JP2935553B2

JP2935553B2 - コリメータ

Info

Publication number: JP2935553B2
Application number: JP25200390A
Authority: JP
Inventors: 安昭田村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH04131817A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光ファイバ間の光結合を得る手段として用い
られるコリメータに関するものである。

（従来の技術）光ファイバ間の光結合を得る手段として、第２図に示
すようにレンズ11と光ファイバ10,レンズ12と光ファイ
バ13をそれぞれ一体化してなる各コリメータを互いに対
向させる方法が旧来より存在する。

この方法は、レンズ11,12焦点距離に光ファイバ10,13
の先端部を配置することにより、光ファイバ10の先端部
からの出射光をレンズ11で平行ビームに変換し、対向す
るレンズ12で集光し、他方の光ファイバ13へと結合する
ものである。

このようなコリメータに用いられるレンズとしては、
セルフオックレンズ、非球面レンズ、球レンズ等色々で
あるが、球レンズを用いたコリメータは他のレンズを用
いたコリメータに比べて以下の利点を有している。

（イ）球レンズは、均一の品質で大量に、一括して製作
できるので非常に安価である。

（ロ）球レンズは、表面からの光反射が光ファイバに戻
らないので極めて低反射の光結合を可能とする。低反射
であることは光ファイバ間の光結合において極めて重要
なことである。

（ハ）球レンズは、形状が球であるので、コリメータと
して実装するとき、レンズの方向を考慮する必要がな
い。

（ニ）球レンズを用いることにより低損失の光結合が可
能となる。たとえば、光結合が難しいとされている。シ
ングルモード光ファイバ間の光結合において、コリメー
タ間の距離を50mmとした場合でも結合損失はわずか0.3
〜0.4dB程度である。

このため、球レンズを用いたコリメータは光産業分野
では既に実用的に使用されていることろである。

第３図は、球レンズを用いたコリメータの従来例（例
えば特開昭63−149611号公報）であって、１は球レン
ズ、５は光ファイバ、６は中心軸部に光ファイバ５を保
持し、先端部が該光ファイバ５の先端部と一括斜研磨さ
れたフェルール、14は圧入された球レンズ１を保持・固
定する第１のスリーブ、15は第１のスリーブ14と嵌合・
固定される第２のスリーブ、16は光ファイバ５とフェル
ール６の斜端面に光学接着剤17で一端面が固定された、
適当な厚みを有するガラススペーサである。同図に示す
ように、フェルール６はガラススペーサ16の端面が球レ
ンズ１の面に密接するように第２のスリーブ15に圧入さ
れ、光ファイバ５の端面が球レンズ１の焦点位置にくる
ように配置される。これにより、球レンズ１と光ファイ
バ５の端面間を所定の距離に無調整で決定することが可
能となり、コリメータの調整が簡単となる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記構成のコリメータでは、光ファイ
バ先端部が温度変化などによりフェルール端面から突き
出たり、引っ込んだりすると、光ファイバ先端部がフェ
ルール端面に貼着されている光学接着剤を機械的に破壊
し、光学結合を損うおそれがあるという問題点があっ
た。

さらに、光学接着剤を光が通過する光通過面の面積は
光ファイバのコア断面積と大略等しく、その直径は通常
10μｍ前後と極めて小さいので、光通信部分における光
強度の密度が極めて高くなり、このため光学接着剤が変
質して光の透過特性が著しく劣化するという問題的があ
った。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あって、光学接着剤を使用することのない、また光ファ
イバ先端部の突き出しや引っ込みの影響を受けないスペ
ーサを用いたコリメータを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため球レンズと、中心軸
部に光ファイバを有し端面が前記光ファイバの端面と一
括研磨されたフェルールとを同一軸上にスリーブで保持
するコリメータにおいて、外径が前記スリーブの内径に
等しい円板の中心部に所定の厚さのふくらみを形成し、
中心軸部に貫通孔を設けたスペーサを、前記球レンズと
光ファイバの端面間に相互に密接するように挿入し、前
記光ファイバの端面が前記球レンズの焦点位置に位置す
るようにしたものである。

（作用）本発明では、球レンズと光ファイバ端面間はスペーサ
の中央部に形成したふくらみの厚さにより決まる。従っ
て、球レンズと光ファイバ端面間を無調整で所定の距離
にすることができると共に、スペーサに傾きがあっても
常に所定の距離が保たれる。

また、球レンズと光ファイバ間を伝搬する光は、スペ
ーサに設けた貫通孔を通る。従って、光はスペーサ自体
の影響を受けることはなく、またスペーサと光ファイバ
等間に光学接着剤を用いる必要がないので、その変質等
による悪影響を受けることもない。

これにより、光学的にも、機械的にも安定なコリメー
タを得ることができる。

（実施例）第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図であっ
て、１は球レンズ、２は金属からなる段つき環、３は前
記球レンズ１と段つき環２とからなるホルダつきレン
ズ、４は金属からなる金属スリーブ、５は光ファイバ、
６はフェルール、７はビス、８はスペーサであり、第２
図（ａ）にホルダつきレンズ３の断面図を、第２図
（ｂ）に金属スリーブ４の断面図を、第６図にスペーサ
８の第１の実施例をそれぞれ示す。

段つき環２は、球レンズ１の外径にほぼ等しい内径を
有する本体部と、フェルール６の外径にほぼ等しい外径
を有する段部からなり、第２図（ａ）に示すように前記
本体部に球レンズ１を圧入することによりホルダつきレ
ンズ３を構成している。そして、球レンズ１の表裏２面
には光の反射を防止するためのARコート膜処理が施され
ている。

また、金属スリーブ４は、フェルール６の外径にほぼ
等しい内径を有する本体部と、段つき環２の段部の外径
にほぼ等しい内径を有する挿入部とからなっており、そ
の側面には第２図（ｂ）に示すようにビス７を挿入する
ためのタップが切られたねじ孔９が設けられている。

フェルール５は中心軸部に光ファイバ５を保持し、そ
の先端部の端面は光ファイバ５の先端部の端面と共に光
軸に直交する面に対して斜に研磨されている。

また、スペーサ８は第５図に示すように、外径が金属
スリーブ４の内径にほぼ等しい円板の中央部の両側に半
球状のふくらみ18を形成し、中心軸部に光通過用の貫通
孔19を設けた形状を有している。そして、中央部に形成
されたふくらみ18の厚さは、コリメータが第１図のよう
に組み立てられたとき球レンズ１の焦点位置に光ファイ
バ５の端面が位置するように決められている。

ホルダつきレンズ３の段つき環２の段部は金属スリー
ブ４の挿入部に圧入・固定され、一体的に組み合わされ
る。そしてスペーサ８とフェルール５とを金属スリーブ
４の本体部の端部から圧入し、スペーサ８の中央部のふ
くらみ部分が球レンズ１の端面と光ファイバ５の端面と
に密接する位置で、ビス７によりフェルール５を金属ス
リーブ４に固定する。これにより、光ファイバ５の端面
は球レンズ１の焦点位置に位置することとなり、光ファ
イバ５の先端部からの出射光は球レンズ１により平行光
に変換され、あるいは球レンズ１に入射された平行光は
光ファイバ５の先端部に集光される。この場合、スペー
サ８は貫通孔を有するので、通過する光に何等影響を与
えない。

以上、説明したように本実施例によれば、球レンズ１
と光ファイバ５との端面の距離をスペーサ８を用いるこ
とにより無調整で所定の距離に設定することができる。
また、スペーサ８に貫通孔を設けているので、温度変化
などにより光ファイバ５の端面がフェルール６の端面か
ら突き出したり、引っ込んだりしても機械的にも、光学
的にも全く安定である。なお、上記突き出し、引っ込み
の量は極くわずかであるので、それ自体により光学結合
系が崩れるということはない。また、第２図に示す従来
例における光学接着剤を光通過面に使用していないの
で、該光学接着剤の変質による光結合損失の劣化はな
い。さらに、スペーサ８の中央部にふくらみを設けてい
るので、たとえスペーサ８が段つき環２の段部の内部に
おいて傾いても球レンズ１と光ファイバ５の端面との距
離は常に一定に保たれる。

なお、上述したスペーサ８の効果は、段つき環２と金
属スリーブ４とを、１個のスリーブで置換えた場合にも
当然得られる。

第６図は上記コリメータに使用するスペーサの第２の
実施例であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。このスペーサは、外径が金属スリーブ４の内径にほ
ぼ等しい円板の中央部の両側に凸状のふくらみ20を形成
し、その中心軸部に光通過用の貫通孔21を設けたもので
ある。本スペーサは上記のふくらみ20、貫通孔21により
第５図に示す第１の実施例のスペーサと同様の効果を発
揮する。

第７図は本発明の第２の実施例を示す断面図であっ
て、第１図に示す第１の実施例とほぼ同様の構成となっ
ているが、ホルダつきレンズ３の段つき環２とフェルー
ル４との固定方法が異なる。すなわち、本実施例は段つ
き環２の段部の外周と金属スリーブ４の挿入部の内周と
にねじ22を設け、該ねじ22をはめ合せて段つき環２と金
属スリーブ４とを一体化に固定したものであり、固定を
より確実にするものである。

第８図は本発明の第３の実施例を示す断面図であっ
て、第１図に示す第１の実施例とほぼ同様の構成となっ
ているが、フェルール６の固定方法が異る。すなわち、
本実施例は金属スリーブ４の側面上の一部を外部から押
圧することにより、フェルール６の固定を確実にしたも
のであり、フェルール６の固定用のビスや該ビス挿入用
のねじ孔を必要としない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように本発明によれば、円板の
中央部にふくらみを有し、そのふくらみの中心に光通過
用の貫通孔を設けたスペーサを使用しているので、通過
する光に影響を与えることなく球レンズと光ファイバの
端面との距離が所定の距離となるように無調整で位置設
定することができると共に、前記スペーサに傾きがあっ
ても上記の距離は一定に保たれるという効果が得られ
る。さらに、光学接着剤を光通過面に使用していないの
で、該光学接着剤の変質による光結合損失の劣化はな
く、温度変化などにより光ファイバ先端部のフェルール
端面からの突出し、引込みが生じても機械的にも、光学
的にも全く安定であるまた、金属スリーブの側面上の一部を押圧することに
より固定用ビスを用いることなくフェルールを金属スリ
ーブに確実に固定することができる。

さらに、ホルダつきレンズの段つき環とフェルールと
にねじを設け、該ねじをはめ合せることにより、相互に
確実に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
ホルダつきレンズと金属スリーブの断面図、第３図は光
ファイバ間の光結合の概略図、第４図は従来のコリメー
タの断面図、第５図はスペーサの第１の実施例を示す
図、第６図はスペーサの第２の実施例を示す図、第７図
は本発明の第２の実施例の断面図、第８図は本発明の第
３の実施例の断面図である。１……球レンズ、２……段つき環、３……ホルダつきレ
ンズ、４……金属スリーブ、５……光ファイバ、６……
フェルール、７……ビス、８……スペーサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】球レンズと、中心軸部に光ファイバを有し
端面が前記光ファイバの端面と一括研磨されたフェルー
ルとを同一軸上にスリーブで保持するコリメータにおい
て、外径が前記スリーブの内径に等しい円板の中心部に所定
の厚さのふくらみを形成し、中心軸部に貫通孔を設けた
スペーサを、前記球レンズと光ファイバの端面間に相互
に密接するように挿入し、前記光ファイバの端面が前記
球レンズの焦点位置に位置するようにしたことを特徴と
するコリメータ。
【請求項２】前記光ファイバとフェルールとの一括研磨
された端面は、光軸に対して所定の角度傾いていること
を特徴とする請求項１記載のコリメータ。
【請求項３】前記スリーブの側面の一部を外から押圧す
ることにより、前記スリーブとフェルールとを固定する
ことを特徴とする請求項１記載のコリメータ。
【請求項４】前記スリーブは、内部に前記球レンズを圧
入・固定した金属環と、前記フェルールを保持する他の
スリーブとを固定したものであることを特徴とする請求
項１記載のコリメータ。
【請求項５】前記金属環と他のスリーブとにねじを設
け、前記ねじをはめ合わせることにより、前記金属環と
他のスリーブとを固定することを特徴とする請求項４記
載のコリメータ。