JPH0915446A - マイクロ光コネクタ - Google Patents

マイクロ光コネクタ

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JPH0915446A
JPH0915446A JP16317095A JP16317095A JPH0915446A JP H0915446 A JPH0915446 A JP H0915446A JP 16317095 A JP16317095 A JP 16317095A JP 16317095 A JP16317095 A JP 16317095A JP H0915446 A JPH0915446 A JP H0915446A
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JP
Japan
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optical
light
transmissive substrate
optical fiber
flat plate
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JP16317095A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Ueda
哲司 植田
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Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性が良く、かつ軸ずれによる結合損失が
少ないマイクロ光コネクタを得ること。 【構成】 シングルモード光ファイバ31は、そのコア
部32の先端近傍が先端に向かって連続して拡大してお
り、その先端部分はクラッド部33の先端から光軸方向
に剥き出され凸部34を形成している。このような構造
のシングルモード光ファイバ31は、光透過性基板36
の凹部37と嵌合され、光学的な結合を行う。コア部3
2の径が凸部34において実質的に拡大しているので、
伝送光61が光軸62から多少ずれても結合損失が生じ
にくい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光デバイスや受光デバ
イス等の光コンポーネントと光ファイバを光学的に結合
するためのマイクロ光コネクタに係わり、特に光透過性
を有する基板と光ファイバが結合するためのマイクロ光
コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】光透過性を有する基板としての光透過性
基板とシングル(単一)モード光ファイバを無調整で結
合するマイクロ光コネクタが従来から提案されている。
レンズや光導波路等の光透過性基板とシングルモード光
ファイバを光学的に結合するためのものである。
【0003】図9は従来のこのようなマイクロ光コネク
タの要部を示したものである。光透過性基板11は、例
えばガラス基板や結晶材料基板上に形成された平板マイ
クロレンズや、LiNbO3 (ニオブ酸リチウム)や石
英ガラス等によって形成された光導波路である。この光
透過性基板11における伝送光の光軸と交わる面上に
は、凹部12が形成されている。シングルモード光ファ
イバ13は、その先端部分でクラッド部14からコア部
15がコーン形状あるいは円錐形状に突出している。こ
の凸部16が凹部12に嵌合するようにシングルモード
光ファイバ13を光透過性基板11に突き当てること
で、両者の光学的な結合が無調整で行われる。
【0004】このマイクロ光コネクタで凹部12は、平
板マイクロレンズの場合に各レンズの拡散面の裏面上に
光軸を一致させて形成されている。また、光導波路の場
合、凹部12は伝送路の端部の光軸上に形成されてい
る。光透過性基板11の面上の凹部12は、マスクを用
いたエッチングや精密機械加工あるいは円錐型圧子によ
る熱間プレス成形で形成される。これに対して、シング
ルモード光ファイバ13の先端部の凸部16の方は、選
択的エッチングや精密機械加工により形成される。
【0005】このような従来のマイクロ光コネクタで
は、結合を無調整で行うことができるものの、所定の場
合に光軸のずれが発生し、結合損失が大きくなるという
問題がある。この原因としては、(a)伝送光に対する
軸ずれが発生する場合と、(b)凹部12に対して凸部
16が片寄って固定される場合とが考えられる。
【0006】図10は、伝送光に対する軸ずれが発生す
る場合を示したものである。光透過性基板11中を矢印
で示すように伝送光21が進行するものとする。この場
合には伝送光21の進路が凹部12の中心から外れてい
る。このため、凹部12と凸部16が正確に嵌合してい
るとしても、一点鎖線で示すシングルモード光ファイバ
13の光軸22と伝送光21の進路がずれている。この
ため、光軸ずれが発生し、結合損失が大きくなる。
【0007】図11は、凹部に対して凸部が片寄って固
定された場合を示している。この例では凹部12の径が
相対的に大きく、凸部16がこのために片寄って固定さ
れている。矢印で示すように伝送光23は凹部12の中
心軸に向けて進行するが、凸部16が片寄って結合する
ために、一点鎖線で示すシングルモード光ファイバ13
の光軸22と伝送光23の進路にずれが発生する。この
ために、両者の結合損失が大きくなることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような結合損失を
軽減させるために、従来では(a)凹部12が光透過性
基板11の光軸に対して軸ずれが発生しないように高精
度に位置決めを行い、高精度に凹部12を製造する必要
があった。また、(b)凹部12と凸部16が両者の間
で隙間を生じさせず、角度ずれも発生させないように精
度よく嵌合するようにする必要があり、このために両者
の嵌合部位の寸法や形状を精度よく設定する必要があっ
た。したがって、従来のマイクロ光コネクタでは、正確
な位置設定等の必要性から生産に要する時間が長時間化
したり、作業者の熟練度を要求することになった。また
製品の歩留りが悪いので、生産効率が良くなく、コスト
ダウンを図りにくいといった問題もあった。特にシング
ルモード光ファイバ13は、そのコア部15の直径が小
さいので、高精度な加工で結合損失を少なくすることは
困難であった。
【0009】そこで本発明の目的は、生産性が良く、か
つ軸ずれによる結合損失が少ないマイクロ光コネクタを
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、(イ)光透過性を有し光ビームの射出面に光ビーム
の進路とほぼ一致させてこの進路と対称な形状の凹部を
有する光透過性基板と、(ロ)コア部の直径がクラッド
部の先端に向けて増大しており、かつコア部の先端がク
ラッド部の先端から軸方向に前記した凹部の深さの範囲
内で突き出しており、その突出部分が軸方向に対称な形
状を有し前記した凹部と突出部分との嵌合状態で光透過
性基板との光学的な結合を行うシングルモード光ファイ
バとをマイクロ光コネクタに具備させる。
【0011】この請求項1記載の発明では、シングルモ
ード光ファイバのコアの径をクラッド部の先端に向けて
増大することでコアの突出部の断面積を拡大すると共
に、光透過性基板にはこれに対応したサイズの凹部を形
成してこれらを嵌合することで、受光可能な面積を増大
させ、軸ずれが若干生じた場合でも光透過性基板とシン
グルモード光ファイバの結合損失が発生しにくい構造と
している。なお、シングルモード光ファイバのクラッド
部の外径は一定であってもよいし、コア部の直径が増大
した箇所で増大していてもよい。
【0012】請求項2記載の発明では、光透過性基板に
平板マイクロレンズが1つ形成されており、この平板マ
イクロレンズの光ビームの拡散面の裏面上に平板マイク
ロレンズの光軸と一致するように前記した凹部が1つ形
成されていることを特徴としている。これにより、光透
過性基板に形成された1つの平板マイクロレンズとシン
グルモード光ファイバの光学的な結合を良好にすること
ができる。
【0013】請求項3記載の発明では、光透過性基板に
平板マイクロレンズが複数形成されており、これらの平
板マイクロレンズの光ビームの拡散面の裏面上にそれぞ
れ平板マイクロレンズの光軸が一致するように前記した
凹部が1つずつ形成されており、これら各凹部にそれぞ
れシングルモード光ファイバの凸部が1対1に対応して
嵌合されることでそれぞれの光学的な結合を行うことを
特徴としている。これにより、光透過性基板に形成され
た複数の平板マイクロレンズとこれらに対応するシング
ルモード光ファイバの光学的な結合をそれぞれ良好にす
ることができる。
【0014】請求項4記載の発明では、光透過性基板に
光導波路が1つ形成されており、この光導波路の端部に
前記した凹部が形成されていることを特徴としている。
これにより、光透過性基板に形成された1つの光導波路
とシングルモード光ファイバの光学的な結合を良好にす
ることができる。
【0015】請求項5記載の発明では、光透過性基板に
光導波路が複数形成されており、これらの光導波路の端
部にそれぞれ前記した凹部が形成されており、これら各
凹部にそれぞれシングルモード光ファイバの凸部が1対
1に対応して嵌合されることでそれぞれの光学的な結合
を行うことを特徴としている。これにより、光透過性基
板に形成された複数の光導波路とこれらに対応するシン
グルモード光ファイバの光学的な結合をそれぞれ良好に
することができる。
【0016】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例における結合前の
マイクロ光コネクタの要部を表わしたものである。本実
施例のシングルモード光ファイバ31は、そのコア部3
2の先端近傍が先端に向かって連続して拡大しており、
コア拡大部32Aを形成している。また、コア拡大部3
2Aの先端部分はクラッド部33の先端から光軸方向に
剥き出され凸部34を形成している。
【0018】このようなコア拡大部32Aを有するファ
イバはTEC光ファイバと呼ばれている。TEC光ファ
イバは、1990年電子情報通信学会秋季全国C−28
6の“コア拡大光ファイバによる光コネクタの低損失
化”によって報告されている。ここでは、シングルモー
ド光ファイバを電気炉やバーナ等の加熱手段で局所加熱
し、コア部のGe(ゲルマニウム)をクラッド部に拡散
させて、径を先端複写に向かって拡大することが示され
ている。この学会発表で示された光コネクタは、2つの
シングルモード光ファイバ(TEC光ファイバ)の先端
部をスリーブ内で面接触させて光学的な結合を行うもの
であり、2つのコアの部分の軸心が微妙にずれてもこれ
らのコア部分の面積が拡大しているので、結合損失が発
生しにくい。また、このようなTEC光ファイバでは、
屈折率分布変化部においてコア部32からクラッド部3
3への放射損失がほとんど生じないことが特徴とされて
いる。
【0019】このような構造のシングルモード光ファイ
バ31は、光透過性基板36と結合を行う。光透過性基
板36には、本来のコア部32の径よりもその径を拡大
された凸部34を嵌合する形状の凹部37が形成されて
いる。
【0020】図2は、光透過性基板にシングルモード光
ファイバが突き当てられた状態を表わしたものである。
光透過性基板36の凹部37に、シングルモード光ファ
イバ31の凸部34が嵌合している。この光透過性基板
36は、ホウケイ酸ガラス等の基板や結晶材料等の基板
上に形成された平板マイクロレンズや、LiNbO3
石英ガラス等によって形成された光導波路である。
【0021】図3は、平板マイクロレンズ上に凹部が形
成された場合における光の伝達の様子を表わしたもので
ある。レーザダイオード(LD)等の発光デバイス41
から出射された伝送光42は平板マイクロレンズ43の
拡散面に到達し、屈折率を変化させた拡散部44を通過
するときに矢印で進路を示したように集光する。凹部3
7は、拡散面の裏面上に各レンズの光軸と一致させて形
成されている。したがって、伝送光42は凹部37に集
光し、シングルモード光ファイバ31の凸部34を通っ
てコア部32内に伝送される。
【0022】図4は、光導波路に凹部が形成された場合
における光の伝達の様子を表わしたものである。この場
合には、光導波路51の端部にシングルモード光ファイ
バ31の光軸とその中心が一致するように凹部37が配
置されている。この凹部37に嵌合するシングルモード
光ファイバの凸部34の径が光導波路51の径よりも大
きい場合、より低損失で両者の結合を実現するために
は、光導波路51からコア径の拡大したTEC光ファイ
バ(シングルモード光ファイバ)31方向への光信号の
伝送が有効である。
【0023】ところで、光透過性基板36とシングルモ
ード光ファイバ31を結合する際には、光透過性基板3
6の面上に形成された凹部にTEC光ファイバの凸部3
4を突き当て、接着剤等を用いて固定する。
【0024】図5は、光透過性基板とシングルモード光
ファイバを結合した際に、凹部の配置が光軸からずれた
場合を表わしたものである。光透過性基板36の凹部3
7はシングルモード光ファイバ31の凸部34と精度良
く嵌合している。この例では光透過性基板36を伝送さ
れる伝送光61は凹部37の中心からずれている。この
ため、伝送光61はシングルモード光ファイバ31にそ
のコア部32の中心(光軸62)からずれて入射するこ
とになる。しかしながら、TEC光ファイバが使用され
ているために凹部37および凸部34の径が大きい。こ
のため、凸部34の受光面積が大きく、損失の増加が少
ない状態で光学的な結合が可能になる。
【0025】図6は、同様に光透過性基板とシングルモ
ード光ファイバを結合した際に凹部が凸部よりも径が大
きく、光軸と直角方向に軸ずれを生じさせた場合を表わ
したものである。この場合には、伝送光71が光透過性
基板36の凹部37の中心に到達したとしても、これは
シングルモード光ファイバ31の光軸62とずれてい
る。しかしながらこの例の場合でも、TEC光ファイバ
の凸部34の受光面積が通常のコア部32をそのまま突
出させたものよりも大きいので、損失の増加が少ない状
態で光学的な結合が可能になる。
【0026】以上説明した実施例では、図1に示したよ
うに光透過性基板36に光軸方向にほぼ等しい深さの円
筒状の窪みからなる凹部37を形成し、シングルモード
光ファイバ31側では凸部34をこの凹部37に隙間無
く嵌合する転写形状の凸部34を形成することにした。
このような凹部37および凸部34の形状は各種の変形
が可能である。
【0027】図7は、結合部位の第1の変形例を表わし
たものである。この変形例では、光透過性基板36に円
錐形状で光軸に対して対称形状の窪みからなる凹部37
Aが形成されている。シングルモード光ファイバ31の
方は、その凸部34Aが凹部37Aに隙間無く嵌合する
円錐形状となっている。
【0028】図8は、結合部位の第2の変形例を表わし
たものである。この変形例では、シングルモード光ファ
イバ31の方は、その凸部34Bが半球状となってい
る。この場合の光透過性基板36側の凹部37Bは図1
に示したようなわずかにテーパのつけられた円筒状の窪
みであってもよいし、図7に示したような円錐状の窪み
であってもよい。また、凸部34Bと隙間無く嵌合する
半球状の窪みであってもよい。これらの窪みは、光軸に
対して対称形状となっていることはもちろんである。
【0029】各種形状の凸部34、34A、34Bは、
選択的エッチングや精密機械加工によって作成すること
ができる。先球形状の凸部34Bの場合には、加熱処理
によっても作成することができる。各種形状の凹部3
7、37A、37Bの方は、マスク等によるエッチング
や、精密機械加工あるいは円錐型等の所定の形状をした
圧子を用いたプレス成形によって作成することができ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ングルモード光ファイバのコアの径をクラッド部の先端
に向けて増大することでコアの突出部の断面積を拡大す
ると共に、平板マイクロレンズや光導波路等からなる光
透過性基板にはこれに対応したサイズの凹部を形成して
これらを嵌合することで、受光可能な面積を増大させる
ことにした。したがって、軸ずれが若干生じた場合でも
光透過性基板とシングルモード光ファイバの結合損失が
発生しにくい。また、シングルモード光ファイバと光透
過性基板の位置決めが容易にできるという利点がある。
また、本発明ではシングルモード光ファイバの凸部を光
透過性基板の凹部に嵌合することにしたので、両者の位
置決めと固定が容易になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における結合前のマイクロ光
コネクタの要部を表わした断面図である。
【図2】光透過性基板にシングルモード光ファイバが突
き当てられた状態を表わした断面図である。
【図3】平板マイクロレンズ上に凹部が形成された場合
における光の伝達の様子を表わした断面図である。
【図4】光導波路に凹部が形成された場合における光の
伝達の様子を表わした断面図である。
【図5】光透過性基板とシングルモード光ファイバを結
合した際に、凹部の配置が光軸からずれた場合を表わし
た断面図である。
【図6】光透過性基板とシングルモード光ファイバを結
合した際に凹部が凸部よりも径が大きく光軸と直角方向
に軸ずれを生じさせた場合を表わした断面図である。
【図7】結合部位の第1の変形例を表わした断面図であ
る。
【図8】結合部位の第2の変形例を表わした断面図であ
る。
【図9】従来の結合前のマイクロ光コネクタの要部を示
した断面図である。
【図10】図9に示したマイクロ光コネクタで光軸ずれ
が発生した第1の例を示した断面図である。
【図11】図9に示したマイクロ光コネクタで光軸ずれ
が発生した第2の例を示した断面図である。
【符号の説明】
31 シングルモード光ファイバ 32 コア部 32A コア拡大部 33 クラッド部 34 凸部 36 光透過性基板 37 凹部 42、52、61、71 伝送光

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光透過性を有し光ビームの射出面に光ビ
    ームの進路とほぼ一致させてこの進路と対称な形状の凹
    部を有する光透過性基板と、 コア部の直径がクラッド部の先端に向けて増大してお
    り、かつコア部の先端がクラッド部の先端から軸方向に
    前記凹部の深さの範囲内で突き出しており、その突出部
    分が軸方向に対称な形状を有し前記凹部と突出部分との
    嵌合状態で光透過性基板との光学的な結合を行うシング
    ルモード光ファイバとを具備することを特徴とするマイ
    クロ光コネクタ。
  2. 【請求項2】 前記光透過性基板に平板マイクロレンズ
    が1つ形成されており、この平板マイクロレンズの光ビ
    ームの拡散面の裏面上に平板マイクロレンズの光軸と一
    致するように前記凹部が1つ形成されていることを特徴
    とする請求項1記載のマイクロ光コネクタ。
  3. 【請求項3】 前記光透過性基板に平板マイクロレンズ
    が複数形成されており、これらの平板マイクロレンズの
    光ビームの拡散面の裏面上にそれぞれ平板マイクロレン
    ズの光軸が一致するように前記凹部が1つずつ形成され
    ており、これら各凹部にそれぞれ前記シングルモード光
    ファイバの凸部が1対1に対応して嵌合されることでそ
    れぞれの光学的な結合を行うことを特徴とする請求項1
    記載のマイクロ光コネクタ。
  4. 【請求項4】 前記光透過性基板に光導波路が1つ形成
    されており、この光導波路の端部に前記凹部が形成され
    ていることを特徴とする請求項1記載のマイクロ光コネ
    クタ。
  5. 【請求項5】 前記光透過性基板に光導波路が複数形成
    されており、これらの光導波路の端部にそれぞれ前記凹
    部が形成されており、これら各凹部にそれぞれ前記シン
    グルモード光ファイバの凸部が1対1に対応して嵌合さ
    れることでそれぞれの光学的な結合を行うことを特徴と
    する請求項1記載のマイクロ光コネクタ。
JP16317095A 1995-06-29 1995-06-29 マイクロ光コネクタ Pending JPH0915446A (ja)

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Effective date: 19980120