(57)【要約】      （修正有）【課題】接合損失の少ないレンズ・ファイバ一体型接合体を製造する方法を提供する。【解決手段】レンズ表面を加熱、溶融し、ファイバ先端を接触させて接合する方法において、レンズ表面を、アーク放電で少なくとも３秒以上の時間で加熱・溶融し、ファイバ先端をレンズ表面に接触させ、少なくとも５０μｍ以上、望ましくは１００μｍ以上、ファイバー先端をレンズ中に押し込み、融着後、ファイバ先端を５μｍ以上僅かに引き上げる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ表面を加熱、溶融しファイバー先端を接触して接合する方法において、ファイバー先端をレンズ表面より深く押し込んで融着することを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項２】
請求項１においてレンズ表面をアーク放電によって加熱・溶融することを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項３】
請求項１及び請求項２において加熱溶融する時間が少なくとも３秒以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項４】
請求項１において押し込む深さが少なくとも５０μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項５】
請求項１において押し込む深さが少なくとも１００μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項６】
請求項１においてファイバー先端をレンズ表面より深く押し込み融着後僅かに引き上げることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【請求項７】
請求項６において僅かに引き上げる寸法が５μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファイバーコリメーターやモジュールに使用されるレンズとファイバーの接合方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば、既に光通信用石英シングルモードファイバーと多成分系ガラスを用いたガラスモールドレンズを、その軟化点の違いを利用して、アーク放電により、直接接合する技術が開発されている。この方法は接着剤が介在しない接合方法であるため、長期安定性と高いパワー耐性が得られる。また、この方法によれば、部品数や工数削減による低コスト化が期待されている。
（第９２回微小光学研究会ｐｐ１３(２００４)）
【０００３】
ところが、この方法によれば、ファイバーとレンズ境界で屈折率差に起因する約３０ｄＢの戻り光が発生するため、光通信用デバイスに求められる６０ｄＢ以上の反射損失は実現できていなかった。（Optics Japan 2004 4pH1(２００４)）
【０００４】
これらの欠点を解決するため、斜めカットしたファイバーとレンズの接合条件を最適化することにより、これらの問題を解決した技術も特開２００６−２０９０８５で提案されている。（または応用物理2006年No.8BVol.45pp.6687-6690）しかし、この方法によれば、斜め処理したファイバーを用いるため、屈折によるファイバー射出光の傾きが生じ、アライメント時にレンズとファイバーの光軸がずれてしまうと言う問題点があった。
【特許文献１】特開２００６−２０９０８５
【０００５】
このため、ファイバー射出光の傾きを小さくするため、ファイバーとレンズの間にガラスに近い屈折率を持つ液体を滴下してアライメントを行う方法等も提案されている。
しかしこれらの方法は実験的には有効であるが、アライメントの難しさなどから実際生産するには困難な方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は第一に実際の生産に適した接合損失の少ないレンズ・ファイバー一体型接合体を製造する方法を提供することにある。
【０００７】
そして、本発明が解決しようとする課題は第二に本方法によるレンズ表面を溶融しファイバーを接合する際に最も適した溶融方法を提供することにある。
【０００８】
そして、本発明が解決しようとする課題は第三に本発明の方法において最も適した加熱時間の範囲を示すことにある。
【０００９】
そして、本発明が解決しようとする課題は第四に本発明の方法において融着すべきファイバーのガラスレンズ表面への押し込み深さの程度を示すことにある。
【００１０】
そして、本発明が解決しようとする課題は第五に本発明の方法において融着すべきファイバーのガラスレンズ表面への押し込み深さのより望ましい程度を示すことにある。
【００１１】
そして、本発明が解決しようとする課題は第六に本発明を採用するに当たり、ファイバー先端をレンズに融着した後、ひずみ等を発生させない方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決する手段としては第一にレンズ表面を加熱、溶融しファイバー先端を接触して接合する方法において、ファイバー先端をレンズ表面より深く押し込んで融着することを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。レンズ表面より深く押し込むことにより、ファイバー先端の接触部分が加熱によるレンズ表面の屈折率の変動領域を避けることができ、屈折率差による損失を低減することが可能となる。
【００１３】
この課題を解決する手段としては第二に請求項１においてレンズ表面をアーク放電によって加熱・溶融することを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。
【００１４】
この課題を解決する手段としては第三に加熱溶融する時間が少なくとも３秒以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。この時間以下であると十分ガラスレンズ表面が溶融せず、融着することができない。
【００１５】
この課題を解決する手段としては第四に押し込む深さが少なくとも５０μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。押し込む深さがこの値以下になるとガラスレンズの屈折率の変動が著しく本発明の目的を達成することができなくなる。
【００１６】
この課題を解決する手段として第五に押し込む深さがより望ましくは少なくとも１００μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。押し込む深さがこの値以上になると加熱による屈折率の変動が全くない領域にファイバー先端が到達するため、事実上レンズガラスとファイバーとの屈折率差が無くなり接合損失の理想的な低減がはかれる。
【００１７】
この課題を解決する手段として第六にファイバー先端をレンズ表面より深く押し込み融着後僅かに引き上げることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。これにより、融着によるひずみを避けることができ、割れ等の破壊を避けることができる。
【００１８】
この課題を解決する手段として第七に僅かに引き上げる寸法が５μm以上であることを特徴とするレンズとファイバーの接合方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の方法によれば、接着剤が介在しない接合方法であるため、長期安定性と高いパワー耐性が得られ、アーク放電を用いて溶融接合するため、部品数や工数削減による低コスト化が期待される。
【００２０】
さらにアライメントの難しさなどから実際生産するには困難な方法ではなく実際の生産に適した接合損失の少ないレンズ・ファイバー一体型接合体を製造することが可能となる。
【００２１】
又、レンズのガラス成分を変えて屈折率を調節する必要がないので、容易に接合損失の少ないレンズ・ファイバー一体型接合体を製造することが可能となる。
【００２２】
そしてファイバーとレンズの融着後僅かに引き上げてひずみの発生を有効に防止しうるので、割れなどの不良を発生させずに安定に製造しうる。
【実施例】
【００２３】
重量％でＳｉＯ２が５６．９、Ｂ２Ｏ３が１５．７、Ｋ２Ｏが５．６、ＫＨＦ２が２１．６、Ａｓ２Ｏ３が０．２の組成の硼素珪酸光学ガラスを、図２に示すようにレンズ1に成形加工して、石英ファイバー２とを調芯後、アーク放電用電極３の間に配置し、アーク放電電極３より放電させ、レンズ表面を約５００℃程度に４秒間加熱した後、ファイバー２の先端を加熱されたレンズ１の接合部４に接触させて融着した後レンズ表面より１１０μｍ押し込み融着させた。その後、７μｍだけ引き上げ冷却した。
【００２４】
こうして得られたレンズ・ファイバー接合体の斜視図を図１に示す。このレンズ・ファイバー接合体の反射損失は６０ｄＢ、接合損失は０．２dBであった。
【比較例】
【００２５】
重量％でＳｉＯ２が５６．９、Ｂ２Ｏ３が１５．７、Ｋ２Ｏが５．６、ＫＨＦ２が２１．６、Ａｓ２Ｏ３が０．２の組成の硼素珪酸光学ガラスを、実施例と同様、図１に示すようにレンズ1に成形加工して、石英ファイバー２とを調芯後、アーク放電用電極３の間に配置し、アーク放電電極３より放電させ、レンズ表面を約５００℃程度に４秒間加熱した後、ファイバー２の先端を加熱されたレンズ１の接合部４に接触させて融着させた。
【００２６】
こうして得られたレンズ・ファイバー接合体の反射損失は３０ｄＢ、接合損失は０．５dBであった。
【００２７】
このように、ファイバーの先端を加熱されたレンズの接合部に接触させて融着した後レンズ表面より１１０μｍ押し込み融着させたものは従来の融着接合法によって得られたものに比較して、反射損失を３０ｄＢから６０ｄＢ、接合損失を０．５ｄＢから０．２ｄＢに改善することに成功した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明で取得可能なファイバー接合レンズの一般的な形状を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例及び比較例で使用したアーク放電加熱溶融によるレンズとファイバーの接合方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・レンズ
２・・・石英ファイバー
３・・・アーク放電用電極
４・・・接合部
【図１】
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【図２】
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