JPH08292341A - レンズ付きファイバ - Google Patents
レンズ付きファイバInfo
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- JPH08292341A JPH08292341A JP7044456A JP4445695A JPH08292341A JP H08292341 A JPH08292341 A JP H08292341A JP 7044456 A JP7044456 A JP 7044456A JP 4445695 A JP4445695 A JP 4445695A JP H08292341 A JPH08292341 A JP H08292341A
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 構成部材相互間における結合効率を向上させ
ることが可能なレンズ付きファイバを提供する。 【構成】 レンズ付きファイバ10は、コアとクラッドと
を有するシングルモードファイバ11の一端と、コアのな
い等方性の屈折率を有し、一端が凸曲面に加工されたコ
アレスファイバ12の他端とが、伝送光の蛇行周期の１／
４の長さあるいはその奇数倍の長さの二乗形屈折率分布
を有する二乗形ファイバ13で接続されている。
ることが可能なレンズ付きファイバを提供する。 【構成】 レンズ付きファイバ10は、コアとクラッドと
を有するシングルモードファイバ11の一端と、コアのな
い等方性の屈折率を有し、一端が凸曲面に加工されたコ
アレスファイバ12の他端とが、伝送光の蛇行周期の１／
４の長さあるいはその奇数倍の長さの二乗形屈折率分布
を有する二乗形ファイバ13で接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ付きファイバに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ等の光半導体素子と光ファ
イバとを高い結合効率の下に結合することは、光通信に
おいて最も重要な技術の一つであり、従来、光半導体素
子と光ファイバとの間に球レンズや非球面レンズ等のレ
ンズを配置して結合する方法や、図７に示すように、コ
ア１ａと共に先端を球面に成形した先球ファイバ１を用
いて半導体レーザ５と結合する方法が知られている。
イバとを高い結合効率の下に結合することは、光通信に
おいて最も重要な技術の一つであり、従来、光半導体素
子と光ファイバとの間に球レンズや非球面レンズ等のレ
ンズを配置して結合する方法や、図７に示すように、コ
ア１ａと共に先端を球面に成形した先球ファイバ１を用
いて半導体レーザ５と結合する方法が知られている。
【０００３】これらの方法のうち、先球ファイバ１を用
いて半導体レーザ５と結合する方法は、レンズを用いな
いことから小型な結合が可能で、半導体レーザアレイと
先球ファイバアレイとの結合も可能である。しかし、こ
の結合方法は、高い結合効率を実現するために、先球フ
ァイバ１の先端と半導体レーザ５の出射端面５ａとの光
軸方向の間隔、即ち、作動距離をコア１ａの直径程度の
１０μｍ前後にしなければならない。このため、先球フ
ァイバ１と半導体レーザ５との結合系を組み立てる際
に、相互に接触あるいは衝突することによって破損し、
使用不能になることがあるという欠点があった。
いて半導体レーザ５と結合する方法は、レンズを用いな
いことから小型な結合が可能で、半導体レーザアレイと
先球ファイバアレイとの結合も可能である。しかし、こ
の結合方法は、高い結合効率を実現するために、先球フ
ァイバ１の先端と半導体レーザ５の出射端面５ａとの光
軸方向の間隔、即ち、作動距離をコア１ａの直径程度の
１０μｍ前後にしなければならない。このため、先球フ
ァイバ１と半導体レーザ５との結合系を組み立てる際
に、相互に接触あるいは衝突することによって破損し、
使用不能になることがあるという欠点があった。
【０００４】そこで、このような問題を解決する結合手
段として、図８に示すレンズ付きファイバ２が提案され
ている。このファイバ２は、光ファイバ３の先端にコア
がなく等方性の屈折率を有し、先端が球面のコアレスフ
ァイバ４を接続したもので、作動距離Ｄを大きくするこ
とによって半導体レーザ５との接触あるいは衝突を回避
したものである。
段として、図８に示すレンズ付きファイバ２が提案され
ている。このファイバ２は、光ファイバ３の先端にコア
がなく等方性の屈折率を有し、先端が球面のコアレスフ
ァイバ４を接続したもので、作動距離Ｄを大きくするこ
とによって半導体レーザ５との接触あるいは衝突を回避
したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のレンズ付きファイバ２は、コアレスファイバ４の先
端が球面であることから、球面収差によって結合効率が
低下するという問題がある。即ち、半導体レーザ５から
出射される光線は、コアレスファイバ４先端の球面に種
々の角度で入射し、球面におけるレンズ効果によって集
束されて、光ファイバ３とコアレスファイバ４との接続
面に入射する。このため、光線によっては、光ファイバ
３とコアレスファイバ４との接続面において光ファイバ
３のコア３ａから外れたり、あるいは、コア３ａに到達
しても臨界角以上となってコア３ａ内を伝搬しない場合
があり、構成部材相互間における結合効率が低下すると
いう問題があった。
成のレンズ付きファイバ２は、コアレスファイバ４の先
端が球面であることから、球面収差によって結合効率が
低下するという問題がある。即ち、半導体レーザ５から
出射される光線は、コアレスファイバ４先端の球面に種
々の角度で入射し、球面におけるレンズ効果によって集
束されて、光ファイバ３とコアレスファイバ４との接続
面に入射する。このため、光線によっては、光ファイバ
３とコアレスファイバ４との接続面において光ファイバ
３のコア３ａから外れたり、あるいは、コア３ａに到達
しても臨界角以上となってコア３ａ内を伝搬しない場合
があり、構成部材相互間における結合効率が低下すると
いう問題があった。
【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、構成部材相互間における結合効率を向上させること
が可能なレンズ付きファイバを提供することを目的とす
る。
で、構成部材相互間における結合効率を向上させること
が可能なレンズ付きファイバを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、先ず、レンズ付きファイバ２におい
て、高い結合効率を得るための結合特性を規定する構造
パラメータを幾何光学的手法に基づいてモデル的に解析
した。即ち、レンズ付きファイバ２において、図８に示
すように、光ファイバ３とコアレスファイバ４との接続
面における光線の入射角φ1（degree）と光軸Ｌaから測
定した入射位置ｈ1(μｍ）との関係を、半導体レーザ５
からの光線の出射角θをパラメータとして１度ごとに変
化させて解析した。このとき、レンズ付きファイバ２
は、コアレスファイバ４の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ
＝１３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ
４の長さＬ＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ＝７５(μｍ)と
した。この結果を、図９に示す。
め、本発明者らは、先ず、レンズ付きファイバ２におい
て、高い結合効率を得るための結合特性を規定する構造
パラメータを幾何光学的手法に基づいてモデル的に解析
した。即ち、レンズ付きファイバ２において、図８に示
すように、光ファイバ３とコアレスファイバ４との接続
面における光線の入射角φ1（degree）と光軸Ｌaから測
定した入射位置ｈ1(μｍ）との関係を、半導体レーザ５
からの光線の出射角θをパラメータとして１度ごとに変
化させて解析した。このとき、レンズ付きファイバ２
は、コアレスファイバ４の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ
＝１３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ
４の長さＬ＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ＝７５(μｍ)と
した。この結果を、図９に示す。
【０００８】図９において、●印は出射角θ＝０゜の光
軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位置ｈ1 の解析
値で、この点を中心として出射角θの絶対値｜θ｜が増
大するに従って左右方向に斜め逆Ｎ字状の曲線を描いて
入射角φ1と入射位置ｈ1の解析値が変化してゆく。一
方、光ファイバ３のコア３ａに入射する光は、一般のシ
ングルモードファイバのサイズを考慮すると、入射角φ
1及び入射位置ｈ1が、図中横長の長方形で示す｜φ1｜
≦4.８゜，｜ｈ1｜≦4.０μｍの範囲内になければなら
ない。
軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位置ｈ1 の解析
値で、この点を中心として出射角θの絶対値｜θ｜が増
大するに従って左右方向に斜め逆Ｎ字状の曲線を描いて
入射角φ1と入射位置ｈ1の解析値が変化してゆく。一
方、光ファイバ３のコア３ａに入射する光は、一般のシ
ングルモードファイバのサイズを考慮すると、入射角φ
1及び入射位置ｈ1が、図中横長の長方形で示す｜φ1｜
≦4.８゜，｜ｈ1｜≦4.０μｍの範囲内になければなら
ない。
【０００９】このため、レンズ付きファイバ２において
は、入射角φ1 の範囲には余裕があるが、光ファイバ３
におけるコア３ａの半径が小さいため入射位置ｈ1 の許
容範囲が小さいという特徴がある。この特徴が、半導体
レーザ５から出射したかなりの光線がコア３ａ外とな
り、結合損失が大きくなる理由であることが分かった。
従って、半導体レーザ５から出射した光線に関し、入射
角φ1と入射位置ｈ1との関係を互いに逆の関係に変換で
きれば、レンズ付きファイバ１における結合効率を向上
させることができると考えられる。
は、入射角φ1 の範囲には余裕があるが、光ファイバ３
におけるコア３ａの半径が小さいため入射位置ｈ1 の許
容範囲が小さいという特徴がある。この特徴が、半導体
レーザ５から出射したかなりの光線がコア３ａ外とな
り、結合損失が大きくなる理由であることが分かった。
従って、半導体レーザ５から出射した光線に関し、入射
角φ1と入射位置ｈ1との関係を互いに逆の関係に変換で
きれば、レンズ付きファイバ１における結合効率を向上
させることができると考えられる。
【００１０】このとき、レンズは光線の入射角と入射位
置とを変換する機能を有していることから、光ファイバ
３とコアレスファイバ４との間にレンズを配置すること
が考えられる。しかし、レンズは、光ファイバ３やコア
レスファイバ４に比べて形状が大きいうえ、光ファイバ
３やコアレスファイバ４との間で光軸合わせをして結合
するには煩雑になるという問題がある。
置とを変換する機能を有していることから、光ファイバ
３とコアレスファイバ４との間にレンズを配置すること
が考えられる。しかし、レンズは、光ファイバ３やコア
レスファイバ４に比べて形状が大きいうえ、光ファイバ
３やコアレスファイバ４との間で光軸合わせをして結合
するには煩雑になるという問題がある。
【００１１】そこで、本発明者らは、入射角と入射位置
とをレンズを使用することなく逆の関係に変換し得るも
のとして、二乗形屈折率分布を有する光ファイバの使用
を思い至り、本発明をなすに至ったのである。即ち、本
発明によれば上記目的を達成するため、レンズ付きファ
イバを、コアとクラッドとを有するシングルモードファ
イバの一端と、コアのない等方性の屈折率を有し、一端
が凸曲面に加工されたコアレスファイバの他端とが、伝
送光の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長
さの二乗形屈折率分布を有する二乗形ファイバで接続さ
れた構成としたのである。
とをレンズを使用することなく逆の関係に変換し得るも
のとして、二乗形屈折率分布を有する光ファイバの使用
を思い至り、本発明をなすに至ったのである。即ち、本
発明によれば上記目的を達成するため、レンズ付きファ
イバを、コアとクラッドとを有するシングルモードファ
イバの一端と、コアのない等方性の屈折率を有し、一端
が凸曲面に加工されたコアレスファイバの他端とが、伝
送光の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長
さの二乗形屈折率分布を有する二乗形ファイバで接続さ
れた構成としたのである。
【００１２】好ましくは、前記シングルモードファイバ
は、前記一端のコア径を拡大処理する。更に好ましく
は、前記凸曲面を球面とする。
は、前記一端のコア径を拡大処理する。更に好ましく
は、前記凸曲面を球面とする。
【００１３】
【作用】二乗形屈折率分布を有する二乗形ファイバは、
コア半径方向に見た場合に屈折率が二次関数、即ち、放
物線状の分布を示す。このとき、二乗形ファイバの長さ
を、伝送光の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数
倍の長さとすると、入射角と入射位置との関係が相互に
逆の関係に変換される。
コア半径方向に見た場合に屈折率が二次関数、即ち、放
物線状の分布を示す。このとき、二乗形ファイバの長さ
を、伝送光の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数
倍の長さとすると、入射角と入射位置との関係が相互に
逆の関係に変換される。
【００１４】また、シングルモードファイバにおいて一
端のコア径を拡大処理すると、拡大処理していないもの
に比べて、コアレスファイバ中に屈折率のゆらぎが生じ
た場合でも、二乗形ファイバを通って入射する光線の入
射範囲が広がる。更に、コアレスファイバにおいて一端
の凸曲面を球面とすると、マイクロトーチやアーク放電
を用いて加工でき、加工が容易である。
端のコア径を拡大処理すると、拡大処理していないもの
に比べて、コアレスファイバ中に屈折率のゆらぎが生じ
た場合でも、二乗形ファイバを通って入射する光線の入
射範囲が広がる。更に、コアレスファイバにおいて一端
の凸曲面を球面とすると、マイクロトーチやアーク放電
を用いて加工でき、加工が容易である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に基
づいて説明する。レンズ付きファイバ１０は、図１に示
すように、シングルモードファイバ（以下、「ＳＭＦ」
という）１１とコアレスファイバ１２とが二乗形ファイ
バ１３で接続され、光半導体素子、例えば、半導体レー
ザ１５との間に作動距離Ｄをおいて対向配置して使用さ
れる。
づいて説明する。レンズ付きファイバ１０は、図１に示
すように、シングルモードファイバ（以下、「ＳＭＦ」
という）１１とコアレスファイバ１２とが二乗形ファイ
バ１３で接続され、光半導体素子、例えば、半導体レー
ザ１５との間に作動距離Ｄをおいて対向配置して使用さ
れる。
【００１６】ＳＭＦ１１は、コア１１ａとクラッド１１
ｂとを有する光ファイバで、一端が二乗形ファイバ１３
を介してコアレスファイバ１２の他端と接続されてい
る。コアレスファイバ１２は、コアのない等方性の屈折
率を有し、一端が曲率半径Ｒ12の球面に加工された長さ
Ｌ12のファイバである。二乗形ファイバ１３は、伝送光
の蛇行周期の１／４の長さＬ13あるいはその奇数倍の長
さで、二乗形屈折率分布を有するグレーデッドインデッ
クス形光ファイバである。
ｂとを有する光ファイバで、一端が二乗形ファイバ１３
を介してコアレスファイバ１２の他端と接続されてい
る。コアレスファイバ１２は、コアのない等方性の屈折
率を有し、一端が曲率半径Ｒ12の球面に加工された長さ
Ｌ12のファイバである。二乗形ファイバ１３は、伝送光
の蛇行周期の１／４の長さＬ13あるいはその奇数倍の長
さで、二乗形屈折率分布を有するグレーデッドインデッ
クス形光ファイバである。
【００１７】ここにおいて、本発明のレンズ付きファイ
バ１０において、二乗形ファイバ１３の長さを、伝送光
の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長さと
すると、入射角と入射位置との関係が逆の関係に変換さ
れる原理を以下に説明する。一般に、二乗形ファイバ１
３の屈折率ｎの分布は、二乗形ファイバ１３における光
線の集束パラメータをＡg 、二乗形ファイバ１３の中心
軸からの距離をｒ、中心軸での屈折率をｎ0 とすると、
次式で表される。
バ１０において、二乗形ファイバ１３の長さを、伝送光
の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長さと
すると、入射角と入射位置との関係が逆の関係に変換さ
れる原理を以下に説明する。一般に、二乗形ファイバ１
３の屈折率ｎの分布は、二乗形ファイバ１３における光
線の集束パラメータをＡg 、二乗形ファイバ１３の中心
軸からの距離をｒ、中心軸での屈折率をｎ0 とすると、
次式で表される。
【００１８】
【数１】
【００１９】また、半導体レーザ１５から出射された光
線のコアレスファイバ１２と二乗形ファイバ１３との接
続面における光軸Ｌaから測定した入射位置をｈ2(μ
ｍ)、入射角をφ2(degree）とすると、長さＬ13の二乗
形ファイバ１３中を伝搬してＳＭＦ１１に入射するとき
のＳＭＦ１１と二乗形ファイバ１３との接続面における
入射位置ｈ1及び入射角φ1（共に図２参照）は、近軸光
線を仮定すると光線行列を用いて次式のように表され
る。
線のコアレスファイバ１２と二乗形ファイバ１３との接
続面における光軸Ｌaから測定した入射位置をｈ2(μ
ｍ)、入射角をφ2(degree）とすると、長さＬ13の二乗
形ファイバ１３中を伝搬してＳＭＦ１１に入射するとき
のＳＭＦ１１と二乗形ファイバ１３との接続面における
入射位置ｈ1及び入射角φ1（共に図２参照）は、近軸光
線を仮定すると光線行列を用いて次式のように表され
る。
【００２０】
【数２】
【００２１】但し、γは、光線の蛇行を表す位相量に相
当し、γ＝Ｌ13／Ａgとおいた。一方、二乗形ファイバ
１３中における光線の蛇行周期は２πＡgであるから、
１／４周期は（πＡg)／２となり、伝送光の蛇行周期の
１／４の長さＬ13の奇数倍の長さＬodは、次式で与えら
れる。
当し、γ＝Ｌ13／Ａgとおいた。一方、二乗形ファイバ
１３中における光線の蛇行周期は２πＡgであるから、
１／４周期は（πＡg)／２となり、伝送光の蛇行周期の
１／４の長さＬ13の奇数倍の長さＬodは、次式で与えら
れる。
【００２２】
【数３】
【００２３】但し、Ｎ＝０，１，２，………………とな
る自然数である。従って、（２）式は次式のように変形
される。
る自然数である。従って、（２）式は次式のように変形
される。
【００２４】
【数４】
【００２５】即ち、ＳＭＦ１１とコアレスファイバ１２
との間に伝送光の蛇行周期の１／４の長さＬ13の奇数倍
の長さＬod長さを有する二乗形ファイバ１３を接続する
と、集束パラメータＡg をパラメータとして、光線の入
射角と入射位置との関係が相互に逆の関係に変換される
ことが分かる。ここで、二乗形ファイバ１３の比屈折率
差をΔ，コアの半径をａとすれば、伝送光の蛇行周期Ｌ
Wは、次式で与えられる。
との間に伝送光の蛇行周期の１／４の長さＬ13の奇数倍
の長さＬod長さを有する二乗形ファイバ１３を接続する
と、集束パラメータＡg をパラメータとして、光線の入
射角と入射位置との関係が相互に逆の関係に変換される
ことが分かる。ここで、二乗形ファイバ１３の比屈折率
差をΔ，コアの半径をａとすれば、伝送光の蛇行周期Ｌ
Wは、次式で与えられる。
【００２６】
【数５】
【００２７】次に、上記した構造の本発明のレンズ付き
ファイバ１０に関し、ＳＭＦ１１と二乗形ファイバ１３
との接続面における光線の入射角φ1（degree）と光軸
Ｌaから測定した入射位置ｈ1(μｍ）との関係を、半導
体レーザ１５からの光線の出射角θをパラメータとして
１度ごとに変化させて幾何光学的手法に基づいて解析し
た。この結果を、図３に示す。
ファイバ１０に関し、ＳＭＦ１１と二乗形ファイバ１３
との接続面における光線の入射角φ1（degree）と光軸
Ｌaから測定した入射位置ｈ1(μｍ）との関係を、半導
体レーザ１５からの光線の出射角θをパラメータとして
１度ごとに変化させて幾何光学的手法に基づいて解析し
た。この結果を、図３に示す。
【００２８】このとき、レンズ付きファイバ１０は、コ
アレスファイバ１２の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ＝１
３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ１２
の長さＬ12＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)
とし、二乗形ファイバ１３は長さＬ13を伝送光（波長1.
３μｍ）の蛇行周期の１／４の長さとし、集束パラメー
タをＡg＝２５０（μｍ）とした。集束パラメータＡg＝
２５０（μｍ）の値は、二乗形ファイバ１３において、
例えば、コアの半径ａ＝５０（μｍ），比屈折率差Δ＝
0.５％の場合に相当する。図３において、●印は出射角
θ＝０゜の光軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位
置ｈ1 の解析値である。
アレスファイバ１２の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ＝１
３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ１２
の長さＬ12＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)
とし、二乗形ファイバ１３は長さＬ13を伝送光（波長1.
３μｍ）の蛇行周期の１／４の長さとし、集束パラメー
タをＡg＝２５０（μｍ）とした。集束パラメータＡg＝
２５０（μｍ）の値は、二乗形ファイバ１３において、
例えば、コアの半径ａ＝５０（μｍ），比屈折率差Δ＝
0.５％の場合に相当する。図３において、●印は出射角
θ＝０゜の光軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位
置ｈ1 の解析値である。
【００２９】図３から明らかなように、入射位置ｈ1及
び入射角φ1 は、光線の入射位置ｈ1が小さく、即ち、
光軸Ｌaに近いのに対し、入射角φ1は大きく、斜めＳ字
形状の分布となっている。ここにおいて、図中、横長の
長方形で示した領域が、半導体レーザ１５から出射した
光線がＳＭＦ１１のコア１１ａに有効に入射し得る入射
位置ｈ1及び入射角φ1の範囲を示しており、半導体レー
ザ１５から出射角θで出射した光線の多くがＳＭＦ１１
に入射し、レンズ付きファイバ１０の結合損失が小さい
ことが分かる。
び入射角φ1 は、光線の入射位置ｈ1が小さく、即ち、
光軸Ｌaに近いのに対し、入射角φ1は大きく、斜めＳ字
形状の分布となっている。ここにおいて、図中、横長の
長方形で示した領域が、半導体レーザ１５から出射した
光線がＳＭＦ１１のコア１１ａに有効に入射し得る入射
位置ｈ1及び入射角φ1の範囲を示しており、半導体レー
ザ１５から出射角θで出射した光線の多くがＳＭＦ１１
に入射し、レンズ付きファイバ１０の結合損失が小さい
ことが分かる。
【００３０】次に、以上の解析結果を考慮し、図４(ａ)
〜(ｆ)に示す手順でレンズ付きファイバ１０を製造し
た。先ず、図４(ａ)に示すＳＭＦ１１の先端に二乗形屈
折率分布を有する二乗形ファイバ１３を融着接続し（図
４(ｂ)）、二乗形ファイバ１３を伝送光の蛇行周期の１
／４の長さＬ13に切断した（図４(ｃ)）。
〜(ｆ)に示す手順でレンズ付きファイバ１０を製造し
た。先ず、図４(ａ)に示すＳＭＦ１１の先端に二乗形屈
折率分布を有する二乗形ファイバ１３を融着接続し（図
４(ｂ)）、二乗形ファイバ１３を伝送光の蛇行周期の１
／４の長さＬ13に切断した（図４(ｃ)）。
【００３１】次に、切断した二乗形ファイバ１３の端部
にコアのない等方性の屈折率を有するコアレスファイバ
１２を融着接続し（図４(ｄ)）、コアレスファイバ１２
を約１ｍｍの長さＬ12に切断した（図４(ｅ)）。次い
で、コアレスファイバ１２の切断端をアーク放電により
加熱溶融し、曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)の半球面に加工
し、図４(ｆ)に示すレンズ付きファイバ１０を製造し
た。
にコアのない等方性の屈折率を有するコアレスファイバ
１２を融着接続し（図４(ｄ)）、コアレスファイバ１２
を約１ｍｍの長さＬ12に切断した（図４(ｅ)）。次い
で、コアレスファイバ１２の切断端をアーク放電により
加熱溶融し、曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)の半球面に加工
し、図４(ｆ)に示すレンズ付きファイバ１０を製造し
た。
【００３２】そして、製造したレンズ付きファイバ１０
に、半導体レーザ１５から波長1.３μｍの光線を入射さ
せ、作動距離Ｄを変化させながら結合損失を測定したと
ころ図５に示す結果が得られた。ここで、結合損失は、
半導体レーザ１５からの直接出射光量に対するＳＭＦ１
１の他端からの出射光量をｄＢ値で測定して求めた。図
５から明らかなように、作動距離Ｄが約１３０μｍのと
きに、結合損失が最低値（＝５ｄＢ）となった。この結
合損失は、レンズ付きファイバ１０の実用上問題となら
ない程十分小さな値であり、また、作動距離Ｄは、図７
に示した従来の先球ファイバの１０倍以上も大きく、半
導体レーザ１５と干渉する危険性を解消するのに十分満
足すべき値であった。
に、半導体レーザ１５から波長1.３μｍの光線を入射さ
せ、作動距離Ｄを変化させながら結合損失を測定したと
ころ図５に示す結果が得られた。ここで、結合損失は、
半導体レーザ１５からの直接出射光量に対するＳＭＦ１
１の他端からの出射光量をｄＢ値で測定して求めた。図
５から明らかなように、作動距離Ｄが約１３０μｍのと
きに、結合損失が最低値（＝５ｄＢ）となった。この結
合損失は、レンズ付きファイバ１０の実用上問題となら
ない程十分小さな値であり、また、作動距離Ｄは、図７
に示した従来の先球ファイバの１０倍以上も大きく、半
導体レーザ１５と干渉する危険性を解消するのに十分満
足すべき値であった。
【００３３】尚、レンズ付きファイバは、図６に示すよ
うに、ＳＭＦ１１のコア１１ａを二乗形ファイバ１３側
の端部において外側に向かって拡大するように加工した
いわゆるＴＥＣ(Thermal Expanded-Core）ファイバを用
いてもよい。このように加工すると、二乗形ファイバを
通ってＳＭＦ１１に入射する光線の入射範囲を広げるこ
とができる。
うに、ＳＭＦ１１のコア１１ａを二乗形ファイバ１３側
の端部において外側に向かって拡大するように加工した
いわゆるＴＥＣ(Thermal Expanded-Core）ファイバを用
いてもよい。このように加工すると、二乗形ファイバを
通ってＳＭＦ１１に入射する光線の入射範囲を広げるこ
とができる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、構成部材相互間における結合効率を向上させる
ことが可能なレンズ付きファイバを提供することができ
る。また、本発明のレンズ付きファイバは、構成部品が
全てファイバ形状であるので、全体として小型軽量であ
る。しかも、本発明のレンズ付きファイバは、構成部品
が全てファイバ形状であるため、既存のファイバ融着接
続技術を利用して製造できるので、製造が簡単なうえ、
大量生産も可能で安価に提供できる等の優れた効果を奏
する。
よれば、構成部材相互間における結合効率を向上させる
ことが可能なレンズ付きファイバを提供することができ
る。また、本発明のレンズ付きファイバは、構成部品が
全てファイバ形状であるので、全体として小型軽量であ
る。しかも、本発明のレンズ付きファイバは、構成部品
が全てファイバ形状であるため、既存のファイバ融着接
続技術を利用して製造できるので、製造が簡単なうえ、
大量生産も可能で安価に提供できる等の優れた効果を奏
する。
【００３５】このとき、本発明のレンズ付きファイバ
は、構成単位のシングルモードファイバにおいて一端の
コア径を拡大処理すると、拡大処理していないものに比
べて、二乗形ファイバを通って入射する光線の入射範囲
を広げることができる。また、コアレスファイバにおい
て一端の凸曲面を球面とすると、マイクロトーチやアー
ク放電を用いて容易に加工することができる。
は、構成単位のシングルモードファイバにおいて一端の
コア径を拡大処理すると、拡大処理していないものに比
べて、二乗形ファイバを通って入射する光線の入射範囲
を広げることができる。また、コアレスファイバにおい
て一端の凸曲面を球面とすると、マイクロトーチやアー
ク放電を用いて容易に加工することができる。
【図１】本発明のレンズ付きファイバを示す側面図であ
る。
る。
【図２】図１のレンズ付きファイバにおけるＡ部の拡大
図である。
図である。
【図３】図１のレンズ付きファイバのシングルモードフ
ァイバへの入射角φ1 と入射位置ｈ1 に関する作動距離
依存性に関する解析結果を示す作動距離特性図である。
ァイバへの入射角φ1 と入射位置ｈ1 に関する作動距離
依存性に関する解析結果を示す作動距離特性図である。
【図４】図１のレンズ付きファイバの製造手順を示す説
明図である。
明図である。
【図５】製造したレンズ付きファイバについて実測した
作動距離の変化に対する結合損失の変化をを示す変化特
性図である。
作動距離の変化に対する結合損失の変化をを示す変化特
性図である。
【図６】本発明のレンズ付きファイバの変形例を示す側
面図である。
面図である。
【図７】光半導体素子との結合に用いた従来の先球ファ
イバの側面図である。
イバの側面図である。
【図８】光半導体素子との結合に用いた従来のレンズ付
きファイバを示す側面図である。
きファイバを示す側面図である。
【図９】図８のレンズ付きファイバを用いたときの、シ
ングルモードファイバに入射する光線の入射角φ1 と入
射位置ｈ1 に関する有効集光範囲を示す集光特性図であ
る。
ングルモードファイバに入射する光線の入射角φ1 と入
射位置ｈ1 に関する有効集光範囲を示す集光特性図であ
る。
１０ レンズ付きファイバ １１ シングルモードファイバ １１ａ コア １１ｂ クラッド １２ コアレスファイバ １３ 二乗形ファイバ １５ 半導体レーザ Ｄ 作動距離 Ｒ12 曲率半径（コアレスファイバの） Ｌ12 長さ（コアレスファイバの） Ｌ13 長さ（二乗形ファイバ１３の） Ｌa 光軸 ｈ1,ｈ2 入射位置 φ1,φ2 入射角
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】即ち、ＳＭＦ１１とコアレスファイバ１２
との間に伝送光の蛇行周期の１／４の長さＬ13の奇数倍
の長さＬ odを有する二乗形ファイバ１３を接続すると、
集束パラメータＡg をパラメータとして、光線の入射角
と入射位置との関係が相互に逆の関係に変換されること
が分かる。ここで、二乗形ファイバ１３の比屈折率差を
Δ，コアの半径をａとすれば、伝送光の蛇行周期Ｌ
Wは、次式で与えられる。
との間に伝送光の蛇行周期の１／４の長さＬ13の奇数倍
の長さＬ odを有する二乗形ファイバ１３を接続すると、
集束パラメータＡg をパラメータとして、光線の入射角
と入射位置との関係が相互に逆の関係に変換されること
が分かる。ここで、二乗形ファイバ１３の比屈折率差を
Δ，コアの半径をａとすれば、伝送光の蛇行周期Ｌ
Wは、次式で与えられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】このとき、レンズ付きファイバ１０は、コ
アレスファイバ１２の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ＝１
３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ１２
の長さＬ12＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)
とし、二乗形ファイバ１３は長さＬ13を伝送光（波長1.
３μｍ）の蛇行周期の１／４の長さとし、集束パラメー
タをＡg＝２５０（μｍ）とした。集束パラメータＡg＝
２５０（μｍ）の値は、二乗形ファイバ１３において、
例えば、コアの半径ａ＝２５（μｍ），比屈折率差Δ＝
0.５％の場合に相当する。図３において、●印は出射角
θ＝０゜の光軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位
置ｈ1 の解析値である。
アレスファイバ１２の屈折率を1.４５、作動距離Ｄ＝１
３０，１５０，１７０（μｍ），コアレスファイバ１２
の長さＬ12＝１（ｍｍ）及び曲率半径Ｒ12＝７５(μｍ)
とし、二乗形ファイバ１３は長さＬ13を伝送光（波長1.
３μｍ）の蛇行周期の１／４の長さとし、集束パラメー
タをＡg＝２５０（μｍ）とした。集束パラメータＡg＝
２５０（μｍ）の値は、二乗形ファイバ１３において、
例えば、コアの半径ａ＝２５（μｍ），比屈折率差Δ＝
0.５％の場合に相当する。図３において、●印は出射角
θ＝０゜の光軸Ｌa上の光線に基づく入射角φ1と入射位
置ｈ1 の解析値である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 和仁 栃木県宇都宮市若草２丁目１番12号 若草 第二住宅１−８号 (72)発明者 大石 勇 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 コアとクラッドとを有するシングルモー
ドファイバの一端と、コアのない等方性の屈折率を有
し、一端が凸曲面に加工されたコアレスファイバの他端
とが、伝送光の蛇行周期の１／４の長さあるいはその奇
数倍の長さの二乗形屈折率分布を有する二乗形ファイバ
で接続されていることを特徴とするレンズ付きファイ
バ。 - 【請求項２】 前記シングルモードファイバは、前記一
端のコア径が拡大処理されている、請求項１のレンズ付
きファイバ。 - 【請求項３】 前記凸曲面が球面である、請求項１のレ
ンズ付きファイバ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7044456A JPH08292341A (ja) | 1995-02-23 | 1995-03-03 | レンズ付きファイバ |
| EP96903208A EP0759569A4 (en) | 1995-02-23 | 1996-02-22 | LENSED FIBER |
| US08/718,375 US5774607A (en) | 1995-02-23 | 1996-02-22 | Lensed-fiber with cascaded graded-index fiber chip configuration |
| PCT/JP1996/000398 WO1996026459A1 (fr) | 1995-02-23 | 1996-02-22 | Fibre equipee de lentille |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3528295 | 1995-02-23 | ||
| JP7-35282 | 1995-02-23 | ||
| JP7044456A JPH08292341A (ja) | 1995-02-23 | 1995-03-03 | レンズ付きファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292341A true JPH08292341A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=26374235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7044456A Pending JPH08292341A (ja) | 1995-02-23 | 1995-03-03 | レンズ付きファイバ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5774607A (ja) |
| EP (1) | EP0759569A4 (ja) |
| JP (1) | JPH08292341A (ja) |
| WO (1) | WO1996026459A1 (ja) |
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| US6822190B2 (en) | 2002-12-12 | 2004-11-23 | 3M Innovative Properties Company | Optical fiber or waveguide lens |
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| JP2006154868A (ja) * | 2006-03-09 | 2006-06-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レンズ機能付き光ファイバおよびその製造方法 |
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| JP3403327B2 (ja) | 1998-02-27 | 2003-05-06 | 古河電気工業株式会社 | 界分布変換光ファイバおよびその界分布変換光ファイバを用いたレーザダイオードモジュール |
| CN1341224A (zh) | 1999-02-05 | 2002-03-20 | 康宁股份有限公司 | 带有形状的光学元件的光纤组件及其制造方法 |
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| WO2012099769A2 (en) | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Corning Incorporated | Receptacle ferrule assemblies with gradient index lenses and fiber optic connectors using same |
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- 1995-03-03 JP JP7044456A patent/JPH08292341A/ja active Pending
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1996
- 1996-02-22 US US08/718,375 patent/US5774607A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1996-02-22 EP EP96903208A patent/EP0759569A4/en not_active Withdrawn
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| WO1996026459A1 (fr) | 1996-08-29 |
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