JP2007232957A - Optical coupling component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空間を伝播する光と光ファイバとを光学的に結合する光結合部品に関する。 The present invention relates to an optical coupling component that optically couples light propagating in space and an optical fiber.
近年、光通信の普及に伴い、多種多様な環境で光学部品が使用されている。このため、衝撃、振動等のある環境において、安定して性能を維持できる光結合部品等の光学部品が必要とされている。この光結合部品は、光信号を伝送する光ファイバと、空間と光ファイバとの間で光信号を収束又は発散させるレンズと、光ファイバ及びレンズを固定するフェルールと、を備え、空間を伝播する光と光ファイバとを、レンズを介して光学的に結合するものである。 In recent years, with the spread of optical communication, optical components are used in various environments. For this reason, there is a need for an optical component such as an optical coupling component that can stably maintain performance in an environment with impact, vibration, and the like. The optical coupling component includes an optical fiber that transmits an optical signal, a lens that converges or diverges the optical signal between the space and the optical fiber, and a ferrule that fixes the optical fiber and the lens, and propagates through the space. The light and the optical fiber are optically coupled via a lens.
上記のような光結合部品のうち、振動等のある環境において使用できるように、球レンズがハウジングに圧入されて固定される光結合系装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。図3を参照して、この光結合系装置について説明する。本装置101は、光ファイバ102と、光ファイバ102を支持するフェルール103と、光ファイバから伝えられる光の経路の焦点を合わせる球レンズ104と、フェルール103と球レンズ104とを整列するハウジング105と、を備える。ハウジング105は、ハウジング105と同軸の貫通孔106と、一端側にザグリ部107と、を有し、フェルール103と球レンズ104とを同時に支持及び固定し得るように形成されている。本装置の製造方法は次の通りである。まず、光ファイバ102がフェルール103の中心部に挿入されて固定される。その後、フェルール103の断面が、フェルール103の軸に対して垂直な平面から傾斜するように研磨される。次に、フェルール103が、ハウジング105のザグリ部107が形成された側とは反対側の端面に形成された開口から、貫通孔に挿入されて固定される。フェルール103の固定後、球レンズ104がザグリ部107に圧入される。球レンズ104を光軸方向に移動させることにより、光ファイバ102の先端との距離が調整される。その後、球レンズ104は固定される。このような方法により球レンズ104が固定されるので、振動等のある環境において、本装置を使用することが可能であった。
Among the above optical coupling components, an optical coupling system device in which a spherical lens is press-fitted into a housing and fixed so as to be used in an environment with vibration or the like is known (for example, see Patent Document 1). This optical coupling device will be described with reference to FIG. The
また、球レンズがフェルールのレンズ固定穴に固定される光コリメータが知られている(例えば、特許文献2参照)。この光コリメータは、光ファイバ素線を保持するためのファイバ保持孔を有する金属製のフェルールと、フェルールの先端側の開口に光ファイバ素線の先端面と対向して取り付けられる球形のレンズと、を備える。フェルールの先端側の開口の周りにはレンズ固定穴が凹設される。このレンズ固定穴の前面視の形状は球レンズの直径よりも小さい。球レンズは、球面をレンズ固定穴の穴縁に当接させた状態でフェルールに固定される。
しかしながら、従来の技術及び特許文献1に記載の技術では、球レンズ104が圧入のみによって固定されるので、ハウジング105が球レンズ104を保持する力は弱いものとなっていた。また、球レンズ104と光ファイバ102との距離は、球レンズ104圧入時に、球レンズ104を動かして調整されるので、微調整が困難であった。さらに、フェルール103の形状は回転対称ではないので、製作が困難であり、コストが高くなっていた。また、特許文献2に記載の技術では、球レンズが固定されるレンズ固定穴の形状は、球レンズの直径よりも小さいので、フェルールが球レンズを固定する力は弱く、振動又は衝撃等に対する十分な耐性を持つことができなかった。
However, in the conventional technique and the technique described in Patent Document 1, since the
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、振動又は衝撃等に対する耐性を高めると共に、簡易に光学特性を調整することができ、さらに低コストに製造可能な光結合部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and has improved resistance to vibration or impact, and can easily adjust optical characteristics, and can be manufactured at low cost. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、光ファイバと、前記光ファイバと略同径の貫通孔が同軸に設けられ、この貫通孔に前記光ファイバが固定される円筒状のフェルールと、を備え、空間を伝播する光と前記光ファイバとを光学的に結合する光結合部品において、前記光ファイバから出射する光を平行光にするための球レンズをさらに備え、前記フェルールの一端側には、台形回転体形状であって開口端が拡径した中空のザグリ部が、前記貫通孔と同軸に形成され、前記球レンズは、前記ザグリ部の最大直径より小さく、且つ該ザグリ部の最小直径より大きい直径を持ち、前記ザグリ部に挿入され、前記光ファイバの先端と対向するように接着剤により接着固定され、前記光ファイバは、その先端が前記ザグリ部内に突出する位置であって、前記球レンズから出射する光を平行光にするため、その先端と前記球レンズとの距離が調整された位置に固定されているものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes an optical fiber, and a cylindrical ferrule in which a through hole having substantially the same diameter as the optical fiber is provided coaxially, and the optical fiber is fixed to the through hole. An optical coupling component that optically couples light propagating in space and the optical fiber, further comprising a spherical lens for making light emitted from the optical fiber into parallel light, and one end side of the ferrule A trapezoidal rotator-shaped hollow counterbore part having an enlarged opening end is formed coaxially with the through-hole, and the spherical lens is smaller than the maximum diameter of the counterbore part, and The optical fiber has a diameter larger than the minimum diameter, is inserted into the counterbore part, and is bonded and fixed by an adhesive so as to face the tip of the optical fiber, and the optical fiber is located at a position where the tip protrudes into the counterbore part. It, for the light emitted from the bulb lens into parallel light, in which the distance between the tip and the ball lens is fixed to the adjusted position.
請求項2の発明は、請求項1に記載の光結合部品であって、前記ザグリ部の前記球レンズと当接する部位より開口端側に、この部位から開口端へ向けて溝状の接着剤溜りが少なくとも1つ設けられているものである。 A second aspect of the present invention is the optical coupling component according to the first aspect, wherein the groove-shaped adhesive is provided on the opening end side from the portion of the counterbore portion that contacts the ball lens and toward the opening end. At least one reservoir is provided.
請求項3の発明は、請求項1に記載の光結合部品であって、前記ザグリ部の前記球レンズと当接する部位付近に、前記球レンズの外周に沿って接着剤溜りが設けられているものである。 A third aspect of the present invention is the optical coupling component according to the first aspect, wherein an adhesive reservoir is provided along the outer periphery of the spherical lens in the vicinity of a portion of the counterbore portion that contacts the spherical lens. Is.
請求項1の発明によれば、球レンズの光軸直角方向の位置は、フェルールの台形回転体形状のザグリ部によって決められ、さらに、このザグリ部と貫通孔とは同軸に形成されているので、球レンズと貫通孔に固定される光ファイバとの光軸調整が不要となり、光ファイバを光軸方向に移動させるだけで、球レンズと光ファイバとの距離を調整して光学特性の調整を図ることができる。従って、光学特性の調整を簡易なものにすることができる。また、球レンズはザグリ部に挿入されて、接着剤により接着固定されるので、フェルールが球レンズを保持する力を強めることができ、振動又は衝撃等に対する耐性を向上させることができる。さらに、フェルールは円筒状であって、フェルールのザグリ部の形状は、台形回転体形状であって開口端が拡径したものであり、フェルールとザグリ部の軸は貫通孔と同軸であるため、フェルールは貫通孔を軸とした回転対称の形状となり、フェルールを簡単に製造することができ、生産効率が上がり、フェルールの歩留まりを良くして光結合部品の低コスト化を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the position of the spherical lens in the direction perpendicular to the optical axis is determined by the counterbore portion of the trapezoidal rotating body shape of the ferrule, and the counterbore portion and the through hole are formed coaxially. This eliminates the need to adjust the optical axis between the ball lens and the optical fiber fixed in the through-hole. By simply moving the optical fiber in the optical axis direction, the distance between the ball lens and the optical fiber can be adjusted to adjust the optical characteristics. Can be planned. Therefore, the adjustment of optical characteristics can be simplified. In addition, since the spherical lens is inserted into the counterbore part and bonded and fixed with an adhesive, the force with which the ferrule holds the spherical lens can be increased, and resistance to vibration or impact can be improved. Furthermore, the ferrule is cylindrical, and the shape of the counterbore part of the ferrule is a trapezoidal rotary body shape, and the opening end is enlarged in diameter, and the axis of the ferrule and the counterbore part is coaxial with the through hole. The ferrule has a rotationally symmetric shape with the through hole as an axis, so that the ferrule can be easily manufactured, the production efficiency is improved, the ferrule yield is improved, and the cost of the optical coupling component can be reduced.
請求項2又は請求項3の発明によれば、球レンズとザグリ部とを接着剤によって接着固定するとき、接着剤は接着剤溜りに流れ込むので、接着剤が、球レンズの光信号が出射又は入射する部位に回り込んで、光路を遮ることを防止できる。
According to the invention of
本発明の第1の実施形態に係る光結合部品について図1を参照して説明する。図1は光結合部品の構成を示す。光結合部品1は、光信号を伝送する光ファイバ2と、光ファイバ2から出射する光(破線矢印で示す)を平行光にするための球レンズ3と、光ファイバ2及び球レンズ3を固定するための円筒状のフェルール4と、を備え、空間を伝播する光と光ファイバ2とを光学的に結合する。光ファイバ2及び球レンズ3は、接着剤5によりフェルール4に接着固定される。光ファイバ2のフェルール4外の部位は、被覆6により覆われている。
An optical coupling component according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the configuration of the optical coupling component. The optical coupling component 1 fixes an
フェルール4は、例えばセラミック、樹脂又は金属から成る。フェルール4には、光ファイバ2と略同径であってフェルール4と同軸の貫通孔41が形成されている。なお、フェルール4が金属から成る場合、光結合部品1を半田付け又は溶接等により他の部品に固定することができるので、他の部品が光結合部品1を保持する力を向上させることができる。
The
フェルール4の一端側の端部42には、台形回転体形状であって開口端が拡径した中空のザグリ部43が形成されている。ザグリ部43は、貫通孔41と同軸に設けられている。ザグリ部43の最大直径すなわち開口の直径は、フェルール4の外径より小さい。ザグリ部43には球レンズ3が挿入されて固定される。ザグリ部43の拡径度合いは、固定する球レンズ3の一部をフェルール4からはみ出させるように調整される。このため、外部から球レンズ2の位置を正確に把握することができ、光結合部品1と他の光学部品とを光学的に接続する場合、これらの位置調整を正確に行なうことが可能となる。
The
ザグリ部43の球レンズ3と当接する部位より開口端側に、溝状の接着剤溜り46が設けられている。この接着剤溜り46は、ザグリ部43の球レンズ3と当接する部位から開口端へ向けて形成される。また、接着剤溜り46は、貫通孔41の軸に対して直角な面において、貫通孔41の軸を中心に、互いに略90度の角度を持って配置されている。接着剤溜り46の数は4つである。接着剤溜り46の深さは、開口端に向けてより深くなっている。接着剤溜り46の断面形状は、例えば長方形である。
A groove-like
フェルール4の他端側の端部44には、光ファイバ2を挿入するための光ファイバ挿入口45が形成されている。光ファイバ挿入口45の径は、開口端へ向けて円弧状に広がっている。光ファイバ挿入口45の形状は、開口端が拡径したテーパ状であって、例えばR面取りされた形状と同じであり、軸を中心とした回転対称形状である。貫通孔41、ザグリ部43及び光ファイバ挿入口45は、同軸上に繋がって設けられている。
An optical
上記の通り、フェルール4は円筒状であり、ザグリ部43の形状は台形回転体形状であり、光ファイバ挿入口45の形状は回転対称形状である。また、フェルール4、ザグリ部43及び光ファイバ挿入口45の軸は貫通孔41と同軸である。このため、フェルール4は貫通孔41を軸とした回転対称の形状となり、フェルール4を簡単に製造することができる。従って、生産効率が上がり、フェルール4の歩留まりを良くして光結合部品1の低コスト化を図ることができる。
As described above, the
光ファイバ2は、フェルール4の光ファイバ挿入口45から貫通孔41に挿入され、その先端がザグリ部43の底面47から内部に突出する位置に固定される。光ファイバ2の先端面は、光軸直角方向に対して斜めにカットされており、その傾斜角は例えば略8度であって、この先端面には、反射損失を低減するために反射防止コートが施されている。光ファイバ2の固定は、光ファイバ2の先端が斜めにカットされ、光ファイバ2の位置決めがなされた後、光ファイバ挿入口45から流し込まれた接着剤5により行なわれる。なお、光軸直角方向は、光軸に対して直角な方向を意味する。
The
球レンズ3は、直径が略1mm〜2mmである球状の光学材料から成り、ザグリ部43の最大直径より小さく、且つザグリ部43の最小直径より大きい直径を持つ。また、球レンズ3は、ザグリ部43に挿入されて、光ファイバ2の先端と対向するように位置決めされる。接着剤5が、球レンズ3及びザグリ部43の当接部位に塗布され、球レンズ3はザグリ部43に接着固定される。このため、フェルール4が球レンズ3を保持する力を強めることができ、振動又は衝撃等に対する耐性を向上させることができる。さらに、球レンズ3に塗布され、表面張力によって広がった接着剤5は、接着剤溜り46に流れ込むので、接着剤5が、球レンズ3の光信号が出射する部位に回り込んで、光路を遮ることを防止できる。接着剤5は、例えば、瞬間接着剤、2液性接着剤又は紫外線硬化型接着剤等を含む。なお、球レンズ3の空気と接する面には反射防止コートが施されており、反射損失の低減が可能となる。
The
次に、光ファイバ2及び球レンズ3の固定手順について説明する。まず、球レンズ3がフェルール4のザグリ部43に挿入される。球レンズ3の光軸直角方向の位置は、台形回転体形状のザグリ部43によって決められる。球レンズ3の位置決め後、球レンズ3はザグリ部43に接着剤5により接着固定される。球レンズ3の固定後、光ファイバ2が貫通孔41に挿入されて、光ファイバ2の光軸直角方向の位置が決められる。ザグリ部43と貫通孔41とは同軸に形成されているので、球レンズ3と貫通孔41に固定される光ファイバ2との光軸調整は不要となる。このため、光ファイバ2を光軸方向に移動させるだけで、球レンズ3と光ファイバ2との距離を調整して光学特性の調整を図ることができる。従って、光学特性の調整を簡易なものにすることができる。
Next, a procedure for fixing the
光ファイバ2の挿入後、光ファイバ2が光軸方向に移動されて、光ファイバ2から出射した光が球レンズ3を経て平行光となるように、球レンズ3と光ファイバ2の先端との距離が調整される。光ファイバ2は、球レンズ3からの出射光が平行光となる位置に、接着剤5により接着固定される。
After insertion of the
なお、フェルール4内を接着剤5で満たし、光ファイバ2の先端と球レンズ3とをフェルール4に接着固定する場合、球レンズ3の固定後で、且つ、光ファイバ2の挿入前に、光ファイバ挿入口45から接着剤5が流し込まれる。その後、光ファイバ2が光ファイバ挿入口45に挿入される。この場合、接着剤5は、透光性樹脂から成る光学接着剤である。この光学接着剤が紫外線硬化型樹脂から成る場合、フェルール4を紫外線を透過可能な透明材料で形成することにより、外部から紫外線を照射し、光学接着剤を硬化させ、光ファイバ2をフェルール4に接着固定することが可能となる。
In addition, when the inside of the
次に、本発明の第2の実施形態に係る光結合部品について図2を参照して説明する。図2は、本実施形態の光結合部品を示す。本実施形態の光結合部品は、上記実施形態のそれと比較して、接着剤溜り46の形状が異なる点で差異がある。本実施形態において、第1の実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
Next, an optical coupling component according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the optical coupling component of this embodiment. The optical coupling component of this embodiment is different from that of the above embodiment in that the shape of the
接着剤溜り46は、フェルール4のザグリ部43の球レンズ3と当接する部位付近に、球レンズ3の外周に沿って設けられている。この接着剤溜り46は、ザグリ部43が、球レンズ3との当接部位から開口端に向けてさらに拡径することにより形成される。本実施形態の光結合部品においても、上記実施形態と同一の作用効果が得られる。
The
本発明は、上記のような実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、接着剤溜り46の断面形状は、長方形に限定されず、半円、半楕円又はこれらの一部、若しくは台形であっても構わない。また、溝状の接着剤溜り46の数は4つに限定されず、幾つであってもよい。また、光信号の伝播経路は、上記の伝播経路に限定されず、外部から光信号が球レンズ3に入射して、球レンズ3により収束され、収束された光信号が光ファイバ2に入射しても構わない。
The present invention is not limited to the configuration of the embodiment as described above, and various modifications can be made according to the purpose of use. For example, the cross-sectional shape of the
1 光結合部品
2 光ファイバ
3 球レンズ
4 フェルール
5 接着剤
41 貫通孔
43 ザグリ部
45 光ファイバ挿入口
46 接着剤溜り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記光ファイバから出射する光を平行光にするための球レンズをさらに備え、
前記フェルールの一端側には、台形回転体形状であって開口端が拡径した中空のザグリ部が、前記貫通孔と同軸に形成され、
前記球レンズは、前記ザグリ部の最大直径より小さく、且つ該ザグリ部の最小直径より大きい直径を持ち、前記ザグリ部に挿入され、前記光ファイバの先端と対向するように接着剤により接着固定され、
前記光ファイバは、その先端が前記ザグリ部内に突出する位置であって、前記球レンズから出射する光を平行光にするため、その先端と前記球レンズとの距離が調整された位置に固定されていることを特徴とする光結合部品。 An optical fiber, and a cylindrical ferrule in which a through-hole having substantially the same diameter as the optical fiber is provided coaxially, and the optical fiber is fixed to the through-hole, and the light propagating through space and the optical fiber In an optical coupling component that optically couples
A spherical lens for making the light emitted from the optical fiber parallel light;
On the one end side of the ferrule, a hollow counterbore part having a trapezoidal rotary body shape and having an enlarged opening end is formed coaxially with the through hole,
The spherical lens has a diameter smaller than the maximum diameter of the counterbore part and larger than the minimum diameter of the counterbore part, is inserted into the counterbore part, and is bonded and fixed by an adhesive so as to face the tip of the optical fiber. ,
The optical fiber is fixed at a position where the tip of the optical fiber protrudes into the counterbore, and the distance between the tip of the ball lens and the ball lens is adjusted in order to make the light emitted from the ball lens parallel light. An optical coupling component characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006053338A JP2007232957A (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Optical coupling component |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109814207A (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-28 | 中国计量大学 | A kind of Echo Wall resonator of optical fiber side insertion microballoon |
-
2006
- 2006-02-28 JP JP2006053338A patent/JP2007232957A/en not_active Withdrawn
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