JPH04324406A

JPH04324406A - 光ファイバアレイとレンズアレイとの結合方法

Info

Publication number: JPH04324406A
Application number: JP9454391A
Authority: JP
Inventors: Takeo Iwama; 岩間　武夫; Masayoshi Shigihara; 正義鴫原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-11-13

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、光ファイバアレイとレ
ンズアレイとの結合方法に関する。光機器に用いられる
発光・受光素子と光ファイバ間の光学的結合は、通常レ
ンズを介して行われる。一方、近年は多数の光信号を同
時に伝送することが要求されるに伴い、多数の光ファイ
バを配列した光ファイバアレイと多数のレンズを配列し
たレンズアレイとが、ともに提供されている。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の光ファイバとレンズとの結
合方法を示す断面図である。図４において、細長い直方
体状のレンズホルダ４２に横一列に孔を等ピッチで穿孔
し、それぞれの孔にレンズ２を圧入してレンズアレイと
している。

【０００３】一方、細長い直方体状のファイバホルダ４
１に、段付孔１３をそれぞれのレンズ２に対応して穿孔
し、段付孔の細孔部に光ファイバ１を、大径部にファイ
バ芯線部をそれぞれ挿入し、接着剤１４で固着すること
で光ファイバアレイとしている。

【０００４】なお、ファイバホルダ４１の底面から光フ
ァイバ１の軸心までの高さと、レンズホルダ４２の底面
からレンズ２の中心までの高さを等しくしてある。上述
の光ファイバアレイとレンズアレイとを結合させるには
、従来はまず基台４５上にファイバホルダ４１を載せて
レーザ溶接等し、光ファイバアレイを基台４５に固着す
る。

【０００５】次にレンズホルダ４２を基台４５に位置合
わせして載せる。また、レンズアレイの両端のレンズ２
のそれぞれに対応して光源をセットするとともに、対応
する光ファイバ１の端末に光検出装置５０を接続する。

【０００６】そして、それぞれの光ファイバ１の出力が
最大になるように、レンズホルダ４２を基台４５上でＸ
軸及びＺ軸方向に移動調整し、調整が終了した状態でレ
ンズホルダ４２を基台４５にレーザ溶接等して固着して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の光結合
方法は、光源をレンズアレイ側に、光検出装置を光ファ
イバ側に接続セットするものであるから、この段取り作
業が非常に煩雑であり、また左右の両端の光ファイバの
出力が最大で且つ等しくなるようにレンズアレイの位置
合わせをするのに、多大の時間を要するという問題点が
あった。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、位置合わせ作業が容易な光ファイバアレイとレ
ンズアレイとの結合方法を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図１に図示したように、細長い直方体状
のファイバフォルダ１１に光ファイバ１が配列してなる
光ファイバアレイ１０と、ファイバ配列ピッチに等しい
ピッチでレンズ２が配列してなるレンズアレイ２０とを
結合するにあたり、光ファイバアレイ１０の出射端面１
２上の、ファイバ配列線の延長線上の両端の光ファイバ
１からファイバ配列ピッチに等しい位置に、それぞれ十
字マーク１５を刻印して設ける。一方、レンズアレイ２
０に、光ファイバアレイ１０のそれぞれの十字マーク１
５に対応して、ダミーレンズ２Ａを配列する。

【００１０】そして、レンズアレイ２０と入出射端面１
２との間に所定の厚さのスペーサ５を介在させて組合わ
せ、顕微鏡５０でダミーレンズ２Ａを通して十字マーク
１５を観察し、十字マーク１５の中心とダミーレンズ２
Ａの中心とが一致するように、レンズアレイ２０を移動
調整した後、光ファイバアレイ１０とレンズアレイ２０
とを固定するものとする。

【００１１】また、図２に例示したように、レンズアレ
イ２０−１のレンズホルダ２１の端面に、所定の厚さの
スペーサ２５を設ける。そして、スペーサ２５を介して
入出射端面１２に当接して双方を組合わせ、顕微鏡５０
で観測して、入出射端面１２の十字マーク１５の中心と
ダミーレンズ２Ａの中心とが一致するよう、レンズアレ
イ２０−１を移動調整した後に、レンズホルダ２１とフ
ァイバホルダ１１−１とを固着するものとする。

【００１２】あるいはまた、図３に例示したように、フ
ァイバホルダ１１−２のＸ軸方向の側壁１６に嵌合する
内壁３６を、レンズアレイ２０−２のレンズホルダ３１
に設ける。また、レンズホルダ３１の端面に所定の厚さ
のスペーサ３５を設ける。

【００１３】そして、スペーサ３５が入出射端面１２に
当接し、内壁３６を側壁１６に密接させて双方を組合わ
せ、顕微鏡５０で観察し、入出射端面１２の十字マーク
１５の中心とダミーレンズ２Ａの中心とが一致するよう
、レンズアレイ２０−２をＸ軸方向に移動調整した後に
、レンズホルダ３１とファイバホルダ１１−２とを固着
するものとする。

【００１４】

【作用】一般に顕微鏡を用いてレンズを通して光ファイ
バを観察し、レンズの中心と光ファイバの中心とが一致
するように位置合わせすることは、光ファイバが透明で
あるので困難である。

【００１５】これに対して本発明は上述のように光ファ
イバアレイのファイバホルダの入出射端面に一対の十字
マークを、レンズアレイ側に十字マークに対向してダミ
ーレンズをそれぞれ設け、顕微鏡で観察してダミーレン
ズの中心に十字マークの中心がくるようにレンズアレイ
を移動調整することで、それぞれのレンズの光軸と対応
する光ファイバの軸心とを一致させている。

【００１６】このように、金属材のような不透明体上に
十字マークを刻印してあるので、顕微鏡５０で観察した
場合に十字マークの中心位置及びその輪郭が明瞭となる
。また、所定の厚さのスペーサを入出射端面とレンズアレ
イの端面との間に挿入してあるので、レンズの焦点位置
に光ファイバの入出射端面が位置する。

【００１７】よって、光ファイバアレイとレンズアレイ
の位置合わせ容易であり、且つその位置合わせが高精度
となる。また、所定の厚さのスペーサを介在させること
で、Ｚ軸方向の調整が不要となる。さらにまた基台上で
調整するか、或いは光ファイバアレイの側壁とレンズア
レイの内壁を密接させることで、Ｙ軸方向の調整が不要
となる。

【００１８】

【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。

【００１９】図１は本発明の原理を示す図、図２は第２
の発明の実施例の図で、（Ａ）　は平面断面図、（Ｂ）
　は側断面図、図３は第３の発明の一部破断斜視図であ
る。図１において、２０は、細長い直方体状のレンズア
レイであって、横一列にピッチＰでレンズ２を配列して
ある。このレンズ２の数を、結合する光ファイバアレイ
の光ファイバ数よりも２個だけ多くし、両端のレンズを
ダミーレンズ２Ａとして用いている。

【００２０】なお、このようなレンズアレイ２０は、ガ
ラス基板にイオン交換法技術により分布屈折率レンズを
配列形成したり、あるいは感光性ガラスに紫外線を照射
して熱処理し、球状に盛り上げらせて製作したものであ
る。

【００２１】一方、１０は、レンズアレイと同形状の細
長い直方体状の例えばステンレス鋼等よりなるファイバ
ホルダ１１に、ピッチＰで段付孔を一列に穿孔し、それ
ぞれの段付孔に光ファイバ１を挿入固着した光ファイバ
アレイである。

【００２２】光ファイバアレイ１０の入出射端面１２に
は、ファイバ配列線の延長線上の両端の光ファイバ１か
らファイバの配列ピッチＰに等しい位置に、それぞれ十
字マーク１５を刻印してある。

【００２３】したがって、光ファイバアレイ１０の十字
マーク１５とレンズアレイ２０のダミーレンズ２Ａの位
置は正確に対称の位置となっている。５は、所定の厚さ
の金属片よりなるスペーサである。所定の厚さとは、ス
ペーサ５を入出射端面１２のレンズアレイ２０との間に
挿入した場合に、レンズ２の焦点距離に光ファイバの入
出射端面が位置するような厚さである。なおこのような
スペーサ５の厚さは、レンズの諸元から計算で得られる
。

【００２４】十字マーク１５の外側の入出射端面１２に
、それぞれスペーサ５を密接させた後に、レンズアレイ
２０の端面をスペーサ５に当接し、スペーサ５を介して
光ファイバアレイ１０とレンズアレイ２０とを突き当て
る。

【００２５】そして、顕微鏡５０でダミーレンズ２Ａを
通して十字マーク１５を観察し、レンズアレイ２０をＸ
軸，Ｙ軸方向に微細に移動し調整して、十字マーク１５
の中心とダミーレンズ２Ａの中心とを一致させる。その
後光ファイバアレイ１０とレンズアレイ２０とを固定す
るものとする。

【００２６】図２において、２０−１は、細長い直方体
状のレンズホルダ２１内に横一列にレンズ２を外接して
配列したレンズアレイである。レンズホルダ２１は２枚
の細長いステンレス鋼板の長手方向の側面の中心線上に
それぞれ対称にＶ溝を設け、Ｖ溝を内側にして整列して
そのＶ溝内に所望数のレンズ２を外接して一列に配列し
た後に、両端を固定板２１Ａ　で一体に固定（レーザ溶
接等する）したものである。

【００２７】なお、レンズアレイ２０−１のレンズ２の
数を、結合する光ファイバアレイの光ファイバ数よりも
２個だけ多くし、両端のレンズをダミーレンズ２Ａとし
て用いている。

【００２８】また、レンズホルダ２１の両端部で光ファ
イバアレイに対向する面に、所定の厚さＴのスペーサ２
５を突出させて設けてある。この厚さＴは、スペーサが
入出射端面１２のレンズアレイとの間に介在した場合に
、レンズ２の焦点距離に光ファイバの入出射端面が位置
するような厚さである。

【００２９】一方、１０−１は、細長い直方体状のステ
ンレス鋼等よりなるファイバホルダ１１−１に、光ファ
イバ１を配列した光ファイバアレイである。詳述すると
レンズホルダ２１と断面が同寸法のファイバホルダ１１
−１に、レンズの配列ピッチに等しいピッチで段付孔１
３を穿孔し、段付孔１３の細孔部１３Ａ　に光ファイバ
１を、大径部１３Ｂ　にファイバ芯線部１Ａをそれぞれ
挿入し、接着剤１４で固着することで光ファイバアレイ
としたものである。

【００３０】なお、ファイバホルダ１１−１の底面から
光ファイバ１の軸心までの高さと、レンズホルダ２１の
底面からレンズ２の中心までの高さを等しくしてある。光ファイバアレイ１０−１の入出射端面１２には、ファ
イバ配列線の延長線上の両端の光ファイバ１からファイ
バの配列ピッチに等しい位置に、それぞれ十字マーク１
５を刻印してある。

【００３１】上述の光ファイバアレイとレンズアレイと
を結合させるには、基台５５上に光ファイバアレイ１０
−１とレンズアレイ２０−１とを対向して載せ、スペー
サ２５の端面を光ファイバアレイ１０−１の入出射端面
１２に当接させる。

【００３２】そして、顕微鏡５０でダミーレンズ２Ａを
通して十字マーク１５を観察し、レンズアレイ２０をＸ
軸方向に微細に移動し調整して、十字マーク１５の中心
とダミーレンズ２Ａの中心とを一致させ、その後レンズ
ホルダ２１とファイバホルダ１１−１とをレーザ溶接し
て一体に固定している。

【００３３】図３において、１０−２は細長い直方体状
のステンレス鋼等よりなるファイバホルダ１１−２に、
光ファイバ１を等ピッチに一列に配列した光ファイバア
レイである。光ファイバアレイ１０−２の入出射端面１
２には、ファイバ配列線の延長線上の両端の光ファイバ
１からファイバの配列ピッチに等しい位置に、それぞれ
十字マーク１５を刻印してある。

【００３４】また、この入出射端面１２の上・下の側縁
をファイバ配列線に平行に切削して、Ｘ軸に平行する一
対の側壁１６を設け、入出射端面１２部分を突出させて
いる。一方、２０−２は、例えばガラス基板にイオン交換法技
術により分布屈折率レンズを配列形成した細長い直方体
状のレンズアレイであって、横一列に等ピッチ（光ファ
イバの配列ピッチに等しいピッチ）でレンズ２を配列し
てある。このレンズ２の数は、結合する光ファイバアレ
イ１０−２光ファイバ数よりも２個だけ多くし、両端の
レンズをダミーレンズ２Ａとして用いている。

【００３５】３１は、ステンレス鋼等よりなる枠形のレ
ンズホルダである。このレンズホルダ３１の内枠のＸ軸
に平行する２つ相対する内壁３６間の距離を、ファイバ
ホルダ１１−２の一対の側壁１６間の距離に等しくして
ある。

【００３６】また、レンズホルダ３１の枠の内側に断面
角形に突出した、Ｘ軸に並行する２条のスペーサ３５を
設けてある。このスペーサ３５の厚さＴは、スペーサが
入出射端面１２のレンズアレイとの間に介在した場合に
、レンズ２の焦点距離に光ファイバの入出射端面が位置
するような厚である。

【００３７】レンズアレイ２０−２の４周面をメタライ
ズしてレンズホルダ３１の枠内に挿入し半田付けする等
して、レンズアレイ２０−２をレンズホルダ３１に固着
している。そして、スペーサ３５が入出射端面１２に当
接し、内壁３６を側壁１６に密接させて、光ファイバア
レイ１０−２とレンズアレイ２０−２とを組合わせ、顕
微鏡５０で観察し、入出射端面１２の十字マーク１５の
中心とダミーレンズ２Ａの中心とが一致するよう、レン
ズアレイ２０−２をＸ軸方向に移動調整した後に、レン
ズホルダ３１とファイバホルダ１１−２とをレーザ溶接
して一体に固定している。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光ファイ
バアレイのファイバホルダの入出射端面に一対の十字マ
ークを、レンズアレイ側に十字マークに対向してダミー
レンズをそれぞれ設け、顕微鏡で観察してダミーレンズ
の中心に十字マークの中心がくるようにレンズアレイを
移動調整し、それぞれのレンズの光軸と対応する光ファ
イバの軸心とを一致させるようにした光ファイバアレイ
とレンズアレイとの結合方法であって、光ファイバアレ
イとレンズアレイの位置合わせ容易で、所要時間が短く
、且つその位置合わせが高精度になるという、実用上で
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の原理を示す図

【図２】　　第２の発明の実施例の図で、（Ａ）　は平
面断面図（Ｂ）　は側断面図

【図３】　　第３の発明の一部破断斜視図

【図４】　　
従来例の断面図

【符号の説明】

１　　光ファイバ１Ａ　　ファイバ芯線部２　　レンズ２Ａ　　ダミーレンズ５，２５，３５　　　スペーサ１０，１０−１，１０−２　　光ファイバアレイ１１，
１１−１，１１−２　　ファイバホルダ１２　　入出射
端面１３　　段付孔１５　　十字マーク、２０，２０−１，２０−２　　レンズアレイ２１，３１
　レンズホルダ４５，　５５　　基台５０　　顕微鏡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ファイバホルダ（１１）に光ファイバ
（１）　が配列してなる光ファイバアレイ（１０）と、
ファイバ配列ピッチに等しいピッチでレンズ（２）　が
配列してなるレンズアレイ（２０）とを結合するにあた
り、該光ファイバアレイ（１０）の出射端面（１２）上
の、ファイバ配列線の延長線上の両端の該光ファイバ（
１）　からファイバ配列ピッチに等しい位置に、それぞ
れ十字マーク（１５）を刻印し、それぞれの該十字マー
ク（１５）に対応して、該レンズアレイ（２０）にダミ
ーレンズ（２Ａ）を配列し、該レンズアレイ（２０）と
該入出射端面（１２）との間に所定の厚さのスペーサ（
５）　を介在させて組合わせ、顕微鏡（５０）で該ダミ
ーレンズ（２Ａ）を通して該十字マーク（１５）を観察
し、該十字マーク（１５）の中心と該ダミーレンズ（２
Ａ）の中心とが一致するように、該レンズアレイ（２０
）を移動調整した後、該光ファイバアレイ（１０）と該
レンズアレイ（２０）とを固定することを特徴とする光
ファイバアレイとレンズアレイとの結合方法。
【請求項２】　　レンズアレイ（２０−１）のレンズホ
ルダ（２１）の端面か、光ファイバアレイ（１０−１）
の入出射端面（１２）のいずれ一方に、所定の厚さのス
ペーサ（２５）を設けて、該スペーサ（２５）を介して
該光ファイバアレイ（１０−１）と該レンズアレイ（２
０−１）とを組合わせ、顕微鏡（５０）で観察し、該入
出射端面（１２）の十字マーク（１５）の中心とダミー
レンズ（２Ａ）の中心とが一致するよう、該レンズアレ
イ（２０−１）を移動調整した後に、該レンズホルダ（
２１）と該ファイバホルダ（１１−１）とを固着するこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイとレン
ズアレイとの結合方法。
【請求項３】　　ファイバホルダ（１１−２）のＸ軸に
平行する側壁（１６）に嵌合する内壁（３６）を、レン
ズアレイ（２０−２）のレンズホルダ（３１）に設け、
該レンズホルダ（２１）の端面か光ファイバアレイ（１
０−２）の入出射端面（１２）のいずれ一方に、所定の
厚さのスペーサ（３５）を設け、該内壁（３６）を該側
壁（１６）に密接させ、該スペーサ（３５）を介して該
光ファイバアレイ（１０−２）と該レンズアレイ（２０
−２）とを組合わせて、顕微鏡（５０）で観察し、該入
出射端面（１２）の十字マーク（１５）の中心とダミー
レンズ（２Ａ）の中心とが一致するよう、該レンズアレ
イ（２０−２）を移動調整した後に、該レンズホルダ（
３１）と該ファイバホルダ（１１−２）とを固着するこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイとレン
ズアレイとの結合方法。