JP2004133104A - Optical communication module - Google Patents
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Abstract
【課題】前記従来の光通信モジュールが有していた、光軸調整が困難であるという問題点を解決し、組み立ての簡単な光通信モジュールを提供する。
【解決手段】光通信モジュールにおいて、少なくとも光ファイバーとレンズとを有し、前記レンズは、その内部または端面に焦点を結ぶ光学曲面を有し、かつ前記光学曲面と対向する位置に前記光ファイバーを保持する保持手段を有し、さらに前記光ファイバーは、その端面が前記レンズの焦点に位置するように、前記レンズの前記保持手段により保持されていることにより、光ファイバー端部の位置調整および光軸調整が完了するか、少なくとも簡便になった。また、光通信モジュールに用いる部品数を減らす事が出来、高精度の光軸調整も可能となった。
【選択図】 図3An optical communication module is provided which solves the problem of difficulty in adjusting the optical axis of the conventional optical communication module and which is easy to assemble.
An optical communication module includes at least an optical fiber and a lens, wherein the lens has an optical curved surface focusing inside or on an end surface thereof, and holds the optical fiber at a position facing the optical curved surface. Holding means, and the optical fiber is held by the holding means of the lens so that the end face thereof is located at the focal point of the lens, whereby the position adjustment and the optical axis adjustment of the end of the optical fiber are completed. Or at least it became easier. In addition, the number of components used in the optical communication module can be reduced, and highly accurate optical axis adjustment has become possible.
[Selection diagram] Fig. 3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信モジュールに関する。
【0002】
光ファイバーを用いたデータ通信では大量の情報を高速に送受信する必要がある。近年、波長多重伝送方式という新しい技術が登場してさらなる高速化と大容量化が可能となっている。このような状況の中、光通信部品の需要はますます増加傾向にあり、そのコスト低減と信頼性向上が部品供給メーカーの課題となっている。
【0003】
【従来の技術】
これまで光通信部品搭載モジュールにおいては各光学部品を組み合わせて組み立てる際、各光学部品の光軸をひとつひとつ調整・整合して、樹脂や金属等で固定されてきた。しかし、この方法ではその調整に時間がかかり、製造効率上の問題があり、廉価な製品を供給できない要因となっていた。これは特に光ファイバーとそれに接続されるレンズなどの光学部品の位置合わせに高い精度を必要とされるためである。たとえば波長多重伝送方式において、ある特定の波長の信号のみを選択的に取り出す、いわゆるWDM用フィルターモジュールは入射光、透過光、反射光の3つの端子をもつ構造をしている。このモジュールは従来、図1に示すようにデュアルキャピラリー、第1コリメートレンズ、フィルター素子、第2コリメートレンズ、シングルキャピラリーの5つの部品で構成されていた。これらの部品の各々の光軸を調整・整合した状態で固定し、金属管内などに封止した構造をとっている。このような構造の場合、キャピラリー内部に挿入される光ファイバーのコアの中心と、各コリメートレンズの焦点の位置を整合させる精度として典型値としては±5ミクロン以内を必要とする上に、光軸の平行度も必要であり、そのため非常に高度な位置と光軸の調整の工程が必要であった。
【0004】
以上のような光軸調整の問題を解決する手段として、下記特許文献1、特許文献2が知られている。
【0005】
特許文献1には、レンズ部分のエッジ部が、光ファイバを導入し位置決めを行うスリーブとしての機能する、スリーブ一体型レンズが開示されている。しかし、特許文献1に開示されているレンズと一体に成形されているスリーブはフェルール付き光ファイバーのフェルール部分を固定する部材である。よって、フェルールは必須の部品となり、部品数が増え、ファイバーとフェルール間、フェルールとスリーブ間で、それぞれ軸ずれが発生し、高精度の光軸合わせは困難であるという問題を有している。
【0006】
一方、特許文献2には、レンズとファイバーの間に位置決め調整用の透明スペーサーを設けた光ファイバ結合器の開示がある。しかし、ファイバーの位置決めは、透明スペーサーの厚みのみ、つまり光軸方向でのみ行っており、スペーサー自身に光軸と垂直方向の位置合わせをする機能はない。したがって、光軸と垂直方向の位置合わせは、ファイバ−をフェルールに装着し、フェルールとスリーブ等の筒状部材との間によって行われている。すると、上記特許文献1同様、フェルールは必須の部品となり、部品数が増え、高精度の光軸合わせは困難となる。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−134225号公報
【特許文献2】
特開平5−34545号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の光通信モジュールが有していた、光軸調整が困難であるという問題点を解決し、組み立ての簡単な光通信モジュールを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の形態は、光通信モジュールであって、少なくとも光ファイバーとレンズとを有し、前記レンズは、その内部または端面に焦点を結ぶ光学曲面を有し、かつ前記光学曲面と対向する位置に、前記光ファイバーを保持する保持手段を有し、さらに前記光ファイバーは、その端面が前記レンズの焦点に位置するように前記レンズの保持手段により保持されていることを特徴とする光通信モジュールに関するものである。
【0010】
本発明の光通信モジュールにおいて、レンズが有する光ファイバーを保持する保持手段は、例えば、図2に模式的に示すような光ファイバーを挿入可能な円筒状の凹部として、レンズ表面に形成される。その円筒状凹部の底部の位置および円筒部の中心軸の方向は、接続される光ファイバーの先端を前記レンズの焦点位置に位置決めできるように、あらかじめしかるべき精度で形成される。そして、前記円筒状の凹部に光ファイバーを挿入し、円筒状の凹部の底部に光ファイバー端面を接触させて光ファイバーを保持するのみで、本発明における光通信モジュールの光軸の調整は可能となる。この接合部を有する該光学部品は金型成形により、光学部品本体と光ファイバー接合部が一体で成形されるので、金型作製時に該接合部に対応する金型部材の加工精度を確保すれば、成形された該光学部品の組立て時には、光ファイバーの先端を該接合部に設置するだけで該光ファイバー端部の位置調整およびまたは光軸調整が完了するか、少なくとも簡便になるものである。
【0011】
接合部の形状は光ファイバーを挿入可能な円筒状が基本である。しかし、本発明の目的を果すことが可能であれば、加工上の都合などにより他の形状、たとえば直方体上の凹部などをとることも可能である。また、図2の右図のように、組み立て時の光ファイバーの挿入を容易にするため、光ファイバー挿入側は開口部を広くする構造、いわゆるテーパー構造を施すことができる。当該構造をとると、成形時に金型部材が成形体から引き抜きやすい利点もある。さらに、その他の光ファイバーの保持手段としては、光ファイバーを設置できるV溝が挙げられる。光ファイバーを設置できるV溝が形成された部材とレンズとを一体にした、V溝一体型レンズを本発明の光通信モジュールに用いることができる。
【0012】
また、従来において、レンズはその焦点をレンズの外部の中空に結んでいるのが通常であった。本発明においては、レンズの結ぶ焦点は、レンズ自身の内部または端部に結ばれている。そして、その焦点位置に直接光ファイバーを保持するので、従来用いていたフェルール等の部品が不要となり、部品の数を減らすことができる。よって、部品間で生じる光軸ずれを減少させることができ、より高精度な光軸合わせも可能となる。
【0013】
本発明の第二の態様としては、光通信モジュールであって、少なくとも光ファイバーとレンズと透明の部材からなるスペーサーとを有し、前記レンズは、前記スペーサーの内部または端面に焦点を結ぶ光学曲面を有し、前記スペーサーは、前記レンズと対向して位置しており、かつ前記レンズと対向している側と反対側に前記光ファイバーを保持する保持手段を有し、さらに前記光ファイバーは、その端面が前記レンズの焦点に位置するように前記スペーサーの保持手段により保持されていることを特徴とする光通信モジュールに関するものである。
【0014】
第二の態様は、少なくとも光ファイバーとレンズとスペーサーを有する光通信モジュールの例である。第二の態様のレンズにおいては、レンズの焦点はレンズ自身ではなく、レンズ以外の部品であるスペーサーの内部またはその端面に結ばれる。そして、スペーサーは、光ファイバー保持手段を有し、レンズの焦点位置に光ファイバー端面が来るように光ファイバーを保持する。第一の態様同様、保持手段としては、例えば円筒状の凹部等が挙げられ、凹部で光ファーバーを保持するのみで自動的に光軸合わせが可能となる。また、レンズの焦点は、従来の通常のレンズのように中空で結ばれているのではなく、スペーサーという透明な部材の内部または端面に結ばれている。よって、これも第一の形態と同様に、光ファイバーをスペーサーに直接保持でき、高度な軸調整も可能である。本発明において、スペーサーとは、その性質上、光通信に用いる波長に対し透明の部材である必要がある。更に、スペーサーは、フィルターなど光学機能を有する光学部品であってもかまわない。
【0015】
【実施例】
以下の実施例において、本発明を詳細に説明する。
(WDM用3端子フィルターモジュールの例)
本発明の第1の実施例として、図4に示す構造のレンズ部品を挙げる。これは本発明をWDM用3端子フィルターモジュールの第2コリメータレンズに適用した例である。これをモジュールとして構成したときの模式図を図3に示す。
【0016】
本実施例のレンズでは図4に示すように、フィルター素子側に光学曲面を有する。そして前記光学曲面と対向する側に光ファイバーの保持手段を設けており、保持手段と光学曲面を一体で形成した。レンズ材料として光学ガラスを用い金型成形を行なった。本実施例の光ファイバー保持手段は、円筒状凹部とした。またその円筒状凹部の開口部はテーパー状に広げた。
【0017】
レンズの焦点は円筒状凹部の底面の中心上に位置するように該レンズの曲面は設計されている。このレンズの曲面は周辺部と中心部とで曲率が異なるいわゆる非球面レンズを用いた。円筒状凹部の回転中心軸は、該レンズの光軸上に位置するように設計されている。また、レンズの構成材料としては光学ガラスや透明樹脂などが適している。本発明にいう光ファイバー保持手段を用いて光ファイバーとの直接接続を行なう際には結合損失を極力低減する必要があるが、レンズ材料の屈折率を、接合する光ファイバーのコアの屈折率と同じくすることによって、後述の工程で簡便に両者を接続することが可能である。
【0018】
図5に、円筒状凹部の拡大図を示す。円筒状凹部の直径は、挿入される光ファイバーの直径に対して+0.5〜+5.0ミクロンのクリアランスで設計するのが好ましく、さらには+0.5〜+2.0ミクロンであると良好である。このクリアランスは光ファイバーを挿入してレンズと接続したときの光ファイバーの中心とレンズ焦点中心のずれの精度となる。該ずれが+5.0ミクロン以下の精度の場合には、接続損失が0.1dB以下となるため使用可能な範囲である。実際には金型作製時の精度、すなわちレンズの光軸に対する、円筒状凹部対応部材の凸部中心の加工精度が加わる。この精度は実質的に±3ミクロン程度であるから、案内部の円筒状凹部の直径は挿入されるファイバーの直径に対して+2.0ミクロン以下であると良好な接続状態を実現できる。また、該クリアランスの下限値については小さいほど接続損失が小さいが、実質この値が0.5ミクロン以下であると光ファイバーとの隙間が小さすぎて組み立て時に挿入しにくいなどの問題を発生するため0.5ミクロン以上が妥当である。
【0019】
また、本構成の目的は光ファイバーの端部の位置決めおよび光軸決めを容易にすることであるから、円筒状凹部の深さはこの目的が果せる範囲の任意の値である。好適な状態としては、とくにレンズの光軸に対する光ファイバーのコア中心の角度を平行に保つため、少なからず挿入されるファイバーの直径より深いことが望ましい。一方、この円筒状凹部が深い場合、成形時に当該接合部を形成する金型部材が成形体から抜けにくくなる問題がある。これらの点を考慮すると、挿入されるファイバーの直径Φに対して、該円筒状凹部の深さdは以下の式で表される範囲にあることが好適である。
Φ≦d≦5×Φ
【0020】
次に本発明の光通信モジュールの組立工程に関して説明する。その組立図を図6に示す。構成部品としては、入射光用の光ファイバー、反射光用光ファイバー、該2本の光ファイバーを保持する部材であるデュアルキャピラリー、本発明を適用して該2本の光ファイバーを直接接合可能な光ファイバー保持手段を有する第一のコリメートレンズ、WDM用薄膜フィルター素子、透過光を収束させるためのレンズであって、本発明の適用により透過光用の光ファイバーを直接接合可能とした第二のコリメートレンズ、透過光用の光ファイバー、これらの光学部品を装填するためのスリーブからなる。
【0021】
光ファイバーはあらかじめその先端部を該接合部の深さ以上に突出させた形態にて、キャピラリーにより保持される。このキャピラリーはジルコニアや石英など、公知の部材にて構成されたものを用いてよい。またその形状は、モジュールとしての完成形態にあわせて任意に構成することが可能であるが、本実施例ではこれを円筒型としてその直径を該コリメートレンズと同じ直径として、金属製の管(以下スリーブと呼ぶ。)の内部に装着する構成とした。レンズの光軸は該レンズの外径とスリーブの内径の設計により、しかるべき精度をもって位置決めされている。これにより第1のコリメートレンズと第二のコリメートレンズの光軸も粗調整される。
【0022】
一方、キャピラリーの働きは光ファイバーの保持のみであるため、その位置決め精度は低くてよい。本実施例ではキャピラリーの光ファイバーが通る円筒状空間の直径は150ミクロンとし、光ファイバーとのクリアランスが広く精度も低い廉価なものを利用した。光軸に対する光ファイバーのコア中心のずれは、キャピラリーと該コリメートレンズの間の空間およびレンズの凹部に設けられた開口部のテーパー部の空間で吸収され、当該凹部内にて整合される。キャピラリーとスリーブの間およびレンズとスリーブの間などはエポキシ樹脂系の接着剤で固定した。
【0023】
光ファイバーの端部とレンズの円筒状凹部の底部の間には、レンズ部材と同じ屈折率を有する高分子材料などの流動物質を装着時に充填させることにより、該レンズと光ファイバーとを光学的に散乱・損失がさらに少ない状態で接続することができる。また、さらに確実な装着をするためには、光ファイバーの先端部が該接合部の底面に到達した状態で、レンズ側から炭酸ガスレーザーなどで高パワーのレーザー光を照射して光ファイバーの先端部をレンズの凹部の底面部に溶着するとさらに安定で低損失な接合が可能である。
【0024】
フィルター素子はガラス基板の上に誘電体の薄膜を真空蒸着等のプロセスで多層に積層したいわゆる薄膜フィルター素子を用いた。本モジュールの組立にあたり該フィルター素子はその薄膜面の角度をレンズの光軸に対して垂直付近で調整することにより、その反射光が反射光用のフィルターの端面、すなわち反射光用のフィルターのための接合部底面の中心に集光するように調整し、該フィルター素子はその状態で接着剤により固定した。
【0025】
本発明の別の形態としては、レンズに対して光ファイバーを接続する側に光ファイバーの保持手段として、図7模式的に示すようなV型の溝を有する構造をレンズと同材質で一体で形成する方法もある。V溝のレンズ側の先端部にレンズの焦点は位置されており、そこに光ファイバーの端部を接合させて光ファイバーをV溝に装着すると、光ファイバーの先端がレンズの焦点に位置され、かつ光ファイバーの中心軸がレンズの光軸上に位置付けされる構造となっている。光ファイバーをV溝部に装着して接着等により固定すると、高度な技術による光軸調整をせずに光ファイバーとレンズを接合することが可能である。
【0026】
また、実施例においては本発明を光学ガラスを用いた非球面レンズに適用した例を述べたが、その他にさまざまな適用が可能である。まず材質としては光学ガラスに限られず、特に透明プラスチック材料を用いた金型成形への適用が好適である。また、レンズにおいてはその用途・目的により球面レンズやその他の構成のレンズに適用することができる。図8はレンズ内部に屈折率分布を持たせたいわゆるGRIN(Graded Index)レンズに本発明を適用した例である。このレンズの場合、上述の実施例のような金型による一体成形は困難であるため、レジストを塗布して感光させてマスクを作製して反応性イオンエッチング法により形成したり、FIB(Focused Ion Beam)により直接加工する方法で、本発明の形態を実現することができる。また、薄膜フィルターモジュール以外の素子としたとえば、レーザーから出射されるレーザー光を光ファイバーに導くための結合レンズなど、広く適用することが可能である。
【0027】
【発明の効果】
光通信モジュールにおいて、少なくとも光ファイバーとレンズとを有し、前記レンズは、その内部または端面に焦点を結ぶ光学曲面を有し、かつ前記光学曲面と対向する位置に前記光ファイバーを保持する保持手段を有し、さらに前記光ファイバーは、その端面が前記レンズの焦点に位置するように、前記レンズの前記保持手段により保持されていることにより、光ファイバー端部の位置調整およびまたは光軸調整が完了するか、少なくとも簡便になる。また、光通信モジュールに用いる部品数を減らす事が出来、高精度の光軸調整も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のWDM3端子フィルターモジュールの構成図である。
【図2】光ファイバー保持手段が一体に成形されたレンズの断面図である。
【図3】本発明の光通信モジュールの構成図である。(WDM3端子フィルターモジュールの例)
【図4】光ファイバー保持手段を有するレンズの断面図である。
【図5】光ファイバー保持手段が凹部として形成された例を示す断面図である。(凹部の断面拡大図)
【図6】本発明の光通信モジュールの断面図である。(WDM3端子フィルターモジュールの例)
【図7】光ファイバー保持手段がV溝として形成された例を示す切り欠き図である。
【図8】光通信モジュールにGRINレンズを適用した例を示す説明図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication module.
[0002]
In data communication using an optical fiber, it is necessary to transmit and receive a large amount of information at high speed. In recent years, a new technology called a wavelength division multiplexing transmission system has appeared, and it is possible to further increase the speed and increase the capacity. Under such circumstances, the demand for optical communication components is increasing more and more, and cost reduction and improvement in reliability have been issues for component suppliers.
[0003]
[Prior art]
Heretofore, in the optical communication component mounting module, when assembling the optical components in combination, the optical axes of the optical components have been adjusted and aligned one by one and fixed with resin or metal. However, in this method, the adjustment takes time, there is a problem in manufacturing efficiency, and it has been a factor that an inexpensive product cannot be supplied. This is because high precision is required particularly for positioning the optical fiber and optical components such as lenses connected thereto. For example, in a wavelength division multiplexing transmission system, a so-called WDM filter module for selectively extracting only a signal of a specific wavelength has a structure having three terminals of incident light, transmitted light, and reflected light. Conventionally, as shown in FIG. 1, this module was composed of five parts: a dual capillary, a first collimating lens, a filter element, a second collimating lens, and a single capillary. The optical axis of each of these components is fixed in an adjusted and aligned state, and sealed in a metal tube or the like. In the case of such a structure, the accuracy of aligning the center of the core of the optical fiber inserted into the capillary with the position of the focal point of each collimating lens requires a typical value within ± 5 μm, and the optical axis has The degree of parallelism was also required, which required a very advanced position and optical axis adjustment process.
[0004]
As means for solving the above problem of optical axis adjustment, the following
[0005]
[0006]
On the other hand, Patent Document 2 discloses an optical fiber coupler in which a transparent spacer for positioning adjustment is provided between a lens and a fiber. However, the positioning of the fiber is performed only in the thickness of the transparent spacer, that is, only in the optical axis direction, and there is no function of positioning the spacer itself in the direction perpendicular to the optical axis. Therefore, the alignment in the vertical direction with respect to the optical axis is performed by attaching the fiber to the ferrule and between the ferrule and a cylindrical member such as a sleeve. Then, as in
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-7-134225 [Patent Document 2]
JP-A-5-34545
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problem that the optical axis adjustment is difficult in the conventional optical communication module, and to provide an optical communication module that can be easily assembled.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention is an optical communication module including at least an optical fiber and a lens, wherein the lens has an optical curved surface that focuses on an inside or an end surface thereof, and faces the optical curved surface. An optical communication module, comprising: holding means for holding the optical fiber at a position, wherein the optical fiber is held by the holding means for the lens such that an end face thereof is located at the focal point of the lens. Things.
[0010]
In the optical communication module of the present invention, the holding means for holding the optical fiber of the lens is formed on the lens surface as, for example, a cylindrical concave portion into which the optical fiber can be inserted as schematically shown in FIG. The position of the bottom of the cylindrical concave portion and the direction of the central axis of the cylindrical portion are formed in advance with appropriate precision so that the tip of the optical fiber to be connected can be positioned at the focal position of the lens. Then, the optical axis of the optical communication module according to the present invention can be adjusted only by inserting the optical fiber into the cylindrical concave portion and holding the optical fiber by bringing the end face of the optical fiber into contact with the bottom of the cylindrical concave portion. Since the optical component having this joint is molded integrally with the optical component body and the optical fiber joint by molding, if the mold is manufactured, if the processing accuracy of the mold member corresponding to the joint is ensured, At the time of assembling the molded optical component, the adjustment of the position and / or the adjustment of the optical axis of the end of the optical fiber is completed or at least simplified simply by placing the tip of the optical fiber at the joint.
[0011]
The shape of the joint is basically a cylindrical shape into which an optical fiber can be inserted. However, as long as the object of the present invention can be achieved, other shapes such as a concave portion on a rectangular parallelepiped can be used for processing convenience. Further, as shown in the right diagram of FIG. 2, in order to facilitate insertion of the optical fiber at the time of assembling, a structure in which the opening is widened on the optical fiber insertion side, that is, a so-called tapered structure can be provided. With this structure, there is also an advantage that the mold member can be easily pulled out of the molded body during molding. Further, as another holding means of the optical fiber, a V-groove in which the optical fiber can be installed may be mentioned. A V-groove integrated lens in which a member having a V-groove formed with an optical fiber and a lens are integrated can be used for the optical communication module of the present invention.
[0012]
Further, in the past, it was usual that the focus of the lens was formed in a hollow outside the lens. In the present invention, the focal point formed by the lens is formed inside or at the end of the lens itself. Further, since the optical fiber is directly held at the focal position, components such as a conventionally used ferrule become unnecessary, and the number of components can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the deviation of the optical axis generated between the components, and it is possible to perform the optical axis alignment with higher accuracy.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical communication module including at least an optical fiber, a lens, and a spacer made of a transparent member, wherein the lens has an optical curved surface that focuses on the inside or an end face of the spacer. The spacer is located opposite the lens, and has holding means for holding the optical fiber on the side opposite to the side facing the lens, and the optical fiber has an end face The present invention relates to an optical communication module, which is held by holding means of the spacer so as to be located at the focal point of the lens.
[0014]
The second embodiment is an example of an optical communication module having at least an optical fiber, a lens, and a spacer. In the lens of the second embodiment, the focus of the lens is not on the lens itself but on the inside of the spacer, which is a component other than the lens, or on the end face thereof. The spacer has optical fiber holding means, and holds the optical fiber such that the end face of the optical fiber comes to the focal position of the lens. As in the first embodiment, the holding means may be, for example, a cylindrical recess, and the optical axis can be automatically aligned only by holding the optical fiber in the recess. Further, the focal point of the lens is not formed in a hollow state as in a conventional ordinary lens, but is formed inside or at an end face of a transparent member called a spacer. Therefore, similarly to the first embodiment, the optical fiber can be directly held on the spacer, and advanced axis adjustment is also possible. In the present invention, the spacer needs to be a member transparent to the wavelength used for optical communication due to its nature. Further, the spacer may be an optical component having an optical function such as a filter.
[0015]
【Example】
The following examples illustrate the invention in detail.
(Example of 3-terminal filter module for WDM)
As a first embodiment of the present invention, a lens component having the structure shown in FIG. 4 will be described. This is an example in which the present invention is applied to the second collimator lens of the WDM three-terminal filter module. FIG. 3 shows a schematic diagram when this is configured as a module.
[0016]
The lens of this embodiment has an optical curved surface on the filter element side as shown in FIG. An optical fiber holding unit is provided on the side facing the optical curved surface, and the holding unit and the optical curved surface are formed integrally. Mold molding was performed using optical glass as a lens material. The optical fiber holding means of the present embodiment was a cylindrical recess. Also, the opening of the cylindrical concave portion was expanded in a tapered shape.
[0017]
The curved surface of the lens is designed so that the focal point of the lens is located on the center of the bottom surface of the cylindrical concave portion. As the curved surface of this lens, a so-called aspherical lens having different curvatures at the peripheral portion and the central portion was used. The rotation center axis of the cylindrical concave portion is designed to be located on the optical axis of the lens. Also, optical glass, transparent resin, or the like is suitable as a constituent material of the lens. When direct connection with an optical fiber is performed using the optical fiber holding means according to the present invention, it is necessary to minimize coupling loss.However, the refractive index of the lens material should be the same as the refractive index of the core of the optical fiber to be joined. Thereby, both can be easily connected in a process described later.
[0018]
FIG. 5 shows an enlarged view of the cylindrical concave portion. The diameter of the cylindrical recess is preferably designed with a clearance of +0.5 to +5.0 microns with respect to the diameter of the optical fiber to be inserted, and more preferably +0.5 to +2.0 microns. This clearance is the accuracy of the deviation between the center of the optical fiber and the focal point of the lens when the optical fiber is inserted and connected to the lens. When the deviation has an accuracy of +5.0 μm or less, the connection loss is 0.1 dB or less, which is a usable range. Actually, the accuracy at the time of manufacturing the mold, that is, the processing accuracy of the center of the convex portion of the cylindrical concave member corresponding to the optical axis of the lens is added. Since this precision is substantially on the order of ± 3 μm, a good connection state can be realized if the diameter of the cylindrical concave portion of the guide is +2.0 μm or less with respect to the diameter of the inserted fiber. The lower the lower limit of the clearance is, the smaller the connection loss is. However, if the lower limit of the clearance is substantially 0.5 μm or less, there is a problem that a gap between the optical fiber and the optical fiber is too small to be easily inserted at the time of assembly. 0.5 microns or more is reasonable.
[0019]
Further, since the purpose of this configuration is to facilitate positioning of the end of the optical fiber and determination of the optical axis, the depth of the cylindrical concave portion is an arbitrary value within a range that can achieve this purpose. As a preferable state, it is preferable that the diameter is deeper than the diameter of the fiber to be inserted, in order to keep the angle of the center of the optical fiber core with respect to the optical axis of the lens in parallel. On the other hand, when the cylindrical concave portion is deep, there is a problem that the mold member forming the joining portion is difficult to come off from the molded body during molding. In consideration of these points, it is preferable that the depth d of the cylindrical concave portion is in a range represented by the following expression with respect to the diameter Φ of the fiber to be inserted.
Φ ≦ d ≦ 5 × Φ
[0020]
Next, an assembly process of the optical communication module of the present invention will be described. The assembly drawing is shown in FIG. The components include an optical fiber for incident light, an optical fiber for reflected light, a dual capillary that is a member for holding the two optical fibers, and an optical fiber holding unit that can directly join the two optical fibers by applying the present invention. A first collimating lens, a thin film filter element for WDM, and a lens for converging transmitted light, a second collimating lens capable of directly joining an optical fiber for transmitted light by applying the present invention, Optical fiber, and a sleeve for mounting these optical components.
[0021]
The optical fiber is held by the capillary in such a manner that the tip of the optical fiber is protruded in advance beyond the depth of the joint. The capillary may be made of a known member such as zirconia or quartz. Further, the shape can be arbitrarily configured according to the completed form of the module. In this embodiment, the shape is made cylindrical, and the diameter is made the same as that of the collimating lens. (Referred to as a sleeve). The optical axis of the lens is positioned with appropriate accuracy by designing the outer diameter of the lens and the inner diameter of the sleeve. Thereby, the optical axes of the first collimating lens and the second collimating lens are also roughly adjusted.
[0022]
On the other hand, since the function of the capillary is only to hold the optical fiber, its positioning accuracy may be low. In the present embodiment, the diameter of the cylindrical space through which the optical fiber of the capillary passes is set to 150 microns, and an inexpensive material having a large clearance with the optical fiber and low accuracy is used. The displacement of the core center of the optical fiber with respect to the optical axis is absorbed by the space between the capillary and the collimating lens and the space of the tapered portion of the opening provided in the concave portion of the lens, and is aligned in the concave portion. The space between the capillary and the sleeve, the space between the lens and the sleeve, and the like were fixed with an epoxy resin adhesive.
[0023]
The space between the end of the optical fiber and the bottom of the cylindrical concave portion of the lens is filled with a flowable substance such as a polymer material having the same refractive index as the lens member at the time of mounting, so that the lens and the optical fiber are optically scattered. -Connection can be made with less loss. Also, in order to mount the optical fiber more securely, irradiate high-power laser light from the lens side with a carbon dioxide gas laser, etc., with the tip of the optical fiber reaching the bottom of the joint, and Welding to the bottom surface of the concave portion of the lens enables more stable and low-loss bonding.
[0024]
As the filter element, a so-called thin film filter element in which a dielectric thin film was laminated in multiple layers on a glass substrate by a process such as vacuum deposition was used. In assembling this module, the filter element adjusts the angle of the thin film surface near perpendicular to the optical axis of the lens, so that the reflected light is used as an end face of the filter for reflected light, that is, for the filter for reflected light. The filter element was adjusted so as to condense light at the center of the bottom surface of the joint, and the filter element was fixed in this state with an adhesive.
[0025]
In another embodiment of the present invention, a structure having a V-shaped groove as schematically shown in FIG. 7 is integrally formed of the same material as the lens as a holding means for the optical fiber on the side where the optical fiber is connected to the lens. There are ways. The focal point of the lens is located at the tip of the V-groove on the lens side. When the end of the optical fiber is joined to the V-groove and the end of the optical fiber is attached to the V-groove, the tip of the optical fiber is located at the focal point of the lens and The central axis is located on the optical axis of the lens. When the optical fiber is mounted in the V-groove and fixed by bonding or the like, it is possible to join the optical fiber and the lens without adjusting the optical axis by a high technology.
[0026]
Further, in the embodiment, the example in which the present invention is applied to the aspherical lens using the optical glass has been described, but various other applications are possible. First, the material is not limited to optical glass, and it is particularly preferable to apply the present invention to mold molding using a transparent plastic material. In addition, a lens can be applied to a spherical lens or a lens having another configuration depending on its use and purpose. FIG. 8 shows an example in which the present invention is applied to a so-called GRIN (graded index) lens having a refractive index distribution inside the lens. In the case of this lens, since it is difficult to integrally mold with a mold as in the above-described embodiment, a resist is applied and exposed to light to form a mask, which is formed by a reactive ion etching method, or a FIB (Focused Ion). The method of the present invention can be realized by a method of directly processing according to Beam). In addition, as an element other than the thin film filter module, for example, a coupling lens for guiding a laser beam emitted from a laser to an optical fiber can be widely applied.
[0027]
【The invention's effect】
In the optical communication module, the optical communication module has at least an optical fiber and a lens, the lens has an optical curved surface that focuses on the inside or an end surface thereof, and has a holding unit that holds the optical fiber at a position facing the optical curved surface. Further, the optical fiber is held by the holding means of the lens so that the end face is located at the focal point of the lens, so that the position adjustment of the end of the optical fiber and / or the optical axis adjustment is completed, At least it will be easier. Further, the number of components used in the optical communication module can be reduced, and highly accurate optical axis adjustment can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional WDM three-terminal filter module.
FIG. 2 is a sectional view of a lens in which an optical fiber holding means is integrally formed.
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical communication module of the present invention. (Example of WDM 3-terminal filter module)
FIG. 4 is a sectional view of a lens having an optical fiber holding means.
FIG. 5 is a sectional view showing an example in which the optical fiber holding means is formed as a concave portion. (Enlarged cross section of the recess)
FIG. 6 is a sectional view of the optical communication module of the present invention. (Example of WDM 3-terminal filter module)
FIG. 7 is a cutaway view showing an example in which the optical fiber holding means is formed as a V groove.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example in which a GRIN lens is applied to an optical communication module.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002296067A JP2004133104A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Optical communication module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002296067A JP2004133104A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Optical communication module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004133104A true JP2004133104A (en) | 2004-04-30 |
Family
ID=32286149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002296067A Pending JP2004133104A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Optical communication module |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2002
- 2002-10-09 JP JP2002296067A patent/JP2004133104A/en active Pending
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