JPS62119508A

JPS62119508A - 複数光ファイバ集束用溝付フェル−ルを備えた光多分配型半導体レ−ザモジュ−ル

Info

Publication number: JPS62119508A
Application number: JP25861685A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yamaguchi; 孝一山口; Yoshitaka Ikeda; 義隆池田; Hiroaki Kusuyama; 樟山　裕章; Masaaki Kurosawa; 黒沢　正明; Toshio Iizuka; 飯塚　寿夫
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1985-11-20
Publication date: 1987-05-30
Also published as: JPH043847B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、光多分配型半導体レーザモジュールに係り、
特に入射端における光ファイバ素線のクラッド厚さがコ
ア直径の１０％以下に加工されている光ファイバを複数
本高密度集束する複数光ファイバ集束用溝付フェルール
を備えた光多分配型半導体レーザモジュールに関するも
のである。

［従来の技術］複数本の光ファイバを半導体レーザダイオード（以下、
ＬＤとする）に高効率で結合し、ＬＤからの光出力を均
等に多分割するための半導体レーザモジュールでは、入
射側の光ファイバ端末部において複数本の光ファイバを
高密度に集束する必要がある。

従来の主な光ファイバ集束方法を第１０図ないし第１３
図を参照して説明する。第１０図の方法は、単芯光ファ
イバ用コネクタプラグの穴径のみを複数本光ファイバ用
に変形したプラグ１０１を用いるものである。すなわち
、プラグ１０１の一端に被覆部１０２で覆われた光ファ
イバ素線１０３の数本の束１０４を挿入することができ
る径の孔を成形すると共に他端には光ファイバ素線１０
３の束を挿入すべく、この束の最外径寸法よりわずかに
大きい内径寸法の孔１０５を成形する。

このプラグ１０１を用いて光ファイバを集束するが、こ
れでは光ファイバ束とプラグ内径との間には間隙が１〜
２ＩＥＲ程度しか存在しない。そのため、複数本の光フ
ァイバ素線１０３をプラグ１０１内に挿入した場合、ま
ず第１にプラグ１０１内に設けられた孔のテーパ部（あ
るいは段差）１０６に光ファイバ素線１０３の先端が突
き当り、その結果中じる光ファイバの急激な曲り等によ
ってファイバが断線してしまう。

第２に、仮に光ファイバ素線１０３がテーパ部１０６を
通過したとしてもプラグ１０１の先端部分（左端）では
光ファイバ素線１０３と孔１０５の内壁との間の間隙が
やはり　１〜２μｓと小さいので複数本の光ファイバ素
線１０３を滑らかに通すことは難しく、挿入時の力の入
れ具合によっては光ファイバ素線１０３が断線してしま
う。そこで、光ファイバ素線１０３を１本ずつ挿入する
ことも考えられるが、複数本同時に挿入するよりも実際
には難しい。特に、第１０図のように光ファイバ素線１
０３の先端部分のクラッドをエツチングして細径化した
エツチング部１０７を形成してより高密度な集束を行な
おうとする場合にはエツチング部１０５を断線せずに挿
入することはまず不可能である。

さらに、第３として光ファイバをエポキシ系樹脂でプラ
グ１０１に完全に接着させる必要があるが、予め各光フ
ァイバ素線１０３にエポキシ系樹脂を塗布する方法では
、なおさらプラグ１０１内孔に挿入することが困難とな
る。また、樹脂を圧入方式で注入しようとしてもファイ
バとファイバとの間にはわずかな間隙しかないので樹脂
が入りにくい。その結果、ファイバの長手方向には塗れ
ない部分が生じたり、気泡も存在しやすくなる。

このような光ファイバ束の端末部はヒートサイクル等の
温度試験を実施すると光ファイバが断線したり、光ファ
イバがプラグ端面より突き出たり引込んだりしてその信
頼性に欠けてしまう。

また、第１１図に示す熱収縮チューブによる集束方法が
実公昭５９−１３４１２０号に「光ファイババンドル」
という名称で開示されている。この方法は、ミキシング
ロッドを用いた光スターカプラにおい−〇　− てその両端に接続するバンドルファイバ１１１の先端部
分を熱収縮チューブ１１２で結束させるものである。こ
の方法によれば比較的簡単に結束させることができるが
、熱収縮チューブ１１２を加熱して連続的に且つ数百ミ
クロンの径に均一に収縮させることは困難である。実際
には円周上および長手方向の一方向から収縮が始まるた
めに、光ファイバに無理な曲げ応力が加わり光ファイバ
が断線してしまう。また、光ファイバの回りを軟かい熱
収縮チューブ１１２で覆うため、端末の鏡面研磨時に光
ファイバがチューブ内で前後左右に動いてしまい、ファ
イバ端面のエツジ部分が欠落したり、断線が生じたりす
る。光ファイバはバッキングフラクションをよくするた
めにクラッドの厚さを極力薄クシてあり、そのエツジが
欠けるとクラッドと共にコアもまた欠けてしまい、その
結果、伝送損失が大きくなる。

さらに、第１２図に示すように複数本の光ファイバ１２
１を放電加工等の手段によって融着一体化しＬＤ１２２
に結合させる方法が、１９８１年度電子通信学会総合全
国大会においてＮｏ、　８３０Ｊ　Ｌ　□　−多ポート
テーパロンヂャー」という名称で発表されている。しか
しながら、この方法では、■加工できるファイバ本数に
制限があること、■ファイバ本数によってコア形状が楕
円形や三日月形に変形しやすいため各ファイバとＬＤと
の結合効率が異なり、光出力のバラツキが大きくなる、
■テーパ加工しているので相対的にコア径が先端部分１
２３で元来のコア径よりも非常に細くなっているので結
合度が弱くなる、■結合度を上げるためにはＬＤチップ
にファイバの先端部を出来る限り近づけることが望まれ
るが、近づけると逆にファイバ端面からの反射光がＬＤ
に戻り、ＬＤの発振状態を不安定にしてノイズが発生す
る等、種々の問題点がある。

また、第１３図のようにＬＤ１３１からの光出力を集束
性レンズ１３２．１３３やミキシングロッド１３４を組
合わぜたレンズ群１３５を介して複数本の光ファイバ束
１３６に分配する方法が、１９８２年度電子通信学会総
合全国大会にＮｏ、８１７１”多端子半導体レーザモジ
ュール」という名称で発表されている。このような構造
のＬＤモジュールでは、各レンズ間の光軸調整を非常に
高精度で行なう必要があるために、使用する部品も高精
度のものが要求され、また部品点数も多いので低価格化
が期待できない。さらに、各レンズを光軸がずれないよ
うに固定する他、レンズ群１３５による損失や反射等を
低下させるためにレンズに斜め研磨を施したり光軸をわ
ざとずらす等の対策が必要となり複雑な構造となる。

［発明が解決しようとする問題点］このように、従来は光ファイバを断線することなく高密
度集束し、ＬＤに高効率で結合させることが困難であっ
た。

［発明の目的］本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消して、クラ
ッド厚がコア直径の１０％以下と細い先端部分を有する
光ファイバを複数本、高密度集束し高結合効率で且つ多
分配をすることができる複数光ファイバ集束用溝付フェ
ルールを備えた光多分前型半導体レーザモジュールを提
供することにある。

［発明の概要］本発明は上記目的を達成するために、入射端部の被覆材
が除去されると共にクラッドが縮径されている複数の光
ファイバと、これら複数の光ファイバを収納するための
フェルールに収納される光ファイバに沿って形成された
集束用溝と、この集束用溝に嵌入して溝内に収納された
複数の光ファイバを溝の底部に押えて高密度集束させる
ファイバ押え治具と、その一端に半導体レーザダイオー
ドが装着され、他端に半導体レーザダイオードとの光軸
が合わせられたフェルールが固定されるガイド部材とを
備えて、光ファイバに急激な曲げを生じさせることなく
高密度集束しようとするものである。

［実施例］以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。第
１図は本発明の一実施例に係る光７分配型半導体レーザ
モジュールにおいて、７芯の光ファイバ束１を収納した
フェルール２の断面構成図である。光ファイバとしてコ
ア径５０μｓ、クラッド外径１２５μｓ、被覆仕上り外
径的０．９Ｍのマルチモード光ファイバを用いた。この
光ファイバは入射側において被覆３が除去されて光ファ
イバ素線４が露出しており、さらにクラッドのエツチン
グを行なうことによりクラッド厚がコア直径の１０％以
下となったエツチング部５を形成している。このような
７芯の光ファイバがフェルール２の集束用溝６内に収納
され、ファイバ押え冶具７および８によってそれぞれエ
ツチング部５および光ファイバ素線４が押えられ固定さ
れている。なお、集束用溝６内の隙間はエポキシ系接着
剤９が充填されている。

このフェルール２は第２図のように一端にＬＤｌｏが装
着されているキャップ１１（ガイド部材）に固定される
と共に、光ファイバ出力端にそれぞれ光コネクタ１２が
接続されて、ピッグティル形の７分配型半導体レーザモ
ジュール１３を構成する。

このような構成の半導体レーザモジコール１３は例えば
以下のようにして作成される。

ところで、ＬＤＩＯと　７芯ファイバとを結合する場合
には、ファイバ間に空隙が生じないように中心ファイバ
の円周上に６芯のファイバが互いに接しながら配列（以
下、１−６構成とする）することが望ましい。

第３図に示すように、フェルール２の長手方向には、エ
ツチングされた光ファイバを１−６構成したときの最外
径にほぼ等しい幅の集束用溝１５と、光ファイバ素線４
の外径１２５μｓよりは十分大きく且つ光ファイバ素線
４を１−６構成したときの最外径３７５μｓよりは小さ
い幅の集束用溝１６と、上記最外径３７５岬よりわずか
に大きい寸法の光ファイバ素線束用孔１７と、被覆部３
を１−６構成したときの最外径２．７Ｍよりわずかに大
きい寸法の被覆光ファイバ束用孔１８とが連続的に設【
プられている。従って、これらの集束用溝１５．１６お
よび孔１７．１８に７芯の光ファイバを収納するが、光
ファイバを溝１５と１６に差し込む際、ファイバ径に対
して溝幅の寸法が大きく十分余裕があるために光ファイ
バを断線させずに１本づつスムーズに簡単に差し込みが
でき、溝１５と光ファイバ素線束用孔１７と被覆光ファ
イバ束用孔１８に７本の光ファイバを収納できる。なお
、ファイバを溝に差し込む場合、溝１５と１６の幅が被
覆部３の寸法に対して非常に細いので被覆部３は、第３
図において、入射側端面１４と反対側の端面より、わず
か右側の位置に動かして光ファイバ素線４を溝１６に差
し込んだ後、被覆光ファイバ束用孔１８に逆にファイバ
を押し込むように挿入すればよい。この結果、被覆光フ
ァイバ束用孔１８に入ったファイバは溝から浮き出すこ
とが無いので順次光ファイバを挿入することができる。

次に、光ファイバを７本挿入した後、溝１５と１６より
エポキシ系接着剤９を流し込み、始めにファイバ押え治
具８を溝１６に差し込む。ここで、ファイバ押え治具８
の下面は第１図に示すように光ファイバ素線４の束が滑
かなテーパ状になるように加工されている。従って、光
ファイバ素線４の束はファイバ押え治具８の下面の形状
に沿う形で保持されるため、ファイバの断線が生じない
。

また、ファイバ押え治具８の先端部分では７芯のファイ
バ素線４が１−６構成になっている。

次に、ファイバ押え治具７を溝１５に差し込む。

すると、第４図に示すようにフェルール２の溝１５の幅
とエツチングされたファイバが１−６構成時の最外径と
がほぼ等しいために、ファイバ押え治具７を差し込めば
ファイバが下に押されて自然に１−６構成が形づくられ
、７芯ファイバが高密度集束される。さらに、フェルー
ル２に７芯ファイバをファイバ押え治具７，８およびエ
ポキシ系接着剤９で固定した後、フェルールの入射側端
面１４を鏡面研磨する。鏡面研磨後、第２図に示すよう
に［Ｄｌｏとフェルール２を突き合わせて光軸調整を行
ない、光出力パワーが最大となるようにキャップ１１に
フェルール２をロウ付けして固定し、光ファイバ出力端
に光コネクタ１２を取り付けて、ピッグティル形の７分
配型半導体レーザモジュール１３を作成する。

なお、フェルール２の外観形状は、第５図（ａ）のよう
な集束用溝１５付きの円柱形や第５図（ｂ）〜（ｄ）の
ような集束用溝１５付ぎの角柱形でもよい。円柱形のも
のは加工性に優れており、角柱形のものはすわりが安定
しているので作業しやすい等の特徴を有している。また
、フェルール２の入射側端面１４の中心近傍における集
束用溝１５の断面形状は第５図（ａ）のようなＵ字形、
第６図（ａ）のような丸形、第６図（ｂ）〜（ｄ）のよ
うな角形、第６図（ｅ）のような菱形のうちいずれでも
よい。ただし、その溝寸法は、エツチングされたファイ
バが１−６構成時の最外径にほぼ等しい寸法である必要
がある。

また、ファイバ押え治具７の構造は第７図に示すように
Ａ−Ａで切断したときの断面形状が、第８図（ａ）（ｂ
）（ｃ）に示すような角形や第８図（ｄ）（ｅ）（ｆ）
に示すような丸形でもよく、さらに、ファイバとの接触
部分の形状が第８図（ａ）のように平面であったり、第
８図（ｂ）（ｅ）のようにＶ溝であったり、あるいは第
８図（ｃ）（ｆ）のように任意の曲率Ｒを持つ溝であっ
てもよい。

また、フェルール２とファイバ押え治具７，８の材質は
熱膨張係数の小さいコバールやステンレスなどの金属又
はセラミックス又は石英ガラス等が適している。例えば
、石英ガラスを用いた場合には、（１）熱膨張係数がほ
ぼ光ファイバと同じであるために信頼性に優れている、
（２）透明なので、ファイバの集束状態が一目瞭然であ
る、（３）光の透過性が良いので使用する接着剤もエポ
キシ系のものでなく紫外線硬化樹脂を使用して完全に固
定することが可能であるなどの特長がある。

なお、フェルール２の入射側端面１４の鏡面研磨時には
、ファイバの周りが硬い接着剤及び金属やセラミックス
や石英ガラス等であるために、従来方法に見られた研磨
時のファイバの欠けは本実施例では全く発生しない。

このようにして、例えば光ファイバ本数が３本の場合に
は３分配型半導体レーザモジュール、１０本の場合には
１０分配型半導体レーザモジュールというようにファイ
バ本数に応じた多分配型半導体レーザモジュールを作成
することができる。

次に、本発明の変形実施例を第９図に沿って説明する。

フェルール９１の入射側端面９２においてファイバ集束
用溝９３を深くあけて先ず７芯ファイバ９４を溝の底部
に差し込む。次に、ファイバ押え治具９５により７芯フ
ァイバ９４を高密度集束する。なお、ファイバ押え治具
９５の上面、下面にはそれぞれＶ溝が設けられている。

次に、ファイバ押え治具９５の上面の■溝に第２の７芯
ファイバ９６を差し込む。そしてファイバ押え冶具９７
によって７芯ファイバ９６を押えれば高密度集束したフ
ァイバ束が入射側端面９２において２ケ所できる。この
ようにして得られた１つのフェルール９１と２つのＬＤ
とを同軸に結合して、複数光源を持つ複数光ファイバ集
束用溝付フェルールを備えた光多分配型半導体レーザモ
ジュールを提供できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、次のごとき優れた
効果を発揮する。

（１］　　クラッドの厚さがコア直径の１０％以下にエ
ツチングされた光ファイバを複数本断線なく高密度集束
できるため、バッキングフラクションによる損失を低減
できるとともに製品歩留りを大幅に向上させることがで
きる。

（２１ＬＤと複数本の光ファイバを結合して光出力を直
接ＬＤより多分配可能なため、例えば衛星放送信号を１
台のパラボラアンテナで受信したのち、本発明の光多分
配型半導体レーザモジュールを使用することによって、
受信電力の低い分散地域に光ファイバを伝送路としてＢ
Ｓ−ＩＦ？！ＴＶ信号を伝送することが可能となり、高
品質テレビ画像を分散地域に提供するための衛星数送光
多分配伝送システムや都市部の低電力束密度地域におけ
るビル内分配システム、又は光ＣＡＴＶ等の共聴システ
ムを構築できる。

（３）　　本発明の光多分配型半導体レーザモジュール
を使用すれば、各家庭にパラボラアンテナを取り付ける
個別受信に比べ１台のパラボラアンテナで複数の家庭に
おける受信が可能となるため、工事費等が安くでき非常
に経済的である。

（４）　　本発明の光多分配型半導体レーザモジュール
を用いた衛星数送光多分配伝送システムあるいはピル内
分配システムでは、従来の同軸ケーブルを使用した方式
における伝送距離が２００〜３００ｍ程度なのに対して
低損失・高帯域の光ファイバを使用することによって伝
送距離が約１．５ＫＩｎ程度は実現できかつ電気的外部
雑音・誘導障害のない高信頼性システムを実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光７分配型半導体レー
ザモジュールにおいて７芯の光ファイバ束を収納したフ
ェルールの断面構成図、第２図は本発明による光多分配
型半導体レーザモジュールの横断面図、第３図はフェル
ールへ光ファイバ束を収納するだめの説明図、第４図は
光ファイバ束が収納されたフェルールの入射側端面図、
第５図（ａ）〜（ｄ）はフェルールの外観形状を示す説
明図、第６図（ａ）〜（ｅ）はフェルールの集束用溝の
断面形状を示す説明図、第７図はファイバ押え治具の斜
視図、第８図（ａ）〜（ｆ）はファイバ押え治具の断面
形状を示す説明図、第９図は本発明の他の実施例におけ
るフェルールの入射側端面図、第１０図ないし第１３図
はそれぞれ従来例を示す説明図である。図中、１は光ファイバ束、２はフェルール、３は被覆、
４は光ファイバ素線、５はエツヂング部、６は集束用溝
、７および８はファイバ押え冶具、１０は半導体レーザ
ダイオード、１１はキャップである。特　　許　　出　　願　　人　　　日　　本　　放　　
送　　協　　会日立電線株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザダイオードに複数本のマルチモード
光ファイバを結合して光出力を多分配する半導体レーザ
モジュールにおいて、入射端部の被覆材が除去されると
共にクラッドが縮径されている複数の光ファイバと、該
複数の光ファイバを収納するためのフェルールに収納さ
れる上記光ファイバに沿って形成された集束用溝と、該
集束用溝に嵌入して溝内に収納された上記複数の光ファ
イバを溝の底部に押えて高密度集束させるファイバ押え
治具と、その一端に半導体レーザダイオードが装着され
、他端に該半導体レーザダイオードとの光軸が合わせら
れた上記フェルールが固定されるガイド部材とを備えた
ことを特徴とする複数光ファイバ集束用溝付フェルール
を備えた光多分配型半導体レーザモジュール。
（２）上記複数の光ファイバ素線の入射端におけるクラ
ッド厚がコア直径の１０％以下であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光多分配型半導体レーザモ
ジュール。
（３）上記集束用溝が、上記複数の光ファイバが最も高
密度に集束したときの光ファイバ束の最大外径とほぼ同
一の寸法の溝幅を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の光多分配型半導体レーザモ
ジュール。
（４）上記集束用溝が上記フェルールの入射側端面にお
いてＵ字形、丸形、角形、菱形のうちいずれかの断面形
状を呈する底部を有していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第３項のうちいずれか１項記載の光
多分配型半導体レーザモジュール。
（５）上記フェルールが円柱形あるいは角柱形の外観形
状を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第４項のうちいずれか１項記載の光多分配型半導体レ
ーザモジュール。
（６）上記ファイバ押え治具の上記光ファイバに接する
面が、長手方向と垂直にＶ字形、円弧形、丸形、角形の
うちいずれかの断面形状を呈することを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第５項のうちいずれか１項記載
の光多分配型半導体レーザモジュール。
（７）上記フェルールおよび上記ファイバ押え治具がセ
ラミックス、石英ガラス、金属のうちいずれかの材質か
ら構成されるかあるいはこれらの材質の組合せから構成
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
６項のうちいずれか１項記載の光多分配型半導体レーザ
モジュール。