JPH06242331A - 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Info
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- JPH06242331A JPH06242331A JP5028836A JP2883693A JPH06242331A JP H06242331 A JPH06242331 A JP H06242331A JP 5028836 A JP5028836 A JP 5028836A JP 2883693 A JP2883693 A JP 2883693A JP H06242331 A JPH06242331 A JP H06242331A
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- optical fiber
- lens
- core
- silica
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 端面に曲面形状のレンズが直接形成されてい
る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、端面に
曲面形状のコアが突出して成るレンズ部１３’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円錐台形状のコアを突出させ
て、ついで、前記円錐台形状のコアまたはその近傍を加
熱溶融して前記円錐台形状を曲面形状に変化させること
により製造される。
る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、端面に
曲面形状のコアが突出して成るレンズ部１３’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円錐台形状のコアを突出させ
て、ついで、前記円錐台形状のコアまたはその近傍を加
熱溶融して前記円錐台形状を曲面形状に変化させること
により製造される。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、曲面形状のコアが
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
面に円錐台形状のコアを突出させて、ついで、前記円錐
台形状のコアまたはその近傍を加熱溶融して前記円錐台
形状を曲面形状に変化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。
ために、本発明においては、端面に、曲面形状のコアが
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
面に円錐台形状のコアを突出させて、ついで、前記円錐
台形状のコアまたはその近傍を加熱溶融して前記円錐台
形状を曲面形状に変化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。
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。
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で0.３〜0.
４％程度であることが好ましい。
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。
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。このような性質を備えた光ファイバを、例
えば、軸長方向に対し直角に切断する。また例えば、そ
の切断面に例えば研磨加工を施して、クラッド面とコア
面を同一面となるように揃えたのち、その端面部分をフ
ッ酸溶液に浸漬する。
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。このような性質を備えた光ファイバを、例
えば、軸長方向に対し直角に切断する。また例えば、そ
の切断面に例えば研磨加工を施して、クラッド面とコア
面を同一面となるように揃えたのち、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。
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、光ファ
イバ１０の端面には、軸長方向と直交している平滑なク
ラッド端面１１と、その端面１１の中心に突出する円錐
台形状のレンズ部１３が形成されている。このレンズ部
１３はコア１２が形状変化したものであって、材質はコ
アと同じである。レンズ部１３の円錐台形状において、
その基部１３ａはその直径がコア１２の直径と同径であ
り、その頂部１３ｂはクラッド端面１１と平行な平滑面
である。そして、基部１３ａにおけるクラッド端面１１
と斜面１３ｃとの境界、頂部１３ｂと斜面１３ｃとの境
界は、それぞれエッジ状になっている。
イバ１０の端面には、軸長方向と直交している平滑なク
ラッド端面１１と、その端面１１の中心に突出する円錐
台形状のレンズ部１３が形成されている。このレンズ部
１３はコア１２が形状変化したものであって、材質はコ
アと同じである。レンズ部１３の円錐台形状において、
その基部１３ａはその直径がコア１２の直径と同径であ
り、その頂部１３ｂはクラッド端面１１と平行な平滑面
である。そして、基部１３ａにおけるクラッド端面１１
と斜面１３ｃとの境界、頂部１３ｂと斜面１３ｃとの境
界は、それぞれエッジ状になっている。
【００１７】このときの円錐台の全体形状は、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。
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】ついで、図４で示したような端面構造にな
っている光ファイバ１０を、図５で示したように、Ｘ，
Ｙ，Ｚの三次元方向への移動量を微調節することができ
る位置決めステージ１４ａの上に配置し、例えば炭酸ガ
スレーザ発振器１４ｂからのレーザ光を集光レンズ１４
ｃで絞り、それを配置されている光ファイバ１０の端面
１０ａに照射して図４の円錐台形状とその近傍を加熱す
る。このとき、レーザ光の照射面は、位置決め用観察手
段１４ｄで正確に観察する。
っている光ファイバ１０を、図５で示したように、Ｘ，
Ｙ，Ｚの三次元方向への移動量を微調節することができ
る位置決めステージ１４ａの上に配置し、例えば炭酸ガ
スレーザ発振器１４ｂからのレーザ光を集光レンズ１４
ｃで絞り、それを配置されている光ファイバ１０の端面
１０ａに照射して図４の円錐台形状とその近傍を加熱す
る。このとき、レーザ光の照射面は、位置決め用観察手
段１４ｄで正確に観察する。
【００１９】レーザ光の照射を受け、円錐台形状のレン
ズ部１３は軟化または部分溶融することにより、クラッ
ド端面１１から突出する形状はさほど変化することな
く、図４で示した基部１３ａや頂部１３ｂは丸みを帯
び、全体の形状は曲面形状になる。このとき、レーザ光
の絞りを大きくして円錐台形状のレンズ部１３の頂部１
３ｂを中心に照射すると、円錐台の基部１３ａの溶融は
あまり進まないので、頂部１３ｂの曲面化が選好的に進
み、図６で示したように、基部１３’ａの直径はコア１
２の直径と略同径であり、頂部１３’ｂは球面に近似し
た形状のレンズ部１３’に変形する。
ズ部１３は軟化または部分溶融することにより、クラッ
ド端面１１から突出する形状はさほど変化することな
く、図４で示した基部１３ａや頂部１３ｂは丸みを帯
び、全体の形状は曲面形状になる。このとき、レーザ光
の絞りを大きくして円錐台形状のレンズ部１３の頂部１
３ｂを中心に照射すると、円錐台の基部１３ａの溶融は
あまり進まないので、頂部１３ｂの曲面化が選好的に進
み、図６で示したように、基部１３’ａの直径はコア１
２の直径と略同径であり、頂部１３’ｂは球面に近似し
た形状のレンズ部１３’に変形する。
【００２０】また、レーザ光の絞りを小さくして、円錐
台形状のレンズ部１３の全体を含む広い範囲にレーザ光
を照射すると、円錐台形状のレンズ部１３の頂部１３ｂ
も基部１３ａのいずれも溶融して、図７で示したよう
に、基部１３’ａでは、クラッド端面１１との境界がエ
ッジ状ではなく丸みを帯びその径もコア１２の直径より
やや大きく、また、頂部１３’ｂは球面に近似した形状
のレンズ部１３’に変形する。
台形状のレンズ部１３の全体を含む広い範囲にレーザ光
を照射すると、円錐台形状のレンズ部１３の頂部１３ｂ
も基部１３ａのいずれも溶融して、図７で示したよう
に、基部１３’ａでは、クラッド端面１１との境界がエ
ッジ状ではなく丸みを帯びその径もコア１２の直径より
やや大きく、また、頂部１３’ｂは球面に近似した形状
のレンズ部１３’に変形する。
【００２１】このように、円錐台形状のレンズ部１３を
変形して成るレンズ部１３’は、照射するレーザ光のパ
ワーや最初の円錐台の形状によっても変化するが、その
頂角は１００〜１２０°の範囲内にあり、また、頂部１
３’ｂの曲率半径は２〜１０μｍの範囲内におさめるこ
とが好ましい。なお、図６で示したレンズ部１３’と図
７で示したレンズ部１３’を比較した場合、半導体レー
ザとの結合効率を考えると、図７で示したレンズ部の方
が好適である。
変形して成るレンズ部１３’は、照射するレーザ光のパ
ワーや最初の円錐台の形状によっても変化するが、その
頂角は１００〜１２０°の範囲内にあり、また、頂部１
３’ｂの曲率半径は２〜１０μｍの範囲内におさめるこ
とが好ましい。なお、図６で示したレンズ部１３’と図
７で示したレンズ部１３’を比較した場合、半導体レー
ザとの結合効率を考えると、図７で示したレンズ部の方
が好適である。
【００２２】例えば、図６で示したレンズ部１３’を有
する光ファイバを半導体レーザと結合すると、そのレン
ズ部１３’の基部１３’ａはエッジ状になっているの
で、図８で示したように、半導体レーザチップ５から発
信したレーザ光は、この基部１３’ａで散乱を起こす。
すなわち、散乱光の部分だけ結合効率の低下が引き起こ
される。
する光ファイバを半導体レーザと結合すると、そのレン
ズ部１３’の基部１３’ａはエッジ状になっているの
で、図８で示したように、半導体レーザチップ５から発
信したレーザ光は、この基部１３’ａで散乱を起こす。
すなわち、散乱光の部分だけ結合効率の低下が引き起こ
される。
【００２３】一方、図７で示したレンズ部１３’を有す
る光ファイバの場合は、基部１３’ａがコア１２の径よ
り大径でしかも曲面になっているので、図９で示したよ
うに、この基部１３’ａに入射したレーザ光は、コア１
２側へと屈折する。そのため、その結合効率は大きくな
る。
る光ファイバの場合は、基部１３’ａがコア１２の径よ
り大径でしかも曲面になっているので、図９で示したよ
うに、この基部１３’ａに入射したレーザ光は、コア１
２側へと屈折する。そのため、その結合効率は大きくな
る。
【００２４】
【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、その切断面を研磨して端
面加工を行なった。
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、その切断面を研磨して端
面加工を行なった。
【００２５】ついで、その光ファイバの端面部分を、約
１mmの長さで、フッ酸水溶液（室温）に約３０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１μｍ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。得られた光ファ
イバを図５で示した位置決めステージにセットし、その
端面に、直径４０μｍのレーザ光（出力パワー0.５Ｗ）
を照射した。
１mmの長さで、フッ酸水溶液（室温）に約３０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１μｍ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。得られた光ファ
イバを図５で示した位置決めステージにセットし、その
端面に、直径４０μｍのレーザ光（出力パワー0.５Ｗ）
を照射した。
【００２６】光ファイバの端面には、頂角が１１０°
で、頂部１３’ｂの曲率半径が５μｍで、径が１５μｍ
で曲線的に裾を引く基部１３’ａを有するレンズ部１
３’が形成された（図７）。この光ファイバと半導体レ
ーザチップを接続したところ、７０％以上の結合効率を
得ることができた。
で、頂部１３’ｂの曲率半径が５μｍで、径が１５μｍ
で曲線的に裾を引く基部１３’ａを有するレンズ部１
３’が形成された（図７）。この光ファイバと半導体レ
ーザチップを接続したところ、７０％以上の結合効率を
得ることができた。
【００２７】
【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
して、この円錐台形状を加熱溶融することにより曲面形
状の突出部が得られる。そのため、この突出している曲
面形状のコアの部分がレンズとして機能する。
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
して、この円錐台形状を加熱溶融することにより曲面形
状の突出部が得られる。そのため、この突出している曲
面形状のコアの部分がレンズとして機能する。
【００２８】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して円錐台形状を形成し
たのちそこを加熱溶融させるだけでよいので、従来の延
伸溶融によってレンズを形成する場合よりも作業は簡単
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。
面を所定時間フッ酸溶液に浸漬して円錐台形状を形成し
たのちそこを加熱溶融させるだけでよいので、従来の延
伸溶融によってレンズを形成する場合よりも作業は簡単
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。
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。
ップに接続する状態を示す斜視図である。
【図４】フッ酸溶液処理で端面に形成された円錐台形状
のレンズ部を示す斜視図である。
のレンズ部を示す斜視図である。
【図５】円錐台形状のレンズ部を加熱溶融する状態を示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】本発明の光ファイバにおけるレンズ部の１例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】本発明の光ファイバにおけるレンズ部の他の例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図８】図６のレンズ部を半導体レーザと接続したとき
の状態を例示する説明図である。
の状態を例示する説明図である。
【図９】図７のレンズ部を半導体レーザと接続したとき
の状態を例示する説明図である。
の状態を例示する説明図である。
１０ 石英系光ファイバ １１ クラッドの端面 １２ コア １３ 円錐台形状のレンズ部 １３ａ レンズ部１３の基部 １３ｂ レンズ部１３の頂部 １３ｃ レンズ部１３の斜面 １３’ 曲面形状のレンズ部 １３’ａ レンズ部１３’の基部 １３’ｂ レンズ部１３’の頂部 １４ａ 位置決めステージ １４ｂ 炭酸ガスレーザ発振器 １４ｃ 集光レンズ １４ｄ 位置決め用観察手段
Claims (5)
- 【請求項１】 端面に、曲面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。 - 【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円錐台形状のコアを
突出させて、ついで、前記円錐台形状のコアまたはその
近傍を加熱溶融して前記円錐台形状を曲面形状に変化さ
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5028836A JPH06242331A (ja) | 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 |
| US08/196,578 US5459803A (en) | 1993-02-18 | 1994-02-15 | Quartz-based optical fiber with a lens and its manufacturing method |
| GB9403064A GB2277168B (en) | 1993-02-18 | 1994-02-17 | Quartz-based optical fiber with a lens and method of manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5028836A JPH06242331A (ja) | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242331A true JPH06242331A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12259465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5028836A Pending JPH06242331A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06242331A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532733A (ja) * | 1998-12-06 | 2002-10-02 | アーロン・ルイス | 準波長域の開口が形成されてなりレンズを有する光ファイバ及び独特のマイクロピペット |
| US6600856B1 (en) * | 1998-12-06 | 2003-07-29 | Nanoptics, Ltd. | Lensed optical fibers and unique micropipettes with subwavelength apertures |
| JP2007518140A (ja) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | レンズチップ付き光ファイバおよびその製造方法 |
| CN111491594A (zh) * | 2017-12-12 | 2020-08-04 | 爱尔康公司 | 热鲁棒的激光探针组件 |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP5028836A patent/JPH06242331A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532733A (ja) * | 1998-12-06 | 2002-10-02 | アーロン・ルイス | 準波長域の開口が形成されてなりレンズを有する光ファイバ及び独特のマイクロピペット |
| US6600856B1 (en) * | 1998-12-06 | 2003-07-29 | Nanoptics, Ltd. | Lensed optical fibers and unique micropipettes with subwavelength apertures |
| JP4778616B2 (ja) * | 1998-12-06 | 2011-09-21 | アーロン・ルイス | 準波長域の開口を備えたレンズを有する光ファイバ及び独特のマイクロピペット |
| JP2007518140A (ja) * | 2004-01-08 | 2007-07-05 | イン エス． タン | レンズチップ付き光ファイバおよびその製造方法 |
| CN111491594A (zh) * | 2017-12-12 | 2020-08-04 | 爱尔康公司 | 热鲁棒的激光探针组件 |
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