JPH06214138A - Optical fiber array and optical fiber array equipped with collimator lens - Google Patents

Optical fiber array and optical fiber array equipped with collimator lens

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JPH06214138A
JPH06214138A JP22253092A JP22253092A JPH06214138A JP H06214138 A JPH06214138 A JP H06214138A JP 22253092 A JP22253092 A JP 22253092A JP 22253092 A JP22253092 A JP 22253092A JP H06214138 A JPH06214138 A JP H06214138A
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array
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村 正 通 岡
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口 一 博 野
Kazuo Kimura
村 一 夫 木
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Abstract

PURPOSE:To accurately and easily produce one-dimensional and two-dimensional optical fiber arrays, or an optical fiber array equipped with collimator lens with good working efficiency and at a low production cost. CONSTITUTION:A cylindrical ferrule 2 having high accuracy in an outer diameter is mounted on the end part of the optical fiber 1, and the ferrules 2 are aligned in one-dimensional so that the outer circumference of adjacent ferrules 2 may come into contact with each other in an axial direction, or the one- dimensional alignments are laminated so as to obtain a two-dimensional alignment. A bundle of aligned ferrules is surrounded by a ferrule aligning substrate(plate) 3 so that the outer circumference of the outside ferrules may come into contact with the substrate 3, and then, they are fixed with adhesive 4. The one-dimensional array, or the two-dimensional array is easily and accurately produced by use of the accurate ferrule 2 and the aligning substrate 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光通信等の分野にお
いて多数の光ファイバ同士を高密度に接続するコネクタ
に使用される光ファイバアレーおよびコリメータレンズ
付き光ファイバアレーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber array and a fiber optic array with a collimator lens used in a connector for connecting a large number of optical fibers at high density in the field of optical communication and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】コネクタを構成する光ファイバアレーに
は、その構造から複数の光ファイバを一平面上に並べた
一次元アレーと、この一次元アレーを積層した構成の二
次元アレーとがある。一次元アレーは、一般に、Si基
板上にフォトリソグラフィと異方性エッチングによりV
溝を形成し、このV溝上に光ファイバを整列させた構造
のものが広く用いられている。一方、二次元アレーで
は、図6に示すように、光ファイバ50を保持する基板
51に穴52を多数穿設し、この穴52に光ファイバ5
0の端部を挿入する構造が提案されている。
2. Description of the Related Art An optical fiber array that constitutes a connector includes a one-dimensional array in which a plurality of optical fibers are arranged on one plane due to its structure, and a two-dimensional array in which the one-dimensional array is laminated. One-dimensional arrays are generally formed on a Si substrate by photolithography and anisotropic etching.
A structure in which a groove is formed and an optical fiber is aligned on the V groove is widely used. On the other hand, in the two-dimensional array, as shown in FIG. 6, a large number of holes 52 are formed in the substrate 51 holding the optical fibers 50, and the optical fibers 5 are inserted in the holes 52.
A structure has been proposed in which the zero end is inserted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような一次元アレーの場合、フォトリソグラフィと異方
性エッチングにより、Si基板上のV溝を高精度で安価
に形成できるという利点がある反面、V溝へのファイバ
整列に特別の整列治具などが必要で、さらに小さなV溝
の中に複数の光ファイバを並べるため、整列作業に時間
がかかり、製作能率が悪いという問題がある。
However, in the case of the one-dimensional array as described above, there is an advantage that the V groove on the Si substrate can be formed with high accuracy and at low cost by photolithography and anisotropic etching. A special aligning jig or the like is required for aligning the fibers in the V-grooves, and since a plurality of optical fibers are arranged in the smaller V-grooves, there is a problem that alignment work takes time and production efficiency is poor.

【0004】一方、前述の二次元アレーの場合には、二
つの問題がある。一つは、光ファイバの保持基板の穴加
工をフォトエッチングなどの方法で行うため、この穴に
挿入した側のファイバアレーは比較的高い精度が得られ
るものの、穴から離れた部分では光ファイバを高精度に
保持する構造になっていないので、光ファイバ間での平
行度が悪く、ファイバ保持基板51の表面に対する光フ
ァイバ50の直交度を高精度に保つことは困難である。
これは、ファイバ端面と垂直で基準となる理想的な光軸
53に対する出射光54の角度ずれ(θ)となって現
れ、接続損失の原因となる。
On the other hand, the above-mentioned two-dimensional array has two problems. One is that the hole in the holding substrate of the optical fiber is processed by a method such as photo-etching, so the fiber array on the side inserted into this hole can obtain relatively high accuracy, but the optical fiber is removed at the part away from the hole. Since the structure for holding with high accuracy is not provided, the parallelism between the optical fibers is poor, and it is difficult to maintain the orthogonality of the optical fiber 50 with respect to the surface of the fiber holding substrate 51 with high accuracy.
This appears as an angular deviation (θ) of the emitted light 54 with respect to the ideal optical axis 53 that is perpendicular to the fiber end face and serves as a reference, and causes a connection loss.

【0005】もう一つは、光ファイバアレー製作におけ
る作業性の問題である。すなわち、光ファイバの直径と
穴径の寸法公差が小さいので、多数の光ファイバを一括
挿入することが難しい。そこで、光ファイバを1本ずつ
挿入することになるが、これでは多くの時間がかかり
(もし光ファイバ保持穴の径を大きくすると、光ファイ
バは挿入し易くなるが、位置精度が低下する)、製作効
率が著しく低下し、製作費を低減することはできない。
Another problem is workability in manufacturing an optical fiber array. That is, since the dimensional tolerance between the diameter of the optical fiber and the hole diameter is small, it is difficult to insert a large number of optical fibers at once. Therefore, it is necessary to insert the optical fibers one by one, but this takes a lot of time (if the diameter of the optical fiber holding hole is increased, the optical fibers are easily inserted, but the positional accuracy is lowered). The production efficiency is significantly reduced, and the production cost cannot be reduced.

【0006】以上述べたように、従来の光ファイバアレ
ーでは、一次元とアレーと二次元アレーとの構造が異な
るため、それぞれの構造に合った構成部品や製作方法が
必要で、しかも光ファイバアレーを高精度で、かつ高作
業効率・低製作費での製作が困難という問題があった。
さらに、次のような問題もある。
As described above, in the conventional optical fiber array, since the structures of the one-dimensional array, the two-dimensional array and the one-dimensional array are different from each other, the constituent parts and the manufacturing method suitable for the respective structures are required. There was a problem that it was difficult to manufacture with high precision, high work efficiency and low manufacturing cost.
Furthermore, there are the following problems.

【0007】すなわち、二次元光ファイバアレーをフリ
ースペーススイッチのように、入出力に使う二つの光フ
ァイバアレーが空間的に離れている場合、光ファイバか
らの光を出力する側では前述の理想光軸53と出射光5
4の角度を高精度に一致させる(例えば、1mrad以
下)と同時に、光ファイバからの出射光を平行光に変換
すること、他方、光ファイバに光を入力する側でも平行
光をスポット光に変換すると同時に、スポット光軸とフ
ァイバ光軸とを一致させることが要求される。これは、
高効率結合とクロストークの低減を実現するための重要
な課題である。
That is, when the two optical fiber arrays used for input and output are spatially separated, as in a free space switch, the two-dimensional optical fiber array is ideal light described above on the side that outputs light from the optical fiber. Axis 53 and outgoing light 5
The angles of 4 are matched with high accuracy (for example, 1 mrad or less), and at the same time, the light emitted from the optical fiber is converted into parallel light. On the other hand, the parallel light is converted into spot light even on the side where the light is input to the optical fiber. At the same time, it is required that the optical axis of the spot and the optical axis of the fiber coincide with each other. this is,
This is an important issue for achieving highly efficient coupling and reduction of crosstalk.

【0008】ここで、理想光軸53と出射光54の角度
(θ)を高精度に一致させることは、前記光ファイバア
レーの高精度化と共通の問題であるが、スポット光と平
行光の間の相互変換にはコリメータが必要である。これ
まで二次元光ファイバアレーと組み合わせたコリメータ
として、平板マイクロレンズアレーまたはロッドレンズ
が使用されている。
Here, matching the angle (θ) between the ideal optical axis 53 and the outgoing light 54 with high accuracy is a common problem with the higher accuracy of the optical fiber array, but the spot light and the parallel light are combined. A collimator is required for mutual conversion between the two. Up to now, a flat plate microlens array or rod lens has been used as a collimator combined with a two-dimensional optical fiber array.

【0009】平板マイクロレンズアレーの特徴は、厚さ
1mm程度のガラス板にフォトエッチングで所定位置に
精度良く形成したパターン領域内に異種原子を拡散し
て、ガラス板の屈折率を局部的に変えることによりレン
ズ作用を持たせたもので、製作上、高いアレー精度が得
られるものの、光ファイバアレーと平板マイクロレンズ
アレーの形状が大きく異なるため、両者の高精度位置合
わせが困難である。
The feature of the flat plate microlens array is that a different kind of atoms are diffused in a pattern region precisely formed at a predetermined position by photoetching on a glass plate having a thickness of about 1 mm to locally change the refractive index of the glass plate. Therefore, although a lens action is provided and a high array precision can be obtained in manufacturing, the optical fiber array and the flat plate microlens array are significantly different from each other in shape, so that it is difficult to perform high-precision alignment between them.

【0010】一方、ロッドレンズをコリメータレンズア
レーとして用いる場合、ロッドレンズのアレー化に問題
があり、従来は光ファイバアレーの1本に対してロッド
レンズ1個を対応させて並べていた。このため、アレー
化に長時間を要し、また位置合わせ精度も十分ではなか
った。
On the other hand, when a rod lens is used as a collimator lens array, there is a problem in forming an array of rod lenses, and conventionally, one rod lens is arranged corresponding to one optical fiber array. For this reason, it took a long time to form an array and the positioning accuracy was not sufficient.

【0011】この発明は、前述のような問題を解消すべ
くなされたもので、その目的は、一次元あるいは二次元
の光ファイバアレーを高精度で、かつ簡単に作業効率良
く低製作費で作製することのでき、またコリメータレン
ズ付きの光ファイバアレーにも応用できる光ファイバア
レーの構造を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to produce a one-dimensional or two-dimensional optical fiber array with high accuracy, easily and efficiently with low manufacturing cost. Another object of the present invention is to provide a structure of an optical fiber array that can be applied to an optical fiber array with a collimator lens.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、次のような構成とした。すなわち、この
発明の光ファイバアレーは、光ファイバと、円筒状のフ
ェルールと、両面が平坦な硬質材料の平板(例えば、ジ
ルコニア等からなるセラミックス板)から構成する。内
部に光ファイバの端部を保持した前記フェルールを、互
いに隣合うフェルールの外周が軸方向に沿って接触する
ように一次元に整列させ、あるいはこの一次元に整列し
たフェルールを積み重ねて二次元の整列とする。前記一
次元整列では全てのフェルールの外周が、前記二次元整
列では最外周に位置する全てのフェルールの外周が、硬
質平板に接触するように構成し、かつフェルール端面と
このフェルール内に保持されている光ファイバの光軸と
が任意の角度で交差するように構成する。また、フェル
ール束を取り囲む硬質平板は、平坦な面がフェルールに
接触するセラミックス基板と、このセラミックス基板外
側に接合した金属基板とからなる複合基板としてもよ
い。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. That is, the optical fiber array of the present invention comprises an optical fiber, a cylindrical ferrule, and a flat plate (for example, a ceramic plate made of zirconia or the like) made of a hard material whose both surfaces are flat. The ferrules holding the ends of the optical fibers inside are one-dimensionally aligned so that the outer peripheries of adjacent ferrules are in contact with each other along the axial direction, or two-dimensionally by stacking the one-dimensionally aligned ferrules. Align. In the one-dimensional alignment, the outer circumference of all ferrules, in the two-dimensional alignment, the outer circumference of all ferrules located at the outermost circumference is configured to be in contact with the hard plate, and is held in the ferrule end face and this ferrule. The optical axis of the existing optical fiber is configured to intersect at an arbitrary angle. Further, the hard plate surrounding the ferrule bundle may be a composite substrate including a ceramic substrate having a flat surface in contact with the ferrule and a metal substrate bonded to the outside of the ceramic substrate.

【0013】コリメータレンズ付きの光ファイバアレー
の場合には、フェルールを、光ファイバを内部に保持し
たファイバフェルールと、内部にロッドレンズを保持し
前記ファイバフェルールと同じ外径のロッドレンズフェ
ルールを一体的に接着したフェルールとする。この場合
にも、平坦度のよい硬質平板により全フェルールの整列
状態を規制する。また、コリメータレンズ付きのフェル
ールは、光ファイバの端部が挿入されるファイバ保持用
穴と、ロッドレンズが挿入されるロッドレンズ保持用穴
が形成された一体構造のフェルールとしてもよい。な
お、硬質平板は、四角形枠やその他の形状の枠とするこ
とができる。
In the case of an optical fiber array with a collimator lens, the ferrule is a fiber ferrule having an optical fiber held therein, and a rod lens ferrule having a rod lens held therein and having the same outer diameter as the fiber ferrule. The ferrule adhered to. Also in this case, the aligned state of all ferrules is regulated by a hard flat plate having good flatness. Further, the ferrule with the collimator lens may be a ferrule having an integral structure in which a fiber holding hole into which an end of an optical fiber is inserted and a rod lens holding hole into which a rod lens is inserted are formed. The hard plate may be a rectangular frame or a frame having another shape.

【0014】[0014]

【作用】前述のような構成において、光ファイバは高精
度に加工されたフェルールにより整列され、さらにこれ
らフェルールの整列状態が平坦度のよい硬質平板により
規制され、ファイバ間の平行度や各ファイバの整列直交
度などを容易に高精度とすることができる。また、整列
治具を使用することなく、簡単に作業を行うことができ
る。また、ファイバアレーの本数にかかわらず容易に製
作でき、アレーの規模に制限がない。アレーのピッチは
フェルールの外径を変えるだけで容易に変えることがで
きる。また、硬質平板を外側が金属の複合平板とすれ
ば、相手部品に機械的に固定保持することができ、相手
の形状や材料に合わせて適正な固定保持法を選択でき
る。さらに、コリメータレンズを必要とする光ファイバ
では、フェルール内に光ファイバとロッドレンズを精度
よく保持でき、このフェルールを前述と同様に整列させ
るため、コリメータレンズ付き光ファイバアレーを簡単
に、高精度に製作することができる。また、ファイバ・
ロッドレンズ用のフェルールを一体構造とすれば、フェ
ルールの製作作業が簡単となり、またフェルールの精度
や信頼性を向上できる。
In the above construction, the optical fibers are aligned by the ferrules processed with high accuracy, and the alignment state of these ferrules is regulated by the hard flat plate with good flatness, and the parallelism between the fibers and the fiber The alignment orthogonality and the like can be easily made highly accurate. Further, the work can be easily performed without using an alignment jig. Further, it can be easily manufactured regardless of the number of fiber arrays, and there is no limitation on the scale of the array. The pitch of the array can be easily changed by changing the outer diameter of the ferrule. Further, if the hard flat plate is a composite flat plate of which the outer side is metal, it can be mechanically fixed and held on the mating component, and an appropriate fixing and holding method can be selected according to the shape and material of the mating component. Furthermore, in the case of an optical fiber that requires a collimator lens, the optical fiber and rod lens can be held in the ferrule with high precision, and since this ferrule is aligned in the same manner as described above, the optical fiber array with a collimator lens can be easily and highly accurately arranged. Can be manufactured. Also fiber
If the ferrule for the rod lens is made into an integral structure, the ferrule manufacturing work will be simple and the precision and reliability of the ferrule can be improved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明を図示する実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は、この発明の二次元光ファイバ
アレーの第1実施例、図2は図1の整列基板を複合基板
で構成した第2実施例、図3は、コリメータレンズ付き
の光ファイバアレーにおいて二つのフェルールを接続し
たフェルールの実施例、図4は図3のフェルールを一体
化したフェルールの実施例、図5は整列基板枠の形状の
異なる変形例である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a first embodiment of a two-dimensional optical fiber array of the present invention, FIG. 2 is a second embodiment in which the alignment substrate of FIG. 1 is composed of a composite substrate, and FIG. 3 is an optical fiber array with a collimator lens. FIG. 4 shows an embodiment of a ferrule in which two ferrules are connected, FIG. 4 shows an embodiment of a ferrule in which the ferrules of FIG. 3 are integrated, and FIG.

【0016】〔実施例1〕図1に示すように、光ファイ
バ1と、円筒状のフェルール2と、4枚のフェルール整
列基板(平板)3と、接着剤4から二次元光ファイバア
レーによるコネクタを構成する。フェルール2には、光
ファイバ1の先端部を挿入して保持し、このフェルール
2を隣合うフェルールと平行に接触した状態で整列さ
せ、さらに整列したフェルール束の上下左右の列をそれ
ぞれ、整列基板3と接触させる。接着剤4は、フェルー
ル2間およびフェルール2・整列基板3間に充填し、整
列基板3を枠状に固定し、かつ整列基板3とフェルール
2が軸方向に位置ずれしないように固定する。
[Embodiment 1] As shown in FIG. 1, an optical fiber 1, a cylindrical ferrule 2, four ferrule aligned substrates (flat plates) 3, an adhesive 4 and a connector formed by a two-dimensional optical fiber array. Make up. The front end of the optical fiber 1 is inserted and held in the ferrule 2, and the ferrule 2 is aligned in contact with the adjacent ferrules in parallel, and the upper, lower, left, and right rows of the aligned ferrule bundle are respectively aligned. Contact with 3. The adhesive 4 is filled between the ferrules 2 and between the ferrules 2 and the alignment substrate 3, fixes the alignment substrate 3 in a frame shape, and fixes the alignment substrate 3 and the ferrule 2 so as not to be displaced in the axial direction.

【0017】フェルール2は単心の光ファイバのコネク
タに使用される外径精度の良い円筒状プラグと同様の部
材である。ここで用いたフェルール2の寸法は、外径2
50±2μm、内径127±2μm、長さ10mm、全
長に対する平行度3μm以下であり、これは既に広く使
用されている光コネクタのジルコニアフェルールと同等
の部材である。
The ferrule 2 is a member similar to a cylindrical plug used in a connector of a single-core optical fiber and having an accurate outer diameter. The ferrule 2 used here has an outer diameter of 2
It has a diameter of 50 ± 2 μm, an inner diameter of 127 ± 2 μm, a length of 10 mm and a parallelism of 3 μm or less with respect to the entire length, which is a member equivalent to the zirconia ferrule of the optical connector which has been widely used.

【0018】整列基板3の寸法は、幅3mm、厚さ1m
m、長さ15mm、平行度と平坦度は共に0.3μm以
下であり、この整列基板3の上に、光ファイバ1の先端
部を内部に保持したフェルール3を整列していくと、フ
ェルール2の外径ばらつきが2μmと大きくても、+と
−がうまく相殺し合うため、光ファイバ1のピッチ精度
は1μm以下に収まる。また、隣合う二つの整列基板3
のなす角度も三角プリズムの直角を転写したもので、直
角に対して1mrad以下の誤差になっているので、光
ファイバアレー面における光ファイバ1の整列直交度も
高精度が得られる。
The size of the aligned substrate 3 is 3 mm in width and 1 m in thickness.
m, the length is 15 mm, the parallelism and the flatness are both 0.3 μm or less, and when the ferrule 3 holding the tip end of the optical fiber 1 inside is aligned on the alignment substrate 3, the ferrule 2 Even if the outer diameter variation of 2 is as large as 2 μm, + and − cancel each other well, so that the pitch accuracy of the optical fiber 1 falls within 1 μm or less. In addition, two adjacent alignment boards 3
The angle formed by is a transfer of a right angle of a triangular prism, and since there is an error of 1 mrad or less with respect to the right angle, a high degree of accuracy in the alignment orthogonality of the optical fibers 1 on the optical fiber array surface can be obtained.

【0019】一方、光ファイバ1の光軸と出射光の角度
ずれは、整列基板3の平坦面に対する光ファイバ1の実
際の傾斜角θで決まる。何故なら、整列基板3の端面と
光ファイバ1の端面は、整列基板3の平坦面と直角で、
かつ同一面となるように研磨されるからである。従っ
て、この実施例での最大傾斜角θは、フェルール2の内
外径の最大ばらつき各2μmと全長の平行度3μmの和
に対する全長10mmの比、すなわち7/10000
(0.7mrad)となり実用上充分な精度が得られ
る。
On the other hand, the angular deviation between the optical axis of the optical fiber 1 and the emitted light is determined by the actual inclination angle θ of the optical fiber 1 with respect to the flat surface of the alignment substrate 3. Because the end face of the alignment substrate 3 and the end face of the optical fiber 1 are perpendicular to the flat face of the alignment substrate 3,
In addition, the polishing is performed so that they are flush with each other. Therefore, the maximum inclination angle θ in this embodiment is the ratio of the total variation of the inner and outer diameters of the ferrule 2 of 2 μm and the parallelism of the total length of 3 μm to the total length of 10 mm, that is, 7/10000.
(0.7 mrad), which is sufficient accuracy for practical use.

【0020】ここで、フェルール2と整列基板3との接
触部において、両者の間で変形することがあると、前記
の高精度は達成できない。このため、整列基板3はセラ
ミックスのような硬質材料でなければならず、フェルー
ルとの馴染み性を考慮してフェルール2と同じジルコニ
アを用いた。なお、この実施例では、フェルール2の端
面と光ファイバ1の光軸とが交差角が1mrad以下の
精度で直交できることを説明したが、実際の研磨は整列
基板3の平坦面を基準として光ファイバ1の光軸との交
差角を規定するため、90°以外の任意の交差角に対し
ても同等の精度で研磨できる。
If the ferrule 2 and the alignment substrate 3 may be deformed at the contact portion between them, the above high precision cannot be achieved. Therefore, the aligned substrate 3 must be made of a hard material such as ceramics, and the same zirconia as the ferrule 2 was used in consideration of the compatibility with the ferrule. In this embodiment, it has been described that the end face of the ferrule 2 and the optical axis of the optical fiber 1 can be orthogonal to each other with an accuracy of the intersection angle of 1 mrad or less. However, in the actual polishing, the flat surface of the alignment substrate 3 is used as a reference. Since the intersection angle with the optical axis of 1 is defined, polishing can be performed with the same accuracy even for any intersection angle other than 90 °.

【0021】なお、フェルール2の配列は単純に整列基
板3の上に並べていくだけで、特別な治具や装置を必要
としない。また、図1において、光ファイバアレーの整
列を一段だけとすれば、そのまま一次元の光ファイバア
レーとなる。このとき、その構成から、光ファイバのア
レー精度は全く影響を受けることなく、二次元アレーと
同じ方法で製作できることは明らかである。
The ferrules 2 are simply arranged on the alignment substrate 3 without any special jig or device. Further, in FIG. 1, if the optical fiber array is arranged in only one stage, it becomes a one-dimensional optical fiber array as it is. At this time, it is clear from the configuration that the array accuracy of the optical fiber is not affected at all and can be manufactured by the same method as the two-dimensional array.

【0022】〔実施例2〕図2は、実施例1の整列基板
3に用いたセラミックス板の代わりに、金属板6内側に
ジルコニア板7を接着した複合基板5を採用した二次元
ファイバアレーである。このような構成においても、光
ファイバのアレー精度や製作法は実施例1と同じになる
が、光ファイバアレーの取付け方法において違いが生じ
る。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows a two-dimensional fiber array which employs a composite substrate 5 in which a zirconia plate 7 is adhered to the inside of a metal plate 6 instead of the ceramic plate used in the aligned substrate 3 of Embodiment 1. is there. Even in such a configuration, the optical fiber array precision and the manufacturing method are the same as those in the first embodiment, but the optical fiber array mounting method is different.

【0023】すなわち、実施例1の場合、外側の部品が
セラミックスであるため、この二次元光ファイバアレー
は相手部品に対して直接または第三の部品を介して接着
で固定保持することが避けられない。この場合、相手部
品と熱膨張係数が合わなかったり、接着面積が充分とれ
ないときには、実装するときの信頼性などに問題を残す
ことになる。これに対して、外側の部品が金属である
と、接着だけでなく機械的な固定保持も可能で、相手の
形状や材料に合わせてより適正な固定保持法を選ぶこと
ができるので、実装上の信頼性は大幅に改善できる。
That is, in the case of the first embodiment, since the outer part is made of ceramics, it is possible to avoid fixing and holding the two-dimensional optical fiber array to the mating part directly or through the third part by adhesion. Absent. In this case, when the coefficient of thermal expansion does not match that of the mating component or the bonding area is not sufficient, there remains a problem in reliability when mounting. On the other hand, if the outer part is made of metal, not only adhesion but also mechanical fixing and holding is possible, and a more appropriate fixing and holding method can be selected according to the shape and material of the other party, so mounting The reliability of can be greatly improved.

【0024】〔実施例3〕図3は、コリメータレンズ付
きの光ファイバアレーに使用されるフェルールであっ
て、直径の異なる光ファイバとロッドレンズをそれぞれ
内部に保持したフェルールをその端面で接着した一体構
造のフェルールの断面である。このフェルールは、光フ
ァイバ1と、ロッドレンズ11と、ファイバフェルール
12と、ロッドレンズフェルール13から構成される。
ファイバフェルール12とロッドレンズフェルール13
は、内径が異なるが外径の等しい円筒部材である。な
お、1Aは光ファイバ1のコアである。
[Embodiment 3] FIG. 3 shows a ferrule used in an optical fiber array with a collimator lens, in which ferrules having optical fibers of different diameters and rod lenses held inside are bonded together at their end faces. It is a cross section of a ferrule of a structure. This ferrule is composed of an optical fiber 1, a rod lens 11, a fiber ferrule 12, and a rod lens ferrule 13.
Fiber ferrule 12 and rod lens ferrule 13
Are cylindrical members having different inner diameters but the same outer diameter. 1A is a core of the optical fiber 1.

【0025】この構成は、光ファイバ1を内部に保持し
たフェルール12とロッドレンズ11を保持したフェル
ール13をそれぞれ個別に作製し、次に平坦な二面から
なるV定盤上でフェルール12,13の外径を基準とし
て両者の端面を光学接着剤14で一体化する。この後
は、フェルール12,13が一体的で一様な円筒状にな
っているので、実施例1,2と同じ方法により、ロッド
レンズをアレー化したコリメータレンズ付き二次元アレ
ーなどが簡単に形成できる。
In this structure, the ferrule 12 holding the optical fiber 1 inside and the ferrule 13 holding the rod lens 11 are separately manufactured, and then the ferrules 12 and 13 are placed on a flat V surface plate. The end faces of the both are integrated with the optical adhesive 14 based on the outer diameter of. After that, since the ferrules 12 and 13 are integrally formed into a uniform cylindrical shape, a two-dimensional array with a collimator lens in which rod lenses are arrayed can be easily formed by the same method as in the first and second embodiments. it can.

【0026】この構成で、光ファイバ1とロッドレンズ
11の両者の中心の間に位置ずれ(光軸ずれd)が存在
すると、ロッドレンズ11の一端から出射する光に角度
ずれθ(=πd/2L)が生じる。この角度ずれθは、
実施例1と同様に結合損失やクロストークの原因となる
ため、できるだけ小さくしなければならない。この場合
の光軸ずれdは、ファイバフェルール12とコネクタフ
ェルール13との外径基準で合わせているので、実施例
1のフェルール加工精度を用いて外径ばらつきに依存し
た2μmと、内径ばらつきに起因する4μmとの和か
ら、最大d=6μmである。ここで、ロッドレンズの長
さをL=8mmとすれば、角度ずれθは1.1mrad
となり、この値は光を10cm空間伝播したとき光の位
置が0.11mmずれることを示している。
With this configuration, if there is a positional deviation (optical axis deviation d) between the centers of both the optical fiber 1 and the rod lens 11, an angle deviation θ (= πd / 2L) is generated. This angle deviation θ is
Since it causes coupling loss and crosstalk as in the first embodiment, it should be minimized. Since the optical axis deviation d in this case is matched on the basis of the outer diameter of the fiber ferrule 12 and the connector ferrule 13, it is caused by the inner diameter variation of 2 μm which depends on the outer diameter variation using the ferrule processing accuracy of the first embodiment. The maximum d is 6 μm. Here, if the length of the rod lens is L = 8 mm, the angle deviation θ is 1.1 mrad.
This value indicates that the position of the light shifts by 0.11 mm when the light propagates in the space of 10 cm.

【0027】なお、ロッドレンズはその長さに応じてレ
ンズとしての特性が変わるため、ここで用いるロッドレ
ンズの長さは予め最終的に残す長さ(焦点距離に等し
い)に調整しておかなければならず、またロッドレンズ
の端面の接触する光ファイバの端面もその光軸と垂直に
なるように事前に加工しておく必要がある。これらの加
工はいずれも従来の研磨技術で実現できるため、技術的
な問題はない。
Since the characteristics of the rod lens as a lens change depending on its length, the length of the rod lens used here should be adjusted in advance to the length (equal to the focal length) to be left finally. In addition, the end surface of the optical fiber that comes into contact with the end surface of the rod lens must be processed in advance so that it is perpendicular to the optical axis. Since all of these processes can be realized by the conventional polishing technique, there is no technical problem.

【0028】〔実施例4〕図4は、実施例3の製作法を
さらに簡単にするため、両端に内径の異なる穴を加工し
た異径フェルールの断面構造で、光ファイバ1と、ロッ
ドレンズ11と、一体構造のフェルール15からなる。
フェルール15には、光ファイバの端部が挿入されるフ
ァイバ保持用穴16と、ロッドレンズが挿入されるロッ
ドレンズ保持用穴17を穿設されている。
[Embodiment 4] In order to further simplify the manufacturing method of Embodiment 3, FIG. 4 is a cross-sectional structure of a ferrule having different diameters, in which holes having different inner diameters are machined at both ends, and an optical fiber 1 and a rod lens 11 are shown. And a ferrule 15 having an integral structure.
The ferrule 15 has a fiber holding hole 16 into which the end of the optical fiber is inserted and a rod lens holding hole 17 into which the rod lens is inserted.

【0029】フェルール両端の穴径が異なっているの
で、これまでに述べたフェルールよりその製作は複雑に
なるが、実施例3のフェルール間の接着工程が省略でき
るので、製作工程はより簡単となる。一般に接着工程は
手作業で時間がかかり、また精度や信頼性が低下し易い
という問題を内在しているが、異径フェルールでこの問
題が緩和される効果は大きい。なお、ロッドレンズの長
さ調整と光ファイバ端面の垂直面形成は、実施例3と同
じく事前に加工しておかなければが、光軸ずれについて
は実施例3と同等以上の精度が得られる。
Since the hole diameters at both ends of the ferrule are different, the manufacturing process is more complicated than the ferrules described so far, but the bonding process between the ferrules of the third embodiment can be omitted, so the manufacturing process is simpler. . Generally, the bonding process has a problem that it takes time manually and the accuracy and reliability are likely to be deteriorated. However, a different diameter ferrule has a great effect of alleviating this problem. Note that the length adjustment of the rod lens and the formation of the vertical surface of the end face of the optical fiber must be processed in advance as in the case of the third embodiment, but the optical axis deviation can be obtained with accuracy equal to or higher than that of the third embodiment.

【0030】なお、フェルールの配置や整列基板枠の形
状は、図1、図2に限定されることなく、図5に示すよ
うに種々の態様を採ることができる。
The arrangement of the ferrule and the shape of the aligned substrate frame are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2, and various modes can be adopted as shown in FIG.

【0031】[0031]

【発明の効果】前述の通り、この発明は、光ファイバの
端部にフェルールを装着し、これらフェルールを接触状
態で整列し、これらフェルール束を平坦度のよい硬質平
板で規制するようにしたため、次のような効果を奏す
る。 (1) 一次元と二次元のファイバアレーのどちらでも、高
精度に製作できる。 (2) 簡単に製作でき、作業効率が大幅に向上し、製作費
を低減できる。 (3) ファイバアレーの規模に制限がなく、またファイバ
アレーのピッチはフェルールの外径を変えるだけで容易
に変えることができ、あらゆるコネクタに対応できる。 (4) コリメータレンズを必要とするファイバアレーも簡
単に、高精度に製作することができる。
As described above, according to the present invention, the ferrule is attached to the end of the optical fiber, the ferrules are aligned in contact with each other, and the ferrule bundle is regulated by the hard flat plate having good flatness. It has the following effects. (1) Both one-dimensional and two-dimensional fiber arrays can be manufactured with high precision. (2) It can be easily manufactured, work efficiency is greatly improved, and manufacturing costs can be reduced. (3) There is no limit to the size of the fiber array, and the pitch of the fiber array can be easily changed by changing the outer diameter of the ferrule, and it can be used with any connector. (4) A fiber array that requires a collimator lens can be easily manufactured with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の二次元光ファイバアレーの実施例を
示す部分断面斜視図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an embodiment of a two-dimensional optical fiber array of the present invention.

【図2】図1の整列基板を複合基板とした実施例を示す
部分断面斜視図である。
2 is a partial cross-sectional perspective view showing an embodiment in which the aligned substrate of FIG. 1 is a composite substrate.

【図3】この発明のコリメータレンズ付き光ファイバア
レーにおいて、二つのフェルールを接続したフェルール
を示し、(a)は横断面図、(b)は縦断面図である。
FIG. 3 shows a ferrule in which two ferrules are connected in the optical fiber array with a collimator lens according to the present invention, (a) is a transverse sectional view, and (b) is a longitudinal sectional view.

【図4】図3のフェルールを一体構造とした例を示す縦
断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the ferrule of FIG. 3 has an integrated structure.

【図5】フェルールの配置や整列基板枠の形状の異なる
変形例を示す横断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example in which the arrangement of ferrules and the shape of the aligned substrate frame are different.

【図6】従来の二次元光ファイバアレーを示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional two-dimensional optical fiber array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ 2 フェルール 3 フェルール整列基板 4 接着剤 5 複合基板 6 金属板 7 ジルコニア板 11 ロッドレンズ 12 ファイバフェルール 13 ロッドレンズフェルール 14 光学接着剤 15 フェルール 16 ファイバ保持用穴 17 ロッドレンズ保持用穴 1 Optical Fiber 2 Ferrule 3 Ferrule Aligned Substrate 4 Adhesive 5 Composite Substrate 6 Metal Plate 7 Zirconia Plate 11 Rod Lens 12 Fiber Ferrule 13 Rod Lens Ferrule 14 Optical Adhesive 15 Ferrule 16 Fiber Holding Hole 17 Rod Lens Holding Hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野 口 一 博 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 木 村 一 夫 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiro Noguchi 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Kazuo Kimura 1-chome, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1-6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバと、円筒状のフェルールと、
両面が平坦な硬質材料の平板からなり、内部に光ファイ
バの端部を保持した前記フェルールを、互いに隣合うフ
ェルールの外周が軸方向に沿って接触するように一次元
に整列させ、あるいはこの一次元に整列したフェルール
を積み重ねて二次元の整列とし、前記一次元整列では全
てのフェルールの外周が、前記二次元整列では最外周に
位置する全てのフェルールの外周が、硬質平板に接触す
るように構成し、かつフェルール端面とこのフェルール
内に保持されている光ファイバの光軸とが任意の角度で
交差するように構成したことを特徴とする光ファイバア
レー。
1. An optical fiber, a cylindrical ferrule,
The two ferrules are made of a flat plate of a hard material having flat both sides, and the ferrules holding the end portions of the optical fibers inside are aligned one-dimensionally so that the outer circumferences of the ferrules adjacent to each other are in contact along the axial direction, or The ferrules that were originally aligned are stacked to form a two-dimensional alignment.In the one-dimensional alignment, the outer perimeters of all ferrules, in the two-dimensional alignment, the outer perimeters of all ferrules located at the outermost perimeter are in contact with the hard plate. An optical fiber array characterized in that the ferrule end face and the optical axis of the optical fiber held in the ferrule intersect at an arbitrary angle.
【請求項2】 請求項1において、フェルール束を取り
囲む硬質平板が、平坦な面がフェルールに接触するセラ
ミックス板と、このセラミックス板外側に接合した金属
板とからなる複合基板であることを特徴とする光ファイ
バアレー。
2. The hard plate surrounding the ferrule bundle according to claim 1, wherein the hard plate is a composite substrate composed of a ceramic plate having a flat surface in contact with the ferrule and a metal plate bonded to the outside of the ceramic plate. An optical fiber array.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、フェ
ルールが、光ファイバを内部に保持したファイバフェル
ールと、内部にロッドレンズを保持し前記ファイバフェ
ルールと同じ外径のロッドレンズフェルールを一体的に
接着したフェルールであることを特徴とするコリメータ
レンズ付き光ファイバアレー。
3. The fiber ferrule according to claim 1 or 2, wherein the ferrule integrally holds an optical fiber therein, and a rod lens ferrule having an outer diameter same as that of the fiber ferrule holding a rod lens therein. An optical fiber array with a collimator lens, which is a bonded ferrule.
【請求項4】 請求項1または請求項2において、フェ
ルールが、光ファイバの端部が挿入されるファイバ保持
用穴と、ロッドレンズが挿入されるロッドレンズ保持用
穴が形成された一体構造のフェルールであることを特徴
とするコリメータレンズ付き光ファイバアレー。
4. The ferrule according to claim 1, wherein the ferrule has a fiber holding hole into which an end of an optical fiber is inserted and a rod lens holding hole into which a rod lens is inserted. An optical fiber array with a collimator lens, which is a ferrule.
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