JPS6223008A - Collimator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To stably maintain the optical characteristics of the titled collimater by unifying the surfaces of the tops of an optical fiber and a ferrule, and then sticking a glass plate on said surface followed by providing a spherical lens through the glass plate and a cavity, thereby preventing an effect due to a mechanical strain. CONSTITUTION:The surfaces of the tops of the optical fiber 4 and the ferrule 3 which is maintained the fiber 4 at a center part thereof are uniformly and collectively polished 8, and then, the glass plate 9 effected a non-reflective treatment, is sticked on the prescribed surface. The sperical lens 1 is fixed in a sleeve 5 through the plate 9 and the cavity 10, and the surface of the prescribed tops 8 is placed at a focal point of the prescribed lens. Thus, if the mechanical strain generates in either the lens 1 or the plate 9, due to heating, as any influence does not extend to an another parts, and as the glass plate 9 sticking to the polished surface 8 does not contact with the another parts, the optical characteristics of the titled lens may be stably maintained.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光ファイバの光結合手段として用いられるコリ
メータに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a collimator used as an optical coupling means for optical fibers.

（従来の技術） 従来、このような分野の技術として、例えば第２図に記
載されるものがあった。以下、これを図を用いて説明す
る。同図において、１は棒状の球レンズ、２はガラスス
ペーサ、３は中心軸部に光ファイバ４を保持するセラミ
ックス等からなるフェルール、５はこれらの球レンズ１
、ガラススペーサ２およびフェルール３を同一軸心上に
一体保持する金属製のスリーブ、６，７は球レンズ１と
ガラススペーサ２との問およびガラススペーサ２とフェ
ルール３との間に充填された屈折率の整合効果を得るた
めの高分子系樹脂製の透明樹脂である。なお、上記光フ
ァイバ４とフェルール３の各先端面とは均一面をなし、
しかも光ファイバ４の先端部は球レンズ１の焦点位はに
設定しである。(Prior Art) Conventionally, as a technology in this field, there has been one shown in FIG. 2, for example. This will be explained below using figures. In the figure, 1 is a rod-shaped ball lens, 2 is a glass spacer, 3 is a ferrule made of ceramics or the like that holds an optical fiber 4 at the central axis, and 5 is these ball lenses 1.
, a metal sleeve that integrally holds the glass spacer 2 and the ferrule 3 on the same axis; 6 and 7 are refractors filled between the ball lens 1 and the glass spacer 2 and between the glass spacer 2 and the ferrule 3; It is a transparent resin made of polymer resin to obtain a rate matching effect. In addition, each tip surface of the optical fiber 4 and the ferrule 3 forms a uniform surface,
Moreover, the focal point of the ball lens 1 is set at the tip of the optical fiber 4.

したがって、光ファイバ４の先端面からの出射光は球レ
ンズ１によって平行光に変換され、同様のコリメータを
介して他の光ファイバに損失少なく伝播されていく。Therefore, the light emitted from the tip surface of the optical fiber 4 is converted into parallel light by the ball lens 1, and is propagated to another optical fiber through a similar collimator with little loss.

また、第３図に示すＪ：うに、球レンズ１とガラススペ
ーサ２との間に上記のような透明樹脂６を充填しないも
のが提案されており、ここでは球レンズ１とガラススペ
ーサ２とはその軸心部で互いに点接触しているのみであ
る。かかる実施例にあっても、上記同様に、光ファイバ
４の先端面からの出射光を平行光に変換するように作用
する。In addition, as shown in FIG. 3, a structure in which the transparent resin 6 as described above is not filled between the ball lens 1 and the glass spacer 2 has been proposed, and here the ball lens 1 and the glass spacer 2 are They only make point contact with each other at their axial centers. In this embodiment as well, the light emitted from the tip surface of the optical fiber 4 is converted into parallel light in the same manner as described above.

一般に、光フアイバ結合系においては、良好な光結合状
態を得るには、上記各部品の位置関係を精密に最適設定
し、しかもその状態で極めて高精度に保持する必要があ
り、該位置関係が微小変動することも阻止する必要があ
る。Generally, in an optical fiber coupling system, in order to obtain a good optical coupling state, it is necessary to precisely set the optimal positional relationship of the above-mentioned components and maintain that state with extremely high precision. It is also necessary to prevent minute fluctuations.

（発明が解法しようとする問題点） しかしながら、上記第２図のコリメータでは、ガラス製
の球レンズ１およびガラススペーサ２、セラミックス製
のフェルール３、金属製のスリーブ５、高分子系樹脂の
透明樹脂６．７などの材質が異なる部品が固定的に一体
結合されているので、これらの材質の温度膨張係数の違
いから、周囲温度の影響を受けて機械的歪が発生し、最
適にセットした上記位置関係が崩れ、光学的特性の劣化
を招くという問題点があった。特に、その機械的歪が大
きい場合には、応力撤去後も、初期の位置関係に戻らな
くなるという欠点があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, the collimator shown in FIG. Since parts made of different materials such as 6.7 are fixedly joined together, mechanical distortion occurs due to the influence of ambient temperature due to the difference in the coefficient of thermal expansion of these materials. There was a problem in that the positional relationship was disrupted, leading to deterioration of optical characteristics. In particular, when the mechanical strain is large, there is a drawback that the initial positional relationship cannot be returned even after the stress is removed.

また、球レンズ１とガラススペーサ２との間に充填され
ている透明樹脂は大きな厚みがあり、この透明樹脂の光
学的特性の劣化が光結合損失劣化に直接影響するという
問題点があり、特に、これを細径コアのシングルモード
ファイバにこのコリメータを適用した場合、光伝達特性
の劣化が著しくなるという問題点があった。In addition, the transparent resin filled between the ball lens 1 and the glass spacer 2 has a large thickness, and there is a problem in that the deterioration of the optical properties of this transparent resin directly affects the optical coupling loss deterioration. However, when this collimator was applied to a single mode fiber with a small diameter core, there was a problem in that the optical transmission characteristics deteriorated significantly.

一方、第３図に示すコリメータでは、透明樹脂６がない
ため光学的特性の劣化は無祝し得る如くなるが、上記温
度の影響による機械的歪の発生とこれによる光学的性の
劣化を防ぐことができないという問題点があった。On the other hand, in the collimator shown in Fig. 3, since there is no transparent resin 6, deterioration of the optical properties is inevitable, but the generation of mechanical distortion due to the influence of temperature and the deterioration of the optical properties due to this can be prevented. The problem was that it could not be done.

本発明の目的は上記従来の問題点を除去し、光学的特性
の安定したコリメータを提供りることにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems and provide a collimator with stable optical characteristics.

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は上記目的を達成するために、光ファイバとフェ
ルールの各先端面を均一面となし、この均一面に無反射
処理したガラス板を貼り付けるとともに、球レンズの焦
点位置に上記光ファイバの先端面を位置させ、さらに、
上記球レンズと上記ガラス板との間に空隙を設けたもの
である。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention makes each end face of an optical fiber and a ferrule a uniform surface, and affixes an anti-reflection treated glass plate to this uniform surface. Position the tip of the optical fiber at the focal point of the spherical lens, and further,
A space is provided between the ball lens and the glass plate.

（作用） 本発明によれば、球レンズと無反射処理したガラス板と
の間に空隙を設けたので、熱膨張や収縮による機械的歪
が、これらの一方で生じても、他方に何ら影響を与える
ことがない。また、スリーブに対し球レンズおよびフェ
ルールをそれぞれ別々にねじ止めなどすることにより、
球レンズとフェルールとの相対位置が固定される。また
、無反射処理されたガラス板とフェルール先端面とは光
学接着剤にて固定され、これら相互間には機械的応力は
作用しない。従って、上記球レンズ、フェルール、ガラ
ス板の一方が他方に応力を及ぼすことがなく、しかもこ
れらの各部分同士の位置関係が常に一定に保たれる。(Function) According to the present invention, a gap is provided between the spherical lens and the anti-reflection treated glass plate, so even if mechanical distortion due to thermal expansion or contraction occurs in one of them, it will not affect the other. Never give up. In addition, by separately screwing the ball lens and ferrule to the sleeve,
The relative positions of the spherical lens and ferrule are fixed. Further, the anti-reflection treated glass plate and the ferrule tip surface are fixed with an optical adhesive, and no mechanical stress acts between them. Therefore, one of the ball lens, ferrule, and glass plate does not exert stress on the other, and the positional relationship between these parts is always maintained constant.

（実施例） 第１図は本発明にかかるコリメータの一実施例を示す断
面図であって、ここでは球レンズ１とフェルール３とは
一定間隔を保ってスリーブ５内に挿入かつ固定されてい
る。なお、球レンズ１はこの固定が確実になるように周
囲の一部が切削されている。また、フェルール３は従来
と同じく光ファイバ４を軸心部に保持し、これらの先端
面は均一面となるように一括研磨（８）されている。(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the collimator according to the present invention, in which a ball lens 1 and a ferrule 3 are inserted and fixed in a sleeve 5 with a constant interval maintained. . Note that a portion of the periphery of the ball lens 1 is cut to ensure this fixation. Further, the ferrule 3 holds the optical fiber 4 at its axial center as in the conventional case, and the tip surfaces thereof are collectively polished (8) so as to have a uniform surface.

この一括研磨面８にはＡＲ（アンチリフレクション）コ
ーティング（無反射処理）されたガラス板９が光学接着
剤によって貼り付けられており、球レンズ１とガラス板
９とは空隙１０を介して互いに無接触で対向している。A glass plate 9 coated with AR (anti-reflection) coating (non-reflection treatment) is attached to this collectively polished surface 8 with an optical adhesive, and the ball lens 1 and the glass plate 9 are mutually separated with a gap 10 between them. They are facing each other in contact.

かかる構成になるコリメータでは、球レンズ１とガラス
板９とが空隙を介して互いに対向しているので、これら
の一方が熱膨張や収縮した場合に、これが直ちに他方に
影響しないので、一方の機械的歪による応力を他方に及
ぼすことがなくなり、光学的特性を著しく劣化させる恐
れがなくなる。In a collimator with such a configuration, the ball lens 1 and the glass plate 9 face each other with a gap in between, so if one of them thermally expands or contracts, this will not immediately affect the other, so one mechanical Stress due to physical strain is no longer exerted on the other, and there is no possibility of significant deterioration of optical characteristics.

また、スリーブ５に対して球レンズ１およびフェルール
３を別々に独自のねじで保持させることにより、スリー
ブ５、球レンズ１およびフェルール３相互の位置は安定
保持される。Further, by holding the ball lens 1 and the ferrule 3 to the sleeve 5 separately with their own screws, the mutual positions of the sleeve 5, the ball lens 1, and the ferrule 3 are stably maintained.

さらに、無反射処理したガラス板９はフェルール３の上
記一括研磨面８に光学接着剤によって密着され、他の部
分には接触および固定されていないので、これら相互間
に一方から他方への歪を発生せしめる要素がなく、光学
特性を劣化づる原因を生じることがない。更にまた、球
レンズ１の端面反射効果と無反射処理したガラス板９の
効果により、反射減衰量の大きい光結合系が実現できる
。Furthermore, since the anti-reflection treated glass plate 9 is closely adhered to the collectively polished surface 8 of the ferrule 3 with an optical adhesive and is not in contact with or fixed to other parts, there is no distortion between them from one side to the other. There are no elements that cause this, and there is no cause for deterioration of optical characteristics. Furthermore, due to the end face reflection effect of the ball lens 1 and the effect of the anti-reflection treated glass plate 9, an optical coupling system with a large return loss can be realized.

なお、実験によれば、この実施例のコリメータをコア径
９μｍのシングルモードファイバ間の光結合に適用し、
波長１．３μｍ１球レンズ間の距離を１０〜５０ａｌ＋
とした場合、その光結合損失は０．５ｄＢ以下であった
。According to experiments, the collimator of this example was applied to optical coupling between single mode fibers with a core diameter of 9 μm,
Wavelength: 1.3μm Distance between 1 sphere lenses: 10~50al+
In this case, the optical coupling loss was 0.5 dB or less.

また、上記コリメータによる光結合の損失の温度範囲一
１０℃〜＋６０℃に対する全変動幅を１６対について調
べたところ、第４図に示すように全て０．１５ｄＢ以下
となり、権めて良好な結果が得られることが分かった。In addition, when we investigated the total fluctuation range of the optical coupling loss due to the collimator over the temperature range -10°C to +60°C for 16 pairs, all of them were 0.15 dB or less as shown in Figure 4, which is a very good result. It turns out that you can get

ちなみに、第２図に示す従来のコリメータに対し、同一
条件で測定した結果、数ｄＢの損失があった。Incidentally, when the conventional collimator shown in FIG. 2 was measured under the same conditions, there was a loss of several dB.

第５図は本発明の他の実施例を示すものである。FIG. 5 shows another embodiment of the invention.

ここでは第１図のような周囲を切削した球レンズ１を用
いずに、球レンズ１１を、スリーブ１２の先端を切削し
て形成した分割片１２ａ、１２ｂ間にそのまま挿入し、
この分割片１２ａ、１２ｂの弾発力を利用して、この球
レンズ１１を保持する構成としたものである。かかる実
施例においても、第１図のものと同一の作用、効果が得
られるとともに、球レンズ１１の取り付けおよび位置決
めが容易になる利点がある。Here, instead of using the ball lens 1 whose periphery is cut as shown in FIG. 1, the ball lens 11 is inserted as it is between the divided pieces 12a and 12b formed by cutting the tip of the sleeve 12,
The ball lens 11 is held by utilizing the elastic force of the divided pieces 12a and 12b. In this embodiment as well, the same functions and effects as those shown in FIG. 1 can be obtained, and there is an advantage that the attachment and positioning of the ball lens 11 is facilitated.

また、本発明のざらに他の実施例として、第１図に示す
コリメータにおいて、空隙１０付近のスリーブ５に、空
隙１０の間隔と同程度の径の貫通孔を、スリーブ５の中
心軸を垂直に横切る如く両側に設けたものがある。この
実施例によれば、該貫通孔に治具を挿入することにより
、レンズ１とフェルール３の一括研摩面８との間隔（な
お、本発明の］リメータにおいて、ガラス板９の厚さは
性能にあまり関与しない。）を簡単に且つ精麿良く設定
することができる。As another embodiment of the present invention, in the collimator shown in FIG. There are some that are installed on both sides so that they cross the line. According to this embodiment, by inserting a jig into the through hole, the distance between the lens 1 and the polished surface 8 of the ferrule 3 (in the remeter of the present invention), the thickness of the glass plate 9 can be adjusted according to the performance. ) can be set easily and efficiently.

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、光ファイバとフェ
ルールとの均一面に無反射処理したガラス板を貼り付け
、このガラス板と上記球レンズとの間に空隙を設（プた
構成としたので、温度膨張係数の相違に起因して、上記
光ファイバとフェルールおよび他の部品のいずれかに生
じる機械的歪が他に影響を及ぼすことを有効に防止でき
、特に光ファイバとフェルールとの間の直接的な応力の
及ぼし合いを断つので、光学特性の劣化を効果的に防止
できる。また、上記空隙には透明樹脂などが介在される
ことがないので、光学的損失を生じることがなく、光学
特性の改善を図ることもできる等の利点がある。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, an anti-reflection treated glass plate is attached to the uniform surface of the optical fiber and the ferrule, and a gap is provided between the glass plate and the spherical lens. Because of the double structure, it is possible to effectively prevent the mechanical strain that occurs between the optical fiber, the ferrule, and other parts due to the difference in temperature expansion coefficients from affecting the other parts. Since direct stress is not exerted between the ferrule and the ferrule, deterioration of optical properties can be effectively prevented.In addition, since there is no transparent resin or the like interposed in the gap, optical loss can be reduced. This has the advantage that optical properties can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明のコリメータの一実施例を示す断面図、
第２図は従来のコリメータの一例を示す断面図、第３図
は他の従来例を示す断面図、第４図は第１図のコリメー
タによる光結合損失の温度変化に対する全変動幅を示Ｊ
ヒストグラム、第５図は本発明の他の実施例を示す斜視
図である。 １．１１・・・球レンズ、３・・・フェルール、４・・
・光ファイバ、５，１２・・・スリーブ、８・・・一括
＋ｉｌＴＩｍ面、９・・・無反射処理したガラス板、１
０・・・空隙。 特許出願人　沖電気工業株式会社 代理人弁理士　古　　１）　精　　孝 １：球ルンス。 ３：フＩルール ４：先ファイバ゛ ５ニスリーブ ８ニ一括研眉面 ９：がうλ板 １０°空薄 本発明の一大旅例を示す断面図 １：ｆｆレンス゛ ２：力°ラススペーサ ３：フ：ルール ４：先フフイハ゛ ５ニスリーフ゛ ６．７：遭胡１＄１１７指 従来のコリメータと示すｆｒ′ｒｉ図 １　：球ルンス。 ２：がラススペーサ ３：フニル−ル ４：光フフイバ ５ニスリーフ゛ ７：透ａｌｌ樹鳥 第３図 損失全変動幅（ｄＢ） ｖ、１図のコリメータにＪる・性能を示す図第４図FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the collimator of the present invention,
Fig. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional collimator, Fig. 3 is a cross-sectional view showing another conventional example, and Fig. 4 shows the total variation range of optical coupling loss due to temperature change due to the collimator of Fig. 1.
Histogram FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. 1.11... Ball lens, 3... Ferrule, 4...
・Optical fiber, 5, 12...Sleeve, 8...Bulk +ilTIm surface, 9...Glass plate with anti-reflection treatment, 1
0...Void. Patent applicant: Oki Electric Industry Co., Ltd. Representative Patent Attorney Furu 1) Sei Takashi 1: Ball Runs. 3: Fleur rule 4: Fiber end 5, sleeve 8, batch grinding eyebrow surface 9: λ plate 10° hollow thin sectional view showing a major example of the present invention 1: ff lens 2: force spacer 3: F: Rule 4: First FHI High 5 Nissleaf 6.7: Finger 1$117 Finger Conventional collimator and fr'ri Figure 1: Ball run. 2: Russ spacer 3: Foil 4: Optical fiber 5 Nissleaf 7: Transparent All tree figure 3 Loss total variation width (dB)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）光ファイバを保持するフェルールと、球レンズと
、これらのフェルールおよび球レンズを同一軸心上に一
体保持するスリーブとを有するコリメータにおいて、 上記光ファイバとフェルールの各先端面を均一面となし
、 上記均一面に無反射処理したガラス板を貼り付け、 上記球レンズの焦点位置に上記光ファイバの上記先端面
を位置させ、 上記球レンズと上記ガラス板との間に空隙を設けたこと
を特徴とする コリメータ。(1) In a collimator having a ferrule that holds an optical fiber, a spherical lens, and a sleeve that integrally holds the ferrule and the spherical lens on the same axis, the tip surfaces of the optical fiber and the ferrule are made to be uniform surfaces. None, an anti-reflection treated glass plate is pasted on the uniform surface, the tip end surface of the optical fiber is positioned at the focal point of the ball lens, and a gap is provided between the ball lens and the glass plate. A collimator featuring: （２）球レンズをスリーブ先端を切欠して作つた複数の
分割片間に保持させたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のコリメータ。(2) The collimator according to claim 1, wherein the spherical lens is held between a plurality of divided pieces made by cutting out the tip of the sleeve.