(57)【要約】【課題】光合波装置を小型化する。【解決手段】第２光ファイバ１２０は複数のコア１２２を有している。第２光ファイバ１２０の一端１２４において、複数の第１光ファイバ１１０は、互いに異なるコア１２２に光学的に接続されている。レンズ部材１３０は、第２光ファイバ１２０の他端１２６に対向している。第３光ファイバ１４０は、一端１４４がレンズ部材１３０を介して第２光ファイバ１２０の他端１２６に対向している。第３光ファイバ１４０の一端１４４は、レンズ部材１３０の焦点に位置しているのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１光ファイバと、
複数のコアを有している第２ファイバと、
前記第２ファイバの他端に対向しているレンズ部材と、
一端が前記レンズ部材を介して前記第２光ファイバの前記他端に対向している第３光ファイバと、
を備え、
前記第２ファイバの一端において、前記複数の第１光ファイバは、互いに異なる前記コアに光学的に接続されている光合波装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光合波装置において、
前記第３光ファイバの前記一端は、前記レンズ部材の焦点に位置している光合波装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光合波装置において、前記レンズ部材は、一端が前記第２ファイバの前記他端に接合しており、他端が曲面になっている光合波装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光合波装置において、
前記レンズ部材は、グレーテッドインデックスファイバの端面を曲面に加工したものである光合波装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光合波装置において、
前記レンズ部材の前記曲面に設けられた反射防止膜を備える光合波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光を合波する光合波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザ光源から出射された複数の光を一つの光ファイバに入射するためには、これら複数の光を合波する必要がある。光を合波するための技術としては、例えば特許文献１，２に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、複数の導波路の一端を結合させることにより光を合波するものである。また特許文献２に記載の技術は、入力側の複数の光ファイバを、出力側の一つの光ファイバに溶着させることにより、光を合波するものである。
【０００３】
一方、特許文献３には、以下の光スイッチ装置が記載されている。まず、出力光が入射される複数の光ファイバの光入射面を互いにそろえておく。そして、これらの入射面に対して平行に放物面鏡をスライドさせることにより、光が入射する光ファイバを切り替える。
【０００４】
また特許文献４には、光源から出射した光を、表面が湾曲した反射面を用いてコリメートすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３０４３６号公報
【特許文献２】特表２００７−１６３６５０号公報
【特許文献３】特開２００８−１４５４５９号公報
【特許文献４】特表２００６−５１７６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、光合波装置を小型化することを検討した。すなわち本発明が目的とするところは、小型の光合波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、光合波装置は、複数の第１光ファイバ、第２光ファイバ、レンズ部材、及び第３光ファイバを備えている。第２光ファイバは複数のコアを有している。複数の第１光ファイバは、第２光ファイバの一端において、第２光ファイバの互いに異なるコアに光学的に接続されている。レンズ部材は、第２ファイバの他端に対向している。第３光ファイバの一端は、レンズ部材を介して第２ファイバの他端に対向している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光合波装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る光合波装置の構成を示す断面図である。
【図２】第２光ファイバの断面図である。
【図３】光合波装置の使用例を説明するための図である。
【図４】第２の実施形態に係る光合波装置の構成を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る光合波装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光合波装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置１０は、複数の第１光ファイバ１１０、第２光ファイバ１２０、レンズ部材１３０、及び第３光ファイバ１４０を備えている。第２光ファイバ１２０は複数のコア１２２を有している。第２光ファイバ１２０の一端１２４において、複数の第１光ファイバ１１０は、互いに異なるコア１２２に光学的に接続されている。レンズ部材１３０は、第２光ファイバ１２０の他端１２６に対向している。第３光ファイバ１４０は、一端１４４がレンズ部材１３０を介して第２光ファイバ１２０の他端１２６に対向している。以下、詳細に説明する。
【００１２】
第１光ファイバ１１０は、例えばシングルモードファイバであり、一つのコア１１２を有している。ただし第１光ファイバ１１０は、マルチモードファイバであってもよい。本実施形態において、第１光ファイバ１１０の一端１１４は、第２光ファイバ１２０の一端１２４に接合されている。ただし、第１光ファイバ１１０の一端１１４と第２光ファイバ１２０の一端１２４は、コネクタを介して光学的に接続していても良い。
【００１３】
第１光ファイバ１１０の一端１１４は、第２光ファイバ１２０の一端１２４に接合される際に溶融延伸されているため、第１光ファイバ１１０の他の部分より細くなっている。また、第１光ファイバ１１０のコア１１２は、第２光ファイバ１２０のコア１２２に接合されている。第１光ファイバ１１０の数は、例えば第２光ファイバ１２０のコア１２２の数と同数であるが、コア１２２の数よりも少なくても良い。
【００１４】
第２光ファイバ１２０は、複数のコア１２２を有するマルチコアファイバである。第２光ファイバ１２０としては、例えば通信用に用いられるマルチコアファイバを用いることができる。複数のコア１２２は互いに平行である。
【００１５】
レンズ部材１３０は、複数のコア１２２から出射した光を第３光ファイバ１４０の一端１４４に集光する。本実施形態において、レンズ部材１３０は、透光性の材料から形成されており、一端１３２が第２光ファイバ１２０の他端１２６に接合しており、他端１３４が曲面になっている。このようにすると、光の結合損失を低くすることができる。なお、他端１３４の曲面は、例えば放物面である。
【００１６】
レンズ部材１３０は、例えばグレーテッドインデックスファイバを用いて形成されている。この場合、レンズ部材１３０の一端１３２と第２光ファイバ１２０の他端１２６は、溶着されている。また、レンズ部材１３０の他端１３４は、例えば研磨によって曲面に形成されている。ただし他端１３４は、例えばアーク放電によって曲面に加工されていても良い。レンズ部材１３０をグレーテッドインデックスファイバを用いて形成すると、レンズ部材１３０の一端１３２を容易に第２光ファイバ１２０の他端１２６に接合することができる。
【００１７】
第３光ファイバ１４０は、例えばシングルモードファイバであり、一つのコア１４２を有している。ただし第３光ファイバ１４０はマルチモードファイバであってもよい。第３光ファイバ１４０は、好ましくは、コア１４２のうち一端１４４に位置する部分がレンズ部材１３０の焦点と重なるように配置されている。
【００１８】
また光合波装置１０は、保持部材１５０を備えている。保持部材１５０は、第２光ファイバ１２０の他端１２６、第３光ファイバ１４０、及び第３光ファイバ１４０の一端１４４を保持している。第２光ファイバ１２０、レンズ部材１３０、及び第３光ファイバ１４０は、中心軸が互いに重なるように固定されている。保持部材１５０は例えば筒状の部材であり、内壁が第２光ファイバ１２０の他端１２６、第３光ファイバ１４０、及び第３光ファイバ１４０の一端１４４を保持している。なお、第２光ファイバ１２０の直径、レンズ部材１３０の直径、及び第３光ファイバ１４０の直径が互いに等しい場合、保持部材１５０は円筒状であり、その内径が第２光ファイバ１２０の直径に等しいか、わずかに小さい。
【００１９】
図２は、第２光ファイバ１２０の断面図である。上記したように、第２光ファイバ１２０は複数のコア１２２を有している。本図に示す例において、一つのコア１２２は第２光ファイバ１２０の中心軸に配置されており、残りのコア１２２は、第２光ファイバ１２０の中心軸を中心とした円周上に配置されている。第１光ファイバ１１０は、コア１２２の数と同数設けられているのが好ましい。ただし、第１光ファイバ１１０の数がコア１２２の数より少なくても良い。この場合、第２光ファイバ１２０の中心軸に位置するコア１２２には第１光ファイバ１１０が接続され、１２０の中心軸以外に位置する１２２のいずれかに、第１光ファイバ１１０が接続されないようにするのが好ましい。なお、複数のコア１２２はクラッド１２７内に配置されている。そしてクラッド１２７は、保護膜１２８で被覆されている。
【００２０】
次に、複数の第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０との接合方法を説明する。まず、複数の第１光ファイバ１１０を束ねる。そして複数の第１光ファイバ１１０の束を部分的に加熱し、引き伸ばす。これにより、複数の第１光ファイバ１１０の束は、部分的に細くなる。そしてこの細くなった部分で複数の第１光ファイバ１１０の束を切断する。この切断面は、第１光ファイバ１１０の一端１１４となる。その後、第１光ファイバ１１０の一端１１４と第２光ファイバ１２０の一端１２４とを溶融接合する。なお、これらの工程において、第１光ファイバ１１０の一端１１４に位置するコア１１２を加熱することにより、コア１１２のモードフィールドの径は広がる。このため、第１光ファイバ１１０と第２光ファイバ１２０の結合損失は低くなる。
【００２１】
図３は、光合波装置１０の使用例を説明するための図である。複数の第１光ファイバ１１０には、それぞれ光源２００から光が入射される。光源２００は、例えばレーザ光源を有している。少なくとも一つの光源２００は、さらに波長変換素子を有していてもよい。すなわち複数の光源２００は、互いに同一の波長の光を出射しても良いし、少なくとも一つの光源２００が、他の光源２００とは異なる波長の光を出射しても良い。
【００２２】
光源２００から第１光ファイバ１１０に入射された光は、第１光ファイバ１１０の一端１１４から第２光ファイバ１２０のコア１２２に入射する。そしてコア１２２に入射された光は、第２光ファイバ１２０の他端１２６から、レンズ部材１３０に入射される。レンズ部材１３０に入射された光は、レンズ部材１３０を介して、第３光ファイバ１４０の一端１４４に位置するコア１４２に入射する。このようにして、複数の光源２００から出射した光は、いずれも第３光ファイバ１４０に集光されるため、合波された状態で外部に出射する。
【００２３】
ここで、第３光ファイバ１４０の一端１４４に位置するコア１４２がレンズ部材１３０の焦点に一致していた場合、第２光ファイバ１２０の他端１２６から出射した光は、高効率で第３光ファイバ１４０のコア１４２に入射する。
【００２４】
なお、レンズ部材１３０がグレーテッドインデックスファイバを用いて形成されていた場合、レンズ部材１３０の中央部を伝搬する光は、モードフィールドは広がるが、屈折率の分布の影響により、出射端面付近では収束するようになる。このため、第２光ファイバ１２０の中心軸に位置するコア１２２から出射される光は、第３光ファイバ１４０の中心軸よりずれることなく集光される。
【００２５】
一方、第２光ファイバ１２０の周辺部に位置するコア１２２から出射される光は、レンズ部材１３０の周辺部を伝搬する。グレーテッドインデックスファイバは中央部の屈折率が高く、周辺部の屈折率は低いため、レンズ部材１３０の周辺部を伝搬する光は中央部へ向かうように徐々に曲がっていく。さらにその光は、レンズ部材１３０の他端１３４から出射される際に、第３光ファイバ１４０のコア１４２に入射する方向に屈折する。
【００２６】
なお、光源２００が発光する光の波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲である場合、光合波装置１０における結合効率は、例えば６０％程度になる。
【００２７】
光源２００及び光合波装置１０を有する装置は、例えば光信号の送信装置、分光計測装置や分光分析装置の光源、レーザ加工装置の光源、レーザ顕微鏡用の光源、DNA分析装置用光源、内視鏡用の光源、又は眼底検査装置用の光源として使用される。
【００２８】
以上、本実施形態によれば、第２光ファイバ１２０を用いているため、複数の光源２００から出射される光の進行方向を容易に平行にすることができる。このため、第２光ファイバ１２０と第３光ファイバ１４０の間にレンズ部材１３０を配置することにより、容易に複数の光源２００から出射される光を第３光ファイバ１４０で合波することができる。このため、光合波装置１０を小さくすることができる。
【００２９】
また、第１光ファイバ１１０における光の入射面と、第３光ファイバ１４０における光の出射面を互いに対向する方向に位置させることができるため、光合波装置１０に対する光の入射方向と、光合波装置１０からの光の出射方向とを一致させることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る光合波装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置１０は、レンズ部材１３０の他端１３４が球面に沿った形状を有している点を除いて、第１の実施形態に係る光合波装置１０と同様の構成である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る光合波装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る光合波装置１０は、反射防止膜１３６を有している点を除いて、第１又は第２の実施形態に係る光合波装置１０と同様の構成である。
【００３２】
反射防止膜１３６は、レンズ部材１３０の他端１３４に設けられている。反射防止膜１３６は、例えば誘電体膜であり、蒸着法などを用いて形成されている。
【００３３】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、レンズ部材１３０の他端１３４に反射防止膜１３６が形成されているため、さらに高い効率で光を合波することができる。
【００３４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 光合波装置
１１０ 第１光ファイバ
１１２ コア
１１４ 一端
１２０ 第２光ファイバ
１２２ コア
１２４ 一端
１２６ 他端
１２７ クラッド
１２８ 保護膜
１３０ レンズ部材
１３２ 一端
１３４ 他端
１３６ 反射防止膜
１４０ 第３光ファイバ
１４２ コア
１４４ 一端
１５０ 保持部材
２００ 光源
【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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