JPH06242330A - レンズ付き石英系光ファイバとその製造方法 - Google Patents

レンズ付き石英系光ファイバとその製造方法

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JPH06242330A
JPH06242330A JP5028835A JP2883593A JPH06242330A JP H06242330 A JPH06242330 A JP H06242330A JP 5028835 A JP5028835 A JP 5028835A JP 2883593 A JP2883593 A JP 2883593A JP H06242330 A JPH06242330 A JP H06242330A
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JP
Japan
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optical fiber
lens
core
silica
face
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JP5028835A
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English (en)
Inventor
Motohiro Yamane
基宏 山根
Yoshiharu Taga
吉春 多賀
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 端面に円錐台形状のレンズが直接形成されて
いて、製造が容易なレンズ付き石英系光ファイバとその
製造方法を提供する。 【構成】 このレンズ付き石英系光ファイバは、端面1
0aに、少なくとも円錐台形状のコア12が突出して成
るレンズ部を有し、これは、コアと前記コアよりもフッ
酸溶液を用いたときのエッチング速度が大きい組成のク
ラッドとから成る石英系光ファイバの端面部をフッ酸溶
液に浸漬して、前記石英系光ファイバの端面に少なくと
も円錐台形状のコアを突出させて製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規構造のレンズ付き
石英系光ファイバとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信システムに組込む発光素子
モジュールは、光源である半導体レーザと石英系光ファ
イバの間にそのレーザ光を石英系光ファイバのコアに集
光するレンズを介挿することにより構成されている。こ
のモジュールは、半導体レーザと石英系光ファイバとの
間における結合効率を高くすることが必要であるため、
両者の結合パワーが最大となるように半導体レーザとレ
ンズと石英系光ファイバのコアとを調心して組立てられ
る。
【0003】ところで、最近は、石英系光ファイバの端
面に直接レンズ部を形成したレンズ付き石英系光ファイ
バが提案されている。この石英系光ファイバは、それ自
体の端面がレンズ機能を備えているため、上記モジュー
ルの製造に際しては、部品点数が減少し、しかも調心作
業の工数を低減することができ、コスト低減に資すると
いう利点がある。
【0004】上記したレンズ付き石英系光ファイバは、
通常、次のようにして製造されている。すなわち、ま
ず、図1で示したように、被覆部を剥離して露出させた
石英系光ファイバ1を例えばバーナのような加熱手段で
局部加熱しながら図の矢印p方向に引張って加熱部を延
伸する。石英系光ファイバの延伸部1aの外径が約10
μm以下になった時点で延伸作業を停止してその部分を
例えばカッターで切断する。
【0005】ついで、図2で示したように、切断後の石
英系光ファイバの先端部1bを例えばバーナで加熱して
溶融する。このとき、先端部1bは表面張力によって球
面になり、その結果、この部分でレンズ機能が発現す
る。このレンズ付き石英系光ファイバ1を半導体レーザ
と結合する場合には、例えば図3で示したように、固定
台3の一方にレンズ付き石英系光ファイバ1を配置し、
他方に放熱板4を介して半導体レーザチップ5を配置
し、レンズ部1bとチップ5の光源部5aとを同軸とな
るように調心する。このような調心態様によって、レン
ズ付き石英系光ファイバ1と半導体レーザチップ5の間
では、約20%程度の結合効率を実現することができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した方
法で製造されたレンズ付き石英系光ファイバの場合、先
端のレンズ部1bから延伸しない部分までの間はテーパ
状に外径が変化する。このテーパ部1cは、延伸時の条
件にもよるが、通常、数mm程度であり可成り長い。
【0007】したがって、図3で示したように、固定台
3の一方にレンズ付き石英系光ファイバ1を固定した場
合、その固定部から半導体レーザチップ5の光源にまで
突出している部分の長さは可成り長くなる。そのため、
例えば、固定台3に微振動が加わった場合でも、半導体
レーザチップ5の光源部5aと調心された状態で位置し
ている先端部1bの振動は大きくなり、芯ずれを起こす
場合がある。
【0008】また、上記した方法は、石英系光ファイバ
への局部加熱の条件や延伸条件の設定に高度の熟練を要
するため、安定した歩留りでレンズ付き石英系光ファイ
バを量産できる方法とはいいがたい。本発明は、従来の
レンズ付き石英系光ファイバにおける上記した問題を解
決し、光ファイバのテーパ部がなく、切断した光ファイ
バの光軸方向と直交している端面に直接レンズ部が形成
されているレンズ付き石英系光ファイバとそれを製造す
る方法の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、端面に、少なくとも円錐台
形状のコアが突出して成るレンズ部を有することを特徴
とするレンズ付き石英系光ファイバが提供され、また、
コアと前記コアよりもフッ酸溶液を用いたときのエッチ
ング速度が大きい組成のクラッドとから成る石英系光フ
ァイバの端面部をフッ酸溶液に浸漬して、前記石英系光
ファイバの端面に少なくとも円錐台形状のコアを突出さ
せることを特徴とするレンズ付き石英系光ファイバの製
造方法が提供される。
【0010】本発明のレンズ付き石英系光ファイバの製
造に際しては、まず、つぎのような光ファイバが用意さ
れる。すなわち、その光ファイバをフッ酸溶液に浸漬し
たときに、クラッドのエッチング速度がコアのエッチン
グ速度よりも大きくなるような光ファイバである。この
ような光ファイバとしては、次のようなものをあげるこ
とができる。
【0011】まず、最初の光ファイバは、コアを純粋な
石英ガラス(SiO2 )で構成し、その周囲を取り囲む
クラッドは、石英ガラスにフッ素成分をドープした組成
のガラスで構成したものである。また、別の光ファイバ
としては、コアを石英ガラスにGeO2 をドープしたも
ので構成したものである。この場合、クラッドは純粋の
石英ガラスであってもよいし、また、フッ素成分などが
ドープされているものであってもよい。
【0012】前者の光ファイバにおいて、クラッドへの
フッ素成分のドープ量は、この光ファイバの端面部をフ
ッ酸に浸漬したときにクラッドとコアのエッチング速度
に適正な差が生じて、形成されたコアの円錐台形状が適
正なレンズ機能を発揮するように調節されるが、同時
に、光ファイバの光伝送特性に悪影響を与えないように
調節される。通常、コアとクラッドの屈折率差で0.3〜
0.4%程度であることが好ましい。
【0013】なお、クラッドは、フッ素成分に代えてリ
ン成分を混入したり、またはフッ素成分に加えてリン成
分を混入して形成してもよい。更に、コアが純粋の石英
ガラスではなく、例えばフッ素成分やGeO2 のような
ゲルマニウム成分が混入された組成であった場合は、ク
ラッドには、光伝送特性に悪影響を与えない範囲内で、
クラッドによりに多くのフッ素成分を混入して、コアと
クラッドとの間でフッ酸に対するエッチング速度に差を
つけてもよい。
【0014】後者の光ファイバの場合も同様で、コアへ
のゲルマニウム成分のドープ量は、この光ファイバの端
面部を後述するフッ酸溶液に浸漬したときにコアとクラ
ッドのエッチング速度に適正な差が生じて、形成された
コアの円錐台形状が適正なレンズ機能を発揮するように
調節される。本発明方法においては、まず、このような
光ファイバを切断する。また、その切断面を例えば研磨
して端面加工を行うこともできる。そののち、その端面
部分をフッ酸溶液に浸漬する。
【0015】前者の光ファイバの場合は、フッ酸に浸漬
される。フッ酸溶液としては、通常、フッ酸を水または
フッ化アンモニウムで希釈したものが用いられる。その
ときのフッ酸濃度は、クラッドやコアのエッチング速度
との関係で決められるが、通常、10〜50モル%程度
であればよい。光ファイバの端面をフッ酸溶液に浸漬す
ると、クラッド,コアはいずれも石英ガラスであるため
エッチングされる。このとき、クラッドのエッチング速
度はコアのエッチング速度よりも大きく、しかも、エッ
チングは、光ファイバの軸長方向に進んで光ファイバを
短くするエッチングと光ファイバの径方向に進んで光フ
ァイバを細くするエッチングとが合成された状態で進行
していくので、結局、所定の時間が経過すると、光ファ
イバの端面には、コアが円錐台形状になって突出する。
【0016】この状態を図4に示す。すなわち、この光
ファイバ10の端面10aは、端面11aが平滑面にな
っているクラッド11と、このクラッド11の中心に突
出し、その形状は円錐台形状をし、レンズ部として機能
するコア12とで構成されている。そして、クラッドの
端面11aとコア12の端面12aは互いに平行であ
り、かつ平滑面になっている。
【0017】円錐台の形状は、コアとクラッドの組成や
用いるフッ酸溶液の濃度などによって多少変化するが、
例えば、コアが純粋の石英ガラスで構成されている場合
には、この円錐台形状の頂角は、100°〜120°の
範囲内におさまる。後者の光ファイバの場合は、フッ酸
とフッ化アンモニウムの混合水溶液に浸漬して、コアを
円錐台形状にする。このとき、フッ化アンモニウムの濃
度比を高くすると、形成される円錐台の傾斜角(頂角)
が小さくなり全体が先鋭な形状になるので、この濃度比
を適宜に設定することにより、所望の円錐台形状にコア
を仕上げることができる。
【0018】
【実施例】コアが純粋の石英ガラスから成り、クラッド
が、純粋石英ガラスにフッ素をドープさせた組成の石英
ガラスから成り、コア径が9μm,クラッド径が125
μmである石英系光ファイバを用意した。この光ファイ
バを長手方向と直角に切断した。
【0019】ついで、その光ファイバの端面部分を、約
1mmの長さで、50%フッ酸水溶液を水で50%に希釈
したフッ酸水溶液(室温)に約15分間浸漬した。光フ
ァイバの端面には、頂角が110°で、端面12aの直
径が6μmである図4で示したような円錐台形状のコア
12が突出して形成された。この光ファイバを、図3で
示したように半導体レーザチップ5に接続したところ、
60%以上の結合効率を得ることができた。
【0020】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、光ファイバの端面をフッ酸溶液に浸漬する
と、クラッドはコアよりも早くエッチングされていくの
で、コアの部分が円錐台形状をして端面に突出する。そ
のため、この突出したコアの部分がレンズとして機能す
る。
【0021】レンズを形成する作業は、光ファイバの端
面を所定時間フッ酸溶液に浸漬するだけでよいので、従
来の延伸溶融によってレンズを形成する場合よりも簡単
であり、量産性に富む。また、本発明の光ファイバは、
延伸溶融で製造したもののようにテーパ部は存在せず、
光ファイバの端面がそのままレンズ部になっている。そ
のため、図3で示したように、レンズ部を半導体レーザ
光源と接続する場合でも、光ファイバの固定台から突出
する部分は短くてすみ、したがって、外部からの振動が
あっても、相互の軸芯がずれるという問題も少なくな
り、同時に結合効率を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバを溶融延伸している状態を示す斜視
図である。
【図2】光ファイバの切断部を溶融してレンズ部を形成
する状態を示す斜視図である。
【図3】レンズ付き石英系光ファイバを半導体レーザチ
ップに接続する状態を示す斜視図である。
【図4】本発明のレンズ付き石英系光ファイバの端面を
示す斜視図である。
【符号の説明】
10 石英系光ファイバ 10a 石英系光ファイバ10の端面 11 クラッド 11a クラッド11の端面 12 コア(レンズ部) 12a コア12の端面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端面に、少なくとも円錐台形状のコアが
    突出して成るレンズ部を有することを特徴とするレンズ
    付き石英系光ファイバ。
  2. 【請求項2】 コアと前記コアよりもフッ酸溶液を用い
    たときのエッチング速度が大きい組成のクラッドとから
    成る石英系光ファイバの端面部をフッ酸溶液に浸漬し
    て、前記石英系光ファイバの端面に少なくとも円錐台形
    状のコアを突出させることを特徴とするレンズ付き石英
    系光ファイバの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記コアが純粋石英ガラスにゲルマニウ
    ム成分をドープして成り、前記フッ酸溶液が、フッ酸と
    フッ化アンモニウムとの混合水溶液から成る請求項2の
    レンズ付き石英系光ファイバの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記クラッドが、フッ酸によるエッチン
    グ速度を大きくする元素を含有している請求項2のレン
    ズ付き石英系光ファイバの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記元素がフッ素または/およびリンで
    ある請求項4のレンズ付き石英系光ファイバの製造方
    法。
JP5028835A 1993-02-18 1993-02-18 レンズ付き石英系光ファイバとその製造方法 Pending JPH06242330A (ja)

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JP (1) JPH06242330A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5864314A (en) * 1996-11-15 1999-01-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha FM radar system
US7111992B2 (en) 2003-02-10 2006-09-26 Seiko Epson Corporation Connection structure between optical element and optical fiber, connection method thereof, and optical module

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