JP2003084167A

JP2003084167A - コリメータ

Info

Publication number: JP2003084167A
Application number: JP2001278277A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Komoto; 克敏甲本; Makiko Yokoyama; 磨紀子横山; Koji Oura; 宏治大浦; Kenichiro Asano; 健一郎浅野; Yoichi Kurumiya; 洋一久留宮; Hideyuki Hosoya; 英行細谷
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高強度の光に対する耐性が高く、光の反射に
よる損失が低減されるとともに、構造が単純化されて小
型化および低価格化を達成できるコリメータを提供す
る。【解決手段】光ファイバ心線２と、石英ガラスを主成
分とするロッドレンズ１とを備えるコリメータにおい
て、前記光ファイバ心線２を前記ロッドレンズ１の一方
の端面に融着接続するとともに、内部に前記光ファイバ
心線２の先端部が配置される貫通孔４を有する石英ガラ
ス管３を設け、前記石英ガラス管３を前記ロッドレンズ
１に融着固定したものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合を行うため
の光部品に使用されるコリメータに係り、構造が単純化
され、低損失化、信頼性の向上、低価格化が実現可能な
コリメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光ファイバとロッドレンズとを
光学的に接続したコリメータにおいて、従来、該光ファ
イバとロッドレンズとを接続する方法としては、主に以
下に示す２通りの方法がある。第１の方法は、光ファイ
バとロッドレンズとを接着剤により接着する方法であ
る。この方法によれば、該光ファイバとロッドレンズと
を簡便に接続することができるが、光路中の接着剤の存
在がコリメータの信頼性を低下させるおそれがある。す
なわち、高強度の光が伝播するとき、前記接着剤が光エ
ネルギーの一部を吸収して熱を帯び、変質あるいは膨張
することがあり、このため、透過率の減少または光軸ず
れの発生して損失が増大する場合がある。

【０００３】第２の方法は、適当な補強部材を用いて光
ファイバとロッドレンズとを所定の位置に支持する方法
である。この方法によれば、高強度の光に対する耐性は
向上するが、補強部材の構造が複雑になり、製造および
組立てのコストが増大する。また、光ファイバとロッド
レンズとの間に空気層が介在するので、光の反射により
損失が増大するおそれがある。光の反射を防止するため
に、光ファイバとロッドレンズとの対向するそれぞれの
端面に反射防止膜（ＡＲコート）を設けることもある
が、コストが嵩むことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、高強度の光に対する耐性が高く、反射による損失
が低減されるとともに、構造が単純化されて小型化およ
び低価格化を達成できるコリメータを提供することを課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、光ファイバ心線と、石英ガラスを主成分と
するロッドレンズとを備えるコリメータにおいて、前記
光ファイバ心線が前記ロッドレンズの一方の端面に融着
接続されているとともに、内部に前記光ファイバ心線の
先端部が配置される貫通孔を有する石英ガラス管を備
え、前記石英ガラス管が前記ロッドレンズに融着固定さ
れているコリメータを提供する。

【０００６】本発明においては、前記石英ガラス管の外
径と前記ロッドレンズの外径とを等しくし、前記石英ガ
ラス管の外周と前記ロッドレンズの外周とが一致するよ
うに融着固定されていることが望ましい。これにより、
該コリメータの側面の凹凸がなくなり、このコリメータ
を覆う筐体の構造を単純化することができる。

【０００７】さらに、前記ロッドレンズと前記石英ガラ
ス管との外側に、これらを覆う金属製の筐体を設けてお
くことにより、他の部材に、ＹＡＧ溶接などの手法を用
いて溶接できるので、波長多重システム（ＷＤＭ）など
を利用した光通信分野で用いられるフィルタ型ＷＤＭ、
光アイソレータ等の種々の光部品に容易に組み込むこと
ができる。また、該コリメータの機械的耐久性を一層向
上させることができる。また、前記筐体の先端面と前記
ロッドレンズの側面との間の間隙を、ガラスフリットに
よって封止しておくことにより、該コリメータの気密性
および耐湿性が向上し、信頼性も一層高められる。

【０００８】本発明のコリメータにおいては、前記ロッ
ドレンズの他方の端面に反射防止膜を形成することがで
きる。これにより、該コリメータの先端面における反射
を低減することができる。また、前記ロッドレンズの他
方の端面に誘導体多層膜を形成することにより、取り扱
いの容易なバンドパスフィルタが得られる。これらの膜
は、該ロッドレンズが石英ガラスを主成分とするガラス
からなるため、直接蒸着することによって、形成するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。図１は、第一の実施の形態のコ
リメータの概略側面図である。図１において、符号１は
ロッドレンズ、符号２は光ファイバ心線、符号３は石英
ガラス管である。前記光ファイバ心線２の先端部は、被
覆２ｂが剥離されて光ファイバ裸線２ａが露出された状
態になっており、この光ファイバ裸線２ａの端面は、前
記ロッドレンズ１の一方の端面に融着接続されている。
さらに、前記石英ガラス管３は、光ファイバ心線２を挿
入するための貫通孔４を有し、この貫通孔４の内部に前
記光ファイバ心線２の先端部が配置された状態で、前記
石英ガラス管３は前記ロッドレンズ１に融着固定されて
いる。そして、これら全体が筐体５の内部に納められて
いる。

【００１０】前記ロッドレンズ１としては、石英ガラス
を主成分とする材料からなるロッドレンズが用いられ
る。このロッドレンズは、石英ガラスを主成分とし、そ
の屈折率が、レンズの光軸に近いほど大きく、光軸から
離れて外周に近づくほど小さくなるように、漸次変化し
て分布していることを特徴とするものである。

【００１１】このようなロッドレンズ１は、光ファイバ
裸線２ａと同様に、石英ガラスを主成分とするものなの
で、軟化点、熱膨張係数、および屈折率の差が極めて小
さい。従って、融着により容易かつ強固に接続でき、か
つ接続部における光の反射が効果的に抑制される。しか
も、光ファイバ裸線２ａとロッドレンズ１とが直接接続
されているので、高強度の光に対する耐性が著しく高い
ものとなる。前記ロッドレンズ１の寸法には特に制限を
設けないが、コリメータの小型化を達成するには、外径
を０．３〜１．９ｍｍとするのが好ましい。このロッド
レンズ１の長さは、一般的には、ロッドレンズの外径と
屈折率分布とに基づき、ピッチ長が０．２５となるよう
に決定するのが好ましい。

【００１２】さらに、前記光ファイバ心線２の先端部
は、前記石英ガラス管３の貫通孔４の内部に配置されて
いるので、前記光ファイバ心線２と前記ロッドレンズ１
との接続部が保護され、コリメータの製造中および実使
用中に接続が破壊されることが防止される。しかも、前
記石英ガラス管３は、前記ロッドレンズ１の光ファイバ
裸線２ａが接続されている端面と同一の端面に融着され
ているので、この融着作業を、光ファイバ裸線２ａの融
着接続と同時に、またはそれに引き続いて行うことがで
き、作業の単純化が図られる。しかも、石英ガラス管３
の構造は単純であり、それを得るための加工作業も容易
かつ低コストに行われる。

【００１３】前記光ファイバ裸線２ａと前記ロッドレン
ズ１との融着、および、前記石英ガラス管３と前記ロッ
ドレンズ１との融着は、放電またはＣＯ₂レーザー等の
加熱手段により接続部を局所的に加熱することによって
行うことができる。このような手段によれば、接続部周
辺の熱変形を最小限に抑えることができる。

【００１４】光ファイバ心線２の被覆部分の外径には特
に制限を設けないが、例えば、外径０．２５〜０．９ｍ
ｍのものが好適に使用できる。前記石英ガラス管３の貫
通孔４の断面の形状および内寸法は、光ファイバ心線２
を納めるのに十分であればよく、前記石英ガラス管３の
貫通孔４の内壁と光ファイバ心線２との間に間隙があっ
ても差し支えない。前記貫通孔４の断面の形状は、特に
制限を設けず、円形でも多角形でもよいが、切削面の加
工の容易さから、円形とするのが好ましい。

【００１５】さらに、光ファイバ心線２と石英ガラス管
３の貫通孔４の内壁との間の間隙には、接着剤を注入す
るか、もしくは樹脂を充填するかするのが好ましい。こ
れにより光ファイバ心線２が確実に固定されるので、光
ファイバ心線２が引っ張られたり揺さぶられたりした場
合でも、接続部が破壊されにくくなるとともに、前記間
隙への外気および湿気の侵入が防止されるので、該コリ
メータの信頼性が著しく向上される。前記接着剤として
は、従来光学用ガラス材料の接着に適用されているもの
ならばいずれの接着剤も使用できるが、例えば、エポキ
シ系、アクリル系の接着剤が好適である。前記樹脂とし
ては、気密性および耐湿性の高いものが好ましく、エポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂が例示される。

【００１６】さらに本実施の形態のコリメータにおいて
は、前記ロッドレンズ１の外径と、前記石英ガラス管３
の外径とを等しくし、前記ロッドレンズ１の外周と前記
石英ガラス管３の外周とが一致しているとともに、前記
ロッドレンズ１と前記石英ガラス管３の外側に筐体５が
設けられている。さらに前記ロッドレンズ１および前記
石英ガラス管３は、筐体５の内壁に接着剤によって固定
するのが好ましい。このような構成をとることにより、
筐体５は、内部のロッドレンズ１等の部材を安定に納め
ることができ、コリメータの機械的耐久性が向上する。
前記筐体５としては、ステンレスや銅などの気密性およ
び耐湿性に優れた金属を、概略円筒形に加工したものが
用いられる。

【００１７】さらに、筐体５の先端面とロッドレンズ１
の先端部側面の間を、ガラスフリットによって封止する
のが好ましい。これにより、ＹＡＧレーザー等を用い、
筐体５を他の部材と溶接し、コリメータの全体をハーメ
チックシールにより覆うことができ、気密性および耐湿
性に優れた光部品を製造することが可能となる。

【００１８】さらに本実施の形態においては、ロッドレ
ンズ１の他方の端面に反射防止膜７を設けることによ
り、コリメータの先端面における光の反射を低減するこ
とができる。前記反射防止膜７としては、従来コリメー
タに使用されている種類のものを用いることができる
が、例えば、Ｔａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂からなる多層膜、また
はＴｉＯ₂とＳｉＯ₂からなる多層膜であって、積層数が
１０層以下であるものが好適なものとして挙げられる。

【００１９】また、ロッドレンズ１の他方の端面に誘導
体多層膜８を形成することにより、該コリメータにバン
ドパスフィルタの機能を持たせることができる。前記誘
導体多層膜８としては、例えば、高屈折率物質としてＴ
ａ₂Ｏ₅、低屈折率物質としてＳｉＯ₂を用い、これらの
材料を交互に積層して、総膜数を約１００層、膜厚を約
３０μｍとしたものを用いることができる。誘導体多層
膜８の総膜数および各膜の材料は、用途等に応じて種々
の条件を設定することができるが、誘導体多層膜８をバ
ンドパスフィルタとして利用するためには、その総膜数
としては通常５０〜１４０層が必要とされる。

【００２０】このような誘導体多層膜８を前記ロッドレ
ンズ１上に形成するには、公知の適切な方法を用いるこ
とができるが、例えば、特願２００１−２３３９１０に
開示されたように、端面が揃うように複数のロッドレン
ズ１を配列し、真空蒸着法やスパッタリング法などの周
知の方法を用いて、前記ロッドレンズ１の端面に各層の
材料を順次成膜することによって行うことができる。

【００２１】次に、光ファイバ心線を２本有するコリメ
ータの一例について説明する。図２は、このような第二
の実施の形態を説明する概略断面図である。図２におい
て、符号１はロッドレンズ、符号２は光ファイバ心線、
符号３は石英ガラス管である。

【００２２】この第二の実施の形態は、光ファイバ心線
２を２本有することを除いては、前記第一の実施の形態
と同様の構成をとることができる。前記石英ガラス管３
の貫通孔４としては、図３に示すように、光ファイバ心
線２を１本ずつ納める２個の孔としてもよく、あるい
は、光ファイバ心線２を２本納める１個の孔としてもよ
い。この貫通孔４の断面の形状としては円形でも多角形
でもよいが、加工の容易さから、円形とするのが好まし
い。

【００２３】さらに、図４に示すように、前記光ファイ
バ心線２を、ロッドレンズ１の一端面上、互いに光軸１
０を中心とした軸対称な位置に調心されて接続し、か
つ、ロッドレンズ１の長さＬを、該ロッドレンズ１のピ
ッチ長Ｐの１／４とするのが好ましい。ここでロッドレ
ンズ１のピッチ長Ｐとは、図５に示すように、ロッドレ
ンズ１が十分に長いものと仮定し、その中を光が一定の
周期をもって光軸１０からの距離を変化させながら伝播
するとき、その周期をあらわす長手方向の長さである。

【００２４】このように設定することにより、図４に示
すように、例えば一方の光ファイバ心線２′からロッド
レンズ１に光を入射させるとき、その光はロッドレンズ
１の他方の端面において反射し、他方の光ファイバ心線
２″に集束して入射するようになる。このため、該コリ
メータを光結合分岐回路の部品として用いることができ
る。

【００２５】このように、光ファイバ心線を、ロッドレ
ンズの一端面上、互いに光軸を中心とした軸対称な位置
に調心されて接続し、かつ、ロッドレンズの長さＬを、
該ロッドレンズのピッチ長Ｐの１／４とした構造として
は、例えば、特開昭５３−６９０４７号公報に開示され
たものがある。しかし、本実施の形態の形態のコリメー
タは、前記光ファイバ心線２が前記ロッドレンズ１の一
方の端面に融着接続されているとともに、内部に前記光
ファイバ心線２、２の先端部が配置される貫通孔４を有
する石英ガラス管３を備え、前記石英ガラス管３が前記
ロッドレンズ１に融着されているので、光ファイバ心線
２とロッドレンズ１との接続部を保護するための部材の
数を少なくすることができ、一層の低コスト化が可能に
なる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コリメータの高強度光に対する耐性を著しく向上させる
とともに、小型化、低価格化、低反射特性を達成でき
る。また、ロッドレンズと光ファイバとを、単純な構造
をもち、容易に製造可能な部材によって保護することが
できるので、機械的耐久性、気密性、耐湿性にすぐれ、
信頼性の高いコリメータを低価格で提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリメータの第一の実施の形態を示
す概略側断面図である。

【図２】本発明のコリメータの第二の実施の形態を示
す概略側断面図である。

【図３】第二の実施の形態における石英ガラス管の断
面の形状を説明する概略断面図である。

【図４】第二の実施の形態における好適なロッドレン
ズの長さを説明する概略側面図である。

【図５】ロッドレンズのピッチ長を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１…ロッドレンズ、２…光ファイバ心線、３…石英ガラ
ス管、４…貫通孔、５…筐体、６…ガラスフリット、７
…反射防止膜、８…誘電体多層膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大浦宏治千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者浅野健一郎千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者久留宮洋一千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者細谷英行千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 BA32 CA16 CA18 DA04 DA05 DA06 DA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ心線と、石英ガラスを主成分
とするロッドレンズとを備えるコリメータにおいて、前
記光ファイバ心線が前記ロッドレンズの一方の端面に融
着接続されているとともに、内部に前記光ファイバ心線
の先端部が配置される貫通孔を有する石英ガラス管を備
え、前記石英ガラス管が前記ロッドレンズに融着固定さ
れていることを特徴とするコリメータ。
【請求項２】前記石英ガラス管の貫通孔が１個形成さ
れ、この貫通孔に２本以上の光ファイバ心線が配置され
ていることを特徴とするコリメータ。
【請求項３】前記石英ガラス管の貫通孔が２個以上形
成され、この貫通孔のそれぞれに光ファイバ心線が配置
されていることを特徴とするコリメータ。
【請求項４】前記石英ガラス管の外径と前記ロッドレ
ンズの外径とが等しく、かつ、前記石英ガラス管の外周
と前記ロッドレンズの外周とが一致していることを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコリメー
タ。
【請求項５】前記ロッドレンズと前記石英ガラス管と
の外側に、これらを覆う金属製の筐体が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のコリメータ。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載のコ
リメータにおいて、前記ロッドレンズの他方の端面に反
射防止膜が形成されていることを特徴とするコリメー
タ。
【請求項７】請求項１ないし５のいずれかに記載のコ
リメータにおいて、前記ロッドレンズの他方の端面に誘
導体多層膜が形成されていることを特徴とするコリメー
タ。