JPS61156103A - レンズをそなえたテーパ端部を有する単一モード光伝送フアイバおよびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、端部がテーバコアとクラッドを有し、この端
部上に、透明材料よりつくられ且つ球面を有するレンズ
が設けられた単一モード光伝送ファイバに関するもので
ある。本発明は更にこのような伝送ファイバの製造方法
に関するものである。

このような伝送ファイバおよびその製造方法は「エレク
トロニクス・レターズ（Ｂｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）　Ｊ　１９８３年３月、第１９巻、第６号
の２０５−２０７頁の記事［イフイシエント・カップリ
ング・オブ・レーザダイオーヅ・ツー・チーバード・モ
ノモード・ファイバーズ・クイズ・ハイーインデブクス
・エンド（Ｂｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆ
　１ａｓｅｒｄｉｏｄｅｓｔｏ　ｔａｐｅｒｅｄ　ｍｏ
ｎｏｍｏｄ　ｆｉｂｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ−ｉｎ
ｄｅｘｅｎｄ）　Ｊより知られている。この記事に記載
されているように、テーパコアとクラッドを有する単一
モード伝送ファイバは、真直ぐで平らな端部を有する伝
送ファイバに較べると、結合効率、例えばダイオードレ
ーザである放射線源に対するファイバの許容オフセット
、およびファイバ内の反射に基づく放射線の放射線源へ
のフィードバック等に関して著しく良好な特性を有する
。

結合効率とは、伝送ファイバが放射線源より受取った放
射線の強さとこの放射線源の全放射の強さの比をいう。

フィードバック効果のため、ダイオードレーザで放出さ
れた放射線の一部は再びダイオードレーザに入る。この
フィードバッグは、ダイオードレーザで放出された放射
線の望ましくない変調を生しることがある。

結合効率は、単一モード伝送ファイバのテーパ端部にレ
ンズを設けることによって著しく増すことができる。前
記の記事に記載されているように、このレンズは、ファ
イバのテーパ端部を液状透明材料内に浸漬し、このテー
パ端部を液状材料より引上げ、ファイバ端部に付着して
いる前記材料を固体レンズ形状が形成される迄凝固させ
ることによって形成することができる。前記の記事には
、ファイバとレンズの組合せに対して適当な開口数を得
るための要件として、レンズ材料の屈折率はコア材料の
屈折率よりも著しく大きくなければならないことが述べ
られている。レンズの屈折率とファイバコアの屈折率の
大きな相違のためにレンズ−ファイバ境界面（インター
フェース）に反射が起き、この反射が放射線源へのフィ
ードバックおよび結合効率の低減を生じることがある。

本発明は、前記のような反射を示さずまた驚くべきこと
には適切な結合効率を与える、テーパコアとクラッドを
有し且つ溶着されたレンズを設けた単一モード伝送ファ
イバを供するものである。

本発明の単一モード伝送ファイバは、レンズを、その融
解点が伝送ファイバ材料の融解点よりも低くまたその屈
折率がコア材料と等しい材料よりつくることを特徴とす
るものである。

レンズ材料の屈折率はコア材料の屈折率と同じなので、
レンズ−ファイ・バ境界面よりの反射に基づくフィード
バックの可能性は最小限となる。

光伝送ファイバの端面にレンズを設け、このレズはファ
イバ材料よりも低い融解点をもつ材料よりつくること自
体はドイツ国特許明細書第２．６２５゜０９７号より知
られている。けれども、このドイツ国特許明細書に記載
されているファイバは、゛コアがテーパ端部を有する単
一モードファイバではなくて真直ぐな端部を有する多重
モードファイバである。前記のドイツ国特許明細書によ
ればレンズをファイバに溶着する前にクラッドを成る特
定の長さに亘ってエツチングによりファイバより部分的
に除去せねばならない。このエツチングのため余分な工
程が必要となる。更に、エツチング液が伝送ファイバの
他の部分に影響を与えることもある。

前記のドイツ国特許明細書によれば、レンズを設けるべ
き伝送ファイバの端面は５０μｍよりも大きな直径を有
する。石英ガラスをファイバ材として用い、軟質ガラス
をレンズ材料として用いた場合には、特に境界面が比較
的大きいと膨張係数の差のためにレンズが伝送ファイバ
よりはがれることがある。境界面の直径が１５μｍと３
０μｍの間にある本発明の単一モード伝送ファイバの場
合には、レンズがはがれる危険は著しく少ない。

単一モード伝送ファイバの好ましい実施例では、レンズ
材料はガラスである。

レンズの外面には反射防止被覆が設けられるのが好まし
い。

本発明の伝送ファイバの好ましい実施例では、テーパ端
部の長さは、真直ぐなファイバ部分の直径の大きさの程
度（ｏｒｄｅｒ）である。このような伝送ファイバは、
そのテーパ端部が著しく長く伝送ファイバよりも結合効
率が優れている。

レンズは伝送ファイバのテーパ端の球状端面上に設けて
もよい。けれども、テーパ端部の平らな端面に設けた方
が好適である。

本発明は更に前述した単一モード伝送ファイバの製造方
法に関するものである。前記の刊行物「エレクトロニク
ス・レクーズ」の記事に記載されているように、レンズ
をそなえたテーパ端部を有する単一モード光伝送ファイ
バは、真直ぐな伝送ファイバを該ファイバが切れる迄ア
ーク放電内で引張り、次いでテーパ端部を液状透明材料
内に浸漬し、このテーパ端部を液状材料より引上げ、最
後に、ファイバ端部に付着している前記材料を固体レン
ズ形状が得られるようになる迄凝固させることによって
得ることができる。

本発明の製造方法は、テーパ端部を、その融解点が伝送
ファイバ材料の融解点よりも低くまたその屈折率がファ
イバコア材料の屈折率と等しい液状透明材料に浸漬する
ことを特徴とするものである。

テーパ端部を液状材料に浸漬する前に、その端部に平ら
な端面を設ける方が好ましい。

以下本発明をて添付の図面を参照して実施例により更に
詳しく説明する。

第１図において伝送ファイバｌはコア２とクラッド３と
を有する。このコア材料の屈折率はクラッドの材料の屈
折率と僅かに相違するのでファイバコアに入った光の大
部分は、コアークラッド境界面よりの全反射機構を経て
コアを通って伝搬することができる。クラッド材料の屈
折率ｎ２は、例えばこの材料が石英ならば１．４７で、
一方コア材料の屈折率ｎは例えば略々０．３％高い。本
発明の伝送ファイバは、特定モードの放射のみをファイ
バコア内に伝搬することができる単一モードファイバで
ある。このようなファイバは、コアの直径がクラッドの
直径よりも著しく小さい。例えば、前者の直径は略々７
ミクロンで後者の直径は略々１２５ミクロンである。

伝送ファイバの殆どの部分４は真直ぐである。

けれども、端部５はテーパを付けられ、球状先端６を有
する。この球状先端は、真直ぐなファイバが切れる迄ア
ーク放電内で該ファイバを引張ると自動的に得られる。

テーパ端部の形および球状先端６の半径はこの引張によ
って決まる。球状先端は例えば１２．５ミクロンの半径
を有し、レンズ作用を示す。

本発明では、結合効率を−しげるためにレンズがファイ
バのテーパ端部５に配設され、このためファイバの実効
人口口径が大きくされる。先ず第一に、テーパ端部５は
、第２図に示すように平らな端面１１を有し、次いで、
やはり第２図に示すように、この端部５が液状または粘
稠材料７に浸漬されることに注意され度い。この材料７
は、線図的に示した焔９によってるつぼ８内で融解され
たガラスが適当である。大切なことは、浸漬後にファイ
バパラメータが変化することのないように、液状ガラス
の温度がコアまたはクラッドの融解温度よりも低いこと
である。このガラスは例えばタイプＢＫＩ、　ＢＫ３ま
たはＴｒＫｌのものでよい。ガラスのタイプは、ガラス
が軟化され次いで冷却された時にその屈折率が事実上減
少しないものを選ばねばならない。

ファイバ端がるつぼより引上げられると、材料７の一部
がファイバに付着する。この材料は、特定の粘度の場合
、表面張力の結果第３図に示したように液滴状になる。

この液滴の寸法および形状は、るつぼ８内における材料
７の浸漬の深さおよび温度によって影響される。

液滴を有するファイバ端部５が材料７から引上げられて
から、液滴は冷却される。かくして、レンズ１０がこの
伝送ファイバの平らな端面１１上に形成される。

このような平らな端面を得るために、公知の方法でつく
られた第１図のファイバを、テーパ端部５の特定の場所
で切断してもよい。

第４図の上の部分は、平らな端面を有するテーパ付き伝
送ファイバを得るのに用いるのに好適な方法を線図的に
示したものである。やはり、特定の長さに亘って引張ら
れた真直ぐな伝送ファイバが用いられる。このようにし
てｆ％られたファイバ１４に、円形かき傷のけかき工具
１５によってつけられたかき傷１６が形成される。次い
でこのファイバ１４を、該ファイバが切断する迄引張る
。この切断面は、前記のかき傷の場所で平らである。こ
のようにして、第４図の下に示したように、平らな端面
を有する２つのテーパ付きファイ）＜が得られる。

真直ぐな伝送ファイバを引張る場合、このファイバの両
端で引張ることもできる。けれども、真直ぐなファイバ
の一端を固定し、他端に引張り力を加えた方が一層良い
結果が得られることがわかった。真直ぐなファイバを切
断して得られるファイバ部分のうち、固定されていたフ
ァイバ部分の方が引張り力を加えられたファイバ部分よ
りも著しく短いテーパ端部（例えば１２５ミクロン）を
有する。この短いテーパ端部を有する伝送ファイバの方
が長いテーパ端部を有する伝送ファイバよりも高い結合
効率を有する。

第２図に示した方法が得られるレンズは、比較的高い屈
折率を有する均質材料よりつくられる。

このレンズの表面は入射光の一部を反射することがある
。反射損失を軽減するために、第３図に示すようにレン
ズ１０の外面１２に反射防止被覆１３を施してもよい。

略々７ミクロンのコア直径と、略々１２５　ミクロンの
クラッド直径と、略々１．４７の屈折率と、直径が略々
２５ミクロンで屈折率が略々１．４７のレンズをそなえ
た平らな端面をもつ短いテーパ端部とを有する実際の伝
送ファイバでは、５５％以上の結合率が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はテーパ端部を有する公知の単一モード伝送ファ
イバの一部の側面図、 第２図はファイバ端にレンズを設ける本発明方法の説明
図、 第３図は本発明方法によって得られた伝送ファイバの一
実施例の一部の一部断面側面図、第４図は平らな端面を
もったテーパ端部を有する伝送ファイバを得る方法の説
明図である。 １．４．１４・・・伝送ファイバ ２・・・コア　　　　　　　３・・・クラッド５・・・
テーパ端部　　　　６・・・球状先端７・・・粘稠材料
　　　　　訃・・るつぼ９・・・焔　　　　　　　　１
０・・・レンズ１１・・・平らな端面　　　　１２・・
・レンズ外面１３・・・反射防止被覆　　　１５・・・
けがき工具１６・・・かき傷 特許比Ｍ　人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、端部がテーパコアとクラッドを有し、この端部上に
   透明材料よりつくられ且つ球面を有するレンズが設けら
   れた単一モード光伝送ファイバにおいて、レンズは、そ
   の融解点が伝送ファイバ材料の融解点よりも低くまたそ
   の屈折率がコア材料の屈折率と等しい材料より成ること
   を特徴とする単一モード光伝送ファイバ。 ２、レンズ材料はガラスである特許請求の範囲第１項記
   載の単一モード光伝送ファイバ。 ３、レンズの外面に反射防止被覆が設けられた特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の単一モード光伝送ファ
   イバ。 ４、テーパ端部の長さは、真直ぐなファイバ部分の直径
   の大きさの程度である特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第３項記載の単一モード光伝送ファイバ。 ５、レンズは伝送ファイバのテーパ端部の平らな端面上
   に設けられた特許請求の範囲第１項から第４項の何れか
   １項記載の単一モード光伝送ファイバ。 ６、真直ぐな伝送ファイバを該ファイバが切れる迄アー
   ク放電中で引張り、テーパ端部を有するファイバを得、
   テーパ端部を液状透明材料に浸漬し、ファイバ端に付着
   している前記材料を、固体レンズが得られる迄凝固させ
   るようにした単一モード光伝送ファイバの製造方法にお
   いて、テーパ端部を、その融解点が伝送ファイバ材料の
   融解点よりも低くまたその屈折率がファイバコア材料の
   屈折率と等しい液状透明材料に浸漬することを特徴とす
   る単一モード光伝送ファイバの製造方法。 ７、伝送ファイバのテーパ端部を液状材料に浸漬する前
   に、その端部に平らな端面を設ける特許請求の範囲第６
   項記載の製造方法。 ８、先ず真直ぐな伝送ファイバを引張り、次いでこのフ
   ァイバ上に円形のかき傷をつくり、最後に、ファイバが
   このかき傷の場所で切れる迄、ファイバを更に引張る特
   許請求の範囲第７項記載の製造方法。 ９、伝送ファイバを引張る時引張り力を該ファイバの一
   端にのみ加え、このため、かくて得られた２つの伝送フ
   ァイバの一方のテーパ端部が他方の伝送ファイバのテー
   パ端部よりも短い特許請求の範囲第６項、第７項または
   第８項記載の製造方法。