JPH11287923A - 光結合システムおよびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光要素間に所定の間隔と角度的方向付けを持
つ信頼性のある光結合システムを提供する。 【解決手段】 フェルール１２に収納したファイバー１
４とレンズ１６を結合するときに、エポキシ層等により
光透過を遮らない中央開放領域２０と、フェルール１２
とレンズ１６の結合端面１５，１７を結合するための相
対する平らな表面２１を持つスタンドオフ要素２０を設
ける。使用に当って、開放領域２０をファイバー１４の
端部およびレンズ１６の希望するポートと整合し、エポ
キシ等の接着剤により前記表面２１を前記結合端面１
５，１７に取り付け、中央開放領域２０にエポキシは適
用しない。ファイバー１４とレンズ１６との整合はスタ
ンドオフ要素２０の平らな表面２１により確立される。
エポキシを介さず中央開放領域２０を通して光伝搬させ
ることで、損失を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光要素同士を結合
する際に光要素間の信頼性のある、特に画一的な結合を
提供する光結合システムおよびその作製方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】最も一般的な光接続（光結合）は、ファ
イバー（光ファイバ）とグレーデッド・インデックス
（GRIN）レンズのような視準レンズ間の接続である。こ
のような光結合はファイバー結合とも呼ばれるものであ
り、従来の一般的な結合器システム（結合器を用いた光
結合システム）は、支持フェルール内に支持したファイ
バー端部をスリーブ内に設け、フェルールの側面でレン
ズをスリーブの内腔に取り付けることにより、スリーブ
内でファイバとレンズとが連結されるようなスリーブを
有する。

【０００３】図８は、このような従来の光結合システム
（光結合要素ともいう）の一例を示すものであり、同図
には、フェルール１２内部のファイバー１４、およびレ
ンズ１６がその中で連結されているスリーブ３０を組み
込んだ光結合システムが示されている。フェルール１２
の側面とスリーブ３０の内壁との間にエポキシ３２が設
けられており、レンズ１６とスリーブ３０の内壁との間
にエポキシ３２が設けられており、従来の一般的な光結
合システムにおいては、このように、結合器としてのス
リーブ３０の内壁に光要素を取付けている。

【０００４】このような光結合システムにおいては、例
えば、レンズ１６の直径、フェルール１２の直径、ある
いはフェルール１２内の内腔の大きさ、および位置の製
造上の裕度はバラツキを生じ、このバラツキのため、こ
の種の光結合システムにおいては、例えばファイバー１
４とレンズ１６との結合のような、光要素の光結合に正
確な整合を果たすことが困難になる。すなわち、スリー
ブ３０は、フェルール１２、あるいはレンズ１６をその
最大の裕度で取り付けるために十分に大きな内径を持た
なければならないため、結果的に、より小さな構成要素
（すなわちファイバー１４等）はスリーブ内で不用意に
傾けられる。

【０００５】したがって、フェルール１２内のファイバ
ー１４の端部は常に同心的ではない。すなわち、フェル
ール１２の内径がファイバー１４に対して非常に大きか
ったり、フェルール１２の内腔からファイバー１４が完
全に芯出しされていなければ、ファイバー１４のレンズ
１６に対する配列を調整、あるいは整合することが必要
となる。このような整合を結合スリーブ３０の中で行な
うには限界がある。

【０００６】また、環境の温度変化もスリーブ結合器内
の光部品の結合状態を変化させる構成要素になる。すな
わち、環境の温度変化が結合の質にさらに悪影響を与え
る。それゆえ、多くの例では、ファイバーがレンズの光
軸に整合されるよりも、寧ろそれに近接したレンズのポ
ートに整合される方が好ましい場合がある。スリーブ結
合器の内部でこのようなことを調整することは不可能で
ある。

【０００７】光結合システムの別の一般的な例は、ファ
イバー１４をフェルール１２、あるいはファイバー管の
中に置き、管の端面をレンズ１６の面に直接合わせ、そ
の間にエポキシ３２の層を適用することにより連結して
ファイバーをグレーデッド・インデックス（GRIN）レン
ズのようなレンズ１６に結合することである。図９に
は、このような光結合システムの一例が示されており、
この光結合システムにおいては、同図に示すように、フ
ァイバー１４の端部を支持するフェルール１２の結合端
面がレンズ１６の結合端面とエポキシ３２の層で直接連
結されている。

【０００８】このように、レンズ１６とフェルール１２
を直接エポキシ３２により接続する光接続（光結合）
は、結合される構成要素の整合を容易にし、均一な連結
を与える。レンズ１６およびフェルール１２の端面は、
結合に際して望ましくない傾斜角を防ぐために信頼性を
もって平面に形成される。レンズ１６の光軸近傍にファ
イバー１４の位置取りを行なうことは、図８に示したよ
うなスリーブ結合器による規制なしに可能である。ま
た、フェルール１２内でファイバー１４が偏心していて
も、この偏心を補償する比較的容易な整合が可能であ
る。すなわち、フェルール１２内でファイバー１４が偏
心しているときには、その偏心量に対応させてレンズ１
６を比較的容易に位置合わせすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エポキ
シ３２は光の透過に対して完全に透明ではなく、あるい
は光透過性が均一ではない。したがって、エポキシ３２
の層を通した光の透過は、ある程度の損失を招く。

【００１０】ファイバー１４の端部をレンズ１６のよう
な光要素に結合するために、三つの位置変数、すなわち
構成要素間の間隔、光軸に対する結合点、および結合角
度がある。しかしながら、従来用いられている通常の結
合技術は、構成要素間の間隔、あるいは結合角度を調整
する便利な方法を提供しない。

【００１１】すなわち、光要素の光結合を行なうときに
は、構成要素間の距離を、精密に設定された設定距離と
することがしばしば望まれるが、これは、図９に示した
ように、直接エポキシ３２により光要素同士を結合する
接続では不可能である。一般的に、構成要素間の距離を
精密な設定距離とすることは、例えば基準となる基板上
に望ましい間隔を介して構成要素を配置し、配置した位
置において構成要素を接着剤で固定することにより達成
される。したがって、上記のように、基板などの基準を
持たずに、光要素同士を直接エポキシ３２により結合す
る方法によると、正確な分離、あるいは整合、および角
度的位置取りを行うことは困難である。

【００１２】また、上記のようにエポキシ３２により結
合する方法は、制御された結合器間隔に加えて、必要な
結合角度が変化する。正確な結合角度は、低損失結合を
行なうためには極めて微妙である。本出願と同じ企業に
譲渡された審査中の出願No.09/015,325において、入力
および出力ポートが二つの（GRINレンズ等の）視準レン
ズの光軸近傍に配置されている時には、入力ポートと出
力ポートとレンズとの実質的な結合損失は、第一GRINレ
ンズ、あるいは他のタイプの視準レンズの入力ポート
と、第二視準レンズの出力ポート間で発生するというこ
とが記されている。また、このとき、レンズ間の距離、
すなわち間隙も重要である、ということが記されてい
る。

【００１３】フィルタのような光要素はGRINレンズ間に
間隙を生じる。言い換えると、フィルタのようの光要素
をGRINレンズ間に設けると、レンズとレンズとの間には
その分だけ距離が生じることになり、第一GRINレンズを
通して入力ポートから伝播するビームは、出力ポートに
向かってフィルタなどの光要素を横切り、そして第二レ
ンズに入射するとき、ビームを第二レンズの光軸に対し
てオフセットしてシフトさせる、という結果になる。例
えば、このビームシフトが下方へシフトするとき、出力
ビームの上方への出射に繋がり、したがって、出力ビー
ムはレンズの光軸に対して必ずしも平行でない方向に出
力する。

【００１４】そのため、もし、上記のように、二つのレ
ンズ間にフィルタを設けたレンズ組立体の出力にファイ
バーを設け、レンズとファイバーとを光結合する場合、
ファイバーがレンズの光軸に関して適当な角度で備えら
れていれば、より効率的な結合が達成される。

【００１５】光要素間の信頼される結合手段を提供する
結合システムを提供することが望まれている。さらに、
エポキシ層を通した透過によって妨害を受けない結合シ
ステムを提供することが望まれている。また光要素間の
間隔を正確に制御でき、かつ結合の整合と角度の調整を
提供できる結合システムを提供することが望まれてい
る。

【００１６】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、光要素間の光結合
が例えばエポキシなどにより光の透過を防止されること
なく行われ、光要素間の間隔や角度を適切にすることが
可能な、光結合の信頼性の高い光結合システムを提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、光結合システムの第１
の発明は、第一光要素を第二光要素に連結する光結合シ
ステムにおいて、前記第一光要素と前記第二光要素間
に、光を遮るもののない光透過領域と前記第一光要素の
結合端面に取付ける第一面と前記第二光要素の結合端面
に取付ける第二面とを持つスタンドオフ要素を設ける構
成をもって課題を解決する手段としている。

【００１８】また、光結合システムの第２の発明は、上
記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の光
透過領域は、第一光要素と第二光要素間の整合調整用の
裕度を与えるために、第一光要素と第二光要素の間を透
過する一本以上のビームよりも大きい構成をもって課題
を解決する手段としている。

【００１９】さらに、光結合システムの第３の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の
第一面と第二面は共に平面に形成され、これら第一面と
第二面の間に所定の厚みが形成されて両者の面は実質的
に平行と成している構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００２０】さらに、光結合システムの第４の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の
第一面と第二面の少なくとも一つは、第一光要素と第二
光要素との結合の軸に対してある角度を有する平らな表
面である構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２１】さらに、光結合システムの第５の発明は、
上記第４の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の
第一面と第二面の少なくとも一つは、第一光要素または
第二光要素の結合端面に等しい角度で形成されている構
成をもって課題を解決する手段としている。

【００２２】さらに、光結合システムの第６の発明は、
上記第４の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の
第一面と第二面の少なくとも一つは、第一光要素または
第二光要素の結合端面をコンプリメントする角度に形成
されている（an angle complimentary to the coupling
end face of the first optical element or the seco
nd optical element）構成をもって課題を解決する手段
としている。

【００２３】さらに、光結合システムの第７の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素は
中央に開口部を持った環状要素である構成をもって課題
を解決する手段としている。

【００２４】さらに、光結合システムの第８の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素は
光を遮らずに通過させる開口部を持つU字形要素を有す
る構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２５】さらに、光結合システムの第９の発明は、
上記第１の発明の構成に加え、前記スタンドオフ要素の
第一面と第二面に接着層を含む構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００２６】さらに、光結合システムの第１０の発明
は、上記第１の発明の構成に加え、前記第一光要素はフ
ァイバー端部を支持するハウジングを有する構成をもっ
て課題を解決する手段としている。

【００２７】さらに、光結合システムの第１１の発明
は、上記第１０の発明の構成に加え、前記第二光要素は
視準レンズを有する構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００２８】さらに、光結合システムの第１２の発明
は、結合端面を持ちファイバー端部を支持するハウジン
グと、ファイバー端部と光学的に結合する結合端面を持
つ第二光要素と、ハウジングと第二光要素を結合する結
合部材とを有し、該結合部材は前記結合端面を確実に結
びつけるための互いに相対する面と、光を透過する少な
くとも一つの開口部を有する構成をもって課題を解決す
る手段としている。

【００２９】さらに、光結合システムの第１３の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記結合部材内の
開口部は、ファイバー端部と第二光要素間の整合調整用
の裕度を与えるために、そこを透過する一本以上のビー
ムよりも大きい構成をもって課題を解決する手段として
いる。

【００３０】さらに、光結合システムの第１４の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記結合部材の相
対する面は、これらの面に取り付けられるハウジングの
結合端面と第二光要素を予め定めた間隔で実質的に平行
な面に規定する構成をもって課題を解決する手段として
いる。

【００３１】さらに、光結合システムの第１５の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記ファイバーの
第二光要素のポートへの結合を確立するために、結合部
材の相対する面の一方からはハウジング受け入れ用の受
け入れ面を有する突出部が予め定められた距離だけ外側
に突出し、前記相対する面の他方からは第二光要素受け
入れ用の受け入れ面を有する突出部が予め定められた距
離だけ外側に突出している構成をもって課題を解決する
手段としている。

【００３２】さらに、光結合システムの第１６の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記結合部材の相
対する面の一方側は、結合部材の他の相対する面によっ
て規定されるハウジングまたは第二光要素の結合端面の
一方側に対して、他方側の結合端面をある角度に規定す
る構成をもって課題を解決する手段としている。

【００３３】さらに、光結合システムの第１７の発明
は、上記第１６の発明の構成に加え、前記結合部材の相
対する面の少なくとも一方側は、ハウジングまたは第二
光要素の結合端面と等しい角度に形成されている構成を
もって課題を解決する手段としている。

【００３４】さらに、光結合システムの第１８の発明
は、上記第１６の発明の構成に加え、前記結合部材の相
対する面の少なくとも一方側は、ハウジングまたは第二
光要素の結合端面をコンプリメントする角度に形成され
ている（an angle complimentary to the coupling end
face of the housing or the second optical elemen
t）構成をもって課題を解決する手段としている。

【００３５】さらに、光結合システムの第１９の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記結合部材の相
対する表面に接着層を含む構成をもって課題を解決する
手段としている。

【００３６】さらに、光結合システムの第２０の発明
は、上記第１２の発明の構成に加え、前記第二光要素
は、レンズを有する構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００３７】さらに、本発明の光結合システムの作製方
法は、結合端面を持つ支持フェルールにファイバー端部
を収納し、該ファイバー端部に結合する結合端面を持つ
レンズを用意し、さらに、該レンズと前記フェルールの
各結合端面間の結合を整合するように適応された互いに
相対する面と光を透過させる開放区域とを有する結合部
材を用意し、該結合部材の相対する一方の面をフェルー
ルの結合端面に取付け、前記開放区域にフェルール内部
のファイバー端部を整合することにより該開放区域を通
して遮るもののない光透過を行わせるようにし、前記結
合部材の相対する他方の面を前記レンズの結合端面に取
付け、該レンズの希望する部分と前記結合部材の開放区
域とをファイバー端部に整合することを特徴とするファ
イバー端部をレンズに結合する構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００３８】上記構成の光結合システムの発明におい
て、例えば第１〜第１１の発明のように、連結する第一
光要素と前記第二光要素間に、光を遮るもののない光透
過領域と前記第一光要素の結合端面に取付ける第一面と
前記第二光要素の結合端面に取付ける第二面とを持つス
タンドオフ要素を設けると、第一光要素と第二光要素と
の間を通る光は、この光を遮るもののない光透過領域を
通るため、第一光要素と第二光要素とをエポキシなどを
介して結合した場合と異なり、光要素間の光結合がエポ
キシなどにより光の透過を防止されることなく行われ
る。

【００３９】また、第１〜第１１の発明においては、第
一光要素の結合端面はスタンドオフ要素の第一面に取り
付けられ、第二光要素の結合端面はスタンドオフ要素の
第二面に取り付けられるため、例えば、スタンドオフ要
素の第一面と第二面を共に平面に形成し、これら第一面
と第二面の間に所定の厚みが形成されて両者の面を実質
的に平行と成したり、スタンドオフ要素の第一面と第二
面の少なくとも一つを、第一光要素と第二光要素との結
合の軸に対してある角度を有する平らな表面としたりし
て、適宜に形成することにより、光要素間の間隔や角度
を適切にすることが可能となるため、上記課題が解決さ
れる。

【００４０】また、光結合システムの第１２〜第２０の
発明においても、上記と同様に、ハウジングの結合端面
と第二光要素の結合端面とを、これらを結びつけるため
の結合部材の互いに相対する面に取り付けて結合するこ
とにより、ハウジングと第二光要素間の光結合が、エポ
キシなどにより光の透過を防止されることなく行われ、
かつ、ハウジングと第二光要素間の間隔や角度を適切に
することが可能となるため、上記課題が解決される。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一構成要素についての重複説明は省略す
る。図１の（ａ）には、本発明に係る光結合システムの
第１実施形態例が示されており、符号１０が付してあ
る。

【００４２】本実施形態例は、第一光要素としてのフェ
ルール１２を第二光要素としてのレンズ１６に連結する
光結合システムであり、フェルール１２にはファイバー
１４の端部が支持されており、フェルール１２は平らな
結合面（結合端面）１５を持つ。この構成で一般的に用
いられるGRINレンズのようなレンズ１６もまた平らな結
合面（結合端面）１７を持つ。なお、フェルール１２
は、ファイバー１４の端部を支持するハウジングとして
機能する。

【００４３】本実施形態例では、二つの結合面（ファイ
バー端部１４を支持するフェルール１２の結合面とレン
ズ１６の結合面）を、従来例のようにエポキシで連結す
る代わりに、上記二つの結合面間に、スタンドオフ要素
２０を結合部材として設けている。

【００４４】この実施形態例では、スタンドオフ要素２
０は前記結合面１５，１７と合致するため、および結合
の配列を維持するために実質的に平行である相対する平
らな表面２１を持つ。これらの相対する表面２１の一方
は、フェルール１２の結合面１５に取り付ける第一面で
あり、結合面１５と等しい角度に形成されており、表面
２１の他方は、レンズ６の結合面１７に取り付ける第二
面であり、結合面１７と等しい角度に形成されている。

【００４５】言い換えると、スタンドオフ要素２０の前
記表面２１は、フェルール１２またはレンズ１６の結合
面１５，１７に等しい角度で参照面を規定する構成と成
している。

【００４６】スタンドオフ要素２０の厚みはファイバー
１４とレンズ１６との間隔が望ましい間隔（分離距離）
となるように選択される。分離距離が微妙な問題ではな
い適用に対しては、結合システムの大きさに重大な増加
のない取り扱い容器を備える厚みが選択される。また、
スタンドオフ要素２０の開口部内の小さな空気間隙によ
る反射を最小にするために、反射防止コーティングが構
成要素の面に塗られてもよい。

【００４７】スタンドオフ要素２０は、同図の（ｂ）に
示すように、中央スロット（開口部）を有する中央開放
領域２２を持つ環状要素である。中央開放領域２２は、
表面２１が接着剤等を取付けるのに十分な接触面形状で
あればよいのと同様に、ビーム透過用の十分な通路を提
供するならばいかなる形状でも良い。スロット形状はビ
ームをレンズ１６への望ましいポートと整合するための
整合調整用に、一方向に大きな裕度を提供する。言い換
えれば、中央開放領域２２は、フェルール１２とレンズ
１６間の整合調整用の裕度を与えるために、中央開放領
域２２を通過する一本以上のビーム（ファイバー１４か
らレンズ１６側に伝搬する光またはレンズ１６からファ
イバー１４側に伝搬する光）よりも大きい。

【００４８】結合を組み立てるエポキシ等の接着剤はス
タンドオフ要素２０に適用されるが、表面２１に適用さ
れるものであり、中央開放領域２２には適用されない。
その結果、ファイバー１４とレンズ１６との結合は、エ
ポキシ等によって、これらの光要素間の光透過の質が遮
られたり妨げられたりすることなしに完成される。

【００４９】なお、スタンドオフ要素２０と、フェルー
ル１２の結合面１５およびレンズ１６の結合面１７とを
つける表面取付け手段は限定されない。例えば、スタン
ドオフ要素２０の参照表面２１を取付ける接着剤は、エ
ポキシ、金属はんだ、ガラスはんだ、液体ガラス、にか
わ等を含むと理解される。適当な表面取付け手段が使用
される材料によって選択される。

【００５０】スタンドオフ要素２０の寸法的安定性もま
た結合システムの精度と完全性に重要である。スタンド
オフ要素２０は、低い熱的膨張特性用に選択されるガラ
ス、セラミック、あるいはある種の金属から構成される
ことが好ましい。そして、金属のスタンドオフ要素２０
を適用する場合、このスタンドオフ要素２０を光要素
（フェルール１２およびレンズ１６）にはんだ着けする
ために、光要素に金属コーティングが施される。

【００５１】本実施形態例によれば、スタンドオフ要素
２０を介してフェルール１２とレンズ１６とを接続する
ことにより、スタンドオフ要素２０の参照表面２１によ
って、フェルール１２の結合面１５とレンズ１６の結合
面１７とが予め定めた設定間隔だけ間隔を介して平行に
対向した状態に連結することができる。

【００５２】そして、本実施形態例によれば、スタンド
オフ要素２０の中央開放領域２２を避けた位置に接着剤
等を設けて、フェルール１２とレンズ１６とを連結する
ことにより、中央開放領域２２に整合されたファイバー
１４とレンズ１６との結合を、エポキシ等によって、こ
れらの光要素間の光透過の質が遮られたり妨げられたり
することなしに完成することができる。

【００５３】図２の（ａ）には、本発明に係る光結合シ
ステムの第２実施形態例が断面図により示されている。
本第２実施形態例でも上記第１実施形態例と同様に、フ
ァイバー１４を支持したフェルール１２とレンズ１６と
がスタンドオフ要素２０を介して接続されており、スタ
ンドオフ要素２０は、上記第１実施形態例に用いたスタ
ンドオフ要素２０と同様に、環状スタンドオフ要素であ
る。断面において遮るもののない透過窓２２が明確に見
える。

【００５４】フェルール１２には１本以上のファイバー
１４が支持されてレンズ１６に光を投射している。実際
のビーム幅は多数の近接ファイバーのものでも非常に小
さい。フェルール１２とレンズ１６の結合面１５，１７
は透過領域を遮ることなく良好な接着接触用に十分な表
面を与える。また、図２には図示されていないが、上記
第１実施形態例と同様に、スタンドオフ要素２０は、フ
ェルール１２とレンズ１６の結合面１５，１７の垂直方
向を維持する相対する平行表面（参照表面）２１を持
つ。

【００５５】なお、スタンドオフ要素２０は、例えば図
２の（ｂ）のような横断面形状を有する、光を遮らずに
通過させる開口部を持つ環状要素でもよいし、同図の
（ｃ）のような横断面形状を有する、中央に開口部（開
口チャンネル）を持ったＵ字形要素でもよい。また、他
にも多くの形状のものがスタンドオフ要素として適用さ
れる。

【００５６】本第２実施形態例は以上のように構成され
ており、上記第１実施形態例と同様の効果を奏すること
ができる。

【００５７】図３には、本発明に係る光結合システムの
第３実施形態例が側面図により示されている。なお、本
第３実施形態例の光結合システムによる結合組み立て体
を符号１００により示してある。この第３実施形態例で
は、フェルール１２の結合面１５’およびレンズ１６の
結合面１７’は、共に、ファイバー１４やレンズ１６の
光軸に垂直な面ではなく、斜めに形成されている。

【００５８】この第３実施形態例では、結合面１５’、
１７’は、直接後方反射を避けるために、スタンドオフ
部材（スタンドオフ要素）４０の相対する面である平行
面４１によって一致した、コンプリメントする角度を形
成している。すなわち、レンズ１６とフェルール１２と
が望ましい結合角度を形成している。なお、本実施形態
例において、中央開口部、すなわち窓４２は実際どのよ
うな形状でも良い。

【００５９】本第３実施形態例は以上のように構成され
ており、本実施形態例も上記第１、第２実施形態例と同
様の効果を奏することができる。

【００６０】図４には、本発明に係る光伝送システムの
第４実施形態例が側面図により示されており、本第４実
施形態例は、二つのGRINレンズ１６とそれらの間のフィ
ルタ５０を含むレンズ組立体１１０を形成している。同
図において、入力ファイバー４は、光軸A近傍の第一レ
ンズ１６に結合される。二つのレンズ１６は、その間に
設けたフィルタ５０の厚みと等しい距離だけ分離された
状態と成しており、このことにより、出力ビームは光軸
Aに対してある角度をもって出射する。

【００６１】そこで、本第４実施形態例においては、フ
ァイバー１４を効率的に結合するために、スタンドオフ
部材（スタンドオフ要素）６０は、レンズ１６とフェル
ール１２とが望ましい結合角度を形成するために、互い
に角度をもった参照面６１を備えるものとした。言い換
えると、スタンドオフ要素６０の参照面６１（第一面お
よび第二面）は、レンズ１６とフェルール１２の結合端
面をコンプリメントする角度に形成されている（参照面
６１は、フェルール１２またはレンズ１６の結合面に対
してコンプリメントする角度で規定されている）。

【００６２】本第４実施形態例は以上のように構成され
ており、本実施形態例も上記各実施形態例と同様に効果
を奏することができる。

【００６３】また、本第４実施形態例のように、第一GR
INレンズ１６を通して入力ポートから伝播するビーム
は、出力ポートに向かってフィルタ５０を横切り、そし
て第二レンズ１６に入射するとき、ビームを第二レンズ
の光軸に対してオフセットしてシフトさせる、という結
果になり、したがって、出力ビームは第二レンズ１６の
光軸に対して平行でない方向に出力する。そこで、本第
４実施形態例では、上記のように、レンズ１６とフェル
ール１２の結合端面をコンプリメントする角度に形成す
ることにより、ファイバー１４をレンズ１６の光軸に関
して適当な角度で結合できるようにし、より効率的な結
合を達成することができる。

【００６４】図５には、本発明に係る光結合システムの
第５実施形態例が断面図により示されている。本第５実
施形態例は、結合部材としての環状スタンドオフ要素８
０を内部に組み込んで形成されたスリーブを備えてお
り、スリーブコネクタ１２０を形成している。この実施
形態例では、結合端面を持ちファイバー１４の端部を支
持するハウジングとしてのフェルール１２と、ファイバ
ー１４の端部と光学的に結合する結合端面を持つ第二光
要素としてのレンズ１６と、フェルール１２とレンズ１
６を結合する結合部材としての環状スタンドオフ要素８
０を有している。

【００６５】環状スタンドオフ要素８０には、前記結合
端面を確実に結びつけるための互いに相対する面である
結合参照面８１が形成されており、また、環状スタンド
オフ要素８０は、光を透過する少なくとも一つの開口部
を有している。

【００６６】スリーブは、スタンドオフ要素８０にフェ
ルール１２とレンズ１６とを挿入して形成される結合組
立体（スリーブコネクタ）１２０に対して横方向（ファ
イバー１４の光軸に直交する平面方向）の強度を与え
る。

【００６７】本第５実施形態例は以上のように構成され
ており、本実施形態例も上記各実施形態例と同様の効果
を奏することができる。

【００６８】また、本実施形態例は、環状スタンドオフ
要素８０をスリーブに組み込み、スリーブ内に挿入した
フェルール１２とレンズ１６とを環状スタンドオフ要素
８０を介して光結合するために、スリーブによって横方
向の強度が確保され、機械的強度の強い光結合システム
とすることができる。

【００６９】図６には、本発明に係る光結合システムの
第６実施形態例が側面図により示されている。この光結
合システムには符号１４０が付してある。同図に示す光
結合システムにおいて、ファイバー１４のレンズ１６の
入出力ポートへの結合を確立するために、すなわち、フ
ァイバー１４をレンズ１６の光軸A近傍のポートへの整
合を容易にするために、結合部材としてのスタンドオフ
要素９０の相対する面である各結合参照面９１には、ス
タンドオフ要素９０の開口部を基準としたときに互いに
異なる位置から突出した突出部としての突出参照フラン
ジ９２，９３を設けている。

【００７０】具体的には、スタンドオフ要素９０の結合
参照面９１の一方からは、ハウジングとしてのフェルー
ル１２の受け入れ用の受け入れ面を有する突出参照フラ
ンジ９２が予め定められた距離だけ外側に突出し、前記
結合参照面９１の他方からは、第二光要素であるレンズ
１６の受け入れ用の受け入れ面を有する突出参照フラン
ジ９３が予め定められた距離だけ外側に突出している。

【００７１】突出参照フランジ９２は、突出参照フラン
ジ９３よりも図の上下方向の厚みが大きく形成されてお
り、このようにすることで、本実施形態例では、前記各
突出参照フランジ９２，９３の突出位置が、スタンドオ
フ要素９０の開口部を基準として、それぞれ互いに異な
る予め定められた設定位置と成している。

【００７２】本第６実施形態例は以上のように構成され
ており、本実施形態例も上記各実施形態例と同様の効果
を奏することができる。

【００７３】また、本実施形態例では、スタンドオフ要
素９０の各結合参照面９１から突出する突出参照フラン
ジ９２，９３を設けることにより、ファイバー１４をレ
ンズ１６の光軸A近傍のポートへ容易に整合し、ファイ
バー１４とレンズ１６との光結合を非常に適切に行なう
ことができる。

【００７４】図７には、本発明に係る光結合システムの
第７実施形態例が断面図により示されており、本実施形
態例の光結合システムは、多重スタンドオフ要素２０
（複数設けられたスタンドオフ要素２０）が全組立体を
通して、信頼性があり、光を遮るもののない結合を提供
するために用いられる組立体１６０と成している。

【００７５】同図に示すように、本第７実施形態例で
は、一対のレンズ１６がフィルタ５０を囲み、フィルタ
５０とレンズ１６との間にはスタンドオフ要素２０が介
設されている。また、各レンズ１６のフィルタ５０との
結合側と反対側にもスタンドオフ要素２０が設けられ、
このスタンドオフ要素２０の結合面を介して、各レンズ
１６にそれぞれフェルール１２が結合している。図の左
側に設けられているフェルール１２には、１本のファイ
バー１４が支持されており、図の右側に設けられている
フェルール１２には、ファイバー１４とファイバー４が
それぞれ１本ずつ設けられてフェルール１２に支持され
ている。

【００７６】本第７実施形態例において、前記フィルタ
５０は、例えば波長選択透過フィルタなどの適宜のフィ
ルタにより構成され、選択的に光の透過と反射を行な
う。一対のファイバー１４（図の右側のフェルール１２
に設けられたファイバー１４と図の左側のフェルール１
２に設けられたファイバー１４）は、組立体１６０を通
して光を入射、および透過する。追加のファイバー１５
はフィルタ５０によって反射した信号を透過する。

【００７７】本第７実施形態例も上記各実施形態例と同
様の効果を奏することができる。そして、本実施形態例
において、組立体１６０を通して透過または反射する光
は、フェルール１２とレンズ１６とフィルタ５０との間
を通るときに、各スタンドオフ要素２０の中央側に設け
られた開口部を通るため、全組立体１６０を通して明確
な光通過が行われ、各連結部をエポキシにより結合した
従来の光結合システムと異なり、エポキシによって遮ら
れないで前記光透過および光反射を行なうことが可能と
なる。

【００７８】なお、上記各実施形態例において、光結合
システムを作製するときには、例えば、結合端面を持つ
支持フェルール１２にファイバー（４，１４，１５等）
の端部を収納し、ファイバーの端部に結合する結合端面
を持つレンズ１６を用意し、さらに、レンズ１６とフェ
ルール１２の各結合端面間の結合を整合するように適応
された互いに相対する面と光を透過させる開放区域とを
有する結合部材として、スタンドオフ要素（スタンドオ
フ部材）２０，４０，６０，８０，９０を用意して行わ
れ、例えば以下のような手順で光結合システムの作成が
行なわれる。

【００７９】すなわち、スタンドオフ要素（スタンドオ
フ部材）２０，４０，６０，８０，９０の、選択された
大きさと角度の構成を持った相対する面の一方側をフェ
ルール１２の結合端面に接着剤等により取付け、前記開
放区域にフェルール１２の内部に支持されたファイバー
の端部を整合することにより、開放区域を通して遮るも
ののない光透過を行わせるようにする。そして、スタン
ドオフ要素（スタンドオフ部材）２０，４０，６０，８
０，９０の相対する他方の面を、エポキシなどにより、
レンズ１６の結合端面に取付け、レンズ１６の希望する
部分と前記開放区域とをファイバーの端部に整合する。

【００８０】上記光結合システムの作製において、スタ
ンドオフ要素２０，４０，６０，８０の相対する面スタ
ンドオフ要素（スタンドオフ部材）２０，４０，６０，
８０，９０に圧着接着剤等の接着層を設けると、光結合
システムの素早い組み立てを可能にする。

【００８１】なお、以上の例は例示用のみであり、これ
に限定されるものではなく、上記特許請求の範囲に規定
した本発明の意図と範囲から外れることのない他の多く
の実施形態例が、当業技術に習熟した人には明らかであ
ろう。

【００８２】例えば、スタンドオフ要素の相対する面
（第一面と第二面）は、必ずしも平らな表面である必要
はなく、例えば星型要素の様な多数の接触点を有する面
によって、参照面を規定するものでもよい。

【００８３】また、スタンドオフ要素の開口部あるいは
開放区域は必ずしも一つずつとは限らず、複数の開口部
や開放区域を設け、これらを光要素の一方から他への光
透過用の窓としてもよい。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、例えば第１〜第１１の
発明のように、連結する第一光要素と前記第二光要素間
に、光を遮るもののない光透過領域と前記第一光要素の
結合端面に取付ける第一面と前記第二光要素の結合端面
に取付ける第二面とを持つスタンドオフ要素を設けるこ
とにより、第一光要素と第二光要素との間を通る光を、
この光を遮るもののない光透過領域に通して伝搬できる
ため、第一光要素と第二光要素とをエポキシなどを介し
て結合した場合と異なり、光要素間の光結合を、エポキ
シなどにより光の透過を防止することなく行うことがで
きる。

【００８５】特に、第２の発明によれば、スタンドオフ
要素の光透過領域は、第一光要素と第二光要素の間を透
過する一本以上のビームよりも大きいため、第一光要素
と第二光要素間の整合を非常に行ないやすくすることが
でき、光要素間の光結合を、確実に、エポキシ等による
光の透過の防止なしに行うことができる。

【００８６】また、第１〜第１１の発明においては、第
一光要素の結合端面をスタンドオフ要素の第一面に取り
付け、第二光要素の結合端面をスタンドオフ要素の第二
面に取り付ける。そこで、例えば、第３の発明のよう
に、スタンドオフ要素の第一面と第二面を共に平面に形
成し、これら第一面と第二面の間に所定の厚みが形成さ
れて両者の面を実質的に平行と成したり、第４の発明の
ように、スタンドオフ要素の第一面と第二面の少なくと
も一つを、第一光要素と第二光要素との結合の軸に対し
てある角度を有する平らな表面としたりして、適宜に形
成することにより、光要素間の間隔や角度を適切にする
ことができる。

【００８７】また、第５の発明のように、スタンドオフ
要素の第一面と第二面の少なくとも一つは、第一光要素
または第二光要素の結合端面に等しい角度で形成した
り、第６の発明のように、スタンドオフ要素の第一面と
第二面の少なくとも一つは、第一光要素または第二光要
素の結合端面をコンプリメントする角度に形成したりす
ることにより、第一面および第二面と光要素の結合軸と
の角度を適切にし、光要素間の角度を容易に、かつ適切
にすることができる。

【００８８】さらに、スタンドオフ要素を、中央に開口
部を持った環状要素としたり、スタンドオフ要素を、光
を遮らずに通過させる開口部を持つU字形要素を有する
ものとしたりすることにより、スタンドオフ要素を非常
に容易に構成することができる。

【００８９】さらに、スタンドオフ要素の第一面と第二
面に接着層を含む発明によれば、スタンドオフ要素と第
一光要素や第二光要素との接続を非常に行ないやすくで
き、光結合システムの作製を非常に効率よく行なうこと
ができる。

【００９０】さらに、第一光要素はファイバー端部を支
持するハウジングを有するものとしたり、第二光要素は
視準レンズを有するものとすることにより、これらの光
要素を用いた、非常によく用いられる光結合システム
を、上記効果を奏する優れた光結合システムとすること
ができる。

【００９１】さらに、光結合システムの第１２〜第２０
の発明においても、上記と同様に、ハウジングの結合端
面と第二光要素の結合端面とを、これらを結びつけるた
めの結合部材の互いに相対する面に取り付けて結合する
ことにより、ハウジングと第二光要素間の光結合を、エ
ポキシなどにより光の透過を防止することなく行うこと
ができ、かつ、ハウジングと第二光要素間の間隔や角度
を適切にすることができるため、第１〜第１１の発明と
同様の効果を奏することができる。

【００９２】さらに、第１３の発明によれば、結合部材
内の開口部は、そこを透過する一本以上のビームよりも
大きいため、ハウジングと第二光要素間の整合を非常に
行ないやすくすることができ、これらの光要素間の光結
合を、確実に、エポキシ等による光の透過の防止なしに
行うことができる。

【００９３】さらに、第１４の発明のように、結合部材
の相対する面は、これらの面に取り付けられるハウジン
グの結合端面と第二光要素を予め定めた間隔で実質的に
平行な面に規定する構成としたり、第１６の発明のよう
に、結合部材の相対する面の一方側は、結合部材の他の
相対する面によって規定されるハウジングまたは第二光
要素の結合端面の一方側に対して、他方側の結合端面を
ある角度に規定する構成とすることにより、ハウジング
の結合端面と第二要素との間隔および角度を容易に適切
にすることができる。

【００９４】さらに、第１５の発明によれば、ファイバ
ーの第二光要素のポートへの結合を確立するために、結
合部材の相対する面の一方からはハウジング受け入れ用
の受け入れ面を有する突出部が予め定められた距離だけ
外側に突出させ、前記相対する面の他方からは第二光要
素受け入れ用の受け入れ面を有する突出部が予め定めら
れた距離だけ外側に突出させることにより、光結合シス
テムの作製を非常に容易にできるし、ハウジングと第二
光要素との結合を非常に容易に、かつ、整合性よく行な
うことができる。

【００９５】さらに、第１７の発明のように、結合部材
の相対する面の少なくとも一方側を、ハウジングまたは
第二光要素の結合端面と等しい角度に形成したり、第１
８の発明のように、結合部材の相対する面の少なくとも
一方側を、ハウジングまたは第二光要素の結合端面をコ
ンプリメントする角度に形成したりすることにより、結
合部材の相対する面と光要素の結合軸との角度を適切に
し、光要素間の角度を容易に、かつ適切にすることがで
きる。

【００９６】さらに、結合部材の相対する表面に接着層
を含む発明によれば、結合部材とハウジングや第二光要
素との接続を非常に行ないやすくでき、光結合システム
の作製を非常に効率よく行なうことができる。

【００９７】さらに、第二光要素は、レンズを有するも
のとすることにより、レンズを用いた、非常によく用い
られる光結合システムを、上記効果を奏する光結合シス
テムとすることができる。

【００９８】さらに、本発明の光結合システムの作製方
法によれば、上記優れた効果を奏する光結合システムを
非常に効率的に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光結合システムの第１実施形態例
を示す側面構成図（ａ）と、（ａ）のＩ−Ｉ断面図
（ｂ）である。

【図２】本発明に係る光結合システムの第２実施形態例
を示す断面構成図（ａ）と、この光結合システムに設け
られるスタンドオフ要素の例を示す断面図（ｂ）、
（ｃ）である。

【図３】本発明に係る光結合システムの第３実施形態例
を示す側面構成図である。

【図４】本発明に係る光結合システムの第４実施形態例
を示す側面構成図である。

【図５】本発明に係る光結合システムの第５実施形態例
を示す断面構成図である。

【図６】本発明に係る光結合システムの第６実施形態例
を示す側面構成図である。

【図７】本発明に係る光結合システムの第７実施形態例
を示す断面構成図である。

【図８】従来の光結合システムの一例を示す断面説明図
である。

【図９】従来の光結合システムの別の例を示す側面説明
図である。

【符号の説明】

４，１４ ファイバー １２ フェルール １５，１５’，１７，１７’結合面 １６ レンズ ２０，４０，６０，８０，９０ スタンドオフ要素（ス
タンドオフ部材） ２１ 表面 ２２ 中央開放領域（透過窓） ４１ 平行面 ４２，８２ 開口部 ６１ 参照面 ８１，９１ 結合参照面 ９２，９３ 突出参照フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597175606 570 Ｗｅｓｔ Ｈｕｎｔ Ｃｌｕｂ Ｒ ｏａｄ，Ｎｅｐｅａｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ, Ｃａｎａｄａ Ｋ２Ｇ５Ｗ８ (72)発明者 ネイル タイテルバウム カナダ オンタリオ州 Ｋ１Ｓ ５Ｃ４ オッタワ カーネルバイドライブ 834 (72)発明者 イハオ チェン カナダ オンタリオ州 Ｋ２Ｍ ２Ｌ６ カナタ メドウブリーズドライブ 36

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一光要素を第二光要素に連結する光結
   合システムにおいて、前記第一光要素と前記第二光要素
   間に、光を遮るもののない光透過領域と前記第一光要素
   の結合端面に取付ける第一面と前記第二光要素の結合端
   面に取付ける第二面とを持つスタンドオフ要素を設ける
   ことを特徴とする光結合システム。
2. 【請求項２】 スタンドオフ要素の光透過領域は、第一
   光要素と第二光要素間の整合調整用の裕度を与えるため
   に、第一光要素と第二光要素の間を透過する一本以上の
   ビームよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の光
   結合システム。
3. 【請求項３】 スタンドオフ要素の第一面と第二面は共
   に平面に形成され、これら第一面と第二面の間に所定の
   厚みが形成されて両者の面は実質的に平行と成している
   ことを特徴とする請求項１記載の光結合システム。
4. 【請求項４】 スタンドオフ要素の第一面と第二面の少
   なくとも一つは、第一光要素と第二光要素との結合の軸
   に対してある角度を有する平らな表面であることを特徴
   とする請求項１記載の光結合システム。
5. 【請求項５】 スタンドオフ要素の第一面と第二面の少
   なくとも一つは、第一光要素または第二光要素の結合端
   面に等しい角度で形成されていることを特徴とする請求
   項４記載の光結合システム。
6. 【請求項６】 スタンドオフ要素の第一面と第二面の少
   なくとも一つは、第一光要素または第二光要素の結合端
   面をコンプリメントする角度に形成されていることを特
   徴とする請求項４記載の光結合システム。
7. 【請求項７】 スタンドオフ要素は中央に開口部を持っ
   た環状要素であることを特徴とする請求項１記載の光結
   合システム。
8. 【請求項８】 スタンドオフ要素は光を遮らずに通過さ
   せる開口部を持つU字形要素を有することを特徴とする
   請求項１記載の光結合システム。
9. 【請求項９】 スタンドオフ要素の第一面と第二面に接
   着層を含むことを特徴とする請求項１記載の光結合シス
   テム。
10. 【請求項１０】 第一光要素はファイバー端部を支持す
    るハウジングを有することを特徴とする請求項１記載の
    光結合システム。
11. 【請求項１１】 第二光要素は視準レンズを有すること
    を特徴とする請求項１０記載の光結合システム。
12. 【請求項１２】 結合端面を持ちファイバー端部を支持
    するハウジングと、ファイバー端部と光学的に結合する
    結合端面を持つ第二光要素と、ハウジングと第二光要素
    を結合する結合部材とを有し、該結合部材は前記結合端
    面を確実に結びつけるための互いに相対する面と、光を
    透過する少なくとも一つの開口部を有することを特徴と
    する光結合システム。
13. 【請求項１３】 結合部材内の開口部は、ファイバー端
    部と第二光要素間の整合調整用の裕度を与えるために、
    そこを透過する一本以上のビームよりも大きいことを特
    徴とする請求項１２記載の光結合システム。
14. 【請求項１４】 結合部材の相対する面は、これらの面
    に取り付けられるハウジングの結合端面と第二光要素を
    予め定めた間隔で実質的に平行な面に規定することを特
    徴とする請求項１２記載の光結合システム。
15. 【請求項１５】 ファイバーの第二光要素のポートへの
    結合を確立するために、結合部材の相対する面の一方か
    らはハウジング受け入れ用の受け入れ面を有する突出部
    が予め定められた距離だけ外側に突出し、前記相対する
    面の他方からは第二光要素受け入れ用の受け入れ面を有
    する突出部が予め定められた距離だけ外側に突出してい
    ることを特徴とする請求項１２記載の光結合システム。
16. 【請求項１６】 結合部材の相対する面の一方側は、結
    合部材の他の相対する面によって規定されるハウジング
    または第二光要素の結合端面の一方側に対して、他方側
    の結合端面をある角度に規定することを特徴とする請求
    項１２記載の光結合システム。
17. 【請求項１７】 結合部材の相対する面の少なくとも一
    方側は、ハウジングまたは第二光要素の結合端面と等し
    い角度に形成されていることを特徴とする請求項１６記
    載の光結合システム。
18. 【請求項１８】 結合部材の相対する面の少なくとも一
    方側は、ハウジングまたは第二光要素の結合端面をコン
    プリメントする角度に形成されていることを特徴とする
    請求項１６記載の光結合システム。
19. 【請求項１９】 結合部材の相対する表面に接着層を含
    むことを特徴とする請求項１２記載の光結合システム。
20. 【請求項２０】 第二光要素は、レンズを有することを
    特徴とする請求項１２記載の光結合システム。
21. 【請求項２１】 結合端面を持つ支持フェルールにファ
    イバー端部を収納し、該ファイバー端部に結合する結合
    端面を持つレンズを用意し、さらに、該レンズと前記フ
    ェルールの各結合端面間の結合を整合するように適応さ
    れた互いに相対する面と光を透過させる開放区域とを有
    する結合部材を用意し、該結合部材の相対する一方の面
    をフェルールの結合端面に取付け、前記開放区域にフェ
    ルール内部のファイバー端部を整合することにより該開
    放区域を通して遮るもののない光透過を行わせるように
    し、前記結合部材の相対する他方の面を前記レンズの結
    合端面に取付け、該レンズの希望する部分と前記結合部
    材の開放区域とをファイバー端部に整合することを特徴
    とするファイバー端部をレンズに結合することを特徴と
    する光結合システムの作製方法。