JP3051349B2 - ボールレンズを用いた光結合系装置及び光結合系製造方法 - Google Patents

ボールレンズを用いた光結合系装置及び光結合系製造方法

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JP3051349B2
JP3051349B2 JP8292949A JP29294996A JP3051349B2 JP 3051349 B2 JP3051349 B2 JP 3051349B2 JP 8292949 A JP8292949 A JP 8292949A JP 29294996 A JP29294996 A JP 29294996A JP 3051349 B2 JP3051349 B2 JP 3051349B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はボールレンズを用い
た光結合系に係り、特に光軸からボールレンズの中心軸
を一定距離オフセットさせるのに必要な整列技術を向上
させ、且つ整列時に整列道具を使用しないボールレンズ
を用いた光結合系装置及び光結合系製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の技術による光結合系の構成
を示す概略図である。前記図１によれば、前記光結合系
は、光ファイバ８６を支持するフェルール８４が設置さ
れ、前記フェルール８４の周りには前記フェルール８４
を固定するフェルールハウジング８０が設置され、前記
フェルールハウジング８０の一側面の周りには他の光結
合系と溶接結合するための突起８２が設けられ、前記フ
ェルール８４の一側には前記光ファイバ８６から伝えら
れる光の経路の焦点を合わせるボールレンズ９０が設置
され、前記ボールレンズ９０の周りには前記ボールレン
ズ９０を支持及び固定するレンズハウジング８８が設置
されたものである。
【０００３】このように構成された光結合系の製造方法
は次の通りである。１本または多本の光ファイバ８６を
支持及び固定するためにフェルール８４を製造し、前記
フェルール８４の中心部に前記光ファイバ８６を挿入し
た後固定する。その後、前記光ファイバ８６の結合され
たフェルール８４の断面を研磨し、前記研磨されたフェ
ルール８４をエポキシまたは溶接によってフェルールハ
ウジング８０に結合した後、前記光ファイバ８６から伝
えられる光の経路の焦点を合わせるボールレンズ９０を
製造してから、前記ボールレンズ９０をレンズハウジン
グ８８に固定させる。その後、前記フェルール８４の固
定されたフェルールハウジング８０とボールレンズ９０
の固定されたレンズハウジング８８を精密な整列道具を
用いて整列させる。その後、フェルールハウジング８０
の一側面とレンズハウジング８８の一側面とを溶接して
固定させる。
【０００４】前記した方法の使用時にフェルール８４と
ボールレンズ９０を支持及び固定するそれぞれのフェル
ールハウジング８０とレンズハウジング８８をもってお
り、これらを用いて光結合系を製造する場合、エポキシ
または溶接によって固定するために製造工程が複雑にな
って生産性が落ち、且つ前記フェルールハウジング８０
とレンズハウジング８８との接合部で温度、振動及び衝
撃特性が良くなく、前記ボールレンズ９０を用いる光結
合系で反射損失を向上させるために光の経路をボールレ
ンズ９０の中心でない面にオフセットさせるので、精密
な整列器具が必ず要求されるために製品のコストが上昇
し、前記ボールレンズ９０を溶接またはエポキシでフェ
ルール８４の内部に固定するために再使用が不可能な問
題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような問題点を
解決するために、本発明の目的は、光軸からボールレン
ズの中心軸を一定距離オフセットさせるのに必要な整列
技術の難しさを解消し得るボールレンズを用いた光結合
系装置及び光結合系製造方法を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、ボールレンズを用い
る光結合系を温度や振動や衝撃などの環境特性に合うよ
うに安定した構造設計を実現し得る装置及び方法を提供
することにある。本発明のまた他の目的は、フェルール
とボールレンズの整列時に整列道具を使用せずに整列し
得る装置及び方法を提供することにある。
【０００７】本発明の別の目的は、２本以上の光ファイ
バのフェルールを用いた光結合系を製造し得る装置及び
方法を提供することにある。更に本発明の目的は、ボー
ルレンズを圧入してハウジングに固定することによりボ
ールレンズを再使用することのできる装置及び方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のボールレンズを用いた光結合系装置は、
光ファイバを支持するフェルールと、前記光ファイバか
ら伝えられる光の経路の焦点を合わせるボールレンズ
と、前記フェルールとボールレンズを整列するハウジン
グとから構成されたことを特徴とする。
【０００９】また、上記の目的を達成するために、本発
明のボールレンズを用いた光結合系製造方法は、１本の
光ファイバを支持及び固定するためにフェルールを製造
する第１過程と、前記フェルールの中心部に前記１本の
光ファイバを挿入した後固定する第２過程と、前記１本
の光ファイバが結合されたフェルールの断面を研磨する
第３過程と、前記１本の光ファイバから伝えられる光の
経路の焦点を合わせるためにアンチ−リフレクションコ
ーティング(anti-reflection coating) 処理されたボー
ルレンズを製造する第４過程と、前記フェルールとボー
ルレンズを整列するためにオフセット距離を計算してハ
ウジングを製造する第５過程と、前記フェルールをハウ
ジングに固定する第６過程と、前記ハウジングにボール
レンズを一定の圧力で圧入して固定する第７過程とから
なることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施例を詳細に説明する。本発明によるボール
レンズを用いた光結合系は、図２に示すように、光ファ
イバ１４を支持するフェルール１２が設置され、前記フ
ェルール１２の一側には前記光ファイバ１４から伝えら
れる光１８の経路焦点を合わせるためにアンチ−リフレ
クションコーティング処理されたボールレンズ１６が設
置され、前記フェルール１２とボールレンズ１６の周り
には前記フェルール１２とボールレンズ１６を整列する
ハウジング１０が設置されたものである。この際、前記
ハウジング１０は前記フェルール１２とボールレンズ１
６を同時に支持及び固定し得るように形成されている。
【００１１】このように構成された光結合系の製造方法
を次に説明する。１本の光ファイバ１４を支持及び固定
するためにフェルール１２を製造する第１過程と、前記
フェルール１２の中心部に前記１本の光ファイバ１４を
挿入した後固定する第２過程と、前記１本の光ファイバ
１４が結合されたフェルール１２の断面を研磨する第３
過程と、前記１本の光ファイバ１４から伝えられる光１
８の経路の焦点を合わせるためにアンチ−リフレクショ
ン処理したボールレンズ１６を製造する第４過程と、前
記フェルール１２とボールレンズ１６を整列するために
オフセット距離Ｄ−ｄを計算してハウジング１０を製造
する第５過程とを含み、この時、前記オフセット距離は
数式：レンズの焦点距離−レンズの半径で計算すること
ができる。尚、図５及び図６に示すように、前記光結合
系の反射損失特性を−４５ｄＢ以下に保持するようにす
るため、オフセット距離Ｄ−ｄは１００μｍ、光ファイ
バを通過した光と進行軸との角度θは８．６度となるよ
うに製造する。また、前記オフセット距離Ｄ−ｄを１０
０μｍ、光ファイバを通過した光と進行軸との角度θを
８．６度にするためには、レンズと光ファイバはアンチ
−リフレクションコーティング処理し、ボールレンズの
直径は２ｍｍ、波長は１５５μｍに製造する。そして、
前記フェルール１２をアンチ−リフレクションコーティ
ング処理した後、ハウジング１０に固定する第６過程
と、前記ハウジング１０にボールレンズ１６を一定の圧
力で圧入して固定する第７過程とをさらに含んで光結合
系を製造する。
【００１２】尚、図３に示すように、２本の光ファイバ
が配列された光結合系は、それぞれの光ファイバ２４，
２８を支持するそれぞれのフェルール２２，２６が設置
され、前記それぞれのフェルール２２，２６の一側には
前記光ファイバ２４から伝えられる光３２の経路と前記
光ファイバ２８から伝えられる光３４の経路の焦点を合
わせるためにアンチ−リフレクションコーティング処理
されたボールレンズ３０が設置され、前記それぞれのフ
ェルール２２，２６とボールレンズ３０の周りには前記
それぞれのフェルール２２，２６とボールレンズ３０を
整列するハウジング２０が設置されたものである。この
時、前記ハウジング２０は前記それぞれのフェルール２
２，２６とボールレンズ３０を同時に支持及び固定し得
るように形成され、且つ前記光結合系は２本以上の光フ
ァイバが配列されるように構成されている。
【００１３】このように構成された光結合系の製造方法
を次に説明する。２本の光ファイバ２４と光ファイバ２
８を支持及び固定するためにそれぞれのフェルール２２
とフェルール２６を製造する第１過程と、前記フェルー
ル２２の中心部に前記光ファイバ２４を挿入した後固定
し、前記フェルール２６の中心部に前記光ファイバ２８
を挿入した後固定する第２過程と、前記それぞれのフェ
ルール２２，２６の断面を研磨する第３過程と、前記光
ファイバ２４から伝えられる光３０の経路の焦点と前記
光ファイバ２８から伝えられる光３４の経路の焦点を同
時に合わせるためにアンチ−リフレクションコーティン
グ処理したボールレンズ３０を製造する第４過程と、前
記それぞれのフェルール２２，２６とボールレンズ３０
を整列するためにオフセット距離Ｄ−ｄを計算してハウ
ジング２０を製造する第５過程とを含み、この時、前記
オフセット距離は数式：レンズの焦点距離−レンズの半
径で計算することができる。尚、図５及び図６に示すよ
うに、前記光結合系の反射損失特性を−４５ｄＢ以下に
保持するために、オフセット距離Ｄ−ｄを１００μｍ，
光ファイバを通過した光と進行軸との角度θを８．６
度、前記光ファイバ間の間隔Ｌを２００μｍ，２本の光
ファイバから伝えられる光の交差支点をボールレンズの
外側面から９６０μｍに製造する。また、前記オフセッ
ト距離Ｄ−ｄを１００μｍ，光ファイバを通過した光と
進行軸との角度θを８．６度にするためには、レンズと
光ファイバはアンチ−リフレクションコーティング処理
し、ボールレンズの直径は２ｍｍ，波長は１．５５μｍ
に製造する。前記それぞれのフェルール２２，２６をア
ンチ−リフレクションコーティング処理した後ハウジン
グ２０に固定する第６過程と、前記ハウジング２０にボ
ールレンズ３０を一定の圧力で圧入して固定する第７過
程とをさらに含んで光結合系を製造する。
【００１４】図４は、本発明の光結合系を用いて作った
波長分割結合器の構成を示す概略図である。前記図４を
参照すると、前記波長分割結合器の一側では、２本の光
ファイバ４２，４６を支持するそれぞれのフェルール４
０，４４が設けられ、前記フェルール４０，４４の一側
には前記２本の光ファイバ４２，４６から伝えられる光
５０，５２の経路の焦点を合わせるためにアンチ−リフ
レクションコーティング処理されたボールレンズ４８が
設けられ、前記フェルール４０，４４とボールレンズ４
８の周りには前記フェルール４０，４４とボールレンズ
４８を固定し且つボールレンズ４８を整列するハウジン
グ３８が設けられ、前記波長分割結合器の他側には、１
本の光ファイバ６８を支持するフェルール６６が設けら
れ、前記フェルール６６の一側には前記１本の光ファイ
バ６８から伝えられる光６０の経路の焦点を合わせるた
めにアンチ−リフレクションコーティング処理されたボ
ールレンズ６４が設けられ、前記フェルール６６とボー
ルレンズ６４の周りには前記フェルール６６とボールレ
ンズ６４を固定し且つボールレンズ６４を整列するハウ
ジング６２が設けられ、前記ボールレンズ４８とボール
レンズ６４との間には前記２本の光ファイバ４２，４６
から伝えられる光５０，５２は反射し且つ１本の光ファ
イバ６８から伝えられる光６０は透過するように製造さ
れた誘電体フィルタ５６が設けられ、前記フィルタ５６
の上下端部には前記フィルタ５６を固定する支持ホルダ
５４が設けられ、このように構成された部品の離脱を防
止し且つ外部から保護するためのスリーブ３６で構成さ
れ、波長分割結合器を製造することができる。この際、
前記波長分割結合器は光ファイバの数に関係なく製造さ
れる。
【００１５】
【発明の効果】前記のように構成された本発明は次の効
果を奏する。前記ボールレンズを用いた光結合系装置及
び光結合系の製造方法は、フェルールとボールレンズを
固定するハウジングの製造時に整列するために、光軸か
らボールレンズの中心軸を一定距離オフセットさせるの
に必要な整列技術の難しさを解消することができ、且つ
前記ボールレンズを用いる光結合系を温度、振動、衝撃
などの環境特性に合うように安定した構造の設計を実現
することができ、前記フェルールとボールレンズの整列
時に整列道具を使用せずに整列することができるので、
整列時間が短縮されて生産性を向上させることができ、
さらに、２本以上の光ファイバのフェルールを用いた光
結合系の製造時にも容易に製造することができ、前記ボ
ールレンズを圧入してハウジングに固定するためにボー
ルレンズを再使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による光結合系の構成を示す概略図
である。
【図２】本発明による光結合系の構成を示す概略図であ
る。
【図３】本発明による２本の光ファイバが配列された光
結合系の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の光結合系を用いて作った波長分割結合
器の構成を示す概略図である。
【図５】本発明によるボールレンズと光ファイバ軸との
オフセット距離と反射損失との関係を示すグラフであ
る。
【図６】本発明によるボールレンズと光ファイバ軸のオ
フセット距離と出力光の進行角度との関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１０，２０，３８，６２ ハウジング １２，２２，２６，４０，４４，６６ フェルール １４，２４，２８，４２，４６，６８ 光ファイバ １６，３０，４８，６４ ボールレンズ １８，３２，３４，５０，５２，６０ 光（光ファイバ
を通過した光） ３６ スリーブ ５４ 支持ホルダ ５６ フィルタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−295210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−149611（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−110425（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−68607（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−185106（ＪＰ，Ｕ) 国際公開89／8858（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/26 - 6/34 G02B 6/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長分割結合器において、 前記波長分割結合器の一側に２本の光ファイバを支持す
    るために設けられた第１、第２のフェルールと、 前記第１、第２のフェルールの一側に設置され、前記２
    本の光ファイバから伝えられる光の経路の焦点を合わせ
    るアンチ−リフレクションコーティング処理された第１
    のボールレンズと、 前記第１、第２のフェルールと第１のボールレンズの周
    りには前記第１、第２のフェルールと第１のボールレン
    ズを固定し且つ前記第１、第２のフェルールと第１のボ
    ールレンズを整列するために設けられる第１のハウジン
    グと、 前記波長分割結合器の他側に設置されて１本の光ファイ
    バを支持する第３のフェルールと、 前記第３のフェルールの一側には前記１本の光ファイバ
    から伝えられる光の経路の焦点を合わせるために設けら
    れるアンチ−リフレクションコーティング処理された第
    ２のボールレンズと、 前記第３のフェルールと第２のボールレンズの周りには
    前記第３のフェルールと第２のボールレンズを固定し且
    つ第３のフェルールの中心軸に対して第２のボールレン
    ズの中心軸を所定距離オフセットして整列するために設
    置される第２のハウジングと、 前記第１のボールレンズと第２のボールレンズとの間に
    設置され、前記２本の光ファイバから伝えられる光は反
    射し且つ１本の光ファイバから伝えられる光は透過する
    ように製造された誘電体フィルタと、 前記フィルタの上下端部に設けられて前記フィルタを固
    定する支持ホルダと、 両側から挿入された上記第１のハウジングと第２のハウ
    ジングとを固定し、このように構成された部品の離脱を
    防止し且つ外部から保護するためのスリーブとから構成
    されることを特徴とするボールレンズを用いた光結合系
    装置。
  2. 【請求項２】 第１の光結合系は、１本の光ファイバを
    支持及び固定するためにフェルールを製造する第１過程
    と、 前記フェルールの中心部に前記１本の光ファイバを挿入
    した後固定する第２過程と、 前記１本の光ファイバが結合されたフェルールの断面を
    研磨する第３過程と、 前記１本の光ファイバから伝えられる光の経路の焦点を
    合わせるためにアンチ −リフレクションコーティング処
    理されたボールレンズを製造する第４過程と、 前記フェルールとボールレンズを整列するためにオフセ
    ット距離を計算してハウジングを製造する第５過程と、 前記フェルールをハウジングに固定する第６過程と、 前記ハウジングにボールレンズを一定の圧力で圧入して
    固定する第７過程とによって製造し、 上記第２の光結合系は、２本の光ファイバをそれぞれ支
    持及び固定するためにそれぞれのフェルールを製造する
    第１過程と、 前記フェルールの中心部に前記光ファイバを挿入した後
    固定し、前記フェルールの中心部に前記光ファイバを挿
    入した後固定する第２過程と、 前記それぞれのフェルールの断面を研磨する第３過程
    と、 前記光ファイバから伝えられる光の経路の焦点と前記光
    ファイバから伝えられる光の経路の焦点を同時に合わせ
    るためにアンチ−リフレクションコーティング処理した
    ボールレンズを製造する第４過程と、 前記それぞれのフェルールとボールレンズを整列するた
    めにオフセット距離を計算してハウジングを製造する第
    ５過程と、 前記それぞれのフェルールをハウジングに固定する第６
    過程と、 前記ハウジングにボールレンズを一定の圧力で圧入して
    固定する第７過程とによって製造し、 内部に誘電体フィルタが支持ホルダによって固定してあ
    るスリーブの両端側から第１の光結合系と第２の光結合
    系とを挿入して、該誘電体フィルタが前記第１のボール
    レンズと第２のボールレンズとの間に設置されるように
    することを特徴とするボールレンズを用いた光結合系製
    造方法。
JP8292949A 1995-11-10 1996-11-05 ボールレンズを用いた光結合系装置及び光結合系製造方法 Expired - Lifetime JP3051349B2 (ja)

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