WO2022004219A1 - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

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WO2022004219A1
WO2022004219A1 PCT/JP2021/020507 JP2021020507W WO2022004219A1 WO 2022004219 A1 WO2022004219 A1 WO 2022004219A1 JP 2021020507 W JP2021020507 W JP 2021020507W WO 2022004219 A1 WO2022004219 A1 WO 2022004219A1
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WO
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lens
optical fiber
ferrule
tubular member
sleeve
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PCT/JP2021/020507
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修 島川
英久 田澤
正人 田中
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住友電気工業株式会社
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    • G02B6/3845—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture ferrules comprising functional elements, e.g. filters

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical fiber connection structure.
  • This application claims priority based on Japanese Application No. 2020-11739 of June 29, 2020, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 describes an optical functional component provided with a collimator.
  • the collimator comprises a lens and a ferrule that holds the optical fiber.
  • the optical functional component comprises a cylindrical tube that internally holds a pair of collimators so that the pair of lenses face each other.
  • a WDM filter or isolator is placed between the pair of lenses inside the cylindrical tube.
  • Patent Document 2 discloses a lens-type device including an optical functional component such as an isolator.
  • the lens type device has a tubular member. Inside the tubular member, a pair of lenses and a Faraday element arranged between the pair of lenses are arranged.
  • Patent Document 3 describes an optical isolator device.
  • the optical isolator device includes a metal tubular member, an optical isolator disposed inside the tubular member, and a pair of collimators fixed to the tubular member.
  • the collimator has a ferrule that holds the optical fiber and a lens that optically couples with an isolator.
  • Each collimator is fixed to a tubular member by spot welding.
  • the optical fiber connection structure includes a tubular member, a first collimator attached to the first end in the axial direction in which the axial line of the tubular member extends, and a second collimator on the side opposite to the first end of the tubular member. It comprises a second collimator attached to the end.
  • the first collimator internally holds the first optical fiber, the first ferrule holding the first optical fiber, the first lens facing the first ferrule through a gap, the first lens and the first ferrule. It has a first sleeve.
  • the second collimator internally holds the second optical fiber, the second ferrule that holds the second optical fiber, the second lens that faces the second ferrule through a gap, and the second lens and the second ferrule.
  • the outer surface of the first ferrule and the inner surface of the first sleeve, the outer surface of the first lens and the inner surface of the first sleeve, the outer surface of the second lens and the inner surface of the tubular member, and the outer surface of the second ferrule and the inner surface of the second sleeve are adhered to each other.
  • the first sleeve is fixed to the first end with the first lens facing the tubular member
  • the second sleeve is second with the second lens inserted into the tubular member. It is fixed to the end.
  • the outer diameter of the second ferrule is larger than the outer diameter of the second lens.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical fiber connection structure according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber connection structure of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a ferrule and a lens of an optical fiber connection structure according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a ferrule and a lens of the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing one step of the method of assembling the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing one step of the method of assembling the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing one step of the method of assembling the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing one step of the method of assembling the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing one step of the method of assembling the optical fiber connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an optical fiber connection structure according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical fiber connection structure according to a modified example.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an optical fiber connection structure according to another modification.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an optical fiber connection structure according to another modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing an optical fiber connection structure according to another modification.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of a single core fiber.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a ferrule and a lens of an optical fiber connection structure according to another modification.
  • the ferrule when the ferrule is fixed to the tubular member with an adhesive in a state where the ferrule has entered the tubular member, the ferrule may tilt due to changes in the environment such as temperature and humidity depending on the thickness of the adhesive. In this case, the reliability of the optical connection may decrease.
  • fixing the collimator to a metal tubular member by welding it may not be possible to easily fix the collimator because advanced welding technology is required and various tools for welding are required. sell.
  • the collimator can be easily fixed and the reliability of the optical connection can be improved.
  • the optical fiber connection structure includes a tubular member, a first collimator attached to a first collimator in the axial direction in which the axial line of the tubular member extends, and a first collimator on the side opposite to the first end of the tubular member. It is equipped with a second collimator attached to two ends.
  • the first collimator internally holds the first optical fiber, the first ferrule holding the first optical fiber, the first lens facing the first ferrule through a gap, the first lens and the first ferrule. It has a first sleeve.
  • the second collimator internally holds the second optical fiber, the second ferrule holding the second optical fiber, the second lens facing the second ferrule through a gap, the second lens, and the second ferrule. It has a second sleeve.
  • the outer surface of the first ferrule and the inner surface of the first sleeve, the outer surface of the first lens and the inner surface of the first sleeve, the outer surface of the second lens and the inner surface of the tubular member, and the outer surface of the second ferrule and the inner surface of the second sleeve are adhered to each other.
  • the first sleeve is fixed to the first end with the first lens facing the tubular member, and the second sleeve is second with the second lens inserted into the tubular member. It is fixed to the end.
  • the outer diameter of the second ferrule is larger than the outer diameter of the second lens.
  • the first collimator is attached to the first end of the tubular member, and the second collimator is attached to the second end opposite to the first end of the tubular member.
  • the first collimator has a first sleeve, and a first ferrule holding the first optical fiber and a first lens are held inside the first sleeve.
  • the second collimator has a second sleeve, and a second ferrule for holding the second optical fiber and a second lens are held inside the second sleeve.
  • the first sleeve is fixed to the first end with the first lens facing the tubular member, and the second sleeve is fixed to the second end with the second lens inserted into the tubular member.
  • each of the first collimator and the second collimator is fixed to the first end and the second end in the axial direction of the tubular member, the first collimator and the second collimator can be easily fixed to the tubular member. Further, since the first collimator and the second collimator are fixed to the first end and the second end, respectively, the inclination of the ferrule can be suppressed and the reliability of the optical connection can be improved.
  • the outer diameter of the second ferrule of the second collimator is larger than the outer diameter of the second lens. Therefore, since the second ferrule can be aligned in the direction orthogonal to the optical axis of the second lens while the second lens is fixed to the tubular member, the alignment and the assembly of the parts can be easily performed. be able to.
  • the end of the first sleeve and the first end of the tubular member, and the end of the second sleeve and the second end of the tubular member may be fixed via an adhesive.
  • the inclination of each of the first sleeve and the tubular member and the second sleeve and the tubular member can be suppressed, and the reliability of the optical connection can be improved.
  • the first lens may have a first lens end face facing the first ferrule.
  • the first ferrule may have a first ferrule end face facing the first lens.
  • the tilt angle of the end face of the first lens with respect to the plane orthogonal to the axial direction is different from the tilt angle of the end face of the first ferrule with respect to the plane orthogonal to the axial direction, and the light is emitted from the first lens toward the tubular member along the axial direction. May be emitted. In this case, since the light is emitted along the axial direction of the tubular member, the distortion of the beam can be reduced and the reliability of the optical coupling can be further improved.
  • the second lens may have a second lens end face facing the second ferrule.
  • the second ferrule may have a second ferrule end face facing the second lens.
  • the tilt angle of the end face of the second lens with respect to the plane orthogonal to the axial direction is different from the tilt angle of the end face of the second ferrule with respect to the plane orthogonal to the axial direction, and the light is emitted from the second lens toward the tubular member along the axial direction. May be emitted.
  • the distortion of the beam can be reduced and the reliability of the optical coupling can be further improved.
  • the end face of the first lens facing the tubular member may be inside the first sleeve rather than the end face of the first sleeve facing the tubular member.
  • the first lens does not protrude from the first sleeve, it is possible to prevent the first lens from interfering with the tubular member when the first collimator is aligned in the direction orthogonal to the optical axis of the first lens. be able to. Therefore, the alignment and fixing of the first collimator can be easily performed.
  • At least one of the end face of the first lens facing the tubular member and the end face of the second lens entering the tubular member may be spherical. Further, at least one of the first lens and the second lens may be a GRIN lens.
  • the above-mentioned optical fiber connection structure may include a Faraday element arranged inside a tubular member.
  • the optical fiber connection structure can be an optical isolator.
  • the first optical fiber may be a multi-core fiber.
  • the second optical fiber may be a plurality of single core fibers.
  • Each of the plurality of single core fibers may have a beam expander capable of expanding the mode field diameter of the light propagating within the core of the single core fiber.
  • the optical fiber connection structure can be a fan-in / fan-out device for multi-core fibers.
  • the fiber optic connection structure may include a WDM filter disposed inside the tubular member.
  • the optical fiber connection structure can be a WDM duplexing / demultiplexing device.
  • the maximum thickness of the adhesive may be 50 ⁇ m or less. In this case, since the maximum thickness of the adhesive can be reduced to 50 ⁇ m or less, the collimator can be more easily fixed and the reliability of the optical connection can be further improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical fiber connection structure 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the optical fiber connection structure 1.
  • the optical fiber connection structure 1 includes a first collimator 2, a second collimator 3, and a tubular member 4.
  • the first collimator 2 has a first optical fiber 10, a first ferrule 13, a first lens 14, and a first sleeve 5.
  • the second collimator 3 has a second optical fiber 20, a second ferrule 23, a second lens 24, and a second sleeve 6.
  • the tubular member 4 connects the first collimator 2 and the second collimator 3 to each other.
  • the tubular member 4 is made of glass, for example.
  • the first collimator 2 is attached to the first end 4b in the axial direction D, which is the direction in which the axial line of the tubular member 4 extends.
  • the first sleeve 5 of the first collimator 2 is fixed to the first end 4b, and various fixing methods such as adhesion can be used.
  • an adhesive it is, for example, a UV (ultraviolet) curable adhesive.
  • the first sleeve 5 and the first ferrule 13 are made of glass, for example.
  • the tubular member 4 and the first sleeve 5 are made of glass and the first sleeve 5 is fixed to the tubular member 4 with a UV curable adhesive, the difference in the linear expansion coefficient between the tubular member 4 and the first sleeve 5 is different. Since it can be made smaller, the reliability of the connection can be improved.
  • the first ferrule 13 holds the first optical fiber 10, and the tip surface of the first optical fiber 10 faces the first lens 14.
  • the first sleeve 5 is fixed to the first end 4b with the first lens 14 facing the tubular member 4.
  • the first lens 14 faces the first ferrule 13 and the first optical fiber 10 via the gap S1.
  • the first sleeve 5 has a tubular shape.
  • a first ferrule 13 and a first lens 14 are held inside the first sleeve 5.
  • the outer surface of the first ferrule 13 and the inner surface of the first sleeve 5, and the outer surface of the first lens 14 and the inner surface of the first sleeve 5 are fixed via an adhesive, respectively.
  • the second collimator 3 is attached to the second end 4c on the opposite side of the first end 4b of the tubular member 4.
  • the second sleeve 6 of the second collimator 3 is fixed to, for example, the second end 4c via an adhesive, but various other fixing methods can be used.
  • the second ferrule 23 holds the second optical fiber 20, and the tip surface of the second optical fiber 20 faces the second lens 24.
  • the second sleeve 6 is fixed to the second end 4c with the second lens 24 inserted into the tubular member 4.
  • the second lens 24 faces the second ferrule 23 and the second optical fiber 20 via the gap S2.
  • the second sleeve 6 has a tubular shape.
  • a second ferrule 23 and a second lens 24 are held inside the second sleeve 6.
  • the outer surface of the second ferrule 23 and the inner surface of the second sleeve 6 are fixed via an adhesive.
  • the first lens 14 is, for example, a tip ball rod lens.
  • the outer diameter of the first lens 14 is substantially the same as the outer diameter of the first ferrule 13.
  • the inner diameter of the first sleeve 5 is slightly larger than the outer diameter of the first lens 14 and the outer diameter of the first ferrule 13.
  • a gap of 0 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is formed between the outer peripheral surface of the first lens 14 and the outer peripheral surface of the first ferrule 13 and the inner peripheral surface of the first sleeve 5.
  • the end surface 14c of the first lens 14 facing the tubular member 4 is inside the first sleeve 5 with respect to the end surface 5b of the first sleeve 5 facing the tubular member 4.
  • the second lens 24 of the second collimator 3 is a tip ball rod lens.
  • a part of the second lens 24 is inserted inside the tubular member 4.
  • the outer diameter of the second lens 24 is slightly smaller than the inner diameter of the tubular member 4, smaller than the outer diameter of the second ferrule 23, and smaller than the inner diameter of the second sleeve 6.
  • the outer diameter of the second ferrule 23 is larger than the inner diameter of the tubular member 4 and slightly smaller than the inner diameter of the second sleeve 6.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first optical fiber 10, a first ferrule 13 and a first lens 14 according to an embodiment
  • FIG. 3 is a diagram showing a first optical fiber 110, a first ferrule 113 and a first lens 114 according to a comparative example. It is a figure which shows.
  • the refractive index of the first lens 114 may be different from the refractive index of the first optical fiber 110, and is higher than, for example, the refractive index of the first optical fiber 110.
  • the light L emitted from the first optical fiber 110 can be inclined from the optical axis direction (axis direction D) of the first optical fiber 110 in the first lens 114.
  • the first ferrule end surface 13b (the tip surface of the first optical fiber 10) of the first ferrule 13 facing the first lens 14 and the first ferrule 13 facing each other.
  • the first lens end surface 14b of the first lens 14 is non-parallel to each other, the light L emitted from the first optical fiber 10 is parallel to the optical axis direction of the first optical fiber 10 in the first lens 14. Emit.
  • the light L is emitted from the first lens 14 toward the second lens 24 in parallel with the axial direction D, so that the optical coupling loss can be suppressed.
  • the inclination angle of the first ferrule end surface 13b with respect to the surface orthogonal to the axial direction D is the first lens with respect to the surface orthogonal to the axial direction D. It is larger than the inclination angle of the end face 14b.
  • the second ferrule end face 23b of the second ferrule 23 facing the second lens 24 and the second lens end face 24b of the second lens 24 facing the second ferrule 23 may be non-parallel to each other. In this case as well, the same effects as those of the first lens 14 and the first ferrule 13 described above can be obtained.
  • a first sleeve 5 of the first collimator 2, a first ferrule 13 for holding the first optical fiber 10, and a first lens 14 are prepared.
  • the first lens 14 is inserted into the first sleeve 5, and the first lens 14 inserted into the first sleeve 5 is fixed to the first sleeve 5 by an adhesive.
  • the first lens 14 is inserted into the first sleeve 5 so that the end surface 14c of the first lens 14 does not protrude from the end surface 5b of the first sleeve 5.
  • the first ferrule 13 is inserted into the first sleeve 5.
  • the first ferrule 13 is inserted into the first sleeve 5 from the opposite side of the end surface 14c of the first lens 14.
  • the rotation position of the first ferrule 13 around the first optical fiber 10 is set so that the inclination direction of the first ferrule end surface 13b of the first ferrule 13 matches the inclination direction of the first lens end surface 14b of the first lens 14. It will be adjusted.
  • the length of the gap S1 between the first lens 14 and the first ferrule 13 in the axial direction D is adjusted.
  • the mirror M is arranged on the side of the first sleeve 5 opposite to the first optical fiber 10.
  • the mirror M reflects the light L emitted from the first lens 14 through the first optical fiber 10, and the power of the light L reflected by the mirror M and returned to the first optical fiber 10 is applied. It is done while detecting.
  • the direction extending from the first optical fiber 10 along the axial direction D is the Z direction
  • the direction orthogonal to the Z direction is the X direction
  • the direction orthogonal to both the Z direction and the X direction is the Y direction
  • M can be tilted in the ⁇ x direction around the X direction and in the ⁇ y direction around the Y direction.
  • the gap S1 is adjusted so that the light L collimated from the first optical fiber 10 through the first lens 14 is reflected by the mirror M and the power of the light L returning from the mirror M to the first optical fiber 10 is maximized. Will be done.
  • a beam profiler is arranged at a position facing the end surface 14c of the first lens 14, and the gap S1 is adjusted while observing the light L by the beam profiler. May be good.
  • the gap S1 is adjusted so that the beam diameter of the light L emitted from the end surface 14c of the first lens 14 becomes a desired beam diameter.
  • the first ferrule 13 is fixed to the first sleeve 5 with an adhesive to complete the first collimator 2.
  • the first collimator 2 is fixed to the tubular member 4.
  • the position of the tubular member 4 and the position of the first sleeve 5 in the direction orthogonal to the axial direction D are adjusted. That is, the position of the first sleeve 5 with respect to the tubular member 4 in the XY direction is adjusted so that the position of the axis of the tubular member 4 matches the position of the axis of the first sleeve 5.
  • the position adjustment of the first sleeve 5 with respect to the tubular member 4 in the XY direction may be performed by the pinhole jig P inserted into the tubular member 4.
  • the pinhole jig P has a tubular insertion portion P1 inserted into the tubular member 4 and a flange portion P2 whose diameter is expanded from the insertion portion P1.
  • the pinhole jig P is formed with a through hole P3 that penetrates the insertion portion P1 and the flange portion P2 in the axial direction D.
  • the insertion portion P1 of the pinhole jig P is inserted into the tubular member 4 from the opposite side of the first sleeve 5, and the light L emitted from the first lens 14 through the first optical fiber 10 is the pinhole jig P.
  • the position of the first sleeve 5 is adjusted so as to pass through the through hole P3 of the first sleeve 5.
  • the end surface 5b of the first sleeve 5 is fixed to the first end 4b of the tubular member 4.
  • the pinhole jig P is removed from the tubular member 4.
  • various fixing methods such as adhesion can be used.
  • the second lens 24 is inserted into the tubular member 4 from the opposite side of the first collimator 2.
  • the rotational position of the second lens 24 around the optical axis direction of the first optical fiber 10 is adjusted and fixed via the adhesive.
  • a second sleeve 6 into which the second ferrule 23 is inserted is attached to the second end 4c of the tubular member 4.
  • the second ferrule 23 is attached to the second sleeve 6. It is fixed by an adhesive. Then, the alignment of the second sleeve 6 with respect to the tubular member 4 in the X direction and the Y direction is performed, and then the end surface 6b of the second sleeve 6 is fixed to the second end 4c of the tubular member 4. For fixing the second sleeve 6 and the tubular member 4, various fixing methods such as adhesion can be used.
  • the fixing of the second collimator 3 to the tubular member 4 is completed.
  • the adhesive is between the first sleeve 5 and the first ferrule 13, between the first sleeve 5 and the first lens 14, between the tubular member 4 and the second lens 24, and between the second sleeve 6 and the second ferrule 23. During, each is applied. When the adhesive is applied to these portions, the thickness of the adhesive can be reduced.
  • the maximum thickness of the adhesive of the optical fiber connection structure 1 is, for example, 50 ⁇ m or less.
  • the "maximum thickness of the adhesive” indicates the maximum thickness of the thickness of the adhesive applied between a plurality of parts for the purpose of fixing the parts to fill the gap between the parts.
  • the lower limit of the maximum thickness of the adhesive is 5 ⁇ m.
  • the maximum thickness of the adhesive may be 10 ⁇ m or more, or 20 ⁇ m or more.
  • the maximum thickness of the adhesive may be 40 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or less.
  • the adhesive is, for example, a UV curable adhesive.
  • the adhesive may be something other than the UV curable type, and may be, for example, a visible light curable type adhesive, a thermosetting type adhesive, or a room temperature curable type adhesive.
  • the first collimator 2 is attached to the first end 4b of the tubular member 4, and the second collimator 3 is attached to the second end 4c opposite to the first end 4b of the tubular member 4.
  • the first collimator 2 has a first sleeve 5, and a first ferrule 13 for holding a first optical fiber 10 and a first lens 14 are held inside the first sleeve 5.
  • the second collimator 3 has a second sleeve 6, and a second ferrule 23 for holding the second optical fiber 20 and a second lens 24 are held inside the second sleeve 6.
  • the first sleeve 5 is fixed to the first end 4b with the first lens 14 facing the tubular member 4, and the second sleeve 6 is fixed to the second end 4c with the second lens 24 inserted into the tubular member 4.
  • various fixing methods such as adhesion can be used.
  • first collimator 2 and the second collimator 3 are fixed to the first end 4b and the second end 4c, respectively, the inclination of the first ferrule 13 and the second ferrule 23 is suppressed to improve the reliability of the optical connection. Can be enhanced.
  • the outer diameter of the second ferrule 23 of the second collimator 3 is larger than the outer diameter of the second lens 24. Therefore, it is possible to align the second ferrule 23 in the direction orthogonal to the optical axis of the second lens 24 (the direction orthogonal to the axial direction D) while the second lens 24 is fixed to the tubular member 4. Therefore, alignment and assembly of parts can be easily performed.
  • the first lens 14 has a first lens end face 14b facing the first ferrule 13, and the first ferrule 13 has a first ferrule end face facing the first lens 14. It has 13b.
  • the tilt angle of the first lens end surface 14b with respect to the surface orthogonal to the axial direction D may be different from the inclination angle of the first ferrule end surface 13b with respect to the surface orthogonal to the axial direction D, and the first lens 14 to the second lens 24 may be different.
  • the light L is emitted along the axial direction D toward. Therefore, since the light L is emitted along the axial direction D of the tubular member 4, the distortion of the beam can be suppressed and the reliability of the optical coupling can be further improved.
  • the second lens 24 has a second lens end face 24b facing the second ferrule 23, and the second ferrule 23 has a second ferrule end face 23b facing the second lens 24.
  • the tilt angle of the second lens end face 24b with respect to the plane orthogonal to the axial direction D is different from the tilt angle of the second ferrule end face 23b with respect to the plane orthogonal to the axial direction D, and the second lens 24 is directed toward the first lens 14.
  • Light may be emitted in the axial direction D. In this case, as described above, the distortion of the beam can be reduced and the reliability of the optical coupling can be further improved.
  • the end surface 14c of the first lens 14 facing the tubular member 4 is inserted inside the first sleeve 5 rather than the end surface 5b of the first sleeve 5 facing the tubular member 4. Therefore, since the first lens 14 does not protrude from the first sleeve 5, the first collimator 2 is aligned when the first collimator 2 is aligned in the direction orthogonal to the optical axis of the first lens 14 (for example, the X direction and the Y direction). It is possible to prevent the lens 14 from interfering with the tubular member 4. Therefore, the alignment and fixing of the first collimator 2 can be easily performed. Further, at least one of the end surface 14c of the first lens 14 facing the tubular member 4 and the end surface 24c of the second lens 24 facing the tubular member 4 may be spherical.
  • the maximum thickness of the adhesive is 50 ⁇ m. Therefore, since the maximum thickness of the adhesive can be reduced to 50 ⁇ m or less, the first collimator 2 and the second collimator 3 can be more easily fixed, and the reliability of optical coupling can be further improved.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the optical fiber connection structure 31 according to the modified example.
  • the partial configuration of the optical fiber connection structure 31 is the same as the partial configuration of the optical fiber connection structure 1 described above. Therefore, in the following, the description overlapping with the description of the optical fiber connection structure 1 will be appropriately omitted with the same reference numerals.
  • the optical functional component 32 is arranged inside the tubular member 4.
  • the optical functional component 32 is a Faraday element.
  • the optical fiber connection structure 31 can function as an optical isolator.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an optical fiber connection structure 41 according to a modification different from that of FIG.
  • the outer diameter of the first ferrule 13 is different from the outer diameter of the second ferrule 23, and is smaller than the outer diameter of the second ferrule 23.
  • the optical fiber connection structure 41 shown in FIG. 12 has an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the second ferrule 23 instead of the first ferrule 13, the first lens 14 and the first sleeve 5 described above. It includes a first ferrule 43, a first lens 44, and a first sleeve 45.
  • the inner diameter of the first sleeve 45 is larger than the inner diameter of the tubular member 4.
  • the outer diameter of the first lens 44 is larger than the inner diameter of the tubular member 4 and the outer diameter of the second lens 24.
  • the second ferrule 23 holds two cores of the second optical fiber 20A instead of the above-mentioned second optical fiber 20.
  • an optical functional component 42 is arranged inside the tubular member 4.
  • the optical functional component 42 is, for example, a WDM filter.
  • the optical fiber connection structure 41 can be used as a WDM combined demultiplexing device.
  • the second fiber is a two-core second optical fiber 20A is shown.
  • either the first optical fiber or the second optical fiber may be a two-core optical fiber, and for example, the first optical fiber 10 may be a two-core optical fiber.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an optical fiber connection structure 51 according to another modification.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the optical fiber connection structure 51.
  • the optical fiber connection structure 51 includes a first collimator 62, a second collimator 63, and a tubular member 4.
  • the first ferrule 13 holds the multi-core fiber 60
  • the second ferrule 23 holds a plurality of single core fibers 65.
  • the single core fiber 65 is a TEC (Thermally Expanded Core) fiber.
  • the single core fiber 65 has, for example, a beam magnifying unit 68 capable of expanding the mode field diameter of light propagating through the core 67.
  • the beam expansion unit 68 is, for example, a core expansion unit in which the core diameter of the core 67 is expanded on the end surface 66 facing the second lens 24.
  • the beam expanding portion 68 includes a tapered portion 68b in which the core 67 is expanded in a tapered shape. In this case, since the core 67 is enlarged in the end face 66, the mode field diameter of the light propagating in the single core fiber 65 is expanded in the beam expanding portion 68 in the direction orthogonal to the axial direction D.
  • the first optical fiber is a multi-core fiber 60
  • the second optical fiber is a plurality of single-core fibers 65.
  • Each of the plurality of single core fibers 65 has a beam magnifying unit 68 capable of expanding the mode field diameter of the light propagating in the core 67 of the single core fiber 65. Therefore, the optical fiber connection structure 51 can be used as a fan-in / fan-out device for the multi-core fiber 60.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an optical fiber connection structure 71 according to a further modification.
  • the optical fiber connection structure 71 constitutes, for example, a fan-in / fan-out device (Fan-In / Fan-Out: FIFO) of a lens-coupled multi-core fiber.
  • the optical fiber connection structure 71 includes a multi-core fiber 80, a plurality of single-core fibers 90, a first lens 70A interposed between the multi-core fiber 80 and the plurality of single-core fibers 90, and the plurality of single-core fibers 90 and the first.
  • a second lens 70B interposed between the lenses 70A is provided.
  • the multi-core fiber 80 has a plurality of cores 81 and a clad 82, and each single core fiber 90 has a core 91 and a clad 92. In FIG. 16, for simplification, the core 81 and the core 91 are shown in a line. The plurality of single core fibers 90 are bundled in the second ferrule 93. The multi-core fiber 80 is held by the first ferrule 83.
  • the multi-core fiber 80 has a first end face 84 facing the first lens 70A.
  • the first end surface 84 is flat and is inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction D.
  • Each single core fiber 90 has a second end face 94 facing the second lens 70B. Like the first end surface 84, the second end surface 94 is flat and is inclined with respect to a plane orthogonal to the axial direction D.
  • the first lens 70A is arranged at a position facing the multi-core fiber 80 along the axial direction D.
  • the first lens 70A collects a plurality of light L emitted from each of the plurality of cores 81 of the multi-core fiber 80 on the opposite side of the multi-core fiber 80.
  • the second lens 70B is arranged at a position facing the single core fiber 90 along the axial direction D.
  • Each of the first lens 70A and the second lens 70B is a GRIN lens.
  • the second lens 70B may be a GRIN lens that functions as a beam magnifying unit.
  • An antireflection (AR) coating may be applied between the first lens 70A and the first end surface 84, or a minute gap may be provided.
  • an adhesive (as an example, a gel-like one) may be interposed between the first lens 70A and the first end surface 84. The same applies to the space between the second lens 70B and the second end surface 94.
  • FIG. 16 an example in which the first lens 70A and the second lens 70B are GRIN lenses has been described.
  • at least one of the first lens 70A and the second lens 70B may be a GRIN lens.

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Abstract

一実施形態に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第２端に取り付けられる第２コリメータとを備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に接着剤を介して固定されており、第２レンズが管状部材に対向した状態で第２スリーブが第２端に接着剤を介して固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。

Description

光ファイバ接続構造
　本開示は、光ファイバ接続構造に関する。
　本出願は、２０２０年６月２９日の日本出願第２０２０－１１１７３９号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１には、コリメータを備えた光機能部品が記載されている。コリメータは、レンズと、光ファイバを保持するフェルールとを備える。光機能部品は、一対のレンズが互いに対向するように一対のコリメータを内部で保持する円筒管を備える。円筒管の内部における一対のレンズの間には、ＷＤＭフィルタ又はアイソレータが配置されている。
　特許文献２には、アイソレータ等の光機能部品を備えたレンズ型デバイスが開示されている。レンズ型デバイスは管状部材を有する。管状部材の内部には、一対のレンズと、一対のレンズの間に配置されたファラデー素子とが配置されている。
　特許文献３には、光アイソレータデバイスが記載されている。光アイソレータデバイスは、金属製の管状部材と、管状部材の内部に配置された光アイソレータと、管状部材に固定される一対のコリメータとを備える。コリメータは、光ファイバを保持するフェルールと、アイソレータと光学的に結合するレンズとを有する。各コリメータは、スポット溶接によって管状部材に固定される。
米国特許第５６５２８１４号明細書 国際公開２００９／０７５１６８号 特開平９－６１６８３号公報
　本開示に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１フェルールの外面と第１スリーブの内面、第１レンズの外面と第１スリーブの内面、第２レンズの外面と管状部材の内面、第２フェルールの外面と第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に固定されており、第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２スリーブが第２端に固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。
図１は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造を示す斜視図である。 図２は、図１の光ファイバ接続構造の断面図である。 図３は、比較例に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。 図４は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。 図５は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図６は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図７は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図８は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図９は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造の組み立て方法の一工程を示す図である。 図１０は、一実施形態に係る光ファイバ接続構造を示す図である。 図１１は、変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１２は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１３は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す斜視図である。 図１４は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造を示す断面図である。 図１５は、シングルコアファイバの例を示す図である。 図１６は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造のフェルール及びレンズを示す断面図である。
　ところで、光ファイバ接続構造において、管状部材にフェルールが入り込んだ状態でフェルールが管状部材に接着剤によって固定される場合、接着剤の厚みによっては温湿度など環境の変化によりフェルールが傾くことがある。この場合、光接続の信頼性が低下する可能性がある。また、金属製の管状部材に溶接によってコリメータを固定する場合、高度な溶接技術が必要になったり溶接のための種々の工具が必要となるため、コリメータの固定を容易に行えないということが起こりうる。
　本開示は、コリメータの固定を容易に行うことができると共に光接続の信頼性を高めることができる光ファイバ接続構造を提供することを目的とする。
　本開示によれば、コリメータの固定を容易に行うことができると共に光接続の信頼性を高めることができる。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバ接続構造は、管状部材と、管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、管状部材の第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備える。第１コリメータは、第１光ファイバと、第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、第１レンズ及び第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有する。第２コリメータは、第２光ファイバと、第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、第２レンズ及び第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有する。第１フェルールの外面と第１スリーブの内面、第１レンズの外面と第１スリーブの内面、第２レンズの外面と管状部材の内面、第２フェルールの外面と第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、第１レンズが管状部材に対向した状態で第１スリーブが第１端に固定されており、第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２スリーブが第２端に固定されている。第２フェルールの外径が第２レンズの外径より大きい。
　この光ファイバ接続構造では、管状部材の第１端に第１コリメータが取り付けられ、管状部材の第１端とは反対側の第２端に第２コリメータが取り付けられる。第１コリメータは第１スリーブを有し、第１スリーブの内部には第１光ファイバを保持する第１フェルールと、第１レンズとが保持される。第２コリメータは第２スリーブを有し、第２スリーブの内部には第２光ファイバを保持する第２フェルールと、第２レンズとが保持される。第１スリーブは第１レンズが管状部材に対向した状態で第１端に固定され、第２スリーブは第２レンズが管状部材に入り込んだ状態で第２端に固定される。従って、管状部材の軸線方向の第１端及び第２端のそれぞれに第１コリメータ及び第２コリメータのそれぞれが固定されるので、第１コリメータ及び第２コリメータを容易に管状部材に固定できる。また、第１端及び第２端のそれぞれに第１コリメータ及び第２コリメータが固定されるので、フェルールの傾きを抑制して光接続の信頼性を高めることができる。第２コリメータの第２フェルールの外径は第２レンズの外径よりも大きい。従って、第２レンズが管状部材に固定された状態で第２レンズの光軸に直交する方向への第２フェルールの調心を行うことができるので、調心、及び部品の組み立てを容易に行うことができる。
　第１スリーブの端部と管状部材の第１端、第２スリーブの端部と管状部材の第２端、それぞれが接着剤を介して固定されていてもよい。第１スリーブと管状部材、第２スリーブと管状部材、それぞれの傾きを抑制することができ、光接続の信頼性を高めることができる。
　第１レンズは、第１フェルールに対向する第１レンズ端面を有してもよい。第１フェルールは、第１レンズに対向する第１フェルール端面を有してもよい。軸線方向に直交する面に対する第１レンズ端面の傾斜角度が、軸線方向に直交する面に対する第１フェルール端面の傾斜角度と異なっており、第１レンズから管状部材に向かって軸線方向に沿って光が出射してもよい。この場合、管状部材の軸線方向に沿って光が出射するので、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。
　第２レンズは、第２フェルールに対向する第２レンズ端面を有してもよい。第２フェルールは、第２レンズに対向する第２フェルール端面を有してもよい。軸線方向に直交する面に対する第２レンズ端面の傾斜角度が、軸線方向に直交する面に対する第２フェルール端面の傾斜角度と異なっており、第２レンズから管状部材に向かって軸線方向に沿って光が出射してもよい。この場合、前述と同様、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。
　管状部材に対向する第１レンズの端面が、管状部材に対向する第１スリーブの端面よりも第１スリーブの内側に入り込んでいてもよい。この場合、第１スリーブから第１レンズが突出していないので、第１レンズの光軸に直交する方向に第１コリメータを調心するときに、第１レンズが管状部材に干渉することを回避することができる。従って、第１コリメータの調心及び固定を容易に行うことができる。
　管状部材に対向する第１レンズの端面、及び管状部材に入り込む第２レンズの端面、の少なくともいずれかが球面状を呈してもよい。また、第１レンズ及び第２レンズの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズであってもよい。
　前述した光ファイバ接続構造は、管状部材の内部に配置されたファラデー素子を備えてもよい。この場合、光ファイバ接続構造を光アイソレータとすることができる。
　第１光ファイバは、マルチコアファイバであってもよい。第２光ファイバは、複数のシングルコアファイバであってもよい。複数のシングルコアファイバのそれぞれは、シングルコアファイバのコア内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部を有してもよい。この場合、光ファイバ接続構造をマルチコアファイバ用のファンイン・ファンアウト・デバイスとすることができる。
　第１光ファイバ及び第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであってもよい。光ファイバ接続構造は、管状部材の内部に配置されたＷＤＭフィルタを備えてもよい。この場合、光ファイバ接続構造をＷＤＭ合分波デバイスとすることができる。
　接着剤の最大厚みが５０μｍ以下であってもよい。この場合、接着剤の最大厚みを５０μｍ以下と薄くすることができるので、コリメータの固定を一層容易に行えると共に光接続の信頼性を更に高めることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の光ファイバ接続構造の具体例を以下で図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、後述する各例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の範囲内における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度は図面のものに限定されない。
　図１は、実施形態に係る光ファイバ接続構造１を示す斜視図である。図２は、光ファイバ接続構造１を示す断面図である。図１及び図２に示されるように、光ファイバ接続構造１は、第１コリメータ２、第２コリメータ３及び管状部材４を備える。第１コリメータ２は、第１光ファイバ１０、第１フェルール１３、第１レンズ１４及び第１スリーブ５を有する。第２コリメータ３は、第２光ファイバ２０、第２フェルール２３、第２レンズ２４及び第２スリーブ６を有する。管状部材４は、第１コリメータ２及び第２コリメータ３を互いに接続する。管状部材４は、例えば、ガラス製である。
　第１コリメータ２は、管状部材４の軸線が延びる方向である軸線方向Ｄの第１端４ｂに取り付けられる。第１コリメータ２の第１スリーブ５は第１端４ｂに固定され、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。接着剤を用いる場合は、例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤である。第１スリーブ５及び第１フェルール１３は、例えば、ガラス製である。管状部材４及び第１スリーブ５がガラス製であって、第１スリーブ５がＵＶ硬化型接着剤で管状部材４に固定される場合、管状部材４及び第１スリーブ５の線膨張係数の差を小さくできるので接続の信頼性を高めることができる。
　第１フェルール１３は第１光ファイバ１０を保持しており、第１光ファイバ１０の先端面は第１レンズ１４に対向している。第１レンズ１４が管状部材４に対向した状態で第１スリーブ５が第１端４ｂに固定されている。第１レンズ１４は、第１フェルール１３及び第１光ファイバ１０に隙間Ｓ１を介して対向している。第１スリーブ５は筒状を呈する。第１スリーブ５の内部には、第１フェルール１３及び第１レンズ１４が保持されている。第１フェルール１３の外面と第１スリーブ５の内面、第１レンズ１４の外面と第１スリーブ５の内面、は、それぞれ接着剤を介して固定されている。
　第２コリメータ３は、管状部材４の第１端４ｂとは反対側の第２端４ｃに取り付けられる。第２コリメータ３の第２スリーブ６は、例えば、第２端４ｃに接着剤を介して固定されるが、その他種々の固定方法を用いることが可能である。第２フェルール２３は第２光ファイバ２０を保持しており、第２光ファイバ２０の先端面は第２レンズ２４に対向している。第２レンズ２４が管状部材４に入り込んだ状態で第２スリーブ６が第２端４ｃに固定されている。第２レンズ２４は、第２フェルール２３及び第２光ファイバ２０に隙間Ｓ２を介して対向している。第２スリーブ６は筒状を呈する。第２スリーブ６の内部には、第２フェルール２３及び第２レンズ２４が保持されている。第２フェルール２３の外面と第２スリーブ６の内面は接着剤を介して固定されている。
　第１レンズ１４は、例えば、先球ロッドレンズである。第１レンズ１４の外径は、第１フェルール１３の外径と略同一である。第１スリーブ５の内径は、第１レンズ１４の外径、及び第１フェルール１３の外径よりも僅かに大きい。第１レンズ１４の外周面、及び第１フェルール１３の外周面のそれぞれと第１スリーブ５の内周面との間には、例えば、０μｍ以上且つ２０μｍ以下の隙間が形成されている。管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃは、管状部材４に対向する第１スリーブ５の端面５ｂよりも第１スリーブ５の内側に入り込んでいる。これにより、第１コリメータ２を軸線方向Ｄに直交する方向に調心するときに、第１レンズ１４が管状部材４に干渉することを回避できる。
　例えば、第２コリメータ３の第２レンズ２４は先球ロッドレンズである。第２レンズ２４の一部は管状部材４の内部に挿入されている。第２レンズ２４の外径は、管状部材４の内径より僅かに小さく、第２フェルール２３の外径より小さく、且つ第２スリーブ６の内径よりも小さい。第２フェルール２３の外径は、管状部材４の内径より大きく、且つ第２スリーブ６の内径よりも僅かに小さい。
　第１光ファイバ１０（第１フェルール１３）と第１レンズ１４との間に形成された隙間Ｓ１の軸線方向Ｄへの長さは、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって出射される光がコリメート光となるように調整される。図４は実施形態に係る第１光ファイバ１０、第１フェルール１３及び第１レンズ１４を示す図であり、図３は比較例に係る第１光ファイバ１１０、第１フェルール１１３及び第１レンズ１１４を示す図である。
　ところで、第１レンズ１１４の屈折率は、第１光ファイバ１１０の屈折率とは異なっている場合があり、例えば、第１光ファイバ１１０の屈折率よりも高い。このとき、図３に示されるように、第１レンズ１１４に対向する第１フェルール１１３の端面１１３ｂ（第１光ファイバ１１０の先端面）と、第１フェルール１１３に対向する第１レンズ１１４の面１１４ｂとが互いに平行である場合、第１光ファイバ１１０から出射する光Ｌが第１レンズ１１４において第１光ファイバ１１０の光軸方向（軸線方向Ｄ）から傾斜しうる。
　これに対し、図２及び図４に示されるように、第１レンズ１４に対向する第１フェルール１３の第１フェルール端面１３ｂ（第１光ファイバ１０の先端面）と、第１フェルール１３に対向する第１レンズ１４の第１レンズ端面１４ｂとが互いに非平行である場合、第１光ファイバ１０から出射する光Ｌが第１レンズ１４において第１光ファイバ１０の光軸方向に対して平行に出射する。その結果、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって軸線方向Ｄに平行に光Ｌが出射するので、光結合損失を抑制できる。第１レンズ１４の屈折率が第１光ファイバ１０の屈折率よりも高い場合、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１フェルール端面１３ｂの傾斜角度は、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１レンズ端面１４ｂの傾斜角度よりも大きい。なお、第２レンズ２４に対向する第２フェルール２３の第２フェルール端面２３ｂと、第２フェルール２３に対向する第２レンズ２４の第２レンズ端面２４ｂとが互いに非平行であってもよい。この場合も、前述した第１レンズ１４及び第１フェルール１３と同様の作用効果が得られる。
　次に、光ファイバ接続構造１の組立方法の例について説明する。まず、図５に示されるように、第１コリメータ２の第１スリーブ５、第１光ファイバ１０を保持する第１フェルール１３、及び第１レンズ１４を用意する。第１スリーブ５に第１レンズ１４が挿入され、第１スリーブ５に挿入された第１レンズ１４が接着剤によって第１スリーブ５に固定される。このとき、第１レンズ１４の端面１４ｃが第１スリーブ５の端面５ｂから突出しないように第１レンズ１４が第１スリーブ５の内部に挿入される。
　そして、第１フェルール１３が第１スリーブ５に挿入される。第１フェルール１３は、第１レンズ１４の端面１４ｃの反対側から第１スリーブ５に挿入される。このとき、第１レンズ１４の第１レンズ端面１４ｂの傾斜方向に第１フェルール１３の第１フェルール端面１３ｂの傾斜方向が合うように、第１フェルール１３の第１光ファイバ１０周りの回転位置が調整される。第１スリーブ５に第１フェルール１３が挿入された後には、第１レンズ１４及び第１フェルール１３の間の隙間Ｓ１の軸線方向Ｄへの長さが調整される。
　例えば、図６に示されるように、第１スリーブ５の第１光ファイバ１０とは反対側にミラーＭが配置される。前述した隙間Ｓ１の調整は、第１光ファイバ１０を通って第１レンズ１４から出射する光ＬをミラーＭが反射し、ミラーＭにおいて反射されて第１光ファイバ１０に戻る光Ｌのパワーを検出しながら行われる。第１光ファイバ１０から軸線方向Ｄに沿って延びる方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向としたときに、例えば、ミラーＭはＸ方向周りのθｘ方向、及びＹ方向周りのθｙ方向にチルト可能とされている。
　第１光ファイバ１０から第１レンズ１４を通過してコリメート化した光ＬがミラーＭにおいて反射し、ミラーＭから第１光ファイバ１０に戻る光Ｌのパワーが最大となるように隙間Ｓ１が調整される。このミラーＭを用いて隙間Ｓ１を調整する方法に代えて、第１レンズ１４の端面１４ｃに対向する位置にビームプロファイラが配置され、当該ビームプロファイラによって光Ｌを観察しながら隙間Ｓ１が調整されてもよい。この場合、第１レンズ１４の端面１４ｃから出射する光Ｌのビーム径が所望のビーム径となるように隙間Ｓ１が調整される。以上のように隙間Ｓ１が調整された後に、第１フェルール１３が接着剤によって第１スリーブ５に固定されて第１コリメータ２が完成する。
　図７及び図８に示されるように、第１コリメータ２が管状部材４に固定される。このとき、軸線方向Ｄに直交する方向（ＸＹ方向）における管状部材４の位置、及び第１スリーブ５の位置が調整される。すなわち、管状部材４の軸線の位置が第１スリーブ５の軸線の位置に合うように管状部材４に対する第１スリーブ５のＸＹ方向への位置が調整される。管状部材４に対する第１スリーブ５のＸＹ方向への位置調整は、管状部材４に挿入されるピンホール治具Ｐによって行われてもよい。ピンホール治具Ｐは、管状部材４に挿入される筒状の挿入部Ｐ１と、挿入部Ｐ１から拡径するフランジ部Ｐ２とを有する。ピンホール治具Ｐには挿入部Ｐ１及びフランジ部Ｐ２を軸線方向Ｄに貫通する貫通孔Ｐ３が形成されている。
　例えば、ピンホール治具Ｐの挿入部Ｐ１が第１スリーブ５の反対側から管状部材４に挿入され、第１光ファイバ１０を通って第１レンズ１４から出射する光Ｌがピンホール治具Ｐの貫通孔Ｐ３を通過するように第１スリーブ５の位置が調整される。光Ｌが貫通孔Ｐ３を通るように第１スリーブ５の管状部材４に対する位置が調整された後には、第１スリーブ５の端面５ｂが管状部材４の第１端４ｂに固定される。その後、ピンホール治具Ｐは管状部材４から外される。以上の工程を経て管状部材４に対する第１コリメータ２の固定が完了する。第１スリーブ５と管状部材４の固定は、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。
　次に、図９に示されるように、第１コリメータ２の反対側から管状部材４に第２レンズ２４が挿入される。このとき、第１光ファイバ１０の光軸方向周りの第２レンズ２４の回転位置が調整され、接着剤を介して固定される。そして、図１０に示されるように、管状部材４の第２端４ｃに、第２フェルール２３が挿入された第２スリーブ６が取り付けられる。
　このとき、第２レンズ２４に対する第２光ファイバ２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びＺ方向周りのθｚ方向への調心が行われた後に、第２フェルール２３が第２スリーブ６に接着剤によって固定される。そして、管状部材４に対する第２スリーブ６のＸ方向及びＹ方向への調心が行われ、その後、管状部材４の第２端４ｃに第２スリーブ６の端面６ｂが固定される。第２スリーブ６と管状部材４の固定には、接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。
　以上の工程を経て管状部材４に対する第２コリメータ３の固定が完了する。接着剤は、第１スリーブ５と第１フェルール１３の間、第１スリーブ５と第１レンズ１４の間、管状部材４と第２レンズ２４の間、及び、第２スリーブ６と第２フェルール２３の間、のそれぞれに塗布される。これらの箇所に接着剤が塗布される場合には、接着剤の厚みを薄くすることができる。
　光ファイバ接続構造１の接着剤の最大厚みは、例えば、５０μｍ以下である。「接着剤の最大厚み」は、部品の固定を目的として複数の部品間に塗布される接着剤が、当該部品間の隙間に充填される厚みのうちの最大の厚みを示している。一例として、接着剤の最大厚みの下限は５μｍである。また、接着剤の最大厚みは、１０μｍ以上、又は２０μｍ以上であってもよい。そして、接着剤の最大厚みは、４０μｍ以下、又は３０μｍ以下であってもよい。前述したように、接着剤は、例えば、ＵＶ硬化型接着剤である。しかしながら、接着剤は、ＵＶ硬化型以外のものであってもよく、例えば、可視光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、又は常温硬化型接着剤であってもよい。
　次に、実施形態に係る光ファイバ接続構造１から得られる作用効果について説明する。光ファイバ接続構造１では、管状部材４の第１端４ｂに第１コリメータ２が取り付けられ、管状部材４の第１端４ｂとは反対側の第２端４ｃに第２コリメータ３が取り付けられる。第１コリメータ２は第１スリーブ５を有し、第１スリーブ５の内部には第１光ファイバ１０を保持する第１フェルール１３と、第１レンズ１４とが保持される。第２コリメータ３は第２スリーブ６を有し、第２スリーブ６の内部には第２光ファイバ２０を保持する第２フェルール２３と、第２レンズ２４とが保持される。第１スリーブ５は第１レンズ１４が管状部材４に対向した状態で第１端４ｂに固定され、第２スリーブ６は第２レンズ２４が管状部材４に入り込んだ状態で第２端４ｃに固定される。従って、管状部材４の軸線方向Ｄの第１端４ｂ及び第２端４ｃのそれぞれに第１コリメータ２及び第２コリメータ３のそれぞれが固定されるので、第１コリメータ２及び第２コリメータ３を容易に管状部材４に固定できる。第１スリーブ５と管状部材４、第２スリーブ６と第２レンズ２４の固定は、それぞれ接着その他種々の固定方法を用いることが可能である。
　また、第１端４ｂ及び第２端４ｃのそれぞれに第１コリメータ２及び第２コリメータ３が固定されるので、第１フェルール１３及び第２フェルール２３の傾きを抑制して光接続の信頼性を高めることができる。第２コリメータ３の第２フェルール２３の外径は第２レンズ２４の外径よりも大きい。従って、第２レンズ２４が管状部材４に固定された状態で第２レンズ２４の光軸に直交する方向（軸線方向Ｄに直交する方向）への第２フェルール２３の調心を行うことができるので、調心、及び部品の組み立てを容易に行うことができる。
　図２及び図４に示されるように、第１レンズ１４は、第１フェルール１３に対向する第１レンズ端面１４ｂを有し、第１フェルール１３は、第１レンズ１４に対向する第１フェルール端面１３ｂを有する。軸線方向Ｄに直交する面に対する第１レンズ端面１４ｂの傾斜角度が、軸線方向Ｄに直交する面に対する第１フェルール端面１３ｂの傾斜角度と異なっていてもよく、第１レンズ１４から第２レンズ２４に向かって軸線方向Ｄに沿って光Ｌが出射する。よって、管状部材４の軸線方向Ｄに沿って光Ｌが出射するので、ビームの歪みを抑制して光結合の信頼性をより高めることができる。
　本実施形態において、第２レンズ２４は、第２フェルール２３に対向する第２レンズ端面２４ｂを有し、第２フェルール２３は、第２レンズ２４に対向する第２フェルール端面２３ｂを有する。軸線方向Ｄに直交する面に対する第２レンズ端面２４ｂの傾斜角度が、軸線方向Ｄに直交する面に対する第２フェルール端面２３ｂの傾斜角度と異なっており、第２レンズ２４から第１レンズ１４に向かって軸線方向Ｄに光が出射してもよい。この場合、前述と同様、ビームの歪みを低減して光結合の信頼性をより高めることができる。
　本実施形態では、管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃが管状部材４に対向する第１スリーブ５の端面５ｂよりも第１スリーブ５の内側に入り込んでいる。よって、第１スリーブ５から第１レンズ１４が突出していないので、第１レンズ１４の光軸に直交する方向（例えばＸ方向及びＹ方向）に第１コリメータ２を調心するときに、第１レンズ１４が管状部材４に干渉することを回避することができる。従って、第１コリメータ２の調心及び固定を容易に行うことができる。また、管状部材４に対向する第１レンズ１４の端面１４ｃ、及び管状部材４に対向する第２レンズ２４の端面２４ｃ、の少なくともいずれかが球面状を呈してもよい。
　本実施形態では、接着剤の最大厚みが５０μｍである。よって、接着剤の最大厚みを５０μｍ以下と薄くすることができるので、第１コリメータ２及び第２コリメータ３の固定を一層容易に行えると共に光結合の信頼性を更に高めることができる。
　次に、光ファイバ接続構造の種々の変形例について説明する。図１１は、変形例に係る光ファイバ接続構造３１を示す断面図である。光ファイバ接続構造３１の一部の構成は、前述した光ファイバ接続構造１の一部の構成と同一である。よって、以下では光ファイバ接続構造１の説明と重複する説明を同一の符号を付して適宜省略する。光ファイバ接続構造３１では、管状部材４の内部に光機能部品３２が配置されている。一例として、光機能部品３２はファラデー素子である。この場合、光ファイバ接続構造３１を光アイソレータとして機能させることができる。
　図１２は、図１１とは別の変形例に係る光ファイバ接続構造４１を示す断面図である。前述した図２の光ファイバ接続構造１では、第１フェルール１３の外径は、第２フェルール２３の外径とは異なっており、第２フェルール２３の外径よりも小さい。これに対し、図１２に示される光ファイバ接続構造４１は、前述した第１フェルール１３、第１レンズ１４及び第１スリーブ５に代えて、第２フェルール２３の外径と略同一の外径を有する第１フェルール４３、第１レンズ４４及び第１スリーブ４５を備える。第１スリーブ４５の内径は、管状部材４の内径よりも大きい。第１レンズ４４の外径は、管状部材４の内径、及び第２レンズ２４の外径よりも大きい。
　第２フェルール２３は、前述した第２光ファイバ２０に代えて、２心の第２光ファイバ２０Ａを保持する。なお、図１２では、簡略化のため、２心である状態の図示を省略している。また、管状部材４の内部には光機能部品４２が配置されている。光機能部品４２は、例えば、ＷＤＭフィルタである。この場合、光ファイバ接続構造４１をＷＤＭ合分波デバイスとすることができる。なお、上記では、第２ファイバが２心の第２光ファイバ２０Ａである例を示している。しかしながら、第１光ファイバ及び第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであればよく、例えば、第１光ファイバ１０が２心の光ファイバであってもよい。
　図１３は、別の変形例に係る光ファイバ接続構造５１を示す斜視図である。図１４は、光ファイバ接続構造５１を示す断面図である。図１３及び図１４に示されるように、光ファイバ接続構造５１は、第１コリメータ６２、第２コリメータ６３及び管状部材４を備える。第１コリメータ６２では第１フェルール１３がマルチコアファイバ６０を保持しており、第２コリメータ６３では第２フェルール２３が複数のシングルコアファイバ６５を保持している。
　図１５に示されるように、例えば、シングルコアファイバ６５はＴＥＣ（Thermally Expanded Core）ファイバである。シングルコアファイバ６５は、例えば、コア６７を伝搬する光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部６８を有する。ビーム拡大部６８は、例えば、第２レンズ２４に対向する端面６６においてコア６７のコア径が拡大されたコア拡大部である。例えば、ビーム拡大部６８は、テーパ状にコア６７が拡大されたテーパ部６８ｂを含んでいる。この場合、端面６６においてコア６７が拡大されていることにより、シングルコアファイバ６５内を伝搬してきた光のモードフィールド径がビーム拡大部６８において軸線方向Ｄと直交する方向に拡がる。
　以上、変形例に係る光ファイバ接続構造５１では、第１光ファイバがマルチコアファイバ６０であり、第２光ファイバが複数のシングルコアファイバ６５である。複数のシングルコアファイバ６５のそれぞれは、シングルコアファイバ６５のコア６７内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部６８を有する。よって、光ファイバ接続構造５１をマルチコアファイバ６０用のファンイン・ファンアウト・デバイスとすることができる。
　図１６は、更なる変形例に係る光ファイバ接続構造７１を示す断面図である。図１６に示されるように、光ファイバ接続構造７１は、例えば、レンズ結合型マルチコアファイバのファンイン・ファンアウト・デバイス（Fan-In/Fan-Out：ＦＩＦＯ）を構成する。光ファイバ接続構造７１は、マルチコアファイバ８０と、複数のシングルコアファイバ９０と、マルチコアファイバ８０及び複数のシングルコアファイバ９０の間に介在する第１レンズ７０Ａと、複数のシングルコアファイバ９０及び第１レンズ７０Ａの間に介在する第２レンズ７０Ｂとを備える。
　マルチコアファイバ８０は複数のコア８１とクラッド８２とを有し、各シングルコアファイバ９０はコア９１とクラッド９２とを有する。なお、図１６では、簡略化のため、コア８１及びコア９１の図示を線状に示している。複数のシングルコアファイバ９０は第２フェルール９３に束ねられている。マルチコアファイバ８０は第１フェルール８３に保持されている。マルチコアファイバ８０は、第１レンズ７０Ａに対向する第１端面８４を有する。例えば、第１端面８４は、平坦状とされており、軸線方向Ｄに直交する平面に対して傾斜している。各シングルコアファイバ９０は、第２レンズ７０Ｂに対向する第２端面９４を有する。第２端面９４は、例えば第１端面８４と同様、平坦状とされており、軸線方向Ｄに直交する平面に対して傾斜している。
　第１レンズ７０Ａは、マルチコアファイバ８０に軸線方向Ｄに沿って対向する位置に配置されている。第１レンズ７０Ａは、マルチコアファイバ８０の複数のコア８１のそれぞれから出射した複数の光Ｌをマルチコアファイバ８０との反対側において集光する。第２レンズ７０Ｂは、シングルコアファイバ９０に軸線方向Ｄに沿って対向する位置に配置されている。
　第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０ＢのそれぞれはＧＲＩＮレンズである。例えば、第２レンズ７０Ｂはビーム拡大部として機能するＧＲＩＮレンズであってもよい。第１レンズ７０Ａと第１端面８４との間には、反射防止（ＡＲ）コートが施されていてもよいし、微小な隙間が空いていてもよい。また、第１レンズ７０Ａと第１端面８４との間には接着剤（一例としてゲル状のもの）が介在していてもよい。第２レンズ７０Ｂと第２端面９４との間についても同様である。以上、図１６では、第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０ＢがＧＲＩＮレンズである例について説明した。しかしながら、第１レンズ７０Ａ及び第２レンズ７０Ｂの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズであればよい。このように、第１レンズ及び第２レンズとしてＧＲＩＮレンズを用いることも可能である。
　以上、本開示に係る光ファイバ接続構造の実施形態及び変形例について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態又は変形例に限定されない。すなわち、本発明が請求の範囲に記載された要旨の範囲内において種々の変形及び変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。例えば、光ファイバ接続構造の各部の形状、大きさ、材料、数及び配置態様は上記の要旨の範囲内において適宜変更可能である。
１，３１，４１，５１，７１…光ファイバ接続構造
２，６２…第１コリメータ
３，６３…第２コリメータ
４…管状部材
４ｂ…第１端
４ｃ…第２端
５，４５…第１スリーブ
５ｂ…端面
６…第２スリーブ
６ｂ…端面
１０…第１光ファイバ
１３，４３，８３…第１フェルール
１３ｂ…第１フェルール端面
１４，４４，７０Ａ…第１レンズ
１４ｂ…第１レンズ端面
１４ｃ…端面
２０，２０Ａ…第２光ファイバ
２３，９３…第２フェルール
２３ｂ…第２フェルール端面
２４，７０Ｂ…第２レンズ
２４ｂ…第２レンズ端面
２４ｃ…端面
３２，４２…光機能部品
６０，８０…マルチコアファイバ（第１光ファイバ）
６５，９０…シングルコアファイバ（第２光ファイバ）
６６…端面
６７…コア
６８…ビーム拡大部
６８ｂ…テーパ部
８１…コア
８２…クラッド
８４…第１端面
９１…コア
９２…クラッド
９４…第２端面
Ｄ…軸線方向
Ｌ…光
Ｍ…ミラー
Ｐ…ピンホール治具
Ｐ１…挿入部
Ｐ２…フランジ部
Ｐ３…貫通孔
Ｓ１，Ｓ２…隙間
Ｓ２…隙間

Claims (11)

  1. 　管状部材と、
    　前記管状部材の軸線が延びる方向である軸線方向の第１端に取り付けられる第１コリメータと、
    　前記管状部材の前記第１端とは反対側の第２端に取り付けられる第２コリメータと、を備え、
    　前記第１コリメータは、第１光ファイバと、前記第１光ファイバを保持する第１フェルールと、前記第１フェルールに隙間を介して対向する第１レンズと、前記第１レンズ及び前記第１フェルールを内部で保持する第１スリーブと、を有し、
    　前記第２コリメータは、第２光ファイバと、前記第２光ファイバを保持する第２フェルールと、前記第２フェルールに隙間を介して対向する第２レンズと、前記第２レンズ及び前記第２フェルールを内部で保持する第２スリーブと、を有し、
    　前記第１フェルールの外面と前記第１スリーブの内面、前記第１レンズの外面と前記第１スリーブの内面、前記第２レンズの外面と前記管状部材の内面、前記第２フェルールの外面と前記第２スリーブの内面、それぞれが接着剤を介して固定されており、
    　前記第１レンズが前記管状部材に対向した状態で前記第１スリーブが前記第１端に固定されており、　前記第２レンズが前記管状部材に入り込んだ状態で前記第２スリーブが前記第２端に固定されており、
    　前記第２フェルールの外径が前記第２レンズの外径よりも大きい、
    光ファイバ接続構造。
  2. 　前記第１スリーブの端部と前記管状部材の第１端、前記第２スリーブの端部と前記管状部材の第２端、それぞれが接着剤を介して固定されている、
    請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
  3. 　前記第１レンズは、前記第１フェルールに対向する第１レンズ端面を有し、
    　前記第１フェルールは、前記第１レンズに対向する第１フェルール端面を有し、
    　前記軸線方向に直交する面に対する前記第１レンズ端面の傾斜角度が、前記軸線方向に直交する面に対する前記第１フェルール端面の傾斜角度と異なっており、
    　前記第１レンズから前記第２レンズに向かって前記軸線方向に沿って光が出射する、
    請求項１または請求項２に記載の光ファイバ接続構造。
  4. 　前記第２レンズは、前記第２フェルールに対向する第２レンズ端面を有し、
    　前記第２フェルールは、前記第２レンズに対向する第２フェルール端面を有し、
    　前記軸線方向に直交する面に対する前記第２レンズ端面の傾斜角度が、前記軸線方向に直交する面に対する前記第２フェルール端面の傾斜角度と異なっており、
    　前記第２レンズから前記第１レンズに向かって前記軸線方向に沿って光が出射する、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  5. 　前記管状部材に対向する前記第１レンズの端面が、前記管状部材に対向する前記第１スリーブの端面よりも前記第１スリーブの内側に入り込んでいる、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  6. 　前記管状部材に対向する前記第１レンズの端面、及び前記管状部材に入り込む前記第２レンズの端面、の少なくともいずれかが球面状を呈する、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  7. 　前記第１レンズ及び前記第２レンズの少なくともいずれかがＧＲＩＮレンズである、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  8. 　前記管状部材の内部に配置されたファラデー素子を備える、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  9. 　前記第１光ファイバは、マルチコアファイバであり、
    　前記第２光ファイバは、複数のシングルコアファイバであり、
    　前記複数のシングルコアファイバのそれぞれは、前記シングルコアファイバのコア内を伝搬してきた光のモードフィールド径を拡大可能なビーム拡大部を有する、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  10. 　前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバのいずれかが２心の光ファイバであり、
    　前記管状部材の内部に配置されたＷＤＭフィルタを備える、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
  11. 　前記接着剤の最大厚みが５０μｍ以下である、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光ファイバ接続構造。
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