JPH04246617A - 光ファイバコリメータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、球面レンズとファイバ
付きフェルールとをスリーブ内で固定した光ファイバコ
リメータに関する。更に詳しく述べると、スリーブの貫
通孔に段差部を形成し、その段差部のエッジに球面レン
ズを当接することにより、球面レンズとフェルールの中
心を一致させた光ファイバコリメータに関するものであ
る。この光ファイバコリメータは、光通信、光計測、光
記録などの分野において平行光の出射や集光に利用され
る。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いたコリメータは、円筒
状のスリーブ内にレンズとファイバ付きフェルールとを
挿入し固定することにより構成する。その際、ファイバ
端面がレンズの焦点距離に合致するように両者の位置を
調整する。スリーブの貫通孔はスリーブ全長にわたって
同一断面形状のストレートな孔であり、その径はレンズ
及びフェルールの外径にほぼ一致させてある。ここでレ
ンズとしては、屈折率分布型のロッド形マイクロレンズ
、ガラスやプラスチック製の球面レンズなどが用いられ
、スリーブとの固定は圧入によって行うか、もしくは接
着剤などを使用して行っている。

【０００３】ところが、現状では屈折率分布型のロッド
形マイクロレンズは集光率が低く結合損失が大きい問題
があり、そのため平行ビーム径が小さいガラスの球レン
ズを用いるのがよいとされている。また球レンズは１μ
ｍ程度の精度で加工できるので、球レンズを用いるとレ
ンズ球面の中心とフェルールの中心を一致させることが
でき、平行光は光軸に対しても平行に出射し、光受動部
品を組み込んでモジュール化するときに位置決め組み立
てが簡単になるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、球レンズを用
いる場合、スリーブ内でレンズ球面の中心とフェルール
の中心とを一致させることは必ずしも容易でない。球レ
ンズをスリーブに圧入するのは好ましくないからである
。圧入によってスリーブが太るように変形すると寸法精
度が低下する（スリーブ中心とレンズ球面の中心とにず
れが生じる）し、スリーブが変形しなくてもレンズに過
大な応力が加わるとレンズ特性が変化するからである。

【０００５】球面レンズとして球レンズを円筒研削した
所謂ドラムレンズを用いることも考えられるが、その場
合、レンズ球面の中心とレンズ外周面（ドラム面）の中
心が一致するように研削加工することが困難であり、通
常、５０μｍ程度のずれが生じることは避けられない。 因みにフェルールは１μｍ以下の精度で加工でき、スリ
ーブの加工も４μｍ程度の精度で行えるから、従来技術
においてドラムレンズを用いることは光ファイバコリメ
ータの最終組立精度を大幅に低下させる結果となる。

【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
諸問題を解決し、レンズ球面の中心とフェルールの中心
とを容易に一致させることができ、そのため光軸に対し
て平行な平行光を出射できる光ファイバコリメータを提
供することである。また本発明の他の目的は、光受動素
子や光能動素子と組み合わせる際に、位置決め固定を容
易に行える光ファイバコリメータを提供することである
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、球面レンズと
ファイバ付きフェルールとをスリーブ内で固定した光フ
ァイバコリメータである。上記の目的を達成するため本
発明では、スリーブの貫通孔は、フェルールの外径にほ
ぼ等しい小口径部と、球面レンズの外径よりも大きい大
口径部とが、中間段差部を境として連続する段付き構造
をなしている。そして該スリーブの大口径部内で中間段
差部のエッジにレンズ球面を当接した状態で球面レンズ
を固定し、小口径部にファイバ付きフェルールを挿入し
てファイバ端面がレンズの焦点距離に合致する位置でフ
ェルールをスリーブに固定している。

【０００８】ここで球面レンズとしてガラス製の球レン
ズを円筒研削したドラムレンズを用い、該ドラムレンズ
の外周面とスリーブ大口径部の内周面との間に低融点ガ
ラスを充填して固定することが好ましい。

【０００９】

【作用】スリーブの小口径部はフェルールの外径にほぼ
等しく（嵌入しうる程度の寸法精度をもって）設定され
ているので、フェルールを小口径部に挿入することによ
って該フェルールの中心（光ファイバのコアの中心軸）
）はスリーブ小口径部の中心に一致する。そしてレンズ
球面を中間段差部のエッジに突き当てると、自動的に該
レンズ球面の中心（例えば球レンズの場合は球心）がス
リーブ小口径部の中心に一致することになる。レンズ球
面の中心の位置合わせは中間段差部のエッジによって規
定され、大口径部の形状や中心のずれには影響されない
。

【００１０】この結果、フェルール中心とレンズ中心と
が一致し、フェルールをスリーブ小口径部内で出入させ
てファイバ端面がレンズの焦点距離に合致する位置で固
定することにより、光は光軸に平行に出射する。スリー
ブの小口径部と外側面との平行度の精度を上げておけば
、スリーブ側面に対して平行な平行光が得られる。

【００１１】球面レンズの径が様々であってもその球面
部分を利用して前記のように中心の位置合わせができる
し、球面レンズとしてドラムレンズを用いれば、外周面
でチャッキングが可能なため球面の無反射コートを行え
る利点も生じる。ガラス製の球面レンズの固定に低融点
ガラスを用いることで、より信頼性の高い固定が可能と
なる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る光ファイバコリメータの
一実施例を示す断面図であり、図２はその組立説明図で
ある。この光ファイバコリメータ１０は、ほぼ円筒状を
なすスリーブ１２内に、光ファイバ１４付きのフェルー
ル１６とドラムレンズ１８とを固定した構造である。こ
こでファイバ付きフェルール１６はフェルール１６の中
心で光ファイバ１４の一部を接着固定したものであり、
ドラムレンズ１８は光学ガラスＢＫ７などからなる球レ
ンズを円筒研削したものである。

【００１３】本発明はスリーブ１２の貫通孔の形状及び
ドラムレンズ１８の位置決め構造に特徴がある。スリー
ブ１２はステンレス鋼からなる。スリーブ１２の貫通孔
は、途中まで前記フェルール１６の外径にほぼ等しい小
口径部２０と、途中以降をドラムレンズ１８の外径（外
周面の直径）より大きくした大口径部２２とを有し、中
間段差部２４を境として連続する段付き構造である。中
間段差部２４は、スリーブ１２の中心軸に対して直角に
成形されている。そして該スリーブ１２の大口径部２２
内で中間段差部２４のエッジ２４ａにドラムレンズ１８
の球面部分（レンズ球面１８ａ）を当接し、その状態で
該ドラムレンズ１８を固定する。この固定は、レンズ外
周面１８ｂとスリーブ１２の大口径部２２の内周面との
円環状間隙に低融点ガラス２６を充填することにより行
う。

【００１４】そして、小口径部２０にファイバ付きフェ
ルール１６を挿入し、ファイバ端面がレンズの焦点距離
ｆに合致する位置でフェルール１６とスリーブ１２とを
レーザ溶接などにより固定する。溶接部を符号２８で示
す。

【００１５】スリーブ１２の小口径部２０はフェルール
１６の外径にほぼ等しく（厳密に言えばフェルール１６
の外径＋４μｍ以下の仕上げ精度に）設定されているの
で、フェルール１６を小口径部２０に挿入することによ
って該フェルール１６の中心（光ファイバ１４のコアの
中心軸）はスリーブ小口径部２０の中心に一致する。前
記のように光ファイバ１４とフェルール１６とは４μｍ
以下の精度で結合できるからである。そしてレンズ球面
１８ａを中間段差部２４のエッジ２４ａに当接すると、
自動的に該レンズ球面１８ａの中心がスリーブ小口径部
２０の中心に一致する。レンズ球面１８ａの中心の位置
合わせは中間段差部２４のエッジ２４ａによって規定さ
れ、大口径部２２の形状や中心軸とは無関係である。つ
まり大口径部２２と小口径部２０とを同心、平行とする
必要はない。またレンズ球面１８ａの中心とレンズ外周
面１８ｂの中心とが一致している必要もない。

【００１６】この結果、フェルール中心とドラムレンズ
中心（レンズ球面の中心）とが一致し、そのためフェル
ール１６をスリーブ小口径部２０内で出入させてファイ
バ端面がドラムレンズ１８の焦点距離に合致する位置で
固定すると、光は光軸に平行に出射する。スリーブ１２
の小口径部２０と外側面との平行度の精度を上げておけ
ば、スリーブ１２の側面に対して平行な平行光が得られ
る。

【００１７】本実施例ではドラムレンズ１８を用いてい
るから、レンズ外周面１８ｂをチャッキングに利用でき
、レンズ球面１８ａに無反射コートを施すことができる
。またレンズ外周面１８ｂと大口径部２２の内周面との
間に円環状間隙が生じ、それを低融点ガラス２６の充填
に利用できる。低融点ガラスを用いることによって、よ
り信頼性の高い固定が可能となる。

【００１８】以上、本発明の好ましい実施例について詳
述したが、本発明は上記の構成のみに限定されるもので
はない。レンズ形状は、少なくとも一部分（小口径部に
対峙する部分）に球面部分をもっていればよく、その他
の部分は円周面でもよいし平坦に研削したような形状で
もよい。スリーブに形成する中間段差部は、その中心軸
に直角な面でもよいが、一定角度をもった円錐状の面で
もよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明の光ファイバコリメータは上記の
ように球面レンズをスリーブの中間段差部エッジに突き
当てて位置合わせする構成であるから、レンズ球面の中
心とフェルール中心とを容易に一致させることができる
。そのため光軸に対して平行な平行光を出射させること
ができ、組立・調整の作業性が向上する。また本発明の
光ファイバコリメータは、スリーブの小口径部と外側面
の平行度の精度を上げれば、スリーブの側面に対して平
行な平行光が得られるから、光受動素子や光能動素子と
組み合わせる際に、位置決め固定を容易に行える。

【００２０】球面レンズとしてドラムレンズを用いると
、その球面部分に無反射コートを容易に形成できるし、
外周面を利用して低融点ガラスでスリーブに固定でき、
信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバコリメータの一実施例
を示す断面図。

【図２】図１の光ファイバコリメータの組立説明図。

【符号の説明】

１０　　光ファイバコリメータ １２　　スリーブ １４　　光ファイバ １６　　フェルール １８　　ドラムレンズ ２０　　小口径部 ２２　　大口径部 ２４　　中間段差部 ２６　　低融点ガラス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　球面レンズとファイバ付きフェルール
   とをスリーブ内で固定した光ファイバコリメータにおい
   て、該スリーブの貫通孔は、フェルールの外径にほぼ等
   しい小口径部と、球面レンズの外径よりも大きい大口径
   部とが、中間段差部を境として連続する段付き構造をな
   し、該スリーブの大口径部内で中間段差部のエッジにレ
   ンズ球面を当接した状態で球面レンズを固定し、小口径
   部にファイバ付きフェルールを挿入してファイバ端面が
   レンズの焦点距離に合致する位置でフェルールを固定し
   レンズ球面の中心と光ファイバのコアの中心軸を一致さ
   せたことを特徴とする光ファイバコリメータ。
2. 【請求項２】　　球面レンズがガラス球レンズを円筒研
   削したドラムレンズであり、該ドラムレンズの外周面と
   スリーブ大口径部の内周面との間に低融点ガラスを充填
   して固定した請求項１記載の光ファイバコリメータ。