JP2004302222A

JP2004302222A - Optical fiber collimator and manufacturing method therefor

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Publication number: JP2004302222A
Application number: JP2003096197A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Kanehara; 勇貴金原; Takeshi Sakai; 猛坂井; Hitoshi Oguri; 均小栗; Koji Suzuki; 幸司鈴木; Hironori Tokita; 宏典時田; Kazuyuki Omori; 和行大森; Shigeki Yoshizawa; 繁樹吉沢
Original assignee: Moritex Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Oyokoden Lab Co Ltd
Current assignee: Moritex Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; Oyokoden Lab Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber collimator which has favorable optical characteristics and high reliability and is capable of realizing reduction in manufacturing costs. <P>SOLUTION: The optical fiber collimator is provided with a spherical lens 1, an optical fiber supporting body 2 for letting an optical fiber supporting member 2b hold an optical fiber 2a, and a case 3 having a through-hole 3a of a circular cross section, and is characterized in that the spherical lens 1 is engaged in one internal end of the through-hole 3a; the tip part of the optical fiber supporting body 2 is inserted in the other end of the through-hole 3a; and the spherical lens 1 and the optical fiber 2a are almost coaxially placed and opposed to each other across a gap in the through-hole 3a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバと球状レンズを備えた光ファイバコリメータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバコリメータは光通信部品の中でも、基幹系からアクセス系まで幅広く使用される重要度の高い光部品である。
最近では、光通信市場が基幹系からメトロ系、アクセス系へと移行するに伴って低価格化の要求が高まっており、光ファイバコリメータに関しても大幅な製造コストの削減が要求されている。
また、特にメトロ系や、アクセス系ではアンプ等を用いた光増幅を行なわないため、光ファイバコリメータの挿入損失をできるだけ小さく抑える必要がある。
【０００３】
図４は、下記特許文献１に記載されている従来の光ファイバコリメータの例を示した斜視図である。この例の光ファイバコリメータは、割スリーブ２５内に球状レンズ２４と光ファイバ２１が同軸状に固定されて概略構成されている。この例において、光ファイバ２１はフェルール２２内に保持固定されており、フェルール２２の先端にはガラススペーサ２３が接着固定されている。割スリーブ２５の内径は球状レンズ２４の外径およびフェルール２２の先端部の外径よりわずかに小さく形成されており、割スリーブ２５の一端部内には球状レンズ２４が、他端部にはフェルール２２の先端部が挿入されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２９３２１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
球状レンズ２４は非球面レンズに比べて非常に安価である。しかしながら、非球面レンズでは問題にならない球面収差があるので、これによって挿入損失が大きくなってしまうという問題があった。
また、図４の構成では、球状レンズ２４と光ファイバ２１との相対位置を決定するには、光学的測定装置を用いての微調整が必要であるため、作製に高度な技術を要し、製造コスト増大の原因となっていた。
また、球状レンズ２４およびフェルール２２の光軸方向における位置がずれ易く、それによってコマ収差が生じるおそれがある。また非球面レンズを用いる場合に比べて、球状レンズ２４と光ファイバ２１の入射面との間の距離が短くなるので球状レンズ２４の表面で反射した光が光ファイバ２１へ戻り易いという問題もあった。
さらには、光ファイバコリメータを組み立てるのに必要な部品点数が多いため、製造コストの削減を図るうえでは不利であった。
また、球状レンズ２４と割スリーブ２５との固定に接着剤が用いられる場合もあるが、接着剤の使用は温度特性の劣化など信頼性の低下を招く心配があった。
【０００６】
本発明は前記事情を鑑みてなされたもので、光学的特性が良好で、信頼性が高く、製造コストの低減を実現することができる光ファイバコリメータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の光ファイバコリメータは、球状レンズと、光ファイバ支持部材に光ファイバを保持させてなる光ファイバ支持体と、断面円形の貫通孔を有する筐体とを備えてなり、前記貫通孔の一端部内に前記球状レンズが嵌装されるとともに、前記貫通孔の他端部内には前記光ファイバ支持体の先端部が挿入されており、前記貫通孔内において、前記球面レンズと前記光ファイバとが、間隙をはさんで略同軸状に対向配置されていることを特徴とする。
前記光ファイバの先端が斜め研磨されていることが好ましい。
前記球状レンズの屈折率が１．７以上であることが好ましい。
前記貫通孔の内壁に突起が設けられており、前記光ファイバ支持体の先端が前記突起に当接している構成とすることもできる。
【０００８】
本発明の光ファイバコリメータの製造方法は、断面円形の貫通孔を有し、該貫通孔の内壁に突起が設けられた筐体の一端部側から、前記貫通孔内に球状レンズを所定深さまで圧入する工程と、前記筐体の他端部側から前記貫通孔内に、光ファイバ支持部材に光ファイバを保持させてなる光ファイバ支持体の先端部を挿入して前記突起に当接する深さまで前進させる工程を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の光ファイバコリメータの第１の実施形態を示した概略断面図である。本実施形態の光ファイバコリメータは、球状レンズ１と、光ファイバ支持体２と、筐体３とから概略構成されている。
球状レンズ１の大きさは特に限定されないが、外径が２〜３．５ｍｍ程度のものが好ましく用いられる。球状レンズ１の屈折率が高いほど球面収差の影響を低減させることができるが、高すぎると焦点がレンズ内に入ってしまう。したがって、球状レンズ１の屈折率は１．７以上とすることが好ましく、より好ましくは１．７〜１．８の範囲内である。
【００１０】
光ファイバ支持体２は、光ファイバ２ａを円筒状のキャピラリ（光ファイバ支持部材）２ｂ内に、同心状に保持させたもので、例えば既知の円筒型フェルールを用いることができる。キャピラリ２ｂの材質は特に限定されないが、具体例としては、樹脂、ガラス、セラミックス（ジルコニア）等が挙げられ、中でも樹脂は量産性の点で好ましい。キャピラリ２ｂの外径は、筐体３に挿入可能で、かつ挿入後のキャピラリの角度ずれを極力避けることが望ましく、したがって筐体３の内径と等しいか、若干小さく設定するのが好ましい。後者の場合、キャピラリ２ｂの外径と筐体３の内径との差が５〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。
本実施形態において、光ファイバ２ａの先端面を含む光ファイバ支持体２の先端面は、光ファイバ２ａの光軸方向に対して、斜め研磨、すなわち斜めにカットされて鏡面研磨されている。光ファイバ２ａの光軸に垂直な面を基準面としたときの、光ファイバ２ａの研磨された先端面の角度（研磨角度）は、球状レンズ１の外径が上記の範囲内の場合８〜１２°が好ましく、より好ましくは１０〜１２°である。
【００１１】
筐体３は、断面円形の貫通孔３ａを有する円筒形で、内壁に突起３ｂが設けられている。突起３ｂは、好ましくは貫通孔３ａの周方向に沿って、全周に連続して形成されている。本実施形態において、突起３ｂは筐体３の一端から所定距離だけ離れた位置に形成されている。
筐体３の貫通孔３ａの一端部内、すなわち突起３ｂよりも一端部側には、所定の位置に球状レンズ１が嵌装されている。ここでの嵌装とは、球状レンズ１の外径と貫通孔３ａの内径とが略同一で、球状レンズ１は貫通孔３ａ内に圧入され、接着剤などの固定手段を用いなくても移動しないように嵌め込まれている状態をいう。
筐体３の貫通孔３ａの他端部内には、光ファイバ支持体２の先端部が挿入され、光ファイバ支持体２の先端が突起３ｂに当接している。
【００１２】
本実施形態において、筐体３の内径は球状レンズ１の外径と略同一で、突起３ｂの部分を除き、長さ方向に沿って一様に形成されている。球状レンズ１の外径をＡとするとき、筐体３の内径は（Ａ±０ｍｍ）〜（Ａ−０．０１ｍｍ）の範囲内であることが好ましい。
筐体３の材質は特に限定されないが、具体例としては、ガラス、ステンレス等が挙げられる。特に、筐体３の少なくとも内壁面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１２μｍ〜２．５μｍの範囲内であることが、レンズを圧入し、かつ保持するうえで好適である。
筐体３の厚さは任意に設定できる。薄すぎると強度が不十分になるおそれがあり、厚いほど光ファイバコリメータが大型化してしまうので、材質にもよるが、例えば０．２〜２．０ｍｍ程度に好ましく設定することができる。
【００１３】
突起３ｂは、光ファイバ支持体２がこれに当接することによって位置決めされるものであればよく、その断面形状や大きさは任意とすることができる。本実施形態では、突起３ｂとして、筐体３の内壁から略垂直に立ち上がる凸条が形成されている。該凸条の高さは０．１〜０．５ｍｍ程度、幅は０．１〜０．５ｍｍ程度に好ましく設定される。
なお、球状レンズ１が貫通孔３ａ内の所定の位置に嵌装されている状態で、球状レンズ１が突起３ｂに接していてもよく、接していなくてもよい。
【００１４】
筐体３の貫通孔３ａ内において、球状レンズ１と光ファイバ支持体２とは間隙をはさんで同軸状に対向配置されている。光ファイバ支持体２と光ファイバ２ａとは同軸であるので、光ファイバ２ａと球状レンズ１とが同軸状に対向配置されている。
貫通孔３ａ内における球状レンズ１と光ファイバ支持体２の位置は、光ファイバ２ａの先端面から出射された光が、球面レンズ１を透過することによって平行光となるように、球状レンズ１の屈折率に応じて設定される。すなわち、球状レンズ１と光ファイバ２ａとが同軸であるので、両者間の距離は該球状レンズ１の焦点距離と略等しくなるように設定するのが好ましい。
【００１５】
本実施形態の光ファイバコリメータを製造するには、まず、筐体３を用意し、その一端部側から、貫通孔３ａ内に球状レンズ１を所定深さまで圧入して嵌装させる。この球状レンズを所定位置に嵌装させる方法は、例えば特公平７−１２２６８７号公報等に記載されている周知の方法を用いて行なうことができる。
次いで、筐体３の他端部側から貫通孔３ａ内に、光ファイバ支持体２の先端部を挿入して、光ファイバ支持体２の先端が突起３ｂに当接する深さまで前進させることにより、光ファイバコリメータが得られる。
【００１６】
本実施形態によれば、球状レンズ１を筐体３内の所定位置に嵌装させ、かつ光ファイバ支持体２を筐体３内の突起に当接するまで挿入することにより、球状レンズ１と光ファイバ２ａとの相対位置が、光学的測定装置を用いての微調整を行なわずに、容易かつ再現性良く決まる。したがって、光ファイバコリメータの製造が簡単になり、製造コストの削減に寄与するとともに、球状レンズ１と光ファイバ２ａの光軸のずれも生じにくくなり、コマ収差の影響を小さくすることができる。また、光ファイバコリメータの構成部品点数も少ないので、これによっても製造コストを低減させることができる。
【００１７】
また、球面レンズの屈折率を高くすることにより、球面収差の影響を低減させることができる。
また、球状レンズ１を、接着剤を用いずに所定位置に固定することができるので、温度特性が良好で、信頼性が高い。
さらに、光ファイバ２ａの先端面が斜め研磨されているので、該光ファイバ２ａの先端面から出射され、球状レンズ１で反射した光が、該光ファイバ２ａに入射されにくくなり、リターンロスが良くなる。
本実施形態によれば、一般的に、光ファイバコリメータに要求されている挿入損失０．６ｄＢ以下、リターンロス５０ｄＢ以上の要求水準を上回る光学特性に優れた光ファイバコリメータを得ることができる。より好ましくは、挿入損失０．４ｄＢ以下、リターンロス５５ｄＢ以上を達成することが可能である。
【００１８】
また、本実施形態の光ファイバコリメータの製造方法によれば、光学的測定装置を用いての微調整を行なわずに、光学特性に優れた光ファイバコリメータを容易に、かつ安定して製造することができる。
【００１９】
図２は本発明の光ファイバコリメータの第２の実施形態を示した概略断面図である。本実施形態の光ファイバコリメータが、前記第１の実施形態と大きく異なる点は、筐体３３の一端部が幅広の突起部となっている点である。この図において、図１と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２０】
筐体３３は、断面円形の貫通孔を有する円筒形で、長さ方向における一端部３３ａは、他端部３３ｂよりも内径が小さい突起（段部）となっている。
筐体１３の貫通孔の一端部３３ａ内には、所定の位置に球状レンズ１が嵌装されている。また、筐体１３の貫通孔の他端部３３ｂ内には、光ファイバ支持体２の先端部が挿入されている。本実施形態において、球面レンズ１の外径はキャピラリ２ｂの外径よりも小さいが、貫通孔内において球面レンズ１と光ファイバ２ａとは間隙をはさんで同軸状に対向配置されている。
【００２１】
本実施形態によっても、上記第１の実施形態と同様に、良好な光学特性を有する光ファイバコリメータが得られる。
ただし、同軸状に配置されるべき球状レンズ１と光ファイバ２ａとが軸ずれを生じ難いという点では、第１の実施形態のように球状レンズ１と光ファイバ支持体２の外径が等しい構成の方が有利である。
【００２２】
なお、上記第１、第２の実施形態においては、球状レンズ１の光軸と光ファイバ２ａの光軸とが一致するように構成したが、両者の光軸は略同軸状であればよく、必要に応じて意図的に若干ずらすこともできる。
例えば、上記の各実施形態のように、光ファイバの先端面が斜め研磨されている場合には、図３に示すように、球状レンズ１の光軸と光ファイバ２ａの光軸とが所定距離だけ離間するように構成した方が、球状レンズ１と光ファイバ２ａとの結合特性が向上する点で好ましい。
【００２３】
図３において、光ファイバ２ａの光軸に対して球レンズ１の光軸は、光ファイバ２ａの光軸から、斜め研磨された先端面の最も前方まで延びている端縁の点Ｅに向かう方向に離間しており、両光軸間の距離△ｘは次の値をとることが最適である。すなわち、光ファイバ２ａの光軸に垂直な面を基準面としたときの、光ファイバ２ａの研磨された先端面の角度（研磨角度）をα、光ファイバ２ａの光軸方向における、光ファイバ２ａの先端面から球レンズ１の中心を通る面までの距離をＬ、光ファイバ２ａの先端面の中心（光軸の出射点）と球レンズ１の中心とを結ぶ直線と光ファイバ２ａの光軸とがなす角度をθ、光ファイバ２ａのコアの屈折率をｎ_１とすると、前記△ｘは下記数式（１）で表される。
【００２４】
△ｘ＝Ｌ・ｔａｎθ …（１）
ただし、θ＝ｓｉｎ^−１（ｎ_１・ｓｉｎα）−α
【００２５】
【実施例】
（実施例１）
図２に示す構成の光ファイバコリメータを本発明にかかる製法で作製した。
球状レンズ１は外径２ｍｍ、屈折率１．７８、焦点距離１．１３ｍｍのものを用いた。
光ファイバ支持体２としては、外径２．５ｍｍの円筒型フェルールを用いた。光ファイバ２ａは、裸線の外径が１２５μｍの１．３〜１．５５μｍ帯用シングルモード石英系光ファイバを用いた。
光ファイバ支持体２の先端は斜めにカットして鏡面研磨した。光ファイバ２ａの光軸に垂直な面を基準面としたときの、光ファイバ支持体２の研磨された先端面の角度（研磨角度）は１２°とした。
【００２６】
筐体３３はステンレス（ＳＵＳ３０４）からなっており、一端部３３ａをなす内径２ｍｍ、長さ（図中、Ｄで示す）１．９７ｍｍ、厚さ１ｍｍの円筒形と、他端部３３ｂをなす内径２．５ｍｍ、長さ（図中、Ｂで示す）４．０ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの円筒形とが同軸状に連なった形状となっている。
また、筐体３３の、球状レンズ１が嵌装される一端部３３ａにおいて、筐体３３の先端面から球状レンズ１の中心までの距離Ｃは１ｍｍとした。
【００２７】
得られた光ファイバコリメータの挿入損失は、測定波長１５５０ｎｍ、測定温度２５℃において、０．２５ｄＢであった。また測定温度を０〜７０℃の範囲で変化させたときの挿入損失の変動幅は０．０２ｄＢと小さかった。
また、測定波長１５５０ｎｍ、測定温度２５℃におけるリターンロスは、５３ｄＢであった。
【００２８】
（実施例２）
図１に示す構成の光ファイバコリメータを本発明にかかる製法で作製した。
球状レンズ１は前記実施例１と同一構成のものを用いた。
光ファイバ支持体２は外径２．５ｍｍの円筒型フェルールを用いた。光ファイバ２ａは上記実施例１と同じものを用いた。
光ファイバ支持体２の先端は実施例１と同様に斜めにカットして鏡面研磨した。光ファイバ２ａの光軸に垂直な面を基準面としたときの、光ファイバ支持体２の研磨された先端面の角度（研磨角度）は１２°とした。
【００２９】
筐体３は、内径２．５ｍｍ、長さ６．２ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）からなる円筒形であり、内壁には、幅０．２ｍｍ、高さ０．１ｍｍの断面四角形の突起３ｂが、周方向に沿ってリング状に設けられている。
筐体３の両端部のうち、光ファイバ支持体２が挿入される側の端部から突起３ｂまでの距離Ｂは３．８ｍｍとした。
また、筐体３の、球状レンズ１が嵌装される側の端部において、筐体３の先端面から球状レンズ１の中心までの距離Ｃは１．２５ｍｍとした。
【００３０】
前記実施例１と同様にして測定した、光ファイバコリメータの挿入損失は０．３ｄＢであり、温度変動に伴う挿入損失の変動幅は０．０２ｄＢと小さかった。また、リターンロスは５６ｄＢであった。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光学的特性が良好で、信頼性が高い光ファイバｂコリメータを、低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバコリメータの一実施形態を示した概略断面図である。
【図２】本発明の光ファイバコリメータの他の一実施形態を示した概略断面図である。
【図３】本発明の光ファイバコリメータに係る変形例を示した概略断面図である
【図４】従来の光ファイバコリメータの一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１…球状レンズ、２…光ファイバ支持体、２ａ…光ファイバ、
２ｂ…キャピラリ（光ファイバ支持部材）、３，３３…筐体、
３ａ…貫通孔、３ｂ…突起、３３ａ…一端部、３３ｂ…他端部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber collimator having an optical fiber and a spherical lens, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber collimator is a highly important optical component widely used from a backbone system to an access system among optical communication components.
Recently, as the optical communication market shifts from a core system to a metro system and an access system, there is an increasing demand for lower prices, and a significant reduction in manufacturing costs is also required for optical fiber collimators.
In particular, since optical amplification using an amplifier or the like is not performed in a metro system or an access system, it is necessary to minimize the insertion loss of the optical fiber collimator.
[0003]
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a conventional optical fiber collimator described in Patent Document 1 below. The optical fiber collimator of this example has a schematic configuration in which a spherical lens 24 and an optical fiber 21 are coaxially fixed in a split sleeve 25. In this example, the optical fiber 21 is held and fixed in a ferrule 22, and a glass spacer 23 is bonded and fixed to a tip of the ferrule 22. The inner diameter of the split sleeve 25 is formed slightly smaller than the outer diameter of the spherical lens 24 and the outer diameter of the tip of the ferrule 22, and the spherical lens 24 is provided in one end of the split sleeve 25 and the ferrule 22 is provided in the other end. Is inserted.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-293210
[Problems to be solved by the invention]
The spherical lens 24 is much cheaper than an aspheric lens. However, since there is a spherical aberration which is not a problem with an aspherical lens, there is a problem that the insertion loss increases due to this.
In addition, in the configuration of FIG. 4, in order to determine the relative position between the spherical lens 24 and the optical fiber 21, fine adjustment using an optical measurement device is required, so that a high-level technology is required for fabrication. This has caused an increase in manufacturing costs.
In addition, the positions of the spherical lens 24 and the ferrule 22 in the optical axis direction are easily shifted, which may cause coma. In addition, since the distance between the spherical lens 24 and the incident surface of the optical fiber 21 is shorter than in the case where an aspheric lens is used, there is also a problem that light reflected on the surface of the spherical lens 24 easily returns to the optical fiber 21. Was.
Furthermore, the number of parts required for assembling the optical fiber collimator is large, which is disadvantageous in reducing the manufacturing cost.
In some cases, an adhesive is used to fix the spherical lens 24 and the split sleeve 25. However, the use of the adhesive may cause a decrease in reliability such as deterioration of temperature characteristics.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical fiber collimator having good optical characteristics, high reliability, and capable of realizing a reduction in manufacturing cost, and a method for manufacturing the same. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an optical fiber collimator of the present invention includes a spherical lens, an optical fiber support formed by holding an optical fiber in an optical fiber support member, and a housing having a through-hole having a circular cross section. The spherical lens is fitted into one end of the through hole, and the tip of the optical fiber support is inserted into the other end of the through hole. A spherical lens and the optical fiber are substantially coaxially opposed to each other with a gap therebetween.
Preferably, the tip of the optical fiber is obliquely polished.
The refractive index of the spherical lens is preferably 1.7 or more.
A projection may be provided on an inner wall of the through hole, and a tip of the optical fiber support may be in contact with the projection.
[0008]
The method of manufacturing an optical fiber collimator of the present invention has a through-hole having a circular cross section, and a spherical lens is inserted into the through-hole to a predetermined depth from one end of a housing provided with a projection on an inner wall of the through-hole. Press-fitting, from the other end of the housing, into the through hole, insert the tip of the optical fiber support member holding the optical fiber in the optical fiber support member to a depth at which it contacts the protrusion. It is characterized by having a step of moving forward.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the optical fiber collimator of the present invention. The optical fiber collimator of the present embodiment is roughly composed of a spherical lens 1, an optical fiber support 2, and a housing 3.
The size of the spherical lens 1 is not particularly limited, but one having an outer diameter of about 2 to 3.5 mm is preferably used. The higher the refractive index of the spherical lens 1 is, the more the influence of spherical aberration can be reduced. However, if the refractive index is too high, the focus will enter the lens. Therefore, the refractive index of the spherical lens 1 is preferably set to 1.7 or more, and more preferably in the range of 1.7 to 1.8.
[0010]
The optical fiber support 2 has an optical fiber 2a concentrically held in a cylindrical capillary (optical fiber support member) 2b. For example, a known cylindrical ferrule can be used. The material of the capillary 2b is not particularly limited, but specific examples include resin, glass, and ceramics (zirconia). Among them, resin is preferable in terms of mass productivity. It is desirable that the outer diameter of the capillary 2b can be inserted into the housing 3 and that the angle of the capillary after insertion be minimized. Therefore, it is preferable that the outer diameter be set equal to or slightly smaller than the inner diameter of the housing 3. In the latter case, the difference between the outer diameter of the capillary 2b and the inner diameter of the housing 3 is preferably in the range of 5 to 10 μm.
In the present embodiment, the distal end surface of the optical fiber support 2 including the distal end surface of the optical fiber 2a is obliquely polished, that is, mirror-polished by being obliquely cut with respect to the optical axis direction of the optical fiber 2a. When the plane perpendicular to the optical axis of the optical fiber 2a is set as a reference plane, the angle (polishing angle) of the polished tip surface of the optical fiber 2a is 8 to 8 when the outer diameter of the spherical lens 1 is within the above range. It is preferably 12 °, more preferably 10-12 °.
[0011]
The housing 3 has a cylindrical shape having a through-hole 3a having a circular cross section, and a projection 3b is provided on an inner wall. The projection 3b is preferably formed continuously along the entire circumference along the circumferential direction of the through hole 3a. In the present embodiment, the projection 3b is formed at a position away from one end of the housing 3 by a predetermined distance.
The spherical lens 1 is fitted at a predetermined position in one end of the through hole 3a of the housing 3, that is, on one end side of the protrusion 3b. Here, the fitting means that the outer diameter of the spherical lens 1 and the inner diameter of the through hole 3a are substantially the same, and the spherical lens 1 is pressed into the through hole 3a and moves without using a fixing means such as an adhesive. Refers to the state where it is fitted so that it does not.
The distal end of the optical fiber support 2 is inserted into the other end of the through hole 3a of the housing 3, and the distal end of the optical fiber support 2 contacts the protrusion 3b.
[0012]
In the present embodiment, the inner diameter of the housing 3 is substantially the same as the outer diameter of the spherical lens 1, and is formed uniformly along the length except for the projection 3b. When the outer diameter of the spherical lens 1 is A, the inner diameter of the housing 3 is preferably in the range of (A ± 0 mm) to (A-0.01 mm).
The material of the housing 3 is not particularly limited, but specific examples include glass and stainless steel. In particular, it is preferable that the surface roughness (Ra) of at least the inner wall surface of the housing 3 be in the range of 0.012 μm to 2.5 μm in order to press-fit and hold the lens.
The thickness of the housing 3 can be set arbitrarily. If the thickness is too small, the strength may be insufficient. If the thickness is too large, the size of the optical fiber collimator becomes large. Therefore, the thickness can be preferably set to, for example, about 0.2 to 2.0 mm depending on the material.
[0013]
The projection 3b may be any one as long as it is positioned by the optical fiber support 2 being in contact with it, and its cross-sectional shape and size may be arbitrary. In the present embodiment, a protrusion that rises substantially vertically from the inner wall of the housing 3 is formed as the protrusion 3b. The height of the ridge is preferably set to about 0.1 to 0.5 mm, and the width is preferably set to about 0.1 to 0.5 mm.
Note that the spherical lens 1 may or may not be in contact with the projection 3b while the spherical lens 1 is fitted at a predetermined position in the through hole 3a.
[0014]
In the through hole 3a of the housing 3, the spherical lens 1 and the optical fiber support 2 are coaxially opposed to each other with a gap therebetween. Since the optical fiber support 2 and the optical fiber 2a are coaxial, the optical fiber 2a and the spherical lens 1 are coaxially opposed.
The positions of the spherical lens 1 and the optical fiber support 2 in the through hole 3a are adjusted so that the light emitted from the distal end face of the optical fiber 2a passes through the spherical lens 1 and becomes parallel light. It is set according to the refractive index. That is, since the spherical lens 1 and the optical fiber 2a are coaxial, the distance between the two is preferably set to be substantially equal to the focal length of the spherical lens 1.
[0015]
In order to manufacture the optical fiber collimator of the present embodiment, first, the housing 3 is prepared, and the spherical lens 1 is press-fitted into the through hole 3a from one end thereof to a predetermined depth and fitted. The method of fitting the spherical lens at a predetermined position can be performed by using a well-known method described in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-122687.
Next, the distal end of the optical fiber support 2 is inserted into the through hole 3a from the other end of the housing 3 and advanced to a depth at which the distal end of the optical fiber support 2 contacts the protrusion 3b. An optical fiber collimator is obtained.
[0016]
According to the present embodiment, the spherical lens 1 is fitted into a predetermined position in the housing 3 and the optical fiber support 2 is inserted until it comes into contact with the projection in the housing 3, so that the spherical lens 1 The relative position with respect to the fiber 2a is determined easily and with good reproducibility without fine adjustment using an optical measuring device. Therefore, the production of the optical fiber collimator is simplified, which contributes to the reduction of the production cost, and the deviation of the optical axis between the spherical lens 1 and the optical fiber 2a hardly occurs, so that the influence of the coma can be reduced. Further, since the number of components of the optical fiber collimator is small, the manufacturing cost can be reduced.
[0017]
Further, by increasing the refractive index of the spherical lens, the influence of spherical aberration can be reduced.
Further, since the spherical lens 1 can be fixed at a predetermined position without using an adhesive, the temperature characteristics are good and the reliability is high.
Further, since the distal end surface of the optical fiber 2a is obliquely polished, light emitted from the distal end surface of the optical fiber 2a and reflected by the spherical lens 1 is less likely to be incident on the optical fiber 2a, and the return loss is improved. Become.
According to the present embodiment, it is possible to obtain an optical fiber collimator having excellent optical characteristics, which exceeds the required levels of an insertion loss of 0.6 dB or less and a return loss of 50 dB or more generally required for an optical fiber collimator. More preferably, it is possible to achieve an insertion loss of 0.4 dB or less and a return loss of 55 dB or more.
[0018]
Further, according to the method of manufacturing an optical fiber collimator of the present embodiment, an optical fiber collimator having excellent optical characteristics can be easily and stably manufactured without performing fine adjustment using an optical measurement device. Can be.
[0019]
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the optical fiber collimator of the present invention. The optical fiber collimator of this embodiment is significantly different from that of the first embodiment in that one end of the housing 33 is a wide projection. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0020]
The housing 33 has a cylindrical shape having a through hole with a circular cross section, and one end 33a in the length direction is a projection (step) having an inner diameter smaller than that of the other end 33b.
The spherical lens 1 is fitted at a predetermined position in one end 33 a of the through hole of the housing 13. The distal end of the optical fiber support 2 is inserted into the other end 33 b of the through hole of the housing 13. In the present embodiment, the outer diameter of the spherical lens 1 is smaller than the outer diameter of the capillary 2b, but the spherical lens 1 and the optical fiber 2a are coaxially opposed to each other with a gap therebetween in the through hole.
[0021]
According to the present embodiment, an optical fiber collimator having good optical characteristics can be obtained as in the first embodiment.
However, the spherical lens 1 and the optical fiber support 2 have the same outer diameter, as in the first embodiment, in that the spherical lens 1 and the optical fiber 2a, which are to be coaxially arranged, are unlikely to cause axial misalignment. Is more advantageous.
[0022]
In the first and second embodiments, the optical axis of the spherical lens 1 and the optical axis of the optical fiber 2a are configured to coincide with each other. However, both optical axes may be substantially coaxial. If necessary, it can be shifted slightly intentionally.
For example, when the tip surface of the optical fiber is obliquely polished as in each of the above embodiments, as shown in FIG. 3, the optical axis of the spherical lens 1 and the optical axis of the optical fiber 2a are separated by a predetermined distance. It is preferable that the optical fiber 2a and the spherical lens 1 are separated from each other because the coupling characteristic between the spherical lens 1 and the optical fiber 2a is improved.
[0023]
In FIG. 3, the optical axis of the spherical lens 1 is directed from the optical axis of the optical fiber 2a to the point E of the edge extending to the forefront of the obliquely polished tip surface with respect to the optical axis of the optical fiber 2a. It is optimal that the distance Δx between the two optical axes has the following value. That is, when the plane perpendicular to the optical axis of the optical fiber 2a is set as a reference plane, the angle (polishing angle) of the polished tip surface of the optical fiber 2a is α, and the optical fiber 2a in the optical axis direction of the optical fiber 2a is α. L is the distance from the tip surface of the optical fiber 2a to the plane passing through the center of the spherical lens 1, the straight line connecting the center of the tip surface of the optical fiber 2a (the emission point of the optical axis) and the center of the spherical lens 1 an angle bets forms theta, and the refractive index of the core of the optical fiber 2a and n _1, the △ x is expressed by the following equation (1).
[0024]
Δx = L · tan θ (1)
Where θ = sin ⁻¹ (n ₁ · sin α) −α
[0025]
【Example】
(Example 1)
An optical fiber collimator having the configuration shown in FIG. 2 was manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
The spherical lens 1 used had an outer diameter of 2 mm, a refractive index of 1.78, and a focal length of 1.13 mm.
As the optical fiber support 2, a cylindrical ferrule having an outer diameter of 2.5 mm was used. As the optical fiber 2a, a single mode silica-based optical fiber for a 1.3 to 1.55 μm band having an outer diameter of a bare wire of 125 μm was used.
The tip of the optical fiber support 2 was cut obliquely and mirror-polished. The angle (polishing angle) of the polished tip surface of the optical fiber support 2 when the plane perpendicular to the optical axis of the optical fiber 2a was set as a reference plane was 12 °.
[0026]
The housing 33 is made of stainless steel (SUS304), and has a cylindrical shape having an inner diameter of 2 mm, a length (indicated by D in the drawing) of 1.97 mm, a thickness of 1 mm forming one end 33a, and an inner diameter forming the other end 33b. A cylindrical shape having a length of 2.5 mm, a length (indicated by B in the drawing) of 4.0 mm, and a thickness of 0.75 mm is coaxially connected.
Further, at one end 33a of the housing 33 where the spherical lens 1 is fitted, the distance C from the distal end surface of the housing 33 to the center of the spherical lens 1 was 1 mm.
[0027]
The insertion loss of the obtained optical fiber collimator was 0.25 dB at a measurement wavelength of 1550 nm and a measurement temperature of 25 ° C. When the measurement temperature was changed in the range of 0 to 70 ° C., the fluctuation range of the insertion loss was as small as 0.02 dB.
The return loss at a measurement wavelength of 1550 nm and a measurement temperature of 25 ° C. was 53 dB.
[0028]
(Example 2)
An optical fiber collimator having the configuration shown in FIG. 1 was manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
The spherical lens 1 has the same configuration as that of the first embodiment.
As the optical fiber support 2, a cylindrical ferrule having an outer diameter of 2.5 mm was used. The same optical fiber 2a as in the first embodiment was used.
The tip of the optical fiber support 2 was cut obliquely and mirror-polished as in Example 1. The angle (polishing angle) of the polished tip surface of the optical fiber support 2 when the plane perpendicular to the optical axis of the optical fiber 2a was set as a reference plane was 12 °.
[0029]
The housing 3 is a cylindrical shape made of stainless steel (SUS304) having an inner diameter of 2.5 mm, a length of 6.2 mm, and a thickness of 0.75 mm, and has a rectangular section having a width of 0.2 mm and a height of 0.1 mm on the inner wall. Are provided in a ring shape along the circumferential direction.
Of both ends of the housing 3, the distance B from the end on the side where the optical fiber support 2 is inserted to the protrusion 3b was 3.8 mm.
At the end of the housing 3 on the side where the spherical lens 1 is fitted, the distance C from the front end surface of the housing 3 to the center of the spherical lens 1 was 1.25 mm.
[0030]
The insertion loss of the optical fiber collimator measured in the same manner as in Example 1 was 0.3 dB, and the fluctuation range of the insertion loss due to the temperature fluctuation was as small as 0.02 dB. Further, the return loss was 56 dB.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical fiber b collimator having good optical characteristics and high reliability can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an optical fiber collimator of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment of the optical fiber collimator of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a modified example of the optical fiber collimator of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a conventional optical fiber collimator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spherical lens, 2 ... Optical fiber support, 2a ... Optical fiber,
2b: capillary (optical fiber support member); 3, 33: housing
3a: through hole, 3b: protrusion, 33a: one end, 33b: other end.

Claims

A spherical lens, an optical fiber support body holding an optical fiber in an optical fiber support member, and a housing having a through hole having a circular cross section, wherein the spherical lens is fitted into one end of the through hole. In addition, the tip of the optical fiber support is inserted into the other end of the through hole, and the spherical lens and the optical fiber are substantially coaxial with a gap therebetween in the through hole. An optical fiber collimator, wherein the optical fiber collimator is disposed opposite to the optical fiber collimator.

The optical fiber collimator according to claim 1, wherein the tip of the optical fiber is obliquely polished.

3. The optical fiber collimator according to claim 1, wherein the spherical lens has a refractive index of 1.7 or more.

The optical fiber collimator according to claim 1, wherein a projection is provided on an inner wall of the through hole, and a tip of the optical fiber support is in contact with the projection.

A step of press-fitting a spherical lens into the through hole to a predetermined depth from one end side of a housing having a through hole having a circular cross section and having a projection on the inner wall of the through hole; A step of inserting the distal end of the optical fiber support holding the fiber from the other end of the housing into the through hole and advancing it to a depth at which it contacts the projection. Manufacturing method of fiber collimator.