JPH05288956A - 微小レンズ付光ファイバ端末光学装置 - Google Patents
微小レンズ付光ファイバ端末光学装置Info
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- JPH05288956A JPH05288956A JP4113051A JP11305192A JPH05288956A JP H05288956 A JPH05288956 A JP H05288956A JP 4113051 A JP4113051 A JP 4113051A JP 11305192 A JP11305192 A JP 11305192A JP H05288956 A JPH05288956 A JP H05288956A
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- optical fiber
- light
- lens
- optical
- collimator
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- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 融着一体型微小レンズ付光ファイバ端末にお
いて、光線角度ずれに起因する許容範囲を拡大し、また
レンズ先端部から生じる反射減衰量を抑制する。 【構成】 第一の光ファイバと、この光ファイバのコア
部が等価で単一屈折率をもつ同一外径の光導入部と光集
束用球レンズ部からなる第二の光ファイバが、第一の光
ファイバと光導入側で融着された構造において、出射光
線がコリメータ条件よりもレンズ側に焦点をもつ集束光
線にする。
いて、光線角度ずれに起因する許容範囲を拡大し、また
レンズ先端部から生じる反射減衰量を抑制する。 【構成】 第一の光ファイバと、この光ファイバのコア
部が等価で単一屈折率をもつ同一外径の光導入部と光集
束用球レンズ部からなる第二の光ファイバが、第一の光
ファイバと光導入側で融着された構造において、出射光
線がコリメータ条件よりもレンズ側に焦点をもつ集束光
線にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小レンズ付光ファイ
バ端末を基本構成とする光結合器，光スイッチ，光合分
波器，光アイソレータおよび光サーキュレータ等光ファ
イバ端末を付属する光学装置に関するものである。
バ端末を基本構成とする光結合器，光スイッチ，光合分
波器，光アイソレータおよび光サーキュレータ等光ファ
イバ端末を付属する光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信の発達に伴って利用する光デバイ
ス，光学部品等の小型化が望まれており、光アイソレー
タ，光サーキュレータ，光合分波器等において光ファイ
バとの結合状態で小型化や構造の簡素化が要求されてい
る。また、近年光通信の高速・高密度システムに対し
て、後方反射に対して敏感ではあるが、極めて狭いスペ
クトル線幅をもつ分布帰還型レーザを用いているため、
光ファイバの端部が高反射減衰量をもつことも要求され
るようになってきた。
ス，光学部品等の小型化が望まれており、光アイソレー
タ，光サーキュレータ，光合分波器等において光ファイ
バとの結合状態で小型化や構造の簡素化が要求されてい
る。また、近年光通信の高速・高密度システムに対し
て、後方反射に対して敏感ではあるが、極めて狭いスペ
クトル線幅をもつ分布帰還型レーザを用いているため、
光ファイバの端部が高反射減衰量をもつことも要求され
るようになってきた。
【０００３】一般に、両端に光ファイバを伴うピッグテ
イル型光アイソレータの場合、図２に示すように光ファ
イバ１から出射された光は球レンズ２もしくは屈折率分
布型レンズ３で平行光として光学デバイス４へ入射さ
せ、出射後に同様にして光ファイバ１へ集光することに
より光学結合を行っている。図２に示すような従来の光
学結合系では光ファイバとレンズの光軸位置調整がサブ
ミクロンの範囲で調整しなければならない問題があり、
組立装置等に費用がかかり、光ファイバコリメータ製品
や光ファイバ結合系を含む光学システム製品として高価
になっていた。
イル型光アイソレータの場合、図２に示すように光ファ
イバ１から出射された光は球レンズ２もしくは屈折率分
布型レンズ３で平行光として光学デバイス４へ入射さ
せ、出射後に同様にして光ファイバ１へ集光することに
より光学結合を行っている。図２に示すような従来の光
学結合系では光ファイバとレンズの光軸位置調整がサブ
ミクロンの範囲で調整しなければならない問題があり、
組立装置等に費用がかかり、光ファイバコリメータ製品
や光ファイバ結合系を含む光学システム製品として高価
になっていた。
【０００４】また従来の構造では、図３に示すように有
機物質による屈折率整合剤５を用いて反射防止を行って
いるため、耐候性，耐熱性に欠点があった。さらに図３
における光の入出射面６では反射防止膜を表面に形成す
るために光ファイバ線を付加した状態で実行しなければ
ならず、したがって光ファイバ部分の耐熱性やガス発生
のため一般に堅固な反射膜を形成するのに用いられる約
300℃に加熱しながら実施されるハードコートが利用で
きず、イオンアシスト等により補強しながら行われる低
温蒸着しかできず、耐久性・均一性・低価格化を妨げる
要因になっていた。
機物質による屈折率整合剤５を用いて反射防止を行って
いるため、耐候性，耐熱性に欠点があった。さらに図３
における光の入出射面６では反射防止膜を表面に形成す
るために光ファイバ線を付加した状態で実行しなければ
ならず、したがって光ファイバ部分の耐熱性やガス発生
のため一般に堅固な反射膜を形成するのに用いられる約
300℃に加熱しながら実施されるハードコートが利用で
きず、イオンアシスト等により補強しながら行われる低
温蒸着しかできず、耐久性・均一性・低価格化を妨げる
要因になっていた。
【０００５】加えて、光デバイスの小型化の面から十分
に光束の細い、例えば200μm以下のコリメータ光が必要
とされているが、従来技術では結合損失が大きくなるた
め、細くても300μm程度のものしか実際的でなかった。
さらに従来の光学結合系では平行端面が必ずあり、反射
減衰量が−27dB程度までしか得られず、実際にはファイ
バ先端に角度をつけてレンズ系とカップリングしたり、
結合自体複雑な構造にしなければならなかった。
に光束の細い、例えば200μm以下のコリメータ光が必要
とされているが、従来技術では結合損失が大きくなるた
め、細くても300μm程度のものしか実際的でなかった。
さらに従来の光学結合系では平行端面が必ずあり、反射
減衰量が−27dB程度までしか得られず、実際にはファイ
バ先端に角度をつけてレンズ系とカップリングしたり、
結合自体複雑な構造にしなければならなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の光
学結合系の欠点を解決するため、近年微小ファイバコリ
メータ光を形成する試みがなされている。Journal of L
ightwave Technology Vol. LT-5 No.9(1987)にはWillia
m L.Emkey等による単一モードファイバ（以下ＳＭＦと
いう）に多モード屈折率分布ファイバ（以下ＧＩＦ）を
融着し、およそ40μmの平行光線までの微小ファイバコ
リメータ光の結合を提案しており、約３mmの空間を0.1
〜1.6dBの結合損失で光学結合が得られることを報告し
ている。
学結合系の欠点を解決するため、近年微小ファイバコリ
メータ光を形成する試みがなされている。Journal of L
ightwave Technology Vol. LT-5 No.9(1987)にはWillia
m L.Emkey等による単一モードファイバ（以下ＳＭＦと
いう）に多モード屈折率分布ファイバ（以下ＧＩＦ）を
融着し、およそ40μmの平行光線までの微小ファイバコ
リメータ光の結合を提案しており、約３mmの空間を0.1
〜1.6dBの結合損失で光学結合が得られることを報告し
ている。
【０００７】しかしＳＭＦ＋ＧＩＦを用いる構造では、
光束の拡大幅はＧＩＦのコア直径以上には理論的に不可
能であり、50〜62.5μmが最大限界でこれ以上に大きく
とれず、３mm以上の距離では大幅な結合損失劣化を生じ
るため光学結合距離の自由度がなく、また製造工程にお
いてＧＩＦの屈折率分布状態や波長ピッチの調整を個々
に測定しながら製作しなければならず、価格的に高価と
なり量産には不適当である。
光束の拡大幅はＧＩＦのコア直径以上には理論的に不可
能であり、50〜62.5μmが最大限界でこれ以上に大きく
とれず、３mm以上の距離では大幅な結合損失劣化を生じ
るため光学結合距離の自由度がなく、また製造工程にお
いてＧＩＦの屈折率分布状態や波長ピッチの調整を個々
に測定しながら製作しなければならず、価格的に高価と
なり量産には不適当である。
【０００８】これに対して、特開昭61-264304号にはケ
ヴィン・ジョン・ワーブリックがＳＭＦ＋非ドープシリ
カファイバレンズ光学系を提案している。しかし、この
場合もレンズ部分の曲率を回折損失の理由から、レンズ
半径を62.5μmに制限しているため、得られる光束は約6
0μm程度であり、構造的にシリカファイバ直径の高々80
％程度が限界であり、光学デバイスを挿入するのには狭
すぎる。すなわち、60μm程度の光束では逆に細すぎて
ガウシァンビームを結合するのに適さない。したがって
60〜200μmの光線をいかに実現するかが実際上の課題と
なる。
ヴィン・ジョン・ワーブリックがＳＭＦ＋非ドープシリ
カファイバレンズ光学系を提案している。しかし、この
場合もレンズ部分の曲率を回折損失の理由から、レンズ
半径を62.5μmに制限しているため、得られる光束は約6
0μm程度であり、構造的にシリカファイバ直径の高々80
％程度が限界であり、光学デバイスを挿入するのには狭
すぎる。すなわち、60μm程度の光束では逆に細すぎて
ガウシァンビームを結合するのに適さない。したがって
60〜200μmの光線をいかに実現するかが実際上の課題と
なる。
【０００９】本発明者は上記の欠点を解決する手段とし
て、実質的にはＳＭＦ＋非ドープシリカファイバ光線拡
大部分＋非ドープシリカ球レンズから構成される光学結
合用光ファイバ端末を提案した（特願平3-17022号）。
具体的な構造は図１(b)に示すように、第一の光ファイ
バとコア部分の屈折率が等価で、同一外径の第二の光フ
ァイバを接合することからなる。第二の光ファイバは、
先端にその外径よりも大きな直径Ｒを有する球レンズが
形成されており、球レンズ部分を透過する段階で光束を
少なくとも光ファイバ直径の半分以上（62.5μm）、好
ましくは80μm以上に拡大し、球レンズ曲面部から平行
光束もしくは用途に応じた出射角度をもつ光に変換する
作用を示すため、曲率半径が少なくとも200μmである集
光機能付き光ファイバ端末を確立した。
て、実質的にはＳＭＦ＋非ドープシリカファイバ光線拡
大部分＋非ドープシリカ球レンズから構成される光学結
合用光ファイバ端末を提案した（特願平3-17022号）。
具体的な構造は図１(b)に示すように、第一の光ファイ
バとコア部分の屈折率が等価で、同一外径の第二の光フ
ァイバを接合することからなる。第二の光ファイバは、
先端にその外径よりも大きな直径Ｒを有する球レンズが
形成されており、球レンズ部分を透過する段階で光束を
少なくとも光ファイバ直径の半分以上（62.5μm）、好
ましくは80μm以上に拡大し、球レンズ曲面部から平行
光束もしくは用途に応じた出射角度をもつ光に変換する
作用を示すため、曲率半径が少なくとも200μmである集
光機能付き光ファイバ端末を確立した。
【００１０】しかし実際に量産したところ、製造部品の
変動から光線の角度ずれ△θに対する調整精度を緩和す
ることが、光線進行方向（Ｚ軸）と垂直方向の軸ずれ△
Ｘの精度より本質的な要求となっていた。またレンズ先
端部から生じる反射減衰量も応用分野によっては極めて
小さい数値に抑制しなければならなかった。たとえば偏
波無依存光アイソレータでは60dB以上が必要となり、前
述の提案の40〜50dB程度の反射減衰量では不十分であっ
た。
変動から光線の角度ずれ△θに対する調整精度を緩和す
ることが、光線進行方向（Ｚ軸）と垂直方向の軸ずれ△
Ｘの精度より本質的な要求となっていた。またレンズ先
端部から生じる反射減衰量も応用分野によっては極めて
小さい数値に抑制しなければならなかった。たとえば偏
波無依存光アイソレータでは60dB以上が必要となり、前
述の提案の40〜50dB程度の反射減衰量では不十分であっ
た。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はコリメータ結合
方式ではなく、集束ビーム結合方式を提案するものであ
り、量産性の高いファイバ結合を提供するものである。
すなわちレンズ出射端までＳＭＦから導波されたビーム
を最大限に拡大するビーム拡大部と、拡大ビームをでき
る限り微小断面に絞り込むためのコリメータ結合に登用
するレンズより、曲率半径の小さい集光レンズ部で構成
することにより、 (i)角度ずれに対する調整精度の緩和 (ii)反射戻り光の抑制 を共に具現化できる。以下コリメータ結合方式と本発明
に基づく集束ビーム結合方式とを比較することにより、
本発明を説明する。
方式ではなく、集束ビーム結合方式を提案するものであ
り、量産性の高いファイバ結合を提供するものである。
すなわちレンズ出射端までＳＭＦから導波されたビーム
を最大限に拡大するビーム拡大部と、拡大ビームをでき
る限り微小断面に絞り込むためのコリメータ結合に登用
するレンズより、曲率半径の小さい集光レンズ部で構成
することにより、 (i)角度ずれに対する調整精度の緩和 (ii)反射戻り光の抑制 を共に具現化できる。以下コリメータ結合方式と本発明
に基づく集束ビーム結合方式とを比較することにより、
本発明を説明する。
【００１２】図１(a)は本発明による光ファイバ端末先
端部の光の透過状態を示す概略図である。先端の非ドー
プシリカファイバレンズ導入部７、ＳＭＦファイバ本線
８、先端球レンズ９から構成する。ＳＭＦを出射した光
のビームウェィスト点までの距離をｚとすれば、波長λ
におけるSiＯ2の屈折率ｎを用いて、ファイバレンズ導
入部および球レンズ部分を伝播することによるガウシア
ンビームの広がり度合いは数１で示される。
端部の光の透過状態を示す概略図である。先端の非ドー
プシリカファイバレンズ導入部７、ＳＭＦファイバ本線
８、先端球レンズ９から構成する。ＳＭＦを出射した光
のビームウェィスト点までの距離をｚとすれば、波長λ
におけるSiＯ2の屈折率ｎを用いて、ファイバレンズ導
入部および球レンズ部分を伝播することによるガウシア
ンビームの広がり度合いは数１で示される。
【数１】 すなわち、Ｌを制御することから光ファイバ直径もしく
は球レンズ部分の広がりも考慮すれば、それ以上の出射
光束にまで拡大でき、結果としてビームウェィストまで
の距離を大きくしても僅かな結合損失で光学結合が達成
できるようになる。
は球レンズ部分の広がりも考慮すれば、それ以上の出射
光束にまで拡大でき、結果としてビームウェィストまで
の距離を大きくしても僅かな結合損失で光学結合が達成
できるようになる。
【００１３】図４は最大結合効率がとれる球レンズの曲
率半径Ｒ，Ｌおよびビームウェィストまでの距離ｚを算
出したものである。この図からわかるように、たとえば
ｚ＝2.5mm以上（レンズ間距離：２ｚ＝５mm以上）が実
現できるのは、Ｌ≧1000μmで、球レンズの曲率Ｒも250
μm以上の条件が満たされるときである。このとき、出
射光の光束は90μm以上となり、従来のファイバコリメ
ータより光束が太くでき、その分レンズ間距離が広げら
れる。実質的にはレンズ出射端で80μm以上であれば高
結合効率を得ることが可能となり、その光を平行光線も
しくは有限のビームウェィストをもつように集束するに
は、レンズ曲率半径が少なくとも200μmであることが必
要である。
率半径Ｒ，Ｌおよびビームウェィストまでの距離ｚを算
出したものである。この図からわかるように、たとえば
ｚ＝2.5mm以上（レンズ間距離：２ｚ＝５mm以上）が実
現できるのは、Ｌ≧1000μmで、球レンズの曲率Ｒも250
μm以上の条件が満たされるときである。このとき、出
射光の光束は90μm以上となり、従来のファイバコリメ
ータより光束が太くでき、その分レンズ間距離が広げら
れる。実質的にはレンズ出射端で80μm以上であれば高
結合効率を得ることが可能となり、その光を平行光線も
しくは有限のビームウェィストをもつように集束するに
は、レンズ曲率半径が少なくとも200μmであることが必
要である。
【００１４】これは図１(b)においてＳＭＦからビーム
ウェィストまでの光の光線行列から推定でき、数２の関
係式から導かれる。
ウェィストまでの光の光線行列から推定でき、数２の関
係式から導かれる。
【数２】 さらにガウシアンビームの光線式から数３となり、ビー
ムウェィストまでの距離ｚが算定できる。
ムウェィストまでの距離ｚが算定できる。
【数３】 ただしａ＝λ／πｎｗ0 2である。さらに、数２，数３お
よびガウシアンビームの光線式から、
よびガウシアンビームの光線式から、
【数４】 が導入でき、図４の結果が得られる。
【００１５】また一対の微小レンズファイバを対向配置
してファイバ間の光結合を行う場合、対抗するレンズか
ら出射された光線が形成するビームウェィストの半径を
Ｗ1，Ｗ2とすれば結合効率ηは、
してファイバ間の光結合を行う場合、対抗するレンズか
ら出射された光線が形成するビームウェィストの半径を
Ｗ1，Ｗ2とすれば結合効率ηは、
【数５】 となる。限られた伝播距離ｚが規定されているとき、コ
リメータ条件にＬとＲを設定すると、光結合損失と△θ
および△Ｘとの関係は図５，図６となる。この場合のコ
リメータ条件はたとえば微小光学部品を挿入するために
適した距離としてｚ＝５mmを想定した場合、Ｌ＝890μ
m，Ｒ＝247μmとなる。これらの図からコリメータ条件
では△θが△Ｘより厳しい精度になる。なお、この時の
レンズ出射点およびビームウェィスト位置における光線
直径はそれぞれおよそ100μmおよび72μmである。
リメータ条件にＬとＲを設定すると、光結合損失と△θ
および△Ｘとの関係は図５，図６となる。この場合のコ
リメータ条件はたとえば微小光学部品を挿入するために
適した距離としてｚ＝５mmを想定した場合、Ｌ＝890μ
m，Ｒ＝247μmとなる。これらの図からコリメータ条件
では△θが△Ｘより厳しい精度になる。なお、この時の
レンズ出射点およびビームウェィスト位置における光線
直径はそれぞれおよそ100μmおよび72μmである。
【００１６】一方△θを緩和するため、コリメータ条件
より本発明による焦点距離がレンズ側に位置する集束ビ
ームを適用すると、光結合損失と△θおよび△Ｘとの関
係は図７，図８となる。レンズ出射点で約140μmの光線
が、ビームウェィスト位置では約35μmに集束してい
る。つまりｚが規定されたときビームウェィスト径を小
さくするためには、レンズ出射端の光線径を大きくし、
それを曲率の小さなレンズにより絞り込むため、導波部
Ｌを長くすることが必須条件である。図から明らかなよ
うに△θと△Ｘの許容精度はコリメータ条件に比較して
逆転している。すなわち本発明の第１の目的である光線
角度ずれに起因する許容範囲の拡大は光結合に集束光線
を用いることにより達成されることが理解できる。
より本発明による焦点距離がレンズ側に位置する集束ビ
ームを適用すると、光結合損失と△θおよび△Ｘとの関
係は図７，図８となる。レンズ出射点で約140μmの光線
が、ビームウェィスト位置では約35μmに集束してい
る。つまりｚが規定されたときビームウェィスト径を小
さくするためには、レンズ出射端の光線径を大きくし、
それを曲率の小さなレンズにより絞り込むため、導波部
Ｌを長くすることが必須条件である。図から明らかなよ
うに△θと△Ｘの許容精度はコリメータ条件に比較して
逆転している。すなわち本発明の第１の目的である光線
角度ずれに起因する許容範囲の拡大は光結合に集束光線
を用いることにより達成されることが理解できる。
【００１７】次に反射戻り光について検討すると、ファ
イバに回帰する戻り光は、
イバに回帰する戻り光は、
【数６】 の光線行列となり、ビームウェィスト条件から
【数７】
【数８】 が導かれ、
【数９】 の反射戻り光の結合効率が得られる。ただし、Ｗ0，Ｗv
はそれぞれＳＭＦ端部とｚの位置のある仮想のウェィス
ト半径を表す。またＲfは反射率を意味する。レンズ先
端に形成する反射防止膜の能力と反射戻り光の変化は図
９となり、コリメータ条件αより、本発明による集束ビ
ーム結合の方βが反射防止膜の能力にかかわらず少なく
なり、本発明の第２の目的である反射戻り光の抑制に有
効な構造になっていることがわかる。
はそれぞれＳＭＦ端部とｚの位置のある仮想のウェィス
ト半径を表す。またＲfは反射率を意味する。レンズ先
端に形成する反射防止膜の能力と反射戻り光の変化は図
９となり、コリメータ条件αより、本発明による集束ビ
ーム結合の方βが反射防止膜の能力にかかわらず少なく
なり、本発明の第２の目的である反射戻り光の抑制に有
効な構造になっていることがわかる。
【００１８】
【実施例１】ビームウェィスト距離ｚ＝2200μmを想定
し、コリメータ系（Ｌ＝890μm、２Ｒ＝500μm）および
集束ビーム系（Ｌ＝1250μm、２Ｒ＝590μm）ファイバ
端末を反射ミラーに対向し、仮想結合効率を測定した。
し、コリメータ系（Ｌ＝890μm、２Ｒ＝500μm）および
集束ビーム系（Ｌ＝1250μm、２Ｒ＝590μm）ファイバ
端末を反射ミラーに対向し、仮想結合効率を測定した。
【表１】 10個のファイバ端末平均がコリメータ系：0.49dB、集束
ビーム系：0.11dBと大幅に改善できた。しかもコリメー
タ系で計測された数値変動が極めて改善され、量産性に
適した構成であることを確認した。
ビーム系：0.11dBと大幅に改善できた。しかもコリメー
タ系で計測された数値変動が極めて改善され、量産性に
適した構成であることを確認した。
【００１９】
【実施例２】実施例１に用いたファイバ端末に金属性鍔
部を設け、光線伝播経路内に両端が平行でかつ平滑な面
を有し、ファイバ端末鍔部と摺り合わせ可能な長さ4.4m
mの円筒を配置し、ファイバ端末を対向して摺り合わせ
面のＸＹ軸調整を行い、結合効率を測定し表２の結果を
得た。
部を設け、光線伝播経路内に両端が平行でかつ平滑な面
を有し、ファイバ端末鍔部と摺り合わせ可能な長さ4.4m
mの円筒を配置し、ファイバ端末を対向して摺り合わせ
面のＸＹ軸調整を行い、結合効率を測定し表２の結果を
得た。
【表２】
【００２０】
【実施例３】実施例２において仮組立した集束ビーム系
ファイバ端末を用いたファイバ付き光学装置円筒部分に
３個の複屈折結晶板と永久磁石に内挿された１個のファ
ラデー回転子からなる無偏波光アイソレータを組み込
み、光学装置円筒部に挿入し、ＹＡＧ溶接固定した。フ
ァイバ端末は予め片端に一方のファィバ端末をＹＡＧ溶
接し、対向するファイバ端末の鍔部を、円筒部分他端側
で光線を追尾しながら摺動し、ＸＹ面の最適結合位置を
探査し、ＹＡＧ溶接して一体化した。
ファイバ端末を用いたファイバ付き光学装置円筒部分に
３個の複屈折結晶板と永久磁石に内挿された１個のファ
ラデー回転子からなる無偏波光アイソレータを組み込
み、光学装置円筒部に挿入し、ＹＡＧ溶接固定した。フ
ァイバ端末は予め片端に一方のファィバ端末をＹＡＧ溶
接し、対向するファイバ端末の鍔部を、円筒部分他端側
で光線を追尾しながら摺動し、ＸＹ面の最適結合位置を
探査し、ＹＡＧ溶接して一体化した。
【００２１】
【表３】 表３は無偏波光アイソレータの光学特性であり、順方向
挿入損失ＬF、逆方向挿入損失ＬBを示す。本発明の構成
が優れた光学結合をあたえると共に量産性も改善できる
ことがわかった。なお、本実施例で用いたファイバ端末
の反射戻り光は、裸の状態で40dB、反射防止膜を形成後
に58dBとなり、ほぼ理論的に予想できる効果も認められ
た。
挿入損失ＬF、逆方向挿入損失ＬBを示す。本発明の構成
が優れた光学結合をあたえると共に量産性も改善できる
ことがわかった。なお、本実施例で用いたファイバ端末
の反射戻り光は、裸の状態で40dB、反射防止膜を形成後
に58dBとなり、ほぼ理論的に予想できる効果も認められ
た。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、ＳＭＦと同一外径の光導入部
で融着し、反対側端部の球レンズで出射光を集束する一
体構造からなり、接着方式の従来の結合系とは信頼性の
面で優れているほか、光線通路に平行界面がないので反
射減衰量がほとんどない。また一体構造であるからファ
イバ・レンズ間の光軸調整が必要なく、他の光学系へ結
合するのが容易であるため、特に光アイソレータ，光サ
ーキュレータ，光スイッチ，光合分波器等に最適であ
る。さらに曲率を調整することから光ファィバアレイ結
合部にも適用でき、広範な用途に応用できる。
で融着し、反対側端部の球レンズで出射光を集束する一
体構造からなり、接着方式の従来の結合系とは信頼性の
面で優れているほか、光線通路に平行界面がないので反
射減衰量がほとんどない。また一体構造であるからファ
イバ・レンズ間の光軸調整が必要なく、他の光学系へ結
合するのが容易であるため、特に光アイソレータ，光サ
ーキュレータ，光スイッチ，光合分波器等に最適であ
る。さらに曲率を調整することから光ファィバアレイ結
合部にも適用でき、広範な用途に応用できる。
【図１】本発明の集束ビーム光学系(a)と、従来のコリ
メータ光学系(b)との比較を示す概略図。
メータ光学系(b)との比較を示す概略図。
【図２】光ファイバ光学系の概略図。
【図３】従来の光ファイバ端末の断面図。
【図４】最大結合効率がとれる光ファイバコリメータの
計算値。
計算値。
【図５】軸ずれ△Ｘによる結合損失の計算値。
【図６】角度ずれ△θによる結合損失の計算値。
【図７】本発明における軸ずれ△Ｘによる結合損失の計
算値。
算値。
【図８】本発明における角度ずれ△θによる結合損失の
計算値。
計算値。
【図９】反射率と反射戻り損失の関係図。
１ 光ファイバ ２ 球レンズ ３ 屈折率分布型レンズ ４ 光学デバイス ５ 屈折率整合剤 ６ 反射防止膜 ７ SiＯ2ファイバレンズ ８ ピッグテールファイバ本線 ９ 先端レンズ α 従来のコリメータ方式 β 本発明の集束ビーム結合方式
Claims (3)
- 【請求項１】 第一の光ファイバと、この光ファイバの
コア部が等価で単一屈折率をもつ同一外径の光導入部と
光集束用球レンズ部からなる第二の光ファイバが、第一
の光ファイバと光導入側で融着された構造であり、第一
の光ファイバから伝播したガウス分布光の光束が出射端
で少なくとも80μm以上に拡大する長さを有し、かつレ
ンズ曲率半径が200μm以上である微小レンズ付光ファイ
バ端末において、出射光線がコリメータ条件よりもレン
ズ側に焦点をもつ集束光線であることを特徴とした融着
一体型微小レンズ付光ファイバ端末。 - 【請求項２】 第一の光ファイバと、この光ファイバの
コア部が等価で単一屈折率をもつ同一外径の光導入部と
光集束用球レンズ部からなる第二の光ファイバが、第一
の光ファイバと光導入側で融着された構造であり、第一
の光ファイバから伝播したガウス分布光の光束が出射端
で少なくとも80μm以上に拡大する長さを有し、かつレ
ンズ曲率半径が200μm以上である微小レンズ付光ファイ
バ端末において、出射光線がコリメータ条件よりもレン
ズ側に焦点をもつ集束光線となる一対の融着一体型微小
レンズ付光ファイバ端末を互いのレンズ面を対向配置
し、光ファイバ間の光学結合を与える光学装置。 - 【請求項３】 第一の光ファイバと、この光ファイバの
コア部が等価で単一屈折率をもつ同一外径の光導入部と
光集束用球レンズ部からなる第二の光ファイバが、第一
の光ファイバと光導入側で融着された構造であり、第一
の光ファイバから伝播したガウス分布光の光束が出射端
で少なくとも80μm以上に拡大する長さを有し、かつレ
ンズ曲率半径が200μm以上である微小レンズ付光ファイ
バ端末において、出射光線がコリメータ条件よりもレン
ズ側に焦点をもつ集束光線となる一対の融着一体型微小
レンズ付光ファイバ端末を互いのレンズ面を対向し、こ
の対向レンズ間に光学機能部品を配置してなる微小レン
ズ付光ファイバ端末光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113051A JP3135979B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 微小レンズ付光ファイバ端末光学装置 |
| US07/947,565 US5293438A (en) | 1991-09-21 | 1992-09-21 | Microlensed optical terminals and optical system equipped therewith, and methods for their manufacture, especially an optical coupling method and optical coupler for use therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113051A JP3135979B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 微小レンズ付光ファイバ端末光学装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288956A true JPH05288956A (ja) | 1993-11-05 |
| JP3135979B2 JP3135979B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=14602258
Family Applications (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3135979B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000323778A (ja) * | 1999-05-07 | 2000-11-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光デバイス |
| JP2003528347A (ja) * | 2000-03-17 | 2003-09-24 | コーニング インコーポレイテッド | 光導波路レンズ及び作成方法 |
| US7339975B2 (en) * | 2003-02-03 | 2008-03-04 | Fujifilm Corporation | Apparatus for synthesizing laser beams |
| JP2010237587A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Terumo Corp | ボールレンズ |
| WO2016170838A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP04113051A patent/JP3135979B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2016170838A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム |
| JPWO2016170838A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2017-04-27 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム |
| US10687696B2 (en) | 2015-04-23 | 2020-06-23 | Olympus Corporation | Endoscope system with communication mode stabilizing unit |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3135979B2 (ja) | 2001-02-19 |
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