JP2006343417A - 光コリメータ - Google Patents
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Abstract
【課題】フェルールのガタがない、コリメート光の偏りのない安価な光コリメータを提供すること。
【解決手段】光ファイバ1が固定された円柱状のフェルール2と、該フェルール2から出射される光を平行光とする光学レンズ3と、該フェルール2と該光学レンズ3とを位置合わせした状態で保持する円筒状の保持部材4とを具備する光コリメータにおいて、前記保持部材4と前記フェルール2との間に軸方向に沿って貫通した割り溝51を有する割りスリーブ5が嵌合されていることを特徴とする光コリメータ。
【選択図】図1
【解決手段】光ファイバ1が固定された円柱状のフェルール2と、該フェルール2から出射される光を平行光とする光学レンズ3と、該フェルール2と該光学レンズ3とを位置合わせした状態で保持する円筒状の保持部材4とを具備する光コリメータにおいて、前記保持部材4と前記フェルール2との間に軸方向に沿って貫通した割り溝51を有する割りスリーブ5が嵌合されていることを特徴とする光コリメータ。
【選択図】図1
Description
この発明は、光ファイバから出射する光を平行光にしたり、平行光を集光して光ファイバに入射したりする光コリメータに関する。
指向性の高いレーザビームでも空中を伝搬させると伝搬距離に比例してビーム径が大きくなり、且つ減衰する。そこで、半導体レーザやファイバレーザ等の光源から出射される光を利用する光通信、レーザ加工、光計測・制御等においては、できるだけ光ファイバ内を伝搬させ、空中に出射させることを極力抑える必要がある。光源から出射される光を光ファイバ内で伝搬させ、必要に応じて空中に出射させるとき、あるいは、空中を伝搬する光を光ファイバに入射させるとき必要になるのが、光コリメータである。
これまで、様々な光コリメータが開発されてきたが、いずれも一長一短がある。図3は、従来の光コリメータの構成を示す断面図である。これは、光ファイバ1が固定されたフェルール(Ferrule)2と、フェルール2から出射される光を平行光とする光学レンズ3と、フェルール2と光学レンズ3とを位置合わせした状態で保持する円筒状保持部材4’とを備えている(特許文献1参照)。
保持部材4’の中心軸を光軸OAとしたとき、光学レンズ3は、光軸OAがレンズの光軸と一致するように接着剤7で保持部材4’の一方の端部に固定されている。フェルール2は、保持部材4’の他方の端部に光軸OA方向に摺動可能に嵌合され、フェルール2の出射端からレンズ3までの距離がレンズ3の焦点距離fと一致するように位置合わせされた後、保持部材4’の端面41’とフェルール2の外周面が接着剤8で接着されている。
フェルール2の外周面と保持部材4’の内周面は通常切削加工されるが、通常の切削加工による加工精度ではフェルール2と保持部材4’との間の嵌合隙間10が10μm程度あり、保持部材4’の端面41’とフェルール2の外周面を接着剤8で接着するだけでは、ガタが発生する。図4に示すように、ガタが発生して、例えば出射点PがδだけずれてP’になったとすると、レンズ3でコリメートされた光は光軸OAとα(=tan-1(δ/f))の角度をなす方向に偏向する。たとえば、f=10mmのとき10μmのガタがあると、α=0.0573°と見積もられ、光コリメータでコリメートされた平行光が空中を10m伝播すると、光軸OAから平行光の中心が10mmもずれてしまう。すなわち、従来の光コリメータは、嵌合の隙間によるフェルールのガタにより、コリメート光が偏るという問題があった。空中を伝搬する光を光ファイバに入射させるときの光コリメータの場合は、光学レンズ3による集光点Pの位置にあった光ファイバ1の入射端がガタにより10μmもずれると、光ファイバのコア径が10μm程度であるので、光ファイバに入射できなくなる。ガタを抑制するためにセットビス9で締め付けているが、締め付けるとそれによりコリメート光は依然として偏ってしまうという問題があった。顕微鏡等の結像光学系では像が結像されれば良いので光学部品のこの程度のガタはあまり問題にならないが、光コリメータでは、大きな問題である。
フェルール2の外周面と保持部材4’の内周面を研削加工することで嵌合の隙間を1〜2μm程度にすることができるが、研削加工のため加工コストが大幅に上昇するという問題があった。さらに、嵌合の隙間を1〜2μm程度、或いはそれ以下にするとガタはなくなるが、フェルール2を位置あわせするために保持部材4’の中に入れたり出したりすると、注射器のようなピストン効果でフェルール1、レンズ3、保持部材4’で形成される空間20の内圧が変化し、位置合わせの調整が終わりフェルール2から手を離すと、フェルール2が動き出すため、セットビス9で締め付けるか、或いは別の固定治具等で固定しないと固定できない問題があった。
特開2003−322755号公報
本発明は、上記の従来の光コリメータの問題に鑑みてなされたものであり、フェルールのガタがない、コリメート光の偏りのない安価な光コリメータを提供することを課題としている。
課題を解決するためになされた請求項1に係る発明は、光ファイバが固定された円柱状のフェルールと、該フェルールから出射される光を平行光とする光学レンズと、該フェルールと該光学レンズとを位置合わせした状態で保持する筒状の保持部材とを具備する光コリメータであって、前記保持部材と前記フェルールとの間に軸方向に沿って貫通した割り溝を有する割りスリーブが嵌合されていることを特徴としている。
フェルールを位置合わせするために割りスリーブの中を摺動させても、フェルール、割りスリーブ、レンズ、保持部材で形成される空間が割りスリーブの割り溝を介して外部とつながっているので、空間の圧力変化がなく、位置合わせの調整が終わりフェルールから手を離してもフェルールが動き出すことがない。したがって、割りスリーブが保持部材に嵌合される嵌合の隙間と、フェルールが割りスリーブに嵌合される嵌合の隙間と、を小さくすることができ、フェルールのガタを少なくすることができる。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光コリメータであって、前記割りスリーブが前記保持部材に嵌合される前記嵌合の隙間に高分子接着材を充填して硬化してなることを特徴としている。
割りスリーブが保持部材に嵌合される嵌合の隙間に高分子接着材が充填されているので、嵌合の隙間は皆無となり、割りスリーブと保持部材間のガタが皆無となる。また、フェルールには割りスリーブを介して接着剤の弾性反力が加わるので、フェルールと割りスリーブ間のガタがより一層少なくなり、フェルールのガタがより一層少なくなる。
また、請求項3に係る発明は、請求項1或いは2に記載の光コリメータであって、前記割りスリーブの内径寸法が前記フェルールの外径寸法を越えないことを特徴としている。
フェルールが保持部材に嵌合された割りスリーブ内に割り溝を広げながら挿入されるので、フェルールには割りスリーブの締め付け力がかかると共に、割りスリーブを介して加わる接着剤の弾性反力が大きくなるので、フェルールと割りスリーブ間のガタが皆無になる。したがって、フェルールのガタが皆無となる。
フェルールを位置合わせするために割りスリーブの中を摺動させても、フェルール、割りスリーブ、レンズ、保持部材で形成される空間が割りスリーブの割り溝を介して外部とつながっているので、空間の圧力変化がなく、位置合わせの調整が終わりフェルールから手を離してもフェルールが動き出すことがない。したがって、割りスリーブが保持部材に嵌合される嵌合の隙間と、フェルールが割りスリーブに嵌合される嵌合の隙間と、を小さくすることができ、フェルールのガタを少なくすることができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の最良の実施形態に係る光コリメータの構成を示す断面図であり、図2は、図1におけるA−A線断面図である。
図示するように、本実施形態の光コリメータは、光ファイバ1の先端部が挿入保持された円柱状のフェルール2と、フェルール2を一端部に保持する円筒状の保持部材4と、保持部材4の他端部に保持される光学レンズ3とを具備する。
フェルール2には、光ファイバ心線11の先端部の被覆を除去した光ファイバ1が挿入保持される光ファイバ挿入孔21が設けられ、この光ファイバ挿入孔21内には光ファイバ1が図示しない接着剤等により固着されている。
また、光ファイバ挿入孔21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22が設けられている。これにより、光ファイバ1の先端が、フェルール2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。
フェルール2の材質としては、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を挙げることができる。
フェルール2としては、たとえばジルコニア製で外径寸法がφ2.500±0.001mmの市販品(住友商事マシネックス(株))を用いることができる。
保持部材4には、割りスリーブ5を嵌合する嵌合穴41が設けられている。このような嵌合穴41は、割りスリーブ5の外径より若干大きい内径を有している。保持部材4は、たとえばステンレス製で、嵌合穴41は切削加工で形成され、内径寸法が割りスリーブ5の外径寸法より20μm大きい。
保持部材4の嵌合穴41の後端部には、軸方向に沿って貫通した割り溝51を有する、たとえばセラミックス製の割りスリーブ5が嵌合されており、嵌合の隙間、すなわち10μmの空間は、たとえばエポキシ系5分硬化型接着剤で図2に示すように全周にわたって均一に充填硬化され接着層6を形成している。
保持部材4に嵌合され隙間が接着層6で充填されている割りスリーブ5は、たとえば、ジルコニア製で内径寸法が2.490mmである。すなわち、割りスリーブ5の内径寸法は、中に挿入されるフェルール2の外径寸法より9〜11μm小さい。したがって、フェルール2が割りスリーブ5の内径寸法を径方向に押し広げて挿入されることになる。その結果割りスリーブ5の外径寸法が増加するが、その増加分で接着層6が圧縮される。圧縮された接着層6と径方向に押し広げられた割りスリーブ5は元に戻ろうとしてフェルール2を締め付けるので、フェールール2のガタがなくなる。
保持部材4の前端部には光学レンズ42を挿入保持する穴42と凸部43が設けられており、焦点距離fの光学レンズ3が凸部43に押付けられ接着剤7で固定されている。
光コリメータの組み立て調節は次ぎのように行われる。まず割りスリーブ5の外周に接着剤を均一に塗布し、保持部材4の嵌合穴41に挿入する。次ぎに、光学レンズ3を保持部材4の凸部43に押付けて接着剤を塗布する。
接着剤が硬化した後、光(レーザー光)が結合したフェルール2を割りスリーブ5に押し込み、光学レンズ3から出射される光をモニターしながら押し込み量を調節する。押し込み量を調節するためフェルール2を軸方向に移動させても、フェルール2、割りスリーブ5、レンズ3、保持部材4で形成される空間が割りスリーブ5の割り溝51を介して外部とつながっているので、空間の圧力変化がない。光学レンズ3から出射される光が平行光になったことを検出してフェルール2の移動を止めることで組み立て調節が終了する。これで、フェルール2には接着層6と割りスリーブ5の締め付け力が働き、空間からの圧力がかからないので、ガタが無いだけでなく軸方向に動くことも無いが、フェルール2と割スリーブ5のすみ部を接着剤等で固定すると良い。
1・・・・・・・・光ファイバ
2・・・・・・・・フェルール
3・・・・・・・・光学レンズ
4・・・・・・・・保持部材
5・・・・・・・・割りスリーブ
6・・・・・・・・接着剤(接着層)
2・・・・・・・・フェルール
3・・・・・・・・光学レンズ
4・・・・・・・・保持部材
5・・・・・・・・割りスリーブ
6・・・・・・・・接着剤(接着層)
Claims (3)
- 光ファイバが固定された円柱状のフェルールと、該フェルールから出射される光を平行光とする光学レンズと、該フェルールと該光学レンズとを位置合わせした状態で保持する円筒状の保持部材とを具備する光コリメータにおいて、
前記保持部材と前記フェルールとの間に軸方向に沿って貫通した割り溝を有する割りスリーブが嵌合されていることを特徴とする光コリメータ。 - 前記割りスリーブが前記保持部材に嵌合される前記嵌合の隙間に高分子接着材を充填して硬化してなることを特徴とする請求項1に記載の光コリメータ。
- 前記割りスリーブの内径寸法が前記フェルールの外径寸法を越えないことを特徴とする請求項1或いは2に記載の光コリメータ。
Priority Applications (1)
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JP2005167064A JP2006343417A (ja) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | 光コリメータ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011145466A1 (ja) | 2010-05-19 | 2011-11-24 | 三菱鉛筆株式会社 | 光コリメータ及びこれを用いた光コネクタ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000066066A (ja) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Suncall Corp | 光モジュールレセプタクル |
JP2003322755A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-14 | Seiko Instruments Inc | 光ファイバコリメータ |
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2005
- 2005-06-07 JP JP2005167064A patent/JP2006343417A/ja active Pending
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