JPH10221547A - レンズ付き光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

レンズ付き光ファイバおよびその製造方法

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JPH10221547A
JPH10221547A JP9023456A JP2345697A JPH10221547A JP H10221547 A JPH10221547 A JP H10221547A JP 9023456 A JP9023456 A JP 9023456A JP 2345697 A JP2345697 A JP 2345697A JP H10221547 A JPH10221547 A JP H10221547A
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JP
Japan
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optical fiber
lens
resin
light
face
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JP9023456A
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English (en)
Inventor
Hiroo Furuichi
浩朗 古市
Kazutami Kawamoto
和民 川本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバと光素子を効率良く結合するため
に、光ファイバの端面に光ファイバのクラッドの外径よ
り小さい最外直径で光硬化性樹脂で形成されたレンズが
付着されているレンズ付き光ファイバおよびその製造方
法を提供する。 【解決手段】光硬化性樹脂が満たされた槽中に光ファイ
バの端部を槽の底面と一定間隔を保ちながら浸液し、光
ファイバ中を導光された光硬化性樹脂の硬化用光によ
り、浸液中の光ファイバ端面に光硬化性樹脂を硬化さ
せ、光ファイバを引き上げ後、硬化部分の端部に付着し
た未硬化樹脂を、硬化用光で硬化させ、レンズを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレンズ付き光ファイ
バおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体レーザ、発光ダイオー
ド、光導波路等から出射される光を、光ファイバに光の
損失が少ないように結合する一方法として、光ファイバ
の先端部にレンズの効果を持たせるように、先端を半球
状や円錐状に加工する方法が使われている。例えば、
「光ファイバ(特開昭58−123512号公報)」の
ように光ファイバの先端部を円錐状となるように機械研
磨により加工し、その部分をアーク放電等により加熱溶
融し、先端部分を丸く滑らかにしている。また、光ファ
イバの先端に光ファイバとは別の物質を付加する例とし
て、「レンズ付コア径拡大光ファイバとその製造方法
(特開平7−294779号公報)」がある。図7に示
す様に、コア1aとクラッド1bを有する光ファイバ1
の端部を、光硬化性樹脂2が満たされた槽21に光ファ
イバ下降動作47により下降し(a)、光硬化性樹脂2
中に光ファイバ1の端部をつけ(b)、一定時間経過
後、光ファイバ上昇動作48により引き上げると光ファ
イバ1の端部に未硬化樹脂4が付着し(c)、この状態
で硬化用光13を照射し未硬化樹脂4を硬化させ、球面
状のレンズを形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した製造
方法は、機械研磨により加工し、その後、アーク放電等
により加熱溶融するため、二段階の作業が必要となり、
その分、出来上がった製品のコストアップを招くという
問題がある。また、アレイ状に複数本配置された光ファ
イバの先端部は、同時に複数本を機械研磨できないた
め、加工できないという問題もある。
【0004】また、前述したもう一方の製造方法では、
図8に示す様に半導体レーザ25と光結合する場合の結
合効率に問題がある。光ファイバ1の先端全面に形成さ
れたレンズ効果用の硬化済樹脂30の曲率半径R1が比
較的大きくなりやすいため、半導体レーザ25からの広
がりを持つレーザ出射光25aの一部しか光ファイバ1
のコア1aに導光されず、クラッド1bに逃げる量が多
く、レンズによる集光作用が小さく光結合効率を上げに
くい。
【0005】本発明の目的は、安価でかつ、レンズの曲
率半径が小さく光の結合効率が良いレンズ付き光ファイ
バもしくは複数本整列された光ファイバアレイおよびそ
の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光ファイバの端面に光ファイバのクラッ
ドの外径より小さい最外直径で光硬化性樹脂で形成され
たレンズが付着されていることを特徴とするレンズ付き
光ファイバを提供する。
【0007】また、本発明は、その一形態として、光フ
ァイバの端面に光ファイバのクラッドの外径より小さい
最外直径の導光部を有し、その導光部の端面にレンズが
付着されていることを特徴とするレンズ付き光ファイバ
を提供する。
【0008】また、本発明は、その一形態として、前記
導光部とレンズが光硬化性樹脂で形成されたことを特徴
とするレンズ付き光ファイバを提供する。
【0009】また、本発明は、その一形態として、光フ
ァイバの端面に光ファイバのクラッドの外径より小さい
最外直径のレンズが付着されている光ファイバが複数本
整列されたことを特徴とするレンズ付き光ファイバアレ
イを提供する。
【0010】本発明では、端面を切断しただけの光ファ
イバに、光硬化性樹脂を付着硬化させ、その後表面張力
で付着した未硬化部分を硬化させることにより、安価で
かつ、レンズの曲率半径が小さく光の結合効率が良いレ
ンズが形成可能になる。さらに、複数本の光ファイバに
対して同時に形成できる構成のため、レンズ付き光ファ
イバアレイの形成も容易になる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。
【0012】図1は、本発明の光ファイバの製造方法の
第一の実施例を説明する図を示す。光を導光するコア1
aを僅かに屈折率の低いクラッド1bが取り巻く構造の
光ファイバ1の端部を、光硬化性樹脂2が満たされた槽
21に光ファイバ下降動作41により下降する(a)。
次に光硬化性樹脂2中に光ファイバ1の端部を槽21の
底面と一定間隔h1を保ちながら浸液する。光ファイバ
1の浸液されていない端面から光硬化性樹脂2の硬化用
光11をコア1aに導光し、浸液中の光ファイバ1の端
面からの出射光12によりコア1aを中心として槽21
の底面と一定間隔h1の空間にある光硬化性樹脂2を硬
化させる(b)。一定時間経過後、光ファイバ上昇動作
42により光ファイバ1を引き上げると、光ファイバ1
の端部に硬化済樹脂3が形成され、その先端には未硬化
樹脂4が樹脂の表面張力と重力との釣り合う量だけ付着
する(c)。その後、硬化用光13を照射し未硬化樹脂
4を硬化させ、球面状のレンズを形成する(d)。
【0013】図2は、本発明の光ファイバの製造方法の
第二の実施例を説明する図を示す。光ファイバ1の端部
を、光硬化性樹脂2が満たされた槽22の液面すれすれ
に光ファイバ下降動作43により下降する。一方、槽2
2内の液面に対して平行に設定されたステージ面24を
液面から出ないようにすれすれにステージ上下軸23を
用いて位置決めする(a)。次に光ファイバ1の端部と
光硬化性樹脂2の液面との間隔をh2に保ちながら、光
ファイバ1の反対側の端面から光硬化性樹脂2の硬化用
光11をコア1aに導光し、光ファイバ1の液面側の端
面からの出射光12を照射する。コア1aを中心として
ステージ面24と液面との間隔h3の空間にある光硬化
性樹脂2を硬化させる。硬化が進行するにつれてステー
ジ上下軸23をステージ下降動作44により一定の割合
で下降させh3を大きくしながら、硬化済樹脂5を厚く
する(b)。次にこの硬化済樹脂5が所定の厚みになっ
たら、硬化用光11を一旦停止し、その後ステージ上下
軸23を降下させ、硬化済樹脂5の上を未硬化の光硬化
性樹脂2が薄く覆うようにして、ステージ上下軸23を
停止する。光ファイバ下降動作45により光ファイバ1
を液面に接触するようにh2だけ下降後、硬化用光11
を再び出射させ、硬化済樹脂5と光ファイバの端面間の
光硬化性樹脂2を硬化させ、硬化済樹脂5と光ファイバ
の端面間を接続する(c)。一定時間経過後、光ファイ
バ1を引き上げると、光ファイバ1の端部に硬化済樹脂
5が形成され、その先端には未硬化樹脂6が樹脂の表面
張力と重力との釣り合う量だけ付着する。硬化用光13
を照射し未硬化樹脂6を硬化させ、球面状のレンズを形
成する(d)。
【0014】以上の2方法のようにして形成されたレン
ズ付き光ファイバを半導体レーザと光結合する場合につ
いて図3を用いて説明する。光ファイバ1の先端に形成
された硬化済樹脂26の曲率半径は比較的小さくでき、
さらにコア1aに導光する部分の長さLが任意の長さに
設定できるため、半導体レーザ25からの広がりを持つ
レーザ出射光25aの多くが光ファイバ1のコア1aに
導光され、クラッド1bに逃げる量が少なくなり、レン
ズによる集光作用が大きく光結合効率を上げやすい。
【0015】曲率半径を小さくする別の実施例を図4に
示す。コア1aとクラッド1bを有する光ファイバ1の
端部を、光硬化性樹脂2が満たされた槽21に下降し、
光硬化性樹脂2中に光ファイバ1の端部をつけた状態
で、コア1aに硬化用入射光11を導光し、光ファイバ
1の先端部のコア1aから出射させて、光硬化性樹脂2
を硬化させて、硬化済樹脂32を形成する(a)。一定
時間経過後、光ファイバ上昇動作49により引き上げる
と光ファイバ1の端部に硬化済樹脂32が付着形成でき
る(b)。硬化済樹脂32の形状はコア1aから出射さ
れる硬化用光の光強度分布に対応した形(一般には、ガ
ウス分布)になるため、先端の曲率半径R3は比較的小
さくできる。硬化樹脂の表面形状を滑らかにするため
に、硬化済樹脂32の端部に付着した未硬化樹脂を硬化
用光を照射して硬化させレンズを形成する。
【0016】さらにまた、図5に示す様にレンズ効果部
分の曲率半径を小さくし半導体レーザとの間隔をせばめ
て使用し光結合効率を上げる別の方法として、光ファイ
バ1の先端にテーパ部1cを設けて硬化済樹脂31を付
着させて前記実施例と同様に硬化させて、曲率半径R2
を小さくすることも可能である。
【0017】次に、アレイ状に複数本配列された光ファ
イバアレイの先端を同時に加工するための実施例を図6
を用いて説明する。4本の光ファイバ27a,27b,
27c,27dは整列ガイド28により一定の中心間隔
で配列された光ファイバアレイを構成しており,前述の
構成と同様に各光ファイバへは硬化用入射光14a,1
4b,14c,14dが入射できる構造になっている。
光ファイバアレイの端部を、光硬化性樹脂2が満たされ
た槽29に光ファイバ上下動作46により下降し、次に
光硬化性樹脂2中に光ファイバアレイの端部を槽29の
底面と一定間隔h4を保ちながら浸液する。4本の光フ
ァイバの浸液されていない端面から光硬化性樹脂2の硬
化用光14a,14b,14c,14dを各コアに導光
し、浸液中の各光ファイバの端面からの出射光させ槽2
9の底面と一定間隔h4の空間にある光硬化性樹脂2を
硬化させる。一定時間経過後、光ファイバ上下動作46
により光ファイバアレイを引き上げると、各光ファイバ
の端部に硬化済樹脂が形成され、その先端には未硬化樹
脂が樹脂の表面張力と重力との釣り合う量だけ付着し、
硬化用光を照射し未硬化樹脂を硬化させ、球面状のレン
ズを形成する。このように、複数本の光ファイバに対し
て同時に形成できる構成のため、レンズ付き光ファイバ
アレイの形成も容易になる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、端面を切断しただけの
光ファイバに、光硬化性樹脂を付着硬化させ、その後表
面張力で付着した未硬化部分を硬化させることにより、
安価でかつ、レンズの曲率半径が小さく光の結合効率が
良いレンズ付き光ファイバおよびその製造方法を提供す
ることが可能になる。さらに、複数本の光ファイバに対
して同時に形成できる構成のため、レンズ付き光ファイ
バアレイの形成も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバの製造方法の第一の実施例
の説明図。
【図2】本発明の光ファイバの製造方法の第二の実施例
の説明図。
【図3】本発明のレンズ付き光ファイバと半導体レーザ
との光結合の説明図。
【図4】本発明の別のレンズ付き光ファイバの製造方法
の説明図。
【図5】本発明のレンズ付きテーパ状光ファイバの説明
図。
【図6】本発明の光ファイバアレイを製造する方法の実
施例の説明図。
【図7】従来のレンズ付き光ファイバの製造方法の説明
図。
【図8】従来のレンズ付き光ファイバと半導体レーザと
の光結合の説明図。
【符号の説明】
1…光ファイバ、 1a…コア、 1b…クラッド、 2…光硬化性樹脂、 3…硬化済樹脂、 4…未硬化樹脂、 11…硬化用入射光、 12…出射光、 13…硬化用光、 21…槽、 42…光ファイバ上昇動作。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバの端面に光ファイバのクラッド
    の外径より小さい最外直径で光硬化性樹脂で形成された
    レンズが付着されていることを特徴とするレンズ付き光
    ファイバ。
  2. 【請求項2】光ファイバの端面に光ファイバのクラッド
    の外径より小さい最外直径の導光部を有し、その導光部
    の端面にレンズが付着されていることを特徴とするレン
    ズ付き光ファイバ。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記導光部と前記レン
    ズが光硬化性樹脂で形成されたレンズ付き光ファイバ。
  4. 【請求項4】請求項1または2または3の前記光ファイ
    バが複数本整列されたレンズ付き光ファイバアレイ。
  5. 【請求項5】レンズ付き光ファイバの製造方法におい
    て、光硬化性樹脂が満たされた槽中に光ファイバの端部
    を前記槽の底面と一定間隔を保ちながら浸液し、前記光
    ファイバ中を導光された前記光硬化性樹脂の硬化用光に
    より、浸液中の前記光ファイバ端面に光硬化性樹脂を硬
    化させ、前記光ファイバを引き上げ後、硬化部分の端部
    に付着した未硬化樹脂を、硬化用光で硬化させ、レンズ
    を形成することを特徴とするレンズ付き光ファイバの製
    造方法。
  6. 【請求項6】レンズ付き光ファイバの製造方法におい
    て、光硬化性樹脂が満たされた槽上に光ファイバの端部
    を前記槽の液面と一定間隔を保ちながら、前記光ファイ
    バ中を導光された前記光硬化性樹脂の硬化用光により、
    前記光ファイバ端面に対応した位置の光硬化性樹脂を硬
    化させ、この硬化部分に前記光ファイバをほぼ接触後、
    この接触面を硬化接続させ、前記光ファイバを引き上げ
    後、硬化部分の端部に付着した未硬化樹脂を、硬化用光
    で硬化させ、レンズを形成することを特徴とするレンズ
    付き光ファイバの製造方法。
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