JPS597324A - 光フアイバ用結合器 - Google Patents
光フアイバ用結合器Info
- Publication number
- JPS597324A JPS597324A JP11732782A JP11732782A JPS597324A JP S597324 A JPS597324 A JP S597324A JP 11732782 A JP11732782 A JP 11732782A JP 11732782 A JP11732782 A JP 11732782A JP S597324 A JPS597324 A JP S597324A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- fiber
- piece
- refractive index
- core
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-
- 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)
- Optical Couplings 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】
この発明は半導体レーザや光合分波器よりの光をレンズ
系を用いて光ファイバＣユ入射結合させる光フアイバ用
結合器に関するものである。
系を用いて光ファイバＣユ入射結合させる光フアイバ用
結合器に関するものである。
〈従来技術〉
半導体レーザと光ファイバとを高効率（二結合させる従
来装置は第１図に示すようＣ二半導体レーザ１よりの光
ビームをレンズ系２を用いて光ファイバ３の一端面に入
射するように構成されている。
来装置は第１図に示すようＣ二半導体レーザ１よりの光
ビームをレンズ系２を用いて光ファイバ３の一端面に入
射するように構成されている。
即ちレンズ系２から光ファイバ３へ入射するビームは、
光ファイバ３へ効率よく結合させるため光ファイバ３の
入射面（二絞り込むようにしている。
光ファイバ３へ効率よく結合させるため光ファイバ３の
入射面（二絞り込むようにしている。
従って光ファイバ３の入射面で反射したレーザ光は入射
光と逆の像変換をうけて半導体レーザ１の発光部へ戻る
ことになる。一般に半導体レーザ１は自分自身の発振光
が注入されると発振しきい値や発振スペクトルが変動し
たり、変調波形の劣化が生じる。従って半導体レーザ結
合器では特にファイバ入射面からの反射光が半導体レー
ザ１自身に戻らないように工夫する必要がある。従来半
導体レーザ結合器の反射対策はレンズ類１反射防止膜を
加工してレンズ系の反射を抑えたり、光フアイバ入射面
に反射防止膜（ＡＲコート）を施したガラス板を貼りつ
けてファイバ入射面の反射を抑えたりしていた。
光と逆の像変換をうけて半導体レーザ１の発光部へ戻る
ことになる。一般に半導体レーザ１は自分自身の発振光
が注入されると発振しきい値や発振スペクトルが変動し
たり、変調波形の劣化が生じる。従って半導体レーザ結
合器では特にファイバ入射面からの反射光が半導体レー
ザ１自身に戻らないように工夫する必要がある。従来半
導体レーザ結合器の反射対策はレンズ類１反射防止膜を
加工してレンズ系の反射を抑えたり、光フアイバ入射面
に反射防止膜（ＡＲコート）を施したガラス板を貼りつ
けてファイバ入射面の反射を抑えたりしていた。
第２図にガラス板４を貼りつけた反射対策の例を示す。
ガラス板４の入射面４ａは収束用レンズ２ａで絞られる
ビームウニイス１、よりレンズ２ａ側に近づいているた
め、入射面４ａで反射したＹ（図１で右から左へ進む光
）は入射光（左から右へ進む光）とは異なったビーム変
換をうけ、半導体レーザ１の発光位置（−は結像しない
。従ってガラス板４の入射面４ａからの反射光は殆んど
半導体レーザ１へ戻らなくなる。一方収束用レンズ２ａ
で絞られるビームウェイストは光ファイノ竜３へ効率よ
く結合させるため、ガラス板４と光コアイノ（３の接触
面４ｂ（＝位置している。この接触面４ｂからの反射が
最も多く；半導体レーザ１へ戻るので、光ファイバ３と
ガラス板４およびガラス板４と光ファイバ３とを貼りつ
ける光学接着剤はほぼ屈折率の等しいものを使用してい
る。しか１しながら一般（二光学接着剤はガラスや光フ
ァイバより熱膨張係数が１桁以上大きく、湿度や経時変
化に対する信頼性が劣る。このため長期的Ｃ−みると接
触面（−気泡が生じたり、はくすしたりする欠点が免か
れなかった。また接着剤の屈折率についても光ファイバ
とは完全（：合致しなく、その温度変化も大きいという
欠点があった。従って従来のガラス板等を接着剤を用い
て貼りつける反射対策では半導体レーザ結合器の光フア
イバ入射面（−おける反射を完全に取除くことは不可能
で、かつ信頼性も劣り十分な反射対策にはならなかった
。このことは光合分波器からの光をレンズ系を用いて光
ファイバに入射結−合させる場合も同様である。
ビームウニイス１、よりレンズ２ａ側に近づいているた
め、入射面４ａで反射したＹ（図１で右から左へ進む光
）は入射光（左から右へ進む光）とは異なったビーム変
換をうけ、半導体レーザ１の発光位置（−は結像しない
。従ってガラス板４の入射面４ａからの反射光は殆んど
半導体レーザ１へ戻らなくなる。一方収束用レンズ２ａ
で絞られるビームウェイストは光ファイノ竜３へ効率よ
く結合させるため、ガラス板４と光コアイノ（３の接触
面４ｂ（＝位置している。この接触面４ｂからの反射が
最も多く；半導体レーザ１へ戻るので、光ファイバ３と
ガラス板４およびガラス板４と光ファイバ３とを貼りつ
ける光学接着剤はほぼ屈折率の等しいものを使用してい
る。しか１しながら一般（二光学接着剤はガラスや光フ
ァイバより熱膨張係数が１桁以上大きく、湿度や経時変
化に対する信頼性が劣る。このため長期的Ｃ−みると接
触面（−気泡が生じたり、はくすしたりする欠点が免か
れなかった。また接着剤の屈折率についても光ファイバ
とは完全（：合致しなく、その温度変化も大きいという
欠点があった。従って従来のガラス板等を接着剤を用い
て貼りつける反射対策では半導体レーザ結合器の光フア
イバ入射面（−おける反射を完全に取除くことは不可能
で、かつ信頼性も劣り十分な反射対策にはならなかった
。このことは光合分波器からの光をレンズ系を用いて光
ファイバに入射結−合させる場合も同様である。
〈発明の概要〉
この発明は従来の反射対策の欠点を解決し、反射党員の
大幅な低減と、安定性の向上をはかった光フアイバ用結
合器を提供する。
大幅な低減と、安定性の向上をはかった光フアイバ用結
合器を提供する。
この発明Ｉ：よれば光ファイバの端面にその光ファイバ
とほぼ同一材質の素片が溶着される。この素片は少なく
とも光ファイバのコアとほぼ同一屈折率で、かつ均一な
屈折率部分とされる。かつこの均一屈折率部分は光ファ
イバのコア径よりも大とされる。
とほぼ同一材質の素片が溶着される。この素片は少なく
とも光ファイバのコアとほぼ同一屈折率で、かつ均一な
屈折率部分とされる。かつこの均一屈折率部分は光ファ
イバのコア径よりも大とされる。
〈実施例〉
第３図はこの発明の実施例を示し、収束用レンズ２ａよ
り光が入射される光ファイバ３の入射端面に素片、例え
ば光フアイバ素片５が溶着される。
り光が入射される光ファイバ３の入射端面に素片、例え
ば光フアイバ素片５が溶着される。
光フアイバ素片５はステップ形光ファイバ若しくはコア
部のみで構成され、光ファイバ３と同一の石英ガラス系
の累月を使用しており、屈折率および徹点は等しいもの
が使用され、更に素片５の屈折率が均一な部分５ｂの径
は光ファイバ３のコア３８の径よりも大とされる。従っ
て光ファイバ３とファイバ素片５とは、従来光ファイバ
のスプライシングＣ″−使用されているアーク放電を使
って融着接続することができる。この溶着時に光ファイ
バ３とファイバ素片５とは軸合せの精度を上げる必要は
なく、これら光ファイバ３およびファイバ素片５（一般
（：１２５〜１５０μｍ程度）を使って合せるだけでよ
い。融着部５ａではガラスが溶融してつながっているた
め境界層には屈折率のミスマツチが殆んどない。従って
光ファイバ３の入射面では反射が極めて少なくなり、し
かも温度変化や外力に対してもファイバ素片５がはずれ
ることはない。このファイバ素片つきの光ファイバ３で
は反射がファイバ素片５の入射面５ｃで生じる。
部のみで構成され、光ファイバ３と同一の石英ガラス系
の累月を使用しており、屈折率および徹点は等しいもの
が使用され、更に素片５の屈折率が均一な部分５ｂの径
は光ファイバ３のコア３８の径よりも大とされる。従っ
て光ファイバ３とファイバ素片５とは、従来光ファイバ
のスプライシングＣ″−使用されているアーク放電を使
って融着接続することができる。この溶着時に光ファイ
バ３とファイバ素片５とは軸合せの精度を上げる必要は
なく、これら光ファイバ３およびファイバ素片５（一般
（：１２５〜１５０μｍ程度）を使って合せるだけでよ
い。融着部５ａではガラスが溶融してつながっているた
め境界層には屈折率のミスマツチが殆んどない。従って
光ファイバ３の入射面では反射が極めて少なくなり、し
かも温度変化や外力に対してもファイバ素片５がはずれ
ることはない。このファイバ素片つきの光ファイバ３で
は反射がファイバ素片５の入射面５ｃで生じる。
入射面５Ｃでの反射はファイバ素片５の長さＬを大きく
することおよび入射面５Ｃを光軸（−垂直な面からθだ
け傾むけること等で減少させることができる。ここでフ
ァイバ素片５の長さＬｃ対して半導体レーザ１への戻り
効率の低減量を求める。
することおよび入射面５Ｃを光軸（−垂直な面からθだ
け傾むけること等で減少させることができる。ここでフ
ァイバ素片５の長さＬｃ対して半導体レーザ１への戻り
効率の低減量を求める。
反射光が半導体レーザ１へ戻る割合はファイバ入射面の
ビームウェイストと反射光がつくるビームウェイストの
距離２Ｌを使って以下のように表わされる。
ビームウェイストと反射光がつくるビームウェイストの
距離２Ｌを使って以下のように表わされる。
ここでピームクエイストＷ。＝５μｍ、波長λ＝１．３
μｍ１屈折率ｎ＝１．４５を使って針脚した結果を第４
図に示す。ファイバ素片５を長くする程反射光が半導体
レーザへ戻る割合は減少するが、実際には長さＬはファ
イバ素片５の口径より入射ビーム径が小さくなるという
条件で上限が決まる。
μｍ１屈折率ｎ＝１．４５を使って針脚した結果を第４
図に示す。ファイバ素片５を長くする程反射光が半導体
レーザへ戻る割合は減少するが、実際には長さＬはファ
イバ素片５の口径より入射ビーム径が小さくなるという
条件で上限が決まる。
ファイバ素片５のコア径を光ファイバ３の外径１２５μ
ｍ以下と仮定すると、ガウシアンビームの光軸方向の広
がり角θ＝λ／πＷｏ”８．３ ｘ １０−ＩＩｒａｄ
より−θ〈６２．５ （μｍ ） ／ Ｌ （ｐ ｒｎ
）となる。
ｍ以下と仮定すると、ガウシアンビームの光軸方向の広
がり角θ＝λ／πＷｏ”８．３ ｘ １０−ＩＩｒａｄ
より−θ〈６２．５ （μｍ ） ／ Ｌ （ｐ ｒｎ
）となる。
従ってファイバ素片名の長さＬはＷ。−５μｍの場合７
５０μｍ以下であればよく、Ｌ＝７００μｍに選ぶと反
射光の低減効果は約１８ｄＢとなる。
５０μｍ以下であればよく、Ｌ＝７００μｍに選ぶと反
射光の低減効果は約１８ｄＢとなる。
なおファイバ素片５の入射１ｉｉ５ｃの角度を光軸に重
重な面からθだけ、例えば１０度程度傾むけることおよ
び入射ｉ１＋ｉ ５ ＣにＡＲコートをつけることで更
に半導体レーザへの戻り光は小さく抑えることが可能に
なる。
重な面からθだけ、例えば１０度程度傾むけることおよ
び入射ｉ１＋ｉ ５ ＣにＡＲコートをつけることで更
に半導体レーザへの戻り光は小さく抑えることが可能に
なる。
以上のことから光ファイバ３の入射面（二とりつけるフ
ァイバ素片５としては長さしをある程度大きくするため
コア径のできるだけ大きなステップ形光ファイバやコア
部のみから成る光ファイバが透しており、その外径の大
きさは光ファイバ３と融着できる範囲であれば大きい程
よい。
ァイバ素片５としては長さしをある程度大きくするため
コア径のできるだけ大きなステップ形光ファイバやコア
部のみから成る光ファイバが透しており、その外径の大
きさは光ファイバ３と融着できる範囲であれば大きい程
よい。
第５図はこの発明の具体的な一実施例を示す。
半導体レーザ１は集光用レンズ２２と共にステム１１（
−一体化されており、これらは気密用ケース１２を用い
てパッケージ化されている。収束用レンズ２１はパッケ
ージのケース１２の外側Ｃ；接着固定されている。パッ
ケージ１２のレンズ２１゜２２の対向部に窓１３が形成
されている。集光用レンズ２２、パッケージの窓１３お
よび収束用レンズ２１の表面はあらかじめ反射防止膜を
施しておくと共に、平行ビームが入射する面、即ち収束
用レンズ２１の入射面と窓１３ｉ二ついては光軸から数
度傾むけておく。通常平行ビームのスポット径は光ファ
イバ３のスポット径Ｗ。々５μｍの３０倍以上であるた
め、上記の角度は１度以上あれば十分である。最も反射
°が戻り易い光ファイバ３の入射面はステップ形ファイ
バ素片５を融着接続してあり、光ファイバ３の緊線を固
定する中子３１の中（二挿入しである。ファイバ素片５
の融着は光ファイバ３の緊線を中子３１（二通した後で
も通す前でもよい。通常中子３１の内径は光ファイバ３
の外径（約１２５μｍ ） （二数μｍの精度で合致さ
せているので、ファイバ素片５を光ファイバ３より大き
くしてその長さＬを大きくする際は光ファイバ３をあら
かじめ中子３１に挿入したあとファイバ素片５を融着す
ればよい。
−一体化されており、これらは気密用ケース１２を用い
てパッケージ化されている。収束用レンズ２１はパッケ
ージのケース１２の外側Ｃ；接着固定されている。パッ
ケージ１２のレンズ２１゜２２の対向部に窓１３が形成
されている。集光用レンズ２２、パッケージの窓１３お
よび収束用レンズ２１の表面はあらかじめ反射防止膜を
施しておくと共に、平行ビームが入射する面、即ち収束
用レンズ２１の入射面と窓１３ｉ二ついては光軸から数
度傾むけておく。通常平行ビームのスポット径は光ファ
イバ３のスポット径Ｗ。々５μｍの３０倍以上であるた
め、上記の角度は１度以上あれば十分である。最も反射
°が戻り易い光ファイバ３の入射面はステップ形ファイ
バ素片５を融着接続してあり、光ファイバ３の緊線を固
定する中子３１の中（二挿入しである。ファイバ素片５
の融着は光ファイバ３の緊線を中子３１（二通した後で
も通す前でもよい。通常中子３１の内径は光ファイバ３
の外径（約１２５μｍ ） （二数μｍの精度で合致さ
せているので、ファイバ素片５を光ファイバ３より大き
くしてその長さＬを大きくする際は光ファイバ３をあら
かじめ中子３１に挿入したあとファイバ素片５を融着す
ればよい。
（効 果〉
以上説明したよう！−この発明は従来ファイバ同志のス
プライシングに開発されたファイバ融着技術を用いて、
光フアイバ結合器におけるファイバ入射面からの反射光
を効果的に減少させることができる。しかもファイバ入
射面は同一組成の光フアイバ素片を溶融して一体してい
るため物性的にも安定で経時変化、雰囲気、外力等にも
安定な信頼性のよい反射対策が実現できる。なおこの発
明はコア径１０μｍ程度の単一モードファイバ用の結合
器だけでなく、コア径５０μｍ程度のグレーデッド形マ
ルチモードファイバ用の結合器（二対しても同様の効果
が得られる。特にマルブーモードファイバを使用したＶ
ＨＦ帯アナログ伝送方式では発振光に対する半導体レー
ザへの戻り光の割合を一６０ｄＢ以下に抑えなければな
らなく、通常の接着剤を用いてガラス板を貼りつける方
法では不十分なことが指摘されているが、この発明でフ
ァイバ入射面からの反射を著しく低減させることが可能
となる。更Ｃ二光ファイバとレンズ系を用いた光合分波
器、光減衰器等の種々の光部品（二おいてもビームの絞
られる光フアイバ端面からの反射が間融（ユなっている
が、この発明を適用することで反射光のもどりを十分（
二抑圧することが可能になる。
プライシングに開発されたファイバ融着技術を用いて、
光フアイバ結合器におけるファイバ入射面からの反射光
を効果的に減少させることができる。しかもファイバ入
射面は同一組成の光フアイバ素片を溶融して一体してい
るため物性的にも安定で経時変化、雰囲気、外力等にも
安定な信頼性のよい反射対策が実現できる。なおこの発
明はコア径１０μｍ程度の単一モードファイバ用の結合
器だけでなく、コア径５０μｍ程度のグレーデッド形マ
ルチモードファイバ用の結合器（二対しても同様の効果
が得られる。特にマルブーモードファイバを使用したＶ
ＨＦ帯アナログ伝送方式では発振光に対する半導体レー
ザへの戻り光の割合を一６０ｄＢ以下に抑えなければな
らなく、通常の接着剤を用いてガラス板を貼りつける方
法では不十分なことが指摘されているが、この発明でフ
ァイバ入射面からの反射を著しく低減させることが可能
となる。更Ｃ二光ファイバとレンズ系を用いた光合分波
器、光減衰器等の種々の光部品（二おいてもビームの絞
られる光フアイバ端面からの反射が間融（ユなっている
が、この発明を適用することで反射光のもどりを十分（
二抑圧することが可能になる。
Ｍ１図は従来の光フアイバ用半導体レーザ結合器を示す
構成図、！４２図は従来の結合器のファイバ入射部の拡
大図、第３図はこの発明の一実施例を示す構成図、第４
図はこの発明の効果を示す計算値の戻り効率の低減とフ
ァイバ素片の長との関係図、第５図はこの発明を適用し
た半導体レーザ装置の例を示す断面図、第６図は第５図
のＡ部の拡大断面図である。 １：半導体レーザ、２：結合レンズ系、３：光ファイバ
、４ニガラス板、５：ファイバ素片。 特許出願人 日本電、信電話公社
構成図、！４２図は従来の結合器のファイバ入射部の拡
大図、第３図はこの発明の一実施例を示す構成図、第４
図はこの発明の効果を示す計算値の戻り効率の低減とフ
ァイバ素片の長との関係図、第５図はこの発明を適用し
た半導体レーザ装置の例を示す断面図、第６図は第５図
のＡ部の拡大断面図である。 １：半導体レーザ、２：結合レンズ系、３：光ファイバ
、４ニガラス板、５：ファイバ素片。 特許出願人 日本電、信電話公社
Claims (1)
- （１） レンズ系を用いて光ファイバへ光を入射結合
させる光フアイバ用結合器（−おいて、前記光ファイバ
の入射端面（二その光ファイバと材質がほぼ等しい素片
が融着され、その素片は前記光ファイバの中心線の延長
上の線を中心とする部分は屈折率が一様であり、その屈
折率は前記光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しくされ
、かつその屈折率が一様な部分の径をは前記光ファイバ
のコアの径よりも大に選定されている光フアイバ用結合
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11732782A JPS597324A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 光フアイバ用結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11732782A JPS597324A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 光フアイバ用結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS597324A true JPS597324A (ja) | 1984-01-14 |
Family
ID=14708991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11732782A Pending JPS597324A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 光フアイバ用結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597324A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2582109A1 (fr) * | 1985-05-16 | 1986-11-21 | Itt | Terminaison de fibre optique a epanouissement de faisceau |
| JPH07209554A (ja) * | 1994-01-21 | 1995-08-11 | Ogura Houseki Seiki Kogyo Kk | 高エネルギ光ビーム用コネクタ |
| WO2008117517A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | レーザーガイド用光ファイバ及びそれを備えたレーザーガイド |
| JP2008250184A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | ファイバ光源装置 |
| WO2009095976A1 (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-06 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | 光コネクタ構造 |
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| JPS5415758A (en) * | 1977-07-06 | 1979-02-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of optical fibers comprising provision of coupling parts |
| JPS5660404A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-25 | Fujitsu Ltd | Optical fiber repeater |
| JPS5745608B2 (ja) * | 1972-11-24 | 1982-09-29 |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP11732782A patent/JPS597324A/ja active Pending
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| US8348520B2 (en) | 2008-01-29 | 2013-01-08 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Optical connector structure |
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