JPWO2004053547A1 - Optical fiber terminal, manufacturing method thereof, optical coupler and optical component - Google Patents
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Abstract
通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる実用的な光ファイバ端末を提供する。 中心部のコア101a及びその外周部のクラッド101bを有する光ファイバ101の端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバ102、103の一端面を接合してなる光ファイバ端末において、光ファイバのコアを伝送してきた光がコアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径がコアレスファイバの外径以内となるようにコアレスファイバの光路長を1mm未満に設定し、コアレスファイバ102、103の他端面を光ファイバ101の光軸に対して垂直な面とした。Provided is a practical optical fiber terminal that can sufficiently satisfy the specifications of reflection loss and coupling efficiency required for ordinary optical components. Light obtained by joining one end faces of coreless fibers 102 and 103 made of a material having substantially the same refractive index as the core to the end face of the optical fiber 101 having the core 101a at the center and the clad 101b at the outer periphery thereof. At the fiber terminal, the optical path length of the coreless fiber is set so that the beam diameter when the light transmitted through the core of the optical fiber spreads in the coreless fiber and exits from the other end surface of the coreless fiber is within the outer diameter of the coreless fiber. The other end surfaces of the coreless fibers 102 and 103 were set to be perpendicular to the optical axis of the optical fiber 101.
Description
本発明は、光通信等に用いられる光ファイバ端末とその製造方法並びにその光ファイバ端末を用いた光結合器及び光部品に関する。 The present invention relates to an optical fiber terminal used for optical communication and the like, a manufacturing method thereof, an optical coupler using the optical fiber terminal, and an optical component.
光通信の発達に伴って、利用する光デバイスや光学部品の小型化が望まれている。光ファイバ間で光結合を行う方法のうち、損失が少なく且つその間に様々な光学素子を設置することができるような光結合方法として、光ファイバの光束出射端近傍にレンズを設置して、光ファイバから出射される光束を平行光束とし、受光側も同様の光学系を組んで、再び光ファイバに光を結合させるという方法が一般的に利用されている。光ファイバから出射された光束を平行光束とする機能を有する素子は一般にファイバコリメータと称せられており、前述した光ファイバとレンズの組み合わせはファイバコリメータの一つの形式である。
この形式のファイバコリメータの性能を表す指標として、一般的に光結合損失と反射損失が用いられる。光結合損失は、平行光束の光束品質を反映するものであり、使用する光ファイバの開口数(以下、NAと略記する)、出射端面形状、出射端面における収差、レンズ性能、等に影響される。
一方、反射損失を指標として表される反射光は、光ファイバ出射端における出射エネルギの損失、あるいは、光源の安定動作を損なうという影響をもたらす。これら反射光の影響のうち、特に、光源の安定動作に及ぼす影響が、光通信分野においては重大問題の一つになっている。
近年、光通信分野では、光源として、分布帰還型レーザが一般的に用いられている。この種のレーザ光源は、光ファイバ内を逆行し光源まで到達する所謂戻り光により、レーザ発振が不安定になり易く、結果として、出力パワーの変動が生じ易いという特徴がある。即ち、反射光の増大、言い換えると、反射損失が小さい場合は、戻り光が大きいことを意味し、出力パワーの変動を増大させることになる。
一般的に、ファイバコリメータにおいて、前述したレーザ光源の出力変動を無視できる程度の大きさに抑制するためには、次の(1)式に示す端面反射損失として、50dB以上が要求されている。
端面反射損失=−10×log(IR/IO) … (1)
但し、IRは反射光量、IOは入射光量を示す。
現状で反射損失を得るための方法として、光ファイバ端面を光軸に対し斜めにする方法が用いられている。このタイプの光ファイバ端末は、光ファイバをガラスキャピラリに挿入して、キャピラリごと端面に4°〜8°程度の角度を付けて平面研磨することで得られる。これにより、端面における反射光はクラッドモード(clad mode)となって減衰するため、反射損失を大きくとることができ、更に表面のARコーティングと合わせて、反射損失60dB以上を得ることができる。この方法は極めて簡便な方法であるため、これまで主流の方式であった。
ところで、このような斜端面を持つ光ファイバ端末を用いたコリメータを光部品内で利用する場合には、特に留意しなければならない点がある。この点について第11図を参照しながら説明する。
ファイバコリメータのコリメートレンズとしてよく用いられる屈折率分布レンズ(GRIN Lens)は、結像状態がレンズ長(Pitch)に依存するので、0.25Pitchの場合は、(a)のように屈折率分布レンズ(GRIN Lens)1101の端面に光源を置くと、もう一方の端面からコリメート光が出射する。実際には(b)のように屈折率分布レンズ(GRIN Lens)1102のレンズ長を0.23Pitch程度としており、光源の位置調整に自由度をもたせる配置になっている。
この構成によるコリメート光を結合させた場合の光路を(c)に示す。前述した斜端面の影響で、光ファイバ端末1103からの出射光は、約3.8°傾いて屈折率分布レンズ1104に入射するので、光ファイバ端末1103の光軸からδ1だけずれる。また、屈折率分布レンズ(GRIN Lens)1104の端面は光ファイバ端末1103の端面と同様に傾いているので、屈折率分布レンズ(GRIN Lens)1104に対して角度をもって入射することから、出射ビームは光ファイバ端末1103からの出射光の光軸に対してある角度(θ)を持つことになる。従って、このコリメータの組み合わせでは、光軸を一致させるためには、元の光軸に対して、δ2だけずらさなければ光結合は行えない。従来のコリメータで光結合を行う場合に位置調整が困難であったのは、この理由による。
上記のような光路ずれをなくすためには、光ファイバ端末及びレンズ端面を全て光軸に対して垂直にすればよい。しかしこの場合、端面反射は全て戻り光として反映されてしまうことになる。ガラス端面と空気の屈折率差で生じる反射損失は14.7dBであり、これに良好なARコーティング(R<0.2%:27dB)を施したとしても、端面での反射損失は約42dBであり、50dB以上という上記の要求仕様は達成できないことになる。
このような問題を解決する手段として、従来、光ファイバ端面にコアレスファイバを融着し、コアレスファイバ内での光束の拡散作用により、必要な反射減衰量を得る構造が知られている(特許文献1参照)。この構造は、出射光束径を広げることで、反射光と光ファイバ端におけるモードフィールド径(約10μm)との重なり積分を減少させることによって、反射損失を増大させるという原理を利用している。この構造によれば、光ファイバ端面を0°〜6°として、コアレスファイバ部分の長さを1〜4mmとした場合、ARコートと合わせて60dB以上の反射損失を得ることができるといわれている。
また、光ファイバ端面を光軸に対して垂直にしたコリメータの構成として、グレーデッドインデックス(GI)ファイバを利用する構造が提案されている(特許文献2参照)。このコリメータの構造例および光を通過させた状態を第17図(a)(b)に示す。まず、第17図(a)(b)において、符号1201は光ファイバ(SMF)、1202はコアレスファイバ、1204はグレーデッドインデックス(GI)ファイバ、1204Cは出射端、1207はビームウエスト径、1208は端面反射光、1211はビームウエスト距離を示している。第17図(a)に示すように、当該構造は、集光機能を有する光ファイバ端部構造であって、出射端1204Cからの光のビームウエスト距離1211とビームウエスト径1207とをそれぞれ所望の値、即ち、それらを互いに独立して可変設定できる光ファイバ端部構造である旨記載されている。
特許文献1:特開平7−281054号公報
特許文献2:特開2003−437270号公報With the development of optical communication, miniaturization of optical devices and optical components to be used is desired. Of the methods of optical coupling between optical fibers, as an optical coupling method with low loss and the ability to install various optical elements between them, a lens is installed in the vicinity of the light beam exit end of the optical fiber. A method is generally used in which a light beam emitted from a fiber is converted into a parallel light beam, a similar optical system is assembled on the light receiving side, and light is coupled to the optical fiber again. An element having a function of converting a light beam emitted from an optical fiber into a parallel light beam is generally called a fiber collimator, and the above-described combination of an optical fiber and a lens is one type of fiber collimator.
In general, an optical coupling loss and a reflection loss are used as indexes representing the performance of this type of fiber collimator. The optical coupling loss reflects the luminous flux quality of the parallel light flux, and is affected by the numerical aperture (hereinafter abbreviated as NA) of the optical fiber used, the shape of the exit end face, the aberration at the exit end face, the lens performance, and the like. .
On the other hand, the reflected light represented by the reflection loss as an index brings about an effect that the loss of the output energy at the optical fiber output end or the stable operation of the light source is impaired. Of these influences of reflected light, particularly the influence on the stable operation of the light source is one of the serious problems in the optical communication field.
In recent years, in the optical communication field, a distributed feedback laser is generally used as a light source. This type of laser light source is characterized in that laser oscillation tends to become unstable due to so-called return light that travels backward in the optical fiber and reaches the light source, and as a result, output power fluctuations are likely to occur. That is, when the reflected light increases, in other words, when the reflection loss is small, it means that the return light is large, and the fluctuation of the output power is increased.
Generally, in a fiber collimator, in order to suppress the output fluctuation of the laser light source described above to a level that can be ignored, 50 dB or more is required as an end face reflection loss shown in the following equation (1).
End face reflection loss = −10 × log (IR / IO) (1)
Here, IR represents the amount of reflected light, and IO represents the amount of incident light.
At present, as a method for obtaining reflection loss, a method in which the end face of the optical fiber is inclined with respect to the optical axis is used. This type of optical fiber terminal can be obtained by inserting an optical fiber into a glass capillary and polishing the end face of each capillary with an angle of about 4 ° to 8 °. As a result, the reflected light at the end face attenuates in a clad mode, so that a large reflection loss can be obtained, and a reflection loss of 60 dB or more can be obtained together with the AR coating on the surface. Since this method is extremely simple, it has been the mainstream method so far.
By the way, when using a collimator using an optical fiber terminal having such an oblique end surface in an optical component, there is a particular point to be noted. This point will be described with reference to FIG.
A refractive index distribution lens (GRIN Lens) often used as a collimating lens of a fiber collimator depends on the lens length (Pitch) in an image formation state. Therefore, in the case of 0.25 Pitch, a refractive index distribution lens as shown in (a). When a light source is placed on the end face of (GRIN Lens) 1101, collimated light is emitted from the other end face. Actually, as shown in (b), the refractive index distribution lens (GRIN Lens) 1102 has a lens length of about 0.23 Pitch, so that the position adjustment of the light source has a degree of freedom.
An optical path when collimated light with this configuration is combined is shown in FIG. Due to the influence of the oblique end surface described above, the light emitted from the
In order to eliminate the optical path deviation as described above, the optical fiber terminal and the lens end face may be all perpendicular to the optical axis. However, in this case, all end face reflections are reflected as return light. The reflection loss caused by the difference in refractive index between the glass end face and air is 14.7 dB. Even if a good AR coating (R <0.2%: 27 dB) is applied to this, the reflection loss at the end face is about 42 dB. Yes, the above required specification of 50 dB or more cannot be achieved.
As means for solving such a problem, a structure in which a coreless fiber is fused to an end face of an optical fiber and a necessary return loss is obtained by a diffusion action of a light beam in the coreless fiber is known (Patent Document). 1). This structure uses the principle that the reflection loss is increased by reducing the overlap integral between the reflected light and the mode field diameter (about 10 μm) at the end of the optical fiber by widening the outgoing beam diameter. According to this structure, when the end face of the optical fiber is 0 ° to 6 ° and the length of the coreless fiber portion is 1 to 4 mm, it is said that a reflection loss of 60 dB or more can be obtained together with the AR coat. .
Further, a structure using a graded index (GI) fiber has been proposed as a collimator configuration in which the end face of the optical fiber is perpendicular to the optical axis (see Patent Document 2). An example of the structure of this collimator and a state in which light is allowed to pass are shown in FIGS. First, in FIGS. 17A and 17B,
Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 7-281544 Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-437270
しかし、本発明者らが、外径125μmの標準ファイバを用いてコアレスファイバ付き光ファイバ端末を作製し、評価した結果、反射損失は60dB以上を示したが、光ファイバの前にレンズを置いて、一対のコリメータの結合効率を調べた結果、結合効率はコアレスファイバ長に大きく依存し、コアレスファイバ長が1mm以上では、結合効率が劇的に悪化することを見い出した。
また、1mm未満で所望の長さをもつコアレスファイバが接続された光ファイバ端末を作製する場合、コアレスファイバの長さを正確に制御することは、非常に困難が伴うことがわかった。
また、第17図(a)を用いて説明した、光ファイバ(SMF)1201、コアレスファイバ1202そしてGIファイバ1204を有する構成のコリメータでは、第17図(b)に示すように、出射端1204Cにおける端面反射光1208が、光出射位置と同じ位置に集束して戻ってきてしまう。ここで、当該端面反射光1208を低減するために、出射端1204CへARコーティングを施すことが考えられる。しかし、現状のARコーティング膜の実力では、前述のようにARコーティングを施しても約42dBの端面反射光1208が戻ってきてしまい、一般に要求されている50dB以上の反射損失を実現することが出来ない。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる、実用的な光ファイバ端末並びにそれを用いた光部品及び光結合器を提供すること、また、前記光ファイバ端末を容易に作製することのできる作製方法を提供することを目的とする。
請求の範囲第1項の発明の光ファイバ端末は、中心部のコア及びその外周部のクラッドを有する光ファイバの端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバの一端面を接合してなる光ファイバ端末において、前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定したことを特徴としている。出射ビーム径をコアレスファイバの外径以内とすることで、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。この結果、出射ビームの直進性が優れ、かつ実用上要求されるレベルの反射損失及び結合効率を得ることができる。
請求の範囲第2項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第1項において、前記コアレスファイバの光路長が1mm未満であることを特徴としている。この範囲内にコアレスファイバの長さを制限した場合でも、ARコーティングを施した後で、反射損失は50dB以上を容易に確保することができる。従って、実用上は問題はない。また、軸ずれが無く、組み立て調整が容易などの特徴は、コアレスファイバの長さを1mm未満に制限することにより、何ら影響を受けるものではない。
請求の範囲第3項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第1項または第2項において、光ファイバの外径とコアレスファイバの外径が異なることを特徴としている。融着に支障がない範囲であれば、コアレスファイバの径が光ファイバの径と異なっても、請求の範囲第1項、第2項の発明と全く同様の性能が得られる。また、この光ファイバ端末では、光ファイバとコアレスファイバの径差があることにより、融着点の位置認識が容易にでき、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点もある。
請求の範囲第4項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第1項または第2項記載の光ファイバ端末において
前記光ファイバと前記コアレスファイバとは、概同径の外径を有し、
前記光ファイバの中心軸と、前記コアレスファイバの中心軸とが、互いにずれて接合していることを特徴とする。融着に支障がない範囲であれば、光ファイバの中心軸とコアレスファイバの中心軸が異なっても、請求の範囲第1項、第2項の発明と全く同様の性能が得られる。また、この光ファイバ端末では、光ファイバとコアレスファイバとの融着点に段差があることにより、融着点の位置認識が容易にでき、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点がある。
請求の範囲第5項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第1項〜第4項のいずれかにおいて、前記コアレスファイバの他端面が前記光ファイバの光軸に対して垂直な面に形成されていることを特徴としている。即ち、光の入出斜端角度が、ファイバから出射する光の軸に垂直な面に対して、加工公差範囲内で0°となっている。従って、光ファイバからの出射光は光軸と常に一致し、これにより、これまで斜端面による光束の位置ずれで不可能であった1直線の溝上での光結合が可能となる。
請求の範囲第6項の発明は、請求の範囲第1項〜第5項のいずれかにおいて、前記コアレスファイバの他端面に反射防止膜を設けたことを特徴としている。このようにコアレスファイバの他端面(光ファイバとの接合側と反対側の端面)に使用目的波長に応じた反射防止膜(ARコーティング)を施すことにより、直接戻り光の低減、他光素子との光干渉や、ゴーストなどを防ぎ、良好な光結合特性を得ることができるようになる。
請求の範囲第7項の発明は、請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の光ファイバ端末を含む光結合器において、
前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、非球面レンズ、球面レンズ、球レンズ、もしくはドラムレンズから選択される少なくとも1個以上を配置したことを特徴とする光結合器である。ドラムレンズとは、例えば球レンズの周辺部を研削あるいは研磨等により芯取りし、寸胴の球面レンズとしたものである。
例えば、上記の光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせにより、コリメータ光を用いた光結合が可能になる。また、光ファイバ端末と有限系のレンズとの組み合わせも可能である。このように光ファイバ端末とレンズを組み合わせることで、通常の光ファイバ端末を用いて作製したコリメータと同等ないしはそれ以下の低結合損失を有する光結合が可能となる。
さらに前記光ファイバ端末と前記コリメータレンズとの組み合わせにより、第17図に示したように、レンズからの端面反射はすべて拡散光となり、光出射位置に光が戻ることはない。そのため、レンズを配置することで系全体の反射損失を低下させることはない、という利点を有する。またビーム径はmm単位のガラスキャピラリないしはレンズ外径の範囲まで広げることが出来るので、伝播距離を大きく取ることが可能である。
請求の範囲第8項の発明の光部品は、請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の光ファイバ端末と光の合分波機能を有する光学素子とを組み合わせたことを特徴としている。例えば、上記光ファイバ端末を用いてコリメート光による光結合を実現し、その間に特定の波長のみを反射しそれ以外の波長を透過する特性を持つ誘電体多層膜フィルタを挿入することで、光の合分波機能を持たせることができる。この場合、上記の光ファイバ端末を用いることにより、基板上に作製された共通のV溝上にて一対のコリメータ同士で光結合が可能となるため、部品点数の削減、工程の大幅な簡易化が可能となる。
請求の範囲第9項の発明は、請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の光ファイバ端末の作製方法であって、前記光ファイバとコアレスファイバとを結合する第1の工程と、コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第2の工程とを備え、前記第2の工程では、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴としている。
即ち、本発明では、光ファイバに接合するコアレスファイバの長さを規定する第2の工程において、融着後の光ファイバ端末の反射損失をモニタしながら、コアレスファイバを研削及び研磨することにより、光ファイバ及びコアレスファイバを直接観察することなく、所望の長さにコアレスファイバを調整することができる。この場合、コアレスファイバ長と反射損失の間には1対1の関係が成り立っているので、作製中のコアレスファイバ付光ファイバ端末の仕上げ研磨面における反射損失を測定することにより、1μmの精度でコアレスファイバ長を規定することが可能となる。この結果、光ファイバとコアレスファイバの融着点を光学顕微鏡で観察しにくい場合にも、当該融着点を確実に検知することができ、コアレスファイバの長さ調整の正確を期することができる。
請求の範囲第10項の発明は、請求の範囲第3項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、径の異なる前記光ファイバとコアレスファイバとを接合する第1の工程と、前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第2の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第3の工程とを備え、前記第2の工程では、光学顕微鏡を用い且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴としている。
請求の範囲第11項の発明は、請求の範囲第4項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、概同径である前記光ファイバとコアレスファイバのそれぞれの中心軸とを互いにずらして接合する第1の工程と、前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第2の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第3の工程とを備え、前記第2の工程では光学顕微鏡を用い、且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴としている。
本発明に係る光ファイバ端末におけるコアレスファイバの長さは、正確に形成しなければならない。このため、請求の範囲第10項の発明では、接合する光ファイバとコアレスファイバとの径を異ならしめることによって、また、請求の範囲第11項の発明では、接合する光ファイバとコアレスファイバとの中心軸を互いにずらすことによって、それぞれ光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知可能にし、この接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断することとした。
この場合、前記接合点の検知を、一般的な顕微鏡を用いてデフォーカス状態で接合点を観察することにより行う。デフォーカス状態の顕微鏡で接合点を観察することにより、光ファイバとコアレスファイバとの外径が、数μmオーダーという非常に小さなものとしても接合点を判別できることが、本願発明者によってはじめて見いだされたからである。すなわち、本発明者の研究によれば、光ファイバとコアレスファイバとの接合点を顕微鏡で観察(フォーカス状態で)して判別する場合、従来の技術に係る方法では、外径差が大きい場合には判別できるが、外径差が小さくなるにしたがって次第に困難になり、外径差が数μm程度になると、全く判別が不可能であることがわかった。
ところが、この研究の過程で、外径差が数μmの接合点を、本発明者が偶然にデフォーカス状態で観察したところ、この接合点を判別可能であることを発見した。このように、デフォーカスされた顕微鏡像を利用することにより、融着後の融着点を非常に簡便に識別することができる。これにより、光ファイバの外径とほとんど同じ外径を有するとともに所望のコアレスファイバ長を持った光ファイバ端末を容易に作製することが可能になる。さらに、この方法を用いることにより、正確に融着点を認識することができるので、この融着点を原点として、コアレスファイバの切断箇所を決めることができ、その箇所で切断することにより、10μmの精度でコアレスファイバの長さを調整することができる。However, as a result of manufacturing and evaluating an optical fiber terminal with a coreless fiber using a standard fiber having an outer diameter of 125 μm, the present inventors showed a reflection loss of 60 dB or more. However, a lens was placed in front of the optical fiber. As a result of examining the coupling efficiency of a pair of collimators, it was found that the coupling efficiency greatly depends on the length of the coreless fiber, and that the coupling efficiency is dramatically deteriorated when the length of the coreless fiber is 1 mm or more.
In addition, it has been found that it is very difficult to accurately control the length of the coreless fiber when manufacturing an optical fiber terminal to which a coreless fiber having a desired length of less than 1 mm is connected.
Further, in the collimator having the optical fiber (SMF) 1201, the
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a practical optical fiber terminal capable of sufficiently satisfying the specifications of reflection loss and coupling efficiency required for ordinary optical components, and an optical device using the same. It is an object of the present invention to provide a component and an optical coupler, and to provide a manufacturing method capable of easily manufacturing the optical fiber terminal.
The optical fiber terminal of the invention of
The optical fiber terminal of the invention of
The optical fiber terminal of the invention of
The optical fiber terminal of the invention of claim 4 is the optical fiber terminal of
The center axis of the optical fiber and the center axis of the coreless fiber are bonded to each other while being shifted from each other. As long as there is no problem in the fusion, even if the central axis of the optical fiber is different from the central axis of the coreless fiber, the same performance as the inventions of the first and second claims can be obtained. Further, in this optical fiber terminal, since there is a step at the fusion point between the optical fiber and the coreless fiber, there is an advantage that the position of the fusion point can be easily recognized and the length of the coreless fiber can be easily adjusted.
The optical fiber terminal of the invention of
The invention of
The invention of claim 7 is an optical coupler including the optical fiber terminal according to any one of
An optical coupler comprising: at least one selected from an aspherical lens, a spherical lens, a spherical lens, and a drum lens on the optical axis of the optical fiber on the other end surface side of the coreless fiber. is there. The drum lens is, for example, a spherical lens having a cylindrical body obtained by centering a peripheral portion of a spherical lens by grinding or polishing.
For example, the optical fiber terminal and the collimator lens can be combined to enable optical coupling using collimator light. Also, a combination of an optical fiber terminal and a finite system lens is possible. By combining the optical fiber terminal and the lens in this manner, optical coupling having a low coupling loss equivalent to or less than that of a collimator manufactured using a normal optical fiber terminal can be achieved.
Further, due to the combination of the optical fiber terminal and the collimator lens, as shown in FIG. 17, the end face reflection from the lens is all diffused light, and the light does not return to the light emitting position. Therefore, there is an advantage that the reflection loss of the entire system is not reduced by arranging the lens. Further, since the beam diameter can be expanded to the range of the glass capillary or the lens outer diameter in mm, it is possible to increase the propagation distance.
An optical component according to an invention of claim 8 is a combination of the optical fiber terminal according to any one of
The invention of claim 9 is the method of manufacturing an optical fiber terminal according to any one of
That is, in the present invention, in the second step of defining the length of the coreless fiber to be bonded to the optical fiber, the coreless fiber is ground and polished while monitoring the reflection loss of the optical fiber end after fusion. The coreless fiber can be adjusted to a desired length without directly observing the optical fiber and the coreless fiber. In this case, since there is a one-to-one relationship between the length of the coreless fiber and the reflection loss, by measuring the reflection loss on the finished polished surface of the optical fiber terminal with the coreless fiber being manufactured, the accuracy is 1 μm. It becomes possible to define the coreless fiber length. As a result, even when it is difficult to observe the fusion point between the optical fiber and the coreless fiber with an optical microscope, the fusion point can be reliably detected, and the length adjustment of the coreless fiber can be accurately performed. .
A tenth aspect of the invention is an optical fiber terminal manufacturing method according to the third aspect of the invention, wherein the optical fiber and the coreless fiber having different diameters are joined together, and the optical fiber. A second step of detecting a bonding point between the coreless fiber and a coreless fiber, and a third step of cutting the coreless fiber at a specified position set with reference to the bonding point. In the second step, The junction point is detected from a defocused microscope image using a microscope.
The invention of claim 11 is a method of manufacturing an optical fiber terminal according to claim 4, wherein the optical fibers having substantially the same diameter and the central axes of the coreless fibers are shifted from each other and joined. A first step of detecting, a second step of detecting a joint point between the optical fiber and the coreless fiber, and a third step of cutting the coreless fiber at a designated position set with reference to the joint point. In the second step, an optical microscope is used, and the junction point is detected from a defocused microscope image.
The length of the coreless fiber in the optical fiber terminal according to the present invention must be accurately formed. Therefore, in the invention of
In this case, the junction point is detected by observing the junction point in a defocused state using a general microscope. The present inventor found for the first time that the joint point can be determined even when the outer diameter of the optical fiber and the coreless fiber is as small as several μm by observing the joint point with a defocused microscope. It is. That is, according to the research of the present inventor, when the joint point between the optical fiber and the coreless fiber is determined by observing with a microscope (in a focused state), the conventional technique is used when the outer diameter difference is large. However, as the outer diameter difference becomes smaller, it becomes increasingly difficult, and when the outer diameter difference becomes about several μm, it has been found that it is impossible to distinguish at all.
However, in the course of this research, when the inventor accidentally observed a junction point having an outer diameter difference of several μm in a defocused state, it was found that the junction point could be identified. Thus, by using the defocused microscope image, the fusion point after the fusion can be identified very simply. Thereby, it becomes possible to easily manufacture an optical fiber terminal having an outer diameter almost the same as the outer diameter of the optical fiber and having a desired coreless fiber length. Further, by using this method, the fusion point can be accurately recognized, so that the cutting point of the coreless fiber can be determined with the fusion point as the origin, and by cutting at that point, 10 μm. The length of the coreless fiber can be adjusted with the accuracy of.
第1図は、本発明の実施形態の光ファイバ端末の概略断面図であり、(a)は第1実施形態の光ファイバ端末の構成図、(b)は第2実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、(c)は第2実施形態の第1実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
第2図は、コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を示す特性図である。
第3図は、コアレスファイバ長と反射損失の関係を示す特性図である。
第4図は、光ファイバ端末の作製手順を示す工程図である。
第5図は、光学顕微鏡により光ファイバとコアレスファイバの融着点を観察した際の観察像を示し、(a)はピントが合った状態での観察像、(b)はピントを敢えて外した状態(デフォーカスされた状態)での観察像をそれぞれ示す図である。
第6図は、本発明の光ファイバ端末の作製方法の説明図である。
第7図は、本発明の光ファイバ端末の反射損失を測定する場合の説明図である。
第8図は、本発明の光ファイバ端末の結合損失を測定する場合の説明図である。
第9図は、本発明の光ファイバ端末を適用した光合分波器の構成図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
第10図は、光ファイバの端面にコアレスファイバを接合した光ファイバ端末における問題点の説明図である。
第11図は、従来の光結合における問題点の説明図である。
第12図は、コアレスファイバ長と反射損失の関係を示す特性図である。
第13図は、コアレスファイバ長と結合損失の関係を示す特性図である。
第14図は、本発明の異なる実施形態の光ファイバ端末の概略断面図である。
第15図は、第14図に示される光ファイバ端末の製造方法の説明図である。
第16図は、本発明に係る光端末とコリメートレンズとによるコリメータの構成の説明図である。
第17図は、従来の技術に係るGIファイバを利用するコリメータの構成の説明図である。
101 光ファイバ
101a コア
101b クラッド
102 コアレスファイバ
102a 一端面
102b 他端面
103 コアレスファイバ
103a 一端面
103b 他端面
401 ファイバ被覆
402 光ファイバ
403 コアレスファイバ
404 対物レンズ
405 ファイバカッタ刃
406 ガラスキャピラリ
407 光ファイバ端末
502 歪み箇所
504 ファイバカッタ刃
601 光ファイバ端末
602 ファイバチャック
603 対物レンズ
604 ファイバクリーバの刃
605 ファイバ固定用V溝
606 マイクロメータ付き一軸ステージ
701 反射損失測定器
702 パッチコード
703 光ファイバ端末
704 コネクタ
801 LD光源
802 パッチコード
803 光ファイバ端末
804 光学ステージ
805 コリメートレンズ
806 検出器
807 コネクタ
901 ガラス基板
902 コリメータ
903 V溝
904 波長選択フィルタ
905 補正用ガラス基板
906 反射ミラー
1001 光ファイバ(SMF)
1001a コア
1002 コアレスファイバ
1003 ビーム
1101 屈折率分布レンズ(GRIN lens)
1102 屈折率分布レンズ(GRIN lens)
1103 光ファイバ端末
1104 屈折率分布レンズ(GRIN lens)
1200 光ファイバ端末
1201 光ファイバ(SMF)
1201a コア
201b クラッド
202 コアレスファイバ
1203 光ファイバ端末
1204 GIファイバ
1204C 射出端
1205 コリメートレンズ
1206 キャピラリ
1207 ビームウエスト径
1208 端面反射光
1209 端面反射光
1210 コリメート光FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical fiber terminal according to an embodiment of the present invention, (a) is a configuration diagram of the optical fiber terminal of the first embodiment, and (b) is an optical fiber terminal of the second embodiment. The block diagram which shows the state in the middle of manufacture, (c) is a block diagram of the optical fiber terminal of 1st Embodiment of 2nd Embodiment.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the length of the coreless fiber and the outgoing beam diameter.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the coreless fiber length and the reflection loss.
FIG. 4 is a process diagram showing a procedure for manufacturing an optical fiber terminal.
FIG. 5 shows an observation image when the fusion point of the optical fiber and the coreless fiber is observed with an optical microscope, (a) is an observation image in a focused state, and (b) is an intentional removal. It is a figure which shows the observation image in a state (state defocused), respectively.
FIG. 6 is an explanatory view of a method for producing an optical fiber terminal of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for measuring the reflection loss of the optical fiber terminal of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram for measuring the coupling loss of the optical fiber terminal of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of an optical multiplexer / demultiplexer to which the optical fiber terminal of the present invention is applied, in which (a) is a plan view and (b) is a side view.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a problem in the optical fiber terminal in which the coreless fiber is bonded to the end face of the optical fiber.
FIG. 11 is an explanatory diagram of problems in conventional optical coupling.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the coreless fiber length and the reflection loss.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the coreless fiber length and the coupling loss.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an optical fiber terminal according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a method of manufacturing the optical fiber terminal shown in FIG.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a configuration of a collimator including an optical terminal and a collimating lens according to the present invention.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration of a collimator using a GI fiber according to the prior art.
DESCRIPTION OF
1102 Gradient Index Lens (GRIN lens)
1103
1200
1201a Core 201b Clad 202
以下、本発明の実施形態図面に基づいて説明する。
第1図(a)は第1実施形態の光ファイバ端末の構成図、(b)は第2実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、(c)は同第2実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
第1図(a)の光ファイバ端末は、中心部のコア101a及びその外周部のクラッド101bを有する125μmの標準外径の任意長さのシングルモード光ファイバ(SMF)101の端面に、前記コア101aと略同一の均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバ(CLF)102の一端面102aを融着接合し、そのコアレスファイバ102の長さを1mm未満に設定した上で、コアレスファイバ102の他端面102bを、光ファイバ101の光軸と垂直な面に対して0°に研削・研磨したものである。
ここで、コアレスファイバ102の長さを1mm未満に設定することは、光結合を行うことを目的とした光ファイバ端末としての必須条件である。このようにコアレスファイバ102の長さを規定することにより、光ファイバ101のコア101aを伝送してきた光がコアレスファイバ102内で拡がりコアレスファイバ102の他端面102bから外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバ102の外径以内となる。
この光ファイバ端末では、コア101aから出射した光がコアレスファイバ102中を拡散しながら伝搬するので、コアレスファイバ102の他端面102bからの出射ビーム径が拡大する。コアレスファイバ102の長さに応じて反射損失を大きくとることができるので、出射面を斜めにする必要がなく、その結果、出射ビームは直進する。前記のようにコアレスファイバ102の長さLを適切な値に設定することにより、出射ビーム径がコアレスファイバ102の外径以内となるので、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。従って、従来の斜め端面を持つ光ファイバ端末に比べて、出射ビームの直進性に優れ、かつ実用上要求されるレベルの反射損失及び結合損失を得ることができる。また、この光ファイバ端末を使用することにより、コリメータ同士の光結合を、直線上で行うことが可能となるので、位置調整が容易となる。
このような構造の光ファイバ端末を得るには、まず、光ファイバ101とコアレスファイバ102を用意し、両者の皮膜を融着が十分可能な長さに除去しておく。続いて、コアレスファイバ102の皮膜除去位置から20mmの位置で、ファイバクリーバを用いてコアレスファイバ102を切断し、融着端面を作る。光ファイバ101側も同様に融着端面を作る。そして、両者を標準的な単芯ファイバ接続用融着器に設置して、適切な条件下で融着作業を行う。通常、融着接続された両者の端面は一体化するので、外観や顕微鏡などの観察では、融着点を認めることはできない。
例えば、Direct Core Monitoring法(DCM法)などのように、ファイバコアを直接見ることができれば、融着点を正確に決めることができる。しかし、コアレスファイバの長さをおおよそミリ単位程度で決めれば良い場合には、コアレスファイバの皮膜除去位置をガイドとして用いて、コアレスファイバ102の長さを決めればよい。
次にコアレスファイバ102の長さを1mm未満にすることの意義について説明する。ここでは、比較検討するために、コアレスファイバ102の皮膜除去位置からそれぞれ19mm、18mm、17mm、16mmの位置でコアレスファイバ102を切断することにより、コアレスファイバ102の長さが1mm、2mm、3mm、4mmとなったコアレスファイバ付き光ファイバ端末のサンプルを作製した。端面角度は全サンプルともほぼ0°である。これら4本のサンプルの光学特性を評価したところ、以下の結果が得られた。
まず、反射損失については第12図に示すように、ARコーティング無しでの反射損失が37dB以上になることが確認された。但し、長さ0mm(コアレスファイバ無しの場合)の反射損失値は14.7dBとしてある。従って、ARコーティングを施した場合、全てのサンプルで、50dB以上の反射損失が得られることが分かる。
次に、第8図に示すように、コリメートレンズを用いて一対のコアレスファイバ付き光ファイバ端末の結合損失量を測定した。第8図において、801はLD光源、802はパッチコード、803は光ファイバ端末、804は光学ステージ、805はコリメートレンズ、806は検出器、807はコネクタである。LD光源801から発せられた光は、一方の光ファイバ端末803からコリメートレンズ805、805を介して他方の光ファイバ端末803に入射し、検出器806にて受光される。
このような構成にて結合損失量を測定した結果、第13図に示すように、全てのサンプルで、結合損失値が1dB以上となった。光ファイバ端面にARコーティングを施していないことを考えても、この結合損失は光ファイバ端末部品としては非常に大きな値であり、このままでは現在要求されているコリメータを作製することができないことが分かった。
この原因を以下のように考察した。即ち、第10図に示すように、光ファイバ1001のコア1001aから光が出射すると、ビーム1003は回折により拡がるため、伝搬距離に依存してビーム径rは拡大する。コアレスファイバ付き光ファイバ端末では、出射端面のビーム径rはコアレスファイバ1002の長さに依存することになる。そのため、コアレスファイバ1002の長さがある長さを超えてしまうと、ビーム径rが光ファイバ径Rを超えてしまうようになり、そのために、光の漏洩や光ファイバの縁による回折等が発生し、出射光の均一性が失われて結合損失が増大するのではないかと考えた。
そこで、コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を調べた。結果を第2図に示す。この第2図に示す関係から、コアレスファイバの長さを決めれば、同時に、理想的には損失のない光結合を可能にする最大の光ファイバ外径が決まる。いま、ビーム径を、光の強度が分布中心に対して1/e2となる長さとして定義する(以下、ビーム径はこの定義に従うものとする)と、コアレスファイバ長1mmの時、既に出射ビーム径は標準ファイバ外径である125μmを超えてしまっている。これが、前述のように作製したコアレスファイバ付き光ファイバ端末で、結合損失が大きくなった原因であると考えられる。
従って、第1図(a)の構造を持つ光ファイバ端末において、光ファイバ外径をある値に固定する仮定の下では、反射損失と結合損失を両立させるには、コアレスファイバの長さを制限する必要があることが分かる。以上のことから、第1図(a)の構造をもち、且つ、反射損失と結合損失を両立させる性能をもつ光ファイバ端末を作製するためには、標準外径(125μm)の光ファイバ101を用いるとすると、コアレスファイバ102の長さが1mm未満でなければならないことを発見するに至った。
ところが、実際にこの光ファイバ端末を作製する場合、このような短い長さのコアレスファイバ102を付加した構造を作る必要があるため、作製作業がかなり難しくなることが判明した。
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上記のような光ファイバ端末を作製する上で発生した全ての課題に対する解決方法を見い出すに至った。以下にその内容について説明する。
代表的な光ファイバ端末の作製方法のフローを第4図に示す。左の図(A)はフローチャート、右の図(B)はフローチャートの中の各工程(a)〜(d)の内容を模式的に示す図である。このフローでは、まず、(a)光ファイバ(SMF)402とコアレスファイバ(CLF)403との融着接続工程を実施する。光ファイバ同士の接続は必ずしも融着に限らないが、市販の融着器で容易に融着作業が可能であり、また接続性能及び信頼性に最も優れた手段であることから、ここでは融着接続を用いている。接続に当たっては、後で行う測定作業を簡便に行うために、一方の端にコネクタがついた外径125μmの標準的な光ファイバ402を任意長さだけ用意し、他端を融着可能な範囲で皮膜除去し(ファイバ被覆401)、ファイバクリーバを用いて切断して、接続端面を作製する。次に、外径122μmのコアレスファイバ403を任意長さだけ用意し、同様に皮膜除去と端面切除を行う。
コアレスファイバ403の外径を標準径から細くする方法としては、化学エッチングが利用できる。あるいは、コアレスファイバ403の作製時に、この外径で作製してもよい。これら光ファイバ402とコアレスファイバ403を標準的な単芯用光ファイバ融着器に設置し、外径基準調芯により、通常の石英ガラスシングルモードファイバ同士の外径基準融着条件で融着作業を行う。
第1図(b)はこの両者(光ファイバとコアレスファイバ)を接続した状態を示したものである。図では両者の外径差を誇張して描いているが、実は3μm程度の外径差では、その差を見ることは難しい。接合点は、通常の同径ファイバ同士の融着と同等の強度を保っている。
このように融着したら、次に所定位置でコアレスファイバ403を切断する工程を実施する。この工程は、(a)融着点を正確に判定する工程と、(b)その融着点から正確な長さの位置でコアレスファイバ403を切断する工程とに分けられる。ほぼ同じ屈折率の材料同士を融着接続すると、両者に区別がつかなくなるので、その融着点の認識を光学的に行うことは非常に難しい。おおよその長さでの切断が許されるならば、先の例に記載したように皮膜除去点などを基準に測長することが可能だが、1mm未満の短い長さで10μm程度の正確な測長が必要な場合にはこの方法は不十分である。
DCM法の光学系を組んでファイバコアを直接観測できれば、コアの有無により融着点を判定することは原理的に可能である。しかしこの方法は、精度の高いステージやCCDカメラおよびレーザ光源などを必要とし、非常に高価なシステムとなってしまう。また、このような光学系とファイバカッタとを組み合わせることも困難を伴い、更に、拡大倍率が大きいと、コアレスファイバ長が長い場合に切断点が視野外となってしまう不具合も生じる可能性がある。
これらの問題点を避ける上で、前記のように光ファイバとコアレスファイバの外径差を設けたことが役立つ。つまり、径差を設けたことで、次述の方法によれば、融着点の判定が簡単にできるようになり、任意の長さで10μmの精度でコアレスファイバ長を決めて切断することが可能となるのである。以下にその内容を述べる。
融着点を判定する工程、及び、指定長さで切断する工程は、それぞれ以下のように行う。第6図に示すように、ファイバクリーバの刃604を有する市販の超音波式ファイバクリーバ、コアレスファイバ付きSMF(光ファイバ端末)601をチャックすることができるマイクロメータ付き一軸ステージ606を用意し、切断点観察のため、ファイバクリーバを実体顕微鏡の対物レンズ603下に設置する。観察倍率は10倍から20倍程度で十分である。
前出の光ファイバとコアレスファイバを融着した光ファイバ端末(コアレスファイバ付きSMF)601を、ファイバクリーバの刃604の近辺に融着点が来るようにファイバ固定用V溝605上に半固定し、光ファイバ端末601の一端をマイクロメータ付き一軸ステージ606にファイバチャック602を用いてチャッキングする。マイクロメータでステージ606を送ると、チャックされている光ファイバ端末601は、目盛りで示された移動量だけ、ファイバクリーバのファイバ固定用V溝605の上を移動することになる。
ところで、上述したように光ファイバ(SMF)とコアレスファイバとはごくわずか径に差を付けてあるが、本実施形態で使用している程度の径の差分では、普通に像焦点を合わせて拡大像の観察を行っても、第5図(a)に示すように、融着点(矢印位置)を認識することができない。図において、左側が光ファイバ(SMF)402、右側がコアレスファイバ(CLF)403であり、接合点が確認できない。しかし、像焦点が合っている状態から、わずかに焦点をずらしていくと、第5図(b)に示すように、デフォーカスされた顕微鏡像の中に、歪んで見える箇所502が観測される。この歪み箇所502は、コアレスファイバ403と光ファイバ(SMF)402との融着点と一致する。両者の径が一致している場合は、この歪みは観測されず、2μm程度(径に対して1.6%程度)以上径差を付けた場合にのみ、像焦点位置からわずかにずれた像位置で明瞭に観測されることが確認された。ずらす方向は近接側、遠方側どちらでもよい。なお、第5図の中の504は参考のためにカッタの切断刃を示している。
第6図に戻る。この方法で見つけた融着点を、マイクロメータ付き一軸ステージ606を移動させ、ファイバクリーバの切断刃604の先端地点に置く。これを原点として、再び必要なコアレスファイバの長さ分だけマイクロメータ付き一軸ステージ606を送り、送り終わった点で固定しコアレスファイバを切断する。このようにして、光ファイバ(SMF)の先端に所望の長さのコアレスファイバが融着された光ファイバ端末601ができあがる。この方法によれば、コアレスファイバ部分は10μmの精度で長さを制御することができる。
なお、本実施例では、以降の工程で、先端を研削/研磨するので、あらかじめ研削量を見込んで、コアレスファイバの長さが1000μmの光ファイバ端末を作製した。
次に、第4図に戻って(d)のガラスキャピラリの接着工程を説明する。光ファイバとしての機能は、上記作業終了時点で十分だが、光学評価を行う場合、あるいは光学部品に搭載する場合、光ファイバ端末をガラスキャピラリ406に固定して使用することが多く行われる。
本例では、この光ファイバ端末(コアレスファイバ付きSMF)407を、外径φ1.8mm/内径126μm/長さ6mmのガラスキャピラリ406に挿入し、挿入時にUV接着剤を塗布させた後、硬化させて、光ファイバ端末407とガラスキャピラリ406を固定した。固定の際、キャピラリ406と光ファイバ端末407との両端面が一致するように固定することが望ましい。コアレスファイバ403の径は122μmであるので、キャピラリ406との内径差は4μm生じるが、この程度の径差では、光ファイバ端末407、キャピラリ406間の偏心や接着剤層の増大分はほとんど無視できるので、実用上何ら不具合は生じない。接着剤は熱硬化型接着剤を用いてもよい。
次に(e)の光ファイバ端面の光学研磨工程を以下のように行う。光学研磨は、良好で安定した光学性能を得るために行う。市販の光ファイバ用端面研磨機を使用すれば、光学研磨は容易にできる。研磨は、ガラスキャピラリ406を研磨治具に固定し、粗削り/1次研磨/2次研磨/仕上げ研磨の順に行う。
当然この研磨により、端面は研削され、ガラスキャピラリ406、即ち光ファイバ端末407の先端のコアレスファイバの長さは短くなる。研磨面にかかる負荷圧力の違いや研磨シートの状態の違い等により、研磨時間を固定しても、実際の研削量は一定しないことが多く、研磨時間のみで、研削量を規定することは難しい。
また、接着剤がファイバ周囲に付着していると、前述のデフォーカス顕微鏡像による観察でも、微妙な歪みを認めることができなくなり、融着点を正確に認識できなくなる場合がある。
そこで、そのような場合には次の方法を採用する。この方法では、予め第3図に示すように、コアレスファイバの長さと反射損失との関係を実験的に得ておく。コアレスファイバの長さと反射損失は一対一で対応している。そこで、研磨工程における仕上げ研磨が終了した段階で、第7図のように、コネクタ704を反射損失測定器701のパッチコード702に接続し、測定サンプル(ここでは光ファイバ端末703)の出射端面の反射損失をモニタすることで、コアレスファイバ長を正確に知ることができる。
従って、コアレスファイバの長さを直接観察しなくても、反射損失をモニタすることで、容易にその長さを正確に知ることができる。研削量はモニタ数値をガイドにして微調整が可能であるから、長さを1μmという高い精度で制御されたコアレスファイバ付き光ファイバ端末を作製することができる。本実施例では、1回の研磨作業で、約600μm程度研削されるというデータが別途得られていたので、1000μmのコアレスファイバ長を有した光ファイバ端末は、上記の先端研磨作業により、約400μmのコアレスファイバ長を有する光ファイバ端末として得られる。このように、反射損失を測定しながらキャピラリの先端を研磨し、反射損失測定値が目標値に達したら研磨を終了する〔第4図のフローの(f)〕。
そして、最後に以上の工程で作製した光ファイバ端末のコアレスファイバの端面に反射防止膜を形成することにより、端面反射や、干渉、あるいはゴーストなどを抑えた光ファイバ端末を得ることができる〔第4図のフローの(g)〕。
以上の作業により、高い反射損失と低い結合損失を両立し、且つ光軸ずれが発生せず、光部品に搭載可能な性能を有する光ファイバ端末の作製が完了する。
なお、当然であるが、上記の作製方法は一例であって、手順や方法などは、これに限るものではない。
上述した作製方法にて、下表のような光ファイバ端末サンプルを3本作製し、サンプル名をそれぞれSampleA〜Cとする。この表に記したコアレスファイバ長は、ARコーティング前の反射損失から求めた長さである。反射損失は、ARコーティング後に反射損失測定器で測定することで得られた実測値である。比較のため、端面0°且つARコーティング付きで市販されているSMF(シングルモード光ファイバ)を用意し、これをSampleDとした。
以上のように、上記の作製方法によれば、目標仕様を満たし、実用可能なレベルの光ファイバ端末を容易に作製することができることが実証できた。また、コリメートビームの直線性は、結合損失測定の際に、サンプルを入れ替えても、光学ステージをほとんど動かすことなく、光結合を行うことができることからも、実証できた。
なお、コアレスファイバの長さは、請求の範囲第1項に記載した条件を満たす範囲で、反射損失の要求仕様に合わせて適当に調整すればよい。また、コアレスファイバの端面角度は、光線の直線性を持たせるためには0°であることが理想的であるが、研磨工程の公差範囲で若干の角度が付くことは実用上大きな問題はない。
コアレスファイバの長さについての計算上の好ましい範囲は、長い方では略900μmである。これは、ビーム径を光の強度が分布中心に対して1/e2となる長さとして定義した場合に、出射端におけるビーム径がほぼ120μmとなって、標準ファイバの外径とほぼ等しくなる長さである。しかし、コアレスファイバが長いほど、ガラス媒質中を透過する際に損失が大きくなる可能性があり、また、光ファイバ端面の欠けが生じた場合、ビームの散乱要因となるので、長い方での好ましい範囲は900μm以下で、より好ましくは500μm以下と判断される。
一方、短い方の使用限界長は300μmである。これは、ARコーティング後に光ファイバ端末単体で反射損失50dBを達成するために、ARコーティング無しの状態の端面で得られる反射損失値を23dB以上とするために必要な長さである。但し、ARコーティングにより常に理想的な反射減衰量27dBが得られるとは限らない。実験的にはARコーティング無しで25dB以上となれば、ほぼ間違いなく50dB以上を得ることができるので、短い方の好ましい範囲は、300μm以上である。以上のことから、使用上最も好ましいコアレスファイバの長さは300μm以上で500μm未満である。
また、光ファイバに対してコアレスファイバの外径を異ならせる場合の好ましい範囲は次の通りである。外径を変える場合、標準ファイバより太くする方法と細くする方法とがある。通常、光ファイバ端末は、市販のガラスキャピラリに挿入し、固定して使用することが一般的である。従って、市販規格品の範囲内で使用する場合、接続するコアレスファイバは細くした方が有利である。径を変える主目的は、融着後の融着点を容易に観察するためであり、前述した融着点における歪みの観察を容易にするためには、少なくとも径にして2μm以上細くする必要がある。歪み点は径差が大きいほど明瞭となるが、径差が大きすぎると、キャピラリに固定する際に、キャピラリ内径に対して偏心が生じやすくなること、キャピラリとの固定で使用する接着剤の量が必然的に多くなること等から、耐候性が劣化する可能性がある。従って、接合するコアレスファイバの径差として好ましい範囲は、光ファイバ(SMF)に対して2〜10μm程度細いことが適当である。
以上、本発明に係る第1実施形態および第2実施形態の光ファイバ端末について説明した。これら第1実施形態および第2実施形態においては、コアレスファイバと光ファイバとの融着点を容易且つ正確に把握するため、コアレスファイバの径と光ファイバ(SMF)の径とを異ならしめた例を掲げた。そして、本発明は、コアレスファイバと光ファイバとの融着点を容易且つ正確に把握するため、両者の径を異ならしめるかわりに、光ファイバ(SMF)とコアレスファイバとの中心軸をずらして接合するようにしてもよい。このように、段差を故意に発生させることで、前記に示した両者の径を変えることと同様の効果を得ることが出来るので、光学顕微鏡を用いて、デフォーカスされた顕微鏡像により、融着点を極めて容易に判定することができる。そこで、この光ファイバ(SMF)とコアレスファイバとの中心軸をずらして接合する構成を有する、本発明に係る第3実施形態の光ファイバ端末について、図面を参照しながら説明する。なお、この場合軸のずれ量は、1μm〜5μm程度が好ましい。ずれ量が1μm以上であれば、接合点の判別が容易になり、ずれ量が5μm以下であれば、ビーム出射位置の相対位置ずれが大きくならないので、減衰量が見込みから外れたり、接合点の強度に影響する可能性が無くなるためである。
第14図は、本発明に係る第3実施形態の光ファイバ端末を示し、第15図は、その製造工程の概略を示す。
まず、第14図に示されるように、第3実施形態の光ファイバ端末1200は、中心部のコア1201aおよびその外周部のクラッド1201bをそれぞれ有する光ファイバ(SMF)1201の端面に、前記コア1201aと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなり、かつ外径が光ファイバ(SMF)と略同一であるコアレスファイバ(CLF)1202を配置し、融着接合したものである。ここで重要なことは、光ファイバ(SMF)1201とコアレスファイバ1202との相対的な中心位置をずらしてあることである。
次に、第15図を参照しながら、第14図に示した光ファイバ端末の製造方法の一例を説明する。なお、用いる光ファイバのファイバ径については特に制限されるものではないが、ここでは具体的な例として、光ファイバ(SMF)1201(1201a,1201b)とコアレスファイバ1202とが、それぞれ125μmの標準外径である場合について述べる。
この光ファイバ端末1200を製造する場合、まず、125μmの標準外径の光ファイバ(SMF)1201を用意する。ここでは、後に行う測定作業を簡便に行うため、一方の端部にコネクタがついた光ファイバ(SMF)1201を任意長さだけ用意する。光ファイバ(SMF)1201の他方の端部は融着可能な範囲で皮膜を除去し、ファイバクリーバを用いて切断して、接続端面を作っておく。次に同径の125μmのコアレスファイバ1202を任意長さだけ用意し、同様に皮膜除去と端面切断を行う。
次に、第15図(a)に示すように、光ファイバ(SMF)1201の端面とコアレスファイバ1202の端面を対向させて、標準的な単芯用光ファイバ融着器に設置し、一度、外径基準調心を行う。外径基準調心が完了したら、第15図(b)に示すように、1.5μmコアレスファイバの中心位置をずらす。そして第15図(c)に示すように、通常の石英ガラスシングルモードファイバ同士の外径基準融着条件(住友電気工業株式会社製光ファイバ融着接続機TYPE−85SEにおける条件設定で、ファイバ種類:SM FIBER STD、調芯方法:外径 外形:同一の条件)で融着作業を行い、接合する。この融着作業により、外見上光ファイバ(SMF)1201とコアレスファイバ1202は一体化し、接合点の強度も、通常の同径ファイバを外径調心、もしくはコア調心によって光ファイバの中心を合わせて行った融着と同等となる。
この相対的なズレによって生じた微小な段差は、前述の径が異なった光ファイバ同士の融着点で発生した段差と同様な効果を発生させるので、融着点の判定について、全く同等の作業を応用することが出来る。したがって、融着点を判定する工程、およびコアレスファイバを指定長さで切断する工程について、上述した異なる径を有する光ファイバ同士の融着の場合とまったく同じ工程を経ることができるので、同様の効果、性能および特徴をもつ光ファイバ端末を、作製することが出来る。
この光ファイバ端末を使用した光部品の実施形態について以下に述べる。ここでは、第9図のような1枚の波長選択フィルタを用いて、4つの入出力用ポートを持つ光合分波器を作製した。
第9図(a)は上面から見た光合分波モジュールの概略図である。モジュール中の光路は図中に細線で示してある。このモジュールは、ガラス基板901上に、波長選択フィルタ904、補正用ガラス基板905、反射ミラー906を配置し、ガラス基板901に設けたV溝903にコリメータ902を配置している。
「In」から入射された波長多重光は、波長選択フィルタ904により、透過光と反射光に分波され、それぞれ「Drop Port」と「Out Port」に出力される。また、外部挿入光は「Add Port」から入射し、波長選択フィルタ904を通過して、「Out Port」へと合波される仕組みである。ここで用いたコリメータ902は、前述した光ファイバ端末と非球面レンズとを同一のガラス管内に接着して作製したものである。
機能としては、通常のADMと変わらないが、各々のコリメータ902はガラス基板901上のV溝903上に固定されており、特に「In」のコリメータ902と「Drop Port」のコリメータ902は一直線上のV溝903上にある。従来方式のコリメータでは、光軸ずれが発生するため、V溝903を光軸のガイド溝として使用することが不可能であったが、本実施の形態の光ファイバ端末を用いたコリメータ902は、全く軸ずれが起きないため、コリメータ902間に波長選択フィルタ904などの光学素子が入らない状態では、ほとんど位置調整無しで、光結合が可能となる。
コリメータ光の間にガラス基板(波長選択フィルタ904)が斜めに入ると、光はガラス基板の厚みに依存して、元の光軸と平行に位置ずれが発生する。このずれは、図に示したように、同様のガラス基板(補正用のガラス基板905)を用いて補正することで、元の光軸は維持されるので、大きな問題とはならない。従って、この構成では、波長選択フィルタ904の両脇にある反射ミラー906の角度を調整するだけで、全ての光路を調整することができることになる。このように、本発明の光ファイバ端末を使用することで、V溝903がコリメータ光のガイド溝となるので、これまで実現不可能だった同一基板上でのコリメータの集積が技術的に可能となる。更に、組み立てが簡単にできることになり、調整時間も短縮できる。
なお、コリメータ902に用いた非球面レンズのかわりに、球面レンズ、球レンズ、ドラムレンズを用いても同様な結果が得られた。
以上、本発明に係る光ファイバ端末と、当該光ファイバ端末を用いた光部品の実施形態について説明した。さらに、本発明に係る光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせにより、コリメータ光を用いた光結合が可能になる。また、本発明に係る光ファイバ端末と有限系のレンズとの組み合わせによっても光結合が可能になる。このように本発明に係る光ファイバ端末とレンズとを組み合わせることで、通常の光ファイバ端末を用いて作製したコリメータと同等ないしはそれ以下の低結合損失を有する光結合が可能となる。そこで当該構成について、以下、第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
第16図は本発明に係る光端末とコリメートレンズとによるコリメータの構成の説明図である。第16図において、符号1201は光ファイバ(SMF)を示し、符号1202はコアレスファイバを示し、符号1203は光ファイバ(SMF)とコアレスファイバとを有する光ファイバ端末を示している。符号1205はコリメートレンズを示し、符号1206はガラス等のキャピラリを示している。また、符号1209は端面反射光を示し、符号1210はコリメート光を示す。
光ファイバ(SMF)1201とコアレスファイバ1202とを有する本発明に係る光ファイバ端末1203から放出された光は、コリメートレンズ1205を通過してコリメート光1210となる。このとき、コリメートレンズレンズ1205からの端面反射光1209はすべて拡散光となり、光ファイバ端末1203の光出射位置に光が戻ることはない。この結果、コリメートレンズ1205を配置することで系全体の反射損失を低下させることはない、という利点を発揮する。またコリメート光1210のビーム径はmm単位のキャピラリないしはレンズ外径の範囲まで広げることが出来るので、伝播距離を大きく取ることが可能となる。
当該第4の実施の形態に係る光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせを、上述した光部品に適用することは、好ましい構成である。
また、本発明に係る光ファイバ端末を用いて作製し得る光部品のバリエーションとしては、その他にコリメータアレイ、2port module(例:利得等価器)、アイソレータ、光スイッチ、光測距計、波長計、干渉計などがある。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a configuration diagram of the optical fiber terminal of the first embodiment, FIG. 1B is a configuration diagram showing a state in the middle of manufacturing the optical fiber terminal of the second embodiment, and FIG. 1C is the second embodiment. It is a block diagram of the optical fiber terminal.
The optical fiber terminal of FIG. 1 (a) is formed on the end face of a single-mode optical fiber (SMF) 101 having a standard outer diameter of 125 μm having a
Here, setting the length of the
In this optical fiber terminal, the light emitted from the
In order to obtain an optical fiber terminal having such a structure, first, an
For example, if the fiber core can be seen directly, such as in the Direct Core Monitoring method (DCM method), the fusion point can be determined accurately. However, when the length of the coreless fiber can be determined in units of approximately millimeters, the length of the
Next, the significance of making the length of the
First, with respect to the reflection loss, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the reflection loss without AR coating was 37 dB or more. However, the reflection loss value of 0 mm in length (in the case of no coreless fiber) is 14.7 dB. Therefore, it can be seen that when the AR coating is applied, a reflection loss of 50 dB or more can be obtained in all samples.
Next, as shown in FIG. 8, the amount of coupling loss of a pair of optical fiber terminals with coreless fibers was measured using a collimating lens. In FIG. 8, 801 is an LD light source, 802 is a patch cord, 803 is an optical fiber terminal, 804 is an optical stage, 805 is a collimating lens, 806 is a detector, and 807 is a connector. Light emitted from the LD
As a result of measuring the coupling loss in such a configuration, as shown in FIG. 13, the coupling loss value was 1 dB or more in all samples. Even considering that the AR coating is not applied to the end face of the optical fiber, this coupling loss is a very large value as an optical fiber terminal component, and it is found that the collimator currently required cannot be manufactured without any change. It was.
The cause was considered as follows. That is, as shown in FIG. 10, when light is emitted from the
Therefore, the relationship between the coreless fiber length and the outgoing beam diameter was examined. The results are shown in FIG. From the relationship shown in FIG. 2, if the length of the coreless fiber is determined, at the same time, the maximum optical fiber outer diameter that enables ideal lossless optical coupling is determined. Now, the beam diameter is defined as a length where the intensity of light is 1 / e 2 with respect to the distribution center (hereinafter, the beam diameter follows this definition). When the coreless fiber length is 1 mm, the beam is already emitted. The beam diameter exceeds the standard fiber outer diameter of 125 μm. This is considered to be the reason why the coupling loss is increased in the optical fiber terminal with a coreless fiber manufactured as described above.
Therefore, in the optical fiber terminal having the structure of FIG. 1 (a), the length of the coreless fiber is limited in order to achieve both reflection loss and coupling loss under the assumption that the outer diameter of the optical fiber is fixed to a certain value. I know you need to do that. From the above, in order to produce an optical fiber terminal having the structure of FIG. 1 (a) and having the performance of achieving both reflection loss and coupling loss, the
However, when actually manufacturing this optical fiber terminal, it was necessary to make a structure to which the
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have found a solution to all the problems that have occurred in manufacturing the optical fiber terminal as described above. The contents will be described below.
FIG. 4 shows a flow of a typical method for manufacturing an optical fiber terminal. The left figure (A) is a flowchart, and the right figure (B) is a diagram schematically showing the contents of steps (a) to (d) in the flowchart. In this flow, first, (a) a fusion splicing process between the optical fiber (SMF) 402 and the coreless fiber (CLF) 403 is performed. The connection between optical fibers is not necessarily limited to fusion, but it can be easily fused with a commercially available fuser, and is the most excellent means of connection performance and reliability. Use connection. When connecting, in order to easily perform later measurement work, a standard
Chemical etching can be used as a method of reducing the outer diameter of the
FIG. 1 (b) shows a state in which both (optical fiber and coreless fiber) are connected. In the drawing, the outer diameter difference between the two is exaggerated, but in fact, it is difficult to see the difference when the outer diameter difference is about 3 μm. The joining point maintains the same strength as that of fusion of ordinary fibers having the same diameter.
After fusing in this way, a step of cutting the
If a fiber core can be directly observed by combining an optical system of the DCM method, it is possible in principle to determine the fusion point based on the presence or absence of the core. However, this method requires a highly accurate stage, a CCD camera, a laser light source, and the like, resulting in a very expensive system. In addition, it is difficult to combine such an optical system with a fiber cutter. Furthermore, when the magnification is large, there is a possibility that the cutting point may be out of view when the coreless fiber length is long. .
In order to avoid these problems, it is useful to provide an outer diameter difference between the optical fiber and the coreless fiber as described above. In other words, by providing the diameter difference, according to the method described below, the determination of the fusion point can be easily performed, and the coreless fiber length can be determined with an accuracy of 10 μm at an arbitrary length and cut. It becomes possible. The contents are described below.
The step of determining the fusion point and the step of cutting at the specified length are performed as follows. As shown in FIG. 6, a commercially available ultrasonic fiber cleaver having a
The optical fiber end (SMF with coreless fiber) 601 fused with the above optical fiber and coreless fiber is semi-fixed on the fiber fixing V-
By the way, as described above, the optical fiber (SMF) and the coreless fiber have a slight difference in diameter. However, when the difference in diameter is the same as that used in the present embodiment, the image focus is usually adjusted to be enlarged. Even if the image is observed, the fusion point (arrow position) cannot be recognized as shown in FIG. In the figure, the left side is an optical fiber (SMF) 402 and the right side is a coreless fiber (CLF) 403, and the junction point cannot be confirmed. However, when the focus is shifted slightly from the state where the image is in focus, as shown in FIG. 5 (b), a distorted
Returning to FIG. The
In this example, since the tip is ground / polished in the subsequent steps, an optical fiber terminal with a coreless fiber length of 1000 μm was fabricated in advance for the amount of grinding.
Next, returning to FIG. 4, the glass capillary bonding step (d) will be described. The function as an optical fiber is sufficient at the end of the above operation, but when performing optical evaluation or mounting on an optical component, the optical fiber terminal is often fixed to the
In this example, this optical fiber terminal (SMF with coreless fiber) 407 is inserted into a
Next, the optical polishing step of the end face of the optical fiber (e) is performed as follows. Optical polishing is performed in order to obtain good and stable optical performance. Optical polishing can be easily performed by using a commercially available end-face polishing machine for optical fibers. Polishing is performed in the order of rough cutting / primary polishing / secondary polishing / finish polishing with the
Naturally, the end surface is ground by this polishing, and the length of the coreless fiber at the tip of the
In addition, if the adhesive is attached to the periphery of the fiber, even when observed with the above-described defocus microscope image, subtle distortion cannot be recognized and the fusion point may not be recognized accurately.
In such a case, the following method is adopted. In this method, as shown in FIG. 3, the relationship between the length of the coreless fiber and the reflection loss is experimentally obtained in advance. There is a one-to-one correspondence between the length of the coreless fiber and the reflection loss. Therefore, at the stage where finish polishing in the polishing process is completed, as shown in FIG. 7, the
Therefore, even if the length of the coreless fiber is not directly observed, it is possible to easily know the length easily by monitoring the reflection loss. Since the grinding amount can be finely adjusted with the monitor numerical value as a guide, an optical fiber terminal with a coreless fiber whose length is controlled with a high accuracy of 1 μm can be produced. In this example, since data of about 600 μm was ground separately in one polishing operation, an optical fiber terminal having a coreless fiber length of 1000 μm is about 400 μm by the tip polishing operation. It is obtained as an optical fiber terminal having a coreless fiber length. In this way, the tip of the capillary is polished while measuring the reflection loss, and the polishing is terminated when the measured value of the reflection loss reaches the target value ((f) of the flow in FIG. 4).
Finally, by forming an antireflection film on the end face of the coreless fiber of the optical fiber terminal manufactured by the above process, an optical fiber terminal with reduced end face reflection, interference, or ghost can be obtained [first (G) in the flow of FIG.
With the above operations, the fabrication of an optical fiber terminal that has both high reflection loss and low coupling loss and that has the ability to be mounted on an optical component without causing an optical axis shift is completed.
Note that, as a matter of course, the above-described manufacturing method is an example, and the procedure and method are not limited thereto.
Three optical fiber terminal samples as shown in the table below are manufactured by the manufacturing method described above, and the sample names are Sample A to C, respectively. The coreless fiber length shown in this table is the length obtained from the reflection loss before AR coating. The reflection loss is an actual measurement value obtained by measuring with a reflection loss measuring instrument after AR coating. For comparison, a commercially available SMF (single mode optical fiber) with an end face of 0 ° and an AR coating was prepared, and this was designated as Sample D.
As described above, according to the manufacturing method described above, it was proved that an optical fiber terminal of a practical level satisfying the target specification can be easily manufactured. In addition, the linearity of the collimated beam could be verified from the fact that optical coupling can be performed with little movement of the optical stage even if the sample is replaced during the coupling loss measurement.
The length of the coreless fiber may be appropriately adjusted in accordance with the required specification of the reflection loss within the range satisfying the condition described in
The preferred calculation range for the length of the coreless fiber is approximately 900 μm for the longer one. This is because when the beam diameter is defined as a length at which the light intensity is 1 / e 2 with respect to the distribution center, the beam diameter at the exit end is approximately 120 μm, which is substantially equal to the outer diameter of the standard fiber. Length. However, the longer the coreless fiber, the greater the loss when passing through the glass medium, and if the end face of the optical fiber is chipped, it becomes a factor for scattering the beam. The range is 900 μm or less, and more preferably 500 μm or less.
On the other hand, the shorter usable limit length is 300 μm. This is a length necessary to achieve a reflection loss value of 23 dB or more obtained at the end face without the AR coating in order to achieve a reflection loss of 50 dB with the optical fiber terminal alone after the AR coating. However, an ideal return loss of 27 dB is not always obtained by AR coating. Experimentally, if it becomes 25 dB or more without AR coating, 50 dB or more can be obtained almost certainly, so the shorter preferable range is 300 μm or more. From the above, the most preferable length of coreless fiber in use is 300 μm or more and less than 500 μm.
Moreover, the preferable range when making the outer diameter of a coreless fiber different with respect to an optical fiber is as follows. When changing the outer diameter, there are a method of making it thicker than a standard fiber and a method of making it thinner. Usually, an optical fiber terminal is generally inserted into a commercially available glass capillary and fixed for use. Therefore, when used within the range of commercial standard products, it is advantageous to make the coreless fiber to be connected thinner. The main purpose of changing the diameter is to easily observe the fusion point after the fusion. In order to facilitate the observation of the strain at the fusion point, it is necessary to make the diameter at least 2 μm thinner. is there. The strain point becomes clearer as the diameter difference increases, but if the diameter difference is too large, eccentricity tends to occur with respect to the capillary inner diameter when fixing to the capillary, and the amount of adhesive used for fixing to the capillary. As a result, the weather resistance may deteriorate. Accordingly, it is appropriate that the preferable range of the diameter difference of the coreless fibers to be joined is narrower by about 2 to 10 μm than the optical fiber (SMF).
The optical fiber terminals of the first embodiment and the second embodiment according to the present invention have been described above. In the first and second embodiments, the coreless fiber diameter and the optical fiber (SMF) diameter are made different in order to easily and accurately grasp the fusion point between the coreless fiber and the optical fiber. Was raised. In the present invention, in order to easily and accurately grasp the fusion point between the coreless fiber and the optical fiber, the optical fibers (SMF) and the coreless fiber are joined by shifting the central axes instead of making the diameters of the two different. You may make it do. In this way, by deliberately generating a step, it is possible to obtain the same effect as changing the diameters of the two as described above. Points can be determined very easily. Therefore, an optical fiber terminal according to a third embodiment of the present invention having a configuration in which the central axes of the optical fiber (SMF) and the coreless fiber are shifted and joined will be described with reference to the drawings. In this case, the amount of deviation of the axis is preferably about 1 μm to 5 μm. If the amount of deviation is 1 μm or more, it becomes easy to determine the junction point. If the amount of deviation is 5 μm or less, the relative positional deviation of the beam emission position does not increase. This is because there is no possibility of affecting the strength.
FIG. 14 shows an optical fiber terminal according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 15 shows an outline of the manufacturing process.
First, as shown in FIG. 14, the
Next, an example of a method for manufacturing the optical fiber terminal shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG. The fiber diameter of the optical fiber to be used is not particularly limited, but here, as a specific example, the optical fiber (SMF) 1201 (1201a, 1201b) and the
When manufacturing the
Next, as shown in FIG. 15 (a), the end face of the optical fiber (SMF) 1201 and the end face of the
The minute step caused by this relative misalignment produces the same effect as the step generated at the fusion point between optical fibers having different diameters as described above. Can be applied. Therefore, since the process of determining the fusion point and the process of cutting the coreless fiber with a specified length can be performed through exactly the same process as the fusion of optical fibers having different diameters, the same as described above. An optical fiber terminal having effects, performance and characteristics can be manufactured.
An embodiment of an optical component using this optical fiber terminal will be described below. Here, an optical multiplexer / demultiplexer having four input / output ports was fabricated using a single wavelength selection filter as shown in FIG.
FIG. 9 (a) is a schematic view of the optical multiplexing / demultiplexing module viewed from above. The optical path in the module is indicated by a thin line in the figure. In this module, a
The wavelength multiplexed light incident from “In” is demultiplexed into transmitted light and reflected light by the
Although the function is not different from that of a normal ADM, each
When the glass substrate (wavelength selection filter 904) enters obliquely between the collimator light, the light is displaced in parallel with the original optical axis depending on the thickness of the glass substrate. As shown in the figure, this shift is not a big problem because the original optical axis is maintained by correcting using the same glass substrate (correcting glass substrate 905). Therefore, in this configuration, all the optical paths can be adjusted only by adjusting the angles of the reflection mirrors 906 on both sides of the
Similar results were obtained when a spherical lens, a spherical lens, and a drum lens were used instead of the aspherical lens used in the
The embodiments of the optical fiber terminal according to the present invention and the optical component using the optical fiber terminal have been described above. Further, the combination of the optical fiber terminal and the collimator lens according to the present invention enables optical coupling using collimator light. Further, optical coupling can be achieved by combining the optical fiber terminal according to the present invention and a finite lens. As described above, by combining the optical fiber terminal and the lens according to the present invention, optical coupling having a low coupling loss equivalent to or lower than that of a collimator manufactured using a normal optical fiber terminal is possible. Therefore, in the following, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 16 is an explanatory view of the configuration of a collimator comprising an optical terminal and a collimating lens according to the present invention. In FIG. 16,
Light emitted from the
It is a preferable configuration to apply the combination of the optical fiber terminal and the collimator lens according to the fourth embodiment to the optical component described above.
In addition, as variations of optical components that can be manufactured using the optical fiber terminal according to the present invention, a collimator array, a 2 port module (eg, gain equalizer), an isolator, an optical switch, an optical distance meter, a wavelength meter, There are interferometers.
以上説明したように、本発明によれば、出射ビーム径をコアレスファイバの外径以内とすることで、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。この結果、出射ビームの直進性が優れ、かつ通常の光部品で要求されレベルの反射損失及び結合損失を有する実用的な光ファイバ端末を提供することができ、当該光ファイバ端末を用いた光部品及び光結合器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, by setting the outgoing beam diameter to be within the outer diameter of the coreless fiber, it is possible to perform optical coupling equivalent to that of a normal optical fiber. As a result, it is possible to provide a practical optical fiber terminal that has excellent rectilinearity of the outgoing beam and that has the required level of reflection loss and coupling loss required for ordinary optical components, and an optical component using the optical fiber terminal. And an optical coupler can be provided.
Claims (11)
前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定したことを特徴とする光ファイバ端末。In an optical fiber end formed by joining one end face of a coreless fiber made of a material having a uniform refractive index substantially the same as the core to the end face of an optical fiber having a core at the center and a clad at the outer periphery thereof,
The optical path length of the coreless fiber is set so that the beam diameter when the light transmitted through the core of the optical fiber spreads in the coreless fiber and exits from the other end surface of the coreless fiber is within the outer diameter of the coreless fiber. Optical fiber terminal characterized by setting.
前記光ファイバと前記コアレスファイバとは、概同径の外径を有し、
前記光ファイバの中心軸と、前記コアレスファイバの中心軸とが、互いにずれて接合していることを特徴とする光ファイバ端末。The optical fiber terminal according to claim 1 or 2, wherein the optical fiber and the coreless fiber have outer diameters that are approximately the same diameter.
An optical fiber terminal, wherein the central axis of the optical fiber and the central axis of the coreless fiber are joined with being shifted from each other.
前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、非球面レンズ、球面レンズ、球レンズ、もしくはドラムレンズから選択される少なくとも1個以上を配置したことを特徴とする光結合器。An optical coupler including the optical fiber terminal according to any one of claims 1 to 6,
An optical coupler comprising: at least one selected from an aspheric lens, a spherical lens, a spherical lens, and a drum lens on the other end surface side of the coreless fiber on the optical axis of the optical fiber.
コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第2の工程とを備え、
前記第2の工程では、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。A method for manufacturing an optical fiber terminal according to any one of claims 1 to 6, wherein the first step of coupling the optical fiber and the coreless fiber;
A second step of polishing the other end face of the coreless fiber and adjusting the length of the coreless fiber to a desired value,
In the second step, the length of the coreless fiber is adjusted to a desired value while measuring the reflection loss amount of the joined body of the optical fiber and the coreless fiber.
前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第2の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第3の工程とを備え、
前記第2の工程では、光学顕微鏡を用い且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。A method of manufacturing an optical fiber terminal according to claim 3, wherein the first step of bonding the optical fiber and the coreless fiber having different diameters;
A second step of detecting a joint point between the optical fiber and the coreless fiber, and a third step of cutting the coreless fiber at a designated position set with reference to the joint point,
In the second step, an optical fiber is used and the junction point is detected from a defocused microscope image.
概同径である前記光ファイバとコアレスファイバのそれぞれの中心軸を、互いにずらして接合する第1の工程と、
前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第2の工程と、
前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第3の工程とを備え、
前記第2の工程では、光学顕微鏡を用い、且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。A method of manufacturing an optical fiber terminal according to claim 4,
A first step of joining the center axes of the optical fiber and the coreless fiber, which are approximately the same diameter, while being shifted from each other;
A second step of detecting a junction between the optical fiber and the coreless fiber;
A third step of cutting the coreless fiber at a designated position set with respect to the joining point,
In the second step, an optical microscope is used, and the junction point is detected from a defocused microscope image.
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