JPH01213607A - 光学装置に光ファイバ軸合せフェルールを取付ける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ファイバを、適切に軸方向に軸合せをして、
容易に取付けることができる光学部品を製作する方法に
関する。特に、本発明は光ファイバ軸合せフェルール（
ｆｉｂｅｒ　ｓｌｉ（ｎｗ＋ｅｎｔ　ｆｅｒｒｕｌｅ）
を拡大ビームレンズに取付ける方法に関する。

本発明は光を光源から光ファイバに伝える装置にも利用
できるが、ここではコネクタ軸合せの問題に間しては、
ファイバとファイバとのコネクタに限り述べる。２つの
ファイバの端部の突合せ接続では、様々な光ファイバの
軸ずれパラメータが原因となって起る挿入損失が生じる
０次のような例が挙げられる。（ａ）２つのファイバの
光軸同志の横方向軸ずれ（ミスアラインメント）、（ｂ
１２つのファイバの端面同志の長手方向の心ずれ、（ｃ
）２つのファイバの軸同志の角度的な軸ずれである。

ファイバ取付けの最も簡単な方法は突合せエンドカプラ
を使うことである。このカプラでは、２つのファイバの
端面を予め加工しておいて、角度的に、横方向または軸
方向に軸合せをするものである。このような軸合せを実
験室の外で行うのは難しい、ファイバの突合せ配置では
特に横方向変位を起し易い、従って、このタイプのコネ
クタを現場で使用することは困難である。

レンズまたはテーパを形成したファイバを用いるビーム
エキスパンダはインライン単一モード・ファイバコネク
タに使用されている。しかし、このタイプのコネクタは
、このようなファイバのコア直径が小さいため横方向の
軸ずれを極めて起し易い、このようなビームエキスパン
ダは横方向の変位を起す可能性は低いが、一般に角度的
な軸ずれを起す場合が極めて多い、従って、ビーム拡大
光学要素の光軸に沿ってファイバを角度的に軸合せする
ために様々な軸合せ機構が使用されてきた。

以下、従来の技術について述べる。

米国特許第４５３１８１０号では、一端にレンズを形成
し、他方の端には光軸を中心とする円筒形空洞を持つプ
ラスチック製光学コネクタ本体部品が開示されている。

エラストマーファイバホルダもしくはフェルールは空洞
内に嵌合され、摩擦で内壁に係合している。フェルール
は光ファイバを支持するための軸方向に形成された孔を
有する。

ファイバの一端がレンズの反対側において本体部品に当
接するように、ファイバをフェルール内に挿入される。

もしフェルールの孔が外側の円筒表面と同軸であれば、
ファイバから出た光は、レンズによって平行になりビー
ムを形成し、コネクタの光軸に沿って伝わる。しかし、
米国特許第４５３１８１０号で述べられている仕方で、
ファイバがコネクタ本体部分に相接して配置されると、
ファイバの端面はレンズの光軸からずれたり、あるいは
ファイバ軸とレンズの光軸との間に角度的な軸ずれが生
じる場合もあり、またこの両方の現象が起ることもある
。

米国特許第４２９０６６７号では、毛細管製フェルール
をプラスチックレンズに対して能動的に軸合せを行う方
法が開示されている。一端にはレンズを入れる空洞を有
し、他端には同軸で大きな直径の孔を有するレンズ本体
部分が形成される。

ガラス製の毛細管は、マイクロポジシ日す装置のチャッ
ク内に取付けられて、レンズの後方の表面に当接するま
で大径空洞の中に挿入される。Ｗｉ折率整合接着剤の１
滴が毛細管とレンズの間に挿入される。光ファイバの端
部が毛細管に入るように、光ファイバがチャックの孔に
挿通される。レンズの光軸に合致して配設されたレーザ
から出た平行光線は、ファイバ端部の近傍にその焦点が
合せられる。ファイバの遠い方の端部に置かれた検出器
が示す最大の光伝達を達成するためファイバの端部の軸
方向、長手方向の位置をマイクロポジシ日すを使って調
節する。その接合状態は接着剤の硬化が完了するまでし
っかりと保持される。この毛細管の軸合せ法は時間がか
かり費用もかかり過ぎる。

本発明の目的は、ファイバを保持しているフェルールを
レンズの後方の表面に軸合せをする改良された方法を提
供することにある０本発明の他の目的は、マイクロポジ
シッナを使うことが必要な方法よりも、能率的にかつよ
り少ない費用で行うことができるフェルール軸合せ方法
を提供することにある０本発明のさらに他の目的は、長
手方向の孔がその外側の円筒状表面と必ずしも同心では
ないファイバ軸合せフェルールをレンズに装着する方法
を提供することにある０本発明のさらに他の目的はレン
ズとフェルールとの簡潔な組合せを提供することにある
。

簡単に述べると、本発明は光ファイバ軸合せフェルール
を第１端におけるレンズのような光学装置と第１とは反
対側の第２１を有するコネクタ本体に取付ける方法に関
する。コネクタ本体はその第２端に凹み領域を有してい
る。この凹み領域は上記光学装置の光軸を中心にしてい
る。第１および第２の表面以外の本体のその他の部分は
予め決めた形をしている。剛性のある軸合せロッドは、
その軸に沿って長手方向にだけ移動できるように、摺動
可能な取付は手段に取付けられている。摺動可能な取付
は手段は、ロッドの摺動可能な取付は手段に入った部分
が上記光学装置の光軸と同軸になるように、配設されて
いる。長手方向に延長し、かつ内径がロッドの外径より
も僅かな大きさの孔を有する細長いフェルールが設けら
れている。ロッドの一端がフェルールの孔に挿通されて
いる。

ロッドが凹み領域の底に当接するまで、ロッドをコネク
タ本体の方向に前進させる。フェルールの一端が第２の
表面に接触するようにフェルールを位置させる０次に、
フェルールを第２の表面に接着する。

上記剛性のある軸合せロッドの取付は工程は、スリーブ
を準備し、ロッドをスリーブに挿通し、ロッドとスリー
ブの組合せ体を摺動可能な軸合せ手段に挿通することか
らなっていてもよい、スリーブを移動してフェルールに
当接させ、さらにスリーブをボディの方向に移動させて
フェルールを本体に押し付けることにより、フェルール
を本体に接触する位置に置くことができる０本体の残り
の部分は円筒形に形成してもよい、その場合は、本体を
取付けることにより、ロッドの摺動可能な軸合せ手段に
入っている部分が円筒の表面と同軸になる。

本体の端部は環状のカラーを有してもよい、その場合は
、接着工程は上記カラーと上記フェルールの間に接着剤
を挿入することを含む。

本体の残り部分の第２端部のまわりにスリーブを、その
一部が第２端から突出るようにして、取付けることがで
きる。その場合、スリーブの内面は接着剤に接着しにく
くなっている。接着工程は、上記スリーブと上記フェル
ールの間に接着剤を挿入することを含む、この場合、取
付方法はスリーブを本体から取外す工程を含む。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明する。

本発明による取付は方法は、第１図に示すタイプの軸合
せ固定具１０を使用する。固定具ｌＯは結合部１１を有
し、この結合部からはアーム１２と１３が延出している
。アーム１２はコネクタ本体１６の外周を受入れるのに
丁度よい大きさの孔もしくは空洞を有している。アーム
１３には精密な孔が形成されている。

コネクタ本体１６は成形技術を用いてプラスチックある
いはガラスから低コストで形成することができる０本体
１６の第１端はレンズの形をした表面を有している。第
２端１９は円錐形の空洞もしくはＶ型口み２１を有し、
その小径端は表面１８により形成されるレンズの光軸上
にある。コネクタ本体１６を固定具１６に取付けると、
孔１７の長手方向軸はレンズの光軸と合致する。

端部１９はエポキシのような接着剤を保持するために使
用できる円周方向に形成されたカラー２２により囲まれ
ている。カラー２２の内面は軸合せフェルール２４の使
用目的に用いられる個所ではないからガラス成形技術に
より内側テーパーの形状に容易に形成することができる
。

光ファイバ保持用フェルール２４は、光ファイバの挿入
を容易にするため、一端が円錐形フレアになった長手方
向に延長する孔２５を有する所定長の毛細管で形成して
もよい、孔２５の軸と管２４の外側円筒面は必ずしも同
軸ではない、このため、フェルールの外側表面を軸合せ
目的に使用する従来のフェルール取付は方法の信幀性は
低かった。

本発明によれば、フェルールの孔２５は、フェルールが
本体１６に取付けられた時に、レンズの光軸と軸が合致
した状態で保持される。これは下記のように行われる。

剛性のある軸合せスリーブ３２を孔１７に挿入する。軸
合せロッド３１の一端をフェルールに挿入する。ロッド
の他端をスリーブ３２に挿通する。少量の屈折率整合流
体を本体１６のＶ型口み２１に入れる０本体１６はその
第２端を孔１７に向けて空洞１４の底部へ挿入する。レ
ンズを空洞１４に保持するため止めを使用してもよい０
例えば、本体１６の第１端がテーブル３０の上面で止る
ように、固定具１０をテーブル３０の上に位置させても
よい、ロッド３１を本体１６の方へ移動して、Ｖ型口み
２１に入れ、その底に到達させる。こうして、ロッドの
端をレンズの光軸上に配置する。ロッド３１は孔１７の
中で心出しされているのでＶ型口みから離れた方のロッ
ドの端も実質的にレンズの光軸にその軸が合致する。フ
ェルール２４は、このようにして正しく軸合セされてか
ら、本体１６に当接される０次に、接着剤３３をカラー
２２の中に入れてフェルール２４を本体１６に固定する
。

フェルール２４が本体１６の上に来るように固定具ｌＯ
を配向した時、フェルール２４０重量は通常、フェルー
ルと本体の間にシールを形成するのに十分な大きさであ
る。このシールによって、接着剤が凹み２１にしみ込む
のを防ぎ、従ってロッド３１が本体１６に接着されるの
を防ぐことができる。固定具１０がそれ以外の配向状態
に配置された場合には、このようなシールを行うために
フェルール２４を本体１６に押し付けることが必要であ
ろう、このシールはフェルール２４が本体１６に強く押
されるようにスリーブ３２をフェルール２４に押し付け
ることによって形成することができる。接着剤が乾燥も
しくは硬化した後、コネクタ本体とフェルールの組合せ
体を軸合せ固定具から取外すことができ、ロッド３１も
フェルールから取外すことができる。

フェルールの角度的な軸合せは孔１７の位置を利用して
確保される。孔１７は本体１６の第２端１９から離れた
位置にあるので、固定具アーム１３に十分な精度で孔１
７を明ければ、ロッド３１がＶ型口み２１から延出する
にしたがって光軸から外れて行く角度を制限することが
できる。本体１６の中にＶ型口みを形成できる横方向精
度によって、レンズに対するロッドの、従ってフェルー
ルの横方向軸合せが確保される。ロッド３１はフェルー
ルの孔を通って延長しているので、フェルールの外側の
表面と内側の孔の軸との間では特別な関係は要求されな
い。

ある実施例では、アーム１２と１３は２．５４ｃｍ離れ
ていて、アーム１２と１３の厚さは、それぞれ０．６４
ｃｍと０．３２ｃｍであった。空洞１４の直径は１．Ｏ
ｃｍ＋ｏ、ｏｏｌ、−０，０００であり、孔１７の直径
は０．５ｕ±０．０１３ｍであった。スリーブ３２は２
５ゲージの皮下注射用の管を２ｃ１１の長さに切ったも
ので、孔１７にぴったりとしかし摺動可能に入るものを
使用した。ロッド３１は＃１００ドリルロッドで、その
直径は０．１２７ｍであった。

本体１６は長さ１．２１の成形ガラス製拡大ビームレン
ズで、外径が０．９９ｃｍであった。フェルールはガラ
スの毛細管で、長さは６鶴、外径は２．５ｍであった。

孔２５の直径は０．１２７鶴であった。

フェルールと本体を第１図に示すように固定具１０の中
で軸合せを行った後、デヴコン（Ｄ　ｅｖｃｏｎ）の５
分間接着剤をカラー２２の内側に塗布し、乾燥させて組
立品を作った。

上述したタイプのコネクタ本体とフェルールの組合せ体
を使ってファイバと光源、検出器もしくは他のファイバ
の間で光を連続して送ることができる。ファイバとファ
イバの接続の仕方を第２図に示す０図示されたコネクタ
では、２つのコネクタ本体４０と４１は結合管４２の中
に取付けられている。外径が１２５ミクロンのマルチモ
ード光ファイバ４４と４５は、それぞれフェルール４６
と４７に挿入された。光ファイバの末端は、屈折率整合
流体を予め入れてあったＶ型口みの底に当接させた。屈
折率整合流体の代りに屈折率整合接着剤を使えば、永久
的な結合を行うことができる。

第２図に示したタイプのコネクタで達成した最小の減衰
量は０．７ｄＢであった。上記の方法を用いれば、約１
ｄＢの減衰量のカプラーを日常的に製造することが可能
になるものと予想される。

カラー２２は軸合せに使用する個所ではないので、コネ
クタ本体はこのようなカラーなしで成形し、成形工程を
簡単にしてもよい、第１図と同様な要素に参照符号にプ
ライム記号（′）を付けた第３図では、本体５２の第２
表面５１にはＶ型口み５３だけが形成されている。フェ
ルール２４′を表面５１に相接して配置する前に、スリ
ーブ５５を本体５２の第２端を囲むように取付けると、
スリーブ５５とフェルール２４′と表面５１により接着
剤５６を入れる空洞が形成される。接着剤を塗布して、
それが硬化してから、孔１４’の底部に入っていた本体
５２を取外す、接着剤５６がスリーブに付着するのを防
ぐため、スリーブ全体もしくはその内面を非粘着性の合
成樹脂ポリマーのような材料で形成する。こうして出来
た装置はコネクタ本体５２と接着剤で出来た円筒状カラ
ーを用いてコネクタ本体に固定された押えリング２４′
とを有する。この場合、カラーの外部の円筒表面は本体
の外側表面と面一になっている。

スリーブ３２はフェルール２４を本体１６の方向に押す
場合役立つが、これは不可欠なものではない、もし孔１
７が十分に小さくロッド３１がその中にぴったりと嵌合
されているが摺動できる場合には、ロッド３１を使って
フェルールの角度的な軸合せを行うことができる。もし
軸合せ固定具が、第１図に示すように、垂直に配向され
ていると、フェルールが端部１９に落下することもある
。

もし必要なら、フェルール２４を手で掴んであるいは道
具を使って端部１９に押し付けることもできる。

単一のスリーブ３２０代りに望遠鏡のように形成された
２つのスリーブを用いて第１図の装置を変形することも
できる。この場合、外側スリーブは孔１７に適切に嵌合
し、内側スリーブは外側スリーブ内に摺動可能に嵌合す
るものとする。

本発明の方法は凸型ビーム拡大レンズについて説明した
が、この方法はエレクトロニクス・レターズ１９８６年
１月１６日発行２２＠第２号１０５〜１０６頁に記載さ
れたケイ・ピー・ジェトルツェイエスキ他による「単一
モード光ファイバ・ギャップ装置のためのテーパビーム
エキスパンダ」に述べられているテーパビームエキスパ
ンダのような他のタイプのビーム修正装置にも適用でき
る。

コネクタの片側の大径端にはエツチング、ドリリング等
によって軸方向の凹みが形成されなければならない０円
筒状の大径端は固定具の空洞中に挿入され、上述したよ
うにフェルールが装着される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フェルールをレンズに取付けるため軸合せ用
固定具を使用する方法を示す図、第２図は、第１図で示
した方法で形成された２つのカプラー本体レンズを用い
た拡大ビームカプラーの断面図、第３図は、フェルール
軸合せ方法の他の例を示す図である。 図面において、１４．１４′は空洞、１６はコネクタ本
体、１７は精密加工孔、１８は第１端、１９は第２端、
２１はＶ型口み、２２は円周方向カラー、２４は軸合せ
フェルール、３１は軸合せロッド、３２はスリーブであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学装置に光ファイバ軸合せフェルールを取付ける
   方法において、 第１端および第２端と、この第２端にある凹み領域を有
   する光学装置を準備し、この場合、上記凹み領域の中心
   を上記光学装置の光軸と合致させ、予め決められた位置
   に上記光学装置を取付け、剛性のある軸合せロッドを、
   その軸に沿って長手方向にだけ移動できるように摺動可
   能な取付け手段の取付け、この場合、上記摺動可能な取
   付け手段を、上記ロッドの上記摺動可能な取付け手段の
   中に入った部分が上記光学装置の光軸と同軸になるよう
   に配設し、 長手方向に延長し、かつ内径が上記ロッドが通るのに十
   分な大きさの孔を有する細長いフェルールを準備し、 上記ロッドの一端を上記フェルールに挿通し、上記ロッ
   ドが上記凹み領域の底部に接するまで、上記ロッドを上
   記光学装置の方向に前進させ、上記フェルールの一端が
   、上記第２端に接するように上記フェルールの位置決め
   を行い、 上記フェルールを上記第２端に接着することよりなる光
   学装置に光ファイバ軸合せフェルールを取付ける方法。 ２、上記剛性のある軸合せロッドを取付ける工程は、ス
   リーブを準備し、上記スリーブに上記ロッドを挿通し、
   上記ロッドとスリーブの組合せを摺動可能な軸合せ手段
   に挿入することよりなる請求項１の方法。 ３、上記フェルールの位置決め工程は、上記スリーブを
   移動して上記フェルールに接触させ、上記フェルールを
   上記光学装置に押付けるため、上記スリーブをさらに上
   記光学装置の方向へ移動することよりなる請求項２の方
   法。 ４、上記光学装置の残りの部分は円筒形を成しており、
   上記光学装置取付け工程を行うことにより、上記ロッド
   の上記摺動可能な軸合せ手段に入った部分が上記円筒の
   表面と同軸になる請求項１の方法。 ５、上記光学装置の第２端は環状カラーを含み、上記接
   着工程は上記カラーと上記フェルールの間に接着剤を挿
   入することを含む請求項１の方法。 ６、上記光学装置の残りの部分の第２端のまわりにスリ
   ーブを、その一部が上記第２端から突出すように、配置
   する工程を含み、上記スリーブの内側表面は上記接着剤
   に対し接着しにくいものであり、接着工程は上記スリー
   ブと上記フェルールの間に接着剤を挿入することを含み
   、上記取付法は、さらに上記光学装置から上記スリーブ
   を取外す工程を含む請求項１の方法。 ７、光ファイバ軸合せフェルールをコネクタ本体に取付
   ける方法において、 第１端におけるレンズ状の表面と、その第１端とは反対
   側の第２端と、この第２端における凹み領域を有し、こ
   の凹み領域は、上記レンズ状の表面の光軸を中心として
   おり、上記第１端と第２端以外の残りの部分は予め定め
   た形を有しているコネクタ本体を準備し、 予め決めた形の上記コネクタ本体を受入れる空洞とこの
   空洞と同心に形成された孔を有する固定具を準備し、コ
   ネクタ本体を上記空洞に取付けると、上記孔の長手方向
   軸が上記レンズ状の表面の光軸と同軸になるように、上
   記孔を位置させ、剛性のある軸合せロッドを、このロッ
   ドが上記孔と同軸になるように、上記孔に挿通し、 長手方向に延長し、かつ内径が上記ロッドが通るのに十
   分な大きさの孔を有する細長いフェルールを準備し、 上記ロッドを上記フェルールの孔に挿通し、上記コネク
   タ本体の第２端を上記孔の方向に向けてこの本体を上記
   空洞に挿入し、 上記ロッドが上記凹み領域の底に当接するまで上記ロッ
   ドを上記コネクタ本体の方向に前進させ、上記フェルー
   ルの一端が上記第２端表面に当接するようにフェルール
   を位置させ、 上記フェルールを上記第２端表面に接着することよりな
   る光ファイバ軸合せフェルールをコネクタ本体に取付け
   る方法。