JPH08271752A - 光ファイバカプラ - Google Patents

光ファイバカプラ

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JPH08271752A
JPH08271752A JP7138395A JP7138395A JPH08271752A JP H08271752 A JPH08271752 A JP H08271752A JP 7138395 A JP7138395 A JP 7138395A JP 7138395 A JP7138395 A JP 7138395A JP H08271752 A JPH08271752 A JP H08271752A
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JP
Japan
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lens
fiber
light
optical
fibers
Prior art date
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Pending
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JP7138395A
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English (en)
Inventor
Mitsuteru Kimura
光照 木村
Hisayuki Miyagawa
久行 宮川
Koji Endo
浩司 遠藤
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TOHOKU NAKATANI KK
Original Assignee
TOHOKU NAKATANI KK
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 先球レンズファイバを使った光ファイバカプ
ラに関する。ファイバから出射した光を種々の光学素子
を介してファイバで受光するような光ファイバカプラに
おいて、出射用ファイバと受光用ファイバの先端を先球
化して先球レンズファイバを作製し、これら同士を突き
合わせるように配置するか、または光学素子を介して光
軸上で突き合わせるように配置し、有効に光結合できる
ようにする。 【効果】 本発明によれば、ファイバとレンズが一体で
あるために、光学素子を介しての光結合の点で調整が楽
であり、光結合が有効な為に損失が少なく、作製上も簡
単でありコンパクトなカプラが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、先球レンズファイバ間
に光学素子を挿入し、先球ファイバ同士が有効に光結合
できるように配置したことを特徴とする光ファイバカプ
ラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ファイバから出射した光を光学素
子を介して異なったファイバで受光するようなファイバ
カプラにおいては、ファイバからの出射やファイバへの
受光は光学系のレンズにより集光したり、平行光線にす
る事により光学素子としての性能を上げ、ファイバから
の出射光を有効に受光用ファイバに光結合させている。
【0003】光学素子として干渉フィルタの場合は、光
ファイバから出射した光を非球面レンズで平行光線にし
て干渉フィルタに入れ、特定の波長を持った光を取り出
して、この光を凸レンズで受光用ファイバのコアに焦点
距離が合うようにセットして、損失がないような形で効
率よく受光用ファイバに入れる。他にも、たとえば光学
素子として色ガラスやハーフミラー、回折格子などがあ
げられる。これらも同じように出射用のファイバから光
学レンズにより平行光線や集光光線にして、これを光学
素子に入射させ、出射した光を集光させて受光用ファイ
バに入れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この場合の問題とし
て、光軸を合わせなければならない。レンズや光学素子
には光学的な特性があり、光を与えたときに出てくる光
には、それぞれその光学素子あるいはレンズの光分布が
ある。一般的に光軸の中心が光強度が一番強いために、
光軸に合うようにレンズを合わせなければならない。こ
の作業が微妙であり時間が掛かる。レンズの枚数が多い
ほど、大変であり時間が掛かる。また、このような光フ
ァイバカプラは、出来る限り小さくコンパクトなものの
方が使いやすさ、製作のしやすさ、コスト等の面からも
有利であり、要求されている。
【0005】このように、本発明においては光軸合わせ
などの調整が簡単に出来、しかもコンパクトに作製出来
る光ファイバカプラを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、光出射用の先
球レンズ付き光ファイバである先球レンズファイバ1と
受光用先球レンズファイバ2を固定溝11に配置して先
球レンズ同士を突き合わせる。先球レンズファイバ1
は、出射後、平行光線が得られるような先球ファイバレ
ンズ(特許6−122211)を有するものである。ま
た受光用レンズファイバ2も同様に平行光線を先球に入
射させ、それがコアに集束するような先球レンズファイ
バである。この二つの先球レンズファイバの間に光学素
子5を入れる。従って、光学素子5を入れる前に、光出
射用先球レンズファイバ1と受光用先球レンズファイバ
2との光軸合わせ調整が容易に出来る構造である。また
先球の径がせいぜい太くても500μm以下なので、光
ファイバカプラとしては、かなりコンパクトにする事が
出来る。先球レンズファイバとして平行光線が得られる
ものの他に、光学素子に焦点距離が来るような先球レン
ズファイバを作り配置してもよい。また光の損失が最小
になるように、二つの光ファイバの先球レンズの一方あ
るいは双方とも非球面レンズでもよい。
【0007】光学素子として干渉フィルタを光出射用先
球レンズファイバと受光用先球レンズファイバの間に入
れて、出射用先球レンズファイバからの光を干渉フィル
タに有効に入射させ、その中のある波長範囲だけを出射
させ、出射した光を有効に受光用先球レンズファイバに
入射させる。尚、干渉フィルタを光学素子として用いた
場合は、出射光を平行とする方が良い。干渉フィルタの
他に色ガラスなども同様に有効に光を出し入れする事が
できる。また光学素子としてハーフミラーで光を2分割
したり、ハーフミラーを複数個入れて、多分割すること
もできる。これも光を損失を少なく有効に、分割した光
を取り出す事ができるために可能となる。これらの光学
素子は、出射光として平行光線でも焦点を持っていても
どちらでもよい。光学素子として回折格子などは先球フ
ァイバからの出射光が平行光線を使い回折格子に入射さ
せ、反射した回折光を有効に受光用先球レンズファイバ
で取り出す事ができる。又、回折格子としてホログラム
を用いてもよい。
【0008】
【作用】本発明は、光出射ファイバと光受光ファイバの
先端を先球化によりレンズ化した光先球レンズファイバ
を、先球レンズ同士を突き合わせる配置にする事によ
り、レンズの光軸を簡単に合わせる事が出来る。光学素
子を入れない状態でレンズファイバ同士のみで合わせれ
ば良く、光軸合わせに時間を要していた作業が非常に簡
単になる。それに伴い低コスト化にも有利である。この
先球レンズファイバは、平行光線にも出来るし、焦点を
持つようにある距離の箇所に集光させる事も出来るため
光学素子がどのような種類でも対応でき、カプラとして
の種類も多い。また先球の径が小さいためにコンパクト
にする事ができ、使いやすさや製作の上でも楽になる。
【0009】
【発明の実施例】
(実施例1)実施例について図面を参照して説明する
と、図1は光ファイバカプラの一例を示す。基板とし
て、シリコン基板、水晶基板などの異方性エッチングが
可能な単結晶基板があるが、ここでは一般的であるシリ
コン基板を使用した場合について述べる。シリコン基板
10として<100>の方向に異方性を持つ結晶異方性
シリコンを使用し、先球レンズファイバ1,2を固定す
るためのファイバ固定溝11a、11bをフォトリソグ
ラフィ技術でパターン化し、異方性エッチングで形成す
る。この時の深さは、400μmとする。カプラ溝30
も同様に異方性エッチングによりファイバ固定溝より深
く作成する。
【0010】光学素子固定溝24は、高速度スライサ等
の機械加工で溝を形成する。カプラ溝30も機械加工で
形成してもかまわない。光ファイバをある任意の長さで
切断し端面にコアレスファイバを接続し、溶融装置で溶
融して先球レンズファイバを作成する。このような先球
ファイバを2本用意し、ファイバ固定溝に先球の部分を
突き合わせるようにして図1のようにセットする。先球
と先球の間に、光学素子5を配置し、接着剤を用いて固
定する。水銀キセノンランプ光源から送られた光(波長
λ0:100〜1000nm)を用いて、カプラに導入
し、光出射用先球レンズ ファイバ1から出射させる。
この光は光学素子5で焦点を結ぶようにした。光学素子
5を通った光が受光先球レンズファイバ2に入るが、こ
の場合光学素子5として波長365nmのバンドパス干
渉フィルタをセットする。その結果、受光レンズファイ
バに入った光を調べた結果、365nmの光だけが出力
され、他の波長の光はカットされ、フィルタとしての機
能を十分果たした。尚、図1のように、カプラ溝30内
に先球レンズの焦点が存在するときには、送受用の二つ
の先球レンズ間隔を焦点距離の2倍の位置にすると光カ
ップリング効率が良い。
【0011】(実施例2)図2は、先球レンズファイバ
1、2を固定する際に、実施例1よりも確実な方法を提
案している。実施例1では、ファイバの固定は、ファイ
バをV溝内に押さえつけて、すばやく接着剤を挿入し接
着剤の接着力により固定したが、ここではシリコン基板
10にV溝の深さは実施例1よりも浅く90μmとして
作成する。このシリコン基板10を2枚用意し、V溝を
突き合わせるようにして、先球レンズファイバ1,2を
固定する。つまりV溝を突き合わせて溝部分がひし形に
なるようにしてその穴にファイバをセットする。側面よ
り溝内に接着剤を流し込み固定した。作成が楽で固定も
強固であった。光出射用先球レンズファイバ1から出射
した光は、平行光線になるように先球のサイズを調整し
た。光学素子として色ガラスを挿入固定し、ここから出
射した光は受光用先球レンズファイバ2で受光した。
【0012】(実施例3)図3は、光学素子5としてビ
ームスプリッタ23とした光ファイバカプラである。シ
リコン基板上に3本のV溝11a,11b,11cと中
央にカプラ溝30をリソグラフィ技術により作製する。
カプラ溝30はスライサのような機械で加工してもかま
わない。次にV溝に先球レンズファイバ1,2,3をそ
れぞれ接着固定する。又カプラ溝30中に図3のように
ハーフミラー22とミラー26を配置する。先球レンズ
ファイバ1から出射した光は、ハーフミラー22で反射
光と透過光に分けられ、反射光はミラー26でもう一度
反射して先球レンズファイバ3で受光させ、透過光は先
球レンズファイバ2で受光する。この場合、先球ファイ
バ間の光を平行光線となるように先球ファイバを作製し
た。この結果、損失が少なく、アセンブリも簡単でコン
パクトになるビームスプリッタが得られた。
【0013】(実施例4)図4は、光学素子5として回
折格子25を使った光ファイバカプラである。
【0014】<100>方向に異方性を持つ単結晶シリ
コン基板10上に3本のV溝11a,11b,11cと
カプラ溝30をリソグラフィ技術により作製する。カプ
ラ溝30の中に回折格子25を配置する。V溝11a,
11b,11cにはそれぞれ先球レンズファイバ1,
2,3を接着固定する。先球レンズファイバ1から出射
した異なる波長λ1,λ2の平行光線が回折格子25で反
射回折し、これらの異なった2種類の波長λ1,λ2を取
り出し、それぞれ先球レンズファイバ2,3で受光して
波長分離を行う。もちろん多くの波長の異なる光を出射
させ、分離しても良い事は明かである。この結果、回折
光を有効に取り出せ、性能がよく作製しやすく、しかも
コンパクトに出来る、光ファイバカプラを得る事が出来
た。
【0015】
【効果】従来、光ファイバと光学素子の間に光学レンズ
を挿入し、光学的な位置調整が必要であったが、本発明
によればファイバの先端を先球化してレンズを備えた光
レンズファイバとし、これを出射用、受光用レンズファ
イバとして用いた結果、このような調整が不要となり、
しかも効率が良くなり、作製も簡単に出来、コンパクト
に出来るようになった。光学素子にはさまざまなものが
あるので利用範囲も広がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバカプラの断面図である。1枚の溝に
ファイバを挿入する構造。
【図2】光ファイバカプラの断面図である。2枚の張り
合わせ基板にファイバを挿入する構造。
【図3】ビームスプリッタとしての光ファイバカプラの
平面図。
【図4】回折格子としての光ファイバカプラの平面図。
【符号の説明】
1. 光出射用先球レンズファイバ 2. 光受光用先球レンズファイバ 3. 光受光用先球レンズファイバ 5. 光学素子 10. 基板 11a. 先球ファイバ固定溝 11b. 先球ファイバ固定溝 11c. 先球ファイバ固定溝 22. ハーフミラー 23. ビームスプリッタ 24. 光学素子固定溝 25. 回折格子 26. ミラー 30. カプラ溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 6/28 S (72)発明者 宮川 久行 宮城県柴田郡川崎町大字川内字北川原山 228 株式会社東北中谷内 (72)発明者 遠藤 浩司 宮城県柴田郡川崎町大字川内字北川原山 228 株式会社東北中谷内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二本の先球レンズファイバの一方を光出
    射用先球レンズファイバ(1)、他方を受光用先球レン
    ズファイバ(2)として、基板(10)に形成した先球
    レンズファイバ固定溝(11)に先球レンズ同士を突き
    合わせる様に配置し、光出射用先球レンズファイバ
    (1)と受光用先球レンズファイバ(2)の間に光学素
    子(5)を挿入し、該光学素子(5)を介して、前記光
    出射用先球レンズファイバ(1)からの光が受光用先球
    レンズファイバ(2)に有効に光結合できるように配置
    したことを特徴とする光ファイバカプラ。
  2. 【請求項2】 光出射用先球レンズファイバ(1)から
    出射する光を平行光線になるようにした請求項1記載の
    光ファイバカプラ。
  3. 【請求項3】 二本の光ファイバの先球レンズの一方、
    または、双方共非球面レンズとした請求項1記載または
    請求項2記載の光ファイバカプラ。
  4. 【請求項4】 光学素子(5)として干渉フィルタ(2
    0)を入れた請求項2記載の光ファイバカプラ。
  5. 【請求項5】 光学素子(5)として色ガラス(21)
    を入れた請求項1記載の光ファイバカプラ。
  6. 【請求項6】 光学素子(5)としてハーフミラー(2
    2)を1個または、複数個入れてビームスプリッタ(2
    3)とした請求項2または、請求項3記載の光ファイバ
    カプラ。
  7. 【請求項7】 光学素子(5)として回折格子(25)
    を入れた請求項2または、請求項3記載の光ファイバカ
    プラ。
JP7138395A 1995-03-29 1995-03-29 光ファイバカプラ Pending JPH08271752A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2853089A1 (fr) * 2003-03-27 2004-10-01 Japan Aviation Electron Module de dispositif de controle optique

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2853089A1 (fr) * 2003-03-27 2004-10-01 Japan Aviation Electron Module de dispositif de controle optique
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