JPH07294779A - レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法 - Google Patents
レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法Info
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- JPH07294779A JPH07294779A JP6089932A JP8993294A JPH07294779A JP H07294779 A JPH07294779 A JP H07294779A JP 6089932 A JP6089932 A JP 6089932A JP 8993294 A JP8993294 A JP 8993294A JP H07294779 A JPH07294779 A JP H07294779A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- lens
- core diameter
- tec
- convex lens
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 別個のレンズを用いず、調芯作業が容易で、
ＬＤに対する光軸の位置ずれ許容値が大きく、かつ結合
効率のよいシングルモードファイバを得る。 【構成】 コア径拡大シングルモード光ファイバ（ＴＥ
Ｃ）４の端面に凸レンズ６を形成する。凸レンズ６とし
て半球状または非球面レンズを形成する。ＴＥＣ４の端
部を液状の透明材料中に浸積し、引き上げ、端面に付着
したしずくを硬化させれば半球状レンズを形成できる。
硬化前に型に押し付ければ任意形状のレンズを作ること
もできる。この発明の光ファイバはＴＥＣの特徴である
モードフィールドパターンの幅が大きく、かつレンズの
効果によって集光効率が向上してパターンの振幅が大き
くなり、位置ずれに強く、かつ結合効率がよい。
ＬＤに対する光軸の位置ずれ許容値が大きく、かつ結合
効率のよいシングルモードファイバを得る。 【構成】 コア径拡大シングルモード光ファイバ（ＴＥ
Ｃ）４の端面に凸レンズ６を形成する。凸レンズ６とし
て半球状または非球面レンズを形成する。ＴＥＣ４の端
部を液状の透明材料中に浸積し、引き上げ、端面に付着
したしずくを硬化させれば半球状レンズを形成できる。
硬化前に型に押し付ければ任意形状のレンズを作ること
もできる。この発明の光ファイバはＴＥＣの特徴である
モードフィールドパターンの幅が大きく、かつレンズの
効果によって集光効率が向上してパターンの振幅が大き
くなり、位置ずれに強く、かつ結合効率がよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はレンズ付シングルモー
ド光ファイバとその製造方法に関し、特にレーザダイオ
ードとの光軸の位置ずれに対する結合損失の変動が小さ
く、かつ結合損失自身も小さくする技術に関する。
ド光ファイバとその製造方法に関し、特にレーザダイオ
ードとの光軸の位置ずれに対する結合損失の変動が小さ
く、かつ結合損失自身も小さくする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザダイオード（ＬＤと言う）に対す
るシングルモード光ファイバ（ＳＭＦと言う）の光軸調
整において、ＳＭＦのコア径が１０μm 程度と小さく、
僅かの位置ずれでも結合損失が増大するので、調芯作業
の工数がかなり大きくなる問題があった。図６，に
ＳＭＦ及びテーパ先球ＳＭＦ（図５）のＬＤとの位置ず
れに対する光結合損失の変動を示してある。
るシングルモード光ファイバ（ＳＭＦと言う）の光軸調
整において、ＳＭＦのコア径が１０μm 程度と小さく、
僅かの位置ずれでも結合損失が増大するので、調芯作業
の工数がかなり大きくなる問題があった。図６，に
ＳＭＦ及びテーパ先球ＳＭＦ（図５）のＬＤとの位置ず
れに対する光結合損失の変動を示してある。
【０００３】ＬＤとＳＭＦの光学的な結合は、図４に示
すようにそれぞれの光のモードフィールドパターン（光
の電磁界分布のことで直観的、近似的には光の強さの分
布と考えられる）の重なり具合で決まる。Ｃ図のように
ＬＤ１とＳＭＦ２の光軸が一致していれば、それぞれの
モードフィールドパターンは重なる部分（斜線を付した
部分）が多いので結合損失は小さい。しかしＤ図のよう
に互いの光軸がずれると、重なる部分は急に少なくなる
ので、結合損失は急激に増大し、図６のような変動特
性を示す。図５に形状を示すテーパ先球ＳＭＦ３ではよ
く調芯すれば結合損失はＳＭＦ２より小さいが、しかし
位置ずれに対する結合損失の変動はＳＭＦ２の場合より
更に大きくなる（図６）。
すようにそれぞれの光のモードフィールドパターン（光
の電磁界分布のことで直観的、近似的には光の強さの分
布と考えられる）の重なり具合で決まる。Ｃ図のように
ＬＤ１とＳＭＦ２の光軸が一致していれば、それぞれの
モードフィールドパターンは重なる部分（斜線を付した
部分）が多いので結合損失は小さい。しかしＤ図のよう
に互いの光軸がずれると、重なる部分は急に少なくなる
ので、結合損失は急激に増大し、図６のような変動特
性を示す。図５に形状を示すテーパ先球ＳＭＦ３ではよ
く調芯すれば結合損失はＳＭＦ２より小さいが、しかし
位置ずれに対する結合損失の変動はＳＭＦ２の場合より
更に大きくなる（図６）。
【０００４】そこで、位置ずれに対して結合損失の変動
を小さくしたコア径拡大ＳＭＦ（ＴＥＣ；Thermally- d
iffused Expanded Core と言う）が開発された。その位
置ずれに対する結合損失特性を図６のに示す。ＴＥＣ
４は図７に示すようにＳＭＦのコア径を熱拡散により端
面に近付くほど大きくしたもので、そのモードフィール
ドパターンはＳＭＦに比べて幅が広がる反面、ピークが
小さくなる。そのため図７のＣ図とＤ図を見れば分かる
ように、光軸がずれても重なる部分はそれほど変化しな
い。しかし、光軸が一致していても重なる面積はのＳ
ＭＦやのテーパ先球ＳＭＦの場合より少ないので、最
小結合損失はかなり大きくなる。つまり、ＴＥＣ４は結
合効率がきわめて悪い。
を小さくしたコア径拡大ＳＭＦ（ＴＥＣ；Thermally- d
iffused Expanded Core と言う）が開発された。その位
置ずれに対する結合損失特性を図６のに示す。ＴＥＣ
４は図７に示すようにＳＭＦのコア径を熱拡散により端
面に近付くほど大きくしたもので、そのモードフィール
ドパターンはＳＭＦに比べて幅が広がる反面、ピークが
小さくなる。そのため図７のＣ図とＤ図を見れば分かる
ように、光軸がずれても重なる部分はそれほど変化しな
い。しかし、光軸が一致していても重なる面積はのＳ
ＭＦやのテーパ先球ＳＭＦの場合より少ないので、最
小結合損失はかなり大きくなる。つまり、ＴＥＣ４は結
合効率がきわめて悪い。
【０００５】ＴＥＣ４のモードフィールドパターンはピ
ーク値が小さく、光を捕捉する効率が悪いので、結合効
率が低下したと考えられる。そこで、図８に示すよう
に、ＴＥＣ４の前に球レンズ５を置いて、ＴＥＣ４のモ
ードフィールドパターンを変換して、光の捕捉効率を改
善することが行われている。このようにすると、ＬＤの
パターンと重なる面積が大きくなって図６のように、
位置ずれに対する結合損失の変動が小さいばかりでな
く、結合損失自身をかなり小さくできる。直観的には球
レンズ５によって効率よくＴＥＣ４へ集光できるためと
見ることもできる。
ーク値が小さく、光を捕捉する効率が悪いので、結合効
率が低下したと考えられる。そこで、図８に示すよう
に、ＴＥＣ４の前に球レンズ５を置いて、ＴＥＣ４のモ
ードフィールドパターンを変換して、光の捕捉効率を改
善することが行われている。このようにすると、ＬＤの
パターンと重なる面積が大きくなって図６のように、
位置ずれに対する結合損失の変動が小さいばかりでな
く、結合損失自身をかなり小さくできる。直観的には球
レンズ５によって効率よくＴＥＣ４へ集光できるためと
見ることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のコア径拡大光フ
ァイバ（ＴＥＣ）４は、ＬＤ１との結合において、位置
ずれ許容値が大きいと言う利点はあるものの、ＬＤ１と
ＴＥＣ４との間に球レンズ５を設ける必要があるので、
部品点数が増えると共に、ＴＥＣ４の調芯だけでなく、
球レンズ５の調芯も行わなくてはならず、調芯の作業工
数が大きくなる欠点があった。この発明の目的は、これ
ら従来の欠点を解決して部品点数及び調芯の作業工数を
増やすことなく、位置ずれ許容値が大きく、かつ結合効
率のよいＳＭＦを提供することにある。
ァイバ（ＴＥＣ）４は、ＬＤ１との結合において、位置
ずれ許容値が大きいと言う利点はあるものの、ＬＤ１と
ＴＥＣ４との間に球レンズ５を設ける必要があるので、
部品点数が増えると共に、ＴＥＣ４の調芯だけでなく、
球レンズ５の調芯も行わなくてはならず、調芯の作業工
数が大きくなる欠点があった。この発明の目的は、これ
ら従来の欠点を解決して部品点数及び調芯の作業工数を
増やすことなく、位置ずれ許容値が大きく、かつ結合効
率のよいＳＭＦを提供することにある。
【０００７】
（１）請求項１の発明のレンズ付コア径拡大光ファイバ
は、コア径拡大シングルモード光ファイバ（シングルモ
ード光ファイバの端部のコア径を、熱拡散により端面に
近付くにつれて大きくした光ファイバ）の端面に、凸レ
ンズを付着したものである。
は、コア径拡大シングルモード光ファイバ（シングルモ
ード光ファイバの端部のコア径を、熱拡散により端面に
近付くにつれて大きくした光ファイバ）の端面に、凸レ
ンズを付着したものである。
【０００８】（２）請求項２の発明は、前記（１）項記
載のレンズ付コア径拡大光ファイバにおいて、凸レンズ
の形状が半球状（凸レンズを、光ファイバの光軸を含
み、互いに直交する２つの平面で切ったとき、それぞれ
現れる切断面の外周の曲率半径がほゞ相等しい）にした
ものである。 （３）請求項３の発明は、前記（１）項記載のレンズ付
コア径拡大光ファイバにおいて、凸レンズが非球面レン
ズ（凸レンズを、光ファイバの光軸を含み、互いに直交
する２つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断面の
外周の曲率半径が相異なる）にしたものである。
載のレンズ付コア径拡大光ファイバにおいて、凸レンズ
の形状が半球状（凸レンズを、光ファイバの光軸を含
み、互いに直交する２つの平面で切ったとき、それぞれ
現れる切断面の外周の曲率半径がほゞ相等しい）にした
ものである。 （３）請求項３の発明は、前記（１）項記載のレンズ付
コア径拡大光ファイバにおいて、凸レンズが非球面レン
ズ（凸レンズを、光ファイバの光軸を含み、互いに直交
する２つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断面の
外周の曲率半径が相異なる）にしたものである。
【０００９】（４）請求項４のレンズ付コア径拡大光フ
ァイバの製造方法は、コア径拡大シングルモード光ファ
イバの端部を光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の
透明材料中に浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着
したしずく（滴）を硬化させて、光ファイバの端面に半
球状のレンズを形成するものである。 （５）請求項５のレンズ付コア径拡大光ファイバの製造
方法は、コア径拡大シングルモード光ファイバの端部を
光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の透明材料中に
浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着したしずく
（滴）を硬化する前に、そのしずくを型に押し付けて、
任意形状のレンズを形成するものである。
ァイバの製造方法は、コア径拡大シングルモード光ファ
イバの端部を光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の
透明材料中に浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着
したしずく（滴）を硬化させて、光ファイバの端面に半
球状のレンズを形成するものである。 （５）請求項５のレンズ付コア径拡大光ファイバの製造
方法は、コア径拡大シングルモード光ファイバの端部を
光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の透明材料中に
浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着したしずく
（滴）を硬化する前に、そのしずくを型に押し付けて、
任意形状のレンズを形成するものである。
【００１０】
【実施例】この発明では図１に示すように、コア径拡大
シングルモード光ファイバ（ＴＥＣ）４の端面に、透明
材料より成りクラッド４ｂの外径とほゞ等しい外径の凸
レンズ６が付着される。凸レンズ６は図１の例では半球
状、つまり凸レンズ６をＴＥＣ４の光軸を含み、互いに
直交する２つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断
面の外周の曲率半径がほゞ相等しい半円となる。このよ
うなレンズ付ＴＥＣのモードフィールドパターンは、従
来の図８の球レンズ５と組み合わせたＴＥＣ４のパター
ンとほゞ同じ特性が得られ、光軸がずれても重なる面積
はそれほど変化なく、かつ重なる面積が常に大きい。従
って光軸のずれに強く、かつＬＤ１の光を効率よく集光
できる特徴がある。
シングルモード光ファイバ（ＴＥＣ）４の端面に、透明
材料より成りクラッド４ｂの外径とほゞ等しい外径の凸
レンズ６が付着される。凸レンズ６は図１の例では半球
状、つまり凸レンズ６をＴＥＣ４の光軸を含み、互いに
直交する２つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断
面の外周の曲率半径がほゞ相等しい半円となる。このよ
うなレンズ付ＴＥＣのモードフィールドパターンは、従
来の図８の球レンズ５と組み合わせたＴＥＣ４のパター
ンとほゞ同じ特性が得られ、光軸がずれても重なる面積
はそれほど変化なく、かつ重なる面積が常に大きい。従
って光軸のずれに強く、かつＬＤ１の光を効率よく集光
できる特徴がある。
【００１１】半球状の凸レンズ６を付着させるには、図
２に製造工程を示すように、容器７中に溶融ガラス、熱
硬化性樹脂または光硬化性樹脂などの液状の透明材料８
を用意し（Ａ図）、ＴＥＣ４をほゞ垂直に保持して透明
材料８中に端部をつけ（Ｂ図）、一定時間経過後引き上
げると、ＴＥＣ４の端面にしずく（滴）９が形成される
（Ｃ図）。この状態でしずく９を硬化させると半球状の
凸レンズ６が形成される（Ｄ図）。
２に製造工程を示すように、容器７中に溶融ガラス、熱
硬化性樹脂または光硬化性樹脂などの液状の透明材料８
を用意し（Ａ図）、ＴＥＣ４をほゞ垂直に保持して透明
材料８中に端部をつけ（Ｂ図）、一定時間経過後引き上
げると、ＴＥＣ４の端面にしずく（滴）９が形成される
（Ｃ図）。この状態でしずく９を硬化させると半球状の
凸レンズ６が形成される（Ｄ図）。
【００１２】ところで、ＬＤ１の光は図３に示すよう
に、その光軸をＺ軸方向にとると、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標
のＹ軸方向（垂直方向）の光の広がりは大きく、それに
直角なＸ軸方向（水平方向）の光の広がりは小さいと言
う性質があるので、凸レンズ６による集光効率は、ＴＥ
Ｃ４の光軸をＺ軸方向にしたとき、凸レンズ６のＹＺ平
面で切った断面の外周の曲率半径をＸＺ平面で切った断
面の外周の曲率半径より大きくなるようにした非球面レ
ンズの場合に最もよくなる。
に、その光軸をＺ軸方向にとると、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交座標
のＹ軸方向（垂直方向）の光の広がりは大きく、それに
直角なＸ軸方向（水平方向）の光の広がりは小さいと言
う性質があるので、凸レンズ６による集光効率は、ＴＥ
Ｃ４の光軸をＺ軸方向にしたとき、凸レンズ６のＹＺ平
面で切った断面の外周の曲率半径をＸＺ平面で切った断
面の外周の曲率半径より大きくなるようにした非球面レ
ンズの場合に最もよくなる。
【００１３】凸レンズ６を非球面レンズに成形するに
は、図２ＣのＴＥＣの端面に付着したしずく９が硬化す
る前に、非球面レンズ状の型（図示せず）にしずく９を
押し付け、その状態で硬化させればよい。このような型
を用いる製造方法は非球面レンズのみならず球面レンズ
（半球状レンズを含む）を形成する場合にも勿論有効で
あり、一般に任意形状のレンズを形成できる。
は、図２ＣのＴＥＣの端面に付着したしずく９が硬化す
る前に、非球面レンズ状の型（図示せず）にしずく９を
押し付け、その状態で硬化させればよい。このような型
を用いる製造方法は非球面レンズのみならず球面レンズ
（半球状レンズを含む）を形成する場合にも勿論有効で
あり、一般に任意形状のレンズを形成できる。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば、コア径拡大シングル
モード光ファイバ（ＴＥＣ）４の端面に凸レンズ６が形
成されているので、ＬＤ１の光を効率よくＴＥＣ４へ集
光できる。ＴＥＣ４を用いているのでモードフィールド
パターンの幅が広くなり、光軸の位置ずれ許容値が大き
くなる。また凸レンズ６の効果によって集光効率が向上
して、結合効率の高いシングルモード光ファイバ（ＳＭ
Ｆ）が得られる。
モード光ファイバ（ＴＥＣ）４の端面に凸レンズ６が形
成されているので、ＬＤ１の光を効率よくＴＥＣ４へ集
光できる。ＴＥＣ４を用いているのでモードフィールド
パターンの幅が広くなり、光軸の位置ずれ許容値が大き
くなる。また凸レンズ６の効果によって集光効率が向上
して、結合効率の高いシングルモード光ファイバ（ＳＭ
Ｆ）が得られる。
【００１５】しかも、従来の球レンズ５を別個に用いる
図８の場合と異なり、レンズ部分とファイバとが一体化
しているので、部品点数の増加はなく、またレンズ部分
を個別に調芯する必要もない。よって調芯工数を大幅に
軽減できる。
図８の場合と異なり、レンズ部分とファイバとが一体化
しているので、部品点数の増加はなく、またレンズ部分
を個別に調芯する必要もない。よって調芯工数を大幅に
軽減できる。
【図１】この発明のレンズ付コア径拡大シングルモード
光ファイバ１０とレーザダイオード（ＬＤ）１との光結
合を説明するための模式図。
光ファイバ１０とレーザダイオード（ＬＤ）１との光結
合を説明するための模式図。
【図２】この発明のレンズ付コア径拡大シングルモード
光ファイバの製造工程を示す図。
光ファイバの製造工程を示す図。
【図３】レーザダイオードの出射光の広がりパターンを
説明するための原理的な斜視図。
説明するための原理的な斜視図。
【図４】従来のＳＭＦ（シングルモード光ファイバ）２
とＬＤ１との光結合を説明するための模式図。
とＬＤ１との光結合を説明するための模式図。
【図５】従来のテーパ先球ＳＭＦの断面図。
【図６】従来及びこの発明のＳＭＦのＬＤとの位置ずれ
に対する結合損失の変動特性を示す図。
に対する結合損失の変動特性を示す図。
【図７】従来のＴＥＣ（コア径拡大ＳＭＦ）のＬＤとの
光結合を説明するための模式図。
光結合を説明するための模式図。
【図８】従来のＬＤとＴＥＣの間に球レンズを設けた場
合の光結合を説明するための模式図。
合の光結合を説明するための模式図。
Claims (5)
- 【請求項１】 コア径拡大シングルモード光ファイバ
（シングルモード光ファイバの端部のコア径を、熱拡散
により端面に近付くにつれて大きくした光ファイバ）の
端面に、凸レンズが付着されていることを特徴とするレ
ンズ付コア径拡大光ファイバ。 - 【請求項２】 請求項１記載のレンズ付コア径拡大光フ
ァイバにおいて、前記凸レンズの形状が半球状（前記凸
レンズを、光ファイバの光軸を含み、互いに直交する２
つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断面の外周の
曲率半径がほゞ相等しい）であることを特徴とする。 - 【請求項３】 請求項１記載のレンズ付コア径拡大光フ
ァイバにおいて、前記凸レンズが非球面レンズ（前記凸
レンズを、光ファイバの光軸を含み、互いに直交する２
つの平面で切ったとき、それぞれ現れる切断面の外周の
曲率半径が相異なる）であることを特徴とする。 - 【請求項４】 コア径拡大シングルモード光ファイバの
端部を光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の透明材
料中に浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着したし
ずく（滴）を硬化させて、光ファイバの端面に半球状の
レンズを形成することを特徴とするレンズ付コア径拡大
光ファイバの製造方法。 - 【請求項５】 コア径拡大シングルモード光ファイバの
端部を光軸がほゞ垂直となるような姿勢で液状の透明材
料中に浸積し、その姿勢で引き上げ、端面に付着したし
ずく（滴）の硬化する前に、そのしずくを型に押し付け
て、任意形状のレンズを形成することを特徴とするレン
ズ付コア径拡大光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089932A JPH07294779A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089932A JPH07294779A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294779A true JPH07294779A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13984477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6089932A Pending JPH07294779A (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294779A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030086153A (ko) * | 2002-05-03 | 2003-11-07 | (주) 포코 | 광섬유 결합부 가공방법 및 상기 방법으로 제조되는 광섬유 |
| JP2004117915A (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-15 | Kyocera Corp | ファイバスタブとこれを用いた光レセプタクル及び光モジュール |
| JP2005321751A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Kwangju Inst Of Science & Technology | 照明用光ファイバーおよびその製造方法 |
| JP2006221159A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 光送信モジュールおよびその製造方法 |
| CN100381844C (zh) * | 2002-04-12 | 2008-04-16 | 住友电气工业株式会社 | 光纤部件、光模块及光通信系统 |
| US7805035B2 (en) | 2006-07-31 | 2010-09-28 | Hitachi Cable, Ltd. | Forming method of refractive index matching film |
| JP2015022247A (ja) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | ソニー株式会社 | 光通信用ファィバ、光通信モジュール、および光通信システム |
| CN115826252A (zh) * | 2022-09-26 | 2023-03-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤自加速光束产生装置及制备方法 |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6089932A patent/JPH07294779A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115826252B (zh) * | 2022-09-26 | 2023-08-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤自加速光束产生装置的制备方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981117 |