JP2007241094A

JP2007241094A - 光ファイバコリメータ

Info

Publication number: JP2007241094A
Application number: JP2006066183A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kobayashi; 茂小林; Takehiro Hayashi; 武弘林
Original assignee: Tyco Electronics AMP KK
Current assignee: Tyco Electronics Japan GK
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20
Also published as: US7474822B2; US20080080812A1

Abstract

【課題】低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくし、かつ大掛かりな製造装置を必要とすることのない光ファイバコリメータであって、光ファイバの先端の位置を光学系の焦点位置になるように位置決めするのを容易に行える光ファイバコリメータを提供する。
【解決手段】光ファイバコリメータ１において、レンズ２０とフェルール３０との間に、レンズ２０、フェルール３０及び光ファイバ３１に接するように、レンズ２０及び光ファイバ３１の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透明な固体ブロック４０を配置する。固体ブロック４０の光の透過方向の厚みｔが、レンズ２０の直径と屈折率及び固体ブロック４０の屈折率から決まるレンズ端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバから出射されて広がった光信号を平行光にする、あるいは平行光を光ファイバへ集光させる、光ファイバコリメータに関する。

高速大容量の光ファイバ通信システムを構築する際には、多くの光デバイスが使用されており、その中には複数の波長が多重化された光信号から任意波長の光信号を取り出すものや、光信号の位相を合わせるための光学結晶体を用いる等のものがあり、光ファイバから出射されて広がった光信号を平行光にする、あるいは平行光を光ファイバへ集光させる多数の光ファイバコリメータが用いられている。

この光ファイバコリメータの主な機能は、平行光を減衰なく所望の距離につき伝搬させることにあり、一般に低い挿入損失及び高い反射減衰量が望まれている。
これら低い挿入損失及び高い反射減衰量の実現を図るために、レンズ全面と光ファイバの端面に反射防止膜を設けたり、あるいはより高い反射減衰量を得るためにレンズに近接する光ファイバの端面を斜めに加工し、反射光を光ファイバコア部より外へ反射させる方法がよく用いられている。

従来の、この種の光ファイバ端面を斜めに加工した光ファイバコリメータとして、例えば、図４に示すものが知られている（特許文献１参照）。図４は、従来の光ファイバコリメータの断面図である。
図４に示す光ファイバコリメータ１０１は、円柱部の両端に曲率半径が同じ透光球面１０２ａを有する部分球面レンズ１０２と、中心に端面１０４ａが傾斜した光ファイバ１０４を保持した毛細管１０３と、部分球面レンズ１０２及び毛細管１０３を装着する内孔１０５ａを有する偏心スリーブ１０５とを備えている。そして、部分球面レンズ１０２から出射した平行光の中心軸Ｚが、偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂを中心とする半径０．０２ｍｍ以内の範囲にあり、かつ偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂに対して０．２°以内の角度となっている。

この光ファイバコリメータ１０１によれば、光ファイバ１０４の端面１０４ａが傾斜しているから、高い反射減衰量を得ることができる。
ここで、光ファイバ１０４の端面１０４ａが傾斜していると、光ファイバ１０４の端面１０４ａから屈折の法則に従って部分球面レンズ１０２の中心軸Ａに対して斜め方向に光が出射し、その結果、部分球面レンズ１０２から出射される平行光には、その平行光の中心軸Ｚと部分球面レンズ１０２の中心軸Ａとの間に偏心δが発生するという問題がある。平行光の中心軸Ｚと部分球面レンズ１０２の中心軸Ａとの間に偏心δが発生していると、対向した光ファイバコリメータ同士を外径基準で位置合わせをした場合に平行光の中心軸Ｚが合わないことが問題になる。しかし、図４に示す光ファイバコリメータ１０１の場合には、部分球面レンズ１０２から出射した平行光の中心軸Ｚが、偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂを中心とする半径０．０２ｍｍ以内の範囲にあり、かつ偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂに対して０．２°以内の角度になっているので、対向した光ファイバコリメータ１０１同士を外径基準で位置合わせをした場合に平行光の中心軸Ｚがほぼ合致するのである。

しかしながら、部分球面レンズ１０２から出射した平行光の光軸Ｚを、偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂを中心とする半径０．０２ｍｍ以内の範囲にし、かつ偏心スリーブ１０５の外周面の中心軸Ｂに対して０．２°以内の角度にするのは、実際上は困難であり、対向した光ファイバコリメータ１０１同士を外径基準で位置合わせをした場合に平行光の中心軸Ｚが合わないことが起こりうる問題があった。

これに対し、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくした光ファイバロッドレンズ装置として、例えば、図５に示すものが知られている（特許文献２参照）。図５は、従来の光ファイバロッドレンズ装置の基本構成を示す図である。
図５に示す光ファイバロッドレンズ装置２０１は、コア２０２ａ及びコア２０２ａを取り囲むクラッド２０２ｂよりなる光ファイバ２０２と、光ファイバ２０２の先端面に接続された収束型のロッドレンズ２０３とを備えている。そして、光ファイバ２０２及びロッドレンズ２０３は、互いに中心軸を整列させた状態で、溶融により互いに接続されるようになっている。

この光ファイバロッドレンズ装置２０１によれば、光ファイバ２０２及びロッドレンズ２０３は、互いに中心軸を整列させた状態で、溶融により互いに接続されるので、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくすことができる。
しかしながら、この光ファイバロッドレンズ装置２０１にあっては、光ファイバ２０２及びロッドレンズ２０３を互いに溶融接続するために、ＣＯ₂レーザやアーク放電装置などの大掛かりな製造装置が必要になるという問題があった。

これに対し、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくし、かつ大掛かりな製造装置を必要とすることのない光コネクタとして、例えば、図６に示すものが知られている（特許文献３参照）。図６は、従来の光コネクタを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は光コネクタの使用状態の説明図である。

図６（Ａ）に示す光コネクタ３０１は、コネクタ本体３１０と、光ファイバ３２０と、球状のレンズ３３０とを備えている。コネクタ本体３１０は、不透明な樹脂等で形成されている。コネクタ本体３１０には、レンズ３３０を保持する円錐状孔３１１と、中心軸が円錐状孔３１１の中心軸と一致するように穿設された光ファイバ挿入固定用貫通孔３１２と、相手光コネクタ３１０（図６（Ｂ）参照）と嵌合するときの位置合わせ用ガイド孔３１３とが設けられている。そして、光ファイバ挿入固定用貫通孔３１２には、円錐状孔３１１の反対側から光ファイバ３２０が挿入され、接着剤で固定されている。光ファイバ３２０の固定に際しては、光ファイバ３２０の先端の位置がレンズ３３０の直径と屈折率及び後述する光硬化性樹脂３４０の屈折率から決まる光学系の焦点位置になるようにする。そして、光ファイバ３２０のシリコーン被覆部３２１及びケーブル被覆部３２２もコネクタ本体３１０に接着固定されている。

一方、円錐状孔３１１には、光ファイバ３２０及びレンズ３３０とほぼ同じ屈折率を有する透明な光硬化性樹脂３４０が注入され、その上にレンズ３３０が円錐状孔３１１の壁に接するように挿入され、光硬化性樹脂の光硬化により固定されている。
この光コネクタ３０１は、図６（Ｂ）に示すように、相手コネクタ３０１に対して位置合わせ用ガイド孔３１３及びガイドピン３１４で位置決めされて突き合わされて固定される。そして、一方の光コネクタ３０１の光ファイバ３２０から出射した光は、透明の光硬化性樹脂３４０を通り、レンズ３２０で平行光となり、他方の相手光コネクタ３０１のレンズ３２０に入って集束され、さらに光硬化性樹脂３４０を通って光ファイバ３２０の端面に収束するようになっている。

この光コネクタ３０１によれば、光ファイバ３２０及びレンズ３３０がこれら、光ファイバ３２０及びレンズ３３０とほぼ同じ屈折率を有する透明な光硬化性樹脂３４０で固定されているので、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現することができる。そして、光ファイバ挿入固定用貫通孔３１２の中心軸が円錐状孔３１１の中心軸と一致するように穿設され、光ファイバ３２０の光軸と球状のレンズ３３０の中心軸とが一致しているから、レンズ３３０から出射した平行光の中心軸の、レンズ３３０の中心軸に対する偏心をなくすことができる。また、光ファイバ３２０とレンズ３３０とを溶融接続する必要もないから、アーク放電装置等の大掛かりな製造装置を必要としない。

特開２００４−３０２４５３号公報米国特許第５３８４８７４号明細書特開平５−１１３５１９号公報

しかしながら、この図６に示した従来の光コネクタ３０１にあっては、以下の問題点があった。
即ち、光ファイバ３２０のコネクタ本体３１０への固定に際して、光ファイバ３２０の先端の位置がこの光コネクタ３０１における光学系の焦点位置になるようにするのであるが、光ファイバ３２０の光軸方向の位置を位置決めする機構がない。このため、かかる光ファイバ３２０のコネクタ本体３１０への固定に際しては、光学的にモニタしながら光ファイバ３２０の先端の位置を決定していく必要があり、光ファイバ３２０の先端の位置を光学系の焦点位置になるように位置決めするのが困難であるという問題があった。

また、レンズ３３０を円錐状孔３１１の壁に固定する光硬化性樹脂３４０は、円錐状孔３１１に注入され、その上にレンズ３３０を挿入した後に光硬化により硬化されるものであるため、気体や異物が混入するおそれがある。光硬化性樹脂３４０内に気体や異物が混入すると、光が光硬化性樹脂３４０を透過するときに散乱し、透過光が減衰してしまうという問題があった。
更に、光ファイバ３２０を光ファイバ挿入固定用貫通孔３１２に直接挿入するようになっているため、取り扱い中に光ファイバ３２０が破断してしまうなどの事故が発生することがあった。

従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくし、かつ大掛かりな製造装置を必要とすることのない光ファイバコリメータであって、光ファイバの先端の位置を光学系の焦点位置になるように位置決めするのを容易に行える光ファイバコリメータを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくし、かつ大掛かりな製造装置を必要とすることのない光ファイバコリメータであって、透過光の減衰を極力抑制することができる光ファイバコリメータを提供することにある。
更に、本発明のもう一つ他の目的は、低い挿入損失及び高い反射減衰量を実現するとともに、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくし、かつ大掛かりな製造装置を必要とすることのない光ファイバコリメータであって、取り扱い中に光ファイバの破断のおそれを大幅に削減することができる光ファイバコリメータを提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明に係る光ファイバコリメータは、前後方向に延びて貫通するフェルール挿入用孔を有し、該フェルール挿入用孔の前端部に配置された、前記フェルール挿入用孔の中心軸と同軸の中心軸を有するレンズ固定部を備えたハウジングと、前記レンズ固定部に固定された球状のレンズと、前記フェルール挿入用孔に後側から挿入され、前端面が中心軸に直交する光ファイバが組み込まれたフェルールとを具備し、前記レンズと前記フェルールとの間に、前記レンズ、前記フェルール及び前記光ファイバに接するように、前記レンズ及び前記光ファイバの屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透明な固体ブロックを配置し、前記レンズと前記固体ブロックとの接点の周囲及び前記フェルールと前記固体ブロックとの接触面の周囲に、前記レンズ及び前記光ファイバとほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合剤を塗布し、前記固体ブロックの光の透過方向の厚みが、前記レンズの直径と屈折率及び前記固体ブロックの屈折率から決まるレンズ端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定したことを特徴としている。

また、本発明のうち請求項２に係る光ファイバコリメータは、請求項１記載の光ファイバコリメータにおいて、前記レンズの前面側に反射防止膜を設けたことを特徴としている。
更に、本発明のうち請求項３に係る光ファイバコリメータは、請求項１又は２記載の光ファイバコリメータにおいて、前記固体ブロックの材質が、石英硝子であることを特徴としている。

本発明のうち請求項４に係る光ファイバコリメータは、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータにおいて、前記フェルール挿入用孔の内径に相当する前記ハウジングの内径を前記フェルールの外径に対して０．００３ｍｍ以下の平行度の公差で構成し、前記ハウジングの外径と前記ハウジングの内径の偏心度を０．０５ｍｍ以下で構成するとともに、前記ハウジングの外径の真直度を０．００３ｍｍ以下で構成し、前記ハウジングの前記レンズ固定部を含む前端面の、前記ハウジングの内径に対する直角度を０．００５ｍｍ以下で構成するとともに、前記レンズ固定部の円周振れを０．００３ｍｍ以下で構成し、前記フェルールが、その半分以上の長さにおいて前記フェルール挿入用孔に挿入されることを特徴としている。
本発明のうち請求項５に係る光ファイバコリメータは、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータにおいて、前記ハウジングの前記レンズ固定部に、前記レンズの外形面に沿うＲ形状の面取り、または０．０５ｍｍ以下のＣ状の面取りを施したことを特徴としている。

本発明のうち請求項１に係る光ファイバコリメータによれば、レンズとフェルールとの間に、レンズ、フェルール及び光ファイバに接するように、レンズ及び光ファイバの屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透明な固体ブロックを配置し、レンズと固体ブロックとの接点の周囲及びフェルールと固体ブロックとの接触面の周囲に、レンズ及び光ファイバとほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合剤を塗布してあるから、光ファイバからレンズに至るまでの屈折率の段差が小さく、反射が小さいため、高い反射減衰量を達成することができる。また、固体ブロックは透明であるから、低い挿入損失を実現することができる。そして、レンズとフェルール（光ファイバ）との間に配置される固体ブロックは、固体であり、光硬化などにより後に硬化されるものではないから、作業中に気体や異物が混入するおそれがなく、散乱により透過光が減衰してしまうおそれを極力抑制することができる。また、ハウジングのレンズ固定部が、フェルール挿入用孔の中心軸と同軸の中心軸を有し、そのレンズ固定部に固定された球状のレンズの中心軸が、フェルール及びそのフェルールに組み込まれた光ファイバの中心軸と一致し、かつ、光ファイバの前端面が光ファイバの中心軸に対して直交しているので、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心をなくすことができる。また、透明な固体ブロックがある範囲で傾いたとしても、屈折率整合剤が光学的な段差を埋めることから、レンズから出射した平行光の中心軸の、レンズの中心軸に対する偏心はおこらない。また、レンズと光ファイバとを溶融接続する必要もないので、アーク放電装置等の大掛かりな製造装置も必要はない。

そして、固体ブロックの光の透過方向の厚みが、レンズの直径と屈折率及び固体ブロックの屈折率から決まるレンズ端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定してあるから、レンズをハウジングのレンズ固定部に固定し、固体ブロックをフェルール挿入用孔内に挿入してレンズに当接させ、その後でフェルールをフェルール挿入用孔内に挿入してフェルール及び光ファイバを固体ブロックに当接させることにより、光ファイバの先端の位置を光学系の焦点位置になるように位置決めすることができるので、光ファイバの先端位置を容易に位置決めすることができる。
また、光ファイバはフェルールに組み込まれているから、取り扱い中に光ファイバの破断のおそれを大幅に低減することができる。

また、本発明のうち請求項２に係る光ファイバコリメータによれば、請求項１記載の光ファイバコリメータにおいて、前記レンズの前面側に反射防止膜を設けたので、反射減衰量をより大きくすることができる。
更に、本発明のうち請求項３に係る光ファイバコリメータによれば、請求項１又は２記載の光ファイバコリメータにおいて、前記固体ブロックの材質が、石英硝子であるので、広い波長範囲で高い透過率が得られ、光の減衰を極めて小さくでき、透過光が減衰してしまうおそれをより一層抑制することができる。そして、石英硝子は加工技術が確立されているため、固体ブロックの光の透過方向の厚みを任意の公差内で達成することができ、光ファイバの先端位置の位置決めを極めて正確に行うことができる。

また、本発明のうち請求項４に係る光ファイバコリメータによれば、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータにおいて、前記フェルール挿入用孔の内径に相当する前記ハウジングの内径を前記フェルールの外径に対して０．００３ｍｍ以下の平行度の公差で構成し、前記ハウジングの外径と前記ハウジングの内径の偏心度を０．０５ｍｍ以下で構成するとともに、前記ハウジングの外径の真直度を０．００３ｍｍ以下で構成し、前記ハウジングの前記レンズ固定部を含む前端面の、前記ハウジングの内径に対する直角度を０．００５ｍｍ以下で構成するとともに、前記レンズ固定部の円周振れを０．００３ｍｍ以下で構成し、前記フェルールが、その半分以上の長さにおいて前記フェルール挿入用孔に挿入されるので、光ファイバコリメータの外径であるハウジングの外径に対して、レンズから出射する平行光の中心軸の位置及び方向が精確に決定でき、一対の光ファイバコリメータを対向させて使用するときに、ハウジングの外径基準で平行光の中心軸の調心を行うことができる。

本発明のうち請求項５に係る光ファイバコリメータによれば、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータにおいて、前記ハウジングの前記レンズ固定部に、前記レンズの外形面に沿うＲ形状の面取り、または０．０５ｍｍ以下のＣ状の面取りを施したので、レンズを固定するレンズ固定部にばりが発生することはなく、レンズの位置ずれを極力回避できる光ファイバコリメータとすることができる。

次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る光ファイバコリメータの概略図である。
図１において、光ファイバコリメータ１は、光アイソレータ、光波長フィルタなどの光デバイスに用いられるもので、ハウジング１０と、直径ｄの球状のレンズ２０と、光ファイバ３１を組み込んだフェルール３０とを具備している。

ここで、ハウジング１０は、前後方向（軸方向、図１における左右方向）に延びて貫通する断面円形状のフェルール挿入用孔１１を有する中空円筒状に形成されている。ハウジング１０は、ガラスフィラーを混入した樹脂で製造されているが、ステンレス鋼などの金属で製造されてもよい。ハウジング１０の外径の真直度は、０．００３ｍｍ以下で構成され、ハウジング１０の外径と（フェルール挿入用孔１１の内径である）ハウジング１０の内径との偏心度は、０．０５ｍｍ以下で構成されている。そして、フェルール挿入用孔１１の前端部には、フェルール挿入用孔１１の中心軸と同軸の中心軸を有するレンズ固定部１２が配置されている。このレンズ固定部１２には、球状のレンズ２０の外形に沿うＲ形状の面取り１３が施されている。このように、レンズ固定部１２には、レンズ２０の外形面に沿うＲ形状の面取り１３が施されているので、レンズ固定部１２に「ばり」が発生することはなく、レンズ２０の位置ずれを極力回避できる。レンズ固定部１２には、レンズ２０の外形面に沿うＲ形状の面取り１３に限らず、例えば０．０５ｍｍ以下のＣ状の面取りを施してもよい。この場合でも、同様の効果を得ることができる。また、ハウジング１０のレンズ固定部１２を含む前端面の、ハウジング１０の内径に対する直角度は、０．００５ｍｍ以下で構成されるとともに、レンズ固定部１２の円周振れは、０．００３ｍｍ以下で構成されている。

また、直径ｄの球状のレンズ２０は、ハウジング１０のレンズ固定部１２に接着剤２２により固定されるようになっている。レンズ２０の材質はＢＫ７であり、その屈折率ｎ₂₀は１．５０程度である。そして、レンズ２０の前面側（ハウジング１０から突出した部分）２１には、図示しない反射防止膜が設けられている。
また、フェルール３０は、円柱状に形成され、内部に同軸上に組み込んだ光ファイバ３１を備えている。フェルール３０の前端面は、研磨されてフェルール３０の前端面と光ファイバ３１の前端面とは同一面となっている。光ファイバ３１の前端面は光ファイバ３１の中心軸に対して直交している。このフェルール３０は、ハウジング１０のフェルール挿入用孔１１にレンズ２０と反対側の後側から挿入されるようになっている。このフェルール挿入用孔１１の内径に相当するハウジング１０の内径は、フェルール３０の外径に対して０．００３ｍｍ以下の平行度の公差で構成されている。そして、フェルール３０の前端面の両角部は面取りされている。光ファイバ３１の屈折率ｎ₃₁は、１．４５程度である。

そして、フェルール挿入用孔１１内のレンズ２０とフェルール３０との間には、透明な固体ブロック４０が配置されている。ここで、「透明」とは、光ファイバコリメータ１が使用される光の波長域において、透明であることを意味する。固体ブロック４０は、外周面でフェルール挿入用孔１１の内周面に接し、前端面でレンズ２０の後端面に接し、後端面でフェルール３０の前端面及び光ファイバ３１の前端面に接する円柱状に形成されている。固体ブロック４０は、レンズ２０の屈折率ｎ₂₀（＝１．５０程度）及び光ファイバ３１の屈折率ｎ₃₁（＝１．４５程度）とほぼ等しい屈折率ｎ₄₀（＝１．４５程度）を有している。固体ブロック４０の材質は、石英硝子である。また、固体ブロック４０の光の透過方向の厚みｔは、レンズ２０の直径ｄと屈折率ｎ₂₀及び固体ブロック４０の屈折率ｎ₄₀から決まるレンズ２０の後端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定されている。

また、レンズ２０と固体ブロック４０との接点の周囲及びフェルール３０と固体ブロック４０との接触面の周囲には、レンズ２０の屈折率ｎ₂₀（＝１．５０程度）及び光ファイバ３１の屈折率ｎ₃₁（＝１．４５程度）とほぼ等しい屈折率ｎ₅₀（＝１．４５程度）を有する屈折率整合剤５０が塗布されている。屈折率整合剤５０は、シリコーン系の母材にガラスフィラーが混入した周知の材料で構成されている。

次に、光ファイバコリメータ１の製造方法について説明する。
先ず、ハウジング１０のレンズ固定部１２に、球状のレンズ２０を、反射防止膜を前側にして接着材２２により固定する。これにより、レンズ２０の中心軸が、レンズ固定部１２の中心軸に一致するとともに、フェルール挿入用孔１１の中心軸にも一致することになる。

次いで、屈折率整合剤５０をレンズ２０の後面側に塗布する。
そして、ハウジング１０の後側からフェルール挿入用孔１１内に固体ブロック４０を挿入し、この固体ブロック４０の前端面をレンズ２０の後端面に当接させる。
その後、フェルール３０及び光ファイバ３１の前端面に屈折率整合剤５０を塗布したものを、ハウジング１０の後側からフェルール挿入用孔１１内に挿入し、フェルール３０及び光ファイバ３１の前端面を固体ブロック４０の後端面に当接させて、フェルールをハウジング１０に固定する。これにより、光ファイバコリメータ１が完成する。

この光ファイバコリメータ１においては、レンズ２０の中心軸が、レンズ固定部１２の中心軸に一致するとともに、フェルール挿入用孔１１の中心軸にも一致し、そして、フェルール３０及びそのフェルール３０に組み込まれた光ファイバ３１の中心軸と一致し、かつ、光ファイバ３１の前端面が光ファイバ３１の中心軸に対して直交している。また、フェルール３０が、その半分以上の長さにおいてフェルール挿入用孔１１に挿入される。

そして、光ファイバコリメータ１の光ファイバ３１から出射した光は透明の固体ブロック４０を通り、レンズ２０で平行光となり、出射することになる。また、レンズ２０に対して入射した光は、その逆に、透明の固体ブロック４０を通り、光ファイバ３１の前端位置のところで集光することになる。
この光ファイバコリメータ１にあっては、レンズ２０とフェルール３０との間に、レンズ２０、フェルール３０及び光ファイバ３１に接するように、レンズ２０及び光ファイバ３１の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透明な固体ブロック４０を配置し、レンズ２０と固体ブロック４０との接点の周囲及びフェルール３０と固体ブロック４０との接触面の周囲に、レンズ２０及び光ファイバ３１とほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合剤５０を塗布してあるから、光ファイバ３１からレンズ２０に至るまでの屈折率の段差が小さく、反射が小さいため、高い反射減衰量を達成することができる。

また、レンズ２０の材質はＢＫ７であり、固体ブロック４０は透明であるから、透過光の吸収が少なく、低い挿入損失を実現することができる。そして、レンズ２０とフェルール３０（光ファイバ３１）との間に配置される固体ブロック４０は、固体であり、光硬化などににより後に硬化されるものではないから、組立作業中に気体や異物が混入するおそれがなく、散乱により透過光が減衰してしまうおそれを極力抑制することができる。

また、レンズ２０の中心軸が、レンズ固定部１２の中心軸に一致するとともに、フェルール挿入用孔１１の中心軸にも一致し、そして、フェルール３０及びそのフェルール３０に組み込まれた光ファイバ３１の中心軸と一致し、かつ、光ファイバ３１の前端面が光ファイバ３１の中心軸に対して直交している。このため、レンズ２０から出射した平行光の中心軸の、レンズ２０の中心軸に対する偏心をなくすことができる。また、透明な固体ブロック４０がある範囲で傾いたとしても、屈折率整合剤５０が光学的な段差を埋めることから、レンズ２０から出射した平行光の中心軸の、レンズ２０の中心軸に対する偏心はおこらない。

また、光ファイバコリメータ１の製造に際しては、レンズ２０と光ファイバ３１とを溶融接続する必要もないので、アーク放電装置等の大掛かりな製造装置も必要はない。
そして、固体ブロック４０の光の透過方向の厚みｔは、レンズ２０の直径ｄと屈折率ｎ₂₀及び固体ブロック４０の屈折率ｎ₄₀から決まるレンズ２０の後端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定されているので、レンズ２０をハウジング１０のレンズ固定部１２に固定し、固体ブロック４０をフェルール挿入用孔１１内に挿入してレンズ２０に当接させ、フェルール３０をフェルール挿入用孔１１内に挿入してフェルール３０及び光ファイバ３１を固体ブロック４０に当接させることにより、光ファイバ３１の前端（先端）の位置を光学系の焦点位置になるように位置決めすることができる。このため、光ファイバ３１の先端位置を容易に位置決めすることができる。

また、光ファイバ３１はフェルール３０に組み込まれているから、取り扱い中に光ファイバの破断のおそれを大幅に低減することができる。
そして、レンズ２０の前面側には、反射防止膜が設けられているので、反射減衰量をより大きくすることができる。
更に、固体ブロック４０の材質は、石英硝子であるので、広い波長範囲で高い透過率が得られ、光の減衰を極めて小さくでき、透過光が減衰してしまうおそれをより一層抑制することができる。そして、石英硝子は加工技術が確立されているため、固体ブロック４０の光の透過方向の厚みを任意の公差内で達成することができ、光ファイバの先端位置の位置決めを極めて正確に行うことができる。

また、光ファイバコリメータ１においては、（フェルール挿入用孔１１の内径に相当する）ハウジング１０の内径をフェルール３０の外径に対して０．００３ｍｍ以下の平行度の公差で構成し、ハウジング１０の外径とハウジング１０の内径の偏心度を０．０５ｍｍ以下で構成するとともに、ハウジング１０の外径の真直度を０．００３ｍｍ以下で構成している。また、ハウジング１０のレンズ固定部１２を含む前端面の、ハウジング１０の内径に対する直角度を０．００５ｍｍ以下で構成するとともに、レンズ固定部１２の円周振れを０．００３ｍｍ以下で構成してある。そして、フェルール３０が、その半分以上の長さにおいてフェルール挿入用孔１１に挿入される。これらのことから、光ファイバコリメータ１の外径であるハウジング１０の外径に対して、レンズ２０から出射する平行光の中心軸の位置及び方向が精確に決定でき、一対の光ファイバコリメータ１を対向させて使用するときに、ハウジング１０の外径基準で平行光の中心軸の調心を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、レンズ２０の材質はＢＫ７に限定されず、固体ブロック４０の材質は石英硝子に限定されず、屈折率整合剤５０の材質はシリコーン系の母材にガラスフィラーが混入した材料に限定されない。

図１に示す光ファイバコリメータ１の挿入損失及び反射減衰量を測定した。その結果を図２及び図３に示す。図２は、図１に示す光ファイバコリメータの挿入損失のヒストグラムである。図３は、図１に示す光ファイバコリメータの反射減衰量のヒストグラムである。
図２からわかるように、図１に示す光ファイバコリメータ１によれば、挿入損失は０．３ｄＢ以下であった。
また、図３からわかるように、図１に示す光ファイバコリメータ１によれば、反射減衰量は４０ｄＢ以上であった。

本発明に係る光ファイバコリメータの概略図である。図１に示す光ファイバコリメータの挿入損失のヒストグラムグラフである。図１に示す光ファイバコリメータの反射減衰量のヒストグラムである。従来の光ファイバコリメータの断面図である。従来の光ファイバロッドレンズ装置の基本構成を示す図である。従来の光コネクタを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は光コネクタの使用状態の説明図である。

符号の説明

１光ファイバコリメータ
１０ハウジング
１１フェルール挿入用孔
１２レンズ固定部
２０レンズ
３０フェルール
３１光ファイバ
４０固体ブロック
５０屈折率整合剤

Claims

前後方向に延びて貫通するフェルール挿入用孔を有し、該フェルール挿入用孔の前端部に配置された、前記フェルール挿入用孔の中心軸と同軸の中心軸を有するレンズ固定部を備えたハウジングと、
前記レンズ固定部に固定された球状のレンズと、
前記フェルール挿入用孔に後側から挿入され、前端面が中心軸に直交する光ファイバが組み込まれたフェルールとを具備し、
前記レンズと前記フェルールとの間に、前記レンズ、前記フェルール及び前記光ファイバに接するように、前記レンズ及び前記光ファイバの屈折率とほぼ等しい屈折率を有する透明な固体ブロックを配置し、
前記レンズと前記固体ブロックとの接点の周囲及び前記フェルールと前記固体ブロックとの接触面の周囲に、前記レンズ及び前記光ファイバとほぼ等しい屈折率を有する屈折率整合剤を塗布し、
前記固体ブロックの光の透過方向の厚みが、前記レンズの直径と屈折率及び前記固体ブロックの屈折率から決まるレンズ端面から焦点の位置までの距離と同じになるように設定したことを特徴とする光ファイバコリメータ。
前記レンズの前面側に反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバコリメータ。
前記固体ブロックの材質が、石英硝子であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバコリメータ。
前記フェルール挿入用孔の内径に相当する前記ハウジングの内径を前記フェルールの外径に対して０．００３ｍｍ以下の平行度の公差で構成し、前記ハウジングの外径と前記ハウジングの内径の偏心度を０．０５ｍｍ以下で構成するとともに、前記ハウジングの外径の真直度を０．００３ｍｍ以下で構成し、前記ハウジングの前記レンズ固定部を含む前端面の、前記ハウジングの内径に対する直角度を０．００５ｍｍ以下で構成するとともに、前記レンズ固定部の円周振れを０．００３ｍｍ以下で構成し、前記フェルールが、その半分以上の長さにおいて前記フェルール挿入用孔に挿入されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータ。
前記ハウジングの前記レンズ固定部に、前記レンズの外形面に沿うＲ形状の面取り、または０．０５ｍｍ以下のＣ状の面取りを施したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の光ファイバコリメータ。