JP2513652B2 - Optical device - Google Patents
Optical deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 屈折率分布形レンズの端面に、軸心もしくは軸心に対
称な複数箇所以上に、光ファイバの端末を挿着する軸心
に平行した光ファイバ挿着穴を設け、屈折率分布形レン
ズの端面に形成した金属膜と光ファイバの外周面に形成
した金属膜とを半田付けして、端末が光ファイバ挿着穴
に挿着された状態で光ファイバを屈折率分布形レンズに
固着することにより、屈折率分布形レンズと光ファイバ
との位置決めが容易で、且つ経年劣化する恐れのない光
デバイスを提供する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] An optical fiber insertion hole parallel to an axis for inserting an end of an optical fiber in an end face of a gradient index lens at an axial center or at a plurality of positions symmetrical with the axial center. And solder the metal film formed on the end surface of the gradient index lens and the metal film formed on the outer peripheral surface of the optical fiber to the optical fiber with the terminal inserted into the optical fiber insertion hole. (EN) An optical device in which the gradient index lens and the optical fiber are easily positioned by being fixed to the gradient index lens, and there is no fear of deterioration over time.
本発明は光ファイバと屈折率分布形レンズとより構成
された光デバイスの改良に関する。The present invention relates to an improvement in an optical device composed of an optical fiber and a gradient index lens.
円筒形で屈折率が、軸心部が大きく、半径方向に小さ
く分布している屈折率分布形レンズは、光ファイバとの
組み合わせが容易であるので、光ファイバと組み合わせ
て光デバイスとなし、光ファイバと他の光学素子との間
で光信号を授受する光装置、例えば光合分岐器、光合分
波器、光スイッチ、及び光ファイバと発光素子，受光素
子等と光結合させる光デバイスとして広く使用されてい
る。The refractive index distribution lens, which is cylindrical and has a large axial center and a small distribution in the radial direction, is easy to combine with an optical fiber, so it can be combined with an optical fiber to form an optical device. Widely used as an optical device for transmitting and receiving an optical signal between a fiber and another optical element, such as an optical multiplexer / demultiplexer, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical switch, and an optical device for optically coupling an optical fiber with a light emitting element, a light receiving element, etc. Has been done.
屈折率分布形レンズと光ファイバとを結合した従来の
光デバイスは、第４図の如くに構成されている。A conventional optical device in which a gradient index lens and an optical fiber are coupled is configured as shown in FIG.
第４図において、出射側の光ファイバ１の端末は、例
えば金属よりなる外径の小さい円筒形のフェルール３の
軸心の微細孔に、挿着してある。In FIG. 4, the end of the optical fiber 1 on the output side is inserted into a fine hole at the axial center of a cylindrical ferrule 3 made of, for example, a metal and having a small outer diameter.
また、入射側の光ファイバ２の端末は、フェルール３
と同形状のフェルール４の軸心の微細孔に、挿着してあ
る。The end of the optical fiber 2 on the incident side is the ferrule 3
The ferrule 4 having the same shape as the above is inserted into the axial fine hole.
フェルール3,及びフェルール４の端面は、屈折率分布
形レンズ５の一方の端面5Aの軸心に対称した個所に、光
学接着剤７により固着されている。The end faces of the ferrule 3 and the ferrule 4 are fixed by an optical adhesive 7 at a location symmetrical to the axis of one end face 5A of the gradient index lens 5.
また、屈折率分布形レンズ５の他方の端面5Bに、屈折
率の異なる誘電体膜を多層に形成し、選択した波長帯の
光を反射するフィルタ膜６を形成してある。Further, on the other end surface 5B of the gradient index lens 5, a plurality of dielectric films having different refractive indexes are formed, and a filter film 6 that reflects light in a selected wavelength band is formed.
上述のように構成されているので、光ファイバ１より
所望の波長帯λの光を入射せしめると、入射光の光束
は、他方の端面5Bの中心と光ファイバ１の端面の中心を
結ぶ直線を軸とした紡錘形に屈折し拡開した状態で、他
方の端面5Bに投射する。With the above-described structure, when light of the desired wavelength band λ is made incident from the optical fiber 1, the luminous flux of the incident light forms a straight line connecting the center of the other end surface 5B and the center of the end surface of the optical fiber 1. The light is projected on the other end surface 5B in a state in which the light is refracted and expanded in a spindle shape as an axis.
したがって、波長帯λの選択した波長帯λｏの光は、
フィルタ膜６により反射して、光ファイバ２の端面に収
束し、光ファイバ２に入射する。Therefore, the light in the selected wavelength band λ o of the wavelength band λ is
The light is reflected by the filter film 6, converges on the end face of the optical fiber 2, and enters the optical fiber 2.
一方、波長帯λｏ以外の波長λｄの光は、フィルタ膜
６を透過して、屈折率分布形レンズ５の外に放射され
る。On the other hand, the light of the wavelength λ d other than the wavelength band λ o passes through the filter film 6 and is emitted to the outside of the gradient index lens 5.
即ち、第４図に示したように、２本の光ファイバ1,2
を軸心に対称した個所で、屈折率分布形レンズ５の端面
に固着した光デバイスを用いると、光ファイバ1,2を固
着した端面とは反対側の端面にフィルタ膜６を形成する
だけで、小形，軽量な光分波器が得られる。That is, as shown in FIG. 4, two optical fibers 1, 2
Using an optical device fixed to the end surface of the gradient index lens 5 at a position symmetrical with respect to the axis, it is only necessary to form the filter film 6 on the end surface opposite to the end surface to which the optical fibers 1 and 2 are fixed. A compact, lightweight optical demultiplexer can be obtained.
上述のような光デバイスは、光ファイバ1,2の光軸を
屈折率分布形レンズ５の軸心に対して、高精度に対称な
位置に固着することが、その特性に大きく影響する。In the optical device as described above, fixing the optical axes of the optical fibers 1 and 2 at positions highly symmetrical with respect to the axial center of the gradient index lens 5 greatly affects the characteristics.
したがって従来は、端面5Aに光学接着剤７を塗布した
後、一方のフェルール３を屈折率分布形レンズ５の軸心
を外れた所望の位置に当接して、光学接着剤７により仮
固定し、他方のフェルール４を保持して屈折率分布形レ
ンズの端面に当接し、微小に移動して、光ファイバ１と
光ファイバ２の光結合が最大になるような位置に調整し
ている。Therefore, conventionally, after applying the optical adhesive 7 to the end surface 5A, one ferrule 3 is brought into contact with a desired position off the axis of the gradient index lens 5 and temporarily fixed by the optical adhesive 7. The other ferrule 4 is held, brought into contact with the end surface of the gradient index lens, moved slightly, and adjusted to a position where the optical coupling between the optical fiber 1 and the optical fiber 2 is maximized.
調整が終了すると、光学接着剤７を硬化させ、光ファ
イバ1,2を屈折率分布形レンズ５に固着している。When the adjustment is completed, the optical adhesive 7 is hardened and the optical fibers 1 and 2 are fixed to the gradient index lens 5.
しかしながら上記従来例の光デバイスは、光ファイバ
と屈折率分布形レンズ５とが光学接着剤７で接着してい
るだけであるので、光学接着剤７が温度変化等により経
年劣化し、固着位置がずれるという問題点がある。However, in the optical device of the above-mentioned conventional example, since the optical fiber and the gradient index lens 5 are only adhered by the optical adhesive 7, the optical adhesive 7 deteriorates with time due to temperature change and the like, and the fixing position is fixed. There is a problem that it shifts.
また、光ファイバの位置出し作業が煩雑で、光デバイ
スがコスト高になるという問題点がある。Further, there is a problem that the work of positioning the optical fiber is complicated and the cost of the optical device becomes high.
上記従来の問題点を解決するため本発明は、第１図に
例示したように、屈折率分布形レンズ５の一方の端面5A
に金属膜12を形成し、屈折率分布形レンズ５の軸心に対
称な２個所に、軸心に並行した光ファイバ挿着穴10を設
ける。In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides one end surface 5A of the gradient index lens 5 as illustrated in FIG.
A metal film 12 is formed on the optical fiber, and optical fiber insertion holes 10 parallel to the axial center are provided at two points symmetrical to the axial center of the gradient index lens 5.
一方、光ファイバ1,2の端末の外周面をメタライズし
て、金属膜11を形成し、光ファイバ1,2の端末をそれぞ
れ、光ファイバ挿着穴10に挿入し、外周面と端面5Aとを
半田20により固着するようにしたものである。On the other hand, the outer peripheral surfaces of the terminals of the optical fibers 1 and 2 are metallized to form a metal film 11, and the terminals of the optical fibers 1 and 2 are inserted into the optical fiber insertion holes 10, respectively, and the outer peripheral surface and the end surface 5A. Is fixed by the solder 20.
光ファイバ挿着穴10は、公知のエッチング手段によ
り、高精度に所定の位置に穿設することができる。The optical fiber insertion hole 10 can be formed in a predetermined position with high accuracy by a known etching means.
したがって、光ファイバの端末をこの光ファイバ挿着
穴に嵌入すると、所定の位置に光ファイバが位置決めさ
れるので、位置出し作業が極めて容易である。Therefore, when the end of the optical fiber is inserted into this optical fiber insertion hole, the optical fiber is positioned at a predetermined position, so that the positioning operation is extremely easy.
また、光ファイバの端末が光ファイバ挿着穴に挿入さ
れ、且つ半田付け固着されているので、経年劣化するこ
とがなくて、固着位置が固定されており、光デバイスの
特性が安定する。Further, since the end of the optical fiber is inserted into the optical fiber insertion hole and fixed by soldering, the fixing position is fixed without deterioration over time, and the characteristics of the optical device are stabilized.
以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。The present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
The same reference numerals indicate the same objects throughout the drawings.
第１図は本発明の一実施例の図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は斜視図、第２図は本発明の光デバイスの製造工
程を示す図、第３図は本発明の他の実施例を適用した光
装置の図である。FIG. 1 is a diagram of an embodiment of the present invention, in which (a) is a sectional view,
(B) is a perspective view, FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the optical device of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of an optical device to which another embodiment of the present invention is applied.
第１図において、屈折率分布形レンズ５の一方の端面
5Aに、金属膜12を形成してある。また他方の端面5Bに
は、屈折率の異なる誘電体膜を多層に形成し、所望のフ
ィルタ特性を有するフィルタ膜６を形成してある。In FIG. 1, one end surface of the gradient index lens 5
A metal film 12 is formed on 5A. On the other end surface 5B, a plurality of dielectric films having different refractive indexes are formed to form a filter film 6 having desired filter characteristics.
そして、屈折率分布形レンズ５の金属膜12が形成され
た端面5Aに、光ファイバの外径に等しい内径を有する、
一対の光ファイバ挿着穴10を、屈折率分布形レンズ５の
軸心に対称な２個所に穿設してある。The end surface 5A of the gradient index lens 5 on which the metal film 12 is formed has an inner diameter equal to the outer diameter of the optical fiber.
A pair of optical fiber insertion holes 10 are formed at two positions symmetrical with respect to the axial center of the gradient index lens 5.
尚、この光ファイバ挿着穴10の底面と他方の端面5Bと
の距離は、屈折率分布形レンズ５の焦点距離に等しいも
のとする。The distance between the bottom surface of the optical fiber insertion hole 10 and the other end surface 5B is equal to the focal length of the gradient index lens 5.
一方、２本の光ファイバ1,2のそれぞれの端末の外周
面は、メタライズして、金属膜11を形成してある。On the other hand, the outer peripheral surfaces of the terminals of the two optical fibers 1 and 2 are metallized to form a metal film 11.
光ファイバ1,2の端末はそれぞれ、光ファイバ挿着穴1
0に挿入され、光ファイバ1,2の外周面と端面5Aとが、半
田20により固着されている。The ends of the optical fibers 1 and 2 are respectively the optical fiber insertion holes 1
The optical fiber 1, 2 is inserted into the optical fiber 0, and the outer peripheral surface and the end surface 5A are fixed by the solder 20.
したがって、光ファイバ１より所望の波長帯λの光を
入射せしめると、入射光の光束は、他方の端面5Bの中心
と光ファイバ１の端面の中心を結ぶ直線を軸とした紡錘
形に屈折し拡開した状態で、他方の端面5Bに投射する。
よって、波長帯λの選択した波長帯λｏの光は、フィル
タ膜６により反射され、光ファイバ２の端面に収束し、
光ファイバ２に入射する。Therefore, when the light of the desired wavelength band λ is made incident from the optical fiber 1, the light flux of the incident light is refracted and spread in a spindle shape around the straight line connecting the center of the other end surface 5B and the center of the end surface of the optical fiber 1. In the opened state, the image is projected on the other end surface 5B.
Therefore, the light in the wavelength band λ o selected in the wavelength band λ is reflected by the filter film 6 and converges on the end face of the optical fiber 2,
It is incident on the optical fiber 2.
一方、波長帯λｏ以外の波長λｄの光は、フィルタ膜
６を透過して、屈折分布形レンズ５の外に放射される。
即ち、第１図に示したものは、光分波器に適用した光デ
バイスである。On the other hand, the light of the wavelength λ d other than the wavelength band λ o passes through the filter film 6 and is emitted to the outside of the gradient distribution lens 5.
That is, what is shown in FIG. 1 is an optical device applied to an optical demultiplexer.
以下第２図を参照しながら、第１図に示した光デバイ
スの製造方法を説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the optical device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
屈折率分布形レンズ端面に金属膜の形成（第２図
（ａ）参照） 端面5Bにフィルタ膜６を形成した屈折率分布形レンズ
５を用い、フィルタ膜６が形成されていない端面5Aに、
銅，アルミニュウム等の金属を蒸着して金属膜12を形成
する。Forming a Metal Film on the End Surface of the Gradient Index Lens (See FIG. 2 (a)) Using the gradient index lens 5 having the filter film 6 formed on the end surface 5B, the end surface 5A on which the filter film 6 is not formed,
A metal film 12 is formed by evaporating a metal such as copper or aluminum.
金属膜マスクの形成 第２図（ｂ）に示すように、金属膜12の表面にレジス
ト13を塗布し、レジスト13の表面に、屈折率分布形レン
ズ５の軸心に対称した所定の位置に、穿設する光ファイ
バ挿着穴10の内径に等しい円形の窓を備えたマスク14
を、第２図（ｃ）に示すように位置合わせし、露光し現
像する。Formation of Metal Film Mask As shown in FIG. 2 (b), a resist 13 is applied to the surface of the metal film 12, and the surface of the resist 13 is placed at a predetermined position symmetrical to the axis of the gradient index lens 5. , A mask 14 having a circular window equal to the inner diameter of the optical fiber insertion hole 10 to be bored
Are aligned, exposed and developed as shown in FIG. 2 (c).
次に、第２図（ｄ）に示すように、エッチング等の手
段により、光ファイバ挿着穴10に対応した金属膜部孔15
を金属膜12に設けて、金属膜マスクを形成する。Next, as shown in FIG. 2D, the metal film hole 15 corresponding to the optical fiber insertion hole 10 is formed by means such as etching.
Is provided on the metal film 12 to form a metal film mask.
光ファイバ挿着穴の形成（第２図（ｅ）参照） 金属膜マスクをマスクとしてドライエッチングし、屈
折率分布形レンズ５の端面5A側に、軸心に並行した深さ
が例えば50μｍで、内径が130μｍの一対の光ファイバ
挿着穴10を穿設する。Formation of optical fiber insertion hole (see FIG. 2 (e)) Dry etching is performed using a metal film mask as a mask, and a depth parallel to the axis is 50 μm on the end face 5A side of the gradient index lens 5, A pair of optical fiber insertion holes 10 having an inner diameter of 130 μm are formed.
光ファイバの挿入半田付け（第２図（ｆ）参照） それぞれの端末に、銅等をメタライズして金属膜11を
形成した２本の光ファイバ1,2の端末を、それぞれの光
ファイバ挿着穴10に挿入し、端面5Aと光ファイバ1,2の
外周面とがなす隅部に、半田粒をのせ、レーザー光を照
射して加熱し、それぞれの光ファイバ1,2を屈折率分布
形レンズ５に、半田20で半田付け固着する。Insertion and soldering of optical fibers (see FIG. 2 (f)) Insert the optical fibers 1 and 2 with the metal film 11 formed by metalizing copper or the like into the respective optical fibers. Insert into the hole 10, put solder particles on the corners formed by the end surface 5A and the outer peripheral surfaces of the optical fibers 1 and 2, and irradiate with laser light to heat the respective optical fibers 1 and 2 to form a refractive index distribution type. The lens 5 is soldered and fixed to the lens 5.
なお、この半田付けは、光ファイバ1,2に金属膜11を
形成してあり、端面5Aに金属膜12を形成してあるので半
田の濡れ性が良く、半田付けの強度が強い。In this soldering, since the metal film 11 is formed on the optical fibers 1 and 2 and the metal film 12 is formed on the end surface 5A, the solder wettability is good and the soldering strength is strong.
第３図は、屈折率分布形レンズの軸心に光ファイバ挿
着穴を穿設した光デバイスの一例であって、一方の端面
5Aと他方の端面5B間の長さが、焦点距離の２倍の長さの
屈折率分布形レンズ５には、一方の端面5Aに金属膜12を
形成してある。FIG. 3 is an example of an optical device in which an optical fiber insertion hole is formed in the axial center of a gradient index lens, and one end surface of the optical device is shown.
A metal film 12 is formed on one end surface 5A of the gradient index lens 5 having a length between 5A and the other end surface 5B which is twice the focal length.
金属膜12を形成した端面5A側に、軸心部に、深さが例
えば50μｍで、内径が130μｍの光ファイバ挿着穴10を
穿設してある。An optical fiber insertion hole 10 having a depth of, for example, 50 μm and an inner diameter of 130 μm is formed in the axial center portion on the end surface 5A side where the metal film 12 is formed.
光ファイバ１の端末の外周面は、メタライズして、金
属膜11を形成してある。The outer peripheral surface of the end of the optical fiber 1 is metallized to form a metal film 11.
光ファイバ１の端末は、屈折率分布形レンズ５の光フ
ァイバ挿着穴10に挿入され、光ファイバ１の外周面と端
面5Aとが、半田20により半田付け固着されている。The end of the optical fiber 1 is inserted into the optical fiber insertion hole 10 of the gradient index lens 5, and the outer peripheral surface of the optical fiber 1 and the end surface 5A are fixed by soldering with solder 20.
上述のような光デバイスの、端面5Bに対向して受光素
子25を設置し、光ファイバ１より光信号を出射すると、
出射光の光束は、屈折率分布形レンズ５により紡錘形に
屈折して、受光素子25の受光で収束する。すなわち、光
ファイバ１と受光素子25とを、光結合度が高く結合する
ことができる。When the light receiving element 25 is installed so as to face the end surface 5B of the above optical device and an optical signal is emitted from the optical fiber 1,
The luminous flux of the emitted light is refracted in a spindle shape by the gradient index lens 5, and is converged by the light reception of the light receiving element 25. That is, the optical fiber 1 and the light receiving element 25 can be coupled to each other with a high degree of optical coupling.
なお、本発明は、屈折率分布形レンズの一方の端面に
軸心に対称に、複数（例えば３個,4個）の挿着穴を設け
て、それぞれの挿着穴に光ファイバを挿着する。そし
て、他方の端面の軸心に設けた挿着穴に光ファイバを挿
着した、光合波器に適用できることは勿論のことであ
る。According to the present invention, a plurality of (for example, three or four) insertion holes are provided on one end surface of the gradient index lens symmetrically with respect to the axis, and optical fibers are inserted into the respective insertion holes. To do. And, of course, it can be applied to an optical multiplexer in which an optical fiber is inserted into an insertion hole provided in the axial center of the other end face.
以上説明したように本発明は、屈折率分布形レンズの
端面に、光ファイバの端末を挿着する軸心に平行した光
ファイバ挿着穴を設け、屈折率分布形レンズの端面に形
成した金属膜と光ファイバの外周面に形成した金属膜と
を半田付けして、光ファイバを屈折率分布形レンズに固
着した構成の光デバイスであって、光合分岐器，光合分
波器，光スイッチ，及び光ファイバと発光素子（又は受
光素子）等と光結合させる光装置に適用して、屈折率分
布形レンズと光ファイバとの位置決めが容易で、且つ固
着の強度が経年劣化する恐れがない等、実用上で優れた
効果がある。As described above, according to the present invention, the end surface of the gradient index lens is provided with an optical fiber insertion hole parallel to the axis for inserting the end of the optical fiber, and the metal formed on the end surface of the gradient index lens. An optical device having a structure in which a film and a metal film formed on the outer peripheral surface of an optical fiber are soldered to fix the optical fiber to a gradient index lens, which includes an optical multiplexer / demultiplexer, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical switch, Also, by applying to an optical device that optically couples an optical fiber with a light emitting element (or a light receiving element), etc., positioning of the gradient index lens and the optical fiber is easy, and the strength of fixation does not deteriorate over time. , Has an excellent effect in practical use.
第１図は本発明の一実施例の図で、 （ａ）は断面図、 （ｂ）は斜視図、 第２図は本発明の光デバイスの製造工程を示す図、 第３図は本発明の他の実施例のを適用した光装置の図、 第４図は従来例の断面図である。 図において、 1,2は光ファイバ、3,4はフェルール、５は屈折率分布形
レンズ、６はフィルタ膜、７は光学接着剤、10は光ファ
イバ挿着穴、11,12は金属膜、25は受光素子をそれぞれ
示す。FIG. 1 is a diagram of an embodiment of the present invention, (a) is a sectional view, (b) is a perspective view, FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of an optical device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical device to which another embodiment of the present invention is applied, and FIG. In the figure, 1 and 2 are optical fibers, 3 and 4 are ferrules, 5 is a gradient index lens, 6 is a filter film, 7 is an optical adhesive, 10 is an optical fiber insertion hole, 11 and 12 are metal films, Denoted at 25 are light receiving elements.
Claims (1)
に、軸心に平行した光ファイバ挿着穴（10）を有する屈
折率分布形レンズ（５）と、端末を該光ファイバ挿着穴
（10）に挿着する１本もしくは複数の光ファイバとを備
え、 該屈折率分布形レンズ（５）の端面に形成した金属膜
（12）と該光ファイバの外周面に形成した金属膜（11）
とが半田付けされて、端末が該光ファイバ挿着穴（10）
に挿着された状態で該光ファイバが、該屈折率分布形レ
ンズ（５）に固着されてなることを特徴とする光デバイ
ス。1. A gradient index lens (5) having optical fiber insertion holes (10) parallel to the axial center or at a plurality of points symmetrical with respect to the axial center, and the optical fiber insertion terminal. A metal film (12) formed on the end surface of the gradient index lens (5), which comprises one or a plurality of optical fibers to be inserted into the holes (10), and a metal film formed on the outer peripheral surface of the optical fibers. (11)
And are soldered to the end of the optical fiber insertion hole (10).
An optical device characterized in that the optical fiber is fixed to the gradient index lens (5) in a state of being inserted into the lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP61302129A JP2513652B2 (en) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP61302129A JP2513652B2 (en) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Optical device |
Publications (2)
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| JPS63153510A JPS63153510A (en) | 1988-06-25 |
| JP2513652B2 true JP2513652B2 (en) | 1996-07-03 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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-
1986
- 1986-12-17 JP JP61302129A patent/JP2513652B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63153510A (en) | 1988-06-25 |
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