(57)【要約】      （修正有）【課題】エンドキャップのバッファ層を介してコンタクトして接続すると１０ｄＢ以上の結合損失が生じていた。結合損失を避けるため、端面に近接して配置されたレンズによってエンドキャップからの拡散した出射光を集光してから、対向する側のファイバまたは導波路に結合する必要がある。レンズのような空間光学部品は比較的高価であって、損失最小とするためのレンズ位置調整など煩雑な工程も必要となる。【解決手段】本発明の伝送路２１の端部構造では、厚さ０．５μｍ〜３．０μｍの保護膜を伝送路の端面上に形成して、光が通過する部分には接着剤を用いない構造とする。保護膜の厚さはエンドキャップと比べて非常に薄く、対向する導波路２１同士を近接させることができる。対向する２つのファイバ１３−１，１３−２または導波路２１の間の接続損失を０．５ｄＢ以下とできる。接着剤を用いないため接着剤劣化による損失増大も無い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光から紫外領域の波長の光が通る伝送路であって、光が通過する箇所には接着剤を置かずに接続される伝送路の端部構造において、
前記端部の、前記伝送路の端面の上に、厚さ０．５〜３μｍの範囲の窒化物、酸化物またはフッ化物による第１の保護膜が形成されたことを特徴とする伝送路の端部構造。
【請求項２】
可視光から紫外領域の前記光の波長は、６５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の伝送路の端部構造。
【請求項３】
前記第１の保護膜の表面側に、無反射特性を有する第２の保護膜をさらに有し、前記第１の保護膜および前記第２の保護膜の合計の厚さが０．５〜３μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送路の端部構造。
【請求項４】
前記第１の保護膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉの内のいずれかの酸化物、窒化物またはフッ化物で構成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の伝送路の端部構造。
【請求項５】
前記第１の保護膜は、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2のいずれか、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮのいずれか、または、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＬｉＦのいずれかで構成されることを特徴とする請求項４に記載の伝送路の端部構造。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、可視光領域から紫外域の波長の光を入出力するファイバおよび導波路の構造に関する。
【０００２】
Ｃバンド、Ｌバンドを中心に光通信用(１０００〜１６７５ｎｍ)に開発された光ファイバおよび光導波路は、通信以外の分野にも適用範囲が広がりつつあり、可視領域用（６５０ｎｍ以下）、紫外領域用の光ファイバが開発・販売されるようになっている。例えば、蛍光顕微鏡や共焦点顕微鏡では、波長の異なった可視領域のＬＤからの光を１つのファイバに束ねて、測定物に照射している。レーザプリンタでは、近赤外の光から青色の光の複数のレーザ光を空間多重している。また半導体検査装置では、測定装置から複数の場所に置かれた測定物まで、青から赤の光がファイバで伝送されている。
【０００３】
光源についてみれば、青色発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、紫外ＬＥＤ、真空紫外ＬＥＤの開発、商用化が急ピッチで進められ、青色から紫外域のレーザダイオード（ＬＤ）も開発、商用化も進んでいる。最近では波長４０５ｎｍ、３７５ｎｍで出力１００ｍＷ以上のＬＤモジュールが販売されるようになってきた。また、これまで緑色のＬＤは波長変換タイプで主流であったが、最近では直接電流注入タイプのＬＤが開発され、その出力も１００ｍＷ以上が実現可能となってきた。
【０００４】
光の入出力形態についてみれば、このような可視光領域、紫外領域のＬＤや高出力のＬＤからの光は、レンズを介してコリメートしてから空間に出力することが多い。最近ではレンズを介して、ＬＤからの光をファイバや光回路の導波路にカップリングして、ファイバ出力を有するモジュールが販売されるようになってきた。また、光回路の導波路から直接空間に出力するデバイスや、レンズを介して導波路に光を入力する形態のデバイスも報告されている。さらにＬＤから出射した光を、ファイバを介して光回路の導波路に入力する形態のデバイスも開発されている。具体的な応用例には、可視領域のＬＤからの複数の光を合波して、１つのファイバに出力する合分波器がある。また導波路からの出力をそのまま空間に投射して、干渉縞パターンをスクリーンに投影するデバイスがある。
【０００５】
上述のように可視光領域の特に６５０ｎｍ以下の波長の光を扱うデバイスにおいては、ＬＤから光のファイバまたは導波路へのカップリング効率が、時間と共に低下することが観察されていた。また、ファイバまたは導波路からの出射ビームの形状が劣化していく現象も観察されていた。この出射ビームの形状の劣化の原因は、可視光がファイバ端面から出射することによってファイバ端面のコア部分が膨らむことにあるとわかった。端面のコアが端面から凸に膨らむことで伝送モードはマルチモードとなり、ファイバへの光のカップリングが悪くなったり、出射ビームの形状が悪くなったりしていた。特に４５０ｎｍよりも短波長側の光では、１ｍＷ程度の低出力パワーのＬＤであってもファイバのコアに凸に膨らみが生じ、動作環境温度を上げるとさらにコアの膨らみは著しくなっていた。
【０００６】
図１は、ファイバ端面におけるコアの凸の膨らみについて説明をする図である。波長４０５ｎｍ、出力レベル１０ｍＷの光を、ファイバへ２０００時間入射した場合のファイバ端面のコアが膨らむ様子を、レーザ顕微鏡で観測した。観測したファイバの直径は１２５μｍ、コア直径は３μｍである。図１の（ａ）は、コア端面を観察した斜視図であって、高さ方向のスケールは端面内の座標よりも大幅に拡大して示している。図１の（ｂ）は、コアを通り端面に垂直な断面の構成を示した図である。ファイバ端面上で、コアを中心としてその周囲を含め最大０．６５４μｍの高さの膨らみが確認できる。同様の光ファイバにおけるコアの凸の膨らみについては、例えば非特許文献２でも報告されている。
【０００７】
上述のファイバコアの凸の膨らみによる問題に対処するため、ファイバ端面や光回路の導波路端面上に、エンドキャップとして機能するバッファ層を設けていた。このバッファ層が、可視領域、紫外領域の光が入射または出射する導波路コアや、ファイバコアの端面で、光のパワー密度を下げることで、上述の端面上でのコアの膨らみに起因する問題を解決していた。端面上に形成された数１００μｍのガラス層によるバッファ層の領域においては、光は導波モードでなく、空間伝搬モードとして伝搬する。これによって、端面部での光のパワー密度を低下させて、コア部の凸の膨らみによるカップリング効率低下やビーム形状劣化を抑えることができる。バッファ層は、ファイバの場合には、ファイバの先端にコアレスのファイバを融着することにより実現できる。バッファ層の材質は、光導波路の場合であれば、クラッドと同じ材質のもので良いし、コアと同じ材質のものでも良い。エンドキャップを付けたファイバおよびエンドキャップを付けた導波路の間で相互に接続する場合、空間伝搬モードの光を結合させるため、レンズを介して接続することになる（特許文献１）。
【０００８】
また、導波路とファイバ、ファイバ同志、または、導波路同志を接続する場合、接着剤を介すると接着剤が劣化してロスが大きくなる欠点があった。このため、光モジュールでは、光が通過する箇所には接着剤を用いない構造が採用されていた（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１８−１０５９３２公報
【特許文献２】特開２０１７−０５４１１０公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ライオニクス社ホームページ  https://www.lionix-international.com/  https://photonics.lionix-international.com/life-science/
【非特許文献２】C.P. Gonschior， “Investigation of single-mode fiber degradation by 405-nm continuous wave laser light，” Optical Engineering 53(12)， 122512 (December 2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ファイバと導波路との間、導波路と導波路との間、または、ファイバとファイバとの間を、エンドキャップのバッファ層を介して接続する場合、結合損失が非常に大きくなる問題があった。バッファ層にはコアが形成されていないため、光の伝搬モードは、導波モードでなく拡散モードとなり、バッファ層を伝搬する間に光は広がってしまう。このため、ファイバ同士、導波路同士、ファイバと導波路のいずれの場合も、エンドキャップのバッファ層を介してコンタクトして接続すると１０ｄＢ以上の結合損失が生じていた。この結合損失を避けるため、端面に近接して配置されたレンズによってエンドキャップからの拡散した出射光を集光してから、対向する側のファイバまたは導波路に結合する必要がある。
【００１２】
レンズのような空間光学部品は比較的高価であって、損失最小とするためのレンズ位置調整など煩雑な工程も必要となる。このように、可視光領域、紫外領域の光を扱う光回路では、端面コアの膨らみに対処するエンドキャップのために、新たにレンズ等の空間光学部品の必要が生じ、光回路の製造工程の複雑化、高コスト化を招いていた。
【００１３】
またエンドキャップがなく、接着剤を介しない光モジュールにおいても、端面が膨らむことにより、損失が増大するという欠点があった（特許文献２）。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ファイバ、導波路の端部における結合損失の小さな新規な構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可視光から紫外領域の波長の光が通る伝送路であって、光が通過する箇所には接着剤を置かずに接続される伝送路の端部構造において、前記端部の、前記伝送路の端面の上に、厚さ０．５〜３μｍの範囲の窒化物、酸化物またはフッ化物による第１の保護膜が形成されたことを特徴とする伝送路の端部構造である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１の伝送路の端部構造であって、可視光から紫外領域の前記光の波長は、６５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の伝送路の端部構造であって、前記第１の保護膜の表面側に、無反射特性を有する第２の保護膜をさらに有し、前記第１の保護膜および前記第２の保護膜の合計の厚さが０．５〜３μｍの範囲であることを特徴とする。上記の第２の保護膜は、実施例３における無反射コート膜に対応する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３いずれかの伝送路の端部構造であって、前記第１の保護膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉの内のいずれかの酸化物、窒化物またはフッ化物で構成されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４の伝送路の端部構造であって、前記第１の保護膜は、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2のいずれか、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮのいずれか、または、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＬｉＦのいずれかで構成されることを特徴とする。              
【発明の効果】
【００２０】
本発明のファイバおよび導波路は、光通過部に接着剤を介さない接続において、その端面に保護膜を備えることで、対向するファイバまたは導波路との結合損失を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ファイバ端面におけるコアの凸の膨らみを説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１のファイバの端部構造を示した図である。
【図３】図３は、本発明の光ファイバ端部構造を使用した２本のファイバと光回路を接続した構成を示す図である。
【図４】図４は、図３の構成で室温の光出力レベル経時変化を示すグラフである。
【図５】図５は、図３の構成で８５℃の光出力レベル経時変化を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の光ファイバ端部構造を使用して２本のファイバ同志を接続した構成を示す図である。
【図７】図７は、２本のファイバ同志を直接に接続した別の構成を示す図である。
【図８】図８は、ファイバ端面を１つ含む場合の透過スペクトルを示した図である。
【図９】図９は、ファイバ端面が対向した場合の透過スペクトルを示した図である。
【図１０】図１０は、保護膜＋無反射コートのファイバの端部構造を対向させた場合の透過スペクトルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、ファイバまたは光回路の導波路の端部における新規な構造を提供する。可視領域（６５０ｎｍ以下）から紫外域の波長の光が、ファイバ、導波路から出射される場合、および、ファイバ、導波路へ入射される場合、ファイバ、導波路の端面におけるビーム形状の劣化、結合損失の発生を防ぐことができる。以下の説明では、ファイバまたは光回路の導波路の端部の構造については、簡単のため伝送路の端部構造と言う。以下、特に断らない限りは、伝送路には、少なくともファイバおよび光回路の導波路が含まれる。
【００２３】
従来技術で伝送路（ファイバ、導波路）の端部に形成していた厚さ数１００μｍのエンドキャップに代わって、本発明の伝送路の端部構造では、厚さ０．５μｍ〜３．０μｍの保護膜を伝送路の端面上に形成する。端面の保護膜は、コアの膨らみを抑え、しかも従来技術のエンドキャップと比べて保護膜の厚さは非常に薄いために、対向するコア同士を近接させることができる。この構成によって、対向する２つのファイバまたは導波路の接続損失を０．５ｄＢ以下とできる。従来技術のエンドキャップの役割は、端面での可視光等のパワー密度を下げることにあった。本発明の保護膜は薄いため、パワー密度を下げることはできないが、十分に端面の膨らみを抑えることができる。本発明の伝送路の端部構造において、ファイバまたは導波路を対向させて接続する際、光が通過する箇所には接着剤は入れない構造を取る。
【００２４】
本発明の伝送路の端部構造は、ファイバの端面における構造としても実施できるし、導波路の端面における構成としても実施できる。さらに本発明は、端面上に保護膜を備えたファイバ、端面上に保護膜を備えた光導波路のいずれかである、２つの伝送路を任意に組み合わせて対向させた接続構造も含む。すなわち、ファイバ同志の組み合わせ、ファイバと導波路の組み合わせ、導波路同志の組み合わせのいずれにおいても、本発明の伝送路の端部構造を適用できる。
【００２５】
また以下の説明において、導波路とは、光回路に作製された光導波路のことを言う。光回路は、基板内に構成された導波路（コア）を含むものであって、必ずしもレーザなどの電気能動素子を含んでいる必要はなく、光素子のみを含むものであっても良い。したがって、本発明の伝送路の端部構造を適用できる光回路は、少なくとも、ＬＥＤやＬＤなどの光源を含むもの、これらの光源からの光を受光して一定の光信号の処理を行う光回路、光源と光回路が一体となり外部接続のためのファイバと光接続されるもの、他の光回路の導波路と光接続されるものを含む。したがって、基板に構成された、可視領域から紫外域の波長の光が伝搬する光導波路を含んでおり、光を基板外に出射しても良いし、基板外から入射しても良い。光回路の典型的な構成として、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）が知られている。
【実施例１】
【００２６】
図２は、本発明の実施例１のファイバの端部構造を示した図である。図２のファイバの端部構造では、ファイバをＰＬＣ等の他の光回路等に接続するための構成は、概ね従来技術の方法によっていることに注意されたい。図２の（ａ）は、ＰＬＣ等と光接続するためのファイバ端部の構成を示す。図２の（ｂ）は、ファイバの端面に保護膜を形成した後の構成を示す。
【００２７】
図２の（ａ）を参照すれば、光ファイバ端部構造１は、被覆２の付いたファイバ３を、ファイバブロックによって挟み込んだ構成を持つ。図２の（ａ）では、ファイバブロックの上面図（上）および側面図（下）を並べて示している。ファイバブロックは、ベースとなるＶ溝付きのガラスブロック６と、被覆を取ったファイバ３をＶ溝内に挟み込んで保持する上板ガラス５を含む。ガラスブロック６および上板ガラス５は、接着剤等で固定される。図中で、ファイバ３の先端が露出するファイバブロックの左端部は、反射を低減させるために、ガラスブロック６の底面に対して垂直よりも８度傾けて研磨した面となっている。傾斜した端面上には、ファイバの端面が露出している。したがって、ファイバの端面とファイバブロックの端面は、同一面の延長上にあることに留意されたい。図２の（ａ）の上面図で見てファイバ３の両脇には、ダイシングによって幅が数１００μｍで、深さが数１００μｍの２つの溝４ａ、４ｂが設けられている。後述するように、２つの溝４ａ、４ｂは、光ファイバ端部構造１の傾斜した端面と、他の光回路等とを接続する際に使用される接着剤を、堰き止める溝として機能する。
【００２８】
図２の（ｂ）は、光ファイバ端部構造１の傾斜した端面上に、保護膜７（７ａ〜７ｃ）を形成した状態を示す。保護膜７として、スパッタリングによって、傾斜した端面上にＡｌ2Ｏ3膜またはＳｉ3Ｎ4膜を１．８〜２μｍ形成した。ファイバブロックの上下ブロック５、６の接着剤の熱耐性が低いため、保護膜７の形成時の基板温度を室温とした。
【００２９】
図３は、本発明の光ファイバの端部構造を使用した２本のファイバと光回路とを接続した構成を示す図である。すなわち、両端面に導波路２１のコアが露出している光回路２０の両側に、それぞれ、図２で示した本発明の光ファイバの端部構造１１−１、１１−２を持つ２本のファイバ１３−１、１３−２が接続されている。図２の（ａ）は、光回路の構成面を見た上面図を示し、図２の（ｂ）は側面図を示す。光ファイバ端部構造１１−１、１１−２は、それぞれ端部に保護膜１７−１、１７−２を備えている。
【００３０】
光回路２０の傾斜した端面の各々にも保護膜１８−１、１８−２が形成されている。これらの保護膜１８−１、１８−２は、Ａｌ2Ｏ3膜またはＳｉ3Ｎ4膜を１．８〜２μｍ形成することができる。光回路２０のコア２１と、２つの光ファイバの端部構造１１−１、１１−２のコア１３−１、１３−２の位置を合わせて、ファイバブロックの傾斜端面と、光回路の傾斜端面とを対向させて接着剤１９−１、１９−２で接着した。その際、ファイバブロックに形成されたコア両脇の２つの溝によって接着剤は堰き止められ、２本のファイバ１３−１、１３−２の各端面には接着剤が付着しないようにした。したがって、光が通過する場所には接着剤は存在しない。接着剤層は薄くても１μｍ以上あるため、光回路およびファイバブロックの接合面において、ファイバと導波路との間には、１μｍ以上の隙間（ギャップ）が生じる。このギャップは、対向するコア間における多重反射の問題を生じ得るが、これについては実施例３において解決策を提示する。尚、図３には示してないが、接着剤を堰き止める溝は、光回路２０の傾斜端面上のコア２１の両脇にも形成して良い。
【００３１】
図４は、２本のファイバと光回路を接続した構成において、室温時の光出力レベルの経時変化を示すグラフである。図３に示した２本のファイバと光回路の導波路とを接続した構成において、波長４０５ｎｍ、出力レベル５０ｍＷの光を一方のファイバから入力し、他方のファイバからその光出力レベルの経時変化を室温（２５℃）で観測した。室温において、光回路およびファイバブロックの端面に保護膜が無い場合、光出力レベルが１ｄＢダウンする寿命は２０００時間程度であったのに対し、Ｓｉ3Ｎ4膜を形成したものは３０００時間以上となった。
【００３２】
図５は、２本のファイバと光回路を接続した構成において、光出力レベルの経時変化を８５℃時で加速試験をした結果を示すグラフである。保護膜によって光出力レベルを維持する効果を確かめるため、８５℃の温度で加速試験を行った。図５から明らかなように、光出力レベルが１ｄＢダウンする寿命は、光回路およびファイバブロックの端面の保護膜が無い場合１２７時間であったのに対し、Ｓｉ3Ｎ4膜をコートした場合では１８５時間、Ａｌ2Ｏ3膜をコートした場合では１６０時間となった。保護膜のコートが無い場合と比べて、光出力レベルが１ｄＢダウンする寿命を、Ｓｉ3Ｎ4膜コート時に１．５倍、Ａｌ2Ｏ3膜コート時に１．２５倍に延長する効果が得られた。
【００３３】
Ｓｉ3Ｎ4膜については、マグネトロンスパッタに替えて、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）スパッタを用いることにより、窒化膜の膜質を向上させることで、図４および図５の場合と比べて寿命をさらに２倍とすることができた。
【００３４】
上述の光出力レベルの経時変化の例では、Ｓｉ3Ｎ4膜とＡｌ2Ｏ3膜を用いたが、その他Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ等の酸化物（特に、ＳｉＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2等）、窒化物（特に、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮ等） またはフッ化物（特にＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＢａＦ2、ＬｉＦ）などでも同様の効果を確認できた。
【００３５】
また保護膜の厚さは、コアの膨らみを抑えるためには０．５μｍ以上が必要である。しかし、保護膜を３μｍよりも厚くすると、膜にクラックが入って品質が低下して、却って損失が増大してしまった。従って、保護膜の膜厚は０．５ｕｍ〜３μｍが最適である。また本実施例では、保護膜をマグネトロンスパッタリングで形成したが、蒸着、ＣＶＤなどのその他の形成方法を使用することも可能である。損失を最小となるように保護膜の膜質の向上のためには、ＥＣＲスパッタで形成した膜で寿命を伸ばす効果が最も大きかった。
【００３６】
したがって本発明は、可視光から紫外領域の波長の光が通る伝送路であって、光が通過する箇所には接着剤を置かずに接続される伝送路の端部構造において、前記端部の、前記伝送路の端面の上に、厚さ０．５〜３μｍの範囲の窒化物、酸化物またはフッ化物による第１の保護膜が形成されたことを特徴とする伝送路の端部構造として実施できる。
【００３７】
上述のように光回路の導波路とファイバを接続する場合、ファイバコア端面を含むファイバブロック端面上および光回路の導波路端面上にそれぞれ保護膜を形成することで、可視光領域から紫外域の光の場合でも、ビーム形状の劣化、結合損失の発生を防ぐことができる。
【実施例２】
【００３８】
図６は、本発明の光ファイバ端部構造を使用した２本のファイバ同志を接続した実施例２の構成を示す図である。図６の（ａ）は、２つのファイバブロックの上面図を、図６の（ｂ）は、２つのファイバブロックの側面図を示す。図６の接続構成では、図２に示した実施例１のファイバの端部構造３１−１、３１−２を２つ備えており、２つのファイバブロックのファイバ保持面を互いに上下逆とし、コア３３−１、３３−２の位置を合わせ、傾斜端面を対向させて接着剤３９によって接続している。２つのファイバブロックは、それぞれ上下のガラスブロック３５−１、３６−１（３５−２、３６−２）で構成される。
【００３９】
図６の（ａ）の上面図を見て、ファイバブロックの傾斜端面上であってファイバ３３−１、３３−２の両脇には、ダイシングによって２つの溝３４−１、３４−２がそれぞれ設けられている。ファイバブロック端面でファイバを含む領域を分離する２つの溝３４−１、３４−２によって接着剤３９は堰き止められ、２本のファイバ３３−１、３３−２の各コア端面には接着剤が付着しないようにした。
【００４０】
図７は、２本のファイバ同志を直接に接続した別の構成を示す図である。図７では、２つのファイバ４２−１、４２−２の端面上には、それぞれ、Ｓｉ3Ｎ4膜の保護膜４７−１、４７−２を直接形成している。この１対のファイバ４２−１、４２−２をキャピラリ４１の左右から挿入して接続している。キャピラリ４１は中央部上半分を切り取られており、１対のファイバ４２−１、４２−２を上から板バネ４３で押さえている。ファイバ端面から連続してさらにファイバ側面まで保護膜の付いたファイバを挿入するため、内径はやや太く１２９μｍとなっている。（メカニカルスプライス）キャピラリに挿入した保護膜付きファイバ４２−１、４２−２は、左右からテンションを掛け、さらに上から板バネ４３で抑えることにより、コアの位置合わせが可能となり、光接続できる。
【００４１】
図６および図７に示した、２本のファイバ同志を接続するいずれの場合でも、ファイバの端面上に保護膜がない場合に比べて、光出力レベルが１ｄＢダウンするまでの寿命は１．５倍に長くなった。上述のようにファイバ同志を接続する場合でも、ファイバコア端面を含むファイバブロック端面上にまたは直接ファイバ端面上に保護膜を形成することで、可視光領域から紫外領域の光の場合でも、ビーム形状の劣化、結合損失の発生を防ぐことができる。
【実施例３】
【００４２】
上述の各実施例では、ファイバ端面上または光回路の導波路端面上に、２μｍ程度の保護膜を形成している。しかしながら、コアの端面上に２μｍ厚のＡｌ2Ｏ3またはＳｉ3Ｎ4などの保護膜があると、ファイバおよび保護膜の間の界面と、保護膜表面との間の多重反射による干渉が生じて、透過率が波長によって変動する。
【００４３】
図８は、保護膜が形成されたファイバ端面を１つ含む場合の透過スペクトルを示した図である。図８では、横軸に波長、縦軸に光の透過率を示しており、図２に示した保護膜が形成されたファイバの端部構造を１つのみ含む光学系における、光透過率の波長依存性を示している。実線は、端面上に２μｍ厚のＳｉ3Ｎ4保護膜のみがある場合を示している。破線は、Ｓｉ3Ｎ4保護膜の上にさらにＳｉＯ2膜を７０ｎｍ程度、無反射コートして形成した場合を示している。実線の保護膜のみの場合では、光透過率の９５％〜８０％の間で周期的に振動する波長依存性が表れている。これに対し、破線のさらにＳｉＯ2膜を無反射コートした場合には、光透過率の振動幅は１００〜９０％の間に抑えられている。
【００４４】
図９は、保護膜のみ形成されたファイバの端部構造を対向させた場合の透過スペクトルを示した図である。図６に示した２つの（１対の）ファイバブロックを対向させた光学系における、光透過率の波長依存性を示している。ここで、ファイバブロックの端部には、保護膜のみが形成されている。実線は、端面上に２μｍ厚のＳｉ3Ｎ4保護膜のみが形成され、ファイバブロックの端面の角度が垂直から８°傾斜している場合を示している。破線は、Ｓｉ3Ｎ4保護膜のみが形成され、ファイバブロックの端面の角度が垂直（０°傾斜）の場合を示している。１対のファイバブロックを対向させて接続すると、図６に示したように対向するファイバコアの間に１μｍ以上のギャップが生じて、２つのファイバ間にキャビティが形成されてしまう。この結果、光透過率の周期的な振動幅は９８〜５０％の範囲にまで達している。
【００４５】
図１０は、保護膜＋無反射コート層のファイバの端部構造を対向させた場合の透過スペクトルを示した図である。図９に示したＳｉ3Ｎ4保護膜の上にさらにＳｉＯ2膜を７０ｎｍ無反射コートして形成した場合で、端面の２つの傾斜角（０°、８°）について示している。保護膜のみの図９の場合と比べて、光透過率の振動幅は大幅に抑えられており、本発明の伝送路の端部構造を対向させた構成であっても、波長によっては９５％以上の透過率が得られている。
【００４６】
したがって本発明は、伝送路の端部構造であって、第１の保護膜の表面側に、無反射特性を有する第２の保護膜をさらに有し、第１の保護膜および前記第２の保護膜の合計の厚さが０．５〜３μｍの範囲であるものとして実施できる。
【００４７】
上述の図８〜図１０は、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4保護膜）の場合を説明したが、同様にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3膜）の場合にも、アルミナ層１．８μｍの上にＳｉＯ2（１１４ｎｍ）／Ｓｉ3Ｎ4（２１．５ｎｍ）／ＳｉＯ2（８６．５ｎｍ）／Ａｉｒを形成することにより４０５ｎｍ付近で９５％以上の光透過率が得られた。ファイバまたは導波路の端面上に保護膜を形成すると干渉により反射が大きくなるが、上述のように無反射コート層をさらに付けることで、光透過率の変動を十分に抑えることができる。
【００４８】
以上詳細に述べてきたように、本発明の伝送路の端部構造によって、ファイバコア端面上および光回路の導波路端面上にそれぞれ保護膜を形成することで、可視光領域から紫外域の光の場合でも、ビーム形状劣化、結合損失発生を防ぐことができる。保護膜に加えて、無反射コート層を追加することで、コア端面近傍のギャップによる多重反射の問題も解決できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、光計測に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１１−１、１１−２、３１−２、３１−２  光ファイバの端部
２、１２−１、１２−２、３２−１、３２−２  被覆
３、１３−１、１３−２、３３−１、３３−２、４２−１、４２−２  ファイバ
４ａ、４ｂ、３４−１、３４−２  溝
７、７ａ〜７ｃ、１７−１、１７−２、１８−１、１８−２、３７−１、３７−２、４７−１、４７−２  保護膜
５、３５−１、３５−２  上板ガラス
６、１６、３６−１、３６−２  ガラスブロック
１９−１、１９−２、３９  接着剤
４１  キャピラリ
４３  板バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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