JPH0339705A - 光ファイバ端面部の加工方法 - 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ｍ分野〉 本発明は、光ファイバの端面部を数μｍ〜数十μｍの微
小曲率半径の凸曲面状に加工する方法に関する。

〈従来の技術〉 光回路部品を構成する際に、発光素子と光ファイバとの
結合１．１不可欠である。

例えば、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子と光フ
ァイバとの結合は、第３図に示すような構成となってい
る。同図において、１は発光素子、２は光ファイバ、２
１は光ファイバ２のコア、２２は発光素子１に対向する
光ファイバ２の端面部である。ここで、発光素子１かも
出射したレーザ光を有効に光ファイバ２のコア２１に導
入するため、及び光ファイバ端面部２２における反射光
が発光素子１に戻ることによる発光素子１の損傷を防止
するため、通常、光ファイバ＠面部２２は数μｍ〜数十
μｍの範囲の微小な曲率半径を持つ凸球面状に加工され
、光ファイバレンズとして用いている。

このような光ファイバレンズに要求される条件としては
、■曲率半径誤差が設定値に対して１μｍ以下であるこ
と、■曲率中心と光ファイバ軸心との位置ずれが１μｍ
以下と高精度であること、■光ファイバと発光素子との
光結合損失を少なくずろため、レンズ表面は鏡面である
こと、■反射戻り光を防止するため、レンズ表面に加工
歪みがないこと、等が挙げられる。

従来、このような製氷条件を満足する光ファイバレンズ
を得るため、一般に第４図に示すような研削加工方法が
採られている。すなわち、光ファイバ２をファイバ軸心
回りに回転させると共に、円板状の研削工具３を回転さ
せた状態でその外周面を光ファイバ２の端面部に当て、
研削工具３を光ファイバ端面部の加工形状に沿わせて火
線で示す位置から想像線で示す位置まで移動させること
で、光ファイバ端面部を凸球面レンズ状に加工している
。

〈発明が解決しようと１°ろ′Ｒ題〉 しかしながら、第４図に示す従来の研削によろ加工にお
いては、研削工Ａ３を加工すべき光ファイバレンズの曲
率に沿わせて移動さセロタめＩｒ、、３〜４軸副抑を可
能とする複雑むステージ構成、及びこれ４！制御するた
めの数４ｔ１制ｔ＆ｌＩ　（ＮＧ）装置が必要となる。

そのため、装［構成が大掛りになると同時に、″ＲＩＷ
度加工を実現するために精度の高い装置！構成としなけ
ればならず、加工装置が非常に高価となる。

一方で、加工方法が研削であるため、加工面に方向性の
ある微細な砥粒条痕が形成されてしまい、これが加工歪
み層となって、反射戻り光を生じさせるという問題があ
った。

本発明は、上述しｔコ従来の加工方法における問題点を
解決するものであり、簡単な構成にて光ファイバ端面部
を所要の曲率半径を持つ凸曲面状に高精度に仕上げ、且
つ表面は歪みのない焼面状態とすることができる加工方
法を提供することを目的としている。

＜ａ題を解決しようとするための手段〉上述の目的を達
成するための本発明にかかる光ファイバ端面部の加工方
法は、光ファイバをその軸心回りに回転させつつ、高速
回転する研削工具の加工面に対して前記光ファイバ軸心
を１ｖｔｒｔさせた状態で、微粒子を含む加工液を前記
加工面に仇給しながら、前記光ファイバと前記加工面と
を相対的に接近させることで前記光ファイバ端頭部に切
込みを与え゛（円錐形状に加工する第１の加工工程と、
この第１の加工工程後、前記微粒子を含む加工液の供給
１１！維持しつつ、前記光ファイバと前記加工面との相
対的壕近運動を停止し、との状態を偕時保持する第２の
加工工程とを有することを特徴とする。

また、前記ｆ５１の加工工程においては、前記加工液は
微粒子を含ま、なくてもよい。

く作　　　用〉 第１の加工工程において、光ファイバ端面部は、微粒子
を含む加工液を用いたときはその微粒子を介して加工面
に抑付けられ、徐々に切込みを与えられて、円錐形状に
加工されろ。又は微粒子を含まない加工液を用いたとき
は直接加工面に押付けられて、前記研削工具の切れ刃に
より徐々に切込みを与えられて、円錐形状に加工される
。

第２の加工工程において、研削工具の＊ａ回帖によって
加速された加工液中の微粒子が光ファイバ端面部の円錐
面に衝突し、この衝突エネルギによって円錐面が微小破
壊により鏡面化されろ。一方、円錐形状の尖った先端部
分は、微粒子の加工作用によって次第に削り取られ、凸
曲面状に形成される。この微粒子による加工時間の長短
は先端の曲率半径の大小に影響し、従って第２の加工工
程における保持時間を制卸することで任意の曲率半径が
得られる。

く実　施　例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例にかかる加工方法の説明図で
ある。第１図において、研削工具３は図示しないエアス
ピンドルモータのスピンドル４に固定され、高速回転駆
動されろ。

研削工具３は、例えば通常のダイヤモンドの他、ＳｉＣ
，Ｓｉ、Ｎ４．Ａｌ２Ｏ，等の硬質の焼結セラミックス
を円板状に形成して成り、その側面を加工面３１として
ルいろものであり、本実施例では外径１０＋ｍで５万〜
１０万ｒｐｍで高速回転する。

このＴｉｆ削工共３に近接して、ステージ５がスピンド
ル４と平行な方向、つまり研削工具３の加工部３１に対
する接近離反方向に移動位置可能に設けられている。ス
テージ５上には光ファイバ２を保持し、且つその軸心回
りに回転させる回転保持具６が搭載されている。

回転保持具６はステージ５に［斜して取付けられており
、これに保持された光ファイバ２の軸心が研削工具３の
加工面３１に対して所定の角度（後述の円錐形状の頂角
の１７２の角度）だけ傾斜するようになっている。

また、図示しない供給源に連結されたノズル７が研削工
具３に近接して配設され、このノズル７から加工液８が
加工部位に向つ゛Ｃ噴射される。この加工液８には研磨
用の微粒子が！１ｆｆｉしてある。絃研磨用の微粒子と
しては通常のものが使用でき、例えば０．２〜０．３μ
ｍ程度の粒径のＳｉｎ、が用いられる。尚、この微粒子
の粒径や材質は被加工光ファイバに対応して適宜選択さ
れるものである。

而して、研削工具３を高速回転させろ一方、被加工光フ
ァイバ２を回転保持具６に保持してその軸心回りに回転
させろと共にステージ５を矢印９の方向に移動させるこ
とで光ファイバ端面部２２を研削工具３の加工面３１に
近接させ、ノズル７から微粒子を含む加工ｊα８を噴射
しつつ、加工を開始する。

先ず、第１の加工工程として、ステージ５の移動によっ
て光ファイバ端面部２２を研削工具３の加工面３１に加
工液８中の微粒子を介して押付け、光ファイバ端面部２
２を漸次加工面に接近させろことで切込みを与え、光フ
ァイバ端面部２２を円錐形状に加工する。

このとき、高Ｊｉｌ同転する研削工具３の加工面３１に
供給された加工液８の連れ回りにより、加工液８中の微
粒子が加速されて円錐面に衝突し、この衝突エネルギに
よる微小破壊により鏡面に近い加工面が得られる。

次いで、第２の加工工程として、第１の加工工程の後、
研削工具３の高速回転、光ファイバ２の回転、及び加工
液８の供給はそのままの状態を維持しつつ、切込みを与
えろステージ５の移動を停止し、この状態を精時保持す
る。すると、高速回転する研削工具３の加工面３１に供
給された加工［８の連れ回りにより加速された微粒子の
衝突によって、第１の加工工程で形成された円錐面の僅
かなチッピング、加工歪み等が除去されてさらに鏡面化
がなされる。同時に、尖った円錐頂点が優先的に除去さ
れて、先端は凸曲面状の光ファイバレンズに加工される
。

ここで、この曲面の曲率半径は加工時間、つまりステー
ジ５を停止して保持する時間に依存し、加工時間を長く
すると曲率半径が大きくなって行く。加工の一例として
、直径１２５μｍの光ファイバ２を加工した場合、数分
間の範囲でこの加工時間を制御することで、３〜３０μ
ｍの範囲で任意の曲率半径の凸曲面を再現性良く加工す
ることができた。

一方、第１の加工工程において、加工液８として微粒子
を含有しないものを使用した場合には、光ファイ°バ端
面部２２と研削工具３の加工面３１の間には微粒子は介
在しないため、研削工具３の切れ刃のみによる加工が行
われる。この場合の円錐加工面は、微粒子含有加工Ｐ＆
８を用いた場合はど鏡面とはならないが、微粒子を含む
加工液８を用いた場合と同様に、円錐頂点は１μｍ以下
の４１１ｉ１２に小な欠けは生じるものの、鋭く尖った
円錐形状が得られる。

以上のようにして得た光ファイバ端面部２２は、その加
工面は殆ど加工歪みが無く、表面粗さはＲｍａｘ２０〜
３０Å以下の無攪乱鏡面となり、従来方法によった場合
のような研削痕は全く発生しない。また、光ファイバ端
面部２２における光伝搬の反Ｑ１減哀量を４０ｄＢ以下
にすることができる。

第２図は本発明の他の実施例にかかる加工方法の説明図
である。第１図の実施例では研削工具３の側面をその加
工面３１としｔコが、本実施例は、第２図に示すように
、研１！ｉｌｌ工具３の外Ｊｉ！ｊ面を加工面３２とし
たものである。

この場合も、第１図の例と全く同様に加工をすることが
できろ。尚、この場合は、ステージ５を矢印１０の方向
に移動させて光ファイバ端面部２２と研削工具３の加工
面３２とを接触させることとなる。

尚、上述の各実施例では、光ファイバ２をｎＭ回転する
研削工具３に向けて移動させているが、切入みを与える
ためには両者を相対的に接近させればよいのであり、例
えば、反対に研削工具３を移動させて両者を接近させる
ようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上、′−Ａ施例を挙げて詳細に説明したように本発明
によれば、第１の加工工程で光ファイバ端面部をｆＩＭ
想的な円錐形状に加工し、第２の加工工程で加速されｔ
二微粒子の加工作用によって、円錐形状加工時に生じｔ
こチッピング、加工歪み等を除去すると共に尖端を凸曲
面形状に形成することができろ。

しかも、本発明方法は、その実施に際して従来のような
？ｆｆｉ雑且つ高性能、高価格な装置を使用する必要が
ないため、低価格の光ファイバレンズを供給ずろのに非
ガ乞に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例にかかる加
工方法の説明図、第３図は発光素子と光ファイバとの結
合部の断面図、第４図は従来例にかかる加工方法の説明
図である。 図　　面　　中、 １は発光素子、 ２は光ファイバ、 ２２は光ファイバ端面部穐 ３は研削工具、 ３１．３２は加工面、 ５はステージ、 ６は回転保持共、 ８は加工液である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ端面部を凸曲面状に加工する方法にお
   いて、 光ファイバをその軸心回りに回転させつつ、高速回転す
   る研削工具の加工面に対して前記光ファイバ軸心を傾斜
   させた状態で、微粒子を含む加工液を前記加工面に供給
   しながら、前記光ファイバと前記加工面とを相対的に接
   近させることで前記光ファイバ端面部に切込みを与えて
   円錐形状に加工する第１の加工工程と、 前記第１の加工工程後、前記微粒子を含む加工液の供給
   を維持しつつ、前記光ファイバと前記加工面との相対的
   接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２の加工
   工程と、を有することを特徴とする光ファイバ端面部の
   加工方法。
2. （２）光ファイバ端面部を凸曲面状に加工する方法にお
   いて、 光ファイバをその軸心回りに回転させつつ、高速回転す
   る研削工具の加工面に対して前記光ファイバ軸心を傾斜
   させた状態で、加工液のみを前記加工面に供給しながら
   、前記光ファイバと前記加工面とを相対的に接近させる
   ことで前記光ファイバ端面部に切込みを与えて円錐形状
   に加工する第１の加工工程と、 前記第１の加工工程後、微粒子を含む加工液を前記加工
   面に供給しながら、前記光ファイバと前記加工面との相
   対的接近運動を停止し、この状態を暫時保持する第２の
   加工工程と、 を有することを特徴とする光ファイバ端面部の加工方法
   。