＧＩファイバ３ｂの一端を接続し、この第２ＧＩファイバ３ｂの他端に第２ＳＭファイバ２ｂの一端を接続して光導波体Ｆ１とする。
【０００６】
次に、図４（ａ）、（ｂ）に模式的な断面図にて示すように、前記光導波体Ｆ１を保護体１の貫通孔内に配設し、この光導波体Ｆ１の一部であるコアレスファイバ４を分断する素子体実装溝７を形成して、コアレスファイバ４を第１コアレスファイバ４ａ， 第２コアレスファイバ４ｂに分離して、光デバイスＭ２とする。
【０００７】
そして、図５（ａ）に拡大断面図を，図５（ｂ）に正面図をそれぞれ示すように、偏光子１０及び検光子１１の間に配置されたファラデー回転子１２からなる光学素子体Ｋ２を、ファラデー回転子１２に磁界を与える２つの磁石１４とで構成した光学ブロック体Ｂ２を作製し、図４（ｂ）に示す素子体実装溝７内にこの光学ブロック体Ｂ２を載置し、接着剤８で充填固定して光デバイスＭ３とする。
【０００８】
なお、図４（ａ）、（ｂ）に示したＰ１は光入射側を示し、Ｐ２は光出射側を示す。
【０００９】
このような光デバイスＭ３においては、光学ブロック体Ｂ２とコアレスファイバ４の光学調芯が不要で、保護体１内に全ての構成部品が固定され、さらに第１及び第２コアレスファイバ４ａ，４ｂが空気（屈折率：ｎ＝１）より高い屈折率を有し、ビームの広がりが少ないため、結合効率を高くできる上に、小型でしかも安価に作製が可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光デバイスＭ３の構成では、素子体実装溝７に光学ブロック体Ｂ２を載置し、接着剤８を充填して固定した際に、接着剤８の硬化収縮による応力が生じ、光学ブロック体Ｂ２を構成している光学素子体Ｋ２の偏光子１０、検光子１１、及びファラデー回転子１２が角型であるため、その角稜に集中的に応力が加わる。これが原因となって光学素子体Ｋ２の面内特性の劣化を招き、ひいては光デバイスＭ３の光学特性が劣化してしまうという問題があった。また、このため、この光学特性の劣化を考慮して一回り大きなサイズの光学素子体を使用せざるを得なく、小型化・安価の実現に向けて支障をきたすという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光デバイスは、光導波体を備えた保護体に、上記光導波体を分断する素子体実装溝を形成し、該素子体実装溝に円形状の光学素子を載置するとともに接着剤を充填固定して上記光導波体と光学素子とを光学的に接続したことを特徴とする。
【００１２】
また、上記光導波体が少なくともコアレスファイバまたはモードフィールド径がシングルモードファイバより大きな光ファイバからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光デバイスの実施形態を模式的に示した図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の光デバイスＭ１の光軸を含む面で切断した断面図を模式的に示す。また、図２（ａ）に光デバイスＭ１を構成する光学ブロック体Ｂ１の拡大断面図を、図２（ｂ）に光学ブロック体Ｂ１の光出射端における正面図を示す。
【００１４】
図３にて既に説明したように、まず、光波導体Ｆ１を作製する。すなわち、モードフィールド径（以下、ＭＦＤともいう）が１０μｍ程度の光伝送用の第１ＳＭファイバ２ａの一端に、これと直径がほぼ同一の第１ＧＩファイバ３ａの一端を接続し、この第１ＧＩファイバ３ａの他端に、これと直径がほぼ同一で焦点距離調節用のコアレスファイバ４（または第一ＧＩファイバ３ａを光が伝搬することにより拡大されたＭＦＤを安定させるための大口径ＳＭファイバ）を接続し、さらに、このコアレスファイバ４（または大口径ＳＭファイバ）の他端に第１ＧＩファイバ３ａと同様な第２ＧＩファイバ３ｂの一端を接続し、この第２ＧＩファイバ３ｂの他端に第１ＳＭファイバ２ａと同様な第２ＳＭファイバ２ｂの一端を接続して、全体で１本の光導波体Ｆ１を作製する。
【００１５】
次に、図４（ａ）に示すように、この光導波体Ｆ１を例えばジルコニア等のセラミックスから成る筒状保護体である保護体１の貫通孔の内部に配設し、コアレスファイバ４を分断して、第１及び第２コアレスファイバ４ａ，４ｂに分離する素子体実装溝７を形成する。
【００１６】
そして、図２に示される偏光子１０及び検光子１１と、偏光子１０と検光子１１の間に配置されたファラデー回転子１２からなる光学素子体Ｋ１の外周に配設された磁石１３を有する光アイソレータである光学ブロック体Ｂ１を、図１に示すように素子体実装溝７内に載置し、隙間に接着剤８を充填して固定する。
【００１７】
ここで図２（ｂ）に示すように、光学素子を円形状とすることで、接着剤８の硬化時における応力集中を防止することができる。
【００１８】
なお、円形状とは、完全な円形だけではなく、楕円や長円など、角稜のないなめらかな外周面を有するものを含むものである。
【００１９】
このような円形状の光学素子を複数互いに貼り合わせることにより、光学素子体Ｋ１を得ることができる。
【００２０】
貼り合わせはエポキシ系樹脂やアクリル系紫外線硬化樹脂、ホットメルト系樹脂等の接着剤に限らず、光学素子を互いに密着させることができる手段であればよいが、光学素子に応力が掛からず、また、光学的損失が生じないことが好ましい。
【００２１】
また、光学ブロック体Ｂ１において、偏光子１０及び検光子１１は結合効率の優れた熱吸収型の薄い平板状のものを用いることが望ましいが、楔形状、凹形状、凸形状等の平板以外の形状としてもよい。なお、光学素子体Ｋ１は所望の光学特性（アイソレーション、挿入損失）が得られるのであれば、これら偏光子１０及び検光子１１の代わりに複屈折板を用いたサーキュレータを構成してもよい。
【００２２】
また、磁石１３は特に図１の素子体実装溝７に充填される接着剤８の量を極力少なくし、接着剤８の硬化収縮により保護体１の湾曲を防止できるように、光学素子体Ｋ１の外周側面に配設させ、光学素子体Ｋ１の少なくとも上面を含む外周側面を包囲することが好ましい。本実施形態では、図２に示すように偏光子１０、検光子１１、及びファラデー回転子１２で構成された円形状の光学素子体Ｋ１の外周側面を包囲するようにしているが、磁石１３の形状は前記以外に光学素子体Ｋ１を構成する光学素子の少なくとも上面を含む外周側面を包囲できる形状であれば、１つの開口部を有する馬蹄形状や半円形状等でもよい。
【００２３】
さらに、磁石１３は一体的に構成されているので、作製の容易性及び十分な磁界エネルギー特性を有する点で望ましい。なお、磁石材料としてサマリウム−コバルト系や鉄‐ネオジウム−ボロン系などのエネルギー積が大きな材料を使用すれば、小型化等の点で好ましい。また、プラスチック磁石を用いることで、光学ブロック体Ｂ１を一体成形で安価に製造できるメリットがある。
【００２４】
また、光導波体Ｆ１を分断する素子体実装溝７の加工形状を楕円形状やＶ溝形状にすることにより、円形状をした光学素子体Ｋ１の位置決めを容易にすることが可能となる。
【００２５】
ここで、保護体１をなすフェルールはセラミックス以外に、所望の特性が得られれば金属、ガラス、モールド樹脂等であってもよい。またファラデー回転子１２には磁石不要型を使用してもよい。その際に、磁石１３には安価な金属の筒状部材を代替えとして使用してもよいし、所望の特性が得られれば前記筒状部材を使用しなくてもかまわない。
【００２６】
また、第１及び第２ＧＩファイバ３ａ，３ｂは、ファイバの中心軸から離れるにしたがって徐々に屈折率が下がる軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバである。ほとんどのＧＩファイバは、ほぼ２乗の屈折率分布を持ちレンズ効果を有するため、適当な屈折率分布のＧＩファイバを適当な長さで用いれば、好適な結合光学系を構成することができる。
【００２７】
ＧＩファイバの端面に点光源がある場合に、コリメート光にする条件は、ＧＩファイバの長さが光線軌跡の４分の１周期になる長さ（光線の周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表すとＰ＝０．２５）であるが、実際に第１ＧＩファイバ３ａと第２ＧＩファイバ３ｂとの結合効率が最も高くなるのは、第１ＧＩファイバ３ａの端面と対向する第２ＧＩファイバ３ｂのビームウェスト位置が一致するときである。
【００２８】
ここでビームウェスト位置とは基本モードのガウスビームで、等位相面の曲率がゼロの波面で、ビーム径が最小となる点のことである。
【００２９】
Ｐ＝０．２５におけるビームウェスト位置は、ＧＩファイバの出射端面に位置することになり、第１ＧＩファイバ３ａ−第２ＧＩファイバ３ｂ間に光学素子体Ｋ１を挿入する場合は、ＧＩファイバの端面とビームウェストの位置は一致しない。そのため、ＧＩファイバの出射端面から離れた位置にビームウェストを形成するためには、４分の１周期になる長さよりも長く（Ｐ＞０．２５）する条件が必要になる。そこで、第１及び第２コアレスファイバ４ａ，４ｂの長さは、第１及び第２ＧＩファイバ３ａ，３ｂによるビームスポットが中央で一致するように調整されている。光導波体Ｆ１は１本の光ファイバであり、これを固定したまま分断して２本の光ファイバ間の軸ズレを防止することができる。また、この方が単に第１及び第２ＳＭファイバ２ａ，２ｂどうしを対向させた場合よりも結合効率が良い。
【００３０】
光デバイスＭ１の一端Ｐ１端から入射された光信号は、先端に集光機能を有する第１ＳＭファイバ２ａを伝搬し、第１ＧＩファイバ３ａにてビーム径が拡大され、第１コアレスファイバ４ａから出射される。そして、素子体実装溝７に配置された光学ブロック体Ｂ１を通過して、第２コアレスファイバ４ｂに入射され、第２ＧＩファイバ３ｂにて集光され、第２ＳＭファイバ２ｂを介して他端Ｐ２から外部へ出射される。
【００３１】
一方、第２ＳＭファイバ２ｂからの戻り光は、光アイソレータである光学ブロック体Ｂ１により遮断され、第１コアレスファイバ４ａに入射されることが極力防止される。
【００３２】
かくして、本発明の光デバイスＭ１によれば、保護体１内に光導波体Ｆ１を設け、この光導波体Ｆ１を分断する素子体実装溝７内に光学素子体Ｋ１を接着剤８で充填固定する構成において、前記素子体実装溝７に実装される光学素子体Ｋ１の断面形状が円形状であることにより、接着剤の硬化収縮により光学素子体Ｋ１に発生する応力を一様に分散させることが可能となる。したがって、応力が局所的に集中することがなく光学素子の有効領域にて安定した光学特性が得られ、信頼性に優れた光デバイスを供給できる。また、光学素子体Ｋ１の外周側面に配置される磁石１３を例えば安価な金属の筒状部材に変更することにより、光デバイスＭ１の低コストでの供給が実現可能となる。
【００３３】
なお、本発明の実施形態は前述の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明をより具体化した実施例について説明する。
【００３５】
まず図３に示すように、ＭＦＤが約１０μｍの石英系の第１ＳＭファイバ２ａの先端に、クラッドとコアの屈折率差Δが０．８５％、コア径が約１０５μｍの第１ＧＩファイバ３ａを放電による融着加工で接続し、約７８０μｍの長さにカットした後、この第１ＧＩファイバ３ａの他端に、ｎ＝１．４６の屈折率を持つコアレスファイバ４を放電による融着加工で接続し、１６００μｍの長さにカットし、さらにコアレスファイバ４の他端に第１ＧＩファイバ３ａと同様な第２ＧＩファイバ３ｂ、第１ＳＭファイバ２ａと同様な第２ＳＭファイバ２ｂを、この順で融着接続して光導波体Ｆ１を作製した。
【００３６】
次に、図１に示すように、この光導波体Ｆ１を直径約１．２５ｍｍのジルコニアフェルールである保護体１の内部にエポキシ系の熱硬化型接着剤にて固定し、コアレスファイバ４を分断して第１及び第２コアレスファイバ４ａ，４ｂに分離するために、素子体実装溝７（幅９００μｍ、深さ８００μｍ）をダイサーにより切削加工で形成した。
【００３７】
そして、厚さ８５０μｍの光アイソレータである光学素子体Ｋ１を適当な磁界を与えながら、偏光子１０、検光子１１、ファラデー回転子１２を適当な特性が得られるように光学調整して、エポキシ系の熱硬化型接着剤にて固定して直径０．５ｍｍの光学素子体Ｋ１とした。
【００３８】
さらに磁石１３とエポキシ系樹脂の熱硬化型接着剤で固定した後に、素子体実装溝７に設置した。その後、この光学素子体Ｋ１を透光性のエポキシ系樹脂である紫外線硬化型接着剤８で固定して光デバイスＭ１を作製した。ここで、光デバイスＭ１に搭載した磁石１３は材質サマリウムコバルトで、内径φ０．５５ｍｍ、外径φ１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍの筒形状を使用した。
【００３９】
また、面内の光学特性確認用として、光学素子体Ｋ１の固定位置を基準位置から左右方向に０．１、０．１５、０．２ｍｍ、素子体実装溝７の上方へ０．１ｍｍ、０．２ｍｍズラした光デバイスＭ１を作成した。
【００４０】
また同時に、比較例として同様な手順にて、縦０．７ｍｍ、横０．６ｍｍの角型の光学素子体Ｋ２を用いた光デバイスＭ３を作製した。この際、磁石１４には材質サマリウムコバルトで縦０．８ｍｍ、横０．３ｍｍ、奥行き１．０ｍｍを使用した。
【００４１】
次に、このようにして作製した光デバイスＭ１，Ｍ３の各光学特性の面内分布の評価結果を下記に示す。サンプル数Ｎ＝３にて、挿入損失およびアイソレーションの測定を、光伸光学（株）社製ＴＵＮＡＢＬＥ ＬＤＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ（型番ＬＳ―６０１Ａ）を光源として用い、ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製のディテクター（型番８１５３Ａ）を組み合わせて光学評価系を構築して測定を行った。
【００４２】
結果は表１に示すとおりである。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示す様に、本発明の光デバイスＭ１における挿入損失，アイソレーションの各平均は０．４１ｄＢ、４３．２ｄＢとなり、比較例の光デバイスＭ３の各平均０．４７ｄＢ、３２．８ｄＢに対して格段に改善されていることを確認し、挿入損失及びアイソレーションといった光学特性が、使用上全く問題のないレベルの特性であったことを確認した。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光デバイスによれば、光導波体を備えた保護体に、上記光導波体を分断する素子体実装溝を形成し、該素子体実装溝に円形状の光学素子を載置するとともに接着剤を充填固定して光学的に接続したことにより、工学素子の面内で安定した光学特性が得られ、信頼性に優れた光デバイスを供給できる。
【００４６】
また、光学素子体の小型化がはかられ光デバイスの低コストでの供給が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光デバイスの実施形態を模式的に説明する断面図である。
【図２】図１における光デバイスを構成する光学素子体を模式的に説明する図であり、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の光デバイスに用いる光導波体を模式的に説明する側面図である。
【図４】従来の光デバイスを模式的に説明する断面図であり、（ａ）は素子体実装溝加工断面図、（ｂ）は光学素子体実装断面図である。
【図５】図４における光デバイスを構成する従来の光学素子体を模式的に説明する図であり、（ａ）は拡大断面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１：保護体
２ａ：第１ＳＭファイバ
２ｂ：第２ＳＭファイバ
３ａ：第１ＧＩファイバ
３ｂ：第２ＧＩファイバ
４：コアレスファイバ
４ａ：第１コアレスファイバ
４ｂ：第２コアレスファイバ
７：素子体実装溝
８：接着剤
１０：偏光子
１１：検光子
１２：ファラデー回転子
１３，１４：磁石
Ｍ１、Ｍ２，Ｍ３：光デバイス
Ｆ１：光導波体
Ｋ１、Ｋ２：光学素子体
Ｂ１、Ｂ２：光学ブロック体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical device in which an optical fiber and an optical element such as an optical isolator are optically coupled (optically connected), which is suitably applied to an optical communication device, a sensor for optical measurement, and the like. It is about structure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of optical technology, transmission means of optical signals and optical energy using optical fibers has been actively used in fields such as optical communication and optical measurement. In such a system, it is necessary to optically couple a light source, a light receiver, a wavelength filter, an optical element for sensing, and an optical fiber.
[0003]
When a wavelength filter or an optical element for sensing is inserted into the transmission line of an optical fiber, the coupling loss must be minimized, and this coupling state must be maintained without the influence of external force. In addition, due to a demand for downsizing of an optical device in which an optical element is inserted into a transmission path of an optical fiber, a coupling portion between the optical element and the optical fiber must be reduced in size as much as possible.
[0004]
Hereinafter, an example of an optical device in which an optical fiber and an optical element having a magnet such as an optical isolator (hereinafter, also referred to as an optical element body) are optically coupled (optically connected) will be described.
[0005]
First, an optical waveguide F1 as shown in a schematic cross-sectional view (cross-sectional view cut along a plane including the optical axis) in FIG. 3 is manufactured. That is, a first graded index fiber 3a (hereinafter, "graded index fiber" is also referred to as "GI fiber") is provided at one end of the first single mode fiber 2a (hereinafter, "single mode fiber" is also referred to as "SM fiber"). ), One end of a coreless fiber 4 for focal length adjustment is connected to the other end of the first GI fiber 3a, and one end of a second GI fiber 3b is connected to the other end of the coreless fiber 4; One end of the second SM fiber 2b is connected to the other end of the second GI fiber 3b to form an optical waveguide F1.
[0006]
Next, as shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 4A and 4B, the optical waveguide F1 is disposed in a through hole of the protective body 1, and a part of the optical waveguide F1 is provided. An element mounting groove 7 for dividing the coreless fiber 4 is formed, and the coreless fiber 4 is separated into a first coreless fiber 4a and a second coreless fiber 4b to obtain an optical device M2.
[0007]
Then, as shown in an enlarged sectional view in FIG. 5A and a front view in FIG. 5B, an optical element body K2 composed of a Faraday rotator 12 disposed between the polarizer 10 and the analyzer 11 is shown. Is produced with two magnets 14 for applying a magnetic field to the Faraday rotator 12, and the optical block B2 is placed in the element body mounting groove 7 shown in FIG. The optical device M3 is filled and fixed with the adhesive 8.
[0008]
4A and 4B, P1 indicates a light incident side, and P2 indicates a light emitting side.
[0009]
In such an optical device M3, optical alignment of the optical block body B2 and the coreless fiber 4 is not required, all the components are fixed in the protective body 1, and the first and second coreless fibers 4a and 4b are used. Since it has a higher refractive index than air (refractive index: n = 1) and has a small beam spread, the coupling efficiency can be increased, and the device can be made small and inexpensive.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a configuration of the optical device M3, when the optical block body B2 is placed in the element body mounting groove 7, and the adhesive 8 is filled and fixed, stress due to the curing shrinkage of the adhesive 8 is generated. Since the polarizer 10, analyzer 11, and Faraday rotator 12 of the optical element body K2 constituting the optical block body B2 are square, stress is concentrated on the corners. As a result, there is a problem that the in-plane characteristics of the optical element body K2 are degraded, and the optical characteristics of the optical device M3 are degraded. Also, for this reason, there is no other choice but to use an optical element having a size slightly larger in consideration of the deterioration of the optical characteristics, and there is a problem in that it is difficult to realize a reduction in size and cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The optical device according to the present invention is configured such that an element mounting groove for dividing the optical waveguide is formed on a protective body provided with an optical waveguide, and a circular optical element is placed in the element mounting groove and an adhesive is provided. And the optical waveguide is optically connected to the optical element.
[0012]
Further, the optical waveguide is made of at least a coreless fiber or an optical fiber having a mode field diameter larger than that of a single mode fiber.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an optical device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings schematically showing the embodiments. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of the optical device M1 of the present invention cut along a plane including the optical axis. FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of the optical block body B1 constituting the optical device M1, and FIG. 2B is a front view of the optical block body B1 at a light emitting end.
[0014]
As already described with reference to FIG. 3, first, the light waveguide F1 is manufactured. That is, one end of a first SM fiber 2a for optical transmission having a mode field diameter (hereinafter, also referred to as MFD) of about 10 μm is connected to one end of a first GI fiber 3a having substantially the same diameter as the first SM fiber 2a. Is connected to the other end of the coreless fiber 4 (or a large-diameter SM fiber for stabilizing the MFD expanded by the propagation of light through the first GI fiber 3a) having substantially the same diameter as this. Further, one end of a second GI fiber 3b similar to the first GI fiber 3a is connected to the other end of the coreless fiber 4 (or the large-diameter SM fiber), and the first SM fiber 2a is connected to the other end of the second GI fiber 3b. One end of the similar second SM fiber 2b is connected to produce one optical waveguide F1 as a whole.
[0015]
Next, as shown in FIG. 4A, the optical waveguide F1 is disposed inside the through-hole of the protection body 1 which is a cylindrical protection body made of ceramics such as zirconia, and the coreless fiber 4 is divided. Then, an element body mounting groove 7 for separating the first and second coreless fibers 4a and 4b is formed.
[0016]
Further, it has a polarizer 10 and an analyzer 11 shown in FIG. 2, and a magnet 13 arranged on the outer periphery of an optical element body K1 composed of a Faraday rotator 12 arranged between the polarizer 10 and the analyzer 11. The optical block body B1 as an optical isolator is placed in the element body mounting groove 7 as shown in FIG. 1, and the gap is filled with an adhesive 8 and fixed.
[0017]
Here, as shown in FIG. 2B, by making the optical element circular, it is possible to prevent stress concentration when the adhesive 8 is cured.
[0018]
The circular shape includes not only a perfect circle but also an ellipse, an ellipse, and the like having a smooth outer peripheral surface without corner edges.
[0019]
By bonding a plurality of such circular optical elements to each other, an optical element body K1 can be obtained.
[0020]
The bonding is not limited to an adhesive such as an epoxy resin, an acrylic ultraviolet curable resin, or a hot melt resin, and may be any means capable of bringing the optical elements into close contact with each other, but no stress is applied to the optical elements, and Preferably, no optical loss occurs.
[0021]
In the optical block B1, the polarizer 10 and the analyzer 11 are desirably thin heat-absorbing flat plates having excellent coupling efficiency. It may be shaped. The optical element body K1 may be configured as a circulator using a birefringent plate instead of the polarizer 10 and the analyzer 11, as long as desired optical characteristics (isolation and insertion loss) can be obtained.
[0022]
In addition, the magnet 13 minimizes the amount of the adhesive 8 filled in the element body mounting groove 7 in FIG. 1 as much as possible, and prevents the bending of the protective body 1 due to the shrinkage of the adhesive 8 caused by curing. Is preferably disposed on the outer peripheral side surface of the optical element body K1 to surround at least the outer peripheral side surface including the upper surface of the optical element body K1. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the outer peripheral side surface of the circular optical element body K <b> 1 including the polarizer 10, the analyzer 11, and the Faraday rotator 12 is surrounded. The shape may be a horseshoe shape or a semicircle shape having one opening as long as it can surround the outer peripheral side surface including at least the upper surface of the optical element constituting the optical element body K1.
[0023]
Further, since the magnet 13 is integrally formed, it is desirable in that it is easy to manufacture and has sufficient magnetic field energy characteristics. It is preferable to use a material having a large energy product such as a samarium-cobalt system or an iron-neodymium-boron system as a magnet material in terms of downsizing and the like. In addition, using a plastic magnet has an advantage that the optical block B1 can be manufactured at a low cost by integral molding.
[0024]
Further, by making the processing shape of the element body mounting groove 7 that divides the optical waveguide F1 into an elliptical shape or a V-groove shape, it becomes possible to easily position the optical element body K1 having a circular shape.
[0025]
Here, the ferrule forming the protective body 1 may be made of metal, glass, mold resin or the like, as long as desired characteristics can be obtained, in addition to ceramics. The Faraday rotator 12 may be of a type that does not require a magnet. At that time, an inexpensive metal tubular member may be used as the magnet 13 as an alternative, or the tubular member may not be used if desired characteristics are obtained.
[0026]
The first and second GI fibers 3a and 3b are optical fibers having an axially symmetric refractive index distribution in which the refractive index gradually decreases as the distance from the center axis of the fiber increases. Most GI fibers have an approximately squared refractive index distribution and have a lens effect, so that a suitable coupling optical system can be formed by using a GI fiber having an appropriate refractive index distribution and an appropriate length.
[0027]
When there is a point light source on the end surface of the GI fiber, the condition for forming the collimated light is a length that makes the length of the GI fiber a quarter cycle of the ray trajectory (a pitch (P) corresponding to the cycle of the ray). Although P = 0.25), the coupling efficiency between the first GI fiber 3a and the second GI fiber 3b actually becomes the highest because the beam waist of the second GI fiber 3b facing the end face of the first GI fiber 3a. This is when the positions match.
[0028]
Here, the beam waist position is a point in the Gaussian beam in the fundamental mode, where the curvature of the equiphase surface is zero and the beam diameter becomes minimum.
[0029]
The beam waist position at P = 0.25 is located at the emission end face of the GI fiber, and when the optical element body K1 is inserted between the first GI fiber 3a and the second GI fiber 3b, the beam waist position is equal to the end face of the GI fiber. West positions do not match. Therefore, in order to form a beam waist at a position distant from the emission end face of the GI fiber, a condition that the length is longer than a quarter period (P> 0.25) is required. Therefore, the lengths of the first and second coreless fibers 4a and 4b are adjusted such that the beam spots of the first and second GI fibers 3a and 3b coincide at the center. The optical waveguide F1 is a single optical fiber, which can be divided while keeping the optical fiber fixed to prevent axial displacement between the two optical fibers. In addition, this has better coupling efficiency than the case where the first and second SM fibers 2a and 2b are simply opposed to each other.
[0030]
The optical signal incident from one end P1 of the optical device M1 propagates through the first SM fiber 2a having a light collecting function at the tip, the beam diameter is enlarged by the first GI fiber 3a, and is emitted from the first coreless fiber 4a. You. Then, the light passes through the optical block B1 arranged in the element body mounting groove 7, enters the second coreless fiber 4b, is condensed by the second GI fiber 3b, and is transmitted from the other end P2 via the second SM fiber 2b. It is emitted to the outside.
[0031]
On the other hand, the return light from the second SM fiber 2b is blocked by the optical block body B1, which is an optical isolator, and is prevented as much as possible from being incident on the first coreless fiber 4a.
[0032]
Thus, according to the optical device M1 of the present invention, the optical waveguide F1 is provided in the protective body 1, and the optical element body K1 is filled and fixed with the adhesive 8 in the element body mounting groove 7 for dividing the optical waveguide F1. In the configuration described above, since the optical element body K1 mounted in the element body mounting groove 7 has a circular cross section, the stress generated in the optical element body K1 due to the curing shrinkage of the adhesive is uniformly dispersed. Becomes possible. Therefore, stable optical characteristics can be obtained in the effective region of the optical element without local concentration of stress, and an optical device with excellent reliability can be supplied. Further, by changing the magnet 13 disposed on the outer peripheral side surface of the optical element body K1 to, for example, an inexpensive metal cylindrical member, it is possible to supply the optical device M1 at low cost.
[0033]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described configuration, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
[0034]
【Example】
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0035]
First, as shown in FIG. 3, a first GI fiber 3a having a refractive index difference Δ of 0.85% between the cladding and the core and a core diameter of about 105 μm was discharged to the tip of the first SM fiber 2a of the silica type having an MFD of about 10 μm. After cutting to a length of about 780 μm, a coreless fiber 4 having a refractive index of n = 1.46 is connected to the other end of the first GI fiber 3a by electric discharge fusion processing. 1600 μm, and the other end of the coreless fiber 4 is fusion-spliced to a second GI fiber 3b similar to the first GI fiber 3a and a second SM fiber 2b similar to the first SM fiber 2a in this order. An optical waveguide F1 was manufactured.
[0036]
Next, as shown in FIG. 1, this optical waveguide F1 is fixed inside a protective body 1 which is a zirconia ferrule having a diameter of about 1.25 mm with an epoxy-based thermosetting adhesive, and the coreless fiber 4 is cut. Then, in order to separate the first and second coreless fibers 4a and 4b, an element body mounting groove 7 (900 μm in width and 800 μm in depth) was formed by cutting with a dicer.
[0037]
Then, while applying an appropriate magnetic field to the optical element body K1, which is an optical isolator having a thickness of 850 μm, the polarizer 10, the analyzer 11, and the Faraday rotator 12 are optically adjusted so as to obtain appropriate characteristics. To form an optical element body K1 having a diameter of 0.5 mm.
[0038]
Furthermore, after fixing with a magnet 13 and a thermosetting adhesive of an epoxy resin, it was installed in the element body mounting groove 7. Thereafter, the optical element body K1 was fixed with an ultraviolet curable adhesive 8 which is a translucent epoxy resin, to produce an optical device M1. Here, the magnet 13 mounted on the optical device M1 was made of samarium-cobalt and had a cylindrical shape with an inner diameter of 0.55 mm, an outer diameter of 1.0 mm, and a height of 1.0 mm.
[0039]
In order to confirm the optical characteristics in the plane, the fixed position of the optical element body K1 is 0.1, 0.15, 0.2 mm in the left-right direction from the reference position, and 0.1 mm, 0 mm above the element body mounting groove 7. An optical device M1 shifted by .2 mm was prepared.
[0040]
At the same time, as a comparative example, an optical device M3 using a rectangular optical element body K2 having a length of 0.7 mm and a width of 0.6 mm was manufactured in the same procedure. At this time, the magnet 14 was made of samarium cobalt and was 0.8 mm long, 0.3 mm wide and 1.0 mm deep.
[0041]
Next, the evaluation results of the in-plane distribution of each optical characteristic of the optical devices M1 and M3 manufactured as described above are shown below. At the sample number N = 3, the insertion loss and the isolation were measured using TUNABLE LDLIGHT SOURCE (model number LS-601A) manufactured by Koshin Kogaku Co., Ltd. as a light source, and combined with a detector (model number 8153A) manufactured by HEWLETT PACKARD. An optical evaluation system was constructed for measurement.
[0042]
The results are as shown in Table 1.
[0043]
[Table 1]
[0044]
As shown in Table 1, the average of the insertion loss and the average of the isolation in the optical device M1 of the present invention are 0.41 dB and 43.2 dB, respectively, compared with the average of 0.47 dB and 32.8 dB of the optical device M3 of the comparative example. It was confirmed that the optical characteristics, such as insertion loss and isolation, were at a level that did not cause any problem in use.
[0045]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the optical device of the present invention, an element mounting groove for dividing the optical waveguide is formed in the protective body provided with the optical waveguide, and a circular shape is formed in the element mounting groove. Since the optical element is mounted and filled with an adhesive and fixed and optically connected, stable optical characteristics can be obtained in the plane of the engineering element, and an optical device with excellent reliability can be supplied.
[0046]
Further, the size of the optical element body can be reduced, and supply of the optical device at low cost can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an embodiment of an optical device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams schematically illustrating an optical element body constituting the optical device in FIG. 1, wherein FIG. 2A is an enlarged sectional view and FIG. 2B is a front view.
FIG. 3 is a side view schematically illustrating an optical waveguide used in the optical device of the present invention.
4A and 4B are cross-sectional views schematically illustrating a conventional optical device, in which FIG. 4A is a cross-sectional view of an element body mounting groove, and FIG. 4B is a cross-sectional view of an optical element body.
5A and 5B are diagrams schematically illustrating a conventional optical element body constituting the optical device in FIG. 4, wherein FIG. 5A is an enlarged sectional view and FIG. 5B is a front view.
[Explanation of symbols]
1: protector 2a: first SM fiber 2b: second SM fiber 3a: first GI fiber 3b: second GI fiber 4: coreless fiber 4a: first coreless fiber 4b: second coreless fiber 7: element body mounting groove 8: adhesive 10: Polarizer 11: Analyzer 12: Faraday rotator 13, 14: Magnet M1, M2, M3: Optical device F1: Optical waveguide K1, K2: Optical element body B1, B2: Optical block body
