WO2011145466A1 - 光コリメータ及びこれを用いた光コネクタ - Google Patents

光コリメータ及びこれを用いた光コネクタ Download PDF

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optical fiber
optical
collimator
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小池　康博
鈴木　等
武藤　広行
章仁 三井
森谷　直彦
俊敬 鳥飼
貴義 山内
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三菱鉛筆株式会社
日本航空電子工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical collimator that is used when condensing parallel light and entering the optical fiber, or converting light emitted from the optical fiber into parallel light, and an optical connector using the same.
  • An optical collimator is used when light emitted from a light source is propagated in an optical fiber and emitted into the air as necessary, or when light propagating in the air is incident into an optical fiber.
  • an optical collimator for example, a ferrule that holds the tip of an optical fiber, a cylindrical holding member that holds the ferrule at one end, and a collimator lens that is held at the other end of the holding member
  • An optical collimator provided is known (for example, see Patent Document 1).
  • the optical fiber is fixed to the insertion hole of the ferrule with an adhesive or the like in a state where the coating at the tip of the optical fiber core wire is removed.
  • the ferrule is clamped and held by a sleeve fixed inside the holding member with an adhesive or the like, and is fixed to the sleeve with an adhesive or the like as necessary.
  • this optical collimator requires a maximum of three bonding operations, and there is a problem that the operation for fixing the position of the optical fiber becomes complicated.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides an optical collimator capable of easily and firmly fixing an optical fiber at a desired position in a holding member, and an optical connector using the same. With the goal.
  • An optical collimator includes a plastic optical fiber and a cylindrical holding member that holds a collimator lens at one end and is provided with an insertion hole into which the plastic optical fiber is inserted at the other end. Then, a depressed portion is provided in a part of the holding member in a state of being aligned with the collimator lens, and the plastic optical fiber is sandwiched between inner surfaces of the depressed portion.
  • the plastic optical fiber since the plastic optical fiber is sandwiched by the inner surface of the depressed portion provided in the holding member, the plastic optical fiber can be fixed only by deforming the holding member without using an adhesive or the like.
  • the plastic optical fiber can be easily fixed to the holding member.
  • the plastic optical fiber since the plastic optical fiber is fixed by deforming the holding member, the situation where the adhesive strength is not lowered due to factors such as temperature change as in the case of fixing the plastic optical fiber with an adhesive or the like is not caused. Therefore, the plastic optical fiber can be firmly fixed at a fixed position. As a result, the optical fiber can be easily and firmly fixed at a desired position on the holding member.
  • the holding member is preferably made of a metal material.
  • the holding member can be efficiently subjected to pressing (including punching described later) and the like, and a recessed portion can be easily formed at a desired position of the holding member.
  • it is preferable that it is an austenitic stainless material from the point of workability and manufacturing cost.
  • the plastic optical fiber is sandwiched by a plurality of depressions provided on the same circumference, the plastic optical fiber can be securely fixed at a desired position on the holding member.
  • the depressed portion in the vicinity of the end of the holding member on the collimator lens side.
  • the plastic optical fiber since the plastic optical fiber is sandwiched by the recessed portion provided near the end on the collimator lens side, the plastic optical fiber can be fixed in the vicinity of the collimator lens. It is possible to fix the plastic optical fiber while ensuring accuracy.
  • the depressed portion is provided in the vicinity of the end portion on the insertion hole side of the holding member.
  • the plastic optical fiber is sandwiched by the depression provided near the end on the insertion hole side, the plastic optical fiber is placed at a position away from the end on the collimator lens side where position accuracy is required. Since it can be fixed, it is possible to make it difficult for the end of the collimator lens to be affected by the tensile force applied to the plastic optical fiber.
  • the plastic optical fiber can be securely fixed at a desired position in the holding member, and the bending of the plastic optical fiber can be suppressed and the center position with respect to the collimator lens can be accurately positioned.
  • an adhesive can be used in combination to increase the fixing strength.
  • it may be for adhering the outer surface of the optical fiber and the inner surface of the holding member, or may be a mode in which the gap between the collimator lens and the fiber end is filled.
  • the adhesive used is preferably a transparent adhesive having a refractive index smaller than that of the collimator lens.
  • you may provide a micropore in the holding member in which the said space
  • the number of micro holes is not limited to one, and it is preferable to provide a plurality of holes for discharging volatile components generated during air escape during curing or during curing.
  • the optical connector of the present invention is characterized by connecting any one of the above-described optical collimators. According to this optical connector, it is possible to obtain the operational effects obtained with the above-described optical collimator.
  • the plastic optical fiber since the plastic optical fiber is sandwiched by the inner surface of the depressed portion provided in the holding member, the plastic optical fiber can be fixed by simply deforming the holding member without using an adhesive or the like.
  • the plastic optical fiber can be easily fixed to the member.
  • the plastic optical fiber since the plastic optical fiber is fixed by deforming the holding member, the situation where the adhesive strength is not lowered due to factors such as temperature change as in the case of fixing the plastic optical fiber with an adhesive or the like is not caused. Therefore, the plastic optical fiber can be firmly fixed at a fixed position. As a result, the optical fiber can be easily and firmly fixed at a desired position on the holding member.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view within two-dot chain lines B and C shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view within a two-dot chain line B shown in FIG. 6.
  • FIG. 1 is a side sectional view schematically showing an optical connector to which an optical collimator according to the present invention is connected.
  • a semiconductor laser chip and an optical connector provided with an optical lens on the optical axis of the semiconductor laser chip will be described as a light source emitted to the optical collimator. It is not limited to these, and can be changed as appropriate.
  • an optical connector on the transmission side using the semiconductor laser chip but also an optical connector including a photodiode on the optical axis of the photodiode as a reception side for receiving an optical signal incident from an optical collimator and the optical axis of the photodiode. Applicable.
  • a semiconductor laser chip 101 is disposed on a mount base 103 of a case 102 and optically on the optical axis of the semiconductor laser chip 101.
  • a semiconductor laser unit 105 having a lens 104 is provided.
  • the optical connector 100 includes an adapter 108 having an opening 106 attached to the side surface 102 a of the case 102 and holding the holder 11 of the optical collimator 10 inserted from the insertion port 107.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser chip 101 is converted into parallel light by the optical lens 104 and guided to the opening 106.
  • the parallel light from the optical lens 104 is collected by the collimator lens 12 of the optical collimator 10 and is incident on the plastic optical fiber 13.
  • the incident light is propagated through the plastic optical fiber 13.
  • this optical connector 100 when the optical collimator 10 is inserted to a predetermined position of the adapter 108, the optical lens 104 and the collimator lens 12 are aligned, and the laser light from the semiconductor laser chip 101 is appropriately plastic light. It is designed to be incident on the fiber 13.
  • the configuration of the optical collimator 10 according to the present embodiment connected to such an optical connector 100 will be described.
  • FIG. 2 is a side view of the optical collimator 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • the optical collimator 10 according to the present embodiment includes a holder 11 as a holding member having a generally cylindrical shape, a collimator lens 12 held at one end of the holder 11, and the holder 11. It includes a plastic optical fiber (hereinafter simply referred to as “optical fiber”) 13 inserted through an insertion hole 11a provided at the end.
  • optical fiber plastic optical fiber
  • the holder 11 is formed of, for example, a metal material such as stainless steel. As shown in FIG. 3, an opening 11b is provided at the end of the holder 11 on the collimator lens 12 side. A housing portion 11c for housing the collimator lens 12 is provided inside the opening portion 11b.
  • the accommodating portion 11c is provided with a size slightly smaller than the diameter of the collimator lens 12, and is configured such that the collimator lens 12 can be press-fitted. In order to prevent damage to the surface of the collimator lens 12, the accommodating portion 11c is provided with a size that allows the entire collimator lens 12 to be accommodated therein.
  • a through hole 11 d having a diameter slightly larger than the outer diameter of the optical fiber 13 is provided inside the holder 11. The through hole 11d communicates with the insertion hole 11a and is also communicated with the accommodating portion 11c.
  • the collimator lens 12 is made of a glass material or a transparent plastic material, and is composed of a ball lens having a spherical shape. As shown in FIG. 3, the collimator lens 12 faces the opening 106 of the adapter 108 from the opening 11b while being accommodated in the housing 11c of the holder 11, and the optical fiber 13 inserted into the through hole 11d. It arrange
  • the optical fiber 13 includes a core 13a provided through the center thereof, a clad 13b covering the core 13a, and a reinforcing layer 13c further covering the clad 13b.
  • the optical fiber 13 is composed of, for example, a graded index (GI) optical fiber, and is configured such that the refractive index continuously changes in a cross section perpendicular to the fiber axis.
  • the core 13a and the clad 13b are made of, for example, an all-fluorine-substituted optical resin in which H of C—H bond is all substituted with F.
  • the optical fiber 13 is made of a perfluorinated optical resin and is made of a GI type optical fiber, whereby high-speed and large-capacity communication can be realized.
  • the optical fiber 13 includes the core 13a and the clad 13b made of a plastic material as well as the core 13a and the clad 13b made of a plastic material. Also included.
  • the optical fiber 13 is inserted into the through-hole 11d through the insertion hole 11a, and is arranged so that the tip portion thereof faces the spherical surface in the vicinity of the collimator lens 12.
  • the optical fiber 13 since the light collected by the collimator lens 12 is incident on the optical fiber 13, it is necessary to arrange the optical fiber 13 so as to oppose the collimator lens 12 with extremely high positional accuracy and to fix it in that arrangement.
  • the depressed portion 11e is formed in a part of the holder 11 in that state.
  • the optical fiber 13 is sandwiched and fixed by the inner surface of the depressed portion 11e.
  • the formation location of the depressed portion 11e in the optical collimator 10 according to the present embodiment will be described.
  • a plurality of depressions 11 e are provided near the end of the holder 11 on the collimator lens 12 side, and the optical fiber 13 is sandwiched between them. Yes.
  • FIG. 4A is an enlarged view in a two-dot chain line B shown in FIG.
  • the optical fiber 13 has a plurality of (four in this embodiment) depressed portions in which the reinforcing layers 13c are provided at equal intervals on the same circumference in the vicinity of the end on the collimator lens 12 side. 11e (in FIG. 4A, the depressed portion 11e disposed on the front side and the back side of the paper is not shown, see FIG. 2).
  • the optical fiber 13 is held in the vicinity of the collimator lens 12 by sandwiching the optical fiber 13 with the plurality of recessed portions 11e provided in the vicinity of the end on the collimator lens 12 side. Therefore, the core 13a and the clad 13b can be fixed in a state in which the positional accuracy with the collimator lens 12 is ensured. In particular, since the optical fiber 13 is sandwiched by the plurality of depressions 11 e provided on the same circumference in the holder 11, the optical fiber 13 can be reliably fixed at a desired position in the holder 11.
  • the effect similar to the case where it provides in the end part vicinity by the collimator lens 12 side can be acquired by providing in the position of the collimator lens 12 side rather than the center part of the holder 11. . That is, the optical fiber 13 can be fixed at a position closer to the collimator lens 12 by sandwiching the optical fiber 13 with a depressed portion 11e provided at a position closer to the collimator lens 12 than the central portion of the holder 11. Therefore, the collimator The core 13a and the clad 13b can be fixed in a state in which the positional accuracy with the lens 12 is ensured.
  • depressions 11e are formed by, for example, performing processing using a punch on the outer peripheral surface of the holder 11 (hereinafter referred to as “punching”).
  • a plurality of depressions 11e are formed by simultaneously punching from the outside of the holder 11. In this way, a plurality of depressions 11e are provided in a part of the holder 11 by punching, and the optical fiber 13 is sandwiched between the inner surfaces of these depressions 11e, so that the optical fiber 13 can be easily placed at a desired position in the holder 11. It can be fixed.
  • the optical fiber 13 is fixed by being sandwiched between the plurality of depressed portions 11e, the adhesive strength is reduced due to factors such as temperature change as in the case of fixing the optical fiber 13 with an adhesive or the like. Therefore, the optical fiber 13 can be firmly fixed at a fixed position.
  • the holder 11 is provided with a plurality of positioning depressions 11f. These positioning depressions 11 f are provided between the accommodating portion 11 c and the through hole 11 d and are used for positioning the collimator lens 12 and the optical fiber 13. These positioning depressions 11f are formed, for example, by punching the holder 11 in the same manner as the depressions 11e.
  • the portion facing the collimator lens 12 in the positioning recess 11f, are provided inclined surfaces 11f 1.
  • an inclined surface 11f 2 is provided at a portion facing the optical fiber 13 in the positioning depression 11f.
  • a plurality of positioning depressions 11f are illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the positioning depression is provided between the housing 11c and the through hole 11d. It may be provided so as to constitute an annular recess as a whole.
  • the optical fiber 13 is held by the inner surface of the depressed portion 11e provided in the holder 11 in a state of being aligned with the collimator lens 12. Since the optical fiber 13 can be fixed simply by deforming the holder 11 without using the above, the optical fiber 13 can be easily fixed to the holder 11. Further, since the optical fiber 13 is fixed by deforming the holder 11, the situation where the adhesive strength is reduced due to factors such as a temperature change as in the case of fixing the optical fiber 13 with an adhesive or the like is not caused. Therefore, the optical fiber 13 can be firmly fixed at a fixed position. As a result, the optical fiber 13 can be easily and firmly fixed at a desired position in the holder 11.
  • the holder 11 is made of a metal material such as stainless steel, the holder 11 can be efficiently pressed (punched) or the like.
  • the depressed portion 11e can be easily provided at a desired position of the holder 11.
  • the formation location of the depression 11e is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • FIG. 5 is a side view of an optical collimator 10 ′ according to a modification of the present embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 5 and 6, the same reference numerals are given to the same components as those in FIGS. 2 and 3, and the description thereof is omitted.
  • a plurality of depressions 11 e are provided near the end of the holder 11 on the insertion hole 11 a side. That is, in the optical collimator 10 ′, the optical fiber 13 is sandwiched and fixed by the inner surfaces of the plurality of depressions 11e provided near the end on the insertion hole 11a side. In addition, about the formation method of these depression parts 11e, it is the same as that of the optical collimator 10 which concerns on this Embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged view inside the two-dot chain line B shown in FIG.
  • the optical fiber 13 has a plurality of (four in this embodiment) recessed portions in which reinforcing layers 13c are provided at equal intervals on the same circumference in the vicinity of the end on the insertion hole 11a side. 11e (not shown in FIG. 7 about the depressed portion 11e disposed on the front side and the back side of the paper, see FIG. 5).
  • the optical fiber 13 is sandwiched by the plurality of depressed portions 11e provided in the vicinity of the end portion on the insertion hole 11a side, so that the optical fiber 13 is separated from the end portion on the collimator lens 12 side where positional accuracy is required. Therefore, it is possible to make it difficult to exert the influence of the tensile force applied to the optical fiber 13 on the distal end portion of the optical fiber 13 (the distal end portion facing the collimator lens 12).
  • the effect similar to the case where it provides in the edge part vicinity of the insertion hole 11a can be acquired by providing in the position of the insertion hole 11a side rather than the center part of the holder 11. . That is, the optical fiber 13 is sandwiched by the depressed portion 11e provided at a position closer to the insertion hole 11a than the center portion of the holder 11, so that the light is separated from the end portion on the collimator lens 12 side where positional accuracy is required. Since the fiber 13 can be fixed, it is possible to make it difficult for the tip of the optical fiber 13 (the tip facing the collimator lens 12) to be affected by the tensile force applied to the optical fiber 13.
  • the recessed portion 11e is provided near the end portion of the holder 11 on the collimator lens 12 side, and in the modified example of the above embodiment, the recessed portion is recessed near the end portion of the holder 11 on the insertion hole 11a side.
  • the position where the depressed part 11e is provided is not limited to this and can be changed as appropriate.
  • FIG. 8 is a side view of the optical collimator 10 ′ in which the entire peripheral surface of the holder 11 is provided with a depressed portion 11 e constituted by an annular concave portion.
  • the depressed portion 11e is configured by an annular recess provided on the entire peripheral surface of the holder 11, the entire outer surface of the optical fiber 13 can be sandwiched, so that it can be more reliably fixed. It becomes.
  • FIG. 9 is a side view of an optical collimator 10 ′ in which a plurality of depressions 11 e are provided on the same line along the insertion direction of the optical fiber 13.
  • an adhesive can be used in combination.
  • it may be for adhering the outer surface of the optical fiber 13 and the inner surface of the holder 11, and fills the gap between the collimator lens 12 and the end of the optical fiber 13 (see the gap D shown in FIG. 4).
  • the adhesive used is preferably a transparent adhesive having a refractive index smaller than that of the collimator lens 12.
  • a minute hole may be provided in the holder 11 where the gap portion is located.
  • the number of the micro holes is not limited to one, and a plurality of micro holes are preferably provided as discharge holes for volatile components generated at the time of air escape and curing.
  • the method for forming the depression part 11e is not limited to this and is appropriately changed.
  • the depressed portion 11e may be formed by thermally deforming a part of the holder 11. Even when the depression 11e is formed in this way, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
  • a method for further improving the fixing strength between the optical fiber 13 and the holder 11 a method is used in which the outer surface of the optical fiber 13, that is, the reinforcing layer 13 c (clad 13 b when no reinforcing layer is present) is fused to the holder 11. be able to.
  • a specific method of fusion a method of directly heating the holder 11 with a heater or the like, a method of heating the holder 11 with electromagnetic induction, or the like can be selected.

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Abstract

　保持部材における所望の位置に光ファイバを簡単且つ強固に固定すること。プラスチック光ファイバ（１３）と、一端部にコリメータレンズ（１２）を保持すると共に他端部にプラスチック光ファイバ（１３）が挿入される挿入孔（１１ａ）が設けられた円筒形状のホルダ（１１）とを具備する光コリメータ（１０）において、コリメータレンズ（１２）に対して位置合わせした状態でホルダ（１１）の一部に陥没部（１１ｅ）を設け、当該陥没部（１１ｅ）の内面でプラスチック光ファイバ（１３）を挟持することを特徴とする。

Description

光コリメータ及びこれを用いた光コネクタ
　本発明は、平行光を集光して光ファイバに入射したり、光ファイバから出射する光を平行光にしたりする場合に使用される光コリメータ及びこれを用いた光コネクタに関する。
　光コリメータは、光源から出射される光を光ファイバ内で伝搬させ、必要に応じて空中に出射させる際、或いは、空中を伝搬する光を光ファイバ内に入射させる際に使用される。このような光コリメータとして、例えば、光ファイバの先端部を保持するフェルールと、このフェルールを一端部に保持する円筒状の保持部材と、この保持部材の他端部に保持されるコリメータレンズとを備える光コリメータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－３４３４１７号公報
　しかしながら、上述したような従来の光コリメータにおいて、光ファイバは、光ファイバ心線の先端部の被覆が除去された状態でフェルールの挿入孔に接着剤等で固着されている。そして、フェルールは、接着剤等で保持部材の内部に固着されたスリーブに締め付けられて保持され、必要に応じてこのスリーブに対して接着剤等で固定されている。すなわち、この光コリメータにおいては、最大３回の接着作業が必要となり、光ファイバの位置を固定するための作業が煩雑になるという問題がある。
　また、この光コリメータにおいては、複数の部材（フェルール及びスリーブ）を介して保持部材に対する光ファイバが固定されることから、温度変化等の要因によりいずれかの部材間における接着強度が低下するような事態が発生した場合には、光ファイバを所望の位置に固定しておくことができないという問題がある。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、保持部材における所望の位置に光ファイバを簡単且つ強固に固定することができる光コリメータ及びこれを用いた光コネクタを提供することを目的とする。
　本発明の光コリメータは、プラスチック光ファイバと、一端部にコリメータレンズを保持すると共に他端部に前記プラスチック光ファイバが挿入される挿入孔が設けられた円筒形状の保持部材とを具備する光コリメータであって、前記コリメータレンズに対して位置合わせした状態で前記保持部材の一部に陥没部を設け、当該陥没部の内面で前記プラスチック光ファイバを挟持することを特徴とする。
　上記光コリメータによれば、保持部材に設けた陥没部の内面によりプラスチック光ファイバが挟持されることから、接着剤等を利用することなく保持部材を変形させるだけでプラスチック光ファイバを固定できるので、保持部材に対して簡単にプラスチック光ファイバを固定することができる。また、保持部材を変形させることでプラスチック光ファイバが固定されることから、接着剤等でプラスチック光ファイバを固定する場合のように温度変化等の要因により接着強度が低下する事態を招くことがないので、プラスチック光ファイバを一定位置に強固に固定することができる。この結果、保持部材における所望の位置に光ファイバを簡単且つ強固に固定することが可能となる。
　特に、上記光コリメータにおいては、前記保持部材を金属材料で構成することが好ましい。このように保持部材を金属材料で構成することにより、保持部材に対して押圧加工（後述するポンチ加工を含む）などを効率的に施すことができ、保持部材の所望の位置に容易に陥没部を設けることが可能となる。さらに加工性、製作コストの点からオーステナイト系ステンレス材であることが好ましい。
　また、上記光コリメータにおいては、前記保持部材の同一周上に複数の前記陥没部を設けることが好ましい。この場合には、同一周上に設けた複数の陥没部でプラスチック光ファイバが挟持されるので、保持部材における所望の位置でプラスチック光ファイバを確実に固定することが可能となる。
　特に、上記光コリメータにおいては、前記保持部材における前記コリメータレンズ側の端部近傍に前記陥没部を設けることが好ましい。この場合には、コリメータレンズ側の端部近傍に設けられた陥没部によりプラスチック光ファイバが挟持されることから、コリメータレンズの近傍でプラスチック光ファイバを固定することができるので、コリメータレンズとの位置精度を確保した状態でプラスチック光ファイバを固定することが可能となる。
　また、上記光コリメータにおいては、前記保持部材における前記挿入孔側の端部近傍に前記陥没部を設けることが好ましい。この場合には、挿入孔側の端部近傍に設けられた陥没部によりプラスチック光ファイバが挟持されることから、位置精度が要求されるコリメータレンズ側の端部から離間した位置でプラスチック光ファイバを固定できるので、プラスチック光ファイバに加わった引っ張り力による影響を、コリメータレンズ側の端部に与え難くすることが可能となる。
　また、上記光コリメータにおいては、前記プラスチック光ファイバの挿入方向に沿った同一線上に、複数の陥没部を設けることが好ましい。この場合には、保持部材における所望の位置でプラスチック光ファイバを確実に固定することが可能になると共に、プラスチック光ファイバの曲がりを抑え、コリメータレンズに対する中心位置を正確に位置決めすることが可能となる。
　さらに、固定強度を上げるために接着剤を併用することもできる。この場合、光ファイバ外面と保持部材内面を接着させるためであってもよく、コリメータレンズとファイバ端の空隙部を充填するような態様であってもよい。後者の場合、使用する接着剤は、コリメータレンズの屈折率よりも小さい屈折率を有する透明な接着剤であることが好ましい。また、接着剤を充填するために当該空隙部が位置する保持部材に微小孔を設けてもよい。さらに微小孔は一つに限らず、充填時の空気逃げや硬化時に発生する揮発成分の排出孔として複数設けることが好ましい。
　本発明の光コネクタは、上述したいずれかの態様の光コリメータを接続することを特徴とする。この光コネクタによれば、上述した光コリメータで得られる作用効果を得ることが可能となる。
　本発明によれば、保持部材に設けた陥没部の内面によりプラスチック光ファイバが挟持されることから、接着剤等を利用することなく保持部材を変形させるだけでプラスチック光ファイバを固定できるので、保持部材に対して簡単にプラスチック光ファイバを固定することができる。また、保持部材を変形させることでプラスチック光ファイバが固定されることから、接着剤等でプラスチック光ファイバを固定する場合のように温度変化等の要因により接着強度が低下する事態を招くことがないので、プラスチック光ファイバを一定位置に強固に固定することができる。この結果、保持部材における所望の位置に光ファイバを簡単且つ強固に固定することが可能となる。
本発明に係る光コリメータが接続される光コネクタを模式的に示す側断面図である。 本発明の一実施の形態に係る光コリメータの側面図である。 図２に示すＡ－Ａにおける断面図である。 図３に示す二点鎖線Ｂ、Ｃ内の拡大図である。 上記実施の形態の変形例に係る光コリメータの側面図である。 図５に示すＡ－Ａにおける断面図である。 図６に示す二点鎖線Ｂ内の拡大図である。 上記実施の形態の他の変形例に係る光コリメータの側面図である。 上記実施の形態の他の変形例に係る光コリメータの側面図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明に係る光コリメータが接続される光コネクタについて説明する。図１は、本発明に係る光コリメータが接続される光コネクタを模式的に示す側断面図である。なお、図１においては、説明の便宜上、光コリメータに出射する光源として半導体レーザチップ及びこの半導体レーザチップの光軸上に光学レンズを備える光コネクタについて説明するが、光コネクタの構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、上記半導体レーザチップを用いた送信側の光コネクタだけでなく、光コリメータから入射する光信号を受光する受信側としてフォトダイオード及びこのフォトダイオードの光軸上に光学レンズを備える光コネクタについても適用可能である。
　図１に示すように、本発明に係る光コリメータが接続される光コネクタ１００は、半導体レーザチップ１０１をケース１０２のマウント台１０３上に配置すると共に、この半導体レーザチップ１０１の光軸上に光学レンズ１０４を配置して成る半導体レーザユニット１０５を備えている。また、光コネクタ１００は、開口部１０６がケース１０２の側面１０２ａに取り付けられ、挿入口１０７から挿入された光コリメータ１０のホルダ１１を保持するアダプタ１０８を備えている。
　半導体レーザユニット１０５において、半導体レーザチップ１０１から出射されるレーザ光は、光学レンズ１０４により平行光とされ、開口部１０６に導かれる。そして、この光学レンズ１０４からの平行光は、光コリメータ１０のコリメータレンズ１２により集光され、プラスチック光ファイバ１３に入射される。このように入射された光が、プラスチック光ファイバ１３内を伝搬される。この光コネクタ１００においては、アダプタ１０８の所定位置まで光コリメータ１０が挿入されると、光学レンズ１０４とコリメータレンズ１２との位置合わせが行われ、半導体レーザチップ１０１からのレーザ光が適切にプラスチック光ファイバ１３に入射できるように設計されている。以下、このような光コネクタ１００に接続される本実施の形態に係る光コリメータ１０の構成について説明する。
　図２は、本発明の一実施の形態に係る光コリメータ１０の側面図である。図３は、図２に示すＡ－Ａにおける断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る光コリメータ１０は、概して円筒形状を有する保持部材としてのホルダ１１と、このホルダ１１の一端部に保持されるコリメータレンズ１２と、ホルダ１１の他端部に設けられた挿入孔１１ａから挿入されるプラスチック光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」と呼ぶ）１３とを含んで構成されている。
　ホルダ１１は、例えば、ステンレス等の金属材料で形成される。図３に示すように、ホルダ１１におけるコリメータレンズ１２側の端部には、開口部１１ｂが設けられている。この開口部１１ｂの内側には、コリメータレンズ１２を収容する収容部１１ｃが設けられている。この収容部１１ｃは、コリメータレンズ１２の直径よりも僅かに小さい寸法に設けられ、コリメータレンズ１２が圧入可能に構成されている。収容部１１ｃは、コリメータレンズ１２の表面の損傷を防止するためにコリメータレンズ１２全体をその内側に収容可能な寸法に設けられている。また、ホルダ１１の内部には、光ファイバ１３の外径よりも僅かに大径の貫通孔１１ｄが設けられている。この貫通孔１１ｄは、挿入孔１１ａに連通すると共に、収容部１１ｃに連通して設けられている。
　コリメータレンズ１２は、ガラス材料又は透明プラスチック材料で形成され、球形状を有するボールレンズで構成されている。図３に示すように、コリメータレンズ１２は、ホルダ１１の収容部１１ｃ内に収容された状態において、開口部１１ｂからアダプタ１０８の開口部１０６に臨む一方、貫通孔１１ｄに挿入された光ファイバ１３の先端部に臨むように配置されている。
　光ファイバ１３は、その中心を貫通して設けられるコア１３ａと、このコア１３ａを被覆するクラッド１３ｂと、このクラッド１３ｂを更に被覆する補強層１３ｃとから構成されている。光ファイバ１３は、例えば、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型光ファイバで構成され、ファイバ軸に垂直な断面で屈折率が連続的に変化するように構成されている。コア１３ａ及びクラッド１３ｂは、例えば、Ｃ-Ｈ結合のＨがＦで全て置換された全フッ素置換光学樹脂で構成されている。これらのように光ファイバ１３を全フッ素置換光学樹脂で構成すると共に、ＧＩ型光ファイバで構成することにより高速且つ大容量通信を実現することができるものとなっている。
　なお、本発明に係る光コリメータ１０において、光ファイバ１３には、コア１３ａ及びクラッド１３ｂがプラスチック素材で構成されるものは勿論のこと、コア１３ａがガラス素材、クラッド１３ｂがプラスチック素材で構成されるものも含まれる。
　光ファイバ１３は、挿入孔１１ａを介して貫通孔１１ｄに挿入され、その先端部がコリメータレンズ１２の近傍でその球面に対向するように配置されている。この場合において、光ファイバ１３には、コリメータレンズ１２により集光された光が入射されることから、極めて高い位置精度でコリメータレンズ１２に対向配置させると共に、その配置で固定する必要がある。このため、実施の形態１に係る光コリメータ１０においては、ホルダ１１に対する光ファイバ１３の挿入工程において、光ファイバ１３の位置合わせを行った後、その状態でホルダ１１の一部に陥没部１１ｅを設けてこの陥没部１１ｅの内面で光ファイバ１３を挟持して固定する。
　ここで、本実施の形態に係る光コリメータ１０における陥没部１１ｅの形成箇所について説明する。本実施の形態に係る光コリメータ１０においては、図２及び図３に示すように、ホルダ１１におけるコリメータレンズ１２側の端部近傍に複数の陥没部１１ｅを設けて、光ファイバ１３を挟持している。
　図４Ａは、図３に示す二点鎖線Ｂ内の拡大図である。図４Ａに示すように、光ファイバ１３は、コリメータレンズ１２側の端部近傍において、補強層１３ｃが、同一周上に等間隔に設けられた複数（本実施の形態では４つ）の陥没部１１ｅにより挟持されている（図４Ａにおいて、紙面手前側及び紙面奥側に配置された陥没部１１ｅについては不図示。図２参照）。
　このように本実施の形態に係る光コリメータ１０においては、コリメータレンズ１２側の端部近傍に設けた複数の陥没部１１ｅで光ファイバ１３を挟持することにより、コリメータレンズ１２の近傍で光ファイバ１３を固定することができるので、コリメータレンズ１２との位置精度を確保した状態でコア１３ａ及びクラッド１３ｂを固定することができるものとなっている。特に、ホルダ１１における同一周上に設けた複数の陥没部１１ｅで光ファイバ１３が挟持しているので、ホルダ１１における所望の位置で光ファイバ１３を確実に固定することができる。
　なお、陥没部１１ｅの形成位置については、ホルダ１１の中央部よりもコリメータレンズ１２側の位置に設けることで、コリメータレンズ１２側の端部近傍に設けた場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、ホルダ１１の中央部よりもコリメータレンズ１２側の位置に設けた陥没部１１ｅで光ファイバ１３を挟持することにより、コリメータレンズ１２寄りの位置で光ファイバ１３を固定することができるので、コリメータレンズ１２との位置精度を確保した状態でコア１３ａ及びクラッド１３ｂを固定することができる。
　これらの陥没部１１ｅは、例えば、ホルダ１１の外周面に対してポンチを用いた加工（以下、「ポンチ加工」という）を施すことにより形成される。本実施の形態に係る光コリメータ１０においては、ホルダ１１の外側から同時にポンチ加工を施すことにより、複数の陥没部１１ｅが形成される。このようにポンチ加工によりホルダ１１の一部に複数の陥没部１１ｅを設け、これらの陥没部１１ｅの内面で光ファイバ１３を挟持することにより、ホルダ１１における所望の位置に光ファイバ１３を簡単に固定することができるものとなっている。
　また、複数の陥没部１１ｅで挟持することで光ファイバ１３を固定していることから、接着剤等で光ファイバ１３を固定する場合のように温度変化等の要因により接着強度が低下する事態を招くことがないので、光ファイバ１３を一定位置に強固に固定することができるものとなっている。
　さらに、ホルダ１１には、図４Ｂに示すように、複数の位置決め用陥没部１１ｆが設けられている。これらの位置決め用陥没部１１ｆは、収容部１１ｃと貫通孔１１ｄとの間に設けられ、コリメータレンズ１２及び光ファイバ１３の位置決めに利用される。なお、これらの位置決め用陥没部１１ｆは、陥没部１１ｅと同様に、例えば、ホルダ１１にポンチ加工を施すことにより形成される。
　位置決め用陥没部１１ｆにおけるコリメータレンズ１２に対向する部分には、傾斜面１１ｆ１が設けられている。このように傾斜面１１ｆ１を設けることにより、コリメータレンズ１２における光ファイバ１３側の一部を支持した状態で位置決めすることができるので、コリメータレンズ１２の位置精度を高めることができるものとなっている。
　一方、位置決め用陥没部１１ｆにおける光ファイバ１３に対向する部分には、傾斜面１１ｆ2が設けられている。このように傾斜面１１ｆ2を設けることにより、光ファイバ１３が、コア１３ａ、クラッド１３ｂ及び補強層１３ｃの端面が同一平面状に配置される光ファイバで構成される場合に、当該光ファイバ１３の端面を位置決め用陥没部１１ｆに当接させることにより、これらの位置精度を確保し易くすることができるものとなっている。
　なお、上記においては、位置決め用陥没部１１ｆが複数設けられている形態を例示したが、これに限られず、位置決め用陥没部が収容部１１ｃと貫通孔１１ｄとの間において、ホルダ１１の周面全体に円環状の凹部を構成するよう設けられていてもよい。
　このように本実施の形態に係る光コリメータ１０によれば、コリメータレンズ１２に対して位置合わせした状態でホルダ１１に設けた陥没部１１ｅの内面により光ファイバ１３が挟持されることから、接着剤等を利用することなくホルダ１１を変形させるだけで光ファイバ１３を固定できるので、ホルダ１１に対して簡単に光ファイバ１３を固定することができる。また、ホルダ１１を変形させることで光ファイバ１３が固定されることから、接着剤等で光ファイバ１３を固定する場合のように温度変化等の要因により接着強度が低下する事態を招くことがないので、光ファイバ１３を一定位置に強固に固定することができる。この結果、ホルダ１１における所望の位置に光ファイバ１３を簡単且つ強固に固定することが可能となる。
　特に、本実施の形態に係る光コリメータ１０においては、ホルダ１１をステンレス等の金属材料で構成していることから、ホルダ１１に対して押圧加工（ポンチ加工）などを効率的に施すことができ、ホルダ１１の所望の位置に容易に陥没部１１ｅを設けることが可能となる。
　なお、本実施の形態に係る光コリメータ１０においては、コリメータレンズ１２側の端部近傍に複数の陥没部１１ｅを設け、これらの陥没部１１ｅで光ファイバ１３を固定する場合について説明している。しかしながら、陥没部１１ｅの形成箇所については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
　以下、本実施の形態の変形例に係る光コリメータ１０´の構成について説明する。図５は、本実施の形態の変形例に係る光コリメータ１０´の側面図である。図６は、図５に示すＡ－Ａにおける断面図である。なお、図５及び図６において、図２及び図３と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図５、図６に示すように、本実施の形態の変形例に係る光コリメータ１０´においては、ホルダ１１の挿入孔１１ａ側の端部近傍に複数の陥没部１１ｅが設けられている。すなわち、光コリメータ１０´においては、挿入孔１１ａ側の端部近傍に設けた複数の陥没部１１ｅの内面で光ファイバ１３を挟持して固定する。なお、これらの陥没部１１ｅの形成手法については、本実施の形態に係る光コリメータ１０と同様である。
　図７は、図６に示す二点鎖線Ｂ内の拡大図である。図７に示すように、光ファイバ１３は、挿入孔１１ａ側の端部近傍において、補強層１３ｃが、同一周上に等間隔に設けられた複数（本実施の形態では４つ）の陥没部１１ｅにより挟持されている（図７において、紙面手前側及び紙面奥側に配置された陥没部１１ｅについては不図示。図５参照）。このように挿入孔１１ａ側の端部近傍に設けた複数の陥没部１１ｅで光ファイバ１３を挟持することにより、位置精度が要求されるコリメータレンズ１２側の端部から離間した位置で光ファイバ１３を固定できるので、光ファイバ１３に加わった引っ張り力による影響を光ファイバ１３の先端部（コリメータレンズ１２に対向する先端部）に与え難くすることが可能となる。
　なお、陥没部１１ｅの形成位置については、ホルダ１１の中央部よりも挿入孔１１ａ側の位置に設けることで、挿入孔１１ａ側の端部近傍に設けた場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、ホルダ１１の中央部よりも挿入孔１１ａ側の位置に設けた陥没部１１ｅで光ファイバ１３を挟持することにより、位置精度が要求されるコリメータレンズ１２側の端部から離間した位置で光ファイバ１３を固定できるので、光ファイバ１３に加わった引っ張り力による影響を光ファイバ１３の先端部（コリメータレンズ１２に対向する先端部）に与え難くすることができる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
　例えば、上記実施の形態においては、ホルダ１１におけるコリメータレンズ１２側の端部近傍に陥没部１１ｅを設け、上記実施の形態の変形例においては、ホルダ１１における挿入孔１１ａ側の端部近傍に陥没部１１ｅを設ける場合について説明しているが、陥没部１１ｅが設けられる位置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、ホルダ１１のコリメータレンズ１２側及び挿入孔１１ａ側の端部近傍の双方に陥没部１１ｅを設けることは実施の形態として好ましい。この場合には、本実施の形態に係る光コリメータ１０及び変形例に係る光コリメータ１０´の双方の効果を得ることが可能となる。また、ホルダ１１の端部近傍以外の位置に陥没部１１ｅを設けるようにしても良い。
　また、上記実施の形態においては、陥没部１１ｅが複数設けられている場合について説明しているが、陥没部１１ｅの形状については、これに限られず適宜変更が可能である。例えば、ホルダ１１の周面全体に円環状の凹部を構成するように陥没部１１ｅを設けるようにしてもよい。図８は、ホルダ１１の周面全体に円環状の凹部で構成される陥没部１１ｅが設けられた光コリメータ１０´の側面図である。このように陥没部１１ｅを、ホルダ１１の周面全体に設けた円環状の凹部で構成する場合には、光ファイバ１３の外面全体を挟持することができるので、より確実に固定することが可能となる。
　さらに、上記実施の形態においては、光ファイバ１３の挿入方向には、単一の陥没部１１ｅが設けられる場合について説明しているが、光ファイバ１３の挿入方向に沿った同一線上に、複数の陥没部１１ｅを設けるようにしても良い。図９は、光ファイバ１３の挿入方向に沿った同一線上に複数の陥没部１１ｅが設けられた光コリメータ１０´の側面図である。光ファイバ１３の挿入方向に沿った同一線上に複数の陥没部１１ｅを設ける場合には、ホルダ１１における所望の位置で光ファイバ１３を確実に固定することが可能になると共に、光ファイバ１３の曲がりを抑え、コリメータレンズ１２に対する中心位置を正確に位置決めすることが可能となる。
　さらに、ホルダ１１に対するコリメータレンズ１２及び光ファイバ１３の固定強度を上げるために接着剤を併用することもできる。この場合、光ファイバ１３の外面とホルダ１１の内面を接着させるためであってもよく、コリメータレンズ１２と光ファイバ１３の端部との空隙部（図４に示す空隙部Ｄ参照）を充填するような態様であってもよい。後者の場合、使用する接着剤は、コリメータレンズ１２の屈折率よりも小さい屈折率を有する透明な接着剤であることが好ましい。また、接着剤を充填するために当該空隙部が位置するホルダ１１に微小孔(図４に示す微小孔Ｅ参照)を設けてもよい。この微小孔は、１つに限らず、充填時の空気逃げや硬化時に発生する揮発成分の排出孔として複数設けることが好ましい。
　また、上記実施の形態に係るポンチ加工によりホルダ１１の一部に陥没部１１ｅを形成する場合について説明しているが、陥没部１１ｅの形成方法については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、ホルダ１１の一部を熱変形させることにより陥没部１１ｅを形成するようにしても良い。このように陥没部１１ｅを形成した場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
　また、上記実施の形態においては、ホルダ１１の同一周上の３箇所に陥没部１１ｅを形成する場合について説明しているが、ホルダ１１に形成される陥没部１１ｅの数については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
　また、光ファイバ１３とホルダ１１との固定強度をさらに向上させる方法として、光ファイバ１３の外面、すなわち補強層１３ｃ（補強層が存在しない場合はクラッド１３ｂ）をホルダ１１と融着させる方法を用いることができる。融着の具体的な方法としては、ヒータ等により直接ホルダ１１を加熱する方法や、電磁誘導によりホルダ１１を加熱する方法などを選択することができる。
　本出願は、２０１０年５月１９日出願の特願２０１０－１１４９９８に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (7)

  1. 　プラスチック光ファイバと、一端部にコリメータレンズを保持すると共に他端部に前記プラスチック光ファイバが挿入される挿入孔が設けられた円筒形状の保持部材とを具備する光コリメータであって、
    　前記コリメータレンズに対して位置合わせした状態で前記保持部材の一部に陥没部を設け、当該陥没部の内面で前記プラスチック光ファイバを挟持することを特徴とする光コリメータ。
  2. 　前記保持部材を金属材料で構成したことを特徴とする請求項１記載の光コリメータ。
  3. 　前記保持部材の同一周上に複数の前記陥没部を設けたことを特徴とする請求項２記載の光コリメータ。
  4. 　前記保持部材における前記コリメータレンズ側の端部近傍に前記陥没部を設けることを特徴とする請求項３記載の光コリメータ。
  5. 　前記保持部材における前記挿入孔側の端部近傍に前記陥没部を設けることを特徴とする請求項３記載の光コリメータ。
  6. 　前記プラスチック光ファイバの挿入方向に沿った同一線上に複数の陥没部を設けることを特徴とする請求項１記載の光コリメータ。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれかに記載の光コリメータを接続することを特徴とする光コネクタ。
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