JPH02217810A - マイクロレンズによる光結合方法 - Google Patents
マイクロレンズによる光結合方法Info
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- JPH02217810A JPH02217810A JP3876989A JP3876989A JPH02217810A JP H02217810 A JPH02217810 A JP H02217810A JP 3876989 A JP3876989 A JP 3876989A JP 3876989 A JP3876989 A JP 3876989A JP H02217810 A JPH02217810 A JP H02217810A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
マイクロレンズによる光結合方法に関し、半導体レーザ
からの光を、光ファイバへ効率よく、簡易に高精度で結
合することを目的とし、フェルールの中心に穿設された
透孔の一端に、マイクロレンズを、少なくともその一部
が、前記フェルールの端面から突出しているように嵌合
し、前記マイクロレンズの突出部の周辺部と前記フェル
ールの端面とを接石材で固定し、前記透孔の中央部に円
筒型マイクロレンズを嵌挿・固定し、前記透孔の他端に
、光ファイバを挿入・固定して光結合方法を構成する。
からの光を、光ファイバへ効率よく、簡易に高精度で結
合することを目的とし、フェルールの中心に穿設された
透孔の一端に、マイクロレンズを、少なくともその一部
が、前記フェルールの端面から突出しているように嵌合
し、前記マイクロレンズの突出部の周辺部と前記フェル
ールの端面とを接石材で固定し、前記透孔の中央部に円
筒型マイクロレンズを嵌挿・固定し、前記透孔の他端に
、光ファイバを挿入・固定して光結合方法を構成する。
本発明はマイクロレンズによる光結合方法の改良に関す
る。
る。
近年、光ファイバやレーザ光源の進歩・発達に伴い、光
通信をはじめ光波術を応用した各種のシステム、デバイ
スが実用化され広く利用されるようになった。
通信をはじめ光波術を応用した各種のシステム、デバイ
スが実用化され広く利用されるようになった。
とくに、光通信で使用される発光あるいは受光素子（光
素子）と光ファイバとの間の光結合技術の良否は、光損
失の大きさ、すなわち伝送距離を左右する極めて重要な
ものである。
素子）と光ファイバとの間の光結合技術の良否は、光損
失の大きさ、すなわち伝送距離を左右する極めて重要な
ものである。
−Ｃ的には、光ファイバと光素子の間にマイクロ球レン
ズを挿入したり、光ファイバの先端を凸レンズ状に加工
して結合している。
ズを挿入したり、光ファイバの先端を凸レンズ状に加工
して結合している。
これら光結合に用いる部品は極めて小さく、加工は勿論
のこと、取扱いも熟練を必要としており、現状は必ずし
も満足できる状況ではなく、位置合わせ精度２作業性、
長期的信頬性などにおいて、より一層の改善が望まれて
いる。
のこと、取扱いも熟練を必要としており、現状は必ずし
も満足できる状況ではなく、位置合わせ精度２作業性、
長期的信頬性などにおいて、より一層の改善が望まれて
いる。
第４図は従来の光結合方法を説明する図で、代表的な２
つの例を示した。
つの例を示した。
同図（イ）はマイクロ球レンズをレンズホルダで支持す
る方法で、図中、１はフェルール、４は光ファイバ、６
１はフェルール１の中心に穿設されだ円形の透孔に挿入
した光ファイバをフェルール１に固定する接着材である
。５１はマイクロ球レンズ、１２はマイクロ球レンズを
支持するレンズホルダ、１１は光ファイバ４とマイクロ
球レンズ５１の光軸を一部させ、かつ、フェルール１と
レンズホルダ１２とを一体に固定するためのシリンダ、
１０は半導体レーザである。
る方法で、図中、１はフェルール、４は光ファイバ、６
１はフェルール１の中心に穿設されだ円形の透孔に挿入
した光ファイバをフェルール１に固定する接着材である
。５１はマイクロ球レンズ、１２はマイクロ球レンズを
支持するレンズホルダ、１１は光ファイバ４とマイクロ
球レンズ５１の光軸を一部させ、かつ、フェルール１と
レンズホルダ１２とを一体に固定するためのシリンダ、
１０は半導体レーザである。
以上の構成においては、構成部品数も多く、かつ、マイ
クロ球レンズ５１と光ファイバ４との光軸合わせを行う
ときの軸合わせ精度に影響を及ぼす接続点は、光ファイ
バとフェルール間、フェルールとシリンダ間、シリンダ
とレンズホルダ間。
クロ球レンズ５１と光ファイバ４との光軸合わせを行う
ときの軸合わせ精度に影響を及ぼす接続点は、光ファイ
バとフェルール間、フェルールとシリンダ間、シリンダ
とレンズホルダ間。
レンズホルダとレンズ間と４箇所にもなり、各部品の加
工精度の限界などから、組立て調整作業は熟練を要する
。
工精度の限界などから、組立て調整作業は熟練を要する
。
同図（ロ）はテーバ先球ファイバによる光結合方法で、
図中、４１は光ファイバ４のコア、４２はテーバ部、４
３は光フアイバ先端に形成された凸レンズ部である。
図中、４１は光ファイバ４のコア、４２はテーバ部、４
３は光フアイバ先端に形成された凸レンズ部である。
この結合方法は部品点数も少なく、全体の寸法も小さく
なるという利点があるが、半導体レーザ１０から出た光
が入射し、それを光ファイバへ集光させるレンズ機能が
一面のみであるので、高い光結合効率を得るために曲率
半径の小さい微小レンズ加工が必要である。
なるという利点があるが、半導体レーザ１０から出た光
が入射し、それを光ファイバへ集光させるレンズ機能が
一面のみであるので、高い光結合効率を得るために曲率
半径の小さい微小レンズ加工が必要である。
しかし、最近の長距離光通信に使用されるシングルモー
ドの光ファイバは、外径カ月００ｕｍ程度で、コア４１
の太さも高々１０μｍφである。
ドの光ファイバは、外径カ月００ｕｍ程度で、コア４１
の太さも高々１０μｍφである。
したがっ°（、上記の従来方法における、マイクロ球レ
ンズ５１と前記ファイバ４との光軸合わせは数μｍ以下
の精度が要求されるので、部品加工と組立て調整に極め
て高精度と熟練作業を要し、また一方、テーバ先球ファ
イバの場合は、高い結合効率を得るためには曲率半径が
１０〜２０μｍといった極微小の高精度レンズ加工を要
し、何れの場合も、品質・歩留りの不安定性や価格が高
くなるなどの問題を生じており、その解決が必要であっ
た。
ンズ５１と前記ファイバ４との光軸合わせは数μｍ以下
の精度が要求されるので、部品加工と組立て調整に極め
て高精度と熟練作業を要し、また一方、テーバ先球ファ
イバの場合は、高い結合効率を得るためには曲率半径が
１０〜２０μｍといった極微小の高精度レンズ加工を要
し、何れの場合も、品質・歩留りの不安定性や価格が高
くなるなどの問題を生じており、その解決が必要であっ
た。
上記の課題は、フェルールの中心に穿設されたｉ！７Ｌ
の−ｉに、マイクロレンズを、少なくともその一部が、
前記フェルールの端面から突出しているように嵌合し、
前記マイクロレンズの突出部の周辺部と、前記フェルー
ルの端面とを接着材で固定し、前記透孔の他端に、光フ
ァイバを挿入・固定することを特徴としたマイクロレン
ズによる光結合方法、または、前記マイクロレンズによ
る光結合方法において、前記フェルールの中心に穿設さ
れた透孔内の中央部の、前記マイクロレンズと前記光フ
ァイバの中間に、円筒型マイクロレンズを嵌挿し、前記
フェルールに接着固定することを特徴としたマイクロレ
ンズによる光結合方法によって解決することができる。
の−ｉに、マイクロレンズを、少なくともその一部が、
前記フェルールの端面から突出しているように嵌合し、
前記マイクロレンズの突出部の周辺部と、前記フェルー
ルの端面とを接着材で固定し、前記透孔の他端に、光フ
ァイバを挿入・固定することを特徴としたマイクロレン
ズによる光結合方法、または、前記マイクロレンズによ
る光結合方法において、前記フェルールの中心に穿設さ
れた透孔内の中央部の、前記マイクロレンズと前記光フ
ァイバの中間に、円筒型マイクロレンズを嵌挿し、前記
フェルールに接着固定することを特徴としたマイクロレ
ンズによる光結合方法によって解決することができる。
〔作用〕
本発明によれば、光ファイバ４と、マイクロレンズ５お
よび円筒型マイクロレンズ７は、全て１本の真っ直ぐな
円筒状のガイド孔、すなわちフ工ルールの中心に穿設さ
れた透孔２に嵌合しており、したがって、光軸合わせ精
度に及ぼす接続点は、光ファイバとフェルール間、フェ
ルールとマイクレンズ間の２箇所だけで、従来のマイク
ロ球レンズをレンズホルダで支持する方法の４箇所に比
較して半分に減少している。また、マイクロレンズの大
きさも光ファイバの外径程度、もしくは、それよりもや
−大きい１００〜２００ μｍφなので、従来のテーバ
先球ファイバによる結合方法の凸レンズ部４３の曲率半
径ｌＯ〜２０μｍに比較して、５倍以上大きくてよい。
よび円筒型マイクロレンズ７は、全て１本の真っ直ぐな
円筒状のガイド孔、すなわちフ工ルールの中心に穿設さ
れた透孔２に嵌合しており、したがって、光軸合わせ精
度に及ぼす接続点は、光ファイバとフェルール間、フェ
ルールとマイクレンズ間の２箇所だけで、従来のマイク
ロ球レンズをレンズホルダで支持する方法の４箇所に比
較して半分に減少している。また、マイクロレンズの大
きさも光ファイバの外径程度、もしくは、それよりもや
−大きい１００〜２００ μｍφなので、従来のテーバ
先球ファイバによる結合方法の凸レンズ部４３の曲率半
径ｌＯ〜２０μｍに比較して、５倍以上大きくてよい。
したがって、部品加工と組立て調整が容易となり、高精
度で高品質の光フアイバー光素子間の光結合が可能とな
るのである。
度で高品質の光フアイバー光素子間の光結合が可能とな
るのである。
第１図は本発明による実施例（マイクロレンズが球レン
ズの場合）を説明する図である。
ズの場合）を説明する図である。
フェルール１としては耐磨耗性および光ファイバとの熱
膨張係数のマツチングのよいアルミナ磁器を使用した。
膨張係数のマツチングのよいアルミナ磁器を使用した。
その作成は、先ず、焼成前に予め１２６μｍφの透孔２
を明けた、長さ６ｍｍ、外径２．５ ｍｍの磁器棒を高
温で焼成した。
を明けた、長さ６ｍｍ、外径２．５ ｍｍの磁器棒を高
温で焼成した。
同図（イ）はマイクロレンズ５として直径１２６μｍφ
のサファイア製球レンズを使用した場合で、透孔２の内
径は焼成後や一縮小するので、フェルール１を立てた状
態で球レンズを透孔内に嵌入すると、はり半分程度が端
面３から突出した状態で停止する。その状態で光学用エ
ポキシ樹脂接着材６を使用し、マイクロ球レンズ５の周
辺部とフェルール１の端面３とを接着固定した。
のサファイア製球レンズを使用した場合で、透孔２の内
径は焼成後や一縮小するので、フェルール１を立てた状
態で球レンズを透孔内に嵌入すると、はり半分程度が端
面３から突出した状態で停止する。その状態で光学用エ
ポキシ樹脂接着材６を使用し、マイクロ球レンズ５の周
辺部とフェルール１の端面３とを接着固定した。
同図（ロ）はマイクロレンズ５として直径２００μｍφ
のサファイア製球レンズを使用した場合で、この場合は
球レンズの大部分が透孔２の外側に突出した状態になる
。接着固定は同図（イ）の場合と同様に行えばよい。
のサファイア製球レンズを使用した場合で、この場合は
球レンズの大部分が透孔２の外側に突出した状態になる
。接着固定は同図（イ）の場合と同様に行えばよい。
なお、接着にはエポキシ樹脂でなく、マイクロレンズ５
の周辺部とフェルールの端面３とをメタライズしておき
、はんだその他の低融点金属で接着してもよい。
の周辺部とフェルールの端面３とをメタライズしておき
、はんだその他の低融点金属で接着してもよい。
以上、何れの場合も、マイクロレンズ５の接着固定後、
フェルール１の他端の透孔２に外径１２５μｍφのシン
グルモード光ファイバ４を挿入し、マイクロレンズ５と
の間を約４００μｍ離して、上記マイクロレンズの場合
と同様に接着材６１で接着固定した。
フェルール１の他端の透孔２に外径１２５μｍφのシン
グルモード光ファイバ４を挿入し、マイクロレンズ５と
の間を約４００μｍ離して、上記マイクロレンズの場合
と同様に接着材６１で接着固定した。
以上の接着方法によって、光ファイバの接着材による接
着の際に見られる調芯効果が、マイクロ球レンズの接着
の際にも同じように作用し、マイクロ球レンズと光ファ
イバとの軸ずれ量は±２μｍ以下と従来方法の半分以下
になり、歩留りも３倍以上と大幅に改善された。
着の際に見られる調芯効果が、マイクロ球レンズの接着
の際にも同じように作用し、マイクロ球レンズと光ファ
イバとの軸ずれ量は±２μｍ以下と従来方法の半分以下
になり、歩留りも３倍以上と大幅に改善された。
このようにして光結合系を構成し、マイクロレンズ５の
前面に約４０μｍ離して、波長１．３μｍの半導体レー
ザ１０を配置したところ、極めて良好な光結合が得られ
た。
前面に約４０μｍ離して、波長１．３μｍの半導体レー
ザ１０を配置したところ、極めて良好な光結合が得られ
た。
なお、マイクロ球レンズの先端はフェルール１の端面３
から、その一部が突出しているので、半導体レーザ１０
との距離および軸合わせを極めて容易に行うことができ
た。
から、その一部が突出しているので、半導体レーザ１０
との距離および軸合わせを極めて容易に行うことができ
た。
第２図は本発明の他の実施例（マイクロレンズが円筒型
レンズの場合）を説明する図で、同図の（イ）は直径１
２５μｍφ、長さ３００μｍ、先端が曲率半径２００μ
ｍの均一屈折率の円筒型レンズをマイクロレンズ５とし
て使用したもので、接着固定方法その他は上記第１図の
実施例の場合とは＼同様で、光ファイバとの距離調整を
この構成に合わせて最適に行えばよい。
レンズの場合）を説明する図で、同図の（イ）は直径１
２５μｍφ、長さ３００μｍ、先端が曲率半径２００μ
ｍの均一屈折率の円筒型レンズをマイクロレンズ５とし
て使用したもので、接着固定方法その他は上記第１図の
実施例の場合とは＼同様で、光ファイバとの距離調整を
この構成に合わせて最適に行えばよい。
同図（ロ）はマイクロレンズ５として、両端平面の光集
束効果を有する屈折率分布型の円筒型マイクロレンズを
使用した場合で、上記の同図（イ）に述べたものと同様
の効果を持たせることができる。
束効果を有する屈折率分布型の円筒型マイクロレンズを
使用した場合で、上記の同図（イ）に述べたものと同様
の効果を持たせることができる。
第３図は本発明のさらに他の実施例（透孔中央部に円筒
型レンズ挿入の場合）を説明する図で、図中、８はフェ
ルール１に設けた切り溝であり、その中に注入した接着
材６”によってフェルール１と円筒型マイクロレンズ７
が接着固定されている。同図（イ）は球レンズと円筒型
レンズを組み合わせた例、同図（ロ）は円筒型レンズと
円筒型レンズを組み合わせた例である。何れの例でも中
央部に挿入した円筒型マイクロレンズ７は両端平面の光
集束効果を有する屈折率分布型の円筒型マイクロレンズ
を使用した場合を図示した。これらの付加レンズは系全
体のレンズ効果を高め、結合系の小形化や性能向上に極
めて有効である。
型レンズ挿入の場合）を説明する図で、図中、８はフェ
ルール１に設けた切り溝であり、その中に注入した接着
材６”によってフェルール１と円筒型マイクロレンズ７
が接着固定されている。同図（イ）は球レンズと円筒型
レンズを組み合わせた例、同図（ロ）は円筒型レンズと
円筒型レンズを組み合わせた例である。何れの例でも中
央部に挿入した円筒型マイクロレンズ７は両端平面の光
集束効果を有する屈折率分布型の円筒型マイクロレンズ
を使用した場合を図示した。これらの付加レンズは系全
体のレンズ効果を高め、結合系の小形化や性能向上に極
めて有効である。
以上説明したように、本発明によればマイクロレンズを
光ファイバに対して、容易に、がっ精度よく位置設定す
ることができるので、光結合系の性能・信頼性の向上と
歩留り改善に寄与するところが極めて大きい。
光ファイバに対して、容易に、がっ精度よく位置設定す
ることができるので、光結合系の性能・信頼性の向上と
歩留り改善に寄与するところが極めて大きい。
第１図は本発明による実施例（マイクロレンズが球レン
ズの場合）を説明する図、 第２図は本発明による他の実施例（マイクロレンズが円
筒型レンズの場合）を説明する図、第３図は本発明のさ
らに他の実施例（透孔中央部に円筒型レンズ挿入の場合
）を説明する図、第４図は従来の光結合方法を説明する
図である。 図において、 ｌはフェルール、 ２は透孔、 ３は端面、 ４は光ファイバ、 ５はマイクロレンズ、 ６は接着材、 ７は円筒型マイクロレンズ、 ８は切り溝である。 （イ）フェルールの迭沢４皇イ晃とマイクロ５東し；λ
゛′の直イ売汐イ等しい場合ζイ）球しニス”ヒ円雀）
型じズと組ρす合ゎ（たイダ］第 】 図 （イ）マイクａｄじス゛とＩ／；ス°ホルタ゛７°°支
葡」る方！ム（Ｄ）テーパ先ｊ未ファイバー１；Ｊ８先
剃シきか五従来の光紹合方５ムと説明′ｔろ図 尾 ４ 圃
ズの場合）を説明する図、 第２図は本発明による他の実施例（マイクロレンズが円
筒型レンズの場合）を説明する図、第３図は本発明のさ
らに他の実施例（透孔中央部に円筒型レンズ挿入の場合
）を説明する図、第４図は従来の光結合方法を説明する
図である。 図において、 ｌはフェルール、 ２は透孔、 ３は端面、 ４は光ファイバ、 ５はマイクロレンズ、 ６は接着材、 ７は円筒型マイクロレンズ、 ８は切り溝である。 （イ）フェルールの迭沢４皇イ晃とマイクロ５東し；λ
゛′の直イ売汐イ等しい場合ζイ）球しニス”ヒ円雀）
型じズと組ρす合ゎ（たイダ］第 】 図 （イ）マイクａｄじス゛とＩ／；ス°ホルタ゛７°°支
葡」る方！ム（Ｄ）テーパ先ｊ未ファイバー１；Ｊ８先
剃シきか五従来の光紹合方５ムと説明′ｔろ図 尾 ４ 圃
Claims (2)
- （１）フェルール（１）の中心に穿設された透孔（２）
の一端に、マイクロレンズ（５）を、少なくともその一
部が、前記フェルール（１）の端面（３）から突出する
ように嵌合し、 前記マイクロレンズ（５）の突出部の周辺部と、前記フ
ェルール（１）の端面（３）とを接着材（６）で固定し
、前記透孔（２）の他端に、光ファイバ（４）を挿入・
固定することを特徴としたマイクロレンズによる光結合
方法。 - （２）フェルール（１）の中心に穿設された透孔（２）
内の中央部の、前記マイクロレンズ（５）と前記光ファ
イバ（４）の中間に、円筒型マイクロレンズ（７）を嵌
挿し、前記フェルール１に接着固定することを特徴とし
た請求項（１）記載のマイクロレンズによる光結合方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3876989A JPH02217810A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | マイクロレンズによる光結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3876989A JPH02217810A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | マイクロレンズによる光結合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217810A true JPH02217810A (ja) | 1990-08-30 |
Family
ID=12534500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3876989A Pending JPH02217810A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | マイクロレンズによる光結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02217810A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156554A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-05-31 | Kyocera Corp | 光学部品付き光ファイバピグテイル |
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| JPS55146986A (en) * | 1979-05-03 | 1980-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor photoelement and its manufacturing |
| JPS5890608A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-30 | Matsushita Electric Works Ltd | レンズ付光フアイバ |
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| JPS608904B2 (ja) * | 1980-07-26 | 1985-03-06 | 千住金属工業株式会社 | プリント基板の半田付方法および装置 |
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-
1989
- 1989-02-17 JP JP3876989A patent/JPH02217810A/ja active Pending
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