JPS61258202A - 光フアイバ結合体 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は光機能デバイスとこれに対する入出力となる光
ファイバとの結合体に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

光伝送システムを構成するには光送信機、光受信機と共
に光の分岐、合流を行う光カブラ、光回線を切換える光
スィッチ、ざらに波長多重伝送を行うための光合分波器
等の光機能デバイスが必要である。

これら機能を実現する原理は種々考案、実施されている
が、各デバイスとしての機能とこれに対する入出力光フ
ァイバとの結合部では、例えばロッドレンズを介して行
う方法が多用されている。

第１７図は、ロッドレンズを介して入出力光ファイバと
接続された光カブラの一例を示している。

この光カブラの原理は、光学ガラス■にはさまれた半透
過鏡■により入射光束■を２つに分離するもので、入力
ファイバに）と光ファイバ■とを結合させるためロッド
レンズ０により平行光束を実現している。

ここで問題となるのは入出力光ファイバに）、■とロッ
ドレンズ０との結合部の光学特性の安定度ならびに製造
の容易さである。

従来この結合部の構成法として第１８図に示すものでは
半透過鏡等の膜が装着されたガラス体■にロッドレンズ
（８）、ロッドレンズ保強体０）が固着されている。ざ
らに結合される光ファイバ０Φは保護スリーブ０１）に
入れられロッドレンズ（８）に対し調芯位置決めされる
。接着層０２）はロッドレンズ（８）、ファイバ（１［
１１、ロッドレンズ保強体■、保護スリーブＱｌ）を固
定する機能を有する。

ここで問題となるのは、接着剤０の硬化時における収縮
でロッドレンズ（８）、光ファイバＯΦの位置が調整後
にずれてしまうこと、また保護スリーブ（１１）の周囲
の接着剤Ｏのが温度による収縮、膨張を行うため同様に
位置ずれを起こす。このような軸ずれは光損失の原因と
なり光機能素子の挿入損失特性を劣化させると共に安定
度の点でも不都合である。

この欠点を避けるため保護スリーブの周囲に接着剤を配
しないようにすれば良いが、このようにすると端部面積
を広くしな【プれば所用強度が１昇られない。光機能素
子に用いるガラス体の大きさ等を考えると端部面積の広
さは素子仝休の大きざを大きくし好ましくない。

ロッドレンズと光ファイバの調芯時には、光ファイバ端
部とロッドレンズ端部の位置関係と共に通常はロッドレ
ンズより出射する光ビームが傾いている場合に必要に応
じて光ファイバにも傾き（アオリ）を与えて最適結合状
態を実現しているが、保護スリーブω）の端部面積を大
きくするとアオリを与えた時に保護スリーブＯＤがレン
ズ保強体に接触し光ファイバＯｆ＞を所定位置に置けな
いなどの不都合がある。

さらにロッドレンズ（８）は通常外径２Ｍ程度であるが
、保護スリーブ■をロッドレンズ（８）と同外径にし調
芯後外部に新らたなスリーブを配し両者を接続する方法
もあるが、先述したように周辺部の接着剤は位置ずれの
原因となりこれも好ましくない。

〔発明の目的〕

この発明は上述した欠点を改良したもので、光ファイバ
とロッドレンズの結合において位置ずれの生じない結合
体を実現するためのものである。

ざらに、この発明はロッドレンズと光ファイバの結合ば
かりでなく、通常の光学レンズと光ファイバの結合や、
先導波路と光ファイバの結合においても位置ずれを生じ
ない結合体を実現することを目的としている。

〔発明の概要〕

すなわち、光の入射もしくは出射をするブロックと、該
ブロックの内部もしくは外部に光ファイバと結合させる
光学レンズ、あるいは該ブロック内部に先導波路または
光学レンズを設け、光学的結合を得る場所に光フフイバ
先端部を微小スリーブを通して接着剤で固定し、これを
第１の固定部とし、この光ファイバ先端部から所定の距
離だけ分離された光ファイバ部分を固定する第２の固定
部を有し、前記ブロックに直接または間接的に第２の固
定部が固定され、第１の固定部と第２の固定部の間は光
ファイバの可撓性を維持するように光ファイバ素線部分
を存在させるものである。光の入射もしくは出射をする
ブロックとしては、発光または受光の機能を有する半導
体素子を備えたブロックでも良い。

（発明の効果〕 本発明によれば光ファイバの先端を結合部材に一点で結
合させ、かつ光ファイバの先端部に可撓性を持たせるこ
とができるので接着剤の硬化時或いは温度変動時の接着
剤により生じる応力を光ファイバの可撓性で吸収するこ
とができる。

従って、光ファイバの結合体において組立時の調芯をず
らすことなく素子特性を実現でき、しかも温度特性も良
好な結合体を実現できる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。この実
施例では光ファイバ■の先端が接着剤（２１）によって
１点でロッドレンズ（２２）に結合されており、さらに
この光ファイバＣΦの先端部は光ファイバの可撓性を維
持するため結合された先端部から所定間隔をおいて光フ
ァイバ固定部（２３）で固定されている。光ファイバ固
定部（２３）では、光ファイバ■とこの光ファイバ（２
巾の被覆部（２４）の一部を保護スリーブ（２５）を介
して連結スリーブ（２６）に接続されている。この連結
スリーブ（２６）はロッドレンズ（２２）に固着されて
いる。また、光ファイバ固定部（２３）では光ファイバ
（支）は接着剤（２７）により保護スリーブ（２５）に
接着固定されており、連結スリーブ（２６）に接着固定
されている。この実施例で特徴とするのは光ファイバ（
イ）の先端が接着剤（２１）により一点で結合されてい
る点と、光ファイバ（イ）の先端部が可撓性を有する点
にある。このような構造を実現する方法としては、例え
ばロッドレンズ（２２）の端面に接着剤（２１）を盛上
げておき、保護スリーブ（２５）に固定された光ファイ
バ＠を調芯治具を用いてロッドレンズ（２２）との位置
決めを行なう。次にこの光ファイバＣΦを通した保護ス
リーブ（２５）を連結スリーブ（２６）を介してブロッ
ク（２８）に接着固定する。以上のような結合体構造に
より保護スリーブ（２５）とこの保護スリーブ（２５）
に対向する各部品との間に接着剤を配せずに１箇所で光
ファイバ（イ）とロッドレンズ（２２）を結合すること
ができるので、光ファイバ＠先端部周囲では接着剤のた
めの硬化時或いは温度変化時の応力は生ぜず、従って光
ファイバ［相］先端の位置ずれを防止することができる
。しかも先端部の光ファイバ（イ）は可撓性を有してい
るので、保護スリーブ（２５）内或いは保護スリーブ（
２５）と連結スリーブ（２６）の間の接着剤による硬化
時或いは温度変動時に生じる応力はこの光ファイバＣ中
の可撓性により吸収され光ファイバＣの先端の位置ずれ
を防止することができるのである。光ファイバＣΦが保
護スリーブ（２５）に接着固定されている光ファイバ固
定部（２３）と先端部との間の可撓性を有する光ファイ
バ先端部の長さは約３ｍ以上でおれば良いが、ここでロ
ッドレンズの長さβ１に対する光ファイ／％Φの先端か
ら保護スリーブ（２５）端部までの長さβ２の最高条件
を示す。ロッドレンズ（２２）の線膨張率をαｒ１光フ
ァイバ（イ）の線膨張率をαｆ、連結スリーブ（２６）
の線膨張率をαＳとするとβ１．β２は次の条件を満た
せば良い。すなわち、 Ｅｌ（αｒ−αｓ）：Ｌ７ｚ（αＳ−αａ）　　　＝■
の条件を満たせば、光ファイバの応力を温度にょらず略
零とすることができる。この場合、例えばαｒ＝１０Ｘ
１０’　１　／’Ｃ（ガラス）　、αｆ　＝　０Ｊｘ１
０−６１／’Ｃ（石英ファイバ）、α、＝５ｘｌＯ１／
℃（セラミック）であるとし、ロッドレンズの長さがρ
１＝６．５ｍであるとすると、ファイバの長さは、βｚ
＝７．１ｍｍとすれば良い。このような結合体では外力
が保護スリーブ（２５）に加えられた時にも直接光ファ
イバ■及びロッドレンズ（２２）に力が及ばず結合特性
に与える影響は無い。尚、光ファイバ（イ）先端部に可
撓性を持たせるためには、光ファイバ（イ）先端部を予
め僅かに撓ませておいても良く、また回転させておいて
も良い。

次に本発明の第２の実施例を説明する。上記第１の実施
例に於いては光ファイバの先端を接着剤でロッドレンズ
に結合したのであるが、この接着剤の代わりに半田ガラ
スを用いて光ファイバ先端を結合させても良い。このよ
うに半田ガラスを用いて光ファイバとロッドレンズを結
合させる場合は、先ずロッドレンズを上下方向に立てて
半田ガラスをロッドレンズ端面に盛り上げ、その後、例
えばＣＯ２レーザ等で半田ガラスに熱を加えれば良い。

このようにして半田ガラスが液化し、透明になったとこ
ろで光ファイバを調芯し、冷却して固定すれば良いので
ある。尚、このとき半田ガラス、光ファイバ、ロッドレ
ンズの線膨張率が略一致していれば良いことは明らかで
ある。

次に本発明の第３の実施例を説明する。この第３の実施
例は第２図に示すように光ファイバ（イ）先端とロッド
レンズ（２２）との結合を熱融着（熱融着部（３０））
により行なっている。このように熱融着する場合、融着
される両者がガラス状のときは両者の線膨張率が略しい
ことが望ましい。また熱融着の熱源としては、例えばＣ
Ｏ２レーザ等を用いれば良い。一般に、熱融着接続は接
着剤による接続より安定性、信頼性がより高い等の利点
がある。

次に本発明の第４の実施例を説明する。この第４の実施
例は第３図に示すように光ファイバ（至）のどロッドレ
ンズ（２２）とが接着剤により接着固定されている。す
なわち、光ファイバ（イ）に微小スリーブ（３２）を通
した後、調芯冶具を用いてロッドレンズ（２２）と位置
決めを行ない、さらに接着剤にて微小スリーブ（３２）
により結合すれば良い。また微小スリーブ（３２）は内
径が光ファイバ（イ）より僅かに大きければ良い。微小
スリーブ（３２）の外径と長さは自由であるが、長さに
ついては０，５＃〜ｉ、ｏ＃ｊ桿度でも良い。

このように微小スリーブ（３２）を用いると強度がより
増大する効果がおる。

この場合、微小スリーブの材質として、光ファイバ先※
謔部を接着固定する接着剤と同種のものを用いると固定
部の温度特性等の耐環境特性を向上させる効果がある。

尚、接着剤としては、例えばアクリル系又はエポキシ系
の紫外線硬化型のもので良い。

次に本発明の第５の実施例を説明する。この第５の実施
例は上記第４の実施例で示したような微小スリーブを用
いる代わりに、第４図に示すようにロッドレンズ（２２
）に小穴（３４）を設けこの小穴（３４）に光ファイバ
（イ）の先端を接着剤で固着させるのである。このよう
な小穴（３４）は、例えばエツチング等により大量に製
作でき、光ファイバ（イ）の調芯も容易に行なうことが
できる。

次に本発明の第１の変形例を説明する。上記第１乃至第
５の実施例に於いては、光ファイバをロッドレンズに結
合したのであるが、この第１の変形例では光ファイバは
第５図に示すように、板状のブロック（３８）に、例え
ば接着剤（２１）で結合されており、ざらにこの板状の
ブロック（３８）は光学レンズ（４２）と光学的に結合
されている。この場合、光ファイバの結合手段としては
、接着剤（２１）に限らず上記第２乃至第５の実施例に
よる結合でも良い。すなわち、例えば第６図に示すよう
に微小スリーブ（３２）により接着固定しても、また、
第７図に示すように小穴（３４）を設けて接着固定して
も良く、ざらには第８図に示すように熱融着（熱融着部
（３０）　）により結合させても良い。また光学レンズ
（４２）としては、例えばロッドレンズであっても良い
。

ここで、上の第１の変形例で示すようにロッドレンズを
用いない場合の、光フ１イバの先端から保護スリーブ端
部までの長さβ２の最適条件を示す。

前記０）式に於いて、ロッドレンズが無いとすると、β
１＝Ｏとなる従って、０式を満足するためには αＳ＝−αｆ　　　　　　　　・・・■の条件を満たせ
ば良い。すなわち連結スリーブと光ファイバの線膨張率
がほぼ等しければ良い。

次に本発明の第２の変形例を示プ。この第２の変形例で
は第９図に示すように上記第１の変形例と同様に板状の
ブロックに結合されているのであるが、このブロック（
４４）内には光学レンズ機構（４（４）を有しているの
である。このようにレンズ機構（４６）を内蔵したブロ
ック（４４）は、例えば通常のロッドレンズを製作する
ようにイオン拡散を用いて製作することができる。また
、球レンズやロッドレンズをプラスチック中に埋込むこ
とによっても製作することができる。尚、光ファイバを
板状のブロックに結合させる場合は、図示のようにブロ
ック（４４）端面に上記第５の実施例で示したような小
穴（３４）を設（プればより先端部の軸合ぜが容易とな
る。次に本発明の第３の変形例を説明する。

この第３の変形例では第１０図に示すように光ファイバ
がブロック（４８）上に設けられた光半導体素子（５０
）と結合されており、光ファイバ［相］の先端は接着剤
（２１）　（或いは半田ガラス）で光半導体素子（５０
）に固着されている。また、この光ファイバ（イ）は、
第１１図に示す如く第３の実施例で示したように微小ス
リーブ（３２）を介して接着剤で光半導体素子（５０）
に固着されても良い。尚、この場合の光半導体素子（５
０）は発光或いは受光機能のいずれを有するものであっ
ても良い。ざらに次に本発明の第４の変形例を説明する
。この第４の変形例では第１２図に示すように光ファイ
バ［相］がブロック（５２）上に形成された先導波路（
５４）に結合されている。この場合、先導波路は、上記
ブロック（５２）と固定用の補助ブロック（５６）には
さまれており、連結スリーブ（２６）がこのブロック及
び補助ブロックに固着されている。光ファイバ（イ）と
光導波路（５４）との結合は第１２図に示すように接着
剤（２１）、半田ガラスでも、また第１３図に示すよう
に微小スリーブ（３２）を通して接着剤で固着しても良
く、さらには第１４図に示すように熱融着（熱融着部（
３０）　）で固着しても良い。次に本発明の第５の変形
例を説明する。

この第５の変形例は第１５図に示すように第１図に於け
る光ファイバ結合体の連結スリーブ（２６）を分割して
（２６−１＞と（２６−２）に分けたものである。

通常、ファイバ（イ）を調芯する時に保護スリーブ（２
５）を調芯冶具に固定し、あらかじめ連結スリーブを保
護スリーブ（２５）に通しておき、調芯する。

しかし図示の如く連結スリーブを２段にしてお６プば連
結スリーブ（２Ｂ−１）だけを保護スリーブ（２５）に
通しておけば良いので、保護スリーブ（２５）を短かく
でき、光ファイバ結合体を小形化できる効果がおる。ざ
らに、連結スリーブ（２Ｂ−２）の内径精度を高くし、
ロッドレンズ（２２）を必らかじめ連結スリーブ（２Ｂ
−２）に取付けておけば、その俊のロッドレンズ（２２
）の取扱いが容易になる。

以上述べたように、本発明はその要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができ、例えば第１６図の
如く複数本の光ファイバを保護スリーブ（２５）内でさ
らに整列スリーブ（５８）に通して整列固着することも
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図乃至第１６
図は本発明の他の実施例を示す図、第１７図及び第１８
図は従来例を示す図である。 ２０・・・光ファイバ、２１・・・接着剤、２２・・・
ロッドレンズ、２３・・・光ファイバ固定部、２４・・
・被覆部、２５・・・保護スリーブ、２６・・・連結ス
リーブ、２７・・・接着剤、２８、３８．４４．４８．
５２・・・ブロック、３０・・・熱！！Ｉ！着部、３２
・・・微小スリーブ、３４・・・小穴、４２・・・光学
レンズ、４６・・・レンズ機構、５０・・・光半導体素
子、５４・・・光導波路、５６・・・補助ブロック。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第２図 第　　３　図 第４図 第　　６　図 第　　θ　図 第　　７　図 第　　Ｓ　図 第９図 第１０　ＩＩ 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１８図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの先端を微小スリーブを通して接着剤
   により一点で固定する手段と、前記光ファイバの一部を
   固定する光ファイバ固定手段とを備え、前記微小スリー
   ブが前記接着剤と同一の材料からなり、前記光ファイバ
   の先端と前記光ファイバ固定部との間に位置する光ファ
   イバ部が該光ファイバ部に加わる応力を吸収する可撓性
   を有することを特徴とする光ファイバ結合体。
2. （２）光ファイバの先端を結合部材に結合する結合手段
   は、結合部材に小穴を形成し該小穴に前記光ファイバの
   先端を接着固定したものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光ファイバ結合体。
3. （３）結合部材はロッドレンズであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ結合体。
4. （４）結合部材は前記光ファイバ側と反対側に光学レン
   ズを有する透明板であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光ファイバ結合体。
5. （５）結合部材は光学レンズ機構を内蔵した透明板であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファ
   イバ結合体。
6. （６）結合部材は発光若しくは受光機能を有する光半導
   体素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光ファイバ結合体。
7. （７）結合部材は導波路であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光ファイバ結合体。
8. （８）光ファイバ固定手段は前記光ファイバを保護スリ
   ーブに通して該保護スリーブに接着固定し、該保護スリ
   ーブを前記結合部材に固定したものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ結合体。