JP2554629B2 - Optical fiber collimator - Google Patents
Optical fiber collimatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は例えば光ファイバ通信用デバイスに用いる
ことができる光ファイバコリメータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to an optical fiber collimator that can be used, for example, in a device for optical fiber communication.
（従来の技術） 光ファイバ通信用デバイスとして、光分配器、光合分
波器、光スイッチ等があるが、このようなデバイスの構
造の一つとして第４図に示す構造がある。第４図では光
分配器の例で、光ファイバ（31）から出射した光は光学
レンズを内蔵した光ファイバコリメータ（32）によって
ほぼ平行光に変換され、ビームスプリッタ（33）に入射
する。ここで光は２つに分配され、光ファイバコリメー
タ（34）と（36）に入射し、それぞれの光は光ファイバ
（35），（37）に集光される。このようにして、１本の
光ファイバからの光信号を２本の光ファイバに分配でき
る。この構造で、ビームスプリッタ（33）のかわりに、
光透過率が波長依存性を有する誘電体多層膜フィルタを
用いれば光合分波器となる。また、ビームスプリッタ部
分に可動プリズムを配置すれば光スイッチとなる。さら
に、光ファイバコリメータ（34），（36）のかわりに光
学レンズを内蔵した発光あるいは受光素子を配置しても
よい。このように光ファイバコリメータを用いると、種
々のデバイスが簡易に構成できる。(Prior Art) Optical fiber communication devices include optical distributors, optical multiplexers / demultiplexers, and optical switches. One of the structures of such devices is the structure shown in FIG. FIG. 4 shows an example of an optical distributor, in which the light emitted from the optical fiber (31) is converted into substantially parallel light by an optical fiber collimator (32) having an optical lens and is incident on a beam splitter (33). Here, the light is divided into two and is incident on the optical fiber collimators (34) and (36), and the respective lights are condensed on the optical fibers (35) and (37). In this way, the optical signal from one optical fiber can be distributed to the two optical fibers. With this structure, instead of the beam splitter (33),
An optical multiplexer / demultiplexer can be obtained by using a dielectric multilayer film filter whose light transmittance has wavelength dependence. Further, if a movable prism is arranged in the beam splitter portion, it becomes an optical switch. Further, instead of the optical fiber collimators (34) and (36), a light emitting or light receiving element having an optical lens may be arranged. By using the optical fiber collimator as described above, various devices can be easily configured.
ところで、光デバイスをより簡易に組立てるために、
基板（39）上に位置決め部材（38）を配置しておき、こ
れに光ファイバコリメータ（32）、（34）、（36）やビ
ームスプリッタ（33）を押し付け無調整位置決めする方
法や、さらに、こうして無調整位置決めしたのち、第２
の基板を光ファイバコリメータとビームスプリッタ上に
のせ、接着剤や半田を用いて、第２の基板上に光ファイ
バコリメータとビームスプリッタを固定し、それらの配
置ごと写し取る方法などが提案されている。このような
組立方法では光ファイバコリメータの特性として、光フ
ァイバコリメータの外形から決まる中心軸と光軸が一致
していることが必要である。By the way, in order to assemble the optical device more easily,
A positioning member (38) is arranged on the substrate (39), and the optical fiber collimators (32), (34), (36) and the beam splitter (33) are pressed against this for non-adjusting positioning, and further, After positioning in this way without adjustment, the second
There is proposed a method in which the substrate of (1) is placed on the optical fiber collimator and the beam splitter, the adhesive and solder are used to fix the optical fiber collimator and the beam splitter on the second substrate, and their arrangement is copied. In such an assembling method, as a characteristic of the optical fiber collimator, it is necessary that the central axis determined by the outer shape of the optical fiber collimator and the optical axis coincide with each other.
第５図に従来の光ファイバコリメータの構造を示す。
ナイロンジャケットファイバ（41）のナイロン被覆の一
部が除去され、コアとクラッドから成るガラスファイバ
（42）はフェルール（43）に挿入され、先端部は鏡面に
仕上げておく、ファイバ先端部にはガラススペーサ（4
5）を貼り合せ、円柱スリーブ（44）の中に挿入し、さ
らに球レンズ（46）を挿入して無調整で組立可能とする
ものである。ところで、この光ファイバコリメータの外
形から決まる中心軸と光軸が一致するための条件とし
て、光ファイバおよびフェルールに偏心がないことのほ
か以下の条件が必要である。FIG. 5 shows the structure of a conventional optical fiber collimator.
Part of the nylon coating of the nylon jacket fiber (41) is removed, the glass fiber (42) consisting of the core and the clad is inserted into the ferrule (43), and the tip is mirror-finished. Spacer (4
5) are bonded together, inserted into the cylindrical sleeve (44), and then the spherical lens (46) is inserted to enable assembly without adjustment. By the way, in addition to the fact that the optical fiber and the ferrule have no eccentricity, the following conditions are necessary for the central axis determined by the outer shape of the optical fiber collimator to coincide with the optical axis.
（Ａ）フェルール外径、球レンズ外形と円柱スリーブ内
径が１〜３μｍ程度の精度で一致していること。(A) The outer diameter of the ferrule, the outer diameter of the spherical lens, and the inner diameter of the cylindrical sleeve must match with accuracy of about 1 to 3 μm.
（Ｂ）円柱スリーブ外径の中心軸と円柱スリーブ内径の
中心軸のなす角は１′〜３′程度の精度で一致している
こと。(B) The angle formed by the center axis of the outer diameter of the cylindrical sleeve and the center axis of the inner diameter of the cylindrical sleeve should match with an accuracy of about 1'to 3 '.
（発明が解決しようとする問題点） 従って、フェルールはもちろん、円柱スリーブや球レ
ンズは非常に高精度に加工する必要があり、部品コスト
が高くなる欠点を有していた。この結果、無調整組立て
によって、組立コストが低くなっても部品コストが高く
なり、全体としてはやはり高価になり、無調整組立の利
点が十分生かされなかった。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, not only the ferrule but also the cylindrical sleeve and the spherical lens need to be processed with extremely high precision, and there is a drawback that the cost of parts becomes high. As a result, the unadjusted assembly raises the component cost even if the assembling cost is low, and also becomes expensive as a whole, and the advantages of the unadjusted assembly are not fully utilized.
さらに、従来の光ファイバコリメータでは光学レン
ズ、フェルール、円柱スリーブ等の熱膨脹率が異なるた
めに歪が生じ、このため温度特性や長期的信頼性が劣化
するなどの問題点があった。Further, in the conventional optical fiber collimator, distortion occurs due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the optical lens, the ferrule, the cylindrical sleeve, and the like, which causes a problem that the temperature characteristics and long-term reliability deteriorate.
本発明は上述した従来の光ファイバコリメータの欠点
を改良したもので、高精度で低価格、さらに温度特性、
長期的信頼性にも優れた光ファイバコリメータとその製
造法を提供することを目的とする。The present invention is an improvement of the above-mentioned drawbacks of the conventional optical fiber collimator.
An object is to provide an optical fiber collimator excellent in long-term reliability and a manufacturing method thereof.
（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は光ファイバを挿入すべきフェルー
ルと、フェルールの前面に配置されたスペーサと、その
スペーサとの間に空隙を設けるように配置された光学レ
ンズと、前記フェルール、光学レンズを保持する保持部
を備えたスリーブとからなる光ファイバコリメータにお
いて、前記スリーブの保持部にはその保持部の周方向の
長さよりも周方向の長さが短い複数のスリット部がスリ
ーブの周方向にほぼ等間隔に設けられていることを特徴
とする。(Means for Solving the Problems) That is, the present invention relates to a ferrule into which an optical fiber is to be inserted, a spacer arranged on the front surface of the ferrule, and an optical lens arranged so as to provide a space between the spacer and the spacer. In the optical fiber collimator consisting of the ferrule and a sleeve having a holding portion for holding the optical lens, the holding portion of the sleeve has a plurality of circumferential lengths shorter than the circumferential length of the holding portion. It is characterized in that the slit portions are provided at substantially equal intervals in the circumferential direction of the sleeve.
（作用） 本発明によれば、フェルール、光学レンズ、スリーブ
の各部品の精度を高めなくとも、組上げた光ファイバコ
リメータはその外形から決まる中心軸と光軸とを高精度
に一致させることができる。(Operation) According to the present invention, the assembled optical fiber collimator can accurately match the central axis and the optical axis determined by the outer shape of the assembled optical fiber collimator without increasing the accuracy of the ferrule, the optical lens and the sleeve. .
また、この構成によりレンズ、フェルールをより均一
にあらゆる方向から締め付けることができ、フェルール
とレンズの芯出しをより高精度に実現できると共に、ス
ペーサと光学レンズとの間の空隙により熱膨張歪みを吸
収できることとなる。Also, with this configuration, the lens and ferrule can be tightened more uniformly from all directions, the ferrule and lens can be centered with higher accuracy, and the thermal expansion strain is absorbed by the gap between the spacer and the optical lens. It will be possible.
（実施例） 以下図面を参照して、本発明を詳細に説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
ここで参考のため、改良された従来の光ファイバーコ
リメータの構成を第１図を用いて説明する。（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図である。ナイロンジャケットファ
イバ（１）のナイロン被覆の一部を除去し、ガラスファ
イバ（６）をむき出す。次にファイバをフェルール
（２）に挿入し、固定する。ファイバ端面（10）は研磨
などの方法で鏡面に加工しておき、ガラススペーサ
（３）を接着固定する。このガラススペーサはほぼレン
ズの焦点にファイバ端面が無調整で配置できるようにす
るものである。光ファイバ、ガラススペーサ付フェルー
ルはスリット付円柱スリーブ（５）に挿入し、さらに球
レンズ（４）を挿入する。この光ファイバコリメータは
光ファイバから出射した光は球レンズ（４）によりほぼ
平行光に交換し、コリメータ外形から定まる中心軸とほ
ぼ一致した光軸を有する。また、逆に、この光軸方向か
ら平行光が光ファイバコリメータに入射すると、球レン
ズ（４）により光ファイバに集光されるものである。Here, for reference, the configuration of the improved conventional optical fiber collimator will be described with reference to FIG. (A) is a perspective view and (b) is a sectional view. A part of the nylon coating of the nylon jacket fiber (1) is removed and the glass fiber (6) is exposed. Next, the fiber is inserted into the ferrule (2) and fixed. The fiber end surface (10) is processed into a mirror surface by a method such as polishing, and the glass spacer (3) is fixed by adhesion. This glass spacer allows the fiber end face to be placed at the focal point of the lens without adjustment. The optical fiber and the ferrule with glass spacer are inserted into the cylindrical sleeve with slit (5), and then the spherical lens (4) is inserted. In this optical fiber collimator, the light emitted from the optical fiber is exchanged into substantially parallel light by the spherical lens (4), and has an optical axis substantially coincident with the central axis determined from the outer shape of the collimator. On the contrary, when parallel light enters the optical fiber collimator from this optical axis direction, it is condensed on the optical fiber by the spherical lens (4).
次に本発明による光ファイバコリメータの実施例を第
２図を用いて説明する。Next, an embodiment of the optical fiber collimator according to the present invention will be described with reference to FIG.
第１図の説明と同様に、ナイロンジャケットファイバ
（１）はフェルール（２）に挿入され固定される。光フ
ァイバを挿入したフェルールはスリット付き円柱スリー
ブ（21）の一方の挿入口に挿入され、他方の挿入口から
は球レンズの側面を円筒状に加工した光学レンズ（22）
が挿入される。As in the description of FIG. 1, the nylon jacket fiber (1) is inserted into the ferrule (2) and fixed. The ferrule with the optical fiber inserted is inserted into one of the insertion holes of the cylindrical sleeve with slit (21), and from the other insertion port, the side surface of the spherical lens is processed into a cylindrical optical lens (22).
Is inserted.
ここで本発明においては、光ファイバコリメータは複
数のスリットが挿入口の周方向にほぼ等間隔に設けられ
ており、例えば第２図においてはそれぞれの挿入口に３
つずつスリットを設けている。このような構成によりレ
ンズ、フェルールをより均一にあらゆる方向から締め付
けることができ、フェルールとレンズの芯出しをより高
精度に実現できる。Here, in the present invention, the optical fiber collimator is provided with a plurality of slits at substantially equal intervals in the circumferential direction of the insertion port. For example, in FIG.
Each has a slit. With such a configuration, the lens and the ferrule can be tightened more uniformly from all directions, and the ferrule and the lens can be centered with higher accuracy.
第２図においては球レンズを用いた構成につき説明し
たが、球レンズに代えて屈折率に分布を持たせた棒状レ
ンズを用いても良い。またスリット付きスリーブの外径
は円柱状でなくとも良く、例えば第３図に示す如く、角
柱状のスリーブ（23）を用いて本発明の光ファイバコリ
メータを構成しても良い。Although the configuration using the spherical lens is described in FIG. 2, a rod-shaped lens having a distribution of refractive index may be used instead of the spherical lens. The outer diameter of the sleeve with slits does not have to be cylindrical, and the optical fiber collimator of the present invention may be configured using a prismatic sleeve (23) as shown in FIG. 3, for example.
本発明による第１の特徴はスリット付円柱スリーブを
用いる点である。このスリット付円柱スリーブの内径は
レンズおよびフェルール外径より５〜100μｍ程度小さ
くしておく。すると、スリット付円柱状スリーブはフェ
ルールと球レンズをほぼ円周方向から締付けるため、フ
ェルールと球レンズの外径が一致してなくとも、芯出し
される。また、第２図に示したスリット付円柱スリーブ
は板を円柱状に曲げて製作することができ、一般に板厚
の均一性は極めて優れており、円柱スリーブの外径と内
径の中心軸は一致する。したがって、本発明による光フ
ァイバコリメータはコリメータ外形から定まる中心軸と
光軸は極めて高精度に一致したものとなる。さらに、ス
リット付円柱スリーブは曲げ加工が可能で、生産性に優
れ、低価格化を可能とする。The first feature of the present invention is that a cylindrical sleeve with slit is used. The inner diameter of the cylindrical sleeve with slit is made smaller than the outer diameter of the lens and the ferrule by about 5 to 100 μm. Then, since the cylindrical sleeve with slit tightens the ferrule and the spherical lens from the substantially circumferential direction, the ferrule and the spherical lens are centered even if their outer diameters do not match. The slitted cylindrical sleeve shown in FIG. 2 can be manufactured by bending a plate into a cylindrical shape, and generally the plate thickness is extremely uniform, and the outer diameter and the inner diameter of the cylindrical sleeve coincide with each other. To do. Therefore, in the optical fiber collimator according to the present invention, the central axis defined by the outer shape of the collimator and the optical axis coincide with each other with extremely high accuracy. In addition, the cylindrical sleeve with slits can be bent, has excellent productivity, and enables cost reduction.
本発明の第２の特徴は球レンズ（４）とガラススペー
サ（３）の間に間隙（７）を形成している点である。こ
の間隙は通常数μｍ程度であり、レンズ、フェルール、
スリット付円柱スリーブの熱膨脹率の違いによって生じ
る歪を吸収する間隙である。このような間隙を得る一つ
の方法は、例えばスリット付円柱スリーブにガラススペ
ーサを貼り合せたフェルール、球レンズを挿入した後、
フェルールとスリット付円柱スリーブを接着剤もしくは
半田（９）で固定する。球レンズはガラススペーサに突
き当るように十分押し込み、光ファイバコリメータを使
用する温度範囲で１サイクルのヒートサイクルを行な
う。こうして、室温にもどすと、熱膨脹率の差による歪
を吸収するのに必要な間隙（７）が形成される。しかる
のち、球レンズとスリット付スリーブを接着剤もしくは
カラスハンダ（８）などで固定する。別の方法としては
スリット部から必要な間隙が得られる厚さの細長いスペ
ーサを挿入し、球レンズとガラススペーサを貼合せたフ
ェルールを固定したのち、スリットから挿入したスペー
サをぬき取ればよい。前者の方法はスリット付円柱スリ
ーブが球レンズを締付ける力により仮止めできることを
利用したものであり、後者の方法はスリットのすき間を
利用したものである。いずれも本発明の特徴を利用して
実現できる方法であり、従来の円柱スリーブでは実現困
難である。The second feature of the present invention is that a gap (7) is formed between the spherical lens (4) and the glass spacer (3). This gap is usually on the order of a few μm, and the lens, ferrule,
It is a gap that absorbs the strain caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of the cylindrical sleeve with slit. One method of obtaining such a gap is, for example, after inserting a ferrule or a spherical lens in which a glass spacer is attached to a slitted cylindrical sleeve,
The ferrule and the cylindrical sleeve with slit are fixed with an adhesive or solder (9). The ball lens is pushed sufficiently so that it hits the glass spacer, and one cycle of heat is performed in the temperature range where the optical fiber collimator is used. Thus, upon returning to room temperature, the gap (7) necessary to absorb the strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion is formed. After that, the ball lens and the sleeve with slit are fixed with an adhesive or a crow solder (8). As another method, an elongated spacer having a thickness capable of obtaining a necessary gap can be inserted from the slit portion, a ferrule having a spherical lens and a glass spacer attached thereto can be fixed, and then the spacer inserted from the slit can be removed. The former method utilizes the fact that the cylindrical sleeve with slit can be temporarily fixed by the force of tightening the spherical lens, and the latter method utilizes the gap of the slit. Both are methods that can be realized by utilizing the features of the present invention, and are difficult to realize with the conventional cylindrical sleeve.
このような間隙はきわめて小さく、温度変化によって
間隙が変化しても、光ファイバコリメータの特性に影響
を与えるものとはならない。むしろ間隙により歪が生じ
ないことによる効果のほうが大きく、温度特性、信頼性
に優れた光ファイバコリメータとなる。Such a gap is extremely small, and even if the gap changes due to temperature change, it does not affect the characteristics of the optical fiber collimator. Rather, the effect of not generating distortion due to the gap is greater, and the optical fiber collimator has excellent temperature characteristics and reliability.
本発明によれば、光ファイバコリメータの中心軸と光
軸を高精度に一致させることができ、温度特性、信頼性
も良好な光ファイバコリメータを得ることができる。さ
らに、光ファイバコリメータのスリーブは生産性が高い
構造であり、光ファイバコリメータを低価格化すること
ができる。According to the present invention, the central axis and the optical axis of the optical fiber collimator can be matched with each other with high accuracy, and an optical fiber collimator having excellent temperature characteristics and reliability can be obtained. Further, the sleeve of the optical fiber collimator has a highly productive structure, and the cost of the optical fiber collimator can be reduced.
第１図は改良された従来例による光ファイバコリメータ
の斜視図及び断面図、第２図，第３図は本発明による光
ファイバコリメータの実施例を示す斜視図、第４図は本
発明の光ファイバコリメータを用いて製作できる光デバ
イスの構成図、第５図は従来の光ファイバコリメータの
斜視図である。 １……ナイロンジャケットファイバ、２……フェルー
ル、３……ガラススペーサ、４……球レンズ、５……ス
リット付円柱スリーブ。FIG. 1 is a perspective view and a sectional view of an optical fiber collimator according to an improved conventional example, FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an embodiment of the optical fiber collimator according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of an optical device that can be manufactured using a fiber collimator, and FIG. 5 is a perspective view of a conventional optical fiber collimator. 1 ... Nylon jacket fiber, 2 ... Ferrule, 3 ... Glass spacer, 4 ... Ball lens, 5 ... Cylindrical sleeve with slit.
Claims (2)
ェルールの前面に配置されたスペーサと、そのスペーサ
との間に空隙を設けるように配置された光学レンズと、
前記フェルール、光学レンズを保持する保持部にその保
持部の周方向の長さよりも周方向の長さが短い複数のス
リット部がほぼ等間隔に設けられたスリーブとからなる
光ファイバコリメータ。1. A ferrule into which an optical fiber is to be inserted, a spacer arranged on the front surface of the ferrule, and an optical lens arranged so that a space is provided between the spacer and the spacer.
An optical fiber collimator comprising: a holding part for holding the ferrule and the optical lens; and a sleeve in which a plurality of slit parts having a circumferential length shorter than the circumferential length of the holding part are provided at substantially equal intervals.
光学レンズの外径よりも小さく、前記スリーブの内径と
前記フェルール及び光学レンズの外径との差は５μｍ乃
至100μｍであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光ファイバコリメータ。2. The inner diameter of the sleeve is smaller than the outer diameters of the ferrule and the optical lens, and the difference between the inner diameter of the sleeve and the outer diameter of the ferrule and the optical lens is 5 μm to 100 μm. Claim 1st
An optical fiber collimator according to the item.
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| Date | Code | Title | Description |
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