JPH08271758A - Assembling structure for optical connector with lens - Google Patents

Assembling structure for optical connector with lens

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JPH08271758A
JPH08271758A JP7489495A JP7489495A JPH08271758A JP H08271758 A JPH08271758 A JP H08271758A JP 7489495 A JP7489495 A JP 7489495A JP 7489495 A JP7489495 A JP 7489495A JP H08271758 A JPH08271758 A JP H08271758A
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JP
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lens
lenses
optical
light
optical connector
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JP7489495A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyousuke Maezawa
亨介 前澤
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

PURPOSE: To suppress the light loss by the axis misalignment between lenses to the extent of a permissible low level and to lessen the light loss by an angle deviation to a negligible level. CONSTITUTION: This assembling structure consists of ferrules 2a, 2b for holding optical fibers, lens holders 4a, 4b holding lenses, flanges 3a, 3b for fixing the lens holder and the ferrules to each other and a sleeve 6 for coupling the lens holders to each other. A difference is imparted between the focal lengths f1 and f2 of the two lenses 5a and 5b to be coupled. For example, distributed refractive index lenses having an equal outside diameter are used for the two lenses and are set at f1 /f2 ≈2/1 to 3/2. The corresponding end faces of the lens holders 4a, 4b are so formed as to be engaged with each other like a socket and spigot joint by projecting the one peripheral part in a ring form toward the other side and cutting the other peripheral side to a ring shape in correspondence thereto.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は一対のレンズ付光コネ
クタの組合せ構造に関し、特に軸ずれ及び角度ずれによ
る結合損失の軽減に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined structure of a pair of optical connectors with lenses, and more particularly to reduction of coupling loss due to axial deviation and angular deviation.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビカメラ中継用光ケーブルなどで
は、汚れ、ほこりのある環境で光コネクタの着脱を繰り
返し行わねばならない。このような光コネクタでは接続
部の光スポットの径をレンズで拡大することにより、汚
れやほこりの影響を軽減するようにしたレンズ付き光コ
ネクタが用いられている。
2. Description of the Related Art In an optical cable for relaying a television camera, an optical connector must be repeatedly attached and detached in an environment with dirt and dust. In such an optical connector, a lens-equipped optical connector is used in which the influence of dirt and dust is reduced by enlarging the diameter of the light spot at the connection portion with a lens.

【0003】従来のこの種のレンズ付き光コネクタの組
合せ構造を図9により説明する。結合すべき一対の光フ
ァイバ1a,1bの各端末に同軸心状にフェルール2
a,2bが取付けられ、それらフェルールの各外周面に
フランジ3a,3bが嵌合、固定されている。円筒状の
レンズホルダ4a,4bの一端側の中空部に、レンズ5
a,5bがそれぞれ保持され、他端側の中空部に、フェ
ルール2a,2bの一端部がそれぞれ挿入される。
A conventional combined structure of this type of optical connector with a lens will be described with reference to FIG. The ferrule 2 is coaxially attached to each terminal of the pair of optical fibers 1a and 1b to be coupled.
a and 2b are attached, and flanges 3a and 3b are fitted and fixed to the outer peripheral surfaces of the ferrules. The lens 5 is placed in the hollow portion on one end side of the cylindrical lens holders 4a and 4b.
a and 5b are respectively held, and one end portions of the ferrules 2a and 2b are inserted into the hollow portions on the other end side, respectively.

【0004】フェルール2a,2bの対向する端面の中
心に、光ファイバ1a,1bの端面が配され、その光フ
ァイバ1a,1bの光軸とレンズ5a,5bの光軸とが
一致するように調整した後、フランジ3a,3bの端面
とレンズホルダ4a,4bの端面とは溶接等により接
合、固定される。レンズホルダ4a,4bは、レンズを
保持した側の端面同士が同軸心状に突き合わされ、それ
ぞれの外周面に共通の円筒状スリーブ6が嵌合される。
The end faces of the optical fibers 1a and 1b are arranged at the centers of the facing end faces of the ferrules 2a and 2b, and the optical axes of the optical fibers 1a and 1b and the optical axes of the lenses 5a and 5b are aligned. After that, the end surfaces of the flanges 3a and 3b and the end surfaces of the lens holders 4a and 4b are joined and fixed by welding or the like. In the lens holders 4a and 4b, the end surfaces on the lens holding side are coaxially butted against each other, and a common cylindrical sleeve 6 is fitted to the outer peripheral surface of each.

【0005】レンズ5a,5b間の光ビームは、光ファ
イバの光の径を5.5μmとすると例えば140μm程
度に拡大され、各レンズの焦点距離が等しいので平行光
となる。レンズ5a,5bは、円柱状で図10に示すよ
うに屈折率が外周に近づくに従い小さくなり、凸レンズ
と同じ機能をもつ屈折率分布型レンズがよく用いられ
る。この屈折率分布型レンズでは、その焦点距離がレン
ズの長さに比例する性質がある。
The light beam between the lenses 5a and 5b is expanded to about 140 μm, for example, assuming that the light diameter of the optical fiber is 5.5 μm, and becomes parallel light because the focal lengths of the lenses are the same. The lenses 5a and 5b are cylindrical and have a refractive index that decreases toward the outer periphery as shown in FIG. 10, and a gradient index lens having the same function as a convex lens is often used. This gradient index lens has the property that its focal length is proportional to the length of the lens.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のレンズ付き光コ
ネクタの組合せ構造は、レンズ5a,5b間の光ビーム
は平行で、そのスポットサイズは光ファイバの5.5μ
mに比べて140μm程度に拡大されているため、結合
させた一対の光コネクタの光軸の軸ずれに対する光伝送
損失は無視できる程度に小さいが、各々の光軸の間に僅
かに0.1degの角度ずれが発生しても、1.5dB
程度の大きな伝送損失が発生すると言う欠点があること
が分った。
In the conventional combined structure of the optical connector with a lens, the light beams between the lenses 5a and 5b are parallel, and the spot size is 5.5 μm of the optical fiber.
Since it is expanded to about 140 μm compared to m, the optical transmission loss due to the misalignment of the optical axes of the paired optical connectors is negligibly small, but it is only 0.1 deg between each optical axis. 1.5 dB even if the angle deviation of
It turned out that there is a drawback that a large transmission loss occurs.

【0007】この発明の目的は、上記従来の問題を解決
して、軸ずれによる光ロスを許容できる程度に低く抑
え、かつ角度ずれによる光ロスを問題の無い程度に軽減
しようとするものである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to suppress the optical loss due to the axis deviation to a permissible level, and to reduce the optical loss due to the angular deviation to the extent that there is no problem. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1の発明では、第1、第2レンズの焦点距
離f1 ,f2 の間に差を設ける。 (2)請求項2の発明は、コネクタの構造を細かく規定
している以外は(1)と同様である。
(1) In the invention of claim 1, a difference is provided between the focal lengths f 1 and f 2 of the first and second lenses. (2) The invention of claim 2 is the same as (1) except that the structure of the connector is defined in detail.

【0009】(3)請求項3の発明では、前記(1)ま
たは(2)において、第1、第2レンズの外形がほぼ等
しくされている。 (4)請求項4の発明では、前記(1)または(2)に
おいて、第1、第2レンズに屈折率分布型レンズが用い
られる。 (5)請求項5の発明では、前記(2)において、第
1、第2レンズホルダの対向する端面は、いずれか一方
の周辺部がリング状に他方側へ突出され、それと対応し
て他方の周辺部がリング状に削り取られて、互いに凹凸
係合するように形成されている。
(3) In the invention of claim 3, in (1) or (2), the outer shapes of the first and second lenses are made substantially equal. (4) In the invention of claim 4, in the above (1) or (2), a gradient index lens is used as the first and second lenses. (5) In the invention of claim 5, in the above (2), one of the peripheral end faces of the first and second lens holders has a ring shape protruding toward the other end, and the other end corresponding to the other end face. The peripheral portions of the are cut off in a ring shape, and are formed so as to engage with each other in an uneven manner.

【0010】(6)請求項6の発明では、前記(4)に
おいて、第1、第2レンズの焦点距離f1 ,f2 の比が
1 /f2 ≒2/1〜3/2に設定されている。
(6) In the invention of claim 6, in the above (4), the ratio of the focal lengths f 1 and f 2 of the first and second lenses is f 1 / f 2 ≈2 / 1 to 3/2. It is set.

【0011】[0011]

【実施例】先ず、光コネクタ間に生ずる光軸の位置ずれ
と角度ずれについて考察する。現在の加工精度では、レ
ンズホルダ4a,4bの外形とスリーブ6の内径との間
に最大3.5μm程度の寸法差のでることはまぬがれな
い。そのため、レンズホルダ4a,4bとの間に角度ず
れのみが発生する図2Aの場合には、スリーブ6の長さ
が約8mmであるので、各々のレンズホルダのスリーブ
6の軸線Lとの角度ずれは約0.05degとなり両レ
ンズホルダ間の角度ずれは、その2倍の約0.1deg
となる。
First, consideration will be given to positional deviation and angular deviation of the optical axis generated between optical connectors. With the current processing accuracy, it is unavoidable that there is a maximum dimensional difference of about 3.5 μm between the outer shape of the lens holders 4a and 4b and the inner diameter of the sleeve 6. Therefore, in the case of FIG. 2A in which only the angular deviation occurs between the lens holders 4a and 4b, the length of the sleeve 6 is about 8 mm, and therefore the angular deviation from the axis line L of the sleeve 6 of each lens holder. Is about 0.05 deg, and the angular deviation between both lens holders is about 0.1 deg, which is twice that.
Becomes

【0012】一方、両レンズホルダ間に軸ずれのみが発
生する図2Bの場合には、各レンズホルダのスリーブの
軸線Lとの軸ずれは最大で約3.5/2μmとなり、両
レンズホルダ間で約3.5μmとなる。このように現在
の加工精度では両レンズホルダ間の光軸のずれとして、
最悪約0.1degの角度ずれ或いは約3.5μmの位
置ずれが生ずることはまぬがれないのである。
On the other hand, in the case of FIG. 2B in which only the axis shift occurs between both lens holders, the maximum axis shift from the axis L of the sleeve of each lens holder is about 3.5 / 2 μm, and the distance between both lens holders is large. Is about 3.5 μm. In this way, with the current processing accuracy, as the deviation of the optical axis between both lens holders,
In the worst case, it is unavoidable that an angular deviation of about 0.1 deg or a positional deviation of about 3.5 μm occurs.

【0013】次に、この角度ずれ或いは位置ずれによっ
て発生する理論的な光伝送損失について考察する。技術
書である「光結合系の基礎と応用」(現代工学社)によ
ると、2つの光ビームの軸ずれ及び角度ずれで生ずる光
の伝送損失L(dB)は次式で与えられる。 L=10log{exp(−x2 /ω2 −π2 θ2 ω2 /λ2 )}(dB) =10×0.434(−x2 /ω2 −π2 θ2 ω2 /λ2 ) …(1) ここで、x:軸ずれ(μm) θ:角度ずれ(rad) λ:光の波長(μm) ω:光の径(μm) (1)軸ずれのみの場合 (1)式にθ=0を代入して、 L=4.34×(−x2 /ω2 ) …(2) (1−1)もしレンズを用いず、スポットサイズを拡大
しなかった場合には、ω≒5.5μmであり、軸ずれx
=3.5μmを与えると、(2)式より L=−4.34×3.52 /5.52 ≒−1.76(dB) …(3) (1−2)従来のように2つのレンズ間を平行光とし、
ビーム径をω≒140μに拡大した場合には、 L=−4.34×3.52 /1402 ≒−0.003(dB) …(4) (2)角度ずれのみの場合 (1)式にx=0を代入して、 L=−4.34×π2 θ2 ω2 /λ2 …(5) (2−1)レンズを用いない場合には、波長λ≒1.3
μmの光を対象とすると、 ω≒5.5μm,θ=0.1(deg)=1.75×10-3(rad), L≒−0.002(dB) …(6) (2−2)2つのレンズ間を平行光とし、ビーム径を拡
大した場合には、 ω≒140μm,θ=0.1(deg)=1.75×10-3(rad), L≒−1.51(dB) …(7) 以上の数値例から分るように従来のレンズ付光コネクタ
では、光軸の軸ずれに対しては確かに光の伝送損失はレ
ンズを用いない場合よりかなり改善されているが、角度
ずれに対しては逆に伝送損失は大幅に増加していること
が分る。
Next, the theoretical optical transmission loss caused by this angular displacement or positional displacement will be considered. According to the technical document "Basics and Applications of Optical Coupling System" (Hyundai Engineering Co., Ltd.), the transmission loss L (dB) of light generated by the axis shift and the angle shift of two light beams is given by the following equation. L = 10log {exp (-x 2 / ω 2 -π 2 θ 2 ω 2 / λ 2)} (dB) = 10 × 0.434 (-x 2 / ω 2 -π 2 θ 2 ω 2 / λ 2 ) (1) where x: axis deviation (μm) θ: angular deviation (rad) λ: wavelength of light (μm) ω: diameter of light (μm) (1) In case of only axis deviation (1) Substituting θ = 0 into L = 4.34 × (−x 2 / ω 2 ) ... (2) (1-1) If the lens is not used and the spot size is not enlarged, ≈5.5 μm, axis deviation x
= 3.5 μm, L = −4.34 × 3.5 2 /5.5 2 ≈−1.76 (dB) according to equation ( 2 ) (3) (1-2) Parallel light between the two lenses,
When enlarging the beam diameter in omega ≒ 140 microns is, L = -4.34 × 3.5 2/ 140 2 ≒ -0.003 (dB) ... (4) (2) For the angular deviation only (1) Substituting x = 0 into the equation, L = −4.34 × π 2 θ 2 ω 2 / λ 2 (5) (2-1) If no lens is used, wavelength λ≈1.3
When the light of μm is targeted, ω≈5.5 μm, θ = 0.1 (deg) = 1.75 × 10 −3 (rad), L≈−0.002 (dB) (6) (2- 2) When parallel light is used between the two lenses and the beam diameter is expanded, ω≈140 μm, θ = 0.1 (deg) = 1.75 × 10 −3 (rad), L≈−1.51 (DB) (7) As can be seen from the above numerical examples, in the conventional optical connector with a lens, the transmission loss of light is certainly improved with respect to the misalignment of the optical axis as compared with the case where no lens is used. However, it can be seen that the transmission loss significantly increases with respect to the angle deviation.

【0014】この発明では、軸ずれによる光ロスを許容
できる程度(0.5dB程度)に低く抑え、かつ角度ず
れによる光ロスを問題無い程度に軽減する方法を提供す
る。即ち、図3Bの模式図に示すように、2つのレンズ
1 ,L2 間の光が非平行光となるように、2つのレン
ズL1 ,L2 の焦点距離f1 ′,f2 ′に差をもたせ、
図の例ではf1 ′>f2 ′とし、かつl1 <f1 ′,l
3 >f2 ′としている。光ファイバ1aからの光の放射
角度α1 ′との光ファイバ1bへの入射角度α 2 ′とを
ほぼ等しくすると共に、軸ずれ、角度ずれの無い場合の
理想的な光学系での光のロスがないようにf1 ′と
2 ′との値は設定される。つまりf1 ′,f2 ′は光
が光ファイバから他の光ファイバに効率よく入射できる
ように設定される。l1 ,l3 は光ファイバ1a,1b
とレンズL1 ,L2 間の距離である。なお図3Aは従来
例の模式図であり、本発明と比較するためにのせてい
る。2つのレンズの間隔l2 は図3Bのこの発明の場合
にはl2 ≦l1 またはl2 ≒l1とされる。実際にはl
1 ,l2 ,l3 はいずれも微小な距離である。レンズ間
の光ビームは非平行光であり、レンズL1 側の光の径ω
1 はレンズL2 側の光の径ω2 より僅かに小さい。しか
し軸ずれまたは角度ずれによる光の伝送損失Lを計算す
る場合には、l2 が小さい値であるのでω1 ≒ω2 とし
て取扱うことができる。
In the present invention, the optical loss due to the axis deviation is allowed.
It is kept as low as possible (about 0.5 dB) and there is no angle.
Provide a method to reduce the light loss due to this
It That is, as shown in the schematic view of FIG.
L1, L2So that the light between them is non-parallel light.
Z L1, L2Focal length f1′, F2
In the example in the figure, f1′ > f2'And l1<F1′, L
3> F2’ Radiation of light from optical fiber 1a
Angle α1Angle of incidence α'on the optical fiber 1b 2′ And
When making them almost equal, and when there is no axis deviation or angular deviation
F so that there is no light loss in an ideal optical system1'When
f2The values of'and are set. That is, f1′, F2′ Is light
Can be efficiently input from an optical fiber to another optical fiber
Is set as follows. l1, L3Are optical fibers 1a and 1b
And lens L1, L2Is the distance between. Note that FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of an example, which is provided for comparison with the present invention.
It Distance between two lenses l2Is the case of this invention of FIG. 3B
For l2≤l1Or l2≒ l1It is said that Actually l
1, L2, L3Is a very small distance. Between lenses
Is a non-parallel light beam, and the lens L1Side light diameter ω
1Is the lens L2Side light diameter ω2Slightly smaller. Only
Calculate the optical transmission loss L due to axis deviation or angle deviation
L2Is a small value, so ω1≒ ω2age
Can be handled.

【0015】レンズを出射した光ビームが図4Aのよう
に平行光となるか、図4Bのようにビーム径が拡大して
行くか、図4Cのようにビーム径が減少して行くかは、
光ファイバ1とレンズLとの間隔lと、レンズLのもつ
焦点距離fとの大小関係で決まる。l=fの場合は平行
光となり、l<fの場合はビーム径が拡大し、l>fの
場合はビーム径が減少する。図4において光が光ファイ
バ1へ入射する場合も、上述の出射する場合と同じであ
る。
Whether the light beam emitted from the lens becomes parallel light as shown in FIG. 4A, the beam diameter increases as shown in FIG. 4B, or the beam diameter decreases as shown in FIG. 4C.
It is determined by the size relationship between the distance l between the optical fiber 1 and the lens L and the focal length f of the lens L. When 1 = f, the light becomes parallel light, when 1 <f, the beam diameter increases, and when 1> f, the beam diameter decreases. The case where the light enters the optical fiber 1 in FIG. 4 is the same as the case where the light is emitted.

【0016】図3Bの場合は、以上の説明から分るよう
に、レンズL1 についてはl1 <f 1 ′とし、レンズL
2 についてはl3 >f2 ′とし、レンズL1 で拡大され
た光はレンズL2 で全て集光され、光のロスがないよう
にしている。図3A,Bではいずれもl1 =l3 として
いるので、光ファイバ1a,1bに入射又は出射する光
の放射角度はα1 =α2 ,α1 ′≒α2 ′である。
In the case of FIG. 3B, as can be seen from the above description.
And the lens L1For l1<F 1'And the lens L
2For l3> F2'And the lens L1Is enlarged in
Light is the lens L2All is condensed by, so there is no light loss
I have to. 3A and 3B, both are l1= L3As
Light that enters or exits the optical fibers 1a and 1b
The radiation angle of is α1= Α2, Α1′ ≒ α2

【0017】光ファイバ1のビーム径ω≒5.5μmに
対して、従来の2つのレンズ間のビーム径ωL は約14
0μmとされていたが、この発明では従来の角度ずれに
よる伝送ロスを軽減するために、光ファイバ1のビーム
径ω≒5.5μmに対して、レンズ間のビーム径はωL
≒10〜20μmとしている。次にこの場合の伝送ロス
の軽減の数値例を述べる。
While the beam diameter ω of the optical fiber 1 is approximately 5.5 μm, the beam diameter ω L between two conventional lenses is approximately 14
Although it is set to 0 μm, in the present invention, in order to reduce the transmission loss due to the conventional angle deviation, the beam diameter between the lenses is ω L while the beam diameter of the optical fiber 1 is ω≈5.5 μm.
≈10 to 20 μm. Next, a numerical example of reducing transmission loss in this case will be described.

【0018】(1−3)2つのレンズ間の光を非平行光
とした場合の軸ずれ (イ)ωL ≒10μmとした場合 L=−4.34×3.52 /102 =−0.53(dB) …(8) (ロ)ωL ≒20μmとした場合 L=−4.34×3.52 /202 =−0.13(dB) …(9) (2−3)2つのレンズ間の光を非平行光とした場合の
角度ずれ (イ)ωL ≒10μmとした場合 θ=0.1deg=1.75×10-3rad,ω=5.5μm L≒−0.008(dB) …(10) (ロ)ωL ≒20μmとした場合 L≒−0.031(dB) …(11) レンズを用いない場合の軸ずれによる光ロスは(3)式
のL≒−1.76(dB)であり、角度ずれによる光ロ
スは(6)式のL≒−0.002dBであるから、これ
らと比較すると、この発明のようにωL ≒10〜20μ
mとした場合には、軸ずれによる光ロスは約1/3に軽
減される。一方、角度ずれによる光ロスは僅かに増加す
るが、しかしL≒−0.008〜−0.031(dB)
であるから、全く問題にならないほど小さい。従来の平
行光とした場合の光ロスL≒−1.51dBに比べて大
幅に軽減されていることが分る。以上述べた軸ずれまた
は角度ずれによる光伝送損失を図8にまとめて示す。
[0018] (1-3) axis deviation when the light was non-parallel light between the two lenses (a) if the ω L ≒ 10μm L = -4.34 × 3.5 2/10 2 = - 0.53 (dB) ... (8) if you and (b) ω L ≒ 20μm L = -4.34 × 3.5 2/20 2 = -0.13 (dB) ... (9) (2-3 ) Angle shift when light between two lenses is non-parallel light (a) When ω L ≈10 μm θ = 0.1 deg = 1.75 × 10 −3 rad, ω = 5.5 μm L≈− 0.008 (dB) (10) (b) When ω L ≈ 20 μm L ≈ -0.031 (dB) (11) The optical loss due to axis misalignment when a lens is not used is given by the formula (3). L≈−1.76 (dB), and the optical loss due to the angle shift is L≈−0.002 dB in the equation (6). ω L ≒ 10~20μ
When m is set, the optical loss due to the axis shift is reduced to about 1/3. On the other hand, the light loss due to the angle deviation slightly increases, but L≈−0.008 to −0.031 (dB)
Therefore, it is so small that it does not matter at all. It can be seen that the light loss is significantly reduced as compared with the conventional light loss L≈−1.51 dB in the case of parallel light. The optical transmission loss due to the axis deviation or the angle deviation described above is shown collectively in FIG.

【0019】(3)2つのレンズの焦点距離について、 次に光ファイバのビーム径ω≒5.5μmに対して、レ
ンズによりビーム径ωを10〜20μm程度に拡大する
ために必要な2つのレンズの焦点距離f1 ,f 2 を求め
る。レンズとして従来例と同様に屈折率分布型レンズを
用いると、図6に示すように、光ファイバ1a(1b)
とレンズ5a(5b)との間隔をdとすると、「光結合
系の基礎と応用」(現代工学社)にあるように、 ωL =ω/{(πω2 /λ)2 /f2 +(1−d/f)2 1/2 …(12) の関係が成り立つ。
(3) Regarding the focal lengths of the two lenses, next, with respect to the beam diameter ω ≈ 5.5 μm of the optical fiber,
The beam diameter ω to about 10 to 20 μm.
Focal length f of the two lenses required for1, F 2Seeking
It As the lens, a gradient index lens similar to the conventional example is used.
When used, as shown in FIG. 6, the optical fiber 1a (1b)
If the distance between the lens and the lens 5a (5b) is d, then "optical coupling
"Basics and applications of systems" (Hyundai Engineering Co.), ωL= Ω / {(πω2/ Λ)2/ F2+ (1-d / f)21/2 The relationship of (12) holds.

【0020】(イ)ωL =10μmのときの焦点距離f
1 は、ω=5.5μm,d=1.06mm,λ1.3μ
mとすると、 f1 =1.95mm …(13) (ロ)ωL =20μmのときの焦点距離f1 は、同様に
して、 f1 =1.56mm …(14) (ハ)従来のようにωL =140μmの平行光とした場
合は、 f1 =1.24mm …(15) 他方のレンズの焦点距離f2 を求めるために、先ず2つ
のレンズ全体の焦点距離fT を求める。2枚のレンズ系
全体の焦点距離fT は図7Bに示すように平行光をレン
ズ系に入射させたときの焦点PとレンズL2 との距離に
等しい。これはレンズ系のレンズが1枚のみの図7Aの
場合と同様である。
(A) Focal length f when ω L = 10 μm
1 is ω = 5.5 μm, d = 1.06 mm, λ1.3 μ
m, f 1 = 1.95 mm (13) (b) The focal length f 1 when ω L = 20 μm is similarly f 1 = 1.56 mm (14) (c) Conventional When parallel light of ω L = 140 μm is used, f 1 = 1.24 mm (15) In order to obtain the focal length f 2 of the other lens, first the focal length f T of the two lenses as a whole is obtained. The focal length f T of the entire two lens system is equal to the distance between the focus P and the lens L 2 when parallel light is incident on the lens system as shown in FIG. 7B. This is the same as the case of FIG. 7A in which only one lens is used in the lens system.

【0021】2枚のレンズ系全体の焦点距離fT は平行
光を用いる従来の場合には、 1/fT =1/f1 +1/f2 …(16) =2/f1 (∵f1 =f2 ) …(17) ∴fT =f1 /2=0.622mm …(18) ωL ≒10〜20μmとして、非平行光を用いるこの発
明の場合にも、レンズ系全体の焦点距離fT は、一方の
光ファイバから他方の光ファイバに光を効率よく入射さ
せるために、平行光を用いる場合と同じに設定する必要
がある。従って、 (ニ)ωL =10μmの場合のf2 は(16)式より 1/f2 =1/fT −1/f1 =1/0.622−1/1.95=1.09 ∴f2 =0.92mm …(19) 2枚のレンズの焦点距離の比は f1 /f2 =1.95/0.92≒2/1 …(20) (ホ)ωL =20μmの場合のf2 は、同様にして 1/f2 =1/fT −1/f1 =1/0.622−1/1.56=0.97 ∴f2 =1.03mm …(21) ∴f1 /f2 =1.56/1.03≒3/2 …(22) 光ファイバのビーム径ω=5.5μmをレンズによりω
L ≒10〜20μmに拡大するには(20),(22)式よ
り焦点距離の比f1 :f2 を約2:1から3:2にすれ
ばよいことが分る。
The focal length f T of the entire two lens system is 1 / f T = 1 / f 1 + 1 / f 2 (16) = 2 / f 1 (∵f in the conventional case using parallel light) 1 = f 2 ) (17) ∴f T = f 1 /2=0.622 mm (18) When ω L ≈10 to 20 μm, the focal point of the entire lens system is also used in the case of the present invention using non-parallel light. The distance f T needs to be set to be the same as in the case of using parallel light in order to allow light to efficiently enter from one optical fiber to the other optical fiber. Therefore, ( 2 ) f 2 in the case of ω L = 10 μm is calculated from the equation (16) as follows: 1 / f 2 = 1 / f T −1 / f 1 = 1 / 0.622−1 / 1.95 = 1.09 ∴f 2 = 0.92 mm (19) The ratio of the focal lengths of the two lenses is f 1 / f 2 = 1.95 / 0.92≈2 / 1 (20) (e) ω L = 20 μm Similarly, f 2 in the case is 1 / f 2 = 1 / f T −1 / f 1 = 1 / 0.622−1 / 1.56 = 0.97 ∴f 2 = 1.03 mm (21) ∴f 1 / f 2 = 1.56 / 1.03≈3 / 2 (22) The beam diameter ω of the optical fiber is ω = 5.5 μm by the lens ω
From the expressions (20) and (22), it is understood that the focal length ratio f 1 : f 2 should be changed from about 2: 1 to 3: 2 in order to increase L ≈ 10 to 20 μm.

【0022】なお、屈折率分布型レンズの場合には、焦
点距離fはレンズの光軸方向の長さに反比例する。この
発明のレンズ付き光コネクタの組合せ構造を図1に、図
9と対応する部分に同じ符号を付けて示し、重複説明を
省略する。レンズ5a,5bの外径及びレンズホルダ4
a,4bの外径をそれぞれ等しく設定して、製造を容易
にしている。フェルール2a,2bとレンズ5a,5b
との各間隔が図3Bのl1 ,l3 に相当し、レンズ5
a,5bの間隔が図3Bのl 2 に相当する。
In the case of a gradient index lens, the focus is
The point distance f is inversely proportional to the length of the lens in the optical axis direction. this
The combination structure of the optical connector with a lens of the invention is shown in FIG.
The same reference numerals are given to the parts corresponding to 9
Omit it. Outer diameter of lenses 5a and 5b and lens holder 4
Easy to manufacture by setting the outer diameters of a and 4b equal.
I have to. Ferrules 2a and 2b and lenses 5a and 5b
And each interval is 1 in FIG. 3B.1, L3Lens 5
The distance between a and 5b is l in FIG. 3B. 2Is equivalent to

【0023】図5に示すのは(5)式による角度ずれと
光伝送損失との関係をグラフに画いたものである。平行
光を用いる従来例と比較して、角度ずれの影響が大幅に
軽減されていることが分る。レンズホルダの対向する端
面は、いずれか一方の周辺部がリング状に他方側へ突出
され、それと対応して他方の周辺部がリング状に削り取
られて、互いに凹凸係合し、充分な結合強度を得てい
る。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle deviation and the optical transmission loss according to the equation (5). It can be seen that the influence of the angle deviation is significantly reduced as compared with the conventional example using parallel light. At one end of the lens holder, one of the peripheral parts protrudes toward the other side in a ring shape, and the other peripheral part is scraped off in a ring shape correspondingly, and they engage with each other unevenly to provide sufficient coupling strength. Is getting

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、2
つのレンズの焦点距離f1 ,f2 に差を設けることによ
って(レンズ間の光は非平行光となる)、レンズ間の軸
ずれによる光ロスを許容できる程度に低く抑え、かつ角
度ずれによる光ロスを問題ない程度に軽減することがで
きる。
As described above, according to the present invention, 2
By providing a difference in the focal lengths f 1 and f 2 of the two lenses (the light between the lenses becomes non-parallel light), the light loss due to the axis deviation between the lenses is suppressed to an acceptable level, and the light due to the angle deviation is It is possible to reduce loss to the extent that there is no problem.

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

【図1】この発明の実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来のレンズ付き光コネクタの組合せ構造にお
いて発生するレンズ間の角度ずれと軸ずれとを説明する
ための該組合せ構造の原理的な断面図。
FIG. 2 is a principle cross-sectional view of the combined structure of the conventional optical connector with a lens for explaining the angular deviation and the axial deviation between the lenses that occur in the combined structure.

【図3】この発明の原理を説明するための光学系の模式
図。
FIG. 3 is a schematic diagram of an optical system for explaining the principle of the present invention.

【図4】一方の光ファイバ端面と一方のレンズとの間隔
lに対してそのレンズの焦点距離fを変化させた場合
に、一方のレンズより他方のレンズ(図示せず)に、ま
たは他方のレンズから一方のレンズに入射する光ビーム
の拡がり具合を説明するのに供する一方の光学系の模式
図。
FIG. 4 shows a case where when a focal length f of a lens is changed with respect to a distance 1 between an end face of one optical fiber and the one lens, one lens moves to the other lens (not shown) or the other lens. FIG. 3 is a schematic diagram of one optical system used for explaining how a light beam that is incident on one lens from a lens is spread.

【図5】この発明及び従来例の該組合せ構造におけるレ
ンズ間の角度ずれによる光の損失増加量を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing an increase amount of light loss due to an angular shift between lenses in the combined structure of the present invention and the conventional example.

【図6】屈折率分布型レンズを用いた場合の光ビーム径
の変化を説明するのに呈する光学系の原理的な断面図。
FIG. 6 is a principle cross-sectional view of an optical system used to explain a change in a light beam diameter when a gradient index lens is used.

【図7】2枚のレンズ全体の焦点距離fT を1枚のレン
ズの焦点距離fと対比して示す光学系の模式図。
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical system showing the focal length f T of the entire two lenses in comparison with the focal length f of one lens.

【図8】光軸のずれまたは角度ずれによる光学系のロス
のデータを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing data of loss of an optical system due to a shift of an optical axis or a shift of an angle.

【図9】従来の該組合せ構造の断面図。FIG. 9 is a sectional view of the conventional combined structure.

【図10】屈折率分布型レンズの屈折率変化特性を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a refractive index change characteristic of a gradient index lens.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結合すべき一対の光ファイバの各端末に
それぞれ取付けられる第1、第2フェルールと、それら
フェルールの各端面の近傍にそれぞれ配される、焦点距
離の異なる第1、第2レンズとを有し、コネクタの接続
時に前記第1、第2レンズが近接対向するように配され
るレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
1. A first and a second ferrule attached to each end of a pair of optical fibers to be coupled, and a first and a second lens having different focal lengths disposed near each end face of the ferrule. And a combination structure of optical connectors with lenses, wherein the first and second lenses are arranged so as to closely face each other when the connectors are connected.
【請求項2】 結合すべき一対の光ファイバの各端末に
同軸心状に取付けられる第1、第2フェルールの外周面
に、第1、第2フランジがそれぞれ嵌合、固定され、 円筒状の第1、第2レンズホルダの一端側の中空部に第
1、第2レンズがそれぞれ保持され、他端側の中空部
に、前記第1、第2フェルールの先端部がそれぞれ挿入
され、 前記第1、第2フランジの端面と、前記第1、第2レン
ズホルダの端面とがそれぞれ接合、固定され、 前記第1、第2レンズホルダは、それぞれの外周面が共
通の円筒状スリーブの両端よりその内部に挿脱自在に嵌
合され、第1、第2レンズを保持した側の端面同士が同
軸心状に突き合わされるレンズ付き光コネクタの組合せ
構造において、 前記第1、第2レンズの焦点距離f1 ,f2 の間に差を
設けたことを特徴とするレンズ付き光コネクタの組合せ
構造。
2. The first and second flanges are fitted and fixed to the outer peripheral surfaces of the first and second ferrules which are coaxially attached to the respective ends of the pair of optical fibers to be coupled, and are cylindrical. The first and second lenses are respectively held in the hollow portions on one end side of the first and second lens holders, and the distal end portions of the first and second ferrules are inserted into the hollow portions on the other end side, respectively. The end surfaces of the first and second flanges and the end surfaces of the first and second lens holders are joined and fixed, respectively, and the first and second lens holders have outer peripheral surfaces that are common to both ends of a cylindrical sleeve. A combined structure of an optical connector with a lens, into which the end faces on the side holding the first and second lenses are abutted coaxially with each other so that they can be inserted into and removed from the inside, and the focus of the first and second lenses If there is a difference between the distances f 1 and f 2. And a combination structure of optical connectors with a lens.
【請求項3】 請求項1または2において、前記第1、
第2レンズの外形がほぼ等しくされていることを特徴と
するレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
3. The method according to claim 1, wherein the first,
A combined structure of an optical connector with a lens, wherein the outer shapes of the second lenses are made substantially equal.
【請求項4】 請求項1または2において、前記第1、
第2レンズが屈折率分布型レンズであることを特徴とす
るレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
4. The method according to claim 1, wherein the first,
A combined structure of an optical connector with a lens, wherein the second lens is a gradient index lens.
【請求項5】 請求項2において、前記第1、第2レン
ズホルダの対向する端面は、いずれか一方の周辺部がリ
ング状に他方側へ突出され、それと対応して他方の周辺
部がリング状に削り取られて、互いに凹凸係合するよう
に形成されていることを特徴とするレンズ付き光コネク
タの組合せ構造。
5. The end surfaces of the first and second lens holders facing each other according to claim 2, wherein one of the peripheral portions has a ring shape protruding toward the other side, and the other peripheral portion corresponds to the ring. A combined structure of an optical connector with a lens, characterized in that the optical connector with a lens is formed so as to be scraped off into a concave shape so as to engage with each other.
【請求項6】 請求項4において、前記第1、第2レン
ズの焦点距離f1 ,f2 の比が f1 /f2 ≒2/1〜3/2 に設定されていることを特徴とするレンズ付き光コネク
タの組合せ構造。
6. The method according to claim 4, wherein the ratio of the focal lengths f 1 and f 2 of the first and second lenses is set to f 1 / f 2 ≈2 / 1 to 3/2. A combination structure of optical connectors with lenses.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030080291A (en) * 2002-04-08 2003-10-17 주식회사 아셀아이 Optical Connector using lenz and sleeve
CN100417964C (en) * 2005-08-04 2008-09-10 中国科学院半导体研究所 Eccentrically focus-adjusted optical fiber adapter structure and regulation method of same

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