JP3881564B2

JP3881564B2 - 光ファイバ固定具の接続構造

Info

Publication number: JP3881564B2
Application number: JP2002052250A
Authority: JP
Inventors: 浩貴田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: JP2003255176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ、ロッドレンズ、光学フィルター等の光学部品の光入射や出射の端面での光結合効率を高め、又光学部品の合理的な配置を可能にする光ファイバ固定具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオードやレーザダイオード等の光源（以下、ＬＤと総称する）からの光を、直接又はレンズ等の光学系を経て光ファイバ等の光学部品へ入射し、又は光学部品から出射する時に、光学部品の内部と外部の光屈折率の差による光反射が生ずる。この光反射は光の利用効率を低下させ、又反射光がＬＤへ入射することでＬＤに悪影響を及ぼす等の問題がある。この問題の解決には、様々な方法が提案され、実施されている。
【０００３】
光ファイバの端面に反射防止膜やレンズを設け、光結合効率を高める従来例を図４、５に示す。
【０００４】
図４において光ファイバ４１の端面を傾斜させることで、光結合効率を高め、又端面から反射した光がＬＤへ入射されることを防止している（特開昭５８−２０５１２０号公報参照）。端面を光ファイバの中心軸に垂直な面に対して６〜８°の角度αで研磨することにより、比較的コストの高くなる反射防止膜無しでも反射戻り光を防止している。
【０００５】
また、図５において光ファイバ５２と、前記光ファイバ５２の端部の周囲に設けられ、前記光ファイバ５２を固定する固定具５１とを有し、前記光ファイバ５２の端面と前記固定具５１の端面とで同一平面を構成し、前記同一平面は前記光ファイバ５２の端部の中心軸５３に対して角度αが９０°つまり垂線に合わせ、且つ光反射防止膜５４を設けることで端面反射の防止及び光軸調整を容易にした例もある（特開平１０−２２７９４１号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図４の構造では、反射防止効果の点から角度αを６〜８°としてあるため、ほぼ垂直な端面をもつ別の光ファイバ固定具４４と接続するとき、光路４３がずれてしまうため接続損失が悪化し、光信号の伝送信号が低下するという問題がある。
【０００７】
また、図５の構造では、ほぼ垂直な端面をもつ別の光ファイバ固定具と接触させて付け合わせたとき、振動や脱着により反射防止膜５４が剥離するため、接続損失が悪化するという問題がある。図４同様に接続損失が悪化すると光信号の伝送信号が低下する。
【０００８】
また、入射光と光ファイバの光軸合わせの過程で、反射戻り光がＬＤへ入射し、ＬＤへ悪影響を及ぼす事がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点に鑑みて本発明は、以下のような構成を有する。
【００１０】
すなわち、本発明は、光ファイバと、該光ファイバの端部の周囲に設けられた、該光ファイバを固定する固定具とをそれぞれ備えた２つの光ファイバ固定具をマッチングオイルを介して光学的に接続して成る光ファイバ固定具の接続構造であって、前記の各光ファイバ固定具における光ファイバの端面と固定具の端面とはほぼ同一面を構成し、前記の２つの光ファイバ固定具の端面は、前記のマッチングオイルを介して対向しているとともに、光反射防止膜がそれぞれ設けられ、対向する２つの前記の端面の一方は、前記の光ファイバの中心軸に垂直な面に対して０．１〜１．５°の範囲で傾斜し、該２つの端面の他方は、前記の光ファイバの中心軸に対して垂直であることを特徴とするものである。
【００１１】
更に、前記の２つの光ファイバ固定具が、Ｖ溝上またはスリーブ内に配設されて接続されていることを特徴とするものである。
【００１２】
即ち本発明によれば、反射防止膜が接触しないため、２個の光ファイバ固定具を接続する場合、反射防止膜の剥離による接続損失の劣化を生じない。
【００１３】
また、光ファイバ固定具がＬＤとの結合に使用される場合には、従来の６〜８°の角度αで傾斜したものではＬＤのファーフィールドパターンに合わせて端面を最適な回転方向に合わせねばならなかったが、本発明は傾き角度αが小さいため回転方向の調整の必要がないため、ＬＤモジュールとの結合にも使用可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、光ファイバ２を固定具１へ固定し、端面１ａを研磨し、光反射防止膜４を設けたものである。
【００１６】
反射光の逆進を防止するため、光ファイバ２の中心軸に垂直な面に対する端面１ａの傾斜角度αを６〜８°とすることが好ましいが、本発明では反射防止膜で反射光の逆進に対処しているため、傾斜角度αを０．１〜２°の小さい角度でも反射戻り光を防止できる。またこの小さい角度であれば光路のずれによる接続損失の悪化の問題をなくすことができる。
【００１７】
角度αは端面１ａで他の光ファイバ固定具との接触や着脱時の反射防止膜の摩耗を防止するためのクリアランスを設けるために最低限必要な角度となる。
【００１８】
角度αが０．１〜２．０°の範囲であることが好ましい理由は、接続損失の初期値と信頼性試験後の値がともに０．５ｄＢ以下を満たすことができるからであるからである。
【００１９】
この光ファイバ固定具を製造するには、光ファイバ２の先端の被覆部を取り除き、コアとクラッド（以下、この部分をも光ファイバと略記する）を露出させ、固定具１の中心に設けられた貫通孔に光ファイバ２を貫通させ、光ファイバ２と固定具１を半田等により接合する。光ファイバ２の先端と固定具の研磨等により、図１のような、光ファイバ２の中心軸に垂直な面に対して０．１〜２．０°の角度αで傾斜し、光ファイバ２と固定具１の両端面がほぼ同一平面をなす端面１ａを形成する。この端面上１ａへ光反射防止膜４を設けることで角度αを６〜８°としなくても反射戻り光を防止できる。光反射防止膜４の条件は、一般に知られるように入射光の波長と光ファイバ２の屈折率等の条件に合わせ、光ファイバ２からの反射を防止する。
【００２０】
また、光ファイバ固定具がＬＤとの結合に使用される場合にも、傾き角度αが小さいため回転方向の調整の必要がないため、ＬＤモジュールとの結合にも使用可能である。
【００２１】
又、光反射防止膜４は光吸収膜であっても構わない。これらの膜は薄膜や厚膜等で通常に利用されている技術を用いればよい。光伝送の実働時と光軸調整時の何れにおいても好都合な光学部品を提供できることになる。
【００２２】
光反射防止膜４の材質の種類については、通常酸化チタンと酸化シリコンの多層積層薄膜が採用されるが、これに限定されるものではなく対照となる波長に応じて反射防止膜の材質や構造が変わることに問題はない。
【００２３】
図４の従来例の斜め研磨した光ファイバ４２の端面への光入射に比較すると、図１の本実施例の光ファイバ２の光学部品の構成では、光軸の調整が容易になり、又端面での光反射の問題も解決される。
【００２４】
固定具１の材質については、金属、ガラス、プラスチック等、特に限定されることはないが、対象とする光学部品によっては、光ファイバ固定具の膨張係数との差や硬度等に配慮した選択が望ましい。
【００２５】
次に本発明の光ファイバ固定具の接続構造の概念を図２（ａ）に示す。
【００２６】
本発明の光ファイバ固定具１と反射防止膜１６を有する別の光ファイバ固定具１３が互いの端面を対向させ、その間にマッチングオイル１４等を介して対向して付け合わせられている。
【００２７】
図２（ａ）は図２（ｂ）、（ｃ）を横から見た図であり、Ｖ溝基板を用いた場合が図２（ｂ）、スリーブを用いた場合が図２（ｃ）である。
【００２８】
図２（ｂ）において接続体１８として重なり合わせられたＶ溝基板１１に本発明の実施例の光ファイバ固定具１２と光ファイバ固定具１３を配設し、両者を接続する。Ｖ溝基板１１に光ファイバ固定具を対向して載置し、もう一方のＶ溝基板をかぶせて固定する。あるいは、図２（ｃ）において接続体１８であるスリーブ１９に本発明の実施例の光ファイバ固定具１２と光ファイバ固定具１３を配設し、両者を接続することもできる。
【００２９】
また、両者には反射防止膜１６が配設され互いに反射が生じないようにしている。
【００３０】
このような接続構造は、２つの光ファイバ固定具を接着材を介在せずに結合するので、光結合効率が高い。又、光反射防止膜、光干渉フィルタ、偏光フィルタ、ホログラム等の光路や光波波形を制御する機能膜、機能層をガラス、プラスチック等の基材に予め形成し、別の光ファイバ固定具とを結合することで、光学部品を合理的に作製できるものである。
【００３１】
上記実施形態では、２つの光ファイバ固定具の光路の位置合せガイドとしてＶ溝とスリーブを示したが、この例に限られるものではなく半割スリーブ等に挿通して付け合わせても同様の効果が得られる。
【００３２】
【実施例】
本発明として図１に示す光ファイバ固定具を作製した表１に示すように角度αが０．１°、０．５°、１．０°、１．５°、２．０°の５サンプルを作成して図２（ｂ）の構造で他の光ファイバ固定具と接続した。
【００３３】
従来例として図４示すように角度αが０°、２．１°の２サンプルを作成して同様に他の光ファイバ固定具と接続した。
【００３４】
ここで接続損失の測定方法を図３に示す。ＳＴＥＰ１で光ファイバ固定具２１をＬＤ２４に接続しＰＤ２３で光の出力を計測しＰ１とする。次にＳＴＥＰ２で本発明の光ファイバ固定具２２を介して光ファイバ固定具２１と接続しＰＤ２３で光の出力を計測しＰ２とする。このときの光の出力の差（Ｐ１−Ｐ２）が接続損失となる。
【００３５】
次に振動テストの説明をする。各光ファイバ固定具のＶ溝に負荷２０ｇ、周波数２０〜２０００Ｈｚ、１サイクル４分間、１方向４サイクルで３方向で振動を与える。
【００３６】
次に脱着テストの説明をする。Ｖ溝に沿って、両者の光ファイバ固定具の端面を１００ｇの負荷で１秒間付け合わせてから離すという作業を１００回実施する。
【００３７】
この結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１から明らかなように端面１ａの傾斜角度αを０．１〜２．０°とした本発明の実施例は、接続損失は初期で０．３ｄＢ以下、振動テスト後の変化量は０．３ｄＢ以下、脱着テスト後の変化量は０．４ｄＢ以下に保たれ、初期値と合わせても０．５ｄＢ以上の接続損失になることはない。
【００４０】
一方、比較例１の様に角度αが０°の場合は初期の接続損失は０．１ｄＢ程度で低いが、振動テスト後の接続損失は０．６ｄＢまで劣化、脱着テスト後の接続損失は１．２ｄＢまで劣化している。これは、接続面が接触しているため反射防止膜のような薄膜は振動や衝撃で剥離、摩耗することにより接続損失が大きくなるためである。
【００４１】
また、比較例２のように角度αが２．１°の場合は光軸がずれるため、初期の接続損失ですでに０．８ｄＢまで劣化した。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、光ファイバと、該光ファイバの端部の周囲に設けられた、該光ファイバを固定する固定具とをそれぞれ備えた２つの光ファイバ固定具をマッチングオイルを介して光学的に接続して成る光ファイバ固定具の接続構造であって、各光ファイバ固定具における光ファイバの端面と固定具の端面とはほぼ同一面を構成し、２つの光ファイバ固定具の端面は、マッチングオイルを介して対向しているとともに、光反射防止膜がそれぞれ設けられ、対向する２つの端面の一方は、光ファイバの中心軸に垂直な面に対して０．１〜１．５°の範囲で傾斜し、該２つの端面の他方は、光ファイバの中心軸に対して垂直であることによって、接続損失の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ固定具の断面図である
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光ファイバ固定具の接続構造を示す断面図である
【図３】光ファイバ固定具の接続損失の測定方法を示す断面図である
【図４】従来の光ファイバ固定具を示す断面図である
【図５】従来の光ファイバ固定具を示す断面図である
【符号の説明】
１固定具
２光ファイバ
３中心軸
４反射防止膜
１１Ｖ溝
１３光ファイバ固定具
１４マッチングオイル
１６反射防止膜
１７光ファイバ
１８接続体
１９スリーブ
２１光ファイバ固定具
２２光ファイバ固定具
２３ＰＤ
２４ＬＤ
４１固定具
４２光ファイバ
４３光路
４４固定具
５１固定具
５２光ファイバ
５３中心軸
５４反射防止膜

Claims

光ファイバと、該光ファイバの端部の周囲に設けられた、該光ファイバを
固定する固定具とをそれぞれ備えた２つの光ファイバ固定具をマッチングオイルを介して光学的に接続して成る光ファイバ固定具の接続構造であって、前記各光ファイバ固定具における光ファイバの端面と固定具の端面とはほぼ同一面を構成し、前記２つの光ファイバ固定具の端面は、前記マッチングオイルを介して対向しているとともに、光反射防止膜がそれぞれ設けられ、対向する２つの前記端面の一方は、前記光ファイバの中心軸に垂直な面に対して０．１〜１．５°の範囲で傾斜し、該２つの端面の他方は、前記光ファイバの中心軸に対して垂直であることを特徴とする光ファイバ固定具の接続構造。
前記２つの光ファイバ固定具が、Ｖ溝上またはスリーブ内に配設されて接続されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ固定具の接続構造。