JPH10111417A - 光ファイバ心線とその端面加工法 - Google Patents

光ファイバ心線とその端面加工法

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JPH10111417A
JPH10111417A JP8283146A JP28314696A JPH10111417A JP H10111417 A JPH10111417 A JP H10111417A JP 8283146 A JP8283146 A JP 8283146A JP 28314696 A JP28314696 A JP 28314696A JP H10111417 A JPH10111417 A JP H10111417A
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optical fiber
core
fiber
face
single mode
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JP8283146A
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English (en)
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Toshiaki Kuroba
敏明 黒羽
Yoshito Uda
芳人 宇田
Hiroshi Minamiguchi
博 南口
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Kanzacc Co Ltd
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Kyowa Electric Wire Co Ltd
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  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の光ファイバの端面を開口数の大きい構
造とすることにより、該光ファイバを発受光素子である
半導体光源などと結合する際に結合効率を向上させる。 【解決手段】 高開口数シングルモード光ファイバを通
常のシングルモード光ファイバの端面に融着接続し、高
開口数シングルモード光ファイバを一定長に定め、その
端面が平坦である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通常の光ファイバ
の端面を開口数の大きい構造とすることにより、該光フ
ァイバを発受光素子である半導体光源などと結合する際
に結合効率を向上させる光ファイバ心線とその端面加工
法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバによる光通信などでは、シン
グルモードの光ファイバをLDやPDなどの発受光素子
と結合する際に、例えば直径125μmの光ファイバの
コア径は一般に10μmというように細い。光源が例え
ば半導体レーザであると、該光源から出た光は光ファイ
バの開口数よりも大きい出射角度になってしまい、光フ
ァイバのコア内へ殆ど伝播できず、光ファイバとの直接
結合では結合効率が非常に低くなる。このため、通常は
光ファイバと光源との間にレンズを配置し、出射する光
の広がりを集束させている。このレンズには、円柱レン
ズ,球レンズ,集束レンズ,先球ファイバなどが用いら
れている。
【0003】 レンズ結合作業は、光ファイバの先端部
からプラスチック被覆層を除去し、さらにこの光ファイ
バ先端部を円筒形フェルールに挿入して接着剤で固定す
ることを要し、その実装に非常に手間が掛ることにな
る。また、マイクロレンズなどの光学系が、光ファイバ
の先端とLDやPDなどの発受光素子との間に介在する
と、機器の小型化及び高密度の実装に関して障害とな
り、多心の光ファイバアレーでは各ファイバの近接配置
が不可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特公昭61−2281
号公報では、シングルモードの光ファイバを発受光素子
と結合するために、光ファイバのコア部を先球加工し、
中間にレンズ系を配置することを省略している。この端
面加工法は、コアをむき出しにした後に先端を球状に溶
融することにより、その切断端を直径20μm程度に先
球化する。この端面加工法では、光ファイバの先球部に
おいてクラッド部が表面張力によってコア端面を部分的
に覆ってコア端面が小さくなる。光ファイバの先球部に
おいて、コア先球が直径10μmよりもはるかに小さく
なる結果、先球加工した光ファイバは、発受光素子と結
合すれば直接結合よりも結合効率は良いけれども、その
結合効率は予想よりも低くなってしまう。
【0005】 また、光ファイバを半導体光源と直接結
合して高結合効率を得るために、狭出射角半導体レーザ
と高開口数シングルモード光ファイバとの直接結合型モ
ジュールを使用することが研究発表されている。この使
用態様では、シングルモード光ファイバについて開口数
を大きくするとコア径が小さくなることに問題がある。
例えば、通常のシングルモード光ファイバでは、開口数
0.11〜0.12,拡がり角12.6〜13.8°でコア
径が10μmであるのに対し、開口数0.25〜0.2
7,拡がり角31°であるとコア径は3μmにすぎな
い。
【0006】 このため、高開口数シングルモード光フ
ァイバを発受光素子と結合すると、結合効率の改善には
有効であっても、コア径が小さいためにコネクタ接続に
おいて伝送損失が大きくなってしまう。この損失を小さ
くするには、フェルールの構造についていっそうの高精
度が要求され、該フェルールの製造コストが非常に高く
なる。しかもフェルールとの接続作業にも高精度が要求
され、その作業に非常に手間が掛かることになる。
【0007】 本発明者らは、高開口数シングルモード
光ファイバに関する前記の問題点を種々検討・実験した
結果、高開口数シングルモード光ファイバを通常のもの
に融着接続することにより、光源から出た光を効率良く
光ファイバの端面に入出射させることに成功したもので
ある。したがって、本発明の目的は、光ファイバを半導
体光源などと結合する際に、融着接続した高開口数シン
グルモード光ファイバ小片を介して、光源と高効率で結
合できて長距離伝送に有利な光ファイバ心線を提供する
ことである。本発明の他の目的は、単心または多心の光
ファイバアレーについて、光源との結合効率が向上する
光ファイバ心線の端面加工法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る端面加工法は、通常のシングルモード
光ファイバ(以下、通常ファイバと略記)2の端面を平
滑に切断するとともに、高開口数シングルモード光ファ
イバ(以下、高NAファイバと略記)4の端面を平滑に
切断し、この両端面を融着接続する(図1参照)。図2
に示すように、高NAファイバ4をさらに一定長に切断
すると、端面が平坦である高NAファイバ小片6を有す
る光ファイバ心線8を得る。本明細書において、「通常
ファイバ」とは、開口数0.11〜0.12,拡がり角1
2.6〜13.8°でコア径が10μm前後であるシング
ルモード光ファイバを意味し、「高NAファイバ」と
は、開口数0.25〜0.27,拡がり角31°でコア径
が3μm前後であるシングルモード光ファイバを意味す
る。ここで高NAファイバは、シングルモード条件を満
たすことに限定するものではなく、コア径が3〜10μ
mの範囲のものでもよい。
【0009】 本発明方法では、高NAファイバ小片6
を一定長に切断した後に、高NAファイバ小片6の先球
加工により、該小片において平坦なクラッド面10から
コア部12のみを突出させると好ましい。この先球加工
では、化学エッチングによって高NAファイバ小片6の
端部を処理することにより、コア部12のみを突出さ
せ、さらにコア先端14を球面状にする。化学エッチン
グ処理として、高NAファイバ小片6の端部をフッ化ア
ンモニウムを含むフッ化水素酸水溶液に浸漬すると好ま
しい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ心線8は、図
1に示すように、高NAファイバ4を通常ファイバ2の
端面に融着接続している。この際に、ファイバ2,4
は、あらかじめ公知のファイバ切断器などによって端面
を平滑に切断する。ファイバ2,4は同一径であるか
ら、公知の融着接続機を用いて平滑な両端面を容易且つ
正確に接続できる。光ファイバ心線8では、高NAファ
イバ4を小片6に切断した構造に限定するものでなく、
該高NAファイバは長いものであってもよく、長寸の場
合には融着接続部の補強の点に顧慮すべきである。一般
に、融着接続部は、光ファイバの被覆が除去されて機械
的強度が劣化しており、そのままでは破損する可能性が
あるため、ピアノ線を含む熱収縮チューブなどで被覆し
て補強することが望ましい。なお、この場合は、高NA
ファイバがシングルモード条件を満たすことが必要とな
る。
【0011】 光ファイバ心線8について、高NAファ
イバ4をさらに一定長に切断することにより、端面が平
滑である高NAファイバ小片6を有する光ファイバを得
ることができる。高NAファイバ4が小片6のように数
mmの長さであれば、ファイバ端部は本来裸ファイバで
取り扱う部分で機械的強度を必要としないから、使用に
際して問題とはならない。
【0012】 光ファイバ心線16では、高NAファイ
バ小片6を一定長に切断してから、該小片の端部を化学
エッチングで処理する。高NA光ファイバ小片6の端部
をフッ化アンモニウム(NH4F)を含むフッ化水素酸
水溶液などのエッチング溶液に垂直に浸漬し、この状態
で長時間保持するとコア部12のみが円錐状に突出する
(図3参照)。さらに円錐状のコア部12を公知の研磨
機によって加工すると、コア先端14が研磨されて球面
状になる(図4参照)。
【0013】 定偏波光ファイバを使用する場合には、
定偏波光ファイバを化学エッチングで処理すると、その
クラッドに応力付与層を設けていることにより、該ファ
イバ端面だけが平坦にならず、コア部とともに応力付与
層も突出して凸状になってしまう。このため、定偏波フ
ァイバを通常ファイバ2として高NAファイバ4と融着
接続すると、その端部を化学エッチングで処理しても前
記のような問題は全く発生しないので好ましい。
【0014】 光ファイバ心線8,16を半導体レーザ
などの発受光素子と直接結合するには、該光ファイバ心
線を円筒形フェルール(図示しない)に挿入し、エポキ
シ樹脂のような接着剤などで固定してフェルールごと使
用すればよい。光ファイバ心線8,16では、溶融接続
した高NAファイバ小片6の端面10が平坦であること
により、多心の光ファイバテープであっても各光ファイ
バの先端を揃えることが容易である。例えば、多心の光
ファイバテープをアレー化するには、光ファイバテープ
における各光ファイバをそれぞれ多心フェルールや溝形
シリコンチップ(図示しない)のV溝にそれぞれ嵌入
し、各ファイバ端面10を定規に当てれば容易に一列に
揃えることができ、この後にファイバ全体を接着剤など
で固定すればよい。
【0015】 また、図5に示すように、多心の高NA
ファイバテープ17の端面を、多心のシングルモード光
ファイバテープ18の端面に一体的に融着接続してもよ
い。高NAファイバテープ17を所定の長さに切断して
から、高NAファイバテープ小片20の端部をエッチン
グ溶液に垂直に浸漬する。この後に、光ファイバテープ
全体を多心フェルールや溝形シリコンチップに挿入して
接着剤などで固定すればよい。
【0016】 光ファイバ心線が多心の光ファイバテー
プからなる場合、集束レンズに相当する同径の高NAフ
ァイバ小片が先端に位置するから、各光ファイバを多心
フェルールやシリコンチップへの実装が容易であり、レ
ンズ付きの光ファイバアレーとして使用できる。インタ
ーコネクトに用いる光ファイバアレーについて、各ファ
イバの先端誤差を例えばLDで1μm以下、PDで10
μm以下を要求しており、この要求にも光ファイバ心線
24は十分に対応可能である。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例1 単心の光ファイバ心線8として、波長1.3μm用通常
ファイバ2(開口数0.12,コア径10μm,比屈折
率差0.35%)を用いる。通常ファイバ2の端面に、
高NAファイバ(開口数0.25,コア径3.2μm,比
屈折率差1.5%)を融着接続した後に、該高NAファ
イバを接続部から1mmの部位18(図2)で切断し、
端面が平滑である高NAファイバ小片6を形成する。
【0018】 得た光ファイバ心線8について、水平拡
がり角25°,垂直拡がり角30°の半導体レーザの光
を入射すると、光ファイバ心線8の結合効率は40〜5
0%に達した。一方、比較例として、端面を平滑に切断
した通常ファイバに対して半導体レーザの光を直接入射
すると、その結合効率は10%であった。この結果、光
ファイバ心線8は、未処理の光ファイバに比べて非常に
優れた結合効率を有することが判明する。
【0019】実施例2 実施例1で製造した光ファイバ心線8を用い、その高N
Aファイバ小片6の端部を液温25℃であるフッ化アン
モニウム(NH4F)を含むフッ化水素酸水溶液に垂直
に浸漬する。高NAファイバ小片6において、コア部1
2のみが円錐状に突出するまで1〜2時間浸漬する。
【0020】 円錐状に突出したコア部12について、
研磨機によってコア先端14の曲率が半径5〜7μmに
なるように研磨して球面状にする。得た光ファイバ心線
16について、実施例1で用いた半導体レーザの光を入
射すると、光ファイバ心線16の結合効率は50〜60
%に達した。
【0021】実施例3 図5に示す多心の光ファイバテープ21として、4心の
波長1.3μm用通常ファイバテープ18の端面に、4
心の高NAファイバテープ17の端面を一体的に融着接
続する。この後に、高NAファイバテープ17を接続部
から1mmの部位22で切断し、高NAファイバテープ
小片20を形成する。
【0022】 得た4心の光ファイバテープ21につい
て、実施例1で用いた半導体レーザの光を1心ずつ入射
して測定すると、光ファイバ心線24の結合効率は40
〜50%に達した。
【0023】実施例4 実施例3で製造した多心の光ファイバテープ21を用
い、その高NAファイバテープ小片20の端部を、液温
25℃のフッ化水素酸水溶液に垂直に浸漬する。高NA
ファイバテープ小片20を1〜2時間浸漬すると、各光
ファイバ心線24のコア部のみが円錐状に突出する。
【0024】 円錐状に突出した各コア部について、研
磨機によってコア先端の曲率が半径5〜7μmになるよ
うに研磨して球面状にする。得た光ファイバテープにつ
いて、実施例1で用いた半導体レーザの光を1心ずつ入
射して測定すると、各光ファイバ心線24の結合効率は
50〜60%に達した。
【0025】
【発明の効果】本発明に係る光ファイバ心線は、先端の
高NAファイバを通常ファイバの端面に融着接続するこ
とにより、高NAファイバの介在によって半導体レーザ
のような光源との結合効率を著しく向上させ、しかもこ
の融着接続では伝送損失が小さいという利点がある。こ
れに対し、高NAファイバ単独であると、コア径が小さ
いためにコネクタ接続において伝送損失が大きくなって
しまう。また、高NAファイバ単独では、長距離伝送に
おいて通常ファイバよりもファイバ自身の損失が大きい
うえに分散が大きく、この点において通常ファイバの方
が優れている。
【0026】 本発明は、結合効率をさらに上げるため
に高NAファイバ小片のコア部のレンズ効果を併用して
いる。また、定偏波光ファイバであっても、通常ファイ
バと同様に端面加工して、その結合効率を向上できる。
定偏波光ファイバについて、そのクラッドに応力付与層
を設けられていても、先端の高NAファイバ小片のコア
部を球面状に加工する際に影響を及ぼすことはなく、本
発明は通常ファイバが定偏波光ファイバである場合にも
有益である。
【0027】 本発明の光ファイバ心線では、溶融接続
した高NAファイバ小片の端面が平坦であることによ
り、多心の光ファイバテープであっても各光ファイバの
先端を揃えることが容易である。例えば、多心の光ファ
イバテープをアレー化するために、各光ファイバをそれ
ぞれ多心フェルールや溝形シリコンチップにそれぞれ嵌
入すれば、各ファイバ端面を突き当て固定するだけで容
易に揃えることができる。また、多心の高NAファイバ
テープをそのまま多心の通常ファイバテープの端面に融
着接続すれば、単心の光ファイバ心線とほぼ同様に化学
エッチングによって処理できる。
【0028】 本発明は、多心の光ファイバアレーにつ
いても適用できるから、近年のように情報処理量が急激
に増大し、しかも高速処理が要求されるようになって、
多チャンネルの光回路の需要に対応させるように多心フ
ァイバアレーの生産量が急増しているので有益である。
本発明方法は、単心の光ファイバ用だけでなく、多心の
光ファイバアレーでも単心の場合とほぼ同様に手間が掛
らず、製造上の問題もなくて実用化が十分に可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いる通常ファイバの端面および高
NAファイバの端面を示す拡大断面図である。
【図2】 高NAファイバの端面を通常ファイバの端面
に融着接続した状態を示す拡大断面図である。
【図3】 端部のコア部のみが円錐状に突出した高NA
ファイバ小片を有する通常ファイバを示す拡大断面図で
ある。
【図4】 本発明の光ファイバ心線の一例を示す拡大断
面図である。
【図5】 本発明の変形例の要部を示す概略斜視図であ
る。
【符号の説明】
2 通常ファイバ 4 高NAファイバ 6 高NAファイバ小片 8 光ファイバ心線 10 平坦なクラッド面 12 コア部 14 コア先端

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高開口数シングルモード光ファイバを通
    常のシングルモード光ファイバの端面に融着接続した光
    ファイバであって、高開口数シングルモード光ファイバ
    を一定長に定め、その端面が平坦である光ファイバ心
    線。
  2. 【請求項2】 高開口数シングルモード光ファイバ小片
    を通常のシングルモード光ファイバの端面に融着接続し
    た光ファイバであって、高開口数シングルモード光ファ
    イバ小片を一定長に定め、そのファイバ小片におけるコ
    ア部のみを突出させ、そのコア先端が球面状である光フ
    ァイバ心線。
  3. 【請求項3】 通常のシングルモード光ファイバが定偏
    波光ファイバである請求項1または2記載の光ファイバ
    心線。
  4. 【請求項4】 多心の光ファイバテープからなり、各通
    常のシングルモード光ファイバごとに高開口数シングル
    モード光ファイバ小片を融着接続した光ファイバアレー
    である請求項1または2記載の光ファイバ心線。
  5. 【請求項5】 通常のシングルモード光ファイバの端面
    を平滑に切断するとともに、高開口数シングルモード光
    ファイバの端面を平滑に切断し、この両端面を融着接続
    した後に、高開口数シングルモード光ファイバを所定の
    長さに切断し、さらにその光ファイバ小片におけるコア
    部のみを突出させ、コア先端が球面状になるように先球
    加工する光ファイバ心線の端面加工法。
  6. 【請求項6】 通常のシングルモード光ファイバの端面
    を平滑に切断するとともに、高開口数シングルモード光
    ファイバの端面を平滑に切断し、この両端面を融着接続
    した後に、高開口数シングルモード光ファイバを所定の
    長さに切断し、さらにその光ファイバ小片の端部を化学
    エッチングによって処理して、平坦なクラッド面からコ
    ア部のみを突出させ、バフを同軸方向の反対側からコア
    先端に押しつけて研磨し、該コア先端が球面状になるよ
    うに先球加工する光ファイバ心線の端面加工法。
  7. 【請求項7】 高開口数シングルモード光ファイバ小片
    の端部をフッ化アンモニウムを含むフッ化水素酸水溶液
    に垂直に浸漬する請求項5または6記載の端面加工法。
JP8283146A 1996-10-04 1996-10-04 光ファイバ心線とその端面加工法 Pending JPH10111417A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000019253A1 (fr) * 1998-09-29 2000-04-06 The Furukawa Electric Co., Ltd. Fibre optique
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WO2014133000A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 株式会社フジクラ 光ファイバ、ポンプコンバイナ、および光増幅デバイス

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