JPH02110410A - 調整可能な光フアイバ用コネクタおよび光フアイバの接続方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、長さの異なる光ファイバの間または光源と受
光器光ファイバの間で接続するために用いられるコネク
タに関するものであり、と＜Ｋ。

接続部を通って行われる光エネルギーの伝送を最適にす
るために調節でき、接続を断ち、次に再び接続しても調
節が損われないコネクタに関するものである。

〔発明の背景〕

データすなわち光情報を伝送するために光ファイバを使
用することが、近年急激に増加している。

そのような伝送装置の心臓部は珪酸ガラスまたはその他
の適当な材料で作られ、光エネルギーを制御可能状態で
伝えることができる「光チューブ」すなわち光導波器を
作るために適切な物質を被覆された光ファイバである。

光ファイバは極めて細く（たとえば直径１００ミクロン
）、光ファイバをデータ伝送装置に組込む時は異なる光
ファイバを相互に接続する必要がある。光コネクタの主
な機能は、一方の光ファイバから次の光ファイバに光エ
ネルギーを低損失で結合することであるが、接合部にお
ける損失を絶対に最少にするように、結合されるコアを
極めて精密に整列させる必要がある。

２本の光ファイバの間で可能な最良の結合は、光ファイ
バの端部を平らに研磨し、それらの端部を直接突き合わ
せることにより達成される。ガラスと空気の境界面にお
けるフレネル損失を無視すると、そのような結合の損失
は０．２ｄＢのオーダーとなる。この種の接続には、非
常に精密な装置を必要とし、永久的な接続に最も適する
。接続をくシ返えし行うためには一層頑丈なコネクタを
必要とするが、そうすると損失が増大することになる。

光ファイバ結合装置における損失の主な原因は６つある
。最も大きい損失は横方向のずれにより生ずるものでそ
る。すなわち、横方向にずれた光ファイバは両方の中心
軸が整列していない。また、被着層内のコアの位置に対
して光７アイパの製造者は厳しい許容誤差を課すが、中
心コアのどのような偏心も横にずれた状態として取扱わ
れる。２本の光ファイバの中心軸が相対的に傾いた時に
角度損失が起きる。光ファイバの端部から出た光は円錐
形状になって進むから、光ファイバの間隔が広くなると
損失も大きくなる。ちシやほこり、表面の凹凸および向
き合う端部が互いに垂直でないと、それらの端部が互い
に分離させられて損失が生ずる。光ファイバの「開口数
（ＮＡ）」、コアの同心性、コアの偏心性およびコアの
直径の変動を含め庚、光ファイバの光学的パラメータの
変化によりコネクタ外部（光ファイバ固有）の損失が生
じさせられる。最後に、一方の透明な媒体から、その媒
体とは屈折率が異なる別の媒体へ光が進む時に１送られ
た光の一部が反射されて失われるから、フレネル損失が
常に起きる。ガラスから空気へ光が入射すると、各面ご
とに０．２　ｄ　Ｂの７レネル損失が起きることがある
。その損失は、屈折率を一致させる流体を用いることに
よりなくすことができ、または反射防止コーティングを
用いて減少できる。

上記のような損失をできるだけ少くするため邊突き合わ
せ接合の許容誤差はできるだけ小さくなければならない
。しかし、接合部にどんなに小さいほこりが付着しても
結合損失が大幅に増大することになるから、光ファイバ
の端部は周囲の条件から常に保護せねばならない。

接続に関連する上記諸問題は、コアの直径である１００
μから、取扱いが一層楽な数■の大きさ壕で光ビームの
直径を大きくする「ビーム拡大」技術を用いて小さくで
きる。そのようにして拡大されたビームは小さいほこシ
よシかなり大きいから、そのほこシに起因する損失は小
さくなる。更に、相対的にいえば、ミクロな状況よりも
マクロな状況を取扱うのであるから、接続の全ての面が
、製作から保守までにわたって簡単になる。

光ファイバをレンズの焦点に置いたとすると、そのレン
ズから出た光は、光ファイバのコアの直径よりはるかに
長い直径の平行なビームにされ、各党ファイバが適切な
レンズを有するものとすれば、一方の光ファイバからの
点像が他方の光ファイバのレンズの焦点に形成されるこ
とになる。ビーム拡大コネクタは、横方向のずれおよび
端部の分離に起因する損失を明らかに減少する。しかし
、オートコリメーションのためにそれらのコネクタは角
度のずれによる損失を増大する。

原理的には、端部突き合わせ接合の確度と同じ確度で光
ファイバがレンズの焦点に位置させられたとすると、損
失はビーム拡大結合器における損失と同じである。ビー
ム拡大技術を用いる結合器が現在何種類か市販されてい
る。光ファイバ・コネクタに使用するのが最も容易なレ
ンズの１つが屈折率分布形（ＧＲＩＮ）レンズである。

円筒形のＧＲＩＮレンズは、それの端面が平らなことを
除き、通常の球面レンズと機能が等しい。

それの軸線に沿う屈折率の変化のためにＧＲＩＮレンズ
の独特の特性が生じ、広い範囲の光学的パラメータを発
生させるためにそのＧＲＩＮレンズを製作者が製作でき
る。レンズの長さが、ある特定の波長においてレンズ内
に含まれるピッチ、または完全な波長の部分を決定する
。点光源から平行ビームを発生させるためには４分の１
ピツチレンズを吏用する必要がある。

接合部内の４分の１ピンチＧＲＩＮレンズが他方のレン
ズに対して角度θだけ傾斜させられたとすると、送られ
る像は受けるレンズの軸に対して式Ｚ＝ｔａｎθ／Ｎ　
ｏ　Ａによシ与えられる値だけずらされる。ここに、θ
は傾斜角、ＮｏおよびＡはＧＲＩＮレンズのパラメータ
である。それらのレンズのパラメータは、レンズの焦点
距離ｆとの間で、ｆ＝１７Ｎ　ｏ　Ａという関係を有す
る。各種のＧＲＩＮレンズに対して、１度の傾斜角によ
る損失は約６ｄＢから１０ｄＢより十分に大きい範囲に
わたることがある。更に、光ファイバのコアの寸法が小
さくなるにつれて傾斜による損失は一層大きくなる。

ＧＲＩＮレンズコネクタにおいてレンズまたは光ファイ
バの位置姿勢に傾斜の変動があると、送られる像は受信
光ファイバ上に集束させられない。したがって、極めて
高いコストにつく非常に小さい許容誤差を必要とするこ
となしに、傾斜損失全最少にするコネクタを得ることが
望ましい。

上記原理は、ＧＲＩＮレンズではなく、他の結像レンズ
にも適用される。レンズの焦点に像が結ばれたとすると
、角度θの傾斜により、光ファイバの端面においてＺ＝
ｔａｎθ／ＮｏＡ　＝　ｆ　ｔａｎθ中ｆθの移動が生
ずる。なぜなら、小さい角度θに対してはθキｔａｎθ
だからである。

特許願昭和６１年第８２３９９号には、上記要求の全て
を満す傾斜調節可能な光ファイバコネクタのいくつかの
実施例が開示されている。光ファイバと光ファイバを接
続するため、および光源と光ファイバを接続するための
コネクタがその特許願に開示されている。それらのコネ
クタは希望の結果を達成するために軸線方向傾斜原理ま
たは半径方向傾斜原理を用いる。

〔発明の概要〕

本発明は、とくにビーム拡大レンズすなわち結像レンズ
型のコネクタすなわち結合器に関連する傾斜問題と、光
ファイバの端部をレンズの焦点に置くという極めて厳し
い許容誤差の要求を克服することを意図するものである
。本発明は、製作コストが低く、使用時には容易に気密
封止でき、切離しおよび再接続のために努力なしで取扱
うことができ、それを通じる光エネルギーの伝送を最適
にするために調節できる新しいコネクタすなわち結合装
置で実施される。本発明の結合装置は、サブミクロンの
分解能を達成できるコンパクトな構造を達成するために
新規な傾斜技術に組合わせてレンズの特性を用いる。更
に、本発明の原理を具体化した、調節をほとんど、また
は全く必要としない装置を、光を任意の寸法または任意
の数の受波光ファイバへ結合するために光源結合器、減
衰器またはコネクタとして使用できる。

この明細書の全体にわたって、「最適」という用語およ
びそれの変形は「定められた諸条件の下で最も好ましい
」というような広い意味を持つことを意図するものであ
る。結合器のための「最適」な信号の強さは得ることが
できる最穴の強さであるが、減衰器の場合には最大よシ
小さい希望の信号強度である。

１つの態様においては、本発明は、ねじを切られたボス
と軸線方向の貫通穴をおのおの有する一対のベース板を
利用する。各貫通穴は、ビーム拡大レンズすなわち結像
レンズを保持するホルダおよびそのレンズに関連する光
ファイバを所定の位置に受けるようにされる。そのレン
ズホルダをベース板から切離し、かつベース板に再び連
結できるように、レンズホルダはベース板のボスにねじ
合わせるナツトを有する。ベース板の向き合う面の間に
弾性部材が挾まれ、２組のねじが一方のベース板から弾
性部材を貫通して他方のベース板を貫通してベース板を
相互に連結する。弾性部材の中心空所がレンズの向き合
う面全含み、ベース板をシール接触させることによシそ
の中心空所を周囲の雰囲気から密封できる。コネクタが
組立てられると、一方の光ファイバから接続部を通って
他方の光ファイバへ、およびそこから適当な受光器へ試
験光を送ることができる。一方のレンズおよびそれの光
ファイバの角度の向きを他方のレンズおよびそれのファ
イバに対して変えるように、１組のねじを粗調節できる
。調節中は受光器をモニタし、検出された出力が希望の
レベルにほぼ近づくまで前記１組のねじを調節し、それ
から、検出された出力が最適になるまで別の１組のねじ
が精密調節される。別の１組のねじのピンチは最初の１
組のねじのピッチよシ細かい。先に述べたように光ファ
イバの一方または両方が接続部から切離されたとしても
、ベース板はそれの調節された条件を保ち、再接続後の
損失増穴の心配なしに光ファイバを接続部へ再接続でき
る。

以上は、ねじを軸線方向に調節することによυ希望の結
果を達成する実施例を表すものである。

光ファイバと、ハウジングの内部に取付けることができ
るレンズホルダに対して半径方向へ向けられるねじを用
いて同じ結果を得ることができる。

また、その結果は、光ファイバとレンズホルダをハウジ
ングに対して調節できるように、光ファイバとレンズホ
ルダの上にはめ合わされる再使用可能な調節ジグを用い
ることによシ半径方向傾斜コネクタで達成できる。次に
、注封により光ファイバとレンズホルダをハウジングに
対して固定でき、その後でジグを外す。そのような構造
においては、行われている調節を損わずに光ファイバと
レンズホルダをハウジングから外すことができない。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の光ファイバ結合装置１０の一実施例がｖ、１図
に示されている。この結合装置１０は、光エネルギーの
態様の光信号を一方の光ファイバ組立体から他方の光フ
ァイバ組立体へ、接続部における損失が最小の状態で、
送ることができるように一対の光ファイバ組立体１２．
１４の端部を突き合わせた関係でこれら組立体を接続す
るために使用される。それらの光ファイバ組立体１２．
１４は、それぞれ、被覆された光ファイバコア１２＆。

１４＆と、光ファイバコアを囲むプラスチック被覆１２
ｂ　、　１４ｂと、プラスチック被覆を囲む保護ケーブ
ルすなわちシース１２（！　、　１４ｅを典型的に含む
。

第３図を参照して、各被覆光ファイバコア１２＆。

１４＆は屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮ）７２に終端す
る。そのレンズ７２は、光ファイバコアの端部がそのレ
ンズに焦点に位置させられ之とすると、光信号を拡大し
、平行にして受光ＧＲＩＮレンズへの伝送を改善するこ
とがわかる。本発明のために適当なＧＲＩＮレンズは、
日本板ガラス株式会社から５ＥＬＦＯＣ（商標）という
名称で入手できる。

第１図と第２図を参照して、各光ファイノく組立体１２
．１４は、後述する適切な接続機構を介して対応するベ
ース板１６．１８の中に受けられることがわかるであろ
う。各ベース板１６．１８の一方の表面から中心ボス２
０．２２が外方へ突き出る。各ボスの外面にはねじ３６
が切られ、中心穴３８が軸線方向に貫通する。その中心
穴はベース板も貫通して、ベース板の平らな反対側の表
面に出る。後述する目的のために、穴３８の側壁にキー
溝４０が機械加工される。

各光７アイμ組立体１２．１４の端部にレンズホルダ２
４．２８が増付けられる。各レンズホルダには自由に回
るナラ）２６．３０がそれぞれ取付ｔ／−ｊられる。各
レンズホルダにはキー４２も設けられる。そのキー４２
は前記キー溝４０の中に挿入される。光ファイバ組立体
１２．１４をそれのベース板に組立てたい時には、キー
４２をキー溝４０の中に入れてレンズホルダ２４．２８
を適切な軸線力向の穴３８の中にすベシこませ、それか
らナツト２６．３０をボス２０．２２のねじ３６にねじ
合わせる必要があるだけである。ナツトとねじを完全に
締めつけると、レンズホルダはベース板内の所定の位置
に保持される。

再び第２図を参照して、ベース板１６の円周方向周縁部
の近くに２組の貫通穴４４と４４ｍが互いに隔てられて
交互に配置されていることがわかる。

また、ベース板１８の円周方向の周縁部の近くにねじ穴
４６　、４６ｍが互いに隔てられて交互に配置される。

ねじ穴４６　、４６１は貫通穴４４　、４４＆にそれぞ
れ整列させることができる。ねじ３４゜３４＆が貫通穴
３４　、３４１の中にそれぞれしまシばめ状に挿入され
、それからねじ穴４６　、４（ｉａの中にねじこまれる
。ねじ３４のピッチは少くとも約１４２溝山／ｃｒｎ（
５６溝山／インチ）でなければならず、ねじ３４１Ｌの
ピンチは少くとも約２０３山／ｃｍ（８０山／インチ）
でなければならない。ねじピッチをもつと大きくすると
調節段階の分解能が高くなる。最後に、弾性ワッシャ部
材３２が設けられる。

そのワッシャ部材にはねじ穴４６　、４ｓａと穴４４゜
４４ｍにそれぞれ整列できる貫通穴４８　、４８ｍと、
中心空所５０が設けられる。中心空所５０の形は本発明
にとっては重要ではない。

第２図に示されている部品は第１図に示すように一緒に
組立てられ、光ファイバ組立体１２．１４はベース板１
６．１８の面へ接続され、ベース板１６．１８の反対側
の面は向き合って連結され、それらのベース板の向き合
う面の間に弾性ワッシャ部材３２が扶まれる。ねじ３４
が貫通穴４４゜４８に挿入されてねじ穴４６にねじこま
れ、それらのねじが締付けられると、ベース板１６と１
８の間にワッシャ部材３２を封止しつつ固定する。

ねじ３４＆が貫通穴４４１Ｌと４８１の中に挿入され、
ねじ穴４６＆にねじこまれる。最初は、固定力を生じな
いように、それらはベース板へゆるく取付けられる。ベ
ース板とワッ／ヤ部材金初めて組立てる時は、穴３８の
中にしまりばめされる心出し棒までベース板をすべらせ
、ねじ３４が初めの位置にセットされた時に、ベース板
の軸線が初めて整列させられるようになる。

ワッシャ部材３２は、周縁部が連続しているものとして
、およびベース板の向き合う面に接触する平らな面を有
するものとして第２図に示されている。水中での使用に
おけるように、結合装置の内部を密封したい場合には、
そのような部材はとくに有用である。そのような用途に
おいては、ボス２０，２２の端面と、ナツト２６の内面
との間に０リング（図示せず）を置くことができる。密
封を求められないとすると、ねじ３４，３４！Ｌ１に通
すことができる適切な穴を有する、ベルビル・ワッシャ
のような環状ばね部材としてワッシャ部材３２を形成で
きる。あるいは、ワッシャまたはばね部材自体をねじが
通る必要がないように、ねじにより形成された周縁部内
に環状ばね部材（またはワッシャ部材３２）を設けるこ
とができる。通常はワッシャ部材３２はゴムまたは軟質
プラスチック材料から形成されるが、希望によっては軟
かい金属（たとえばインジウム）を用いることも可能で
ある。

上記ワッシャ部材３２０代りに、市販の０リングで結合
装置の内部を密封することが可能である。

一方のベース板の向き合う面にＯリングを受ける環状溝
を設けることができる。その０リングの一部はベース板
の面から突き出る。ねじ３４が締付けられた時に他方の
ベース板の向き合う面が密封接触させられるから、他の
ベース板の面にはＯリングを受ける溝は不要である。こ
の災施例においては、０リングはねじ３４　、３４１の
周縁部内に設けることが好ましい。

次に第３図を参照して典型的な光ファイバ組立体１２に
ついて説明する。第３図は実際の部品の寸法よシはるか
に大きく拡大して描いておることを理解されたい。

光ファイバ組立体１２はいくつかの部品で構成される。

それらの部品とは、典型的には極めて細い（たとえば直
径１００ミクロン）のシリカまたはドープされたシリカ
ガラスである被覆されたコア１２ａと、このコアを囲む
プラスチック被覆１２ｂと、弾力のあるプラスチック材
料から作られ、被覆コアとプラスチック被覆を保護する
ケーブルまたはシースである。シースの外径は４Ｉｌｌ
Ｉのオーダーである。

この光ファイバ組立体の端部におりては、約１３簡の長
さにわたってシースがプラスチック被覆からはぎ取られ
、用いるかどうかは随意でおるが、用いることが望まし
い内部かしめスリーブ５２が露出している被覆１２ｂの
上にかぶせられて、かしめられる。用いなくてもよいが
用いることが望ましい外側かしめスリーブ５４が、内側
かしめスリーブ５２の内端部近くでシース１２ｅにかぶ
せられ、かしめられる。光ファイバ組立体の自由端部に
おいては、被覆コア１２１Ｌの非常に短い部分が露出さ
せられる。

スリーブ５２と５４がかしめられている光ファイバ組立
体１２は光ファイバフェルール５６の中にすべりこませ
られる。フェルール５６は、外側かしめスリーブ５４を
ゆるく受ける軸線方向の穴６０を有する拡大された第１
の部分５８と、内側かしめスリーブ５２を受ける短い直
径の軸線方向盲穴６４を有する短い直径の部分６２と、
光ファイバ組立体１２の被覆コア１２ａｔ−短い長さだ
けきつく受ける細い軸線方向穴６８を有する端部６６と
を有する。その端部６６は傾斜縁部７０を有する。この
結合装置の用途に応じて、フェルール５６は金属、プラ
スチックまたはセラミックで構成できる。この結合装置
を高温の環境において使用する場合にはセラミックフェ
ルールが望ましい。というのは、セラミックの熱膨脹率
が光ファイバのために用いるガラスの熱膨脹率に非常に
近いからである。また、かしめスリーブを用いない時は
、かしめスリーブを用いる時と比較して光ファイバフェ
ルールを小さくできる。

シースと被覆との一部が光ファイバ組立体からはぎ取ら
れた後で、上記のように、かしめスリーブ５２．５４は
被覆１２ｂとシース１２ｅにそれぞれかしめられる。ス
リーブが光ファイバ組立体の端部を補強する機能を果す
限シ、スリーブは金属とプラスチックのいずれでも製作
できる。スリーブを光ファイバ組立体に取付けた後で、
被覆コア部が穴６８の中に入り、スリーブ５２．５４が
段付き穴６４．６０の中にそれぞれ入るように、７エル
ールは光ファイバ組立体の端部にかぶせられる。

フェルールはかしめまたはエポキシ樹脂による注封とい
うような公知のやり方で光ファイバ組立体１２に固定で
きる。注封物質を注入できるようにするために、各かし
めスリーブ５２．５４と穴６４゜６０の間のはめ合いは
わずかにゆるい。

フェルール５６が光ファイバ組立体に固定された後で、
５ＥＬＦＯＣ（商標）レンズのような大きな直径のＧＲ
ＩＮレンズ７２がレンズホルダ２４の中にはんだづけま
たは接着される。密封が重要であれば、レンズをレンズ
ホルダへはんだづけし、これによって密封できるように
レンズをメタライズできる。

次ニ、フェルール／光ファイバ組立体５６／１２がレン
ズホルダ２４に組付けられる。レンズホルダ２４は全体
として円筒形であって、それの長さはレンズ７２の長さ
およびフェルール５６の端部の長さに等しい。レンズホ
ルダ２４には、レンズ１２と７エルールの端部をきつく
受けるようにされた軸線方向の穴７４を有する。レンズ
ホルダ２４の内端部の近くに、環状肩部７８．８０を形
成する大きな直径の部分７６も有する。更に、レンズホ
ルダのバレルには長手方向へ延びるキー４２が形成され
る。そのキー４２の実際の形は、キー４２をキー溝４０
に挿入できる限シ重要ではない。

フェルール５６がレンズホルダ２４に組付ケラれる前に
ナツト２６がレンズホルダの内端部の上からはめこまれ
る。ナツト２６は内ねじ部８２と、端面８４と、必要が
あれば適渦なレンチではさむためのフラット８６とを含
む。そのナツトが所定位置に置かれると、被覆コアの端
面を含んでいるフェルールの端面がレンズ７２の端面に
接触するまで、フェルール組立体は穴７４の中にすべり
こませられる。それからレンズホルダは、接着または注
封のような任意のやυ方で、フェルールに固定される。

レンズホルダのレンズ７２とフェルール５６の間の境界
部における壁に空気穴８８が設けられる。７エルールが
レンズホルダに組付けられた時に空気と、過剰の接着剤
や注封化合物の少くとも１つをその空気穴を通って逃す
ことができる。また、フェルールの第１の部分の直径は
レンズホルダの近くの部分の直径よシわずかに長いから
、ナツト２６はレンズホルダを中心として自由に回るが
、レンズホルダの肩部８０とフェルールの第１の部分の
間に捕えられる。

上記のようにして２つの光ファイバ組立体１２゜１４が
製作されると、それらの光ファイバ組立体１２．１４ｔ
−前記のようにしてベース板１６．１８へ組付けること
ができる。キー４２はキー溝４０の中に入れられ、軸線
方向の穴３８の中に十分に挿入されると、レンズホルダ
２４の肩部７８がベース板１６．１８のボス２０．２２
の外面に接触する。このように、表面を接触させ、かつ
キーをキー溝に挿入させる機構により、光ファイバ組立
体は、それぞれのベース板へ接続されるたびに、そのベ
ース板内の所定の位置を常に占める。

本発明の結合装置が最初に組立てられると、（ＩＬ）光
ファイバのコア１２１　、１４＆の軸線がそれのＧＲＩ
ＮレンズＴ２の軸線に完全に整列させられること、また
は（ｂ）　　結合装置内で向き合うＧＲＩＮレンズ７２
．７２の軸線が完全に一致している、という保証はない
。いいかえると、一方の光ファイバから送られる映像が
受光光ファイバに対して大きくずれていないという保証
はない。どのような位置の狂いでも、これは結合装置内
部での損失の原因となる。本発明は、２枚のＣ，ＲＩＮ
レンズおよびそれに関連する光ファイバの間の相対的な
角度を調節できるようにしてその欠点を解消することに
より、希望の光エネルギー伝送を行うものである。

ひとたび調節が行われると、前記したように組立体の精
密な位置ぎめの丸めに、光ファイバ組立体が切離され、
かつ結合装置１０に再び接続されても、その調節された
条件は保たれる。何らかの理由で元の調節が損われる、
すなわち、送られた光エネルギーが劣化したとすると、
光エネルギーの伝送を再び最適にするために結合装置を
再調節できる。

結合装置の最初の調節には、完全に組立てられた結合装
置と、試験光源と、メータ状の受光器とを必要とする。

調節は非常に簡単で、所要時間も短い。試験光源からの
光信号ビームが光ファイバ組立体の一方と、結合装置と
を通されて他の光ファイバ組立体に達し、そこで受光器
によシ受けられる。受光器は信号の強さを相対的に指示
する。

次に、受信信号をモニタしながら、一方のベース板を他
方のベース板に対して粗に動かす、すなわち、粗に「傾
斜」させるようにねじ３４が回わされる。そのねじのピ
ッチは細かく、ねじの動きは正確に制御される。作業員
はどのねじを調節すればよいかと直ちに確かめることが
でき、結合装置を通る光信号の希望の強さをほぼ得るた
めに適切なねじを直ちに調節する。それから、作業員は
ピッチが非常に細かいねじ３４＆のみを用いて上記調節
金＜９返見す。ねじ３４＆による精密調節により、結合
装置を通る信号の最適すなわち希望の強さを直ちに得る
ことができる。その後で、必要があれば、粗調節ねじ３
４をベース板１６に対してねじこむことができる。

希望の信号強度が得られて、送信光ファイバの映像が受
信光ファイバに希望どおりに入射したことが示されると
、調節作業は終る。ねじ３４＆の非常に細かめピッチと
、部材３２によシ供給される弾性バイアスとの組合わせ
により、ねじ３４゜３４轟の望ましくない回転を阻止す
るようにそれらのねじは調節された状態に十分に保たれ
る。後になって結合装置の再調節が必要になった時は、
上記の調節作業をくり返えすだけでよい。

それ以上の調節が行われないか、厳しい環境において結
合装［ｔｋ用いるものとすると、接着等によシねじ３４
　、３４１をベース板へ固定することによりそれらのね
じが動けないようにできる。あるいは、調節の後で結合
装置を動けなくするために、ベース板の間で結合装置を
注封、接着またははんだづけなどによね固定することが
可能である。もつとも、その場合には再調節はできない
。

以上説明した２段階調節作業は、前記米国特許出願第８
４７，４１６号に開示されているように本発明の別の実
施例にも等しく使用でき、光ファイバ閤士または光源と
光ファイバの間の結合に使用できる。

第４図はラジアル結合装置１００を示す。このラジアル
結合装置においては、第１のフェルールすなわちレンズ
ホルダ１０２がハウジング１０４の一端内に設けられ、
フェルールの７ランジ１０８に係合し、かつハウジング
のねじ部１１０にねじ合わされるナツト１０６によりそ
の位置に固定される。光ファイバ組立体１１２は球面状
の光ビーム拡大レンズすなわち結像レンズ１１４に終端
して、それに接着される。ハウジング内に確実かつ反復
可能にレンズホルダ１０２を位置させるために、そのレ
ンズホルダはハウジングのキー溝１１Ｂに入れられるキ
ー１１６ｆｔ有しなければならない。

球面レンズ１２２と光ファイバ組立体１２４を保持する
第２のレンズホルダ１２０がハウジング１０４の他端部
からそのハウジングの中に位置させられる。

この場合には、ナツト１２６がレンズホルダ１２０の７
ランジ１２８に係合し、ハウジングのねじ部１３０にね
じ合わされてレンズホルダ１２０をハウジング内部に保
持する。レンズホルダ１２０はハウジング１０４のキー
溝１４２の中に入れられるキー１４０を有することがで
きる。

光ファイバホルダ１３２が光ファイバ組立体１２４を保
持し、球面レンズ１２２の所に終端する。そのレンズは
光７アイパホルダ１３２へたとえば接着によシ固定され
、・中心の光ファイバに融着される。

レンズホルダ１２０のねじ穴１３４にねじ１３６がねじ
こまれる。そのねじは光ファイバホルダ１３２の心出し
を行うとともに、レンズホルダ１２０とハウジング１０
４に対する光ファイバホルダの相対的１度を半径方向に
調節する。ねじ１３６が調節されると光ファイバ組立体
１２４と球面レンズ１２２は一緒に傾斜させられる。し
たがって、この実施例においては、−力の光ファイバ組
立体から他方の光ファイバ組立体へ最適な信号を送るこ
とができる。

この実施例では、軸線方向、および半径方向すなわちラ
ジアル方向の傾斜調節原理を用いる全ての実施例のよう
に、結合装置の送光器側からの光信号と受ける光ファイ
バおよびレンズの組立体に対して調節を行うことが好ま
しい。組立体が最初に組立てられた時は、送られた光信
号は結合装置の光軸に非常に近く整列させられる傾向力
；ある。

送光器側で調節すると最初の整列が損われることがあυ
、かつ最適な信号強度を得ることが困難になる。受光器
側だけで調節するならばその問題はなくすことができ、
あるいは少くとも劇的に減少できる。

いうまでもないが、第１図と第２図を参照して説明した
粗調節と精密調節の原理を用いるように、レンズホルダ
１２０の周縁部に「粗い」ねじ穴１３４と「細かい」ね
じ穴１３４ヲ交互に設けることができる。そうすると、
まず粗調節を行い、次に精密調節ねじ全光ファイバホル
ダ１３２に接触させて粗ねじを少し後退させ、精密調節
を続ける。

第５図は第４図に示す実施例の変更例を示すものであっ
て、第４図に示す永久調節機構の代シに再使用できる調
節機構が設けられる。第５図の実施例では、部品を何ら
かの理由でハウジングから外したとすると、フェルール
に対する光ファイバ組立体の傾斜角を調節できない。

第５図において、結合装置１１００に類似のラジアル結
合装置２００のハウジング２０４の一端に第１のフェル
ールすなわちレンズホルダ２０２が、ナツト２０６およ
びレンズホルダのフランジ２０８とハウジングのねじ２
１０によシ固定される。光ファイバ組立体２１２は結像
レンズ２１４に終端する。レンズホルダ２０２はキー２
１６を有し、このキーは、ハウジング２０４の長手方向
に設けられているキー溝２１８に挿入される。

円筒レンズ２２２と光ファイバ組立体２２４ヲ保持する
第２のレンズホルダ２２０がハウジング２０４の他端部
からハウジングの中に位置させられる。レンズホルダ２
２０のキー２２６がキー溝２１８に入れられ、ラジアル
フランジ２２８がハウジングの端面に係合して、レンズ
ホルダをハウジングの内部に確実に位置させる。

レンズホルダ２２０はハウジング２０４の中にほとんど
間隙なしにはめこまれて確実な位置ぎめを支援する。円
筒レンズ２２２は光ファイバホルダ２３０へたとえば接
着され、光ファイバ組立体２２４内の光ファイバもレン
ズ２２０へ融着される。光ファイバホルダ２３０は光フ
ァイバ組立体を保持し、レンズホルダ２２０の中に比較
的ゆるくはめこまれる。

もつとも、短い長さの弾性チューブ２６０がレンズ２２
２と光ファイバホルダ２３０の内端部を囲んでレンズ２
２２をレンズホルダ２２０の中心に弾性的に位置させる
。

第５図の実施例では、調節ナツト２３２の態様で特別に
設計されたジグを用いて光ファイバ組立体２２４の傾斜
調節が行われる。その調節ナツトはねじ部２３４と肩部
２３６を介してハウジング２０４のねじ部とラジアル７
ランジ２２８に係合して、レンズボルダ２２０をハウジ
ングの内部に強く保持する。

ナツト２３２の軸線方向延長部２４０が光ファイバホル
ダ２３０の延長部２４２から半径方向へ隔てられ、それ
の周縁部にねじ穴２４４が設けられる。各ねじ穴には調
節ねじ２４６がねじこまれる。前記実施例のように、ね
じ穴２４４とねじ２４６は、粗調節と精密調節を行える
ように、ねじのピンチを交互に粗および密にできる。

第５図の実施例を用いるために、右側の光ファイバ組立
体の組立ての後でレンズホルダ２２０ヲ光ファイバホル
ダ２０４の中に入れ、ナツト２３２を取付けてレンズホ
ルダを所定位置に保持する。ねじ２４６がねじ穴２４４
を貫通して光ファイバホルダ延長部２４２の外面に接触
するまで、ねじ穴２４６をねじ穴２４４にねじこむ。ね
じ２４６はピッチが粗のものと密のものを用いることが
好ましい。送光器（信号源）から受光器へ最適な強度の
信号が送られるまでねじ２４６は調節される。それから
、光ファイバホルダ２３０とレンズホルダ２２０の間の
円周方向間隙２４８に硬化性の物質を注入して光ファイ
バ組立体をレンズホルダ２２０に対して変更できないよ
うに固定する。

注封物質が硬化してから、ねじ２４６をゆるめてナツト
２３２′ｔ−ハウジング２０４から外す。レンズホルダ
２２０をハウジングの内部に永久に保持するために、そ
のナンドを第４図のナツト１２６とほぼ同じ新しいナツ
トと交換する。

レンズホルダ２２０はハウジング２０４から外し、かつ
再び挿入できるが、光ファイバ組立体２２４とレンズホ
ルダ２２０の間の傾斜角を再調節することはもはやでき
ない。この実施例は、同一の結合装置を大量に使用し、
かつ最終組立て後は調節不要である用途に使用できる。

第４図の実施例と同様に、調節原理に影響を及ぼすこと
なく、円筒レンズ２１４　、２２２の代υに球面レンズ
を使用できる。

また、第６図かられかるように、第５図のねじ２３４　
、２３８の代りに調節部材２５２をハウジング２０４の
中に滑らかに挿入できる。傾斜調節が行われている間に
調節部材２５２を所定位置に保持するために、ラジアル
ねじ穴２４５が止めねじ２５６を受けることができる。

注封物質が硬化すると止めねじ２５６１にゆるめて調節
部材２５６をハウジング２０４から外す。

次に第７図と第８図を参照する。それらの図には特許願
昭和６１年第８２３９９号に開示されているものを含め
て、本発明の結合装置の別の用途が示されている。これ
らの図には結合装置の構造の詳細は示していない。

適切なハウジングの中に全てを備えている光結合装置３
００は、前記特許願昭和６１年第８２３９９号に開示さ
れているビーム分割器とすることができ、または反射鏡
、偏光器のような他の任意の光学部材とすることができ
る。

光結合装置３００はハウジング３０２を含み、第７図に
おいては、ハウジング３０２の入力側と出力側に軸線方
向へ傾斜を調節できる光ファイバ結合装置３０４　、３
０６がハウジングに取付けられる。各結合装［１３０４
、３０６はベース板３０８と光ファイバホルダ組立体３
１０を含む。それらは第１図に示すものに類似する。各
ベース板とハウジングの間に弾性部材３１２が位置させ
られ、ベース板をハウジングへ固定して、ベース板およ
びハウジングとベース板の向きを調節するために、円周
方向に隔てられたねじ３１４の態様の固定および調節手
段が設けられる。第８図において半径方向の傾斜を調節
できる光ファイバ結合装［１３１６、３１８がハウジン
グ３０２の入力側と出力側にそれぞれ取付けられる。

各結合装置３１６　、３１８は全体として円筒形のハウ
ジング３２０と、第４図乃至第６図に示されているもの
に類似の光ファイバフェルール組立体３２２とを含む。

フェルール組立体３２２の外面とハウジング３２０の内
面の間に弾性部材が位置させられ、半径方向に向けられ
た複数の固定および調節手段たとえばねじ３２４がハウ
ジングを通って延びてフエルール組立体に当り、前記の
ように調節を行う。

第７図と第８図の実施例は次のように動作する。

まず、ハウジング３０２の送光器（入力）側の結合装置
を出た平行ビームの光軸が受光器のレンズの光軸に一致
するまで、その平行ビームの光軸を受光器側（出力側）
の結合装置のレンズの光軸に対して横方向へ向けるよう
に、入力側の結合装置をまず調節する。そうするとレン
ズの横方向のずれによる損失が減少する。入力側の調節
によシ、レンズが大きく離れている時にレンズを横方向
に整列させることが容易になる。平行ビームと受光器レ
ンズの光軸が一致すると、接着等により入力側を永久に
固定し、またはねじによシー時的に固定して傾斜角を維
持する。それから、最適な結合効率を達成するために、
適切な技術を用いて受光器側を調節する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバ結合装置の側面図、第２図
は第１図の結合装置の主な部品を示す斜視図、ｗｃ３図
は第１図に示す結合装置の中に受けることができる光フ
ァイバとレンズホルダの縦断面図、第４図は半径方向調
節技術を利用し、かつ円筒レンズの代りに球面レンズを
用いる本発明の実施例の断面図、第５図は調節を行うた
めに一時的なジグを用いる本発明の別の実施例の縦断面
図、第６図は第５図に示す実施例の変更例を示す部分断
面図、第７図および第８図は光エネルギーを透過させる
ことができる光結合装置の送光器側と受光器側で用いら
れる傾斜調節可能な光ファイバ結合装置の使用を示す略
図である。 １０　、１００　、２００　、３０４　、３０６　、３
１６　、３１８・・・・光ファイバ結合装置、１６　、
１８　、３０８・・拳・ベース板、２０．２２會ｅｅ・
ボス、２４゜２８　　、　１０２ ルダ、３４ ５６１１・・ ウジンダ。 、　１２０　、２０２　、２２０ 、３４ａ、　１３６　　、２４６ ・フェルール、１０４ ・・Φレンズホ ・・・・調節ねじ１ ．２０４・１１ハ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビーム拡大レンズすなわち結像レンズにおのおの
   終端する一対の光ファイバを端部を突き合わせた関係で
   光学的に結合するための結合装置において、この結合装
   置は、軸線方向の穴と前記レンズの１枚をその軸線方向
   の穴の中に固定するための手段をおのおの有する、各前
   記光ファイバのためのベース手段と、それらのベース手
   段の向き合う端面の間に位置させることができ、光エネ
   ルギーを透過させる弾性部材と、前記ベース手段および
   それらのベース手段の間に捕えられている前記弾性部材
   を相互に接続する第１の固定および調節手段および第２
   の固定および調節手段とを備え、それにより、一方の光
   ファイバおよびそれのレンズから他方のレンズおよびそ
   れの光ファイバへ透過できる光エネルギーを最適にする
   ように、前記第１の固定および調節手段は一方のベース
   手段を他方のベース手段に対して粗角度調節を行うため
   、および、前記第２の固定および調節手段は一方のベー
   ス手段を他方のベース手段に対して精密角度調節を行う
   ために前記第１の固定および調節手段と前記第２の固定
   および調節手段は個々に軸線方向に移動できることを特
   徴とする一対の光ファイバを端部を突き合わせた関係で
   光学的に結合するための結合装置。
2. （２）光エネルギー源から光ファイバまで光エネルギー
   を送るための位置に前記光ファイバを全体として保持し
   、かつ、前記光エネルギー源へ接続できる第１のベース
   手段と、前記光ファイバへ接続できる第２のベース手段
   と、少くとも前記第２のベース手段において前記光ファ
   イバに組合わされるビーム拡大レンズすなわち結像レン
   ズと、弾性部材と、前記ベース手段を、それらのベース
   手段の向き合う端面の間に捕えられている前記弾性部材
   へ一緒に相互接続する第１の固定および光エネルギー源
   ならびに第２の固定および光エネルギー源とを含む結合
   装置内の前記光ファイバへ光エネルギー源から送ること
   ができる光エネルギーを最適にする方法において、前記
   光エネルギー源から試験光信号を送る過程と、前記光フ
   ァイバが受けた試験光信号の強さを判定するために前記
   光ファイバを監視する過程と、受けた信号がそれの希望
   の強さに近づくまで前記ベース手段の相対的な角度位置
   を粗に変更するために前記第１の固定および光エネルギ
   ー源を調節する過程と、受けた信号がそれの希望の強さ
   になつて、それによりそれ以上の調節を求められないこ
   とを示すまで、前記ベース手段の相対的な角度位置を精
   密に変更するために前記第２の固定および調節手段を調
   節する過程とを備えることを特徴とする光ファイバへ光
   エネルギー源から送ることができる光エネルギーを最適
   にする方法。
3. （３）少なくとも１枚のレンズが球面レンズであるよう
   なビーム拡大レンズすなわち結像レンズにおのおの終端
   する一対の光ファイバを端部を突き合わせた関係で光学
   的に結合するための結合装置において、細長い円筒形ハ
   ウジング手段と、前記光ファイバの１本および関連する
   レンズを取付ける第１のフエルール手段と、前記円筒形
   レンズを内部に含み、他方の前記光ファイバを囲む光フ
   ァイバホルダを保持する第２のフエルール手段とを備え
   、前記第１のフエルール手段を前記ハウジング手段内の
   所定の位置に固定するために前記ハウジング手段に係合
   できる手段を有し、前記第２のフエルール手段は、それ
   の球面レンズを前記第１のフエルール手段のレンズに近
   接させた状態で、前記ハウジング手段内に位置させるこ
   とができ、前記第２のフエルール手段を前記球面レンズ
   から離れる向きに半径方向に延長する。円周方向に隔て
   られて１つおきに配置された複数の第１のねじ穴および
   第２のねじ穴と、前記光ファイバホルダに係合するため
   に前記第１のねじ穴と前記第２のねじ穴の中にそれぞれ
   受けられる、半径方向に延長する第１の固定および調節
   手段および半径方向に延長する第２の固定および調節手
   段とを更に含み、それにより、一方の光ファイバおよび
   それのレンズから他方のレンズおよびそれの光ファイバ
   へ透過できる光エネルギーを最適にするように、前記第
   １の固定および調節手段は前記光ファイバホルダを前記
   ハウジング手段および前記第１のフエルール手段に対し
   て粗角度調節を行うために個々に移動でき、および、前
   記第２の固定および調節手段は前記光ファイバホルダを
   前記ハウジング手段および前記第１のフエルール手段に
   対して精密角度調節を行うために個々に移動できること
   を特徴とする一対の光ファイバを端部を突き合わせた関
   係で光学的に結合するための結合装置。
4. （４）円筒形ハウジング手段と、このハウジング手段内
   にビーム拡大レンズすなわち結像レンズを取付、前記光
   ファイバを囲む光ファイバ保持手段を保持するフエルー
   ル手段と、前記光ファイバ保持手段に係合するために前
   記フエルール手段を貫通して半径方向に延長する第１の
   固定および調節手段および第２の固定および調節手段材
   を含み、光エネルギーを前記光ファイバへ送るための位
   置に全体として前記光ファイバを保持する結合装置内の
   前記光ファイバへ送ることができる光エネルギーを最適
   にする方法において、前記光ファイバが受けるために前
   記光エネルギー源から試験光信号を送る過程と、前記光
   ファイバが受けた試験光信号の強さを判定するために前
   記光ファイバを監視する過程と、受けた信号がそれの希
   望の強さに近づくまで前記フエルール手段に対する前記
   光ファイバ保持手段の相対的な角度位置を粗に変更する
   ために前記第１の固定および光エネルギー源を調節する
   過程と、前記第２の固定および調節手段を前記光ファイ
   バ保持手段に係合させるために前記第２の固定および調
   節手段を調節する過程と、前記第１の固定および調節手
   段を僅かに後退させる過程と、受けた信号がそれの希望
   の強さになつて、それによりそれ以上の調節を必要とし
   ないことを示すまで、前記フエルール手段に対する前記
   光ファイバ保持手段の角度位置を精密に変更するために
   前記第２の固定および調節手段を調節する過程とを備え
   ることを特徴とする光ファイバへ送ることができる光エ
   ネルギーを最適にする方法。
5. （５）円筒形ハウジング手段と、このハウジング手段内
   にビーム拡大レンズすなわち結像レンズを取付け、前記
   光ファイバを囲む光ファイバ保持手段を保持するフエル
   ール手段とを含む、光エネルギーを前記光ファイバへ送
   るための位置に全体として前記光ファイバを保持する結
   合装置内の前記光ファイバへ送ることができる光エネル
   ギーを最適にする方法において、ジグの軸線方向の延長
   部が前記光ファイバ保持手段の円筒形延長部から半径方
   向に隔てられるようにそのジグを前記ハウジング手段上
   に位置させる過程と、半径方向に延長する調節手段を前
   記光ファイバ保持手段に係合させるためにその半径方向
   に延長する調節手段を前記ジグの延長部を通つて向ける
   過程と、前記光ファイバが受けるために試験信号を送る
   過程と、前記光ファイバが受けた送られたエネルギーの
   強さを判定するために前記光ファイバを監視する過程と
   、受けたエネルギーが希望の強さになつて、それにより
   それ以上の調節を必要としないことを示すまで、前記ハ
   ウジング手段に対する前記光ファイバ保持手段の角度位
   置を変更するために前記調節手段を調節する過程と、前
   記ハウジング手段に対する前記光ファイバ保持手段の調
   節された位置に前記光ファイバ保持手段を固定する過程
   と、前記ジグをフエルール保持手段と交換する過程とを
   備えることを特徴とする光ファイバへ送ることができる
   光エネルギーを最適にする方法。
6. （６）ビーム拡大レンズすなわち結像レンズにおのおの
   終端する一対の光ファイバを端部を突き合わせた関係で
   光学的に結合するための結合装置において、細長い円筒
   形ハウジング手段と、前記光ファイバの１本および関連
   するレンズをおのおの保持する第１のフエルール手段お
   よび第２のフエルール手段と、前記光ファイバホルダの
   一部とそれに関連するレンズを囲む円筒形弾性部材と、
   半径方向へ延長する固定および調節手段とを備え、前記
   第１のフエルール手段と前記第２のフエルール手段は、
   前記第１のフエルール手段のレンズが前記第２のフエル
   ール手段のレンズに近接した状態でそれぞれのフエルー
   ル手段を前記ハウジング手段内の所定の位置に固定する
   ために前記ハウジング手段に係合できる手段を有し、前
   記フエルール手段の少くとも一方は、それに関連するレ
   ンズに接続されて、かつそれに関連する光ファイバを取
   付ける光ファイバホルダを保持し、前記半径方向へ延長
   する固定および調節手段は、前記光ファイバホルダに係
   合するために、それに関連するレンズから離れる向きに
   前記一方のフエルール手段を貫通して延長し、それによ
   り、一方の光ファイバおよびそれのレンズから他方のレ
   ンズおよびそれの光ファイバへ透過できる光エネルギー
   を最適にするように、前記光ファイバ手段および他方の
   フエルール手段に対して角度調節を行うために個々に移
   動できることを特徴とする一対の光ファイバを端部を突
   き合わせた関係で光学的に結合するための結合装置。
7. （７）光結合装置を通つて光エネルギーを第１の光ファ
   イバから第２の光ファイバへ送る装置において、光エネ
   ルギー入口手段と光エネルギー出口手段を有し、前記光
   結合装置を納めるハウジングと、前記入口手段において
   前記ハウジングへ接続される第１の光結合器と、前記出
   口手段において前記ハウジングへ接続される第２の光結
   合器と、送波光ファイバおよびビーム拡大レンズすなわ
   ち結像レンズを納め、前記第１の光結合器内に受けるこ
   とができる第１のフエルール手段と、受波光ファイバお
   よびビーム拡大レンズすなわち結像レンズを納め、前記
   第１の光結合器内に受けることができる第２のフエルー
   ル手段と、前記送波光ファイバおよび前記レンズから前
   記光結合装置を通つて前記受波光ファイバおよび前記レ
   ンズへ送ることができる光エネルギーを最適にするよう
   に、各前記第１のフエルール手段および第２のフエルー
   ル手段を前記ハウジングに対して傾斜可能に調節する調
   節手段とを備えることを特徴とする光結合装置を通つて
   光エネルギーを第１の光ファイバから第２の光ファイバ
   へ送る装置。