JPS62293210A - Optical fiber collimater and its production - Google Patents
Optical fiber collimater and its productionInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
1 発明の詳細な説明
〔発明の目的〕
(産業上の利用分##)
この発明は例えば光ファイバ通信用デバイスに用いるこ
とができる光ファイバコリメータに関する。Detailed Description of the Invention 1. Detailed Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial Application ##) The present invention relates to an optical fiber collimator that can be used, for example, in an optical fiber communication device.
(従来の技術)
光ファイバ通信用デバイスとして、光分配器、光合分波
器、光スィッチ等があるが、このようなデバイスの構造
の一つとしてm4図に示す構造がある。第4図では光分
配器の例で、光ファイバ(31)から出射した光は光学
レンズを内蔵した光ファイバコリメータ(32]こよっ
てほぼ平行光に変換され、ビームスプリッタ(33)こ
入射する。ここで光は2つに分配され、光ファイバコリ
メータ(34)と(36)こ入射し、それぞれの光は光
ファイバ(35)、 (37)に集光される。このよう
にして、1本の光ファイバからの光信号を2本の光ファ
イバに分配できる。この構造で、ビームスプリッタ(3
3)のかわりに、光透過率が波長依存性を有する誘電体
多層膜フィルタを用いれば光合分波器となる。また、ビ
ームスプリッタ部分に可動プリズムを配置すれば光スィ
ッチとなる。さらに、光ファイバコリメータ(34>
、 (35)のかわりに光学レンズを内蔵した発光ある
いは受光素子を配置してもよい。このように光ファイバ
コリメータを用いると、種々のデバイスが簡易に構成で
きる。(Prior Art) Optical fiber communication devices include optical splitters, optical multiplexers/demultiplexers, optical switches, etc., and one of the structures of such devices is the structure shown in Figure M4. FIG. 4 shows an example of a light splitter, in which light emitted from an optical fiber (31) is converted into substantially parallel light by an optical fiber collimator (32) containing an optical lens, and then enters a beam splitter (33). Here, the light is divided into two parts and enters the optical fiber collimators (34) and (36), and each light is focused on the optical fibers (35) and (37).In this way, one The optical signal from one optical fiber can be distributed to two optical fibers.With this structure, a beam splitter (3
Instead of 3), if a dielectric multilayer filter whose light transmittance is wavelength dependent is used, it becomes an optical multiplexer/demultiplexer. Moreover, if a movable prism is placed in the beam splitter part, it becomes an optical switch. Furthermore, an optical fiber collimator (34>
, (35) may be replaced by a light emitting or light receiving element with a built-in optical lens. By using an optical fiber collimator in this way, various devices can be easily constructed.
ところで、光デバイスをより簡易に組立てるために、基
板(39址に位置決め部材(あ)を配置しておき、これ
に光ファイバコリメータ(38)やビームスプリッタ(
33磨押し付は無調整位置決めする方法や、さらに、こ
うして無調整位置決めしたのち、第2の基板を光ファイ
バコリメータとビームスプリッタ上にのせ、接着剤や半
田を用いて、第2の基板上に光ファイバコリメータとビ
ームスプリッタを固定し、それらの配置ごと写し取る方
法などが提案されている。このような組立方法では光フ
ァイバコリメータの特性として、光ファイバコリメータ
の外形から法談る中心軸と光軸が一致していることが必
要である。By the way, in order to assemble the optical device more easily, a positioning member (A) is placed on the board (39), and an optical fiber collimator (38) and a beam splitter (A) are placed on the board (39).
33 Polishing and pressing is a method of positioning without adjustment, and furthermore, after positioning without adjustment, place the second substrate on the optical fiber collimator and beam splitter, and use adhesive or solder to attach it to the second substrate. A method of fixing an optical fiber collimator and a beam splitter and copying their arrangement has been proposed. In such an assembly method, as a characteristic of the optical fiber collimator, it is necessary that the central axis determined from the outer shape of the optical fiber collimator coincides with the optical axis.
第5図に従来の光ファイバコリメータの構造を示す。ナ
イロンジャケットファイバ(41)Oナイロン被覆の一
部が除去され、コアとクラッドから成るガラスファイバ
(42]tフエルール(43)に挿入され、先端部は鏡
面に仕上げてあく、ファイバ先端部にはガラススペーサ
(45磨貼り合せ、円柱スリーブ(材ユ中に挿入し、さ
らに球レンズ(46Y挿入して無調整で組立可能とする
ものである。ところで、この光ファイバコリメータの外
形から決まる中心軸と光軸が一致するための条件として
、光ファイバおよびフェルールに偏心がないことのほか
以下の条件が必要である。FIG. 5 shows the structure of a conventional optical fiber collimator. Nylon jacketed fiber (41) O A part of the nylon coating is removed and inserted into a glass fiber (42) consisting of a core and a cladding.The tip of the fiber is finished with a mirror finish. A spacer (45 polished and bonded), a cylindrical sleeve (inserted into the material), and a ball lens (46Y) inserted to allow assembly without adjustment. By the way, the central axis and optical As conditions for the axes to match, in addition to the absence of eccentricity in the optical fiber and ferrule, the following conditions are required.
囚フェルール外径、球レンズ外形と円柱スリーブ内径が
1〜3μm程度の精度で一致していること。The outer diameter of the ferrule, the outer shape of the spherical lens, and the inner diameter of the cylindrical sleeve must match with an accuracy of about 1 to 3 μm.
同円柱スリーブ外径の中心軸と円柱スリーブ内径の中心
軸のなす角は11〜3′程度の精度で一致していること
。The angle formed by the center axis of the outer diameter of the cylindrical sleeve and the center axis of the inner diameter of the cylindrical sleeve must match with an accuracy of about 11 to 3'.
(発明が解決し7ようとする問題点)
従って、フェルールはもちろん、円柱スリーブや球レン
ズは非常に高精度に加工する必要があり、部品コストが
高くなる欠点を有していた。この結果、無調整組立てに
よって、組立コストが低くなっても部品コストが高くな
り、全体としてはやはり高価になり、無調整組立の利点
が十分生かされなかった。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, not only the ferrule but also the cylindrical sleeve and the spherical lens must be processed with extremely high precision, which has the disadvantage of increasing component costs. As a result, even if the assembly cost is reduced by the non-adjustable assembly, the parts cost becomes high, and the overall cost is still high, so that the advantages of the non-adjustable assembly are not fully utilized.
さらに、従来の光ファイバコリメータでは光学レンズ、
フェルール、円柱スリーブ等の熱膨張率が異なるために
歪が生じ、このため温度特性や長期的信頼性が劣化する
などの問題点があった。Furthermore, in conventional optical fiber collimators, optical lenses,
Distortion occurs due to the different coefficients of thermal expansion of the ferrule, cylindrical sleeve, etc., which causes problems such as deterioration of temperature characteristics and long-term reliability.
本発明は上述した従来の光ファイバコリメータの欠点を
改良したもので、高精度で低価格、さらに温度特性、長
期的信頼性にも優れた光ファイバコリメータとその製造
法を提供することを目的とする。 ゛
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段)
すなわち、本発明は光ファイバを挿入したフェルールと
光学レンズをスリーブに挿入した光ファイバコリメータ
において、前記スリーブの一部に少なくとも1本以上の
スリットを設け、該スリーブの内径は前記フェルールお
よび前記光学レンズの外径よりわずかに小さくし、該ス
リーブに前記光ファイバ付フェルールと光学レンズを挿
入し、該フェルールと光学レンズの間で熱膨脹歪を吸収
できる間隙を設けて組立てるものである。The present invention improves the drawbacks of the conventional optical fiber collimators described above, and aims to provide an optical fiber collimator that is highly accurate, low-cost, and has excellent temperature characteristics and long-term reliability, and a method for manufacturing the same. do. [Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides an optical fiber collimator in which a ferrule into which an optical fiber is inserted and an optical lens are inserted into a sleeve, in which at least one collimator is inserted into a part of the sleeve. A slit is provided, the inner diameter of the sleeve is slightly smaller than the outer diameter of the ferrule and the optical lens, and the ferrule with optical fiber and the optical lens are inserted into the sleeve to prevent thermal expansion strain between the ferrule and the optical lens. It is assembled with a gap that can absorb the amount of water.
(作用)
本発明によれば、フェルール、光学レンズ、スリーブの
各部品の精度を高めなくとも、組上げた光ファイバコリ
メータはその外形から決まる中心軸と光軸を高精度に一
致させることができる。(Function) According to the present invention, the optical axis of the assembled optical fiber collimator can be made to coincide with the central axis determined from its outer shape with high precision without increasing the accuracy of each component such as the ferrule, the optical lens, and the sleeve.
(実施例) 以下図面を鯵照し、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明による光ファイバコリメータの一実施例
である。(a)は斜視図、(b)は断面図である。FIG. 1 shows an embodiment of an optical fiber collimator according to the present invention. (a) is a perspective view, and (b) is a sectional view.
ナイロンジケットファイバ(1)のナイロン被覆の一部
を除去し、ガラスファイバ(6)をむき出す。次にファ
イバをフェルール(2)に挿入し、固定する。ファイバ
端面翰は研磨などの方法で鏡面に加工しておき、ガラス
スペーサ(3)を接着固定する。このガラススペーサは
ほぼレンズの焦点にファイバ端面が無調整で配置できる
ようにするものである。光ファイバ、ガラススペーサ付
フェルールはスリット付円柱スリーブ(5)に挿入し、
さらに球レンズ(4)を挿入する。この光ファイバコリ
メータは光ファイバから出射した光は球レンズ(4)に
よりほぼ平行光に変換し、コリメータ外形から定まる中
心軸とほぼ一致した光軸を有する。才た、逆に、この光
軸方向から平行光が光ファイバコリメータに入射すると
、球レンズ(4)により光ファイバに集光されるもので
ある。A portion of the nylon coating of the nylon wicket fiber (1) is removed to expose the glass fiber (6). Next, the fiber is inserted into the ferrule (2) and fixed. The fiber end face is processed into a mirror surface by a method such as polishing, and a glass spacer (3) is fixed with adhesive. This glass spacer allows the fiber end face to be placed approximately at the focal point of the lens without adjustment. Insert the optical fiber and ferrule with glass spacer into the slitted cylindrical sleeve (5),
Furthermore, insert the ball lens (4). This optical fiber collimator converts light emitted from an optical fiber into substantially parallel light using a ball lens (4), and has an optical axis that substantially coincides with the central axis determined from the collimator's outer shape. Conversely, when parallel light enters the optical fiber collimator from this optical axis direction, it is focused onto the optical fiber by the ball lens (4).
、 本発明による第1の特徴はスリット付円柱スリーブ
を用いる点である。このスリット付円柱スリーブの内径
はレンズおよびフェルール外径より5〜100μm程度
小さくしておく。すると、スリット付円柱スリーブはフ
ェルールと球レンズをほぼ円周方向から締付けるため、
フェルールと球レンズの外径が一致してなくとも、芯出
しされる。The first feature of the present invention is the use of a slitted cylindrical sleeve. The inner diameter of this cylindrical sleeve with slits is set to be about 5 to 100 μm smaller than the outer diameters of the lens and ferrule. Then, since the slitted cylindrical sleeve tightens the ferrule and ball lens from approximately the circumferential direction,
Even if the outer diameters of the ferrule and ball lens do not match, they will be centered.
また、第1図に示したスリット付円柱スリーブは板を円
柱状に曲けて製作することができ、一般に板厚の均一性
は極めて優れており、円柱スリーブの外径と内径の中心
軸は一致する。したかって、本発明による光ファイバコ
リメータはコリメータ外形から定まる中心軸と光軸は極
めて高精度に一致したものとなる。さらに、スリット付
円柱スリーブは曲げ加工が可能で、生産性に優れ、低価
格化を可能とする。In addition, the slitted cylindrical sleeve shown in Figure 1 can be manufactured by bending a plate into a cylindrical shape, and generally the plate thickness is extremely uniform, and the central axis of the outer diameter and inner diameter of the cylindrical sleeve is Match. Therefore, in the optical fiber collimator according to the present invention, the central axis determined from the outer shape of the collimator and the optical axis coincide with each other with extremely high precision. Furthermore, the slitted cylindrical sleeve can be bent, has excellent productivity, and enables cost reduction.
本発明の第2の特徴は球レンズ(4)とガラススペーサ
(3)の間に間隙(7)を形成している点である。この
間隙は通常数μm程度であり、レンズ、フェルール、ス
リット付円柱スリーブの熱膨張率の違いによって生じる
歪を吸収する間隙である。このような間隙を得る一つの
方法は、例えばスリット付。The second feature of the present invention is that a gap (7) is formed between the ball lens (4) and the glass spacer (3). This gap is usually on the order of several micrometers, and is a gap that absorbs distortion caused by differences in thermal expansion coefficients of the lens, ferrule, and slitted cylindrical sleeve. One way to obtain such a gap is, for example, with slits.
円柱スリーブにガラススペーサを貼り合せたフェルール
、球レンズを挿入した後、フェルールとスリット付円柱
スリーブを接着剤もしくは早出(9)で固定する。球レ
ンズはガラススペーサに突き当るように十分押し込み、
光ファイバコリメータを使用する温度範囲で1サイクル
のヒートサイクルを行なう。こうして、室温にもどすと
、熱膨張率の差による歪を吸収するのに必要な間隙(7
)が形成される。しかるのち、球レンズとスリット付ス
リーブを接着剤もしくはガラスハンダ(8)などで固定
する。別の方法としてはスリット部から必要な間隙が得
られる厚さの細長いスペーサを挿入し、球レンズとガラ
ススペーサを貼合せたフェルールを固定したのち、スリ
ットから挿入したスペーサをぬき取ればよい。前者の方
法はスリット付円柱スリーブが球レンズを締付ける力に
より仮止めできることを利用したものであり、後者の方
法はスリットのすき間を利用したものである。いずれも
本発明の特徴を利用して実現できる方法であり、従来の
円柱スリーブでは実現困難である。After inserting the ferrule with a glass spacer attached to the cylindrical sleeve and the ball lens, the ferrule and the slitted cylindrical sleeve are fixed with adhesive or fastening (9). Push the ball lens in enough so that it hits the glass spacer,
One heat cycle is performed in the temperature range in which the optical fiber collimator is used. In this way, when the temperature is returned to room temperature, the gap (7
) is formed. After that, the ball lens and the sleeve with slits are fixed with adhesive or glass solder (8). Another method is to insert an elongated spacer with a thickness that provides the necessary gap through the slit, fix the ferrule with the ball lens and glass spacer bonded together, and then remove the inserted spacer from the slit. The former method utilizes the fact that a cylindrical sleeve with a slit can be temporarily fixed by the force of tightening the ball lens, and the latter method utilizes the gap between the slits. All of these methods can be realized using the features of the present invention, and are difficult to realize with conventional cylindrical sleeves.
このような間隙はきわめて小さく、温度変化によって間
隙が変化しても、光ファイバコリメータの特性に影響を
与えるものとはならない。むしろ間隙により歪が生じな
いことによる効果のほうが大きく、温度特性、信頼性に
優れた光ファイバコリメータとなる。Such a gap is extremely small, and even if the gap changes due to temperature changes, it will not affect the characteristics of the optical fiber collimator. Rather, the effect of not causing distortion due to the gap is greater, resulting in an optical fiber collimator with excellent temperature characteristics and reliability.
本発明による実施例は数多くある。例えば第2図は本発
明による他の実施例であり、スリット付円柱スリーブシ
υのスリットが等間隔に6本設けたものである。このス
リット付円柱スリーブは構造が複雑であるが、レンズ、
フェルールをより均一にあらゆる方向から締付けること
ができ、フェルールとレンズの芯出しをより高精度に実
現できる。There are many embodiments according to the invention. For example, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a slitted cylindrical sleeve υ has six slits equally spaced apart. This cylindrical sleeve with slits has a complicated structure, but it
The ferrule can be tightened more uniformly from all directions, and the ferrule and lens can be centered with higher accuracy.
また、レンズ■は球レンズの側面を円筒状に加工したも
のである。このほか、屈折率に分布を持たせた棒状レン
ズなどを用いることもできる。スリット付スリーブの外
径は円柱状でなくとも良い。Lens (3) is a spherical lens whose side surface is shaped into a cylindrical shape. In addition, a rod-shaped lens with a refractive index distribution can also be used. The outer diameter of the sleeve with slits does not have to be cylindrical.
第3図は角柱状のスリーブ(至)を用いて本発明を実施
した例である。FIG. 3 shows an example in which the present invention is implemented using a prismatic sleeve.
本発明によれば、光ファイバコリメータの中心軸と光軸
を高精度に一致させるこさができ、温度特性、信頼性も
良好な光ファイバコリメータを得ることができる。さら
に、光ファイバコリメータのスリーブは生産性が高い構
造であり、光ファイバコリメータを低価格化することが
できる。According to the present invention, the central axis of an optical fiber collimator and the optical axis can be aligned with high precision, and an optical fiber collimator with good temperature characteristics and reliability can be obtained. Furthermore, the sleeve of the optical fiber collimator has a structure with high productivity, and the cost of the optical fiber collimator can be reduced.
第1図は本発明による光ファイバコリメータの糾視図及
び断面図、第2図、第3図は本発明による光ファイバコ
リメータの他の実施例を示す斜視図、第4図は本発明の
光ファイバコリメータを用いて製作できる光デバイスの
構成図、第5図は従来の光ファイバコリメータの斜視図
である。
1・・・ナイロンジャケットファイバ、2・・・フェル
ール、3・・・ガラススペーサ、4・・・球レンズ、5
・・・スリット付円柱スリーブ。
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
同 竹 花 喜久男
第3図
第4図
第 5 図FIG. 1 is a perspective view and a sectional view of an optical fiber collimator according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views showing other embodiments of the optical fiber collimator according to the present invention, and FIG. FIG. 5 is a block diagram of an optical device that can be manufactured using a fiber collimator, and is a perspective view of a conventional optical fiber collimator. 1... Nylon jacket fiber, 2... Ferrule, 3... Glass spacer, 4... Ball lens, 5
...Cylindrical sleeve with slit. Agent Patent Attorney Noriyuki Chika Yudo Kikuo Takehana Figure 3 Figure 4 Figure 5
Claims (3)
スリーブに挿入した光ファイバコリメータにおいて、前
記スリーブの一部に少なくとも1本以上のスリットを設
けたことを特徴とする光ファイバコリメータ。(1) An optical fiber collimator in which a ferrule into which an optical fiber is inserted and an optical lens are inserted into a sleeve, characterized in that at least one or more slits are provided in a part of the sleeve.
光学レンズの外径よりわずかに小さいことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の光ファイバコリメータ。(2) The optical fiber collimator according to claim 1, wherein the inner diameter of the sleeve is slightly smaller than the outer diameter of the ferrule and the optical lens.
を挿入し、該フェルールと光学レンズの間で、熱膨脹歪
を吸収できる間隙を設けて組立てることを特徴とする光
ファイバコリメータの製造方法。(3) A method for manufacturing an optical fiber collimator, which comprises inserting a ferrule with an optical fiber and an optical lens into a sleeve, and creating a gap between the ferrule and the optical lens that can absorb thermal expansion strain.
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