特許 6641327 光ファイバカプラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6641327

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】光ファイバカプラ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/32 20060101AFI20200127BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/32

【請求項の数】14

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-144664(P2017-144664)

(22)【出願日】2017年7月26日

(65)【公開番号】特開2018-92128(P2018-92128A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2017年7月26日

(31)【優先権主張番号】105140003

(32)【優先日】2016年12月2日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】390023582

【氏名又は名称】財團法人工業技術研究院

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】廖子毅

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４４２０２１９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９４２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１３６６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１７１６３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１３４２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０６３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９７６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／２７，

６／３０−６／３４，

６／４２−６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２本の光ファイバを結合するように構成された光ファイバカプラであって、
収容チャンバと、前記収容チャンバの対向する２つの側部にそれぞれ接続された２つの光通過口とを有する基部と、
前記収容チャンバのなかに配置され、前記２つの光通過口の間に位置するレンズと、
ケーシングと、
を含み、
前記基部は前記ケーシングの中に配置され、
前記ケーシングは、互いに結合された第１外郭と第２外郭とを備え、前記第１外郭は第1案内斜面を有し、前記第２外郭は前記第１案内斜面に接する第２案内斜面をさらに有し、
前記２本の光ファイバは、前記レンズの両側にそれぞれ対向配置され、前記２つの光通過口によってそれぞれ一列に連結されるように構成され、前記２本の光ファイバの各々は、前記レンズの光軸を共有するコアを有し、
前記第１外郭は、少なくとも１つの第１締結部を有し、前記第２外郭は、少なくとも１つの第２締結部を有し、前記第１外郭と前記第２外郭は、少なくとも１つの前記第１締結部と少なくとも１つの前記第２締結部とによって互いに固定され、
前記２本の光ファイバの各開口数をＮＡとし、各光ファイバの光出射端と前記レンズの光学中心との間の軸方向距離をＤとし、前記レンズの有効直径をＨとし、前記レンズの焦点距離をｆとし、光円錐の最大角度の半分であって、前記光ファイバと前記レンズとの間に位置し、前記レンズに出射又は入射する光の角度をθとすると、以下の条件を充足する光ファイバカプラ：
θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）かつ
Ｄ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）。

【請求項2】

前記レンズは前記基部に固定され、前記レンズと前記２つの光通過口のそれぞれは前記光軸を共有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項3】

前記基部は２つの遮蔽面をさらに有し、前記２つの光通過口はそれぞれ前記遮蔽面上に位置し、前記２つの遮蔽面と前記レンズの光学中心との間の距離は、前記光ファイバの光出射端と前記レンズの光学中心との軸方向距離に等しく、前記２本の光ファイバはそれぞれ前記２つの遮蔽面と境を接するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項4】

前記レンズは、前記基部と一体であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項5】

前記基部は、中央部と２つの側部とを有し、前記２つの側部は、前記中央部の両側に対向配置され、前記中央部と前記２つの側部とは、共に前記収容チャンバを形成し、前記２つの側部は、前記２つの光通過口をそれぞれ有し、前記レンズは前記中央部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項6】

前記基部は、前記収容チャンバの一部を構成する２つの円錐形の内面を有し、前記２つの光通過口は、前記２つの円錐形の内面にそれぞれ連結されており、前記レンズは、前記２つの円錐形の内面の間に配置され、前記２つの光通過口は、前記２つの円錐形の内面の２つの側方にそれぞれ位置し、前記収容チャンバにおける前記円錐形の内面の断面積は、前記レンズから一方の前記光通過口の方向に向かって徐々に減少し、一方の前記円錐形の内面の延長方向と前記レンズの光軸とのなす角度は、前記光円錐の最大角度の半分に略等しいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項7】

前記基部は、前記２つの光通過口のうちの１つの光通過口が接続される第１の取付孔を有し、前記２つの光通過口のうちの他の１つの光通過口が接続される第２の取付孔を有し、前記第１の取付孔及び前記第２の取付孔の各々の中心軸は、前記レンズの光軸と略平行であり、前記２本の光ファイバのうちの１本は前記第１の取付孔に挿入され、前記２本の光ファイバのうちの他の１本は前記第２の取付孔に挿入され、前記２本の光ファイバは、前記２つの光通過口によって一列に連結されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項8】

前記第１外郭は、前記２つの光通過口のうちの１つの光通過口が接続される第１の取付孔を有し、前記第２外郭は、前記２つの光通過口のうちの他の１つの光通過口が接続される第２の取付孔を有し、前記第１の取付孔及び前記第２の取付孔の各々の中心軸は、前記レンズの光軸と略平行であり、前記２本の光ファイバのうちの１本は前記第１の取付孔に挿入され、前記２本の光ファイバのうちの他の１本は前記第２の取付孔に挿入され、前記２本の光ファイバは、前記２つの光通過口によって一列に連結されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバカプラ。

【請求項9】

前記第１外郭は、前記第１の取付孔に対応する第１の遮蔽面を有し、前記第２外郭は、前記第２の取付孔に対応する第２の遮蔽面を有し、前記第１の遮蔽面および前記第２の遮蔽面のそれぞれと前記レンズの光学中心との間の距離は、前記光ファイバの光出射端と前記レンズの光学中心との間の軸方向距離に等しく、前記２本の光ファイバは、一方が前記第１の遮蔽面と境を接するように構成され、もう一方は前記第２の遮蔽面と境を接するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバカプラ。

【請求項10】

２本の光ファイバを結合するように構成された光ファイバカプラであって、
収容チャンバと、前記収容チャンバの対向する２つの側部にそれぞれ接続される２つの光通過口とを有するケーシングと、
前記収容チャンバのなかに配置され、前記２つの光通過口の間に位置するレンズと、
を含み、
前記ケーシングは、互いに結合された第１外郭と第２外郭とを備え、前記第１外郭と前記第２外郭とはそれぞれ前記２つの光通過口を有し、前記第１外郭は第１案内斜面をさらに有し、前記第２外郭は前記第１案内斜面に接する第２案内斜面をさらに有し、
前記２本の光ファイバは、前記レンズの両側にそれぞれ対向配置され、前記２つの光通過口によってそれぞれ一列に連結されるように構成され、前記２本の光ファイバの各々は、前記レンズの光軸を共有するコアを有し、
前記第１外郭は、少なくとも１つの第１締結部を有し、前記第２外郭は、少なくとも１つの第２締結部を有し、前記第１外郭と前記第２外郭は、少なくとも１つの前記第１締結部と少なくとも１つの前記第２締結部とによって互いに固定され、
前記２本の光ファイバの各開口数をＮＡとし、各光ファイバの光出射端と前記レンズの光学中心との間の軸方向距離をＤとし、前記レンズの有効直径をＨとし、前記レンズの焦点距離をｆとし、光円錐の最大角度の半分であって、前記光ファイバと前記レンズとの間に位置し、前記レンズに出射又は入射する光の角度をθとすると、以下の条件を充足する光ファイバカプラ：
θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）かつ
Ｄ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）。

【請求項11】

前記ケーシングは、２つの遮蔽面をさらに有し、前記２つの光通過口はそれぞれ前記遮蔽面上に位置し、前記２つの遮蔽面と前記レンズの光学中心との間の距離は、前記光ファイバの光出射端と前記レンズの光学中心との軸方向距離に等しく、前記２本の光ファイバはそれぞれ前記２つの遮蔽面と境を接するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバカプラ。

【請求項12】

前記ケーシングは前記２つの光通過口にそれぞれ接続される２つの取付孔を有し、前記２つの取付孔の各々の中心軸は、前記レンズの光軸と略平行であり、前記２本の光ファイバは、それぞれ前記２つの取付孔に挿入され、前記２つの光通過口によって一列に連結されるように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバカプラ。

【請求項13】

前記ケーシングは、前記収容チャンバの一部を構成する保持面をさらに有し、前記保持面の延在方向は前記レンズの光軸と略平行であり、前記レンズは前記保持面に押圧されることを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバカプラ。

【請求項14】

前記ケーシングは、前記収容チャンバの一部を構成する支持面をさらに有し、前記支持面は前記保持面に接続され、前記支持面は前記レンズの光軸の方向に延在し、前記レンズは前記支持面に対して傾斜することを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバカプラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光ファイバカプラに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバカプラは、光通信に用いられる受動光デバイスである。光ファイバカプラは、２本の光ファイバの端面を互いに一列に連結する（ａｌｉｇｎ）ために使用され、これにより、一方の光ファイバから出射した光信号が他方の光ファイバに結合される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

高出力結合光ファイバの場合、光ファイバの端面同士が一列に並んでいなければ、結合効率（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が低下する。この場合、光通信の際に、光ファイバから出射した光のエネルギーが、端面の粗さや塵埃によって熱に変換されやすくなり、その結果、端面付近の光ファイバのコアが燃焼することがある。このように、結合効率の向上は、光ファイバカプラの設計において重要な課題である。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一実施形態は、２本の光ファイバを結合するように構成された光ファイバカプラであって、収容チャンバと、収容チャンバの対向する２つの側部にそれぞれ接続された２つの光通過口とを有する基部と、収容チャンバのなかに配置され、２つの光通過口の間に位置するレンズと、を含み、２本の光ファイバは、レンズの両側にそれぞれ対向配置され、２つの光通過口によってそれぞれ一列に連結されるように構成され、２本の光ファイバの各々は、レンズの光軸を共有するコアを有し、２本の光ファイバの各開口数をＮＡとし、各光ファイバの光出射端とレンズの光学中心との間の軸方向距離をＤとし、レンズの有効直径をＨとし、レンズの焦点距離をｆとし、光円錐の最大角度の半分であって、光ファイバとレンズとの間に位置し、レンズに出射又は入射する光の角度をθとすると、以下の条件を充足する光ファイバカプラを開示する：θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）かつＤ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）。

【0005】

本発明の他の実施形態は、２つの光ファイバを結合するように構成された光ファイバカプラであって、収容チャンバと、収容チャンバの対向する２つの側部にそれぞれ接続される２つの光通過口とを有するケーシングと、収容チャンバのなかに配置され、２つの光通過口の間に位置するレンズと、を含み、２本の光ファイバは、レンズの両側にそれぞれ対向配置され、２つの光通過口によってそれぞれ一列に連結されるように構成され、２本の光ファイバの各々は、レンズの光軸を共有するコアを有し、２本の光ファイバの各開口数をＮＡとし、各光ファイバの光出射端とレンズの光学中心との間の軸方向距離をＤとし、レンズの有効直径をＨとし、レンズの焦点距離をｆとし、光円錐の最大角度の半分であって、光ファイバとレンズとの間に位置し、レンズに出射又は入射する光の角度をθとすると、以下の条件を充足する光ファイバカプラを開示する：θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）かつＤ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】第１実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。

【図1B】図１に示す光ファイバカプラの分解図である。

【図1C】図１に示す光ファイバカプラによって結合された２つの光ファイバの概略図である。

【図2】第２実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。

【図3A】第３実施形態に係る光ファイバカプラの分解図である。

【図3B】図３Ａに示す光ファイバカプラの断面図である。

【図4】２本の光ファイバが結合されている第４実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。

【図5】第５実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。

【図6】第６実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明は、以下に示す発明の詳細な説明及び添付の図面によって、よりよく理解されるであろう。ただし、添付の図面は説明のためにのみ用いられるものであって、本発明を限定することを意図するものではない。

【0008】

以下の発明の詳細な説明では、説明の目的で、開示される実施形態の完全な理解を提供するために多くの具体的な構成が示される。しかしながら、これらの具体的な構成をすべて備えなくても本発明のいくつかの実施形態を実現することができることは明らかであろう。他の例として、図面を簡略に示すため、従来周知の構造や装置は概略的に示されることがある。

【0009】

図１Ａから図１Ｃを参照する。図１Ａは、第１実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す光ファイバカプラの分解図である。図１Ｃは、図１Ａに示す光ファイバカプラによって結合された２つの光ファイバの概略図である。本実施形態では、光ファイバカプラ１が設けられている。光ファイバカプラ１は、基部１０と、レンズ２０と、ケーシング３０とを含む。

【0010】

基部１０は、中央部１１０と、２つの側部１２０とを含む。２つの側部１２０は、中央部１１０の対向する２つの側部にそれぞれ接続される。側部１２０の各々は、光通過口１２１と、遮蔽面１２２と、円錐形の内面１２３とを有する。光通過口１２１は、遮蔽面１２２上に位置し、光通過口１２１は、円錐形の内面１２３に接続している。中央部１１０と２つの側部１２０とが一体になって収容チャンバ１３０を形成している。２つの光通過口１２１は、収容チャンバ１３０の互いに対向する２つの側部に各々接続され、円錐形の内面１２３は、収容チャンバ１３０の一部を形成する。図１Ｂに示す基部１０の側部１２０を参照すると、収容チャンバ１３０の円錐形の内面１２３の断面積は、レンズ２０から一方の光通過口１２１に向かうに従って徐々に減少している。すなわち、円錐形の内面１２３の頂点は遮蔽面１２２に近接し、円錐形の内面１２３の底面は中央部１１０に近接し、光通過口１２１は円錐形の内面１２３の頂点に接続している。

【0011】

レンズ２０は収容チャンバ１３０のなかに位置し、２つの光通過口１２１の間に配置される。具体的には、レンズ２０は、基部１０の中央部１１０に固定され、レンズ２０は、２つの円錐形の内面１２３の間に配置される。各光通過口１２１は中心軸Ｏ１を有し、中心軸Ｏ１はレンズ２０の光軸Ｌと重なっている。すなわちレンズ２０と光通過口１２１とが光軸Ｌを共有している（光軸Ｌを「共通軸」と呼ぶ）。なお、本実施形態では、基材１０とレンズ２０とは、透明材料からなる成形型で一体的に形成されているが、これに限定されるものではない。いくつかの他の実施形態では、基部とレンズとは２つの独立した構成要素であり、レンズは基部と共に組み立てられて収容チャンバのなかに配置される。

【0012】

基部１０とレンズ２０とはケーシング３０のなかに配置される。具体的には、ケーシング３０は、互いに接続された第１外郭３１０と第２外郭３２０とを含む。第１外郭３１０は、取付孔３１１と第１締結部３１２とを有する。第２外郭３２０は、取付孔３２１と第２締結部３２２とを有する。各取付孔３１１，３２１は、中心軸Ｏ２を有し、中心軸Ｏ２は、レンズ２０の光軸Ｌと略平行である。中心軸Ｏ２は、レンズ２０の光軸Ｌと重なる。第１外郭３１０は、第２締結部３２２に固定された第１締結部３１２によって第２外郭３２０に固定されている。図１Ｂに示すように、第１締結部３１２と第２締結部３２２の双方には、ねじ孔（図面に番号の記載なし）が形成されており、ねじ孔にねじが螺合されて第１締結部３１２と第２締結部３２２とが固定される。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態では、第１の締結部または第２の締結部のいずれか一方が凹部を有し、他の１方が凹部に合致する凸部を有し、第１の締結部が第２の締結部に直接固定されてもよい。

【0013】

図１Ｃは、光ファイバカプラ１を用いて２本の光ファイバ２を連結する模式図である。２本の光ファイバ２は、レンズ２０の両側にそれぞれ配置され、２本の光ファイバ２は２つの光通過口１２１によって一直線に連結される。具体的には、２本の光ファイバ２はそれぞれ取付穴３１１，３２１に挿入され、２本の光ファイバ２はそれぞれ２つの遮蔽面１２２と境を接する。２本の光ファイバ２は、各々レンズ２０の光軸Ｌと重なるコアＯ３を有する。すなわち、２本の光ファイバ２とレンズ２０とは光軸Ｌを共有している。遮蔽面１２２は、光ファイバ２のレンズ２０に対する位置決めに好適であり、光路の偏差により光ファイバ２の結合効率が低下することを防止する。図１Ｃに示すように、一方の光ファイバ２は、その光出射端２１から光を出射し、基部１０の収容チャンバ１３０に光円錐Ｂ（ｃｏｎｅ Ｂ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）を形成する。光ファイバ２から出射された光は、レンズ２０に入射して屈折し、レンズ２０から出射した光は、他方の光ファイバ２の光出射端２１に導かれる。

【0014】

本実施形態では、結合効率を向上させるために、光ファイバカプラ１は次の構成を有する。各光ファイバ２の開口数をＮＡとし、各光ファイバ２の光出射端２１とレンズ２０の光学中心Ｃとの間の軸方向距離をＤとし、レンズ２０の有効直径をＨとし、レンズ２０の焦点距離をｆとし、光円錐Ｂの最大角度の半分であって、光ファイバ２とレンズ２０との間に位置するレンズ２０への出入射が可能な光の角度をθとすると、以下の条件を充足する。
（条件１）θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）かつ
（条件２）Ｄ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）

【0015】

条件１と条件２を同時に満たす場合、結合効率の高い光ファイバカプラ１の構成が得られる。例示的な設計プロセスを以下に説明する。まず、光ファイバ２の開口数ＮＡとレンズ２０の有効直径Ｈ（通常、有効直径Ｈはレンズ２０の実際の直径である。）を与える。そして、条件１において、開口数ＮＡと有効直径Ｈとを代入して、最大角度の半分であるθを求める。そして、条件２において、最大角度の半分であるθと有効直径Ｈとの両方を代入して、軸方向距離Ｄを求める。最後に、軸方向距離Ｄに応じて基部１０の大きさ及びケーシング３０の大きさを決定する。この実施形態では、各遮蔽面１２２とレンズ２０の光学中心Ｃとの距離は軸方向距離Ｄと等しいので、光ファイバ２が光ファイバカプラ１に配置されている場合は条件２が満たされる。

【0016】

本実施形態では、光ファイバ２の光出射端２１とレンズ２０の光学中心Ｃとの軸方向距離は、条件２（Ｄ＝２ｆ）のレンズの焦点距離の２倍に等しい。光出射端２１がレンズ２０の焦点距離の２倍の距離で光軸Ｌ上に位置する場合、光ファイバカプラ１をコンパクトサイズに保持しながら、焦点深度を大きくすることができる。このため、光ファイバ２が取付孔３１１，３２１に挿入されるとき、光ファイバ２と遮蔽面１２２との組立公差が大きくなり、光ファイバ２が遮蔽面１２２に十分に接していない場合に結合効率が過度に低下することが防止される。

【0017】

また、円錐形の内面１２３の延長方向Ａ１とレンズ２０の光軸Ｌとのなす角は、最大角度の半分であるθに略等しい。すなわち、円錐形の内面１２３の形状は、光円錐Ｂの形状に合致する。したがって、光円錐Ｂの端部付近の光線は、円錐形の内面１２３での屈折によって迂回が防止され、一方の光ファイバ２から出射された光は他方の光ファイバ２にほとんど受け入れられ、光ファイバが連結されている間の光損失が防止される。しかしながら、本発明は、円錐形の内面１２３の構成に限定されない。いくつかの他の実施形態では、円錐形の内面の延長方向とレンズの光軸との間の角度は、ビーム角度の半分より大きくてもよい。

【0018】

第１実施形態では、光ファイバカプラはケーシングを備えているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２を参照すると、図２は、第２実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。第２実施形態は、第１実施形態と類似するため、以下では両者の相違点についてのみ説明する。

【0019】

本実施形態では、光ファイバカプラ１はケーシングを有しておらず、基部１０には、２つの光通過口１２１にそれぞれ接続された２つの取付孔１４０が設けられている。２つの取付孔１４０の中心軸Ｏ２は、レンズ２０の光軸Ｌに対して中心軸Ｏ２が光軸Ｌと重なるように配置されている。２本の光ファイバは、２つの光通過口１２１によって１直線に結合されるように２つの取付孔１４０にそれぞれ挿入されて構成されている。本実施形態では、基部１０に取付孔が形成されているので、ケーシングが省略されている。したがって、光ファイバカプラ１はより小型となり製造コストを低減することができる。

【0020】

次に、外郭は、結合効率を向上させるために、組み立てにおけるいくつかの補助構造を含むものでもよい。例えば、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、図３Ａは、第３実施形態にかかる光ファイバカプラの分解図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す光ファイバカプラの断面図である。第３実施形態は、第１実施形態と類似するため、以下では両者の相違点についてのみ説明する。

【0021】

本実施形態では、ケーシング３０の第１外郭３１０は、第１の案内斜面３１３をさらに有し、第２外郭３２０は、第１の案内斜面３１３に押し付けられる第２の案内斜面３２３をさらに有する。第１外郭３１０が第１締結部３１２と第２締結部３２２とによって第２外郭３２０に締結されると、第１の案内斜面３１３は第２締結部３２２上を摺動し、第１外郭３１０と第２外郭３２０とが完全に固定されたことをユーザに補助的に知らせるため、第１外郭３１０と第２外郭３２０との径方向のずれを小さくして、結合効率が過度に低下しないようにするのに好適である。

【0022】

しかしながら、本発明の組み立てのための補助構造は、案内斜面に限定されない。いくつかの他の実施形態では、光ファイバカプラの外郭は、それぞれ、組み立てのための補助構造として構成された凹部および凸部を含む。

【0023】

次に、図４を参照する。図４は、２本の光ファイバが結合されている第４実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。第４実施形態は、第１実施形態と類似するため、以下では両者の相違点についてのみ説明する。

【0024】

この実施形態では、ケーシング３０は、取付孔３１１，３２１の内面からそれぞれ突出する２枚のプレート３１１ａ、３２１ａを有し、２枚のプレート３１１ａ、３２１ａは、それぞれ、遮蔽面３１１１，３２１１を有する。遮蔽面３１１１又は遮蔽面３２１１のいずれかとレンズ２０の光学中心Ｃとの軸方向距離は、光ファイバ２の光出射端２１とレンズ２０の光学中心Ｃとの軸方向距離Ｄに等しい。

【0025】

次に、図５を参照する。図５は、第５実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。第５実施形態は、第１実施形態と類似するため、以下では両者の相違点についてのみ説明する。

【0026】

この実施形態では、基部１０の中央部１１０および２つの側部１２０は、３つの独立した構成要素である。２つの側部１２０は、中央部１１０の２つの対向する側面に、例えば接着によってそれぞれ取り付けられる。

【0027】

上述した実施形態では、光ファイバカプラは基部を備え、レンズは基部に固定されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、代わりに、いくつかの他の実施形態では、光ファイバカプラは基部を有しないものでもよい。例えば、図６を参照する。図６は、第６実施形態に係る光ファイバカプラの断面図である。第６実施形態は、第１実施形態と類似するため、以下では両者の相違点についてのみ説明する。

【0028】

この実施形態では、光ファイバカプラ１は、レンズ２０とケーシング３０’’とを含む。ケーシング３０’’は、収容チャンバ３２０’’を共に形成する２つの外郭３１０’’を含む。２つの外郭３１０’’のそれぞれは、光通過口３１１’’、取付孔３１２’’および遮蔽面３１３’’を有する。２つの光通過口３１１’’はそれぞれ収容チャンバ３２０’’の２つの対向する側に接続されている。レンズ２０は、収容チャンバ３２０’’内に配置され、２つの光通過口３１１’’の間に配置される。２つの遮蔽面３１３’’は、それぞれ２つの取付孔３１２’’に対応する。各遮断面３１３’’とレンズ２０の光学中心との間の距離は、光ファイバの光出射端とレンズ２０の光学中心Ｃとの軸方向距離に等しい。２本の光ファイバは、２つの光通過口３１１’’によって一直線に結合されるように２つの取付孔３１２’’に挿入される。

【0029】

さらに、この実施形態では、ケーシング３０’’の２つの外郭３１０’’がともに組み立てられて保持面３１４’’を形成し、一つの外郭３１０’’は支持面３１５’’を有する。保持面３１４’’の延長方向は、レンズ２０の光軸Ｌと略平行である。保持面３１４’’には支持面３１５’’が接続しており、支持面３１５’’はレンズ２０の光軸Ｌの方向に延在する。レンズ２０は、保持面３１４’’に押し付けられて保持され、支持面３１５’’によって傾きが規定される。したがって、レンズ２０は、基部を全く用いることなく、ケーシング３０’’内の特定の位置に配置されることができる。また、支持面３１５’’は、レンズ２０の傾きを防止するのに有効であるので、光軸Ｌが光通過口３１１’’の中心軸及び取付孔３１２’’の中心軸と平行であることが保証される。この実施形態では、保持面３１４’’と支持面３１５’’の両方がレンズ２０にフィットするような環状であるため、レンズ２０が保持面３１４’’によってしっかりと保持され、支持面３１５’’に当接することができる。しかしながら、保持面３１４’’および支持面３１５’’の構成における前述の説明は、本発明を限定するものではない。

【0030】

この実施形態では、２つの外郭３１０’’が共に組み立てられて保持面３１４’’を形成するが、本発明はこれに限定されない。いくつかの他の実施形態では、保持面３１４’’は単一の外郭３１０’’上に形成される。

【0031】

さらに、この実施形態では、ケーシング３０’’の２つの外郭３１０’’は、それぞれ、図１Ａに示す光ファイバカプラの締結部としての締結部分を含む。いくつかの他の実施形態では、２つの外郭３１０’’の各々は、図３Ｂに示す光ファイバカプラの誘導斜面としての案内斜面を含む。締結部および案内斜面の詳細な説明はすでに上述しているため、以下では省略する。

【0032】

本発明によれば、光ファイバカプラは、２本の光ファイバを結合することができる。各光ファイバの開口数をＮＡとし、各光ファイバの光出射端とレンズの光学中心との軸方向距離をＤとし、レンズの有効直径をＨとし、前記光ファイバと前記レンズとの間に位置する光円錐の最大角度の半分をθとすると、次の条件を充足する。θ＝ｓｉｎ^-1（ＮＡ）、かつＤ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）。したがって、光ファイバカプラは、シンプルで低コストのプロセスによって高い結合効率を実現することができる。さらに、本発明の光ファイバは相互に溶着されていないため、光ファイバを光ファイバカプラから容易に取り外すことができ、使い勝手が良い。

【0033】

さらに、Ｄ＝２ｆ＝Ｈ／（２＊ｔａｎθ）の条件を満たす場合、光ファイバの光出射端とレンズの光学中心との軸方向距離がレンズの焦点距離の２倍に等しい。発光端がレンズの焦点距離の２倍の距離で光軸上に配置されていると、光ファイバカプラをコンパクトに維持することができ、焦点深度を大きくすることができる。このため、光ファイバが光ファイバカプラ上に配置されている場合には、光ファイバおよび遮蔽面の組立公差が大きくなり、光ファイバが所定の位置に十分に位置しない場合において結合効率が過度に低下することが防止される。

【0034】

当業者にとって、本発明は様々な変更および変形がなされ得ることは明らかであろう。本明細書に記載された実施形態は、例示的な実施形態としてのみ考慮され、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載およびそれらの均等物によって示されることが意図される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】