JP2002014253A - Optical fiber body and optical module having it - Google Patents
Optical fiber body and optical module having itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器や光計
測用センサ等に好適に使用され、光ファイバと他の光ア
イソレータや波長フィルタ等の光学素子とを光結合（光
接続）させる光ファイバ体及びそれを備えた光モジュー
ルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for use in optical communication equipment and optical measurement sensors, etc., and is used for optically coupling (optically connecting) an optical fiber with another optical element such as an optical isolator or a wavelength filter. The present invention relates to a fiber body and an optical module including the same.
【０００２】[0002]
【従来技術とその課題】光技術の発達とともに、光通信
や光計測等の分野において、光ファイバを用いた光信号
や光エネルギの伝送手段が盛んに利用されている。この
ようなシステムでは、光源や受光器、フィルタやセンシ
ングのための光学素子、及び光ファイバを光結合させる
必要がある。そして、波長フィルタやセンシングのため
の光学素子を光ファイバの伝送路中に挿入する場合は結
合損失を極小にしなければならない。2. Description of the Related Art With the development of optical technology, means for transmitting optical signals and optical energy using optical fibers have been actively used in fields such as optical communication and optical measurement. In such a system, it is necessary to optically couple a light source and a light receiver, a filter and an optical element for sensing, and an optical fiber. When a wavelength filter or an optical element for sensing is inserted into a transmission line of an optical fiber, the coupling loss must be minimized.
【０００３】図５に示すように、これまで伝送用のシン
グルモードファイバ１、レンズ８、波長フィルタなどの
光学素子４、レンズ８、シングルモードファイバ１の順
にアライメントして光学系を構成したものが最も多く利
用されてきた。なお、９はレンズを保持するためのホル
ダ、１０はパッケージである。As shown in FIG. 5, an optical system is constructed by aligning a transmission single-mode fiber 1, a lens 8, an optical element 4 such as a wavelength filter, a lens 8, and a single-mode fiber 1 in this order. Most often used. Reference numeral 9 denotes a holder for holding the lens, and reference numeral 10 denotes a package.
【０００４】上記光学系においては、光学素子４、レン
ズ８等は独立した部品として、それぞれが別々にホルダ
に固定された後にアライメントされるため、部品点数が
多く調整も煩雑で、大型化してしまうといった問題があ
った。In the above-mentioned optical system, the optical element 4, the lens 8 and the like are aligned as independent parts after they are individually fixed to the holder, so that the number of parts is large, adjustment is complicated, and the size becomes large. There was such a problem.
【０００５】また、この問題に対応するため、図６に示
すように、レンズを使用せずに２つのコア拡大ファイバ
１１を用い、これらで光学素子４を挟むようにアライメ
ントするものが提案されている（例えば、特開平９−５
４２８３号公報を参照）。In order to cope with this problem, as shown in FIG. 6, there has been proposed an arrangement in which two core enlarged fibers 11 are used without using a lens and the optical element 4 is interposed therebetween. (For example, see JP-A-9-5
No. 4283).
【０００６】このようなコア拡大ファイバは、焦点ずれ
（光軸と並行方向でコア拡大ファイバどうしの距離に相
当）のトレランスが大きいため、光ファイバどうしを離
して、その間に光学素子を設置しても結合損失が少な
い。コア拡大ファイバの軸ずれ（光軸と垂直方向のず
れ）の調整が重要であるが、外形上は通常の光ファイバ
と同じであるため、フェルール内に挿入可能で、通常の
光ファイバと接続しても接続部に段差等が生じないた
め、なのでフェルール内やファイバ搭載用のＶ溝等が形
成された基体に実装することにより、コア拡大ファイバ
の軸合わせは極めて高い精度で保証できる。また、レン
ズを使用しないので装置全体が小型化できるなどの利点
を有する。Since such a core-expanded fiber has a large tolerance for defocus (corresponding to the distance between the core-expanded fibers in a direction parallel to the optical axis), the optical fibers are separated from each other and an optical element is installed between them. Also has low coupling loss. It is important to adjust the axis deviation (deviation in the direction perpendicular to the optical axis) of the core-enlarged fiber, but since the outer shape is the same as a normal optical fiber, it can be inserted into a ferrule and connected to a normal optical fiber However, since there is no step at the connection part, the core-expanded fiber can be aligned with extremely high accuracy by mounting it in a ferrule or on a substrate formed with a V-groove for mounting the fiber. In addition, since no lens is used, there is an advantage that the entire apparatus can be downsized.
【０００７】このようなコア拡大ファイバは、一般的な
シングルモードファイバを局所的に加熱して作られる。
シングルモードファイバを加熱し、コアにドープされて
いるＧｅ等のドーパントを拡散させ、ドーパントの拡散
領域を広くするとともに比屈折率差を小さくしている。[0007] Such a core-expanded fiber is produced by locally heating a general single-mode fiber.
The single-mode fiber is heated to diffuse the dopant such as Ge doped in the core, thereby widening the diffusion region of the dopant and reducing the relative refractive index difference.
【０００８】光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差
が変らない状態でコア径が大きくなると、シングルモー
ド条件が崩れマルチモードが励振されてしまう。コア拡
大ファイバの場合は、熱によるドーパントの拡散のた
め、コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自
動的にｒ×（Ｄ）1/2が一定に保たれる。ここで、ｒは
光ファイバのコアの半径、Ｄはコアとクラッドの比屈折
率差、ｒ×（Ｄ）1/2は規格化周波数に比例する量であ
り、これが一定ならばシングルモード条件は保たれる。If the core diameter is increased in a state where the relative refractive index difference between the core and the clad of the optical fiber does not change, the single mode condition is broken and a multi mode is excited. In the case of the core-expanded fiber, the expansion of the core and the decrease in the relative refractive index difference occur at the same time due to the diffusion of the dopant due to heat, and r × (D) 1/2 is automatically kept constant. Here, r is the radius of the core of the optical fiber, D is the relative refractive index difference between the core and the cladding, r × (D) 1/2 is an amount proportional to the normalized frequency, and if this is constant, the single mode condition is Will be kept.
【０００９】図７にコア拡大ファイバを用いた光結合の
特性を示す。横軸にコア拡大ファイバの端面間距離（対
向間距離）、縦軸に光の結合損失を示し、ｗはそれぞれ
のモードフィールド径を示す。なお、光の波長は光通信
で一般に使われる１．３１μｍとし、溝（光ファイバ
間）は空気（屈折率ｎ＝１）で満たされていることとし
た。モードフィールド径が１０μｍのコアを拡大してい
ない場合は、光ファイバの対向間距離が１２０μｍで３
ｄＢ以上の損失があるのに対し、モードフィールド径が
４０μｍの場合は、光ファイバの対向間距離が９００μ
ｍでも損失が１ｄＢ以下であり、明らかに結合特性が改
善されることがわかる。FIG. 7 shows the characteristics of optical coupling using a core-expanded fiber. The horizontal axis indicates the distance between the end faces (distance between facing sides) of the core-enlarged fiber, the vertical axis indicates the coupling loss of light, and w indicates the mode field diameter of each. The wavelength of light was 1.31 μm generally used in optical communication, and the grooves (between optical fibers) were filled with air (refractive index n = 1). When the core having a mode field diameter of 10 μm is not enlarged, the distance between the opposing optical fibers is 120 μm and 3 μm.
When the mode field diameter is 40 μm while the loss is not less than dB, the distance between the facing optical fibers is 900 μm.
Even at m, the loss is 1 dB or less, which clearly shows that the coupling characteristics are improved.
【００１０】ただし、このようなコア拡大ファイバは、
前述のように光ファイバを加熱して作製するため以下の
ような問題がある。コア径を４０μｍに拡大するために
は、１０００℃以上の温度で数時間から数十時間の加熱
が必要であり、非常に手間を要する。また、コア径が１
０μｍの部分と４０μｍに拡大された部分は、コア径が
徐々に拡大していくテーパー状でなければならないが、
加熱箇所と温度分布の制御が難しい。また、加熱中は光
ファイバがたるまないように張力を付与しておく必要が
あるが、熱と張力で光ファイバがのび、その外径が僅か
に小さくなるのでアライメント時の精度が低下する。However, such a core-expanded fiber is
As described above, since the optical fiber is manufactured by heating, there are the following problems. In order to enlarge the core diameter to 40 μm, heating for several hours to several tens of hours at a temperature of 1000 ° C. or more is required, which is extremely troublesome. The core diameter is 1
The portion of 0 μm and the portion expanded to 40 μm must be tapered, in which the core diameter gradually increases.
It is difficult to control the heating location and temperature distribution. Further, during heating, it is necessary to apply tension so that the optical fiber does not sag. However, the optical fiber extends due to heat and tension, and its outer diameter is slightly reduced, so that the accuracy at the time of alignment is reduced.
【００１１】また、グレイデッドインデックスファイバ
（以下ＧＩファイバ）をレンズとして用いる例が知られ
ている（例えば、電子情報通信学会１９９５年総合大会
Ｃ２８３を参照）。An example in which a graded index fiber (hereinafter referred to as a GI fiber) is used as a lens is known (see, for example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 1995 General Conference C283).
【００１２】ここで、ＧＩファイバとは、ファイバの中
心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率分
布を持つ光ファイバであり、一般にはマルチモード伝送
に用いられる。ほとんどのＧＩファイバはほぼ２乗の屈
折率分布をもつ。この屈折率分布はグレイデッドインデ
ックスレンズ（ＧＲＩＮレンズとも呼ばれる）と同様に
レンズ効果を持つため、適当な屈折率分布のＧＩファイ
バを適切な長さで用いれば結合光学系を形成することが
できる。また、ＧＩファイバの特性を示すパラメータと
しては、クラッドとコア中心の屈折率差△、コア径Ｄ、
収束パラメータＡがある。Here, the GI fiber is an optical fiber having an axially symmetric refractive index distribution such that the refractive index gradually decreases from the center axis of the fiber, and is generally used for multi-mode transmission. Most GI fibers have an approximately squared index profile. Since this refractive index distribution has a lens effect similarly to a graded index lens (also called a GRIN lens), a coupling optical system can be formed by using a GI fiber having an appropriate refractive index distribution and an appropriate length. The parameters indicating the characteristics of the GI fiber include the refractive index difference ク ラ ッ ド between the clad and the center of the core, the core diameter D,
There is a convergence parameter A.
【００１３】さらに、ＧＩファイバ中の光線は図９に示
すようなサインカーブの挙動を示すため、その長さをそ
の光線挙動の周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表わす。
図９の横軸はピッチを表わし、縦軸はＧＩファイバ内で
の光線の位置を示し、最も光が広がった箇所を１として
相対的に図示したものである。なお、Ｐ＝１は、サイン
カーブの１周期（２π）に相当する。点光源が平行光に
なるのはＰ＝０．２５であり、再度、点に収束するのは
Ｐ＝０．５である。Further, since the light beam in the GI fiber exhibits a sine curve behavior as shown in FIG. 9, its length is represented by a pitch (P) corresponding to the period of the light beam behavior.
The horizontal axis in FIG. 9 represents the pitch, the vertical axis represents the position of the light beam in the GI fiber, and the position where the light spreads is relatively set as 1, relative to each other. Note that P = 1 corresponds to one cycle (2π) of the sine curve. It is P = 0.25 that the point light source becomes parallel light, and P = 0.5 again converges to the point.
【００１４】図８にＧＩファイバを用いた光学系の一例
を示す。シングルモードファイバ１の先端にＰ＝０．２
５（点光源をコリメート光にする条件）の長さのＧＩフ
ァイバ２を接合しＧＩファイバコリメータ１２とする。
このＧＩファイバコリメータ１２をファイバ整列用Ｖ溝
と光学素子設置用溝をもつ基体の上でアライメントす
る。ここで、ファイバ整列用Ｖ溝の精度が良好であれば
光軸と垂直方向のずれはほとんど生じない。即ち、ＧＩ
ファイバはシングルモードファイバと同じ外径を有して
いるため、光ファイバを固定する部材を工夫すれば（例
えば高精度の内径を持つフェルールや前述のＶ溝を有す
る基体）、光軸に対し垂直方向のずれを抑えることが容
易である。FIG. 8 shows an example of an optical system using a GI fiber. P = 0.2 at the end of the single mode fiber 1
The GI fiber 2 having a length of 5 (the condition for changing the point light source to collimated light) is joined to form a GI fiber collimator 12.
The GI fiber collimator 12 is aligned on a substrate having a fiber alignment V groove and an optical element installation groove. Here, if the precision of the fiber alignment V-groove is good, there is almost no deviation in the direction perpendicular to the optical axis. That is, GI
Since the fiber has the same outer diameter as the single mode fiber, if a member for fixing the optical fiber is devised (for example, a ferrule having a high-precision inner diameter or a substrate having the above-described V-groove), it is perpendicular to the optical axis. It is easy to suppress the deviation in the direction.
【００１５】ただし、ＧＩファイバはレンズであるた
め、焦点方向の調整が必要で手間がかかる。また、焦点
方向の位置調節や光学素子搭載のためのクリアランスが
必要であり、光がいったん光ファイバから空間に出射し
た光結合に成らざるを得ない。ＧＩファイバ間に距離が
必要になるとさらに調整が面倒になり、ＧＩファイバか
ら光が空間に出射すると光ファイバと空間とでは屈折率
が異なるため出射端面で反射が生じてしまう等の問題点
があった。However, since the GI fiber is a lens, it is necessary to adjust the focal direction, which is troublesome. In addition, a clearance for adjusting the position in the focal direction and mounting the optical element is required, and the light must be coupled once emitted from the optical fiber to the space. If a distance is required between the GI fibers, the adjustment becomes more troublesome. If light is emitted from the GI fiber into space, there is a problem that the refractive index is different between the optical fiber and the space, and reflection occurs at the emission end face. Was.
【００１６】これらの問題点を解決するため、安価なＧ
Ｉレンズを用いた簡便な構造で全ての軸のアライメント
を不要にし、ＧＩファイバ端面での反射の影響の少ない
安定したレンズレスの光ファイバ体を提供することを本
発明の目的とする。To solve these problems, an inexpensive G
It is an object of the present invention to provide a stable lensless optical fiber body which has a simple structure using an I lens, does not require alignment of all axes, and is less affected by reflection at the end surface of the GI fiber.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光ファイバ体は、シングルモードファイバ
の一端に、グレイデッドインデックスファイバの一端を
接続し、該グレイデッドインデックスファイバの他端
に、焦点距離調節用のコアレスファイバの一端を接続し
ていることを特徴とする。To achieve the above object, an optical fiber body according to the present invention comprises a single mode fiber, one end of which is connected to one end of a graded index fiber, and the other end of the graded index fiber. In addition, one end of a coreless fiber for adjusting a focal length is connected.
【００１８】また、コアレスファイバの他端に、他のグ
レイデッドインデックスファイバの一端を接続し、該グ
レイデッドインデックスファイバの他端に、他のシング
ルモードファイバの一端を接続していることを特徴とす
る。Further, one end of another graded index fiber is connected to the other end of the coreless fiber, and one end of another single mode fiber is connected to the other end of the graded index fiber. I do.
【００１９】また、コアレスファイバの長さが前記グレ
イデッドインデックスファイバの光出射端面からビーム
ウエストまでの距離の２倍であることを特徴とする。The length of the coreless fiber is twice as long as the distance from the light emitting end face of the graded index fiber to the beam waist.
【００２０】さらに、グレイデッドインデックスファイ
バの長さを規定するピッチＰが、０．２５＜Ｐ＜０．５
を満足することを特徴とする。Further, the pitch P defining the length of the graded index fiber is 0.25 <P <0.5
Is satisfied.
【００２１】また、本発明の光モジュールは、基体上に
光ファイバ体の２つをコアレスファイバの他端どうしが
対向するように配設するとともに、コアレスファイバの
他端どうしの間に光学素子を介在させたことを特徴とす
る。Further, in the optical module of the present invention, two optical fiber bodies are disposed on the base such that the other ends of the coreless fibers face each other, and an optical element is provided between the other ends of the coreless fibers. It is characterized by intervening.
【００２２】また、光ファイバ体を基体に配設するとと
もに、基体にコアレスファイバを２つに分断する溝を形
成し、且つ溝内に分断されたコアレスファイバ間を光接
続させる光学素子を配設したことを特徴とする。In addition, the optical fiber body is disposed on the base, a groove for dividing the coreless fiber into two is formed in the base, and an optical element for optically connecting the divided coreless fibers in the groove is disposed. It is characterized by having done.
【００２３】ここで、コアレスファイバの端面と光学素
子の間隙に屈折率がコアレスファイバとほぼ等しい物質
を充填すると、屈折率差による界面反射がなくなるの
で、結合損失を極力小さくすることができる。Here, if the gap between the end face of the coreless fiber and the optical element is filled with a substance having a refractive index substantially equal to that of the coreless fiber, interface reflection due to the difference in refractive index is eliminated, so that the coupling loss can be minimized.
【００２４】また、光ファイバ体、光学素子を固定する
ための基体をフェルール、若しくはＶ溝を有する基板と
すると、光ファイバの軸合わせが容易となるでよい。さ
らに、波長板やフィルタ等に比べ光アイソレータは厚い
ので従来の光学系では損失が多かったが本発明によれば
損失を低減でき光アイソレータの実装にも適する。Further, if the base for fixing the optical fiber body and the optical element is a ferrule or a substrate having a V-groove, the alignment of the optical fiber may be facilitated. Further, since the optical isolator is thicker than the wavelength plate and the filter, the conventional optical system has a large loss. However, according to the present invention, the loss can be reduced and the optical isolator is suitable for mounting the optical isolator.
【００２５】また、ＧＩファイバ端面に点光源があった
時のコリメート条件ではＰ＝０．２５だが、実際に結合
効率が最も高い場合は、光ファイバ体どうしのビームウ
エストが一致する場合である。Ｐ＝０．２５ではビーム
ウエストはちょうどＧＩファイバの出射端面に位置する
ことになり、ＧＩファイバの間に光学素子を挟むとビー
ムウエストどうしは離れてしまう。In the collimating condition when a point light source is present on the end face of the GI fiber, P = 0.25. However, when the coupling efficiency is actually the highest, the beam waists of the optical fiber bodies coincide with each other. When P = 0.25, the beam waist is located exactly at the emission end face of the GI fiber, and if an optical element is sandwiched between the GI fibers, the beam waists will be separated from each other.
【００２６】従って、端面からビームウエストを離れた
位置にするためには、ピッチＰは０．２５より大きくす
る必要がある。これにより、予めコアレスファイバの長
さで焦点距離が調整されＧＩファイバ端面間の距離が固
定されているため、光学素子をほぼアライメントフリー
で実装可能で損失の少ない安定した光ファイバ体が得ら
れる。Accordingly, in order to make the beam waist away from the end face, the pitch P needs to be larger than 0.25. Thus, since the focal length is adjusted in advance by the length of the coreless fiber and the distance between the end faces of the GI fibers is fixed, the optical element can be mounted almost alignment-free, and a stable optical fiber body with little loss can be obtained.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態につ
いて図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において
同一部材については、同一符号を付し説明を省略するも
のとする。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２８】図１に示すように、本発明の光ファイバ体
Ｆ１は、モードフィールド径（以下、ＭＦＤ）が例えば
約１０μｍの伝送用の第１のシングルモードファイバ１
Ａ、Ｐ（ピッチ）＞０．２５の第１のＧＩファイバ２
Ａ、ＧＩファイバ２Ａから出射される光のビームウエス
トとＧＩファイバ２Ａの光出射端面１５の距離をｄとし
て、長さ２ｄのコアレスファイバ３、第２のＧＩファイ
バ２Ｂ、伝送用のシングルモードファイバ１Ｂを縦列に
接続し光ファイバ体Ｆ１を構成している。As shown in FIG. 1, the optical fiber body F1 of the present invention has a first single mode fiber 1 for transmission having a mode field diameter (hereinafter, MFD) of, for example, about 10 μm.
First GI fiber 2 with A, P (pitch)> 0.25
A, where d is the distance between the beam waist of the light emitted from the GI fiber 2A and the light emission end face 15 of the GI fiber 2A, the coreless fiber 3, the second GI fiber 2B, and the single-mode fiber 1B for transmission have a length of 2d. Are connected in tandem to form an optical fiber body F1.
【００２９】すなわち、シングルモードファイバ１Ａの
一端に、ＧＩファイバ２Ａの一端を接続し、ＧＩファイ
バ２Ａの他端に、焦点距離調節用のコアレスファイバ３
の一端を接続している。そして、コアレスファイバ３の
他端に、他のＧＩファイバ２Ｂの一端を接続し、このＧ
Ｉファイバ２Ｂの他端に、他のシングルモードファイバ
１Ｂの一端を接続している。なお、これら光ファイバは
いずれも石英ガラスや樹脂等で構成され、光ファイバど
うしの接続は融着や透光性の接着材を用いることとす
る。That is, one end of the GI fiber 2A is connected to one end of the single mode fiber 1A, and the coreless fiber 3 for adjusting the focal length is connected to the other end of the GI fiber 2A.
Are connected at one end. Then, one end of another GI fiber 2B is connected to the other end of the coreless fiber 3 and this G
One end of another single mode fiber 1B is connected to the other end of the I fiber 2B. Each of these optical fibers is made of quartz glass, resin, or the like, and the optical fibers are connected to each other by using a fusion bonding or translucent adhesive.
【００３０】ここで、コアレスファイバ３の長さがＧＩ
ファイバ２Ａの光出射端面１５からビームウエストまで
の距離ｄの２倍としたのは、光結合が最大となるからで
ある。Here, the length of the coreless fiber 3 is GI
The reason why the distance d from the light exit end face 15 of the fiber 2A to the beam waist is twice is that the optical coupling is maximized.
【００３１】また、ＧＩファイバ２Ａ，２Ｂの長さを規
定するピッチＰが、０．２５＜Ｐ＜０．５とするのは、
ＧＩファイバの外側（コアレスファイバ側）にビームウ
エストがある条件であるからである。Ｐ＜０．２５では
ビームウエストはＧＩファイバ内にあり、出射光は発散
光になる。The reason why the pitch P defining the length of the GI fibers 2A and 2B is 0.25 <P <0.5 is as follows.
This is because the beam waist is outside the GI fiber (coreless fiber side). When P <0.25, the beam waist is in the GI fiber, and the emitted light becomes divergent light.
【００３２】次に、このような光ファイバ体Ｆ１を備え
た光モジュールについて説明する。図２（ａ）に示すよ
うに、第１のシングルモードファイバ１Ａの先端に第１
のＧＩファイバ２Ａを融着や透光性の接着材により接続
する。次に、図２（ｂ）に示すように、ＧＩファイバ２
Ａにコアレスファイバ３を同様にして接続し、図２
（ｃ）に示すように、第２のＧＩファイバ２Ｂ、第２の
伝送用のシングルモードファイバ１Ｂを同様にして接続
する。次に、図２（ｄ）に示すように、この光ファイバ
体Ｆ１をファイバを固定するためのＶ溝１３を異方性エ
ッチング等で精度良く形成した基板５上に搭載し、接着
材により固定する。そして、図２（ｅ）に示すように、
コアレスファイバ３の中間部にこれを分断する光学素子
実装溝１４をダイシングにより形成し、図２（ｆ），
（ｇ）に示すように、波長フィルタや光アイソレータ等
の光学素子４を配設し、コアレスファイバ３と光学素子
４の間隙１６に屈折率がコアレスファイバとほぼ等しい
透光性の接着剤７を充填し固定する。Next, an optical module having such an optical fiber body F1 will be described. As shown in FIG. 2A, the first single mode fiber 1A has a first
GI fibers 2A are connected by fusion or translucent adhesive. Next, as shown in FIG.
A is connected to the coreless fiber 3 in the same manner as in FIG.
As shown in (c), the second GI fiber 2B and the second single-mode fiber 1B for transmission are connected in the same manner. Next, as shown in FIG. 2D, the optical fiber body F1 is mounted on a substrate 5 on which a V-groove 13 for fixing a fiber is accurately formed by anisotropic etching or the like, and is fixed with an adhesive. I do. Then, as shown in FIG.
An optical element mounting groove 14 for dividing the coreless fiber 3 is formed by dicing in an intermediate portion of the coreless fiber 3 as shown in FIG.
As shown in (g), an optical element 4 such as a wavelength filter or an optical isolator is provided, and a translucent adhesive 7 having a refractive index substantially equal to that of the coreless fiber is applied to a gap 16 between the coreless fiber 3 and the optical element 4. Fill and secure.
【００３３】かくして、光ファイバ体Ｆ１を基体５に配
設し、基体５にコアレスファイバ３を２つに分断する溝
１４を形成し、溝１４内に分断されたコアレスファイバ
３間を光接続させる光学素子４を配設した、損失の少な
い非常に優れた光モジュールＭ１が完成する。Thus, the optical fiber body F1 is disposed on the base 5, a groove 14 for dividing the coreless fiber 3 into two is formed in the base 5, and the divided coreless fibers 3 are optically connected in the groove 14. A very excellent optical module M1 with a small loss, in which the optical element 4 is disposed, is completed.
【００３４】上記光モジュールＭ１はコアレスファイバ
を分断した方式（分断方式）であるが、この分断方式を
採用せずに、基体上に光ファイバ体の２つをコアレスフ
ァイバの他端どうしが対向するように配設し、コアレス
ファイバの他端どうしの間に光学素子を介在させた構成
してもよい。ただし、この場合、光ファイバ体はシング
ルモードファイバの一端に、ＧＩファイバの一端を接続
し、ＧＩファイバの他端に、焦点距離調節用のコアレス
ファイバの一端を接続したものとし、この場合のコアレ
スファイバの長さｄは光学素子の厚みをｔとすると、ｄ
−（ｔ／２）となる。The optical module M1 is of a type in which the coreless fiber is divided (division method), but without employing this division method, two optical fiber bodies are opposed to each other on the base body with the other ends of the coreless fibers facing each other. And an optical element may be interposed between the other ends of the coreless fiber. However, in this case, the optical fiber body shall have one end of the GI fiber connected to one end of the single mode fiber, and one end of a coreless fiber for adjusting the focal length connected to the other end of the GI fiber. The length d of the fiber is given by d, where t is the thickness of the optical element.
− (T / 2).
【００３５】[0035]
【実施例】以下に、本発明のより具体的な実施例につい
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described.
【００３６】〔例１〕まず、図２（ａ）に示すように、
ＭＦＤが約１０μｍの石英系シングルモードファイバ１
Ａの先端に、△＝０．８５％、コア径が１０５μｍ、収
束パラメータＡ＝３．３７×１０-6μｍ-2、Ｐ＝０．２
５８（６５３μｍ）のＧＩファイバ２Ａを放電による融
着加工で接続した。Example 1 First, as shown in FIG.
Silica-based single mode fiber 1 with MFD of about 10 μm
At the tip of A, △ = 0.85%, core diameter is 105 μm, convergence parameter A = 3.37 × 10 −6 μm −2 , P = 0.2
58 (653 μm) GI fibers 2A were connected by fusion processing using electric discharge.
【００３７】周囲の媒質がｎ＝１．４６（光ファイバの
屈折率相当）であれば、ＧＩファイバ２ａの端面１５か
ら、このＧＩファイバで形成される出射光のビームウエ
ストまでの距離は５５０μｍとなる。If the surrounding medium is n = 1.46 (corresponding to the refractive index of the optical fiber), the distance from the end face 15 of the GI fiber 2a to the beam waist of the emitted light formed by this GI fiber is 550 μm. Become.
【００３８】図２（ｂ）に示すように、ｎ＝１．４６の
屈折率をもつコアレスファイバ３をＧＩファイバ２Ａに
放電による融着加工により接続し、１１００μｍの長さ
でカットした。次いで、図２（ｃ）に示すように、ＧＩ
ファイバ２Ａと同じＧＩファイバ２Ｂ、シングルモード
ファイバ１Ｂをこの順に融着接続し光ファイバ体Ｆ１を
作製した。As shown in FIG. 2B, a coreless fiber 3 having a refractive index of n = 1.46 was connected to the GI fiber 2A by fusion welding by electric discharge, and cut into a length of 1100 μm. Next, as shown in FIG.
The same GI fiber 2B and single mode fiber 1B as the fiber 2A were fusion-spliced in this order to produce an optical fiber body F1.
【００３９】次に、図２（ｄ）に示すように、ミラー指
数で（１００）面を主面とする単結晶シリコンから成る
基板にＫＯＨ水溶液による異方性エッチングを施し、幅
１４０μｍでミラー指数で｛１１１｝面を斜面とするフ
ァイバ搭載Ｖ溝１３を形成し、この基体５（長さ５ｍ
ｍ、幅３ｍｍ、厚さ１ｍｍ）に光ファイバ体Ｆ１を設置
し、エポキシ系樹脂である熱硬化性接着剤でこれを固定
した。Next, as shown in FIG. 2D, an anisotropic etching with a KOH aqueous solution was performed on a substrate made of single crystal silicon having a (100) plane as a principal surface with a Miller index and a Miller index of 140 μm. To form a fiber mounting V-groove 13 having a {111} plane as a slope.
(m, width 3 mm, thickness 1 mm), and the optical fiber body F1 was fixed with an epoxy resin thermosetting adhesive.
【００４０】次に、図２（ｅ）に示すように、コアレス
ファイバ３を分断するべく、光学素子搭載用溝１４（幅
８００μｍ）をダイサーにより切削加工で形成した。そ
して、図２（ｆ）に示すように、厚さ７００μｍの光学
素子４（光アイソレータ）を光学素子搭載用溝１４に設
置し、屈折率ｎ＝１．４６に調整したエポキシ系樹脂で
ある紫外線硬化型屈折率整合接着剤を、光学素子４とコ
アレスファイバ３の間隙および周辺に隙間なく充填し固
定した。このときの挿入損失は光学素子とあわせ０．５
１ｄＢであった。Next, as shown in FIG. 2E, an optical element mounting groove 14 (width 800 μm) was formed by cutting with a dicer in order to cut the coreless fiber 3. Then, as shown in FIG. 2 (f), an optical element 4 (optical isolator) having a thickness of 700 μm is installed in the optical element mounting groove 14, and an ultraviolet ray which is an epoxy resin adjusted to have a refractive index n = 1.46. The hardening type refractive index matching adhesive was filled and fixed in the gap between the optical element 4 and the coreless fiber 3 and the periphery thereof without any gap. The insertion loss at this time is 0.5
It was 1 dB.
【００４１】なお、本実施例では光ファイバと基板の固
定にエポキシ系樹脂である熱硬化型接着剤を用いたが、
より信頼性の高い低融点ガラスやハンダを用いても良
い。In this embodiment, a thermosetting adhesive which is an epoxy resin is used for fixing the optical fiber and the substrate.
A more reliable low melting point glass or solder may be used.
【００４２】〔例２〕本発明の光ファイバ体Ｆ１を用
い、基体にフェルールを用いた実施例を図３に示す。例
１と同様に作製した光ファイバ体Ｆ１を、直径φ１．２
５ｍｍ、長さ１０ｍｍのジルコニア製フェルール６に挿
入し固定した。光ファイバの固定には熱硬化型エポキシ
接着剤を用いた。Example 2 FIG. 3 shows an embodiment using the optical fiber body F1 of the present invention and using a ferrule as a base. The optical fiber body F1 produced in the same manner as in Example 1
It was inserted and fixed in a zirconia ferrule 6 having a length of 5 mm and a length of 10 mm. A thermosetting epoxy adhesive was used for fixing the optical fiber.
【００４３】さらに、コアレスファイバ３を分断する位
置でフェルール６に幅８００μｍの光学素子搭載用溝１
４をダイサーにより形成した。そして、この光学素子搭
載用溝１４に厚さ７００μｍの光学素子４（光アイソレ
ータ）を挿入し、屈折率ｎ＝１．４６の紫外線硬化型接
着剤７を充填し固定した。このときの挿入損失は光学素
子の損失も含め０．４４ｄＢであった。Further, an optical element mounting groove 1 having a width of 800 μm is formed in the ferrule 6 at a position where the coreless fiber 3 is divided.
4 was formed with a dicer. Then, an optical element 4 (optical isolator) having a thickness of 700 μm was inserted into the optical element mounting groove 14 and filled and fixed with an ultraviolet curable adhesive 7 having a refractive index n = 1.46. The insertion loss at this time was 0.44 dB including the loss of the optical element.
【００４４】また、フェルール６の内径精度はサブミク
ロンオーダーで保証されており、なおかつファイバの全
周方向から保持されるため、同軸度やファイバの光直進
性はＶ溝付き基板より優れている。また、一体であった
コアレスファイバ３を分断しているため軸ずれは原理的
に発生しない。The inner diameter accuracy of the ferrule 6 is guaranteed on the order of submicrons, and is maintained from the entire circumferential direction of the fiber, so that the coaxiality and the optical straightness of the fiber are superior to those of the V-grooved substrate. Further, since the integrated coreless fiber 3 is divided, no axial deviation occurs in principle.
【００４５】〔例３〕例２のフェルール内に組み立てた
光学系において、ＧＩファイバコリメータを２つ用い光
学素子を挟み込んで固定したものである。Example 3 In the optical system assembled in the ferrule of Example 2, two GI fiber collimators were used and the optical element was sandwiched and fixed.
【００４６】図４に示すように、シングルモードファイ
バ１Ａの先端に、△＝０．８５％、コア径１０５μｍ、
収束パラメータＡ＝３．３７×１０-6μｍ-2、Ｐ＝０．
２５８（６５３μｍ）のＧＩファイバ２Ａを放電による
融着加工で接続した。As shown in FIG. 4, at the tip of the single mode fiber 1A, △ = 0.85%, core diameter 105 μm,
Convergence parameters A = 3.37 × 10 −6 μm −2 , P = 0.
A 258 (653 μm) GI fiber 2A was connected by fusion processing using electric discharge.
【００４７】周囲の媒質がｎ＝１．４６（光ファイバの
屈折率相当）であれば、ＧＩファイバ２Ａの端面１５か
ら、このＧＩファイバで形成される出射光のビームウェ
ストまでの距離は５５０μｍとなる。If the surrounding medium is n = 1.46 (corresponding to the refractive index of the optical fiber), the distance from the end face 15 of the GI fiber 2A to the beam waist of the emitted light formed by this GI fiber is 550 μm. Become.
【００４８】厚さ７００μｍの光学素子を実装するの
で、２００μｍ（５５０−７００／２）の長さでｎ＝
１．４６の屈折率をもつコアレスファイバ３Ａを、ＧＩ
ファイバ２Ａに放電による融着加工で接続して、ＧＩフ
ァイバコリメータ１２を作製した。Since an optical element having a thickness of 700 μm is mounted, n = 200 μm (550−700 / 2).
A coreless fiber 3A having a refractive index of 1.46 is
The GI fiber collimator 12 was manufactured by connecting the fiber 2A to the fiber 2A by fusion processing by electric discharge.
【００４９】φ１．２５ｍｍ、長さ１０ｍｍのジルコニ
ア製フェルール６に、φ１２０μｍで厚さ７００μｍの
円筒状に加工した超小型の光アイソレータ４を挿入し、
フェルール６の両端からＧＩファイバコリメータ１２
に、屈折率ｎ＝１．４６の熱硬化性エポキシ接着剤を塗
布し、これを硬化させて、光アイソレータ４を固定し
た。An ultra-small optical isolator 4 processed into a cylindrical shape having a diameter of 120 μm and a thickness of 700 μm is inserted into a zirconia ferrule 6 having a diameter of 1.25 mm and a length of 10 mm.
GI fiber collimator 12 from both ends of ferrule 6
Then, a thermosetting epoxy adhesive having a refractive index of n = 1.46 was applied and cured, and the optical isolator 4 was fixed.
【００５０】光ファイバの端面は切断時においては劈開
によるが、ダイサーによる切削面や研磨面より平滑性が
高いため、面散乱による損失が低減できる。また、ＧＩ
ファイバコリメータ１２を光学素子（光アイソレータ
４）に突き当てる構造なので隙間を極少にすることがで
きる。Although the end face of the optical fiber is cleaved at the time of cutting, the loss due to surface scattering can be reduced because the end face of the optical fiber is smoother than the cut or polished face by the dicer. Also, GI
Since the structure is such that the fiber collimator 12 abuts against the optical element (optical isolator 4), the gap can be minimized.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光ファイ
バ体によれば、以下の顕著な効果を奏することができ
る。As described above, according to the optical fiber of the present invention, the following remarkable effects can be obtained.
【００５２】・レンズを用いないので簡略な構成で安価
に作製が可能である。Since a lens is not used, it can be manufactured at a low cost with a simple configuration.
【００５３】・ＧＩファイバの長さ調整のみで光学系が
形成できるため、調整軸が少く、光学素子を容易に配設
可能である（分断方式は軸合わせ不要）。Since the optical system can be formed only by adjusting the length of the GI fiber, the number of adjustment axes is small, and the optical element can be easily arranged (the division method does not require axis alignment).
【００５４】・焦点距離が予め調整されたコアレスファ
イバで固定されているため安定性に優れる。Excellent stability because the focal length is fixed by a coreless fiber whose adjustment is made in advance.
【００５５】・まず、光ファイバの長さで光学調整を行
い、後から光学素子をアライメントフリーで搭載可能で
あるので、光学素子自体は耐熱性がなくとも、光ファイ
バをハンダや低融点ガラス等の高温固定方法で固定可能
である。なお、通常は光学素子を設置した後にレンズや
光ファイバの調整を行うため、光ファイバの固定に高温
プロセスを使用できない。First, optical adjustment is performed with the length of the optical fiber, and the optical element can be mounted later without alignment. Therefore, even if the optical element itself does not have heat resistance, the optical fiber can be soldered or made of low melting point glass. Can be fixed by the high-temperature fixing method described above. Since the lens and the optical fiber are usually adjusted after the optical element is installed, a high-temperature process cannot be used for fixing the optical fiber.
【００５６】・コアレスファイバは空気（ｎ＝１）より
屈折率が高いので、ビームの広がりが少なく、そのため
結合効率とトレランスが大きい。Since the coreless fiber has a higher refractive index than air (n = 1), the beam spread is small, so that the coupling efficiency and the tolerance are large.
【００５７】・光学素子と光ファイバの間に屈折率整合
整合剤を充填することにより、光ファイバ端面で光が反
射しない。また、間隙が充填されているため、光学素子
やファイバの端面での結露や汚れが発生しない。By filling the refractive index matching agent between the optical element and the optical fiber, light is not reflected on the end face of the optical fiber. Further, since the gap is filled, no dew condensation or contamination occurs on the end face of the optical element or the fiber.
【図１】本発明に係る光ファイバ体を模式的に説明する
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an optical fiber body according to the present invention.
【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る光ファイバ体の
作製工程を模式的に説明する図であり、（ａ）〜（ｆ）
は斜視図、（ｇ）は断面図である。FIGS. 2 (a) to 2 (g) are diagrams schematically illustrating a process for producing an optical fiber body according to the present invention, and FIGS.
Is a perspective view, and (g) is a sectional view.
【図３】本発明に係る光ファイバ体の実施形態を模式的
に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the optical fiber body according to the present invention.
【図４】本発明に係る光ファイバ体の実施形態を模式的
に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing an embodiment of the optical fiber body according to the present invention.
【図５】従来の光学系を模式的に説明する断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a conventional optical system.
【図６】従来の光学系を模式的に説明する断面図であ
る。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a conventional optical system.
【図７】コア拡大ファイバの対向間隔と結合損失の関係
を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the facing distance of the core-enlarged fiber and the coupling loss.
【図８】従来の光学系を模式的に説明する断面図であ
る。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a conventional optical system.
【図９】ＧＩファイバ内の光線の挙動を説明する模式図
である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the behavior of light rays in a GI fiber.
【符号の説明】 １Ａ、１Ｂ：シングルモードファイバ ２Ａ、２Ｂ：ＧＩファイバ ３：コアレスファイバ ４：光学素子 ５：基体 ６：フェルール ７：屈折率整合接着剤 ８：レンズ ９：ホルダ １０：パッケージ １１：コア拡大ファイバ １２：ＧＩファイバコリメータ １３：ファイバ固定用Ｖ溝 １４：光学素子搭載用溝 １５：端面 １６：間隙 Ｆ１：光ファイバ体 Ｍ１：光モジュール[Description of Signs] 1A, 1B: Single mode fiber 2A, 2B: GI fiber 3: Coreless fiber 4: Optical element 5: Base 6: Ferrule 7: Refractive index matching adhesive 8: Lens 9: Holder 10: Package 11: Core expanded fiber 12: GI fiber collimator 13: V groove for fixing fiber 14: groove for mounting optical element 15: end face 16: gap F1: optical fiber body M1: optical module
Claims (6)
イデッドインデックスファイバの一端を接続し、該グレ
イデッドインデックスファイバの他端に、焦点距離調節
用のコアレスファイバの一端を接続していることを特徴
とする光ファイバ体。1. An end of a graded index fiber is connected to one end of a single mode fiber, and one end of a coreless fiber for adjusting a focal length is connected to the other end of the graded index fiber. Optical fiber body.
レイデッドインデックスファイバの一端を接続し、該グ
レイデッドインデックスファイバの他端に、他のシング
ルモードファイバの一端を接続していることを特徴とす
る請求項１に記載の光ファイバ体。2. The other end of the coreless fiber is connected to one end of another graded index fiber, and the other end of the graded index fiber is connected to one end of another single mode fiber. The optical fiber body according to claim 1, wherein
の長さを規定するピッチＰが、０．２５＜Ｐ＜０．５を
満足することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ
体。3. The optical fiber body according to claim 1, wherein a pitch P defining a length of the graded index fiber satisfies 0.25 <P <0.5.
イデッドインデックスファイバの光出射端面からビーム
ウエストまでの距離の２倍であることを特徴とする請求
項２に記載の光ファイバ体。4. The optical fiber body according to claim 2, wherein a length of the coreless fiber is twice a distance from a light emitting end face of the graded index fiber to a beam waist.
の２つをコアレスファイバの他端どうしが対向するよう
に配設するとともに、前記コアレスファイバの他端どう
しの間に光学素子を介在させたことを特徴とする光モジ
ュール。5. The two optical fiber bodies according to claim 1 are disposed on a base such that the other ends of the coreless fibers face each other, and an optical element is provided between the other ends of the coreless fibers. An optical module characterized by being interposed.
配設するとともに、該基体に前記コアレスファイバを２
つに分断する溝を形成し、且つ該溝内に分断されたコア
レスファイバ間に光学素子を介在させたことを特徴とす
る光モジュール。6. An optical fiber body according to claim 2, which is provided on a base, and wherein said coreless fiber is mounted on said base.
An optical module, wherein a groove for dividing the optical fiber is formed, and an optical element is interposed between the coreless fibers divided in the groove.
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