JP2006113286A - 光部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レンズドファイバのレンズ部の長さを短時間で正確に調整でき、製造歩留まりが高く、低コストの光部品とその製造方法を提供する。
【解決手段】シングルモード光ファイバ1の先端側に設定長さの屈折率分布型光ファイバのレンズ部2を融着接続して成るレンズドファイバ3を光ファイバ固定部材13に固定する。レンズドファイバ3はシングルモード光ファイバ1とレンズ部2との融着接続領域4がシングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成し、このテーパ状の拡径部位5を除くレンズ部2の部位はストレート形状に形成されたストレート部8と成す。ストレート部位8の外径と光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6の内径とを一致させて光ファイバ挿通孔6にストレート部位8を挿入し、拡径部位5の拡径開始端9を光ファイバ挿通孔6の入口に位置決め係止する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えばレンズドファイバ同士を直接または空間を介して光接続する等、レンズドファイバを光接続して用いるため等に適用される光部品およびその製造方法に関するものである。
シングルモード光ファイバの先端側に、レンズ部としての屈折率分布型光ファイバ(グレーデッドインデックス光ファイバ)を融着接続して成るレンズドファイバが、光通信用等として広く用いられている。レンズドファイバを光通信用等に適用する場合、例えば光ファイバ固定部材にレンズドファイバを固定した光部品が用いられる。
レンズドファイバにおいて、屈折率分布型光ファイバの長さを入射光波長の1/4とすると、このレンズドファイバに光を入射したときに、レンズドファイバの出射端(先端)から平行光を出射できると言われている。このように、出射端から平行光を出射できると、接続相手側の光部品との光接続における接続損失を小さくできる。
そこで、従来は、図5に示すように、例えばシングルモード光ファイバ1と屈折率分布型光ファイバのレンズ部2とを融着接続して成るレンズドファイバ3を、拡大鏡等を有するカメラ30を用いて拡大しながら観測し、この観測によって前記シングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界線を見出し、この境界線を基準位置として、該基準位置から光ファイバ固定部材の先端までの長さが入射光波長λの1/4となるように、拡大鏡等を有するカメラ等で観測しながら、マイクロステージ等を用いてレンズドファイバ3のレンズ部2の長さを調整し、光ファイバ固定部材に位置決め固定していた。
なお、上記光部品とその製造方法について、本出願人は、現地点において、先行技術文献を認知していない。
しかしながら、上記のように、カメラ30による観測によってレンズドファイバ3のシングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界線を見いだし、この境界線を基準位置としてレンズ部2の長さを調整する作業は、非常に時間や手間がかかり、その分だけ、レンズドファイバ3を光ファイバ固定部材に固定して成る光部品のコストアップを招くといった問題があった。また、上記長さ調整が難しくて不安定なため、レンズ部2の長さを正確に調整できないこともあり、光部品の製造歩留まり向上が求められていた。
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、レンズドファイバのレンズ部の長さを短時間で正確に調整でき、製造歩留まりが高く、接続相手側との接続損失が小さい低コストの光部品とその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第1の発明の光部品は、シングルモード光ファイバの先端側に設定長さの屈折率分布型光ファイバのレンズ部を融着接続して成るレンズドファイバと、該レンズドファイバの先端側を挿入固定する光ファイバ挿通孔を備えた光ファイバ固定部材とを有し、前記レンズドファイバは前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との融着接続領域が前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成され、このテーパ状の拡径部位を除くレンズ部の部位はストレート形状に形成されたストレート部位と成し、該ストレート部位の外径と前記光ファイバ挿通孔の内径とが一致し、該光ファイバ挿通孔に前記レンズ部のストレート部位が挿入されており、前記レンズ部の前記拡径部位の拡径開始端が前記光ファイバ挿通孔の入口に位置決め係止されて前記レンズドファイバが前記光ファイバ固定部材に固定されている構成をもって課題を解決する手段としている。
また、第2の発明の光部品は、上記第1の発明の構成に加え、前記設定長さは、レンズドファイバに入射される光の波長の0.28倍以上0.30倍以下に形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
さらに、第3の発明は、上記第1または第2の発明の構成に加え、前記光ファイバ固定部材には光ファイバ挿通孔の入口側に連通して該光ファイバ挿通孔より径が大きい光ファイバ挿入穴部が形成されており、該光ファイバ挿入穴部内にレンズドファイバのレンズ部とシングルモード光ファイバとの融着接続領域が配置されている構成をもって課題を解決する手段としている。
さらに、第4の発明の光部品の製造方法は、上記第1または第2または第3の発明の光部品の製造方法であって、シングルモード光ファイバの先端側に屈折率分布型光ファイバにより形成された設定長さ以上の長さのレンズ部が融着接続され、該融着接続領域が前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状の拡径部位と成して該拡径部位を除くレンズ部はストレート形状のストレート部位と成したレンズドファイバを用意し、該レンズドファイバの前記ストレート部位を該ストレート部位の外径と同じ内径の挿通孔を備えた長さ測定用部材の挿通孔の入口に前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端が係止するまで挿通し、該拡径部位の前記挿通孔入口からはみ出した長さを測定してレンズテーパ部長として決定する工程と、前記レンズドファイバの前記ストレート部位の外径と同じ内径の光ファイバ挿通孔を備えた光ファイバ固定部材を用意して、該光ファイバ固定部材の光ファイバ挿通孔に前記レンズドファイバのストレート部位を挿入し、該レンズドファイバの前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端を前記光ファイバ挿通孔の入口に位置決め係止し、然る後に、前記レンズ部のストレート部位の長さが前記設定長さから前記レンズテーパ部長を引いた長さになるように長さ調整する工程を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
本発明の光部品によれば、レンズドファイバは、シングルモード光ファイバとレンズ部との融着接続領域が前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成され、このテーパ状の拡径部位を除くレンズ部の部位がストレート形状に形成されて、その外径が光ファイバ固定部材の光ファイバ挿通孔の内径と一致し、該光ファイバ挿通孔に前記ストレート部位が挿入され、前記レンズ部の前記拡径部位の拡径開始端が前記光ファイバ挿通孔の入口(挿入側の入口)に位置決め係止されているので、レンズドファイバを光ファイバ固定部材に正確に位置決めした状態で、固定できる。
したがって、レンズドファイバのレンズ部の長さを調整するための、非常に時間や手間がかかる作業を行わなくても、短時間で歩留まり良く製造可能で、接続相手側との接続損失が小さい低コストの光部品を実現できる。
また、上記設定長さを、レンズドファイバに入射される光の波長の0.28倍以上0.30倍以下に形成すると、レンズドファイバのレンズ部先端から平行光を出射でき、レンズドファイバを、そのレンズ部側を対向させて互いに間隔を介して配置して光接続する際に、レンズドファイバ間の間隔を大きくとれることが本発明者の検討により明らかであり、この構成を有する本発明の光部品によれば、光部品と接続相手側の光部品とを空間を介して光接続する際に、低接続損失で光接続できる。
なお、このように、レンズドファイバ間の間隔を大きくとれると、この間隔に光学素子等を配置しやすいので、本発明の光部品を用いて光モジュールや光システムを構成する上での自由度を高めることができる。
さらに、本発明の光部品において、光ファイバ固定部材には光ファイバ挿通孔の入口側に連通して該光ファイバ挿通孔より径が大きい光ファイバ挿入穴部が形成されており、該光ファイバ挿入穴部内にレンズドファイバのレンズ部とシングルモード光ファイバとの融着接続領域が配置されている構成によれば、レンズドファイバの融着接続領域を光ファイバ固定部材の光ファイバ挿入穴部内に配置することにより保護できるので、機械的強度が高い光部品を実現できる。
さらに、本発明の光部品の製造方法によれば、レンズドファイバのストレート部位の外径と同じ内径の挿通孔を備えた長さ測定用部材の挿通孔の入口に、前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端が係止するまで前記ストレート部位を前記挿通孔に挿通し、前記拡径部位の前記挿通孔入口からはみ出した長さを測定してレンズテーパ部長として決定する工程を有するので、レンズドファイバのレンズ部の拡径部位の長さを容易に、かつ、正確に測定できる。
そして、レンズドファイバのストレート部位を光ファイバ固定部材の光ファイバ挿通孔に挿入し、レンズドファイバの前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端を前記光ファイバ挿通孔の入口に位置決め係止し、然る後に、前記レンズ部のストレート部位の長さが前記設定長さから前記レンズテーパ部長を引いた長さになるように長さ調整するので、ストレート部位の長さを正確に調整し、レンズ部の長さを正確に調整決定できる。したがって、上記優れた効果を奏する光部品を、短時間で、歩留まり良く製造できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。
図1には、本発明に係る光部品の一実施形態例が断面図により模式的に示されている。同図に示すように、本実施形態例の光部品は、光ファイバ固定部材13にレンズドファイバ3を固定して形成されている。光ファイバ固定部材13は、金属製の筒形状のカバー部12とジルコニアのレンズ部固定部11とを有し、カバー部12の筒穴にレンズ部固定部11を挿入嵌合固定して形成されている。レンズ部固定部11には、レンズドファイバ3の先端側を挿入固定する光ファイバ挿通孔6が設けられている。
レンズドファイバ3は、シングルモード光ファイバ1の先端側に設定長さの屈折率分布型光ファイバのレンズ部2を融着接続して成り、シングルモード光ファイバ1と前記レンズ部2との融着接続領域4が、シングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界10に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成されている。また、レンズ部2は、このテーパ状の拡径部位5を除く部位が、ストレート形状に形成されたストレート部位8と成している。
ストレート部位8の外径は、前記光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6の内径と一致しており、該光ファイバ挿通孔6にレンズ部2のストレート部位8が挿入されている。そして、レンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9が前記光ファイバ挿通孔6の挿入側の入口に位置決め係止されて、レンズドファイバ3が前記光ファイバ固定部材13に固定されている。
本実施形態例において、前記設定長さ(レンズ部2の長さ)は、レンズドファイバ3に入射される光の波長の0.28倍以上0.30倍以下(0.28〜0.30ピッチ)に形成されている。つまり、レンズドファイバ3に入射される光の波長をλ、レンズ部2の長さをLとすると、0.28λ≦L≦0.30λと成している。
この構成により、本実施形態例は、レンズドファイバ3のレンズ部2の先端から平行光を出射できるので、光部品と接続相手側の光部品とを空間を介して光接続する際に、低接続損失で光接続できる。
なお、本発明者は、レンズドファイバ3のレンズ部2の長さと接続損失との関係を検討し、レンズドファイバ3を接続相手側の光部品と空間を介して光接続する(例えばレンズドファイバ3同士を、レンズ部2側を対向させて互いに間隔を介して光接続する)場合には、図3に示すように、レンズ部2の長さ(この図では、横軸に示すレンズドファイバピッチ長)を、レンズドファイバ3に入射する光の波長の0.25倍(0.25λ)とするよりも、波長の0.28倍以上0.30倍以下にする方が、接続損失を小さくでき(最小にでき)、レンズドファイバ3同士を低損失で接続可能な、レンズドファイバ3間の間隔(作動距離)を大きくとれることを確認している。
また、本実施形態例において、前記光ファイバ固定部材13には、光ファイバ挿通孔6の入口側に連通して該光ファイバ挿通孔6より径が大きい光ファイバ挿入穴部7が形成されている。光ファイバ挿入穴部7は、光ファイバ挿通孔6との連通部位が、レンズドファイバ3を導き入れるように、光ファイバ挿通孔6側に近づくにつれて縮径するテーパ状に形成されており、レンズ部固定部11の光ファイバ挿通孔6からカバー部12の筒穴に連通している。この光ファイバ挿入穴部7内に、レンズドファイバ3のレンズ部2とシングルモード光ファイバ1との融着接続領域4が配置されている。
そして、光ファイバ挿入穴部7(カバー部12の筒穴から光ファイバ挿通孔6の入口に至る領域)の少なくとも一部(ここでは領域全体)に、接着剤15が設けられて、この接着剤15によって、レンズドファイバ3が光ファイバ固定部材13に固定されている。
本実施形態例は以上のように構成されており、以下、本実施形態例の光部品の製造方法を図2に基づいて説明する。まず、図2(a)に示すような、レンズドファイバ3を用意する。このレンズドファイバ3は、シングルモード光ファイバ1の先端側に屈折率分布型光ファイバにより形成された設定長さ以上の長さのレンズ部2を融着接続して形成されているものとする。
また、レンズドファイバ3は、融着接続領域4がシングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状の拡径部位5と成して、該拡径部位5を除くレンズ部2はストレート形状のストレート部位8と成しているものとする。
次に、図2(b)に示すように、レンズドファイバ3の前記ストレート部位8を、該ストレート部位8の外径と同じ内径の挿通孔16を備えた長さ測定用部材17の挿通孔16に挿入していき、挿通孔16の入口にレンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9が係止するまで、ストレート部位8を挿通孔16に挿通する。そして、拡径部位5が挿通孔16の入口からはみ出した長さAを測定してレンズテーパ部長として決定する。
次に、図2(c)に示すように、レンズドファイバ3のストレート部位8の外径と同じ内径の光ファイバ挿通孔6を備えた光ファイバ固定部材13を用意する。なお、光ファイバ固定部材13は、例えばこの図に示すように、カバー部12とレンズ部固定部11とを分解状態で用意しておいてもよいし、カバー部12とレンズ部固定部11とを予め固定して形成しておいてもよい。
そして、図2(d)に示すように、光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6(ここでは、光ファイバ固定部材13の一部であるレンズ部固定部11の光ファイバ挿通孔6)に、前記レンズドファイバ3のストレート部位8を挿入し、レンズドファイバ3のレンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9を前記光ファイバ挿通孔6の入口に位置決め係止する。そして、例えば前記接着剤15(図2には図示せず)等を用いてレンズドファイバ3を光ファイバ挿入穴部7に固定する。
その後、レンズ部2のストレート部位8の長さが、前記設定長さから前記レンズテーパ部長を引いた長さになるように長さ調整する。この長さ調整は、例えばストレート部位8の先端側とレンズ部固定部11の先端側を共に研磨したり切削したりする等、適宜の方法を用いて行われるものである。
例えば、前記設定長さをLとすると、レンズテーパ部長がAであるから、図2(d)に示すように、ストレート部位8の長さはL−Aとする必要があり、レンズ部固定部11の光ファイバ挿通孔6の長さを測定しておけば、例えばこの長さをBとすると、B−(L−A)の長さだけ、ストレート部位8の先端側とレンズ部固定部11の先端側を短くすればよいので、本実施形態例では、この長さ分、上記研磨を行って、光部品を形成している。
なお、図2に示すように、光ファイバ固定部材13をレンズ部固定部11とカバー部12との分解状態のまま、レンズドファイバ3をレンズ部固定部11に挿入する場合は、上記長さ調整後に、レンズ部固定部11とカバー部12とを固定する。
本実施形態例によれば、レンズドファイバ3は、シングルモード光ファイバ1とレンズ部2との融着接続領域4がシングルモード光ファイバ1とレンズ部2との境界1に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成され、このテーパ状の拡径部位5を除くレンズ部2がストレート部位8と成し、このストレート部位8がその外径と一致する内径をもつ光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6に挿入され、レンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9が光ファイバ挿通孔6の挿入側の入口に位置決め係止されているので、レンズドファイバ3を光ファイバ固定部材13に正確に位置決めした状態で、固定できる。
したがって、従来のように、レンズドファイバ3のレンズ部2の長さを調整するための、非常に時間や手間がかかる作業を行わなくても、短時間で歩留まり良く製造可能で、接続相手側との接続損失が小さい低コストの光部品を実現できる。
また、本実施形態例によれば、光ファイバ固定部材には光ファイバ挿通孔6の入口側に連通して該光ファイバ挿通孔6より径が大きい光ファイバ挿入穴部7が形成されており、該光ファイバ挿入穴部7内にレンズドファイバ3のレンズ部2とシングルモード光ファイバ1との融着接続領域4が配置されているので、この融着接続領域4を光ファイバ固定部材13により保護できるため、機械的強度が高い光部品とすることができる。
さらに、本実施形態例によれば、上記製造方法を適用しており、レンズドファイバ3のストレート部位8を、その外径と同じ内径の挿通孔を備えた長さ測定用部材17の挿通孔16の入口に挿入し、前記レンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9を係止させて、拡径部位5が前記挿通孔16の入口からはみ出した長さを測定してレンズテーパ部長として決定する工程を有するので、レンズドファイバ2のレンズ部2の拡径部位5の長さを容易に、かつ、正確に測定できる。
そして、レンズドファイバ3のストレート部位8を光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6に挿入し、レンズドファイバ3の前記レンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9を前記光ファイバ挿通孔6の入口に位置決め係止し、然る後に、前記レンズ部2のストレート部位8の長さが前記設定長さから前記レンズテーパ部長を引いた長さになるように長さ調整するので、ストレート部位8の長さと、該ストレート部位8を含むレンズ部2の長さを容易に短時間で正確に調整決定でき、光部品を、短時間で、歩留まり良く製造できる。
なお、本発明は、上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、光ファイバ固定部材13は金属製としたが、光ファイバ固定部材13の形成材料は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、セラミック等の他の材料により形成してもよい。
また、光ファイバ固定部材13は、レンズドファイバ3のストレート部位8の外径と同じ内径の光ファイバ挿通孔6を有していればよく、その構成は適宜設定されるものであり、例えば、レンズ部固定部11を光ファイバ固定部材13としてもよいし、レンズ部固定部11とカバー部12とを一体形成したものとしてもよい。
さらに、光ファイバ固定部材13は、複数の光ファイバ挿通孔6を有する構成としてもよい。この場合、それぞれの光ファイバ挿通孔6に、上記実施形態例のようにレンズドファイバ3を挿通することにより、複数のレンズドファイバ3を挿通固定した多心の光部品を形成できる。
さらに、上記実施形態例では、レンズドファイバ3は、ほぼ同径のシングルモード光ファイバ1とレンズ部2とを融着接続して形成したが、図4に示すように、互いに異径のシングルモード光ファイバ1とレンズ部2とを融着接続して形成してもよい。図4(a)は、レンズ部2の径がシングルモード光ファイバ1の径より大きい例を示しており、図4(b)は、その逆を示している。
これらの場合も、レンズ部2の拡径部位5の拡径開始端9を光ファイバ固定部材13の光ファイバ挿通孔6の入口に係止することにより、上記実施形態例と同様の効果を奏することができる。
さらに、上記実施形態例では、レンズドファイバ3のレンズ部2の長さをレンズドファイバ3に入射される光の波長の0.28倍以上0.30倍以下に形成したが、レンズ部2の長さは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えばレンズドファイバ3同士をその接続端面同士を対向させ、隙間を介さずに接続する場合には、レンズ部2の長さをレンズドファイバ3に入射される光の波長の0.25倍に形成することにより、より一層接続損失が小さい状態で接続できる。
本発明に係る光部品の一実施形態例を模式的に示す構成図である。 上記実施形態例の光部品の製造工程例を示す説明図である。 レンズドファイバのレンズ部のピッチ長と作動距離との関係を示すグラフである。 本発明に係る光部品の他の実施形態例におけるレンズドファイバの固定構造を示す説明図である。 レンズドファイバの例とそのレンズ部の長さ調整を行うための観察工程を模式的に示す説明図である。
符号の説明
1 シングルモード光ファイバ
2 レンズ部
3 レンズドファイバ
4 融着接続領域
5 拡径部位
6 光ファイバ挿通孔
7 光ファイバ挿入穴部
8 ストレート部位
9 拡径開始端
10 境界
11 レンズ部固定部
13 光ファイバ固定部材

Claims (4)

  1. シングルモード光ファイバの先端側に設定長さの屈折率分布型光ファイバのレンズ部を融着接続して成るレンズドファイバと、該レンズドファイバの先端側を挿入固定する光ファイバ挿通孔を備えた光ファイバ固定部材とを有し、前記レンズドファイバは前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との融着接続領域が前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成され、このテーパ状の拡径部位を除くレンズ部の部位はストレート形状に形成されたストレート部位と成し、該ストレート部位の外径と前記光ファイバ挿通孔の内径とが一致し、該光ファイバ挿通孔に前記レンズ部のストレート部位が挿入されており、前記レンズ部の前記拡径部位の拡径開始端が前記光ファイバ挿通孔の入口に位置決め係止されて前記レンズドファイバが前記光ファイバ固定部材に固定されていることを特徴とする光部品。
  2. 設定長さは、レンズドファイバに入射される光の波長の0.28倍以上0.30倍以下に形成されていることを特徴とする請求項1記載の光部品。
  3. 光ファイバ固定部材には光ファイバ挿通孔の入口側に連通して該光ファイバ挿通孔より径が大きい光ファイバ挿入穴部が形成されており、該光ファイバ挿入穴部内にレンズドファイバのレンズ部とシングルモード光ファイバとの融着接続領域が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光部品。
  4. 請求項1または請求項2または請求項3記載の光部品の製造方法であって、シングルモード光ファイバの先端側に屈折率分布型光ファイバにより形成された設定長さ以上の長さのレンズ部が融着接続され、該融着接続領域が前記シングルモード光ファイバと前記レンズ部との境界に向かうにつれて拡径するテーパ状の拡径部位と成して該拡径部位を除くレンズ部はストレート形状のストレート部位と成したレンズドファイバを用意し、該レンズドファイバの前記ストレート部位を該ストレート部位の外径と同じ内径の挿通孔を備えた長さ測定用部材の挿通孔の入口に前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端が係止するまで挿通し、該拡径部位の前記挿通孔入口からはみ出した長さを測定してレンズテーパ部長として決定する工程と、前記レンズドファイバの前記ストレート部位の外径と同じ内径の光ファイバ挿通孔を備えた光ファイバ固定部材を用意して、該光ファイバ固定部材の光ファイバ挿通孔に前記レンズドファイバのストレート部位を挿入し、該レンズドファイバの前記レンズ部の拡径部位の拡径開始端を前記光ファイバ挿通孔の入口に位置決め係止し、然る後に、前記レンズ部のストレート部位の長さが前記設定長さから前記レンズテーパ部長を引いた長さになるように長さ調整する工程を有することを特徴とする光部品の製造方法。
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