JP3067948B2

JP3067948B2 - 縮小された対面結合部をもつ光結合装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3067948B2
Application number: JP6128201A
Authority: JP
Inventors: 光雄高橋
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 2000-07-24
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JPH07311323A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源と光ファイバとの
光の結合に関し、特にレーザダイオード、または発光ダ
イオードなどの発散性の光源から出力される放射光、ま
たは広がりをもつ入射光を効率よく光ファイバに接続す
るための光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光源とシングルモード形光ファイ
バとの光結合装置として、光源と光ファイバ端面との間
に１枚または複数枚の光学レンズより成るレンズ系を挿
入して、光源から出力される放射光のビームスポット径
と光ファイバコアのモードスポット径とを整合させて光
結合効率の改善を図ったものが多数提案されている。こ
のような従来の光結合装置において、光学レンズのレン
ズ表面での反射光損失はレンズ１枚につき約１４％加算
される。従来の光結合装置に共通していえることは、光
ファイバのコアに入射した光パワーＰａのみが有効なコ
ア伝搬光となることである。しかし、特にシングルモー
ド形光ファイバのコア直径は９〜１０μｍと非常に微細
であるので、光源，光学レンズ系，およびファイバの間
の光軸の整列誤差が光結合効率に大きな影響を及ぼす。
この場合、光軸の整列誤差による光結合効率ηは次の第
（１）式により計算できる。 η＝ｅｘｐ（−２ｄ²/ω_z ²）（１）ただし、ｄは整列誤差（μｍ）、ωは光ファイバのモー
ドスポット径である。例えば、整列誤差（ｄ）が０μｍ
の場合の光結合効率（η）を１００％とすれば、ｄ＝
２．５μｍ、ω＝５μｍの場合の光結合効率（η）は約
６０％に低下する。

【０００３】光路に光学レンズ系を介在させた場合に
は、光軸の整列誤差の補正精度は低下し易く、さらに前
記光学レンズのレンズ表面での反射光損失が加算される
ので、光結合効率ηは最良の状態で一般に４０％程度の
ものが多かった。したがって、図６のようなレーザダイ
オードあるいは発光ダイオードなどの光源１と光ファイ
バ端面７との間に光学レンズ系を使用しない簡便なタイ
プのもの、すなわち直接結合形式の光源とシングルモー
ド形光ファイバとの間の光結合装置が望ましい。図６
は、光源と光ファイバ端面との間に光学レンズ系を使用
しない簡便なタイプの従来形式の光結合装置の原理を説
明するための略図である。図６において、１はレーザダ
イオードなどの光源、２は光ファイバのコア、３は光フ
ァイバのクラッド、４は全放射光、５は光ファイバのコ
ア２に入射結合する放射光を示す。レーザダイオードに
よる光源を使用したときには、レーザダイオード１から
の放射光４の放射角度θｒはガウス分布をしていて、か
つ、コヒーレント光であるので、光の回折現象により、
ＸＸ’軸方向で４０〜６０度、ＹＹ’軸方向で２０度程
度の広がりをもった楕円形の放射光パターンが形成され
る。この場合、光ファイバのコア２に入射結合する光量
ＰａはＰａ＝Ｉ₀｛１−ｅｘｐ（−２ａ²／ω_z ²）｝（２）で計算できる。ただし、Ｉ₀は光源光強度、ａはシング
ルモード形光ファイバのコア半径で、ａ＝５μｍ、ω_z
は光源からの距離Ｚの位置にある光ファイバ入射端面の
光ビーム半径である。全光束４の平均放射角度をθｒと
してθｒ＝２５度と仮定する。そして、シングルモード
形光ファイバコアの光開口率をＮＡ＝θ₁として、ＮＡ
＝θ₁＝５．３度と仮定する。光ファイバコア２の端面
への入射光量Ｐａは計算上で約８％に過ぎない。入射光
量Ｐａの残り９２％は光ファイバのクラッド３およびそ
の他の領域に入射して、図示したように光ファイバのク
ラッド３の外径面６から外部に放射されて失われ、光フ
ァイバの伝搬光にはならずに光結合損失になる。次に、
光ファイバの端面７をレーザダイオード光源１に限りな
く接近させるとする。この場合、光ファイバのコア２へ
の入射光のうち、光ファイバの開口率ＮＡ＝θ₁≒５．
３度より大きな入射角度をもった光は、光ファイバのコ
ア２へ入射してもコア伝搬光にはならない。したがっ
て、図６に示すような簡便な直接光結合方式は簡便であ
るが、ほとんど使用されていない。

【０００４】しかしながら、上述した直接光結合方式は
光学レンズ系を含まない利点をもっているので、その光
結合効率を改善しようとする試みが従来多数試みられて
きた。例えば、図７に示されている形状のものもそのよ
うな直接光結合方式の光ファイバ光結合装置である。こ
れは著者クリストファーＡエドワード等（Ｃｈｒｉ
ｓｔｏｐｈｅｒＡ．Ｅｄｗａｒｄｓｅｔａｌ．）
によるファイバ結合用の理想マイクロレンズ（Ｉｄｅａ
ｌＭｉｃｒｏｌｅｎｓｅｓｆｏｒＬａｓｅｒｔ
ｏＦｉｂｅｒＣｏｕｐｌｉｎｇ）と題して米国電子電
気学会発行の光波技術誌（ＩＥＥＥ，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第
１１巻，第２号，２５２頁〜２５７頁、１９９３年２月
に発行されたものに掲載されている。この文献に示され
ているものは図７に示すような断面形状をもっている。
光ファイバ８を加熱延伸法により、端面に向かって小径
となるようにテーパ部分９を形成し、光ファイバコア１
０のモードスポット径を拡大するとともに、光ファイバ
先端部を加熱溶融して、表面張力で半球状の一体のマイ
クロレンズ１１を形成したものである。図７に示す例で
は、レーザダイオード光源と光ファイバ端面との間の距
離（Ｚ）をほぼ８．５μｍ、マイクロレンズ１１の曲率
半径（Ｒ）を５．７μｍとしたとき、光結合効率ηは約
５０％になったと報告されている。この例では、マイク
ロレンズ１１の微小な曲率半径に起因して開口率ＮＡの
制約、および光源と光ファイバとの間の光軸ずれ精度に
より光結合効率は制限される。

【０００５】ノラン等（ＮＯＬＡＮｅｔ．）の米国特
許第４７６３９７６号、モードフィルド変換をもちい
たコネクタ（ＣＯＮＮＥＣＴＯＲＥＭＰＬＯＹＩＮＧ
ＦＩＥＬＤＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ）の発明を図
８を参照して説明する。図８は前記コネクタの断面図で
ある。図８は、光ファイバ１２の外径面１３に、光ファ
イバのクラッド１４の光屈折率ｎ₁よりも小さい光屈折
率ｎ₃をもったガラスチューブ１５を同軸心に一体化し
て、端面部を加熱延伸することにより光入射面を細くし
たものである。この例は、光ファイバのコア１６のモー
ドスポット径をほぼ２倍に拡大させて、光軸誤差により
光結合効率が低下しないよう、光結合効率の改善を図っ
た提案である。この例の場合、テーパ延伸比を４：１に
したとき、光ファイバのコアのモードスポットサイズω
は１０μｍであると記述されているが、この場合、光源
と光ファイバとの間の光軸ずれ（ｄ）を２．５μｍであ
るとすれば、光軸ずれのみによる光結合効率ηは計算
上、８８％となる。しかしながら、図８の形状に光ファ
イバを加工することは技術的に容易ではなく困難性が高
いと考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例では光源と光フ
ァイバの光軸との間の微細な整列調整の誤差、および光
ファイバのコアの開口率ＮＡにより入射光の制約を受け
るので、光結合効率ηは一般に５０％以下のものが多
い。本発明の第１の目的は、入射クラッドモード伝播光
の外部漏洩防止、および開口率の拡大を実現することが
できる縮小された対面結合部をもつ光結合装置を提供す
ることにある。本発明の第２の目的は、前記縮小された
対面結合部をもつ光結合装置の製造方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るために本発明による縮小された対面結合部をもつ光結
合装置は、光源からの光を光ファイバに導入する光結合
装置であって、円筒状の光学材料の一端に形成された入
射端面，径を次第に縮小して形成した射出結合端面，外
径面に形成された反射層をもつ第１の光結合要素と、前
記第１の光結合要素の結合端面に対面結合する次第に縮
小して形成したコアとクラッド部をもつ受光結合端面，
外径面に形成された反射層をもつ光ファイバよりなる第
２の光結合要素とからなり、前記第１の光結合要素の入
射端面に入射した光を前記縮小された前記各対面結合部
を介して前記第２の光結合要素に伝達するように構成さ
れている。前記第２の光結合要素の対面結合部の受光面
は前記第１の射出結合端面からの光を全て受け入れる径
とすることができる。前記第１の光結合要素は石英ガラ
スロッドまたは光ファイバとすることができる。前記第
２の目的を達成するために本発明による縮小された対面
結合部をもつ光結合装置の製造方法は、石英ガラスロッ
ドを加熱延伸法により中央部の射出結合端面となる小径
部に達する対のテーパ部分を加工し、外径面に反射層を
形成する石英ガラスロッド加工ステップと、シングルモ
ード光ファイバを加熱延伸法により中央部の受光結合端
面となる小径部に達する対のテーパ部分を加工し、外径
面に反射層を形成する光ファイバ加工ステップと、前記
ステップを経た石英ガラスロッドおよび光ファイバを円
筒形フェルールの中心孔に各結合部が中心に位置するよ
うに挿入固定し、各フェルール軸長の中央部の対面結合
部相当位置を２分割切断し、必要な端面を研磨して第１
および第２の結合要素を製造するステップと、前記第１
および第２の結合要素の結合端面を整列固定する組立て
ステップと、を含んで構成されている。前記石英ガラス
ロッド加工ステップまたは前記光ファイバ加工ステップ
の反射層形成は、高反射率の誘電体ミラーコーティング
処理または金，銀，銅，アルミニウムなどの高反射率金
属披膜処理を施す処理とすることができる。前記第１お
よび第２の結合要素を製造するステップの２分割切断の
切断面は、前記各要素の光軸に直角な平面に対して傾き
を持たせることができる。前記第１および第２の結合要
素の結合端面を整列固定する組立ステップで前記第１お
よび第２の結合要素の結合端面は整列スリーブ内で互い
に平行に対面させられて組立てることができる。

【０００８】

【実施例】以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は、本発明による縮小された対面結合部
をもつ光結合装置の実施例の基本構成を示す略図であっ
て、図解を容易にするために径方向の寸法（太さ）を誇
張して示してある。光源３００からの光または適当な集
光手段を介して入射される光を光ファイバ２１０に導入
する光結合装置であって基本的に第１の光結合要素１０
０と第２の光結合要素２００から形成されている。第１
の光結合要素１００は筒状の光学材料、この実施例では
石英ガラスロッド１００ｅを加工したものである。その
一端は第１の光結合要素のフェルール１００ｇとともに
研磨され入射端面（受光端面）１００ａを形成してい
る。石英ガラスロッド１００ｅの径は他端に向かって次
第に縮小され射出結合端面１００ｂを形成している。石
英ガラスロッド１００ｅの外径面には反射層１００ｃが
形成されている。外径面に反射層１００ｃが形成された
石英ガラスロッド１００ｅは前記射出結合端面１００ｂ
の中心がフェルールの中心になるように、固定用接着材
料１００ｈにより固定されフェルール１００ｇとともに
仕上げ研磨されている。

【０００９】第２の光結合要素２００は光ファイバを加
工したものである。第２の光結合要素の受光結合端面２
００ａは光ファイバを引き延ばした第２の光結合要素の
テーパ部２００ｄに形成されている。受光結合端面２０
０ａでは光ファイバのコア２００ｅ，光ファイバのクラ
ッド２００ｆも小径化されている。これ等の外径には反
射層２００ｃが形成されている。第２の光結合要素の受
光結合端面２００ａのコア２００ｅの中心がフェルール
２００ｇの中心になるように、固定用接着材料２００ｈ
により固定されフェルール２００ｇとともに仕上げ研磨
されている。この第２の光結合要素２００は直接または
適当なコネクタを介して光ファイバ２１０に接続されて
いる。第１，第２の光結合要素１００と２００は破線で
示す整列結合手段（スリーブ）４００により正確に光軸
が合わせられ組み立てられる。光源３００から第２の光
結合要素２００の受光結合端面２００ａに入射した光は
損失無く光ファイバ２１０のコアに伝達される。

【００１０】次に図２〜図４を参照して前記実施例装置
の製造工程を説明する。図２は第１の光結合要素の製造
工程の実施例を説明するための断面図、図３は第２の光
結合要素の製造工程を説明するための断面図、図４は実
施例の組立ての製造工程を説明するための断面図であ
る。（第１の光結合要素の製造図２）石英ガラスロッド１
７を加熱延伸法により引き延ばし両テーパ状に加工す
る。入射伝搬光の外部漏洩防止および開口率ＮＡ拡大手
段として当該テーパ付石英ガラスロッド１７のテーパ部
１８，１９外周面に高反射率誘電体ミラーコーティング
処理、または金，銀，銅，アルミニウムなどの高反射率
金属の蒸着被膜処理により反射層２０を形成する。当該
テーパ付石英ガラスロッド１７のテーパ部１８，１９の
最小直径部２１が円筒形フェルール２２の軸長の中心に
位置するように中心孔２３に挿入接着固定する。フェル
ール長の中央部で軸直角面に対して任意の傾斜角度に２
分割切断する。両端面２４，２５面を研磨仕上げする。
以上により２個の第１の光結合要素が得られる。

【００１１】（第２の光結合要素の製造図３）同様に
コア２６およびクラッド２７が同心円断面をもつ１本の
シングルモード光ファイバ２８の一部分を加熱軟化させ
た状態で光ファイバ軸方向に加熱延伸し中央部２９の最
小直径部３０が前記受光素子Ａの石英ガラスロッド１７
の最小直径と同じ、またはわずかに大きい寸法の両テー
パ部３１，３２を加工する。入射クラッドモード伝搬光
の外部漏洩防止手段として当該光ファイバ２８のテーパ
部３１，３２外径面に高反射率誘電体ミラーコーティン
グ処理、または金，銀，銅，アルミニウムなどの高反射
率金属の蒸着被膜処理３３を施す。両テーパ付シングル
モード光ファイバ２８の最小直径部３０が円筒形フェル
ール３４の軸長の中心に位置するように中心孔３５に挿
入接着する。フェルール３４の軸長の中央部で軸直角面
に対して任意の傾斜角度に２等分割切断する。フェルー
ル両端面３６，３７を研磨仕上げすることにより第２の
光結合要素を製造する。（第１および第２の結合要素の組立図４）第１の光結
合要素の射出側結合端面２５と第２の光結合要素の受光
側結合端面３７を円筒形の整列スリーブ３８の整列孔３
９の両側から挿入する。結合端面２５，２７を平行に接
触させて固定する。次にＬＤまたはＬＥＤなどの光源４
０と受光素子組立Ｃの光軸を一致させて図示しないパッ
ケージに組み込んで本発明の光結合装置は完成する。

【００１２】本発明による縮小された対面結合部をもつ
光結合装置の第１および第２の結合要素に使用した高反
射率被膜２０，３３のうち誘電体ミラーコーティングの
場合は光入射角度４５度以内において反射率９８％以上
の光学特性をもっている。また、金，銀，銅，などの金
属蒸着被膜層は直角入射時の反射率はやはり９８％以上
であり、これらの事実に関しては、株式会社ニューポー
トの総合カタログ、Ｊ−６２頁（１９９０年）、および
丸善株式会社により出版された機械設計便覧８９頁（１
９７３年）に記載されている。

【００１３】本発明による縮小された対面結合部をもつ
光結合装置では、ＬＤまたはＬＥＤなどの光源４０の放
射光Ｉ₀を高い結合効率ηで第１の光結合要素の端面２
４と結合するために幾つかの改良を施してある。（その１）この実施例では入射端面２４における受光面
積拡大のために、口径を大きくするよう直径１２５μｍ
の石英ガラスロッド１７を使用した。したがって受光可
能面積はコア直径が９〜１０μｍのシングルモード光フ
ァイバに比較して約１５０倍に増大できる。さらに開口
率ＮＡの拡大手段として石英ガラスロッド１７の外周面
に高反射率被膜２０を施すことにより、ＬＤ光源の光放
射角（２５〜３０度／半径）を上回るブリュースター角
（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ’ｓａｎｇｌｅ）≒５７度まで有効
に受光可能となった。（その２）第１の光結合素子に入射した伝搬光を有効に
第２の光結合要素に結合する手段として、シングルモー
ド光ファイバをテーパ状に細く延伸することによってモ
ードスポットサイズωを第１の光結合要素の石英ガラス
ロッド１７の端面２５の直径と同等に拡大させる。これ
により、シングルモード光ファイバ２８の端面３６にお
いてクラッド２７面に入射した光Ｐｂをテーパ部３２で
光ファイバコア伝搬光Ｐａに収束変換することができ
る。（その３）通常クラッド面に入射した光Ｐｂはただちに
クラッド外部に放射されて失われクラッド内伝搬光にな
り得ないが、この光損失を防止してクラッド層内部の伝
搬光とするために本発明の第２の光結合要素のシングル
モード光ファイバのテーパ部３２外周面に高反射率被膜
３３の付着処理をおこなった。

【００１４】次に、光ファイバコアの半径ａの変化によ
るモードスポットサイズωの変化の関係は、“シングル
モードファイバスプライスの損失解析”と題してマーキ
ューズによりベルシステム技術誌，第５６巻，第５号，
７０３頁に記載され、１９７７年に出版されている（Ｍ
ａｒｃｕｓｅＤ．，“Ｌｏｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏ
ｆｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅｆｉｂｅｒｓｐｌｉｃ
ｅ”，ＢｅｌｌＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｊｏｕｒｎａｌ，５６，５，Ｐ．７０３，１９７
７）。マーキューズによれば、光ファイバコア半径ａの
変化によるモードスポットサイズωは、次の第（４）式
により与えられる。 ω＝ａ（０．６５＋１．６１９／Ｖ^1.5＋２．８７９／Ｖ⁶）（４）ただし、Ｖは規格化周波数であり、第（５）式により与
えられる。すなわち、Ｖ＝（２πａｎ₁／λ）・｛２（ｎ₁−ｎ₂）／ｎ₁｝^1/2 （５）ただし、λは光源の波長（μｍ）、ａは光ファイバコア
半径（μｍ）、ｎ₁は光ファイバコア屈折率、ｎ₂は光
ファイバクラッド屈折率である。一例として、光ファイ
バ延伸テーパ比とモードスポットサイズω、光ファイバ
コア半径ａ、および光ファイバクラッド半径ｂの関係を
図５に示す。図５において、λ＝１．３１μｍ、ａ＝５
μｍ、ｎ₁＝１．４７、ｎ₂＝１．４６、およびｂ＝６
２．５μｍと仮定してある。

【００１５】第１の光結合要素から第２の光結合要素の
クラッド２７端面に入射したクラッドモード伝搬光Ｐｂ
を光ファイバコア２６内を伝搬するコア伝搬光Ｐａに合
流変換する手段として、光ファイバコア２６直径２ａが
細くなるにつれて図５に示すようにコア２６のモードス
ポットサイズωが拡大される。このモードスポットサイ
ズωの拡大領域は光学的に光ファイバコア領域とみなさ
れる。したがって前述のように第１の光結合要素の接続
端面２５における石英ガラスロッド１７の直径と第２の
光結合要素の接続端面３６におけるシングルモード光フ
ァイバ２８のモードスポットサイズ２ω直径を同一にす
ることによりシングルモード光ファイバ２８端面に入射
した光はすべてコアに収束されてコア伝搬光となる。第
５図によれば、延伸テーパ比約４０％において光ファイ
バクラッド半径ｂとモードスポットサイズωの半径は２
７〜２８μｍと同一になることがわかる。したがって石
英ガラスロッド１７およびシングルモード光ファイバ２
８ともに４０％程度の延伸テーパ比で本発明の目的を達
成できる。

【００１６】前記実施例で第１の光結合要素に使用した
石英ガラスロッドの代わりに、例えば光ファイバを使用
しても前述のように光ファイバの開口率ＮＡに受光角度
の制約を受けることはなく、かつ光ファイバコアおよび
クラッド全面に入射した光を有効なコア伝搬光にするこ
とができる。本発明の石英ガラスロッド１７およびシン
グルモード光ファイバ２８のテーパ傾斜角度θｔは厳密
に規定する必要はないが一般的に使用するシングルモー
ド光ファイバの臨界角度θｃ以下になるように選ぶこと
が望ましい。例えば図５のシングルモード光ファイバの
場合の臨界角度θｃは約３．６度である。本発明による
縮小された対面結合部をもつ光結合装置で第１の光結合
要素と第２の光結合要素の接続端面は光軸直角面に対し
て任意角度の傾斜面に研磨仕上げする例を示したが、こ
れは接続面で発生する反射戻り光損失を低減をすること
にある。反射戻り光は特に、光源がＬＤの場合は発光を
不安定にする要因になるので防止しなければならない。
傾斜角度はシングルモード光ファイバの場合は８〜１２
度の範囲が好ましい。

【００１７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
る縮小された対面結合部をもつ光結合装置は、円筒状の
光学材料の一端に形成された入射端面，径を次第に縮小
して形成した射出結合端面，外径面に形成された反射層
をもつ第１の光結合要素と、前記第１の光結合要素の結
合端面に対面結合する次第に縮小して形成したコアとク
ラッド部をもつ受光結合端面，外径面に形成された反射
層をもつ光ファイバよりなる第２の光結合要素とからな
り、前記第１の光結合要素の入射端面に入射した光を前
記縮小された前記各対面結合部を介して前記第２の光結
合要素に伝達するように構成されている。前記本発明の
光源とシングルモード光ファイバの光結合装置の効果を
列挙すると次のとおりである。光源からの光を第１の光
結合要素の直径１２５μｍの石英ガラスロッド全面で受
光できるとともに、石英ガラスロッド外周面に光反射被
膜処理を施すことにより開口率ＮＡを光源の光放射角よ
り大きくできるので光結合効率を大幅に改善できる。第
１の光結合要素と第２の光結合要素の光結合はシングル
モード光ファイバのモードスポットサイズを拡大して接
続端面における石英ガラスロッドコア直径と同一にす
る。そして第２の光結合要素のクラッド外周面からクラ
ッド伝搬光の外部漏洩防止手段として同様にシングルモ
ード光ファイバテーパ部分のクラッド外周全面に光反射
被膜処理を施すことにより光漏洩損失を低減できる。従
来のものに比較して光源と第１の光結合要素間の光軸心
ずれ許容誤差値を大幅に緩和できる。例えば光源からの
光ビーム放射角度θｒ＝２５度、光源と光ファイバ入射
端面間距離Ｚ＝１００μｍにおける光ビーム半径ωｚは
約４７μｍとなる。光軸ずれを５μｍと仮定すれば、本
発明の光結合装置の光軸ずれに起因する光結合損失は
２．２％と微小であり従来は不可能であった光軸の無調
整組み立てによっても高い光結合効率を容易に得られ
る。また第１の光結合要素と第２の光結合要素間の光軸
心ずれによる光結合損失はテーパ延伸比４０％、光軸ず
れを５μｍとすれば、１％にすぎない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による縮小された対面結合部をもつ光結
合装置の実施例の基本構成を示す略図である。

【図２】本発明による縮小された対面結合部をもつ光結
合装置の実施例の第１の光結合要素の製造工程を説明す
るための断面図である。

【図３】本発明による縮小された対面結合部をもつ光結
合装置の実施例の第２の光結合要素の製造工程を説明す
るための断面図である。

【図４】本発明による縮小された対面結合部をもつ光結
合装置の実施例の組立て製造工程を説明するための断面
図である。

【図５】光ファイバ延伸テーパ比，モードスポットサイ
ズω，光ファイバコア半径ａ，および光ファイバクラッ
ド半径ｂの関係を示すグラフである。

【図６】光源と光ファイバ端面との間に光学レンズ系を
使用しない簡便なタイプの従来形式の光結合装置の原理
を説明するための略図である。

【図７】光結合効率の改善を図った従来技術による光結
合装置の断面を示す概略図である。

【図８】光軸誤差により光結合効率が低下しないよう、
光結合効率の改善を図った従来例の断面を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１，４０光源２，１０，１６，２６コア３，１４，２７クラッド４，５放射光６外径面７光ファイバの端面８，１２，２８光ファイバ９，１８，１９，３１，３２テーパ部分１１マイクロレンズ１３外径面１５ガラスチューブ１７石英ガラスロッド２０，３３反射層（高反射率被膜）２１最小直径部２２，３４円筒形フェルール２３，３５中心孔２８両テーパ付シングルモード光ファイバ２５，３６，３７フェルール端面３８円筒形の整列スリーブ３９整列孔１００第１の光結合要素１００ａ第１の光結合要素の受光端面（入射端面）１００ｂ第１の光結合要素の射出結合端面１００ｃ第１の光結合要素の反射層１００ｄ第１の光結合要素のテーパ部１００ｅ光学材料（石英ロッド）１００ｇ第１の光結合要素のフェルール１００ｈ，２００ｈ固定用接着材料２００第２の光結合要素２００ａ第２の光結合要素の受光結合端面２００ｃ第２の光結合要素の反射層２００ｄ第２の光結合要素のテーパ部２００ｅ第２の光結合要素の光ファイバのコア２００ｆ第２の光結合要素の光ファイバのクラッド２００ｇ第２の光結合要素のフェルール２１０光ファイバ３００光源４００整列結合手段（スリーブ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を光ファイバに導入する光
結合装置であって、円筒状の光学材料の一端に形成された入射端面，径を次
第に縮小して形成した射出結合端面，外径面に形成され
た反射層をもつ第１の光結合要素と、前記第１の光結合要素の結合端面に対面結合する次第に
縮小して形成したコアとクラッド部をもつ受光結合端
面，外径面に形成された反射層をもつ光ファイバよりな
る第２の光結合要素とからなり、前記第１の光結合要素の入射端面に入射した光を前記縮
小された前記各対面結合部を介して前記第２の光結合要
素に伝達するように構成した縮小された対面結合部をも
つ光結合装置。
【請求項２】石英ガラスロッドを加熱延伸法により中
央部の射出結合端面となる小径部に達する対のテーパ部
分を加工し、外径面に反射層を形成する石英ガラスロッ
ド加工ステップと、シングルモード光ファイバを加熱延伸法により中央部の
受光結合端面となる小径部に達する対のテーパ部分を加
工し、外径面に反射層を形成する光ファイバ加工ステッ
プと、前記ステップを経た石英ガラスロッドおよび光ファイバ
を円筒形フェルールの中心孔に各結合部が中心に位置す
るように挿入固定し、各フェルール軸長の中央部の対面
結合部相当位置を２分割切断し、必要な端面を研磨して
第１および第２の結合要素を製造するステップと、前記第１および第２の結合要素の結合端面を整列固定す
る組立てステップと、を含んで構成した縮小された対面
結合部をもつ光結合装置の製造方法。