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JP2004078019A - Optical fiber, its processing method, and metallic mold for optical fiber - Google Patents

Optical fiber, its processing method, and metallic mold for optical fiber Download PDF

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JP2004078019A
JP2004078019A JP2002240956A JP2002240956A JP2004078019A JP 2004078019 A JP2004078019 A JP 2004078019A JP 2002240956 A JP2002240956 A JP 2002240956A JP 2002240956 A JP2002240956 A JP 2002240956A JP 2004078019 A JP2004078019 A JP 2004078019A
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JP
Japan
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optical fiber
core
core layer
face
laser diode
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP2002240956A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Karasawa
唐沢 純
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make laser beams outputted from a semiconductor laser efficiently incident on an optical fiber. <P>SOLUTION: A waveguide 2 which comprises a core layer 4 for guiding laser beams outputted from a laser diode 3 to the end surface of the optical fiber 2 and a cladding layer 5, wherein one end of the core layer 4 is positioned at an incidence opening of the end face of the optical fiber 1 and the other end is formed at a prescribed position that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode 3, is formed integrally with the end face side of the optical fiber 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバの入射口に入射させる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
端面発光型の半導体レーザは、広がりをもってレーザビームを出力する。この半導体レーザと光ファイバとを光結合させるには、半導体レーザから出力される広がりをもったレーザビームを効率よく光ファイバに入射させるために、例えばレンズ等の光学手段が広く使用される。
【0003】
このような半導体レーザと光ファイバとの光結合方法は、複数のレンズを極めて高精度に位置決めする必要があり、その調整に時間がかかると共に、製造コストが増大する。
【0004】
これに対して半導体レーザと光ファイバとの光結合方法として導波路を用いる方法が例えば特開2001−156377公報に記載されている。この方法では、導波路に周辺部品の温度伸縮を吸収させる構造になっているために、導波路の弾性率が低く、取扱い、保持などの作業性の観点から組立時の光ファイバと導波路との軸合わせ精度を高めることが困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように光ファイバと導波路との軸合わせ精度を高めることが困難であり、半導体レーザから出力される広がりをもったレーザビームを効率よく光ファイバに入射させることができない。
【0006】
そこで本発明は、半導体レーザから出力されるレーザビームを効率よく光ファイバに入射できる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型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】
本発明は、光ファイバと、この光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、コア層の一端は光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端はレーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路とを具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバである。
【0008】
本発明は、光ファイバと、基板上に実装されたレーザダイオードと、光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、コア層の一端は光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端はレーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、コア層の他端をレーザダイオードの発光面に位置決めして導波路及び光ファイバを基板上に固定する光ファイバ固定治具とを具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバである。
【0009】
本発明は、一端が光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端がレーザダイオードの発光面に位置決め可能なコア層形成用溝を有するクラッド層を光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する工程と、コア層形成用溝内にコア材を注入してコア層を成形する工程とを具備することを特徴とする光ファイバの加工方法である。
【0010】
本発明の光ファイバの加工方法において、光ファイバ端面側の一部外周にクラッド層を成形した場合、コア層の成形工程の後に、光ファイバ端面側の残りの半周にクラッド層を成形する工程を有し、クラッド層は、光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂により形成され、コア層は、シリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂により形成される。
【0011】
本発明は、レーザダイオードから出力されたレーザビームを導くコア層を形成するコア層形成部と、光ファイバ端面の入射口をコア層形成部に位置決めする光ファイバガイドと、光ファイバ端面部を光ファイバガイドに押し当てる光ファイバ抑え治具とから成り、コア層形成部によるコア層形成用溝を有するクラッド層を光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する金型と、この金型を用いて成形されたクラッド層に装着され、コア層形成部により形成されたコア層形成用溝内にコア材を注入してコア層を成形するコア材成形型とを具備したことを特徴とする光ファイバ用金型である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0013】
図1(a)(b)は光ファイバの構成図であって、同図(a)は上面図、同図(b)は断面図である。光ファイバ1の先端部には、導波路2が一体的に設けられている。この導波路2は、レーザダイオード3から出力されたレーザビームを導くコア層4と、このコア層4の外周に形成されたクラッド層5とからなる。コア層4は、レーザダイオード3の発光面側が例えば1×200μmの矩形で、かつ光ファイバ1側が例えば30×30μmの四辺形の四角錐に形成されている。
【0014】
基板6は、レーザダイオード3の台座部6a及び光ファイバ1の取付部6bからなり、台座部6aは光ファイバ1の取付部6bよりも所定の高さだけ高く形成されている。これら台座部6a及び取付部6bの各上面は、平面に形成されている。このうち台座部6a上には、レーザダイオード3が実装されている。
【0015】
光ファイバ1は、取付部6b上に光ファイバ固定治具7によって固定されている。この光ファイバ1の固定は、当該光ファイバ1の先端部に形成されている導波路2がレーザダイオード3の発光面に対して密着される。すなわち、レーザダイオード3は、出力するレーザビームの広がり角度が例えば一方向(X方向)に40°、この一方向に対して垂直な他方向(Y方向)に10°となっている。従って、導波路2は、レーザダイオード3の発光面に対して密着されて固定される。このとき導波路2におけるレーザダイオード3の発光面側と密着するコア層4がレーザダイオード3の発光面に位置決めされる。すなわち、導波路2に形成されるコア層4の高さ位置は、台座部6a上に実装されたレーザダイオード3の発光面の高さ位置に一致するように形成されている。従って、光ファイバ1は、取付部6b上に載置するだけでコア層4をレーザダイオード3の発光面に概略位置決めでき、その後、微調整を行って位置決めする。
【0016】
この位置決めの後、光ファイバ1は、光ファイバ固定治具7を介して基板6の取付部6b上に固定される。このとき光ファイバ固定治具7は、例えば紫外線硬化型の接着剤8により取付部6b上に固定される。
【0017】
次に、光ファイバ先端構造の加工方法に用いる光ファイバ先端加工用金型について説明する。
【0018】
図2(a)〜(c)は光ファイバ用金型の構成図であって、同図(a)は上面図、同図(b)は断面図、同図(c)は正面図である。金型本体10は、上部が開放された箱状に形成されている。
【0019】
この金型本体10の底面には、光ファイバガイド11及びコア層用形成台12が形成されている。光ファイバガイド11は、図2(c)に示すようにV溝に形成されている。コア層用形成台12の上面には、コア形状転写部13が形成されている。このコア形状転写部13は、上記コア層4を形成するために、レーザダイオード3の発光面側となる一端側が例えば1×200μmの矩形で、かつ光ファイバ1側となる他端側が例えば30×30μmの四辺形の四角錐の凸状部に形成されている。このコア形状転写部13の金型本体10の底面からの高さ位置は、光ファイバガイド11に光ファイバ1を載置したときに、光ファイバ1のコア層とコア形状転写部13の光ファイバ1側となる他端側とが一致するように形成されている。
【0020】
金型本体10の光ファイバガイド11側の側面には、光ファイバ1を金型本体10内に挿入して光ファイバガイド11上に載置するための光ファイバ挿入用パッキング14が形成されている。この光ファイバ挿入用パッキング14は、光ファイバ1の外径と略同一径の円形に形成され、かつその中心部がコア形状転写部13の光ファイバ1側の高さ位置と一致する。さらに光ファイバ挿入用パッキング14は、その外周縁の下方が光ファイバガイド11の高さ位置と略一致している。
【0021】
金型本体10の両側面上部には、それぞれ各固定用端部15a、15bが設けられている。これら固定用端部15a、15bの間には、光ファイバ抑え治具16が各光ファイバ抑え治具固定金具17a、17bによって取付けられている。これら光ファイバ抑え治具固定金具17a、17bは、例えばボルト18及びナット19によりなる。光ファイバ抑え治具16は、バー状でその中央部下側に光ファイバ抑え用端部16aが形成されている。
【0022】
次に、光ファイバの加工方法について図3(a)〜(f)に示す製造工程図を参照して説明する。なお、図3(a)〜(f)は、左側に光の進行方向を含む面方向の断面図を示し、右側に光の進行方向に垂直な面を含む断面図を示す。
【0023】
先ず、光ファイバ1は、図3(a)に示すように光ファイバ挿入用パッキング14から金型本体10内に挿入され、光ファイバガイド11上に載置される。このとき光ファイバ1のコア層1aがコア形状転写部13に位置合わせされ、かつ光ファイバ1の端面がコア形状転写部13に密着される。そして、光ファイバ1は、各光ファイバ抑え治具固定金具17a、17bによって光ファイバ抑え治具16の光ファイバ抑え用端部16aにより光ファイバガイド11上に抑え付けられ、固定される。なお、1bは光ファイバ1のクラッド層である。
【0024】
次に、金型本体10内に、例えば光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂が流し込まれ、図3(b)に示すように導波路2のクラッド層(以下、下側クラッド層と称する)5aが光ファイバ1の端部に一体的に形成される。この下側クラッド層5aの成形は、例えば射出成形又はトランスファ成形などにより行われてもよい。この下側クラッド層5aは、光ファイバ1の半径方向に対して略2分の1の部分に形成される。
【0025】
なお、下側クラッド層5aを形成する材料としては、例えばアクリル樹脂・ポリカーボネート樹脂などでもよい。
【0026】
次に、下側クラッド層5a及び光ファイバ1の一体が図3(c)に示すように金型本体10から取り出される。下側クラッド層5aには、コア形状転写部13の形状が転写されたコア形状転写用溝20が形成されている。このコア形状転写用溝20の光ファイバ1側の端部は、当然なことながら光ファイバ1のコア層1aに一致して形成されている。
【0027】
次に、下側クラッド層5a及び光ファイバ1の一体は、図3(d)に示すようにコア材成形型21に装着される。このコア材成形型21は、断面がL字形状に形成され、コア形状転写用溝20に対応する部分にコア材注入ゲート22が設けられている。なお、コア形状転写用溝20にコア材を注入するので、下側クラッド層5a及び光ファイバ1の一体は、コア形状転写用溝20が上方に向けられる。
【0028】
次に、コア材23、例えば上記下側クラッド層5aの形成に用いたシリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂が図3(e)に示すようにコア材注入ゲート22からコア形状転写用溝20内に注入される。そして、コア材23は硬化され、これによりコア層4が形成される。
【0029】
次に、コア層4が形成された下側クラッド層5a及び光ファイバ1の一体は、コア材成形型21から取り出される。
【0030】
次に、コア層4が形成された下側クラッド層5a及び光ファイバ1の一体は、図3(f)に示すように上側クラッド層成形型24内に装着される。この上側クラッド層成形型24は、上部が開放された箱状に形成されている。上側クラッド層成形型24内には、下側クラッド層5aが上側クラッド層成形型24の底面に装着される。そして、上側クラッド層成形型24内に例えば光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂が流し込まれ、このシリコーン樹脂の硬化により上側クラッド層5bが光ファイバ1の端部に一体的に形成される。この上側クラッド層5bの成形は、例えば射出成形又はトランスファ成形などにより行われる。
【0031】
これにより、下側クラッド層5aと上側クラッド層5bとが一体化し、これら下側クラッド層5a及び上側クラッド層5bによりクラッド層5が形成される。
【0032】
なお、クラッド層5が空気でも良い場合は、上側クラッド層5bを成形しなくてもよい。
【0033】
しかる後、導波路2が先端部に形成された光ファイバ1は、上記図1(a)(b)に示すようにレーザダイオード3が実装された基板6の取付部6b上に載置され、導波路2がレーザダイオード3の発光面に対して密着され、かつコア層4がレーザダイオード3の発光面に容易に位置決めされる。
【0034】
この位置決めの後、光ファイバ1は、光ファイバ固定治具7を介して基板6の取付部6b上に固定される。このとき光ファイバ固定治具7は、例えば紫外線硬化型の接着剤8により取付部6b上に固定される。
【0035】
この結果、レーザダイオード3の発光面と導波路2のコア層4の一端側(例えば1×200μmの矩形形状)とが位置決めされ、かつコア層4の他端側(例えば30×30μmの矩形形状)と光ファイバ1のコア層(例えばφ30μm)とが位置決めされ、レーザダイオード3から出力されたレーザビームが効率よく光ファイバ1のコア層1aに入射できる。
【0036】
次に、以上のような光ファイバの用途例について説明する。
【0037】
図4はリアプロジェクションテレビの構成図である。このリアプロジェクションテレビには、R(赤)、G(緑)、B(青)からなる投影光学系30が設けられている。この投影光学系30は、RGBからなる各光線を出力することによりカラー画像をスクリーン31上に投影するものである。この投影光学系30の投影方向には、ミラー32が設けられ、このミラー32の反射方向にスクリーン31が設けれている。
【0038】
投影光学系30は、図5に示すように上記図1に示す光ファイバ先端構造(以下、光ファイバ先端構造33とする)を複数配列した構成となっている。これら光ファイバ先端構造33は、R、G又はBのいずれかに割り当てられ、かつ投影光学系30から出力されるR、G、Bの配列に従って設けられる。
【0039】
このような投影光学系30に用いられるレーザダイオード3は、外形サイズが例えば5mm×0.6mmであり、導波路2の外形サイズは例えば10mm×10mm×20mmである。そして、コア層4は、レーザダイオード3の発光面側が例えば5×200μmの矩形で、光ファイバ1側が例えば30×30μmの四辺形に形成されている
従って、投影光学系30を製造するには、複数の光ファイバ先端構造33においてレーザダイオード3の発光面とコア層4の一端側(例えば5×200μmの矩形形状)とを位置決めし、コア層4の他端側(例えば30×30μmの矩形形状)と光ファイバ1のコア層(例えばφ30μm)とを位置決めするが、光ファイバ1の端部に導波路2を一体的に形成することにより、これら位置決めが容易に行え、投影光学系30の生産性を向上できる。
【0040】
又、投影光学系30におけるレーザダイオード3から光ファイバ1のコア層へのレーザビームの入射効率を向上できる。
【0041】
このように上記一実施の形態においては、レーザダイオード3から出力されたレーザビームを光ファイバ1の端面に導くコア層4及びクラッド層5から成り、コア層4の一端を光ファイバ1の端面の入射口に位置決めし、かつ他端をレーザダイオード3の発光面に位置決め可能な所定の高さ位置に形成した導波路2を光ファイバ1の端面側に一体的に形成したので、レーザダイオード3を実装した基板6上に取付けるとき、レーザダイオード3の発光面とコア層4の一端側とを容易に位置決めでき、かつコア層4の他端側と光ファイバ1のコア層とも容易に位置決めでき、この結果としてレーザダイオード3と光ファイバ1との間の光結合効率を向上できる。
【0042】
又、レーザダイオード3の発光面とコア層4の一端側と、さらにコア層4の他端側と光ファイバ1のコア層とをそれぞれ容易に位置決めできるので、光ファイバ先端構造の生産性を向上できる。この光ファイバ先端構造33を図4に示すリアプロジェクションテレビの投影光学系30に適用すれば、投影光学系30の生産性を向上でき、かつレーザダイオード3と光ファイバ1との間の光結合効率の向上によりスクリーン31に投影される画像の明るさを向上できる。
【0043】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【0044】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【0045】
例えば、本発明の光ファイバ先端構造は、リアプロジェクションテレビに適用するに限らず、例えば光通信などの分野で光結合を行う部分にも適用できる。
【0046】
又、金型本体10は箱形状に限らず、例えば円筒形などの任意の形状でもよく、いずれにしてもコア形状転写部13の高さ位置が光ファイバ1のコア層に一致していればよい。
【0047】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、半導体レーザから出力されるレーザビームを効率よく光ファイバに入射できる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を示す構成図。
【図2】本発明に係わる光ファイバの加工方法に用いる光ファイバ用金型の一実施の形態を示す構成図。
【図3】本発明に係わる光ファイバの加工方法の一実施の形態を示す製造工程図。
【図4】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を用いたリアプロジェクションテレビの構成図。
【図5】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を用いたリアプロジェクションテレビの投影光学系の構成図。
【符号の説明】
1:光ファイバ
1a:光ファイバのコア層
1b:光ファイバのクラッド層
2:導波路
3:レーザダイオード
4:導波路のコア層
5:導波路のクラッド層
5a:下側クラッド層
5b:上側クラッド層
6:基板
6a:台座部
6b:取付部
7:光ファイバ固定治具
8:接着剤
10:金型本体
11:光ファイバガイド
12:コア層用形成台
13:コア形状転写部
14:光ファイバ挿入用パッキング
15a,15b:固定用端部
16:光ファイバ抑え治具
17a,17b:光ファイバ抑え治具固定金具
18:ボルト
19:ナット
20:コア形状転写用溝
21:コア材成形型
22:コア材注入ゲート
23:コア材
24:上側クラッド層成形型
30:投影光学系
31:スクリーン
32:ミラー
33:光ファイバ先端構造
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber for causing a laser beam output from a laser diode to enter an entrance of an optical fiber, a method of processing the same, and a mold for an optical fiber used in the processing method.
[0002]
[Prior art]
An edge-emitting semiconductor laser outputs a laser beam with a spread. In order to optically couple the semiconductor laser and the optical fiber, optical means such as a lens is widely used in order to efficiently input a widened laser beam output from the semiconductor laser to the optical fiber.
[0003]
In such an optical coupling method between a semiconductor laser and an optical fiber, it is necessary to position a plurality of lenses with extremely high precision, and it takes a long time to perform the adjustment, and the manufacturing cost increases.
[0004]
On the other hand, a method using a waveguide as an optical coupling method between a semiconductor laser and an optical fiber is described in, for example, JP-A-2001-156377. In this method, since the waveguide is configured to absorb the temperature expansion and contraction of the peripheral components, the elastic modulus of the waveguide is low. It is difficult to increase the alignment accuracy of the axis.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is difficult to increase the alignment accuracy between the optical fiber and the waveguide, and it is not possible to efficiently cause the widened laser beam output from the semiconductor laser to enter the optical fiber.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber capable of efficiently entering a laser beam output from a semiconductor laser into an optical fiber, a method of processing the same, and a mold for an optical fiber used in the processing method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an optical fiber, a core layer formed integrally with the end face of the optical fiber and guiding a laser beam output from a laser diode to the end face of the optical fiber, and a core layer formed around the core layer and the end face of the optical fiber. One end of the core layer is positioned at the entrance of the end face of the optical fiber, and the other end is provided with a waveguide formed at a predetermined position that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode. An optical fiber having a structure.
[0008]
The present invention provides an optical fiber, a laser diode mounted on a substrate, a core layer integrally formed on the end face of the optical fiber, and guiding a laser beam output from the laser diode to the end face of the optical fiber, And a cladding layer formed on the outer periphery of the optical fiber end face side, one end of the core layer is positioned at the entrance of the optical fiber end face, and the other end is formed at a predetermined position that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode. And a tip structure comprising an optical fiber fixing jig for positioning the other end of the core layer on the light emitting surface of the laser diode and fixing the waveguide and the optical fiber on the substrate. Optical fiber.
[0009]
According to the present invention, a clad layer having a groove for forming a core layer, one end of which is positioned at an entrance of an optical fiber end face and the other end of which can be positioned at a light emitting surface of a laser diode, is integrally formed on the outer periphery of the optical fiber end face. And a step of forming a core layer by injecting a core material into a core layer forming groove.
[0010]
In the optical fiber processing method of the present invention, when the clad layer is formed on a part of the outer periphery of the optical fiber end face side, after the core layer forming step, a step of forming a clad layer on the remaining half circumference of the optical fiber end face side. The cladding layer is formed of an optical two-component curable silicone resin, and the core layer is formed of an optical two-component curable silicone resin having a higher refractive index than the silicone resin.
[0011]
The present invention provides a core layer forming part that forms a core layer for guiding a laser beam output from a laser diode, an optical fiber guide that positions an entrance of an optical fiber end face to the core layer forming part, and an optical fiber end face part. An optical fiber holding jig pressed against a fiber guide, a mold for integrally molding a cladding layer having a core layer forming groove by a core layer forming portion on an outer periphery of an optical fiber end face side, and using this mold A core material molding die for mounting the core material into a core layer forming groove formed by the core layer forming portion, the core material forming die being mounted on the clad layer formed by molding. This is a fiber mold.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
1A and 1B are configuration diagrams of an optical fiber. FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view. A waveguide 2 is integrally provided at the tip of the optical fiber 1. The waveguide 2 includes a core layer 4 for guiding a laser beam output from the laser diode 3 and a clad layer 5 formed on the outer periphery of the core layer 4. The core layer 4 has a light emitting surface side of the laser diode 3 formed in a rectangular shape of, for example, 1 × 200 μm, and an optical fiber 1 side formed in a quadrangular pyramid of, for example, 30 × 30 μm.
[0014]
The substrate 6 includes a pedestal portion 6a of the laser diode 3 and a mounting portion 6b of the optical fiber 1. The pedestal portion 6a is formed higher than the mounting portion 6b of the optical fiber 1 by a predetermined height. The upper surfaces of the pedestal portion 6a and the mounting portion 6b are formed to be flat. The laser diode 3 is mounted on the base 6a.
[0015]
The optical fiber 1 is fixed by an optical fiber fixing jig 7 on the mounting portion 6b. To fix the optical fiber 1, the waveguide 2 formed at the tip of the optical fiber 1 is brought into close contact with the light emitting surface of the laser diode 3. That is, in the laser diode 3, the spread angle of the output laser beam is, for example, 40 ° in one direction (X direction) and 10 ° in the other direction (Y direction) perpendicular to the one direction. Therefore, the waveguide 2 is fixed in close contact with the light emitting surface of the laser diode 3. At this time, the core layer 4 in close contact with the light emitting surface side of the laser diode 3 in the waveguide 2 is positioned on the light emitting surface of the laser diode 3. That is, the height position of the core layer 4 formed in the waveguide 2 is formed so as to match the height position of the light emitting surface of the laser diode 3 mounted on the pedestal 6a. Therefore, the core layer 4 of the optical fiber 1 can be roughly positioned on the light emitting surface of the laser diode 3 only by being placed on the mounting portion 6b, and then finely adjusted for positioning.
[0016]
After this positioning, the optical fiber 1 is fixed on the mounting portion 6b of the substrate 6 via the optical fiber fixing jig 7. At this time, the optical fiber fixing jig 7 is fixed on the mounting portion 6b by, for example, an ultraviolet curable adhesive 8.
[0017]
Next, an optical fiber tip processing mold used in the method of processing the optical fiber tip structure will be described.
[0018]
2A to 2C are configuration diagrams of an optical fiber mold. FIG. 2A is a top view, FIG. 2B is a cross-sectional view, and FIG. 2C is a front view. . The mold body 10 is formed in a box shape with an open top.
[0019]
An optical fiber guide 11 and a core layer forming base 12 are formed on the bottom surface of the mold body 10. The optical fiber guide 11 is formed in a V-shaped groove as shown in FIG. A core shape transfer portion 13 is formed on the upper surface of the core layer forming base 12. In order to form the core layer 4, the core shape transfer section 13 has a light emitting surface side of the laser diode 3 on one end side of, for example, a rectangle of 1 × 200 μm and an optical fiber 1 side on the other end side of, for example, 30 ×. It is formed on a convex part of a quadrangular pyramid of 30 μm. When the optical fiber 1 is placed on the optical fiber guide 11, the height of the core shape transfer unit 13 above the bottom surface of the mold body 10 is determined by the core layer of the optical fiber 1 and the optical fiber of the core shape transfer unit 13. It is formed so that the other end which is one side coincides with the other side.
[0020]
An optical fiber insertion packing 14 for inserting the optical fiber 1 into the mold body 10 and mounting the optical fiber 1 on the optical fiber guide 11 is formed on the side surface of the mold body 10 on the side of the optical fiber guide 11. . The optical fiber insertion packing 14 is formed in a circular shape having substantially the same diameter as the outer diameter of the optical fiber 1, and the center of the packing 14 coincides with the height position of the core shape transfer unit 13 on the optical fiber 1 side. Further, the lower part of the outer peripheral edge of the optical fiber insertion packing 14 substantially coincides with the height position of the optical fiber guide 11.
[0021]
The upper ends of both sides of the mold body 10 are provided with fixing ends 15a and 15b, respectively. An optical fiber holding jig 16 is attached between these fixing ends 15a and 15b by optical fiber holding jig fixing brackets 17a and 17b. These optical fiber holding jig fixing brackets 17 a and 17 b are composed of, for example, bolts 18 and nuts 19. The optical fiber holding jig 16 has a bar shape, and an optical fiber holding end 16a is formed below the center.
[0022]
Next, a method of processing an optical fiber will be described with reference to manufacturing process diagrams shown in FIGS. 3A to 3F show a cross-sectional view in a plane direction including the traveling direction of light on the left side, and a cross-sectional view including a plane perpendicular to the traveling direction of light on the right side.
[0023]
First, the optical fiber 1 is inserted into the mold main body 10 from the optical fiber insertion packing 14 and placed on the optical fiber guide 11 as shown in FIG. At this time, the core layer 1a of the optical fiber 1 is aligned with the core shape transfer portion 13, and the end face of the optical fiber 1 is brought into close contact with the core shape transfer portion 13. Then, the optical fiber 1 is held down on the optical fiber guide 11 by the optical fiber holding end 16a of the optical fiber holding jig 16 by the optical fiber holding jig fixtures 17a and 17b, and is fixed. 1b is a cladding layer of the optical fiber 1.
[0024]
Next, for example, a two-component curable silicone resin for optics is poured into the mold body 10, and as shown in FIG. 3B, a cladding layer of the waveguide 2 (hereinafter, referred to as a lower cladding layer). 5a is formed integrally with the end of the optical fiber 1. The lower clad layer 5a may be formed by, for example, injection molding or transfer molding. The lower cladding layer 5a is formed in a portion approximately half of the optical fiber 1 in the radial direction.
[0025]
The material for forming the lower cladding layer 5a may be, for example, an acrylic resin or a polycarbonate resin.
[0026]
Next, the lower clad layer 5a and the optical fiber 1 are taken out of the mold body 10 as shown in FIG. 3C. In the lower cladding layer 5a, a core shape transfer groove 20 to which the shape of the core shape transfer portion 13 is transferred is formed. The end portion of the core shape transfer groove 20 on the optical fiber 1 side is formed so as to coincide with the core layer 1a of the optical fiber 1 as a matter of course.
[0027]
Next, as shown in FIG. 3D, the lower clad layer 5a and the optical fiber 1 are integrally mounted on a core material forming die 21. The core material forming die 21 has an L-shaped cross section, and a core material injection gate 22 is provided at a portion corresponding to the core shape transfer groove 20. In addition, since the core material is injected into the core shape transfer groove 20, the core shape transfer groove 20 is directed upward as an integral part of the lower cladding layer 5a and the optical fiber 1.
[0028]
Next, as shown in FIG. 3E, a core material 23, for example, an optical two-component curing type silicone resin having a higher refractive index than the silicone resin used for forming the lower clad layer 5a is injected into the core material. The gate 22 is injected into the core shape transfer groove 20. Then, the core material 23 is cured, whereby the core layer 4 is formed.
[0029]
Next, the lower clad layer 5 a on which the core layer 4 is formed and the optical fiber 1 are taken out of the core material forming die 21.
[0030]
Next, the lower clad layer 5a on which the core layer 4 is formed and the optical fiber 1 are integrated into an upper clad layer forming mold 24 as shown in FIG. The upper cladding layer forming die 24 is formed in a box shape with an open top. In the upper cladding layer forming die 24, the lower cladding layer 5a is mounted on the bottom surface of the upper cladding layer forming die 24. Then, for example, an optical two-component curing type silicone resin is poured into the upper cladding layer molding die 24, and the upper cladding layer 5b is integrally formed on the end of the optical fiber 1 by curing the silicone resin. The upper clad layer 5b is formed by, for example, injection molding or transfer molding.
[0031]
Thus, the lower clad layer 5a and the upper clad layer 5b are integrated, and the lower clad layer 5a and the upper clad layer 5b form the clad layer 5.
[0032]
When the clad layer 5 may be air, the upper clad layer 5b need not be formed.
[0033]
Thereafter, the optical fiber 1 with the waveguide 2 formed at the tip is mounted on the mounting portion 6b of the substrate 6 on which the laser diode 3 is mounted, as shown in FIGS. 1A and 1B. The waveguide 2 is in close contact with the light emitting surface of the laser diode 3, and the core layer 4 is easily positioned on the light emitting surface of the laser diode 3.
[0034]
After this positioning, the optical fiber 1 is fixed on the mounting portion 6b of the substrate 6 via the optical fiber fixing jig 7. At this time, the optical fiber fixing jig 7 is fixed on the mounting portion 6b by, for example, an ultraviolet curable adhesive 8.
[0035]
As a result, the light emitting surface of the laser diode 3 and one end of the core layer 4 of the waveguide 2 (for example, a rectangular shape of 1 × 200 μm) are positioned, and the other end of the core layer 4 (for example, a rectangular shape of 30 × 30 μm). ) And the core layer (for example, φ30 μm) of the optical fiber 1 are positioned, so that the laser beam output from the laser diode 3 can efficiently enter the core layer 1 a of the optical fiber 1.
[0036]
Next, application examples of the above optical fiber will be described.
[0037]
FIG. 4 is a configuration diagram of a rear projection television. The rear projection television is provided with a projection optical system 30 including R (red), G (green), and B (blue). The projection optical system 30 projects a color image on a screen 31 by outputting each light beam of RGB. A mirror 32 is provided in a projection direction of the projection optical system 30, and a screen 31 is provided in a reflection direction of the mirror 32.
[0038]
As shown in FIG. 5, the projection optical system 30 has a configuration in which a plurality of optical fiber tip structures (hereinafter, referred to as optical fiber tip structures 33) shown in FIG. 1 are arranged. These optical fiber tip structures 33 are assigned to any of R, G, and B, and are provided in accordance with the arrangement of R, G, and B output from the projection optical system 30.
[0039]
The laser diode 3 used in such a projection optical system 30 has an outer size of, for example, 5 mm × 0.6 mm, and the outer size of the waveguide 2 is, for example, 10 mm × 10 mm × 20 mm. The light emitting surface side of the laser diode 3 is formed in a rectangular shape of, for example, 5 × 200 μm, and the optical fiber 1 side is formed in a rectangular shape of, for example, 30 × 30 μm. In the plurality of optical fiber tip structures 33, the light emitting surface of the laser diode 3 and one end of the core layer 4 (for example, a rectangular shape of 5 × 200 μm) are positioned, and the other end of the core layer 4 (for example, a rectangular shape of 30 × 30 μm). ) And the core layer (for example, φ30 μm) of the optical fiber 1 are positioned. By integrally forming the waveguide 2 at the end of the optical fiber 1, the positioning can be easily performed. Performance can be improved.
[0040]
Further, the efficiency of incidence of the laser beam from the laser diode 3 to the core layer of the optical fiber 1 in the projection optical system 30 can be improved.
[0041]
As described above, in the embodiment, the core layer 4 and the cladding layer 5 for guiding the laser beam output from the laser diode 3 to the end face of the optical fiber 1, and one end of the core layer 4 is formed on the end face of the optical fiber 1. Since the waveguide 2 formed at a predetermined height position that can be positioned at the entrance and the other end can be positioned at the light emitting surface of the laser diode 3 is integrally formed on the end face side of the optical fiber 1, the laser diode 3 is When mounted on the mounted substrate 6, the light emitting surface of the laser diode 3 and one end of the core layer 4 can be easily positioned, and the other end of the core layer 4 and the core layer of the optical fiber 1 can be easily positioned. As a result, the optical coupling efficiency between the laser diode 3 and the optical fiber 1 can be improved.
[0042]
Further, since the light emitting surface of the laser diode 3 and one end of the core layer 4 and the other end of the core layer 4 and the core layer of the optical fiber 1 can be easily positioned, the productivity of the optical fiber tip structure is improved. it can. If this optical fiber tip structure 33 is applied to the projection optical system 30 of the rear projection television shown in FIG. 4, the productivity of the projection optical system 30 can be improved, and the optical coupling efficiency between the laser diode 3 and the optical fiber 1 can be improved. The brightness of the image projected on the screen 31 can be improved by the improvement of the image quality.
[0043]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the scope of the invention.
[0044]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent features. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the problem described in the column of the effect of the invention can be solved. In the case where the effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0045]
For example, the optical fiber tip structure of the present invention can be applied not only to a rear projection television but also to a portion that performs optical coupling in a field such as optical communication.
[0046]
Further, the mold body 10 is not limited to the box shape, and may be any shape such as a cylindrical shape. In any case, as long as the height position of the core shape transfer portion 13 matches the core layer of the optical fiber 1. Good.
[0047]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical fiber capable of efficiently entering a laser beam output from a semiconductor laser into an optical fiber, a method of processing the same, and a mold for an optical fiber used in the processing method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber mold used in the optical fiber processing method according to the present invention.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing one embodiment of a method for processing an optical fiber according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a rear projection television using one embodiment of the optical fiber according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a projection optical system of a rear projection television using an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: optical fiber 1a: optical fiber core layer 1b: optical fiber cladding layer 2: waveguide 3: laser diode 4: waveguide core layer 5: waveguide cladding layer 5a: lower cladding layer 5b: upper cladding Layer 6: substrate 6a: pedestal 6b: mounting part 7: optical fiber fixing jig 8: adhesive 10: mold body 11: optical fiber guide 12: core layer forming base 13: core shape transfer part 14: optical fiber Insertion packings 15a, 15b: fixing end 16: optical fiber holding jigs 17a, 17b: optical fiber holding jig fixing bracket 18: bolt 19: nut 20: core shape transfer groove 21: core material forming die 22: Core material injection gate 23: Core material 24: Upper cladding layer molding die 30: Projection optical system 31: Screen 32: Mirror 33: Optical fiber tip structure

Claims (5)

光ファイバと、
この光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを前記光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び前記光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、前記コア層の一端は前記光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端は前記レーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、
を具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバ。
Optical fiber,
A core layer formed integrally with the optical fiber end face and guiding a laser beam output from a laser diode to the optical fiber end face, and a clad layer formed on the outer periphery of the core layer and the optical fiber end face. One end of the core layer is positioned at the entrance of the end face of the optical fiber, and the other end is formed at a predetermined position that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode,
An optical fiber having a tip structure comprising:
光ファイバと、
基板上に実装されたレーザダイオードと、
前記光ファイバ端面側に一体的に形成され、前記レーザダイオードから出力されたレーザビームを前記光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び前記光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、前記コア層の一端は前記光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端は前記レーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、
前記コア層の他端を前記レーザダイオードの発光面に位置決めして前記導波路及び前記光ファイバを前記基板上に固定する光ファイバ固定治具と、
を具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバ。
Optical fiber,
A laser diode mounted on the substrate,
A core layer integrally formed on the optical fiber end face side and guiding a laser beam output from the laser diode to the optical fiber end face, and a cladding layer formed on the outer periphery of the core layer and the optical fiber end face side. One end of the core layer is positioned at the entrance of the end face of the optical fiber, and the other end is formed at a predetermined position that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode,
An optical fiber fixing jig for fixing the other end of the core layer to the light emitting surface of the laser diode and fixing the waveguide and the optical fiber on the substrate;
An optical fiber having a tip structure comprising:
一端が光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端がレーザダイオードの発光面に位置決め可能なコア形状転写用溝を有するクラッド層を前記光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する工程と、
前記コア形状転写用溝内にコア材を注入してコア層を成形する工程と、
を具備することを特徴とする光ファイバの加工方法。
A step in which one end is positioned at the entrance of the optical fiber end face, and the other end is formed integrally with the outer periphery of the optical fiber end face side with a clad layer having a core-shaped transfer groove that can be positioned on the light emitting surface of the laser diode. ,
A step of molding a core layer by injecting a core material into the core shape transfer groove,
A method for processing an optical fiber, comprising:
前記光ファイバ端面側の一部外周に前記クラッド層を成形した場合、前記コア層の成形工程の後に、前記光ファイバ端面側の残りの半周にクラッド層を成形する工程を有し、
前記クラッド層は、光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂により形成され、
前記コア層は、前記シリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の2液硬化型のシリコーン樹脂により形成されることを特徴とする請求項3記載の光ファイバの加工方法。
When the clad layer is molded on a part of the outer periphery of the optical fiber end face side, after the core layer molding step, a step of molding a clad layer on the remaining half circumference of the optical fiber end face side,
The cladding layer is formed of a two-component curable silicone resin for optics,
The optical fiber processing method according to claim 3, wherein the core layer is formed of an optical two-component curing type silicone resin having a higher refractive index than the silicone resin.
レーザダイオードから出力されたレーザビームを導くコア層を形成するコア形状転写部と、光ファイバ端面の入射口を前記コア形状転写部に位置決めする光ファイバガイドと、前記光ファイバ端面部を前記光ファイバガイドに押し当てる光ファイバ抑え治具とから成り、前記コア形状転写部によるコア形状転写用溝を有するクラッド層を前記光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する金型と、
この金型を用いて成形された前記クラッド層に装着され、前記コア形状転写部により形成された前記コア形状転写用溝内にコア材を注入して前記コア層を成形するコア材成形型と、
を具備したことを特徴とする光ファイバ用金型。
A core shape transfer portion for forming a core layer for guiding a laser beam output from a laser diode; an optical fiber guide for positioning an entrance of an optical fiber end face to the core shape transfer portion; and the optical fiber end face portion for the optical fiber. An optical fiber holding jig pressed against a guide, and a mold for integrally molding a clad layer having a core shape transfer groove by the core shape transfer portion on the outer periphery of the optical fiber end face side,
A core material molding die attached to the clad layer molded using this mold, and molding the core layer by injecting a core material into the core shape transfer groove formed by the core shape transfer portion. ,
A mold for an optical fiber, comprising:
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