JPH0843680A - ロッドレンズ付き光ファイバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】組立て作業の簡易性を損なうことなく、ロッド
レンズとしてマルチモード光ファイバーを所定の長さに
切断して集光機能をもたせたものを用い、また、特別仕
様のフェルールを用いないで、一般市販品のキャピラリ
を用いることにより、低価格で製作可能なロッドレンズ
付き光ファイバーを提供することを目的としたものであ
る。 【構成】シングルモード光ファイバー１と、マルチモー
ド光ファイバー２′を所定の長さに切断して集光機能を
もたせたロッドレンズ２と、キャピラリ３とからなり、
前記シングルモード光ファイバー１の先端に前記ロッド
レンズ２を接触させた状態で前記キャピラリ３の孔に挿
入固定することにより、シングルモード光ファイバー１
と一体構造としたことを特徴とするロッドレンズ付き光
ファイバー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバーの端面
から出射する光を平行光に変換したり、光ファイバーの
端面から入射する光の高効率結合を可能にするためのロ
ッドレンズ付き光ファイバーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバーの端面から出射する光を平
行光にしたり、光ファイバーの端面から入射して伝播し
てきた光を小さなスポットに絞って効率良く光ファイバ
ーに結合するには、光ファイバーの端面にロッドレンズ
（コリメートレンズ）のような集光機能を有する光部品
を接合する必要がある。そこで、従来は、例えば半導体
レーザー光源と光ファイバーの端面との間に球レンズを
置いたり、あるいは光ファイバーの端面からの出射光を
平行光に変換する場合には、光ファイバーの端面に平板
マイクロレンズを用いる方法が採用されていた。しか
し、このような方法では、各レンズと半導体レーザー光
源や光ファイバーとの組立てにおいて、各部品の中心や
相互の間隔を高精度に保つ必要があるため、その組立作
業は煩雑で生産性が低いという問題があった。

【０００３】そこで、この組立て作業の問題を解決する
方法として、図３に示すように、クラッド１０ａの中心
にコア１０ｂを有する光ファイバー１０を内部に保持し
た光ファイバーフェルール１２と、ロッドレンズ１１を
保持したロッドレンズフェルール１３とをそれぞれ個別
に作製し、次に、平坦な二面からなるＶ字溝定盤上（図
示しない）で前記光ファイバーフェルール１２とロッド
レンズフェルール１３との外径を基準として両者の端面
を紫外線硬化接着剤１４を介して一体に接合してロッド
レンズ付き光ファイバーを構成したものである。

【０００４】また、従来の他のロッドレンズ付き光ファ
イバーとして、図４に示すように、クラッド１０ａの中
心にコア１０ｂを有する光ファイバー１０を内部に保持
する光ファイバー保持用孔１６と、ロッドレンズ１１を
内部に保持するロッドレンズ保持用孔１７とを有するフ
ェルール１５を用意し、前記光ファイバー保持用孔１６
に光ファイバー１０の端部を挿入し、前記ロッドレンズ
保持用孔１７にロッドレンズ１１を挿入してその端面を
光ファイバー１０の端面に接合してロッドレンズ付き光
ファイバーを構成したものである。

【０００５】前記のようなロッドレンズ付き光ファイバ
ーは、本出願人が先に特願平４−２２２５３０号として
出願している。このようなロッドレンズ付き光ファイバ
ーによれば、ロッドレンズ１１の集光機構により、光フ
ァイバー１０の端面から出て来る拡散光をロッドレンズ
１１を介して平行光に変換したり、また、ロッドレンズ
１１の端面から入射した光をこのロッドレンズ１１によ
って小さなスポットにして光ファイバー１０の端面に入
射させることが可能であり、また、フェルールの高い寸
法精度を利用して両者の相対位置合わせが簡単にできる
ことから、組立ての作業性が改善される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ここで用いら
れているロッドレンズ１１の長さは、伝播光の波長に合
わせてロッドレンズ内の光の伝播ピッチＰのＰ／４＋Ｎ
Ｐ／２（Ｎは整数）になっていることが必要であり、さ
らに、ロッドレンズ１１の外径は接続する光ファイバー
１０の外径と異なるため、光ファイバー１０とロッドレ
ンズ１１を一体化するフェルールもこれら光ファイバー
１０やロッドレンズ１１の外径に合った仕様になってい
なければならない。このようにロッドレンズやフェルー
ルが特別仕様になることは、これらの部品で構成される
ロッドレンズ付き光ファイバーの価格が高くなるという
問題が残されている。

【０００７】この発明は、組立て作業の簡易性を損なう
ことなく、ロッドレンズとしてマルチモード光ファイバ
ーを所定の長さに切断して集光機能をもたせたものを用
い、また、特別仕様のフェルールを用いないで、一般市
販品のキャピラリ（毛細管）を用いることにより、低価
格で製作可能なロッドレンズ付き光ファイバーを提供す
ることを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記のような課題を解決
するために、この発明では、シングルモード光ファイバ
ー１と、マルチモード光ファイバー２′を所定の長さに
切断して集光機能をもたせたロッドレンズ２と、キャピ
ラリ３とからなり、前記シングルモード光ファイバー１
の先端に前記ロッドレンズ２を接触させた状態で前記キ
ャピラリ３の孔に挿入固定することにより、シングルモ
ード光ファイバー１と一体構造としたことを特徴とする
ロッドレンズ付き光ファイバーとしたものである。

【０００９】

【作用】この発明は、組立て作業の簡易性を損なうこと
なく、前記シングルモード光ファイバー１の先端に前記
ロッドレンズ２を接触させた状態で前記キャピラリ３の
孔に挿入固定することによりロッドレンズ付き光ファイ
バーを構成することができ、また、前記ロッドレンズ２
としてマルチモード光ファイバー２′を所定の長さに切
断して集光機能をもたせたものを用い、また、特別仕様
のフェルールではなく、一般市販品のキャピラリ３を用
いることにより、低価格でロッドレンズ付き光ファイバ
ーを製作可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明のロッドレンズ付き光ファイ
バーの実施例について詳細に説明する。図１はこの発明
のロッドレンズ付き光ファイバーの構造を拡大して示し
たもので、１はクラッド１ａの中心にコア１ｂを有する
シングルモード光ファイバー、２は後述するマルチモー
ド光ファイバー２′を所定の長さに切断して集光機能を
もたさせたロッドレンズ、３は例えばガラス製のキャピ
ラリ、４はシングルモード光ファイバー１の被覆であ
り、前記シングルモード光ファイバー１の先端に前記ロ
ッドレンズ２を接触させた状態で前記キャピラリ３の孔
に挿入固定することにより、シングルモード光ファイバ
ー１と一体構造としたロッドレンズ付き光ファイバーを
構成したものである。

【００１１】図２はマルチモード光ファイバー２′の断
面と光の伝播状態を示したもので、２ａはクラッド、２
ｂはコア、Ｌは伝播光である。このマルチモード光ファ
イバー２′のコア２ｂの屈折率は軸中心で最も高く、外
側に向かって軸中心からの距離の二乗に比例して屈折率
が減少する、いわゆる二乗分布になっている。そのため
マルチモード光ファイバー２′の端面でコア２ｂの中心
点Ａからある角度で入射した伝播光Ｌは、屈折率の高い
方へ曲がろうとする性質があるため、図２に示すよう
に、一定の周期Ｐで蛇行しながら伝播して行く。

【００１２】図２より明らかなように、マルチモード光
ファイバー２′のコア２ｂの中心点Ａからある角度で入
射した伝播光Ｌは、その入射点（前記コア２ｂの中心点
Ａ）から１／４・Ｐ、１／４・Ｐ＋１／２・Ｐ、１／４
・Ｐ＋Ｐの各点でマルチモード光ファイバー２′の長手
方向と平行で、光ビーム径が最も大きく広がった状態と
なり、また、伝播光Ｌの入射点（前記コア２ｂの中心点
Ａ）から１／２・Ｐの点で、再び前記コア２ｂの中心Ａ
点に入射したときと同じ状態となり、以降、この状態が
１／２・Ｐを周期として繰り返される。

【００１３】したがって、前記コア２ｂの中心点Ａから
１／４・Ｐ、１／４・Ｐ＋１／２・Ｐ、１／４・Ｐ＋Ｐ
の各点までの所定の長さ１／４・Ｐ、Ｐ／４＋ＮＰ／２
（Ｎは整数）で切断して前記ロッドレンズ２とすること
ができ、このロッドレンズ２を前記シングルモード光フ
ァイバー１の先端に接合した図１に示すような構造にす
ると、シングルモード光ファイバー１からマルチモード
光ファイバー２′を所定の長さに切断して作られたロッ
ドレンズ２に入射した光は、そのロッドレンズ２の端面
で、光ビーム径が最大に拡大されて平行光となって出射
される。一方、光の進行方向を反対にすると、前記ロッ
ドレンズ２の端面に当たる光のうち最大の光ビーム径に
相当する部分の光が小さなスポットに変換されてシング
ルモード光ファイバー１に入射される。

【００１４】前記マルチモード光ファイバー２′を所定
の長さに切断して作られたロッドレンズ２の外径は、前
記シングルモード光ファイバー１の外径と同じ寸法の１
２５μｍである。また、前記ガラス製のキャピラリ３の
孔径は前記シングルモード光ファイバー１の外径より少
し大きい１２６μｍで、このガラス製のキャピラリ３の
孔の内周と、この孔に挿入したシングルモード光ファイ
バー１とロッドレンズ２の外周とを、紫外線硬化接着剤
で固定している。また、前記ガラス製のキャピラリ３の
外径は前記シングルモード光ファイバー１の被覆４の外
径と同じ２５０μｍ、長さは１０ｍｍで全体がコンパク
トな一体構造になっている。

【００１５】このような構造のロッドレンズ付き光ファ
イバーとすることにより、シングルモード光ファイバー
１を出てロッドレンズ２に入った光は、ロッドレンズ２
の中が二乗分布の屈折率になっているので、一定のピッ
チＰで蛇行しながら進もうとするが、ここで、ロッドレ
ンズ２の長さは、前記のようにマルチモード光ファイバ
ー２′を所定の長さ、すなわち、前記ピッチＰの１／４
・Ｐ、Ｐ／４＋ＮＰ／２（Ｎは整数）で切断して設定さ
れているので、シングルモード光ファイバー１からロッ
ドレンズ２に入った光ビーム径は、このロッドレンズ２
によって最大に拡大され、かつ、ロッドレンズ２の端面
と直角に出射されるので平行光が得られる。

【００１６】一方、光の進行方向を反対にすると、ロッ
ドレンズ２の端面から入射した光のうち、前述の最大光
ビーム径に相当する部分の光が、このロッドレンズ２に
よって小さなスポットに変換されて、シングルモード光
ファイバー１に入る。すなわち、光ファイバーの受光面
積は、シングルモード光ファイバー１のコア１ｂの径
（約１０μｍ）からマルチモード光ファイバー２′のコ
ア２ｂの径（約５０μｍ）に拡大したのと同じ効果が得
られるので、受光面積比で２５倍の高い結合効率が可能
となる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のロッド
レンズ付き光ファイバーは、シングルモード光ファイバ
ーと、マルチモード光ファイバーを所定の長さに切断し
て集光機能をもたせたロッドレンズと、キャピラリとか
らなり、前記シングルモード光ファイバーの先端に前記
ロッドレンズを接触させた状態で前記キャピラリの孔に
挿入固定することにより、シングルモード光ファイバー
と一体構造としたことを特徴とするので、ロッドレンズ
は一般市販品のマルチモード光ファイバーを所定の長さ
に切断して形成することができ、また、キャピラリも一
般の市販品のものを用いて構成されているために低価格
で製作できるだけでなく、このロッドレンズ付き光ファ
イバーは、この光ファイバーへの光入出力のどちらの用
途にも使えることから、一層の低価格化と広い応用が期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のロッドレンズ付き光ファイバーの構
造図である。

【図２】マルチモード光ファイバーの断面と光の伝播状
態を示したものである。

【図３】従来のロッドレンズ付き光ファイバーの構造図
である。

【図４】従来の他のロッドレンズ付き光ファイバーの構
造図である。

【符号の説明】

１ シングルモード光ファイバー １ａ クラッド １ｂ コア ２ ロッドレンズ ２′ マルチモード光ファイバー ２ａ クラッド ２ｂ コア ３ キャピラリ ４ シングルモード光ファイバーの被覆 １０ 光ファイバー １０ａ クラッド １０ｂ コア １１ ロッドレンズ １２ 光ファイバーフェルール １３ ロッドレンズフェルール １４ 紫外線硬化接着剤 １５ フェルール １６ 光ファイバー保持用孔 １７ ロッドレンズ保持用孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 光司 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式社内 (72)発明者 森中 彰 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 花房 廣明 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式社内 (72)発明者 千田 和憲 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式社内 (72)発明者 跡部 直之 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式社内 (72)発明者 中尾 直樹 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シングルモード光ファイバーと、マルチモ
   ード光ファイバーを所定の長さに切断して集光機能をも
   たせたロッドレンズと、キャピラリとからなり、前記シ
   ングルモード光ファイバーの先端に前記ロッドレンズを
   接触させた状態で前記キャピラリの孔に挿入固定するこ
   とにより、シングルモード光ファイバーと一体構造とし
   たことを特徴とするロッドレンズ付き光ファイバー。