JPS58202413A - 光フアイバ先端の構造 - Google Patents
光フアイバ先端の構造Info
- Publication number
- JPS58202413A JPS58202413A JP8478682A JP8478682A JPS58202413A JP S58202413 A JPS58202413 A JP S58202413A JP 8478682 A JP8478682 A JP 8478682A JP 8478682 A JP8478682 A JP 8478682A JP S58202413 A JPS58202413 A JP S58202413A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- tip
- lens
- optical fiber
- coupling efficiency
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- 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
- G02B6/4203—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザとの結合に好適な単一モード光
ファイバの先端のＩｌｌ造及び加工方法に関する。
ファイバの先端のＩｌｌ造及び加工方法に関する。
半導体レーザと単一モード光コアイノ（の光結合は単純
に鏝面切断したファイバによるプツト接合（Ｂｕｔｔ
ｊｏｉｎｔ ）での最大結合効率は、１０％前後と小
さい。これを改善するために従来、レーザとファイバ間
に球レンズ、円柱レンズ、柱状しンズなどを置く方法や
、ファイバとレンズの位置ずれをなくすために、ファイ
バの先端面に直接、微小な半球レンズを構成する方法が
あった。この後者の方法では、約５０％の効率を得るこ
とができるが、このためには、半球レンズの半径が８．
５μｍａ＆となり加工が難しい、ファイバの位置ずれに
対する許容精度（１ｄＢ損失）は１．２μｍ程度と非常
に小さい、という欠点があった。
に鏝面切断したファイバによるプツト接合（Ｂｕｔｔ
ｊｏｉｎｔ ）での最大結合効率は、１０％前後と小
さい。これを改善するために従来、レーザとファイバ間
に球レンズ、円柱レンズ、柱状しンズなどを置く方法や
、ファイバとレンズの位置ずれをなくすために、ファイ
バの先端面に直接、微小な半球レンズを構成する方法が
あった。この後者の方法では、約５０％の効率を得るこ
とができるが、このためには、半球レンズの半径が８．
５μｍａ＆となり加工が難しい、ファイバの位置ずれに
対する許容精度（１ｄＢ損失）は１．２μｍ程度と非常
に小さい、という欠点があった。
（ＩＥＥｇ Ｊ、Ｑ、ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ 、 ｖｏｌ。
ｒｏｎ 、 ｖｏｌ。
ＱＢ−１６，ｐｐ１０６７−１０７２．Ｊ、Ｙａｍａｄ
ａｅｔ ａｌ など）。
ａｅｔ ａｌ など）。
本発明の目的は、半導体レーザとの良好な結合を得るこ
とができる単一モード光ファイバめ先端の構造及び加工
方法會提供することにある。
とができる単一モード光ファイバめ先端の構造及び加工
方法會提供することにある。
本発明は上記目的を達成する九め、半球状レンズと光フ
アイバ端面との間に、上記半球状レンズの材質と等質の
材料からなる媒介部を設けて構成したことを％徴とする
。
アイバ端面との間に、上記半球状レンズの材質と等質の
材料からなる媒介部を設けて構成したことを％徴とする
。
半導体レーザ等の発光素子と光ファイバの結合は、レン
ズの形状のみならず、レンズと発光源との距離及びコア
との距離によって変化する。従って、コアの先端に直接
にレンズを構成するように加工された光ファイバにおい
ても、レンズとコアの距離を考慮すれば、良好な結合が
得られる。
ズの形状のみならず、レンズと発光源との距離及びコア
との距離によって変化する。従って、コアの先端に直接
にレンズを構成するように加工された光ファイバにおい
ても、レンズとコアの距離を考慮すれば、良好な結合が
得られる。
また、単一モードファイバに対しては、レンズ及び媒介
部の物質をマルチモードファイバくとして刀（１工する
こともできる。
部の物質をマルチモードファイバくとして刀（１工する
こともできる。
以下、本発明を実施例により説明する。
第１図は、本発明による光ファイバの一実施例の構造を
示す図で、半球レンズ２をコア完備部５に直接付けずに
、長さこの媒介部６を持つファイバの構造を示す。ここ
に、コア径をａル−ザ端面とファイバ先端との距離を２
１半球レンズの半径Ｒとした。１は、レーザチップであ
る。
示す図で、半球レンズ２をコア完備部５に直接付けずに
、長さこの媒介部６を持つファイバの構造を示す。ここ
に、コア径をａル−ザ端面とファイバ先端との距離を２
１半球レンズの半径Ｒとした。１は、レーザチップであ
る。
第２図は、座標系及びファイバの位置ずれの様子を示し
た。この図は、ｙｚ平面内において、ファイバ先端と２
軸との距離が’Ｆ、”軸からの傾きが角度ψ、の場合で
ある。同様に、ｘｚ平面内においては、それぞれｄｌｌ
ｌ ψ、とする。
た。この図は、ｙｚ平面内において、ファイバ先端と２
軸との距離が’Ｆ、”軸からの傾きが角度ψ、の場合で
ある。同様に、ｘｚ平面内においては、それぞれｄｌｌ
ｌ ψ、とする。
以下の計算例において、レーザ光をガウスビームで近似
し、波長λ＝１．３μｍ、ｘ、ｙ方向の遠視野像は等し
いとして、その半値全角を３０ とした。また、ファイ
バ、媒介部及びレンズの屈折率ｆ ｎ ＝ １．４４６
、規格化周波数Ｖ＝２．４．コア径ａ＝４μｍとした
。
し、波長λ＝１．３μｍ、ｘ、ｙ方向の遠視野像は等し
いとして、その半値全角を３０ とした。また、ファイ
バ、媒介部及びレンズの屈折率ｆ ｎ ＝ １．４４６
、規格化周波数Ｖ＝２．４．コア径ａ＝４μｍとした
。
第３図は、Ｒ＝５．１０，２０，３０，４０゜５０μｍ
に対して、こと最大結合効率η。の関係金示した。ここ
に、最大結合効率とＩＬ′ｓ、、結合効率が最大となる
ような位置にファイバがあり、角度ずれもないときの結
合効率である。ζを適当に選ぶことによって、ζ＝０の
場合に比べ、非常に大きな結合効率を得ることができる
。
に対して、こと最大結合効率η。の関係金示した。ここ
に、最大結合効率とＩＬ′ｓ、、結合効率が最大となる
ような位置にファイバがあり、角度ずれもないときの結
合効率である。ζを適当に選ぶことによって、ζ＝０の
場合に比べ、非常に大きな結合効率を得ることができる
。
第４図は、Ｒに対する、最大結合効率が４０％。
６０％及び８０％以上となるこの上限と下限を示す。こ
のような範囲のこの値を選ぶことによって、大きな結合
効率を得ることができる。
のような範囲のこの値を選ぶことによって、大きな結合
効率を得ることができる。
第５図は、Ｒ＝３０μｍの場合ζ＝０及び４００μｍに
対して、’Ｆと結合効率ηの関係を示したものである。
対して、’Ｆと結合効率ηの関係を示したものである。
ζ＝０の場合、破線のようにＲの値を小さくすれば最大
結合効率の増大は得られるが、軸ずれ（第５図ではｄ、
）による損失が非常に大きくなる。ところが、Ｒ＝３０
μｍでも、ζ＝４００μｍにすると、最大結合効率を増
大することができ、３ｄＢ指失の軸ずれ量も約３μｍと
かなり大きく、非常に良好な結合が得られる。
結合効率の増大は得られるが、軸ずれ（第５図ではｄ、
）による損失が非常に大きくなる。ところが、Ｒ＝３０
μｍでも、ζ＝４００μｍにすると、最大結合効率を増
大することができ、３ｄＢ指失の軸ずれ量も約３μｍと
かなり大きく、非常に良好な結合が得られる。
第６図は、ζ＝０及び４００μｍに対して、ファイバの
２軸からの傾きの角度ψ８とηの関係を示し良ものであ
る。この図においては、ζ＝４００μｍの場合は、Ｒ＝
５μｍとじ念場合とほぼ等しい特性を示す。
２軸からの傾きの角度ψ８とηの関係を示し良ものであ
る。この図においては、ζ＝４００μｍの場合は、Ｒ＝
５μｍとじ念場合とほぼ等しい特性を示す。
第７図は、ζ＝４００μｍの場合、フ了イノ（が角度ψ
８軸いているときのｄ、とηの関係である。
８軸いているときのｄ、とηの関係である。
９８＼０ の場合も軸ずれに対する許容度が小さくなる
ことはない。
ことはない。
第８図は、２方向（縦方向）のずれに対するηの変化を
示す。ζを大きくすると、ζ＝０．Ｒ＝５μｍの場合と
同様に２方向の位置に対する許容度は小さくなる。しか
し、横方向の位置に対する許容度に比較すれば大きい。
示す。ζを大きくすると、ζ＝０．Ｒ＝５μｍの場合と
同様に２方向の位置に対する許容度は小さくなる。しか
し、横方向の位置に対する許容度に比較すれば大きい。
次に、上記光ファイバの先端部を得る加工方法について
第９図によって説明する。ファイバ先端のレンズ部とほ
ぼ同じ物質からなる媒介部を有する先球加工の単一モー
ド７アイパは、次のようにして加工できる。
第９図によって説明する。ファイバ先端のレンズ部とほ
ぼ同じ物質からなる媒介部を有する先球加工の単一モー
ド７アイパは、次のようにして加工できる。
（１） まず、凡の債に応じたこの値を第４図のよう
な図から求める。
な図から求める。
（２）求めたこの櫃の長さに、コア径数十μｍのステッ
プインデックスマルチモードファイバまたは、グレーデ
イドインデックスマルチモードフファイバを鏡面切断す
る。
プインデックスマルチモードファイバまたは、グレーデ
イドインデックスマルチモードフファイバを鏡面切断す
る。
（３） 切りしたマルチモードファイバを、第９図（
ａ）のように、単一モードファイバと軸を合わせ、溶融
して接続する。
ａ）のように、単一モードファイバと軸を合わせ、溶融
して接続する。
（４） 半球レンズの形成方法を第９図（ｂ）及び卸
に示す。（ｂ）の方法は、直径数十μｍのガラス棒をマ
ルチモードファイバの先端に軸を合わせて溶層し、さら
に、アーク放電によりガラス棒を二つに引き離すことに
より、マルチモードファイバの先端面に半球レンズを形
成できる。
に示す。（ｂ）の方法は、直径数十μｍのガラス棒をマ
ルチモードファイバの先端に軸を合わせて溶層し、さら
に、アーク放電によりガラス棒を二つに引き離すことに
より、マルチモードファイバの先端面に半球レンズを形
成できる。
（Ｃ）の方法は、接続したマルチモードファイバの先端
をテーパを付けて研磨した後、コア部付近をアーク放電
により先球加工、あるいはエツチングによりテーパ及び
先球加工を行ない半球レンズを形成する。
をテーパを付けて研磨した後、コア部付近をアーク放電
により先球加工、あるいはエツチングによりテーパ及び
先球加工を行ない半球レンズを形成する。
特に、マルチモードファイバとして、グレーデッド型を
用いることは、それ自体が集束作用を有し、レンズの効
果があるので、先端のレンズの曲率Ｒが大きい場合に効
果がある。
用いることは、それ自体が集束作用を有し、レンズの効
果があるので、先端のレンズの曲率Ｒが大きい場合に効
果がある。
本発明によれば、先球加工した光ファイバのレンズの曲
率を小さくせずに、結合効率を増大させることができ、
しかも横方向のずれによる結合効率の損失も大幅に軽減
することができるので、半導体レーザとの良好な結合を
得ることができる。
率を小さくせずに、結合効率を増大させることができ、
しかも横方向のずれによる結合効率の損失も大幅に軽減
することができるので、半導体レーザとの良好な結合を
得ることができる。
第１図は本発明による光ファイバ光漏の構造の一実施例
の構造図、第２図は座標系及びファイバのずれの関係を
示す図、第３図〜第８図は本発明の原理説明のためのフ
ァイバの結合に関する性質を示す図、第９図は本発明に
よる光ファイバの先端を得る説明のための光フアイバ端
部構造図である。 １・・・レーザチップ、２・・・半球レン〆、３・・・
コア、４・・・クラッド、５・・・ファイバの先端部、
６・・・媒介部、７・・・単一モードファイバ、８・・
・マルチモード′ｆＪ ４ 図 Ｒ（１１１） ￥Ｊ５図 ｄ、Ｃｌノｍン ■６図 葛 ７ 図
の構造図、第２図は座標系及びファイバのずれの関係を
示す図、第３図〜第８図は本発明の原理説明のためのフ
ァイバの結合に関する性質を示す図、第９図は本発明に
よる光ファイバの先端を得る説明のための光フアイバ端
部構造図である。 １・・・レーザチップ、２・・・半球レン〆、３・・・
コア、４・・・クラッド、５・・・ファイバの先端部、
６・・・媒介部、７・・・単一モードファイバ、８・・
・マルチモード′ｆＪ ４ 図 Ｒ（１１１） ￥Ｊ５図 ｄ、Ｃｌノｍン ■６図 葛 ７ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、先端の半球状レンズと光ファイバの端部との間に同
じ物質からなる媒介部を設けたことを特徴とする光フア
イバ先端の構造。 ２、第１項記載の光フアイバ先端の構造において、上記
半球レンズの半径Ｒが１０≦Ｒ≦１００（μｍ）の範囲
内にあって、そのＲに対する媒介部の長さこの値が５．
６Ｂ−２２≦ζ≦１５４Ｒ二５（μｍ）である光コアイ
ノく先端の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8478682A JPS58202413A (ja) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | 光フアイバ先端の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8478682A JPS58202413A (ja) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | 光フアイバ先端の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202413A true JPS58202413A (ja) | 1983-11-25 |
Family
ID=13840376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8478682A Pending JPS58202413A (ja) | 1982-05-21 | 1982-05-21 | 光フアイバ先端の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202413A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4865409A (en) * | 1987-09-30 | 1989-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Coupling arrangement for coupling light of a semiconductor laser diode into a multimode glass fiber |
| WO1990004194A1 (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-19 | Eastman Kodak Company | Fiber optic array |
| EP0825464A1 (fr) * | 1996-08-21 | 1998-02-25 | France Telecom | Procédé de fabrication d'un dispositif de couplage optique collectif et dispositif obtenu par un tel procédé |
-
1982
- 1982-05-21 JP JP8478682A patent/JPS58202413A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4865409A (en) * | 1987-09-30 | 1989-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Coupling arrangement for coupling light of a semiconductor laser diode into a multimode glass fiber |
| WO1990004194A1 (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-19 | Eastman Kodak Company | Fiber optic array |
| EP0825464A1 (fr) * | 1996-08-21 | 1998-02-25 | France Telecom | Procédé de fabrication d'un dispositif de couplage optique collectif et dispositif obtenu par un tel procédé |
| FR2752623A1 (fr) * | 1996-08-21 | 1998-02-27 | Thual Monique | Procede de fabrication d'un dispositif de couplage optique collectif et dispositif obtenu par un tel procede |
| US6014483A (en) * | 1996-08-21 | 2000-01-11 | France Telecom | Method of fabricating a collective optical coupling device and device obtained by such a method |
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