(57)【要約】  マルチコアファイバとファイバ束とを結合する際に、結合効率の低下を抑制するマルチコアファイバ結合部材及びその製造方法を提供する。結合部材は、クラッドで覆われた一のコアを複数束ねて構成される第１光導波路に接する一端と、それぞれがクラッドで覆われた複数のコアにより構成される第２光導波路に接する他端と、当該一端および他端との間に充填される所定の媒体とを備える。第１光導波路の各光路から入射された光それぞれはモードフィールド径が変更される。さらにモードフィールド径が変更された光の間隔が変更されて第２光導波路の各コアへ導かれる。
2014034726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドにより覆われた一のコアを複数束ねて構成された第１光導波路と接する一端と、
それぞれがクラッドで覆われた複数のコアにより構成される第２光導波路と接する他端と、
前記一端と前記他端の間に充填される所定の媒体と、を備え、
前記一端又は前記他端から入射した光それぞれのモードフィールド径を変更し、且つ前記モードフィールド径が変更された光の間隔を変更して、該光の入射側と反対側に位置する前記第１光導波路の各コアまたは前記第２光導波路の各コアへ導くことを特徴とする光ファイバ結合部材。
【請求項２】
前記一端又は前記他端から入射した光それぞれのモードフィールド径を変更する第１光学系と、
前記モードフィールド径が変更された光の間隔を変更する第２光学系と、
を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ結合部材。
【請求項３】
前記所定の媒体は、屈折率の異なる第１媒体及び第２媒体を含み、
前記第１媒体の中に前記第１光学系と前記第２光学系とが配置され、
前記第１光学系は、前記第２媒体により構成される複数のレンズがアレイ状に配置されて構成され、
前記第２光学系は、前記第２媒体により構成される両側テレセントリック光学系を構成するレンズが配置されて構成されたことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ結合部材。
【請求項４】
前記第１光学系における前記複数のレンズを構成する前記第２媒体と、前記第２光学系における前記レンズを構成する前記第２媒体とは異なる媒質であることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ結合部材。
【請求項５】
前記第１媒体の屈折率は、前記第１光導波路におけるコアの屈折率、または前記第２光導波路のコアの屈折率と等しいことを特徴とする請求項３または４記載の光ファイバ結合部材。
【請求項６】
前記第１光学系は、複数の第１ＧＲＩＮレンズを有し、
前記第１ＧＲＩＮレンズは、前記所定の媒体として前記一端または前記他端から入射された光のモードフィールド径を変更するように屈折率が調整された媒体により構成され、
前記第２光学系は、第２ＧＲＩＮレンズを有し、
前記第２ＧＲＩＮレンズは、前記所定の媒体として前記モードフィールド径が変更された光の間隔を変更するように屈折率が調整された媒体により構成されることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ結合部材。
【請求項７】
複数の前記第１ＧＲＩＮレンズはそれぞれ、
前記光路からの光をコリメートする第１光学部材と、
前記第１光学部材からの光を収束させる第２光学部材と、
を有し、
前記第２ＧＲＩＮレンズは、
複数の前記第２光学部材からの光それぞれをコリメートする第３光学部材と、
前記第３光学部材からの光を収束させる第４光学部材と、
を有することを特徴とする請求項６記載の光ファイバ結合部材。
【請求項８】
前記第１光学系は、前記所定の媒体として、前記一端又は前記他端から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する複数のファイバを有し、
前記第２光学系は、第２ＧＲＩＮレンズを有し、
前記第２ＧＲＩＮレンズは、前記所定の媒体として、前記モードフィールド径が変更された光の間隔を変更するように屈折率が調整された媒体により構成されることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ結合部材。
【請求項９】
前記第１光学系及び前記第２光学系は、接着剤で固定することにより一体に構成されていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材。
【請求項１０】
前記第１光導波路及び／または前記第２光導波路の端面に設けられる嵌合部と、
前記一端及び／または他端に設けられ、前記嵌合部と嵌り合う被嵌合部と、
を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材。
【請求項１１】
前記第１光導波路は、前記一のコアとしてのシングルコアファイバを束ねたファイバ束であり、
前記第２光導波路は、マルチコアファイバであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材。
【請求項１２】
複数のシングルコアファイバにより構成されるファイバ束に接する一端、及び該シングルコアファイバそれぞれに対応する複数の第１凹部が形成された他端を有する第１部材が複数設けられた第１基材と、
該第１凹部に対応する複数の第２凹部が形成された一端、及び複数の前記第２凹部に対応する一の第３凹部が形成された他端を有する第２部材が複数設けられた第２基材と、
該第３凹部に対応する一の第４凹部が形成された一端、及び前記第４凹部に対応する一の第５凹部が形成された他端を有する第３部材が複数設けられた第３基材と、
第５凹部に対応する一の第６凹部が形成された一端、及びマルチコアファイバと接する他端を有する第４部材が複数設けられた第４基材とを備えた光ファイバ結合部材の製造方法であって、
前記第１凹部と前記第２凹部とを対向させた状態で、前記第１基材と前記第２基材とを積層する工程と、
前記第３凹部と前記第４凹部とを対向させた状態で、前記第２基材と前記第３基材とを積層する工程と、
前記第５凹部と前記第６凹部とを対向させた状態で、前記第３基材と前記第４基材とを積層する工程と、
前記第１凹部及び前記第２凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第１レンズ部を作成する工程と、
前記第３凹部及び前記第４凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第２レンズ部を作成する工程と、
前記第５凹部及び前記第６凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第３レンズ部を作成する工程と、
前記第１レンズ部、前記第２レンズ部及び前記第３レンズ部が作成された後、積層された基材を前記第１部材〜前記第４部材により形成される部材毎に切断し、個片化する工程と、
を有することを特徴とする光ファイバ結合部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信等に用いられる光ファイバを結合させる光ファイバ結合部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン（smartphone）やタブレット（tablet PC）端末等の普及により、莫大な情報量を有するデータの通信が要求される。それに伴い、光通信の更なる大容量化が望まれる。【０００３】
従来の光通信は、クラッド内に一つのコアが設けられたシングルコアファイバを用いて行われていた。しかし、一つのシングルコアファイバで通信を行う場合には容量の限界があるため、それを超える容量のデータ通信を行いうる手段が要求される。【０００４】
このようなデータ通信の手段として、たとえばマルチコアファイバが用いられる。マルチコアファイバは、一つのクラッド内に複数のコアが設けられた光ファイバである（特許文献１、２参照）。マルチコアファイバは複数のコアを有するため、シングルコアファイバに比べ、大容量のデータ通信を行うことが可能となる。【０００５】
また光通信における一例として、マルチコアファイバを、ファイバ束と光学的に結合させて使用する場合がある。ファイバ束は、シングルコアファイバを複数本束ねることにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０４４４３号公報
【特許文献２】特開平８−１１９６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、マルチコアファイバとシングルコアファイバのファイバ束とを光学的に結合する場合、結合効率の確保、すなわち、結合損失をいかに少なくするかが問題となる。【０００８】
同じコア数のマルチコアファイバ同士を結合する場合、マルチコアファイバ同士の位置合わせを行うことで、コア同士を確実に結合することができる。この場合は、結合損失が生じ難いため、結合効率を高めることができる。【０００９】
一方、マルチコアファイバとファイバ束とを結合する場合には、結合効率が低下するという問題がある。たとえば、一般的に、マルチコアファイバの各コアは、ファイバ束の各シングルコアファイバの径より狭い間隔で配列される。従って、ファイバ束とマルチコアファイバとを結合する場合に、そのコア同士を確実に結合することが困難となる。よって、マルチコアファイバとファイバ束との間の結合効率が低下する。【００１０】
更に、マルチコアファイバとファイバ束とを光学的に結合する際、その間に空気層を介するとフレネル反射等による結合損失が生じる可能性がある。よって、マルチコアファイバとファイバ束との間の結合効率が低下する。【００１１】
この発明は上記の問題点を解決するものであり、マルチコアファイバとファイバ束とを結合する際に、結合効率の低下を抑制する光ファイバ結合部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１記載の光ファイバ結合部材の一端は、クラッドにより覆われた一のコアを複数束ねて構成された第１光導波路と接する。当該一端に対する他端は、それぞれがクラッドで覆われた複数のコアにより構成される第２光導波路と接する。結合部材の一端と他端の間には所定の媒体が充填される。前記結合部材の一端又は他端から入射した光それぞれは、モードフィールド径が変更される。モードフィールド径が変更された光それぞれの間隔が変更され、前記光の入射側と反対側に位置する前記第１光導波路の各コアまたは第２光導波路の各コアに導かれる。
また、上記課題を解決するために、請求項２記載の光ファイバ結合部材は、請求項１記載の光ファイバ結合部材であって、第１光学系と、第２光学系とを有する。第１光学系は、結合部材の一端又は他端から入射した光それぞれのモードフィールド径を変更する。第２光学系は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更する。
また、上記課題を解決するために、請求項３記載の光ファイバ結合部材は、請求項２記載の光ファイバ結合部材であって、前記所定の媒体は、屈折率の異なる第１媒体及び第２媒体を含む。第１媒体の中には、第１光学系と第２光学系とが配置される。第１光学系は、第２媒体により構成される複数のレンズがアレイ状に配置されて構成される。第２光学系は、第２媒体により構成される両側テレセントリック光学系を構成するレンズが配置されて構成される。
また、上記課題を解決するために、請求項４記載の光ファイバ結合部材は、請求項３記載の光ファイバ結合部材であって、第１光学系における複数のレンズを形成する第２媒体の媒質と、第２光学系においてレンズを構成のする第２媒体の媒質とが異なる。
また、上記課題を解決するために、請求項５記載の光ファイバ結合部材は、請求項３または４記載の光ファイバ結合部材であって、第１媒体の屈折率は、第１光導波路におけるコアの屈折率、または第２光導波路のコアの屈折率と等しい。
また、上記課題を解決するために、請求項６記載の光ファイバ結合部材は、請求項２記載の光ファイバ結合部材であって、第１光学系は、所定の媒体として複数の第１ＧＲＩＮレンズを有する。第１ＧＲＩＮレンズは、結合部材の一端または他端から入射された光のモードフィールド径を変更するように屈折率が調整された媒体により構成される。第２光学系は、第２ＧＲＩＮレンズを有する。第２ＧＲＩＮレンズは、所定の媒体としてモードフィールド径が変更された光の間隔を変更するように屈折率が調整された媒体により構成される。
また、上記課題を解決するために、請求項７記載の光ファイバ結合部材は、請求項６記載の光ファイバ結合部材であって、複数の第１ＧＲＩＮレンズはそれぞれ、光路からの光をコリメートする第１光学部材と、第１光学部材からの光を収束する第２光学部材とを有する。第２ＧＲＩＮレンズは、複数の第２光学部材からの光それぞれをコリメートする第３光学部材と、第３光学部材からの光を収束する第４光学部材とを有する。
また、上記課題を解決するために、請求項８記載の光ファイバ結合部材は、請求項２記載の光ファイバ結合部材であって、第１光学系の媒体として、結合部材の一端又は他端から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する複数のファイバを有する。第２光学系は、第２ＧＲＩＮレンズを有する。第２ＧＲＩＮレンズは、所定の媒体としてモードフィールド径が変更された光の間隔を変更するように屈折率が調整された媒体により構成される。
また、上記課題を解決するために、請求項９記載の光ファイバ結合部材は、請求項２〜８のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材であって、第１光学系及び第２光学系は、接着剤で固定することにより一体に構成される。
また、上記課題を解決するために、請求項１０記載の光ファイバ結合部材は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材であって、嵌合部と被嵌合部とを有する。嵌合部は、第１光導波路及び／または第２光導波路の端面に設けられる。被嵌合部は、結合部材の一端及び／または他端に設けられ、嵌合部と嵌り合う。
また、上記課題を解決するために、請求項１１記載の光ファイバ結合部材は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光ファイバ結合部材であって、第１光導波路は、一のコアとしてのシングルコアファイバを束ねたファイバ束である。第２光導波路は、マルチコアファイバである。
また、上記課題を解決するために、請求項１２記載の製造方法は、第１基材と、第２基材と、第３基材と、第４基材とを備えた光ファイバ結合部材の製造方法である。第１基材には、第１部材が複数設けられる。第１部材の一端は、複数のシングルコアファイバにより構成されるファイバ束に接する。他端には、当該シングルコアファイバそれぞれに対応する複数の第１凹部が形成される。第２基材には、第２部材が複数設けられる。第２部材の一端には、当該第１凹部に対応する複数の第２凹部が形成される。他端には複数の第２凹部に対応する一の第３凹部が形成される。第３基材には第３部材が複数設けられる。第３部材の一端には、第３凹部に対応する一の第４凹部が形成される。他端には第４凹部に対応する一の第５凹部が形成される。第４基材には、第４部材が複数設けられる。第４部材の一端には、第５凹部に対応する一の第６凹部が形成される。他端はマルチコアファイバと接する。この製造方法は、第１凹部と第２凹部とを対向させた状態で、第１基材と第２基材とを積層する工程を有する。また、この製造方法は、第３凹部と第４凹部とを対向させた状態で、第２基材と第３基材とを積層する工程を有する。また、この製造方法は、第５凹部と第６凹部とを対向させた状態で、第３基材と第４基材とを積層する工程を有する。また、この製造方法は、第１凹部及び第２凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第１レンズ部を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第３凹部及び第４凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第２レンズ部を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第５凹部及び第６凹部により形成される空間に樹脂を注入し、第３レンズ部を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第１レンズ部、第２レンズ部及び第３レンズ部が作成された後、積層された基材を第１部材〜第４部材により形成される部材毎に切断し、個片化する工程を有する。
【発明の効果】
【００１３】
所定の媒体で充填された光ファイバ結合部材は、第１光導波路と接する一端または第２光導波路と接する他端から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する。さらに、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更して、入射側と反対側に位置する第１光導波路の各コアまたは第２光導波路の各コアに導く。従って、第１光導波路と第２光導波路の間に空気層を介することが無い。よって、マルチコアファイバとファイバ束とを結合する際に、結合効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に共通のマルチコアファイバを示す図である。
【図２】第１実施形態に係る結合部材を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る結合部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｂ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｃ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｄ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｅ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｆ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｇ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図４Ｈ】第１実施形態に係る結合部材の製造方法の説明を補足する図である。
【図５】第２実施形態に係る結合部材を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る結合部材を示す図である。
【図７Ａ】変形例１に係る結合部材を示す図である。
【図７Ｂ】変形例１に係るマルチコアファイバを示す図である。
【図７Ｃ】変形例１に係るマルチコアファイバ及び結合部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［マルチコアファイバの構成］
図１を参照して、マルチコアファイバ１の構成について説明する。マルチコアファイバ１は、一般に可撓性を有する長尺の円柱部材である。図１は、マルチコアファイバ１の斜視図である。図１では、マルチコアファイバ１の先端部分のみを示す。
【００１６】
マルチコアファイバ１は、たとえば石英ガラスやプラスチック等、光の透過性が高い材料により形成される。マルチコアファイバ１は、複数のコアＣｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、クラッド２を含んで構成される。
【００１７】
コアＣｋは、光源（図示なし）からの光を伝送する伝送路（光路）である。コアＣｋはそれぞれ端面Ｅｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。端面Ｅｋからは、光源で発せられた光が出射される。クラッド２よりも屈折率を高めるために、コアＣｋは、たとえば石英ガラスに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）が添加された材料により構成される。なお、図１に示す一例においてはマルチコアファイバ１として７つのコアＣ１〜Ｃ７が示されるが、本実施形態はこの構成に限られず、コアＣｋの数は少なくとも２つ以上であればよい。
【００１８】
クラッド２は、複数のコアＣｋを覆うことにより、光源からの光をコアＣｋ内に閉じ込める。コアＣｋの端面Ｅｋ及びクラッド２の端面２ａは同一面（マルチコアファイバ１の端面１ｂ）を形成する。またクラッド２の材料の屈折率は、コアＣｋの材料の屈折率よりも低い。たとえば、コアＣｋの材料が石英ガラスと酸化ゲルマニウムにより構成される場合、クラッド２の材料はたとえば石英ガラスである。このように、コアＣｋの屈折率をクラッド２の屈折率よりも高くすることで、光源からの光がコアＣｋとクラッド２の境界面で全反射する。その結果、コアＣｋ内に光が伝送される。
【００１９】
＜第１実施形態＞
次に、図２〜図４Ｈを参照して、第１実施形態に係る結合部材２０の構成及び製造方法を説明する。結合部材２０は、第１光導波路と、第２光導波路との間に配置される。第１光導波路は、クラッドにより覆われた一のコア（光路）を複数束ねて構成される。第２光導波路は、それぞれがクラッドにより覆われた複数のコアにより構成される。結合部材２０は、第１光導波路と第２光導波路とを光学的に結合する。本実施形態における結合部材２０は、第１光導波路としてのファイバ束１０と、第２光導波路としてのマルチコアファイバ１とを結合する。図２は、結合部材２０、ファイバ束１０及びマルチコアファイバ１の軸方向の断面を示す概念図である。
【００２０】
［ファイバ束の構成］
ファイバ束１０は、複数のシングルコアファイバ１００を含んで構成される。ファイバ束１０は、結合部材２０により結合される対象のマルチコアファイバ１のコア数に応じたシングルコアファイバ１００を有する。図１の例においてマルチコアファイバ１は、７コアであり、ファイバ束１０はそのコア数と等しくなるように７本のシングルコアファイバ１００が束ねられて構成される。なお、図２では３本のシングルコアファイバ１００のみを示す。シングルコアファイバ１００は、クラッド１０１の内部にコアＣを含んで構成される。コアＣは、光源からの光を伝送する伝送路である。コアＣの端面Ｃａから出射された光は、結合部材２０の一端に入射する。シングルコアファイバ１００は、「クラッドにより覆われた一のコア」の一例に相当する。
【００２１】
［結合部材の構成］
本実施形態に係る結合部材２０は、ファイバ束１０と接する一端と、マルチコアファイバ１と接する他端とを有する。結合部材２０には、所定の媒体が充填される。所定の媒体は、空気以外の媒体であり、たとえば、石英ガラス、ＢＫ７、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。ファイバ束１０およびマルチコアファイバ１は、それぞれ結合部材２０に対し、対向する端面が接着剤等により固定される。すなわち、結合部材２０の一端は、ファイバ束１０の端面と固定され、他端は、マルチコアファイバ１の端面と固定される。接着剤は、コアＣ（コアＣｋ）の屈折率と同程度の屈折率を有する。
【００２２】
また、結合部材２０は、ファイバ束１０の各光路（シングルコアファイバ１００）からの光それぞれのモードフィールド径を変更する。モードフィールド径が変更された光は、さらに結合部材２０によりその間隔が変更されてマルチコアファイバ１の各コア（コアＣｋ）に導かれる。なお、モードフィールド径とは、ある対象から実際に出射される光の直径をいう。たとえば、シングルコアファイバ１００のコアＣ内を通過する光は、コアＣ周辺のクラッド１０１側にもわずかに漏れる。よって、シングルコアファイバ１００から出射される光は、コアＣからだけでなく、コアＣ周辺のクラッド１０１からも出射される。すなわち、シングルコアファイバ１００から出射される光の径は、コアＣの径よりも大きくなる。この「シングルコアファイバ１００から出射される光の径」は、モードフィールド径の一例である。
【００２３】
本実施形態における結合部材２０は、第１光学系２１と、第２光学系２２とを含んで構成される。シングルコアファイバ１００から入射される光は、第１光学系２１により、それぞれのモードフィールド径が変更されて第２光学系２２に導かれる。第１光学系２１から入射される光の間隔は、第２光学系２２によりマルチコアファイバ１のコアＣｋの間隔に合わせて変更される。なお、第１光学系２１及び第２光学系２２のレンズ部分を構成する媒体Ａ２とそれ以外の部分を構成する媒体Ａ１とは屈折率が異なる。媒体Ａ１は、「第１媒体」の一例に相当する。媒体Ａ２は、「第２媒体」の一例に相当する。また、本実施形態における第１光学系２１及び第２光学系２２は、媒体Ａ１を介して一体に構成される。すなわち、第１光学系２１及び第２光学系２２は連続的に形成される。
【００２４】
媒体Ａ１の屈折率は、シングルコアファイバ１００のコアＣの屈折率またはマルチコアファイバ１のコアＣｋの屈折率と等しいことが望ましい。たとえば、マルチコアファイバ１のコアＣｋが、石英ガラスに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）を添加した材料により構成される場合、媒体Ａ１も同じ材料が用いられる。或いは、媒体Ａ１は、コアＣｋと屈折率が同程度になる別の材料により構成されてもよい。媒体Ａ１とコアとを同じ屈折率にすることにより、媒体Ａ１中での光損失を抑制することができる。すなわち、光の結合効率の低下を抑制することができる。また、媒体Ａ１の屈折率と、コアＣ（またはコアＣｋ）の屈折率との差は、２％以内であることが望ましい。屈折率の差が２％以内の場合、結合部材２０とシングルコアファイバ１００（またはマルチコアファイバ１）との境界面での反射が４０ｄＢ程度となり、光伝送における光損失を少なくすることが可能である。
【００２５】
本実施形態における第１光学系２１は、ファイバ束１０の各シングルコアファイバ１００から入社した光それぞれのモードフィールド径を拡大する。このような第１光学系２１として、たとえばアレイ状に配置された複数の凸レンズ部２１ａが含まれる。複数の凸レンズ部２１ａは、媒体Ａ２により構成され、媒体Ａ１の中に配置される。複数の凸レンズ部２１ａは、ファイバ束１０から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更するため、ファイバ束１０に含まれるシングルコアファイバ１００と等しい数だけ設けられる。本実施形態において、凸レンズ部２１ａは７個設けられる。第１光学系２１（凸レンズ部２１ａ）は、ファイバ束１０の各端面Ｃａから出射された光の主光線Ｐｒそれぞれが、対応する凸レンズ部２１ａの面に対して垂直に入射する位置に配置される。すなわち、凸レンズ部２１ａは、各コアＣと同じ光軸上に配置される。凸レンズ部２１ａは、コアＣのモードフィールド径より大きな径を有し、コアＣからの光を集光する。本実施形態における複数の凸レンズ部２１ａは、「複数のレンズ」の一例である。
【００２６】
本実施形態における第２光学系２２は、第１光学系２１によりモードフィールド径が拡大された複数の光の間隔を狭めてマルチコアファイバ１のコアＣ１〜コアＣ７に導く縮小光学系である。第２光学系２２は、２枚の凸レンズ部（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）を含む両側テレセントリック光学系により構成される。凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂは、媒体Ａ２により構成され、媒体Ａ１の中に配置される。複数の凸レンズ部２１ａから入射された光の間隔を変更するため、凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂは一組だけ設けられる。第２光学系２２は、第１光学系２１から入射された主光線Ｐｒそれぞれが、対応するマルチコアファイバ１の各コアＣｋの端面Ｅｋに対して垂直に入射する位置に配置される。なお、第１光学系２１において複数の凸レンズ部２１ａを構成する媒体Ａ２の媒質と、第２光学系２２において凸レンズ部（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）を構成する媒体Ａ２の媒質とは、異なってもよい。
【００２７】
ここで、光の結合損失を抑えるためには、シングルコアファイバ１００（コアＣ）から入射された光のモードフィールド径と、マルチコアファイバ１の各コアＣｋに入射する光のモードフィールド径とが等しくなることが望ましい。一方、第２光学系２２（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）は、光の間隔を狭める光学系である。つまり、凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂを透過した光それぞれのモードフィールド径は縮小される。従って、第１光学系２１は、第２光学系２２によりモードフィールド径が縮小される倍率、すなわち、コアＣｋのモードフィールド径と合うように縮小する倍率を考慮した拡大光学系であることが望ましい。
【００２８】
［光の進み方について］
次に、図２を参照して、本実施形態の結合部材２０を透過する光の進み方について説明する。本実施形態では、ファイバ束１０から光が出射する構成について説明する。
【００２９】
まず、複数のシングルコアファイバ１００内それぞれに設けられたコアＣの端面Ｃａから光が出射される。各端面Ｃａから出射された光それぞれは、媒体Ａ１内を拡散しながら、所定のモードフィールド径で凸レンズ部２１ａに入射する。上述の通り、本実施形態では、端面Ｃａから出射されたそれぞれの光の主光線Ｐｒは、凸レンズ部２１ａに対して垂直に入射される。凸レンズ部２１ａを透過した光それぞれは、モードフィールド径が拡大された状態で結像点ＩＰにおいて結像する。
【００３０】
凸レンズ部２１ａを透過した光それぞれは、結像点ＩＰを二次光源として媒体Ａ１内を拡散しながら凸レンズ部２２ａに入射する。
【００３１】
凸レンズ部２２ａ及び凸レンズ部２２ｂは両側テレセントリックな光学系として構成される。従って、凸レンズ部２２ａに垂直に入射した光の主光線Ｐｒそれぞれは、コリメートされた状態で媒体Ａ１内を通過し、凸レンズ部２２ｂに入射する。光の主光線Ｐｒそれぞれは、互いの間隔が狭められた状態で凸レンズ部２２ｂから垂直に出射される。さらに出射された光の主光線Ｐｒそれぞれは、媒体Ａ１内を通過してマルチコアファイバ１の複数のコアＣｋに対し垂直に入射する。このように、シングルコアファイバ１００とマルチコアファイバ１との間の整合を取るために、モードフィールド径や光（主光線Ｐｒ）の間隔を変更しても、光が媒体Ａ１及び媒体Ａ２内を通過する場合、空気層による反射等が起きない。よって、本実施形態の結合部材２０の構成によれば、結合効率の低下を抑制できる。
【００３２】
なお、上述の結合部材２０の構成によれば、マルチコアファイバ１（複数のコアＣｋ）から出射される光それぞれを、ファイバ束１０におけるシングルコアファイバ１００それぞれに導くことも可能である。すなわち、結合部材２０は、第２光導波路（マルチコアファイバ１）の各コアからの光の間隔を変更し、且つ間隔が変更された光それぞれのモードフィールド径を変更して第１光導波路（ファイバ束１０）の各光路（シングルコアファイバ１００）へ導く。
【００３３】
この場合、第２光学系２２は、マルチコアファイバ１から出射される複数の光の間隔を拡大する。第１光学系２１は、第２光学系２２からの光それぞれのモードフィールド径を縮小させる。モードフィールド径が縮小された光（主光線Ｐｒ）それぞれは、対応するコアＣの端面Ｃａに垂直に入射する。
【００３４】
また、第１光学系２１と第２光学系２２とを別体で作成し、それらを組み合わせることで結合部材２０を構成することも可能である。具体的には、第１光学系２１及び第２光学系２２それぞれを媒体Ａ１及び媒体Ａ２により作成する。そして、第１光学系２１の端面及び第２光学系２２の端面を接着剤で固定することにより、一体の結合部材２０を構成する。この場合の接着剤は、媒体Ａ１（媒体Ａ２）の屈折率と同程度の屈折率を有する。
【００３５】
［結合部材の製造方法］
次に、図３〜図４Ｈを参照して本実施形態の結合部材２０の製造方法について説明する。図３は、結合部材２０の製造方法を示すフローチャートである。図４Ａは、第１基材２００ａの斜視図である。図４Ａでは、第１基材２００ａの一部のみを示す。図４Ｂは、第１基材２００ａ及び第２基材２００ｂの断面を示す概略図である。図４Ｂでは、第１基材２００ａ及び第２基材２００ｂの一部のみを示す。図４Ｃは、第１基材２００ａ、第２基材２００ｂ及び第３基材２００ｃの断面を示す概略図である。図４Ｃでは、第１基材２００ａ、第２基材２００ｂ及び第３基材２００ｃの一部のみを示す。図４Ｄ〜図４Ｇは、第１基材２００ａ、第２基材２００ｂ、第３基材２００ｃ及び第４基材２００ｄの断面を示す概略図である。図４Ｄ〜図４Ｇでは、第１基材２００ａ、第２基材２００ｂ、第３基材２００ｃ及び第４基材２００ｄの一部のみを示す。図４Ｈは、積層された第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄの斜視図である。図４Ｈでは、第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄの一部のみを示す。なお、第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄは、媒体Ａ１で構成されるものとする。
【００３６】
図４Ａに示すように、第１基材２００ａには、一端Ｅ１及び他端Ｅ２を有する第１部材ｍ１が複数設けられる。一端Ｅ１は、ファイバ束１０と接する。他端Ｅ２には、複数のシングルコアファイバ１００それぞれに対応する複数の第１凹部Ｄ１が形成される。
【００３７】
図４Ｂに示すように、第２基材２００ｂには、一端Ｅ３及び他端Ｅ４を有する第２部材ｍ２が複数設けられる。一端Ｅ３には、複数の第１凹部Ｄ１に対応する複数の第２凹部Ｄ２が形成される。他端Ｅ４には、複数の第２凹部Ｄ２に対応する一の第３凹部Ｄ３が形成される。
【００３８】
図４Ｃに示すように、第３基材２００ｃには、一端Ｅ５及び他端Ｅ６を有する第３部材ｍ３が複数設けられる。一端Ｅ５には、第３凹部Ｄ３に対応する一の第４凹部Ｄ４が形成される。他端Ｅ６には、第４凹部Ｄ４に対応する一の第５凹部Ｄ５が形成される。
【００３９】
図４Ｄに示すように、第４基材２００ｄには、一端Ｅ７及び他端Ｅ８を有する第４部材ｍ４が複数設けられる。一端Ｅ７には、第５凹部Ｄ５に対応する一の第６凹部Ｄ６が形成される。他端Ｅ８は、マルチコアファイバ１と接する。
【００４０】
第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄの製造方法は、たとえば、国際公開第２０１０／０３２５１１号に記載の方法を応用することが可能である。第１基材２００ａを例に述べると、媒体Ａ１により構成される本体部Ｂ１（図４Ａ参照）の表面に媒体Ａ１と同様の樹脂からなる樹脂部Ｂ２（図４Ａ参照）を形成する。そして、マスター型（図示なし）を用いて樹脂部Ｂ２に第１凹部Ｄ１を形成する。或いは、第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄの製造方法として、ガラスナノインプリント技術を応用してもよい。すなわち、媒体Ａ１により構成された本体部Ｂ１に直接、第１凹部Ｄ１を形成してもよい。
【００４１】
ここで、本実施形態における結合部材２０の製造方法について述べる。まず、製造装置（図示なし）は、第１基材２００ａと第２基材２００ｂとを積層する（Ｓ１０。図４Ｂ参照）。具体的に、製造装置は、第１基材２００ａにおける複数の第１凹部Ｄ１と、第２基材２００ｂにおける複数の第２凹部Ｄ２とを対向させる。さらに製造装置はその状態で、第１基材２００ａと第２基材２００ｂとを積層する（図４Ｂ参照）。第１凹部Ｄ１及び第２凹部Ｄ２により、第１基材２００ａと第２基材２００ｂとの間には複数の空間（隙間）が形成される。
【００４２】
製造装置は、第２基材２００ｂと第３基材２００ｃとを積層する（Ｓ１１）。具体的に、製造装置は、Ｓ１０で作成されたユニットにおける第２基材２００ｂの他端Ｅ４に形成された第３凹部Ｄ３と、第３基材２００ｃの一端Ｅ５に形成された第４凹部Ｄ４とを対向させる。さらに製造装置はその状態で、第２基材２００ｂと第３基材２００ｃとを積層する（図４Ｃ参照）。第３凹部Ｄ３及び第４凹部Ｄ４により、第２基材２００ｂと第３基材２００ｃとの間には空間（隙間）が形成される。
【００４３】
製造装置は、第３基材２００ｃと第４基材２００ｄとを積層する（Ｓ１２）。具体的に、製造装置は、Ｓ１１で作成されたユニットにおける第３基材２００ｃの他端Ｅ６に形成された第５凹部Ｄ５と、第４基材２００ｄの一端Ｅ７に形成された第６凹部Ｄ６とを対向させる。さらに製造装置はその状態で、第３基材２００ｃと第４基材２００ｄとを積層する（図４Ｄ参照）。第５凹部Ｄ５及び第６凹部Ｄ６により、第３基材２００ｃと第４基材２００ｄとの間には空間（隙間）が形成される。なお、各基材は、積層した状態で接着される。この接着時の位置調整は、たとえば、各基材に設けられたアライメントマークにより行うことが可能である。
【００４４】
製造装置は、第１凹部Ｄ１及び第２凹部Ｄ２により形成される空間にノズルＮを介して樹脂を注入し、第１レンズ部Ｒ１を作成する（Ｓ１３。図４Ｅ参照）。本実施形態において注入される樹脂は、媒体Ａ２である。各部材における第１レンズ部Ｒ１は、複数の凸レンズ部２１ａにより構成される。
【００４５】
製造装置は、第３凹部Ｄ３及び第４凹部Ｄ４により形成される空間にノズルＮを介して樹脂を注入し、第２レンズ部Ｒ２を作成する（Ｓ１４。図４Ｆ参照）。本実施形態において注入される樹脂は、媒体Ａ２である。各部材における第２レンズ部Ｒ２は、一の凸レンズ部２２ａにより構成される。
【００４６】
製造装置は、第５凹部Ｄ５及び第６凹部Ｄ６により形成される空間にノズルＮを介して樹脂を注入し、第３レンズ部Ｒ３を作成する（Ｓ１５。図４Ｇ参照）。本実施形態において注入される樹脂は、媒体Ａ２である。各部材における第３レンズ部Ｒ３は、一の凸レンズ部２２ｂにより構成される。その後、Ｓ１５までで作成されたユニットに対して一括で製造誤差等を確認するための検査が行われる。
【００４７】
そして製造装置は、Ｓ１５の後、積層された基材を部材Ｍ毎に切断し、個片化する（Ｓ１６；図４Ｈ参照）。なお、図４Ｈにおける破線は、切断する部分を示すラインＬに対応する。詳細に説明すると、製造装置は、第１レンズ部Ｒ１、第２レンズ部Ｒ２及び第３レンズ部Ｒ３が作成された後、第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄを第１部材ｍ１〜第４部材ｍ４により構成される部材Ｍ毎に切断する。個片化された各ユニットは、それぞれ個別に検査される。この個片化された一のユニット（部材Ｍ）が、一の結合部材２０に対応する。
【００４８】
なお、Ｓ１３〜Ｓ１５における樹脂の注入（樹脂の充填）方法として、様々な方法を採用することが可能である。たとえば、国際公開第２０１１−０５５６５５号に記載された技術を応用することが可能である。また、たとえば、図４Ｅに示す積層された基材（第１基材２００ａ〜第４基材２００ｄ）を９０度回転させた状態で、第１凹部Ｄ１及び第２凹部Ｄ２により形成される空間の下側にノズルＮを配置する。そして、ノズルＮが空間の下方から上方に向けて樹脂を注入する。この工程により、空間内の空気を抜きながら樹脂を充填できる。よって、空気溜まりなく樹脂を充填できる。または、樹脂を注入する側と反対側に減圧手段を設け、空間内を減圧しながら樹脂を注入してもよい。この工程により、空気溜まりなく樹脂を充填することが可能である。
【００４９】
また、ノズルＮを介して空間に注入される媒体は樹脂に限られない。たとえば、各基材よりも軟化点が低く、且つ粘度が低いガラス等を樹脂の代わりに用いてもよい。なお、「粘度が低い」とは、空間に充填できる程度の粘度を示す。
【００５０】
また、結合部材２０の製造方法は上記例に限られない。たとえば、製造装置は、第１基材２００ａ及び第２基材２００ｂを積層する（Ｓ１０）。その後、製造装置はノズルＮを介して樹脂を注入する（Ｓ１３）。次に、製造装置は、第２基材２００ｂ及び第３基材２００ｃを積層する。（Ｓ１１）。その後、製造装置はノズルＮを介して樹脂を注入する（Ｓ１４）。最後に、製造装置は、第３基材２００ｃ及び第４基材２００ｄを積層する（Ｓ１２）。その後、製造装置はノズルＮを介して樹脂を注入する（Ｓ１５）。すなわち、製造装置は、各基材を積層する度に空間に樹脂（媒体Ａ２）を注入する工程を経ることにより結合部材２０を製造することも可能である。
【００５１】
［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００５２】
本実施形態に係る結合部材２０の一端は、クラッドで覆われた一のコア（シングルコアファイバ１００）を複数束ねて構成された第１光導波路（ファイバ束１０）に接する。結合部材２０の他端は、それぞれがクラッドで覆われた複数のコアにより構成された第２光導波路（マルチコアファイバ１）に接する。結合部材の一端と他端の間には所定の媒体が充填される。結合部材２０の一端又は他端から入射した光それぞれは、モードフィールド径が変更される。またモードフィールド径が変更された光の間隔が変更される。この光は、結合部材２０に対する光の入射側と反対側に位置するマルチコアファイバ１のコアＣｋまたはファイバ束１０におけるシングルコアファイバ１００に導かれる。
【００５３】
以上のような構成によれば、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１との間に空気層を介することを回避可能である。よって、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１とを結合する際に、結合効率の低下を抑制することができる。
【００５４】
具体的には、結合部材２０は、第１光学系２１と、第２光学系２２とを有する。たとえば第１光学系２１は、シングルコアファイバ１００から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する。第２光学系２２は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更する。
【００５５】
また、媒体は、屈折率の異なる第１媒体（媒体Ａ１）及び第２媒体（媒体Ａ２）を含む。第１光学系２１は、第１媒体中に第２媒体により構成される複数のレンズ（凸レンズ部２１ａ）がアレイ状に配置されて構成される。第２光学系２２では、第１媒体中に第２媒体により構成される両側テレセントリック光学系を構成するレンズ（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）が配置される。
【００５６】
このように、媒体Ａ１及び媒体Ａ２で充填された結合部材２０は、凸レンズ部２１ａによりたとえばシングルコアファイバ１００から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する。さらに結合部材２０は両側テレセントリックな光学系（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）によりモードフィールド径が変更された光の間隔を変更してマルチコアファイバ１のコアＣｋへ導く。従って、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１との間に空気層を介する状況を回避可能である。よって、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１とを結合する際に、結合効率の低下を抑制することができる。また、このように媒体で一体的に作成する結合部材２０の、小型化を図ることが可能である。
【００５７】
また、本実施形態に係る結合部材２０において、第１媒体（媒体Ａ１）の屈折率は、シングルコアファイバ１００のコアＣの屈折率またはマルチコアファイバ１のコアＣｋの屈折率と等しいか若しくは実質的に同等である。第１媒体とコアＣ（コアＣｋ）との屈折率の差は、光損失を抑えるために２％以内であることが望ましい。
【００５８】
このように、光を伝送するコア（コアＣまたはコアＣｋ）と同じ材料で媒体Ａ１を構成することにより、コアからの光は、光量を保ったまま凸レンズ部２１ａ等に入射する。すなわち、本実施形態の結合部材２０によれば、光の結合効率の低下を更に抑制することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態に係る製造方法は、結合部材２０を製造することができる。この製造方法は、第１基材２００ａと第２基材２００ｂとを積層する工程を有する。
第１基材２００ａには、一端Ｅ１及び他端Ｅ２を有する第１部材ｍ１が複数設けられる。一端Ｅ１は、ファイバ束１０と接する。他端Ｅ２には、複数のシングルコアファイバ１００それぞれに対応する複数の第１凹部Ｄ１が形成される。
第２基材２００ｂには、一端Ｅ３及び他端Ｅ４を有する第２部材ｍ２が複数設けられる。一端Ｅ３には、複数の第１凹部Ｄ１に対応する複数の第２凹部Ｄ２が形成される。他端Ｅ４には、複数の第２凹部Ｄ２に対応する一の第３凹部Ｄ３が形成される。この積層工程では、第１凹部Ｄ１と第２凹部Ｄ２とを対向させた状態で、第１基材２００ａと第２基材２００ｂとが積層される。
また、この製造方法は、第２基材２００ｂと第３基材２００ｃとを積層する工程を有する。第３基材２００ｃには、一端Ｅ５及び他端Ｅ６を有する第３部材ｍ３が複数設けられる。一端Ｅ５には、第３凹部Ｄ３に対応する一の第４凹部Ｄ４が形成される。他端Ｅ６には、第４凹部Ｄ４に対応する一の第５凹部Ｄ５が形成される。この積層工程では、第３凹部Ｄ３と第４凹部Ｄ４とを対向させた状態で、第２基材２００ｂと第３基材２００ｃとが積層される。
また、この製造方法は、第３基材２００ｃと第４基材２００ｄとを積層する工程を有する。第４基材２００ｄには、一端Ｅ７及び他端Ｅ８を有する第４部材ｍ４が複数設けられる。一端Ｅ７には、第５凹部Ｄ５に対応する一の第６凹部Ｄ６が形成される。他端Ｅ８は、第５凹部Ｄ５と第６凹部Ｄ６とを対向させた状態で、マルチコアファイバ１と接する。
また、この製造方法は、第１凹部Ｄ１及び第２凹部Ｄ２により形成される空間に樹脂を注入することにより、第１レンズ部Ｒ１を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第３凹部Ｄ３及び第４凹部Ｄ４により形成される空間に樹脂を注入することにより、第２レンズ部Ｒ２を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第５凹部Ｄ５及び第６凹部Ｄ６により形成される空間に樹脂を注入することにより、第３レンズ部Ｒ３を作成する工程を有する。また、この製造方法は、第１レンズ部Ｒ１、第２レンズ部Ｒ２及び第３レンズ部Ｒ３が作成された後、積層された基材を第１部材ｍ１〜第４部材ｍ４により構成される部材Ｍ毎に切断し、個片化する工程を有する。
【００６０】
このような製造方法を用いることにより、複数の結合部材２０を一度に且つ容易に製造することができる。また、各レンズ部はレンズ径が小さく、また非常に薄いためレンズ単体としての成形は困難である。しかし、このような製造方法を用いることにより、レンズ部を容易に形成することができる。すなわち、小型の結合部材２０を容易に製造することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る結合部材２０の構成について説明する。図５は、結合部材２０、ファイバ束１０及びマルチコアファイバ１の軸方向の断面を示す概念図である。本実施形態では、結合部材２０を構成する第１光学系２１及び第２光学系２２としてＧＲＩＮレンズを使用する例を述べる。なお、第１実施形態と同様の構成等については詳細な説明を省略する。
【００６２】
［結合部材の構成］
本実施形態における結合部材２０は、ＧＲＩＮレンズを有する。ＧＲＩＮレンズとは、レンズを構成する媒体をイオン交換処理することにより、レンズ内の屈折率分布を調整し、拡散する光を曲げて光を集める屈折率分布型のレンズである。つまりＧＲＩＮレンズは、イオン交換の処理方法により屈折率分布を調整することができる。ＧＲＩＮレンズとしては、たとえば、セルフォックレンズ（「セルフォック」は登録商標）を用いることができる。
【００６３】
第１光学系２１はＧＲＩＮレンズＳＬ１を有する。ＧＲＩＮレンズＳＬ１は、ファイバ束１０（複数のシングルコアファイバ１００）から入射された光のモードフィールド径を変更するよう屈折率が調整された媒体により構成される。本実施形態において、ＧＲＩＮレンズＳＬ１は、ファイバ束１０を構成するシングルコアファイバ１００の数に対応し、複数設けられる。ＧＲＩＮレンズＳＬ１は、「第１ＧＲＩＮレンズ」の一例である。
【００６４】
また、本実施形態における複数のＧＲＩＮレンズＳＬ１それぞれは、第１光学部材ＳＬ１ａ及び第２光学部材ＳＬ１ｂを有する。第１光学部材ＳＬ１ａは、一端がファイバ束１０と接する。また、シングルコアファイバ１００から入射して拡散する光をコリメートするように、第１光学部材ＳＬ１ａの屈折率分布が調整される。第２光学部材ＳＬ１ｂは、一端が第１光学部材ＳＬ１ａの他端と接する。また、第１光学部材ＳＬ１ａでコリメートされた光を収束するように、第２光学部材ＳＬ１ｂの屈折率分布が調整される。第２光学部材ＳＬ１ｂで収束された光（結像点ＩＰにおける光）のモードフィールド径は、シングルコアファイバ１００からの光のモードフィールド径に比べ拡大される。第１光学部材ＳＬ１ａ及び第２光学部材ＳＬ１ｂは、接着剤等により固定されることで一体のＧＲＩＮレンズＳＬ１を構成する。接着剤は、媒体の屈折率と同程度の屈折率を有する。
【００６５】
第２光学系２２はＧＲＩＮレンズＳＬ２を有する。ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更するよう屈折率が調整された媒体により構成される。本実施形態において、ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、複数のＧＲＩＮレンズＳＬ１からの光が入射するよう一つだけ設けられる。ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、「第２ＧＲＩＮレンズ」の一例である。
【００６６】
また、本実施形態におけるＧＲＩＮレンズＳＬ２は、第３光学部材ＳＬ２ａ及び第４光学部材ＳＬ２ｂを有する。第３光学部材ＳＬ２ａは、一端が第２光学部材ＳＬ１ｂの他端と接する。また、複数の第２光学部材ＳＬ１ｂからの光それぞれをコリメートするように、第３光学部材ＳＬ２ａの屈折率分布が調整される。第４光学部材ＳＬ２ｂの一端は、第３光学部材ＳＬ２ａの他端と接する。また、第４光学部材ＳＬ２ｂの他端は、マルチコアファイバ１と接する。また、第３光学部材ＳＬ２ａからの光を収束するように、第４光学部材ＳＬ２ｂの屈折率分布が調整される。第４光学部材ＳＬ２ｂで収束された光は、対応するマルチコアファイバ１の各コアＣｋに入射する。第３光学部材ＳＬ２ａ及び第４光学部材ＳＬ２ｂは、接着剤等により固定されることで一体のＧＲＩＮレンズＳＬ２を構成する。そして、第２光学部材ＳＬ１ｂ及び第３光学部材ＳＬ２ａが接着剤等により固定されることで、結合部材２０は一体に構成される。
【００６７】
第１実施形態で述べたように、光の結合損失を抑えるためには、シングルコアファイバ１００からの光のモードフィールド径とマルチコアファイバ１の各コアＣｋに入射する光のモードフィールド径とが等しいことが望ましい。一方、ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、光の間隔を狭める光学系である。つまり、ＧＲＩＮレンズＳＬ２を透過した光それぞれのモードフィールド径は縮小される。従って、ＧＲＩＮレンズＳＬ１は、ＧＲＩＮレンズＳＬ２によりモードフィールド径が縮小される倍率を考慮した拡大光学系として構成されることが望ましい。
【００６８】
なお、ＧＲＩＮレンズＳＬ１及びＧＲＩＮレンズＳＬ２は、複数の光学部材により構成される必要はない。ＧＲＩＮレンズＳＬ１及びＧＲＩＮレンズＳＬ２は、それぞれの機能を達成できるように屈折率が調整された媒体から構成されればよい。すなわち、ＧＲＩＮレンズＳＬ１及びＧＲＩＮレンズＳＬ２は、それぞれ一の光学部材で構成されてもよい。
【００６９】
［光の進み方について］
次に、図５を参照して、本実施形態の結合部材２０を透過する光の進み方について説明する。本実施形態では、ファイバ束１０から光が出射する構成について説明する。
【００７０】
まず、複数のシングルコアファイバ１００内それぞれに設けられたコアＣの端面Ｃａから光が出射される。各端面Ｃａから出射された光それぞれは、第１光学部材ＳＬ１ａでコリメートされ、第２光学部材ＳＬ１ｂに入射する。第２光学部材ＳＬ１ｂに入射した光は、第２光学部材ＳＬ１ｂを構成する媒体の屈折率分布により収束される。第２光学部材ＳＬ１ｂを透過した光それぞれは、モードフィールド径が拡大された状態で結像点ＩＰにおいて結像する。シングルコアファイバ１００からの光が第１光学部材ＳＬ１ａを構成する媒体内を通過する場合空気層による反射等を抑制可能である。同様に第１光学部材ＳＬ１ａからの光が第２光学部材ＳＬ１ｂを構成する媒体内を通過する場合、空気層による反射等を抑制可能である。よって、結合効率の低下を抑制できる。
【００７１】
第２光学部材ＳＬ１ｂを透過した光それぞれは、結像点ＩＰを二次光源として第３光学部材ＳＬ２ａに入射する。本実施形態では、結像点ＩＰが、ＧＲＩＮレンズＳＬ１とＧＲＩＮレンズＳＬ２との境界に位置するよう、各ＧＲＩＮレンズの屈折率が調整される。
【００７２】
第３光学部材ＳＬ２ａに入射した光それぞれは、第３光学部材ＳＬ２ａを構成する媒体の屈折率分布に基づいてコリメートされた状態で第３光学部材ＳＬ２ａを通過する、さらにそれらの光それぞれは、第４光学部材ＳＬ２ｂに入射する。そして、第４光学部材ＳＬ２ｂに入射した光は、第４光学部材ＳＬ２ｂを構成する媒体の屈折率分布に基づいて収束される。さらにその光は、互いの間隔が狭められた状態でマルチコアファイバ１の複数のコアＣｋに対し入射する。第２光学部材ＳＬ１ｂから入射された光が第３光学部材ＳＬ２ａを構成する媒体内を通過する場合空気層による反射等を抑制可能である。同様に第３光学部材ＳＬ２ａからの光が第４光学部材ＳＬ２ｂを構成する媒体内を通過する場合、空気層による反射等を抑制可能である。よって、結合効率の低下を抑制できる。
【００７３】
［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００７４】
本実施形態に係る結合部材２０における第１光学系２１は、ＧＲＩＮレンズＳＬ１を有する。ＧＲＩＮレンズＳＬ１は、光路（シングルコアファイバ１００）からの光のモードフィールド径を変更するよう屈折率が調整された媒体により構成される。また、結合部材２０における第２光学系２２は、ＧＲＩＮレンズＳＬ２を有する。モードフィールド径が変更された光の間隔を変更するように、ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、屈折率が調整された媒体により構成される。
【００７５】
具体的には、複数のＧＲＩＮレンズＳＬ１はそれぞれ、第１光学部材ＳＬ１ａと第２光学部材ＳＬ１ｂとを有する。第１光学部材ＳＬ１ａは、シングルコアファイバ１００からの光をコリメートする。第２光学部材ＳＬ１ｂは、第１光学部材ＳＬ１ａからの光を収束する。ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、第３光学部材ＳＬ２ａと第４光学部材ＳＬ２ｂとを有する。第３光学部材ＳＬ２ａは、複数の第２光学部材ＳＬ１ｂからの光それぞれをコリメートする。第４光学部材ＳＬ２ｂは、第３光学部材ＳＬ２ａからの光を収束する。
【００７６】
このように、所定の媒体で充填されたＧＲＩＮレンズＳＬ１は、シングルコアファイバ１００からの光それぞれのモードフィールド径を変更する。また、所定の媒体で充填されたＧＲＩＮレンズＳＬ２は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更してマルチコアファイバ１のコアＣｋへ導く。従って、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１との間に空気層を介する状況を回避可能である。すなわち、本実施形態のようなＧＲＩＮレンズを用いた構成であっても、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１とを結合する際に、結合効率の低下を抑制することができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
次に、図６を参照して、第３実施形態に係る結合部材２０の構成について説明する。図６は、結合部材２０、ファイバ束１０及びマルチコアファイバ１の軸方向の断面を示す概念図である。本実施形態では、結合部材２０を構成する第１光学系２１として複数のファイバＦｋを使用し、第２光学系２２としてＧＲＩＮレンズＳＬ２を使用する例を述べる。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成等については詳細な説明を省略する。
【００７８】
［結合部材の構成］
本実施形態における結合部材２０は、第１実施形態及び第２実施形態と同様、第１光学系２１及び第２光学系２２を有する。
【００７９】
第１光学系２１は、媒体として、複数のファイバＦｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有する。ファイバＦｋの一端は、シングルコアファイバ１００と接する。ファイバＦｋは、シングルコアファイバ１００からの光それぞれのモードフィールド径を変更する。ファイバＦｋは、光を伝送するコアＣｆ及びコアＣｆを覆うクラッド３を含んで構成される。シングルコアファイバ１００と接する入射端におけるコアＣｆの径は、シングルコアファイバ１００のコアＣの径とほぼ同じである。ファイバＦｋは、ファイバ束１０を構成するシングルコアファイバ１００の数と等しい数だけ設けられる。
【００８０】
また、ファイバＦｋは、入射端と出射端でコア径が異なる。具体的に、ファイバＦｋは、シングルコアファイバ１００と接する入射端におけるコアＣｆの径よりも、ＧＲＩＮレンズＳＬ２と接する出射端におけるコアＣｆの径のほうが大きくなるよう構成される。ファイバＦｋのコアＣｆを通過する光は、出射端に近づくにつれてモードフィールド径が大きくなる。
【００８１】
ファイバＦｋは、たとえば以下の方法により製造される。まず、一本のファイバの一部に対して熱を加え、ファイバを切断する。切断したファイバの端面に対して更に熱処理を行うことにより、一端のコア径が他端のコア径より大きいファイバＦｋを得ることができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、第１光学系２１を構成するファイバＦｋとシングルコアファイバ１００とが別体である。しかしながら、本実施形態はこの例に限られない。たとえば、上記製造方法でシングルコアファイバ１００を製造することにより、シングルコアファイバ１００とファイバＦｋとを一体で製造することも可能である。このように、シングルコアファイバ１００とファイバＦｋとを一体で製造することにより、シングルコアファイバ１００とファイバＦｋとのアライメント調整が不要となる。
【００８３】
本実施形態における第２光学系２２として、第２実施形態と同様のＧＲＩＮレンズＳＬ２が用いられる。ＧＲＩＮレンズＳＬ２の一端は、ファイバＦｋの出射端と接する。また、ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、複数のファイバＦｋそれぞれでモードフィールド径が変更された光の間隔を変更するよう屈折率が調整された媒体から構成される。
【００８４】
［光の進み方について］
次に、図６を参照して、本実施形態の結合部材２０を透過する光の進み方について説明する。本実施形態では、ファイバ束１０から光が出射する構成について説明する。
【００８５】
まず、複数のシングルコアファイバ１００内それぞれに設けられたコアＣの端面Ｃａから光が出射される。各端面Ｃａから出射された光それぞれは、ファイバＦｋでモードフィールド径が拡大され、ＧＲＩＮレンズＳＬ２に入射する。シングルコアファイバ１００からの光がファイバＦｋ（コアＣｆ）を構成する媒体内を通過する場合、空気層による反射等が起きない。よって、結合効率の低下を抑制できる。
【００８６】
ＧＲＩＮレンズＳＬ２に入射した光それぞれは、第２光学系２２を構成する媒体の屈折率分布に基づいて収束され、且つ互いの間隔が狭められた状態でマルチコアファイバ１の複数のコアＣｋに対し入射する。ファイバＦｋ（コアＣｆ）からの光がＧＲＩＮレンズＳＬ２を構成する媒体内を通過する場合、空気層による反射等を抑制可能である。よって、結合効率の低下を抑制できる。
【００８７】
［作用・効果］
本実施形態の作用及び効果について説明する。
【００８８】
本実施形態に係る結合部材２０における第１光学系２１は、媒体として、シングルコアファイバ１００からの光それぞれのモードフィールド径を変更する複数のファイバＦｋを有する。第２光学系２２は、ＧＲＩＮレンズＳＬ２を有する。ＧＲＩＮレンズＳＬ２は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更するよう屈折率が調整された媒体により構成される。
【００８９】
このように、所定の媒体としてのファイバＦｋは、シングルコアファイバ１００から入射された光それぞれのモードフィールド径を変更する。また、所定の媒体で充填されたＧＲＩＮレンズＳＬ２は、モードフィールド径が変更された光の間隔を変更してマルチコアファイバ１のコアＣｋへ導く。従って、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１との間に空気層を介する状況を回避可能である。すなわち、本実施形態のように、入射端と出射端でコア径が異なるファイバＦｋ及びＧＲＩＮレンズＳＬ２を用いた構成であっても、ファイバ束１０とマルチコアファイバ１とを結合する際に、結合効率の低下を抑制することができる。
【００９０】
［変形例１］
上記実施形態において、結合部材２０を介してマルチコアファイバ１とファイバ束１０とを接続する場合、それぞれの接続部分で回転方向のアライメント調整が必要になる。本変形例では、アライメント調整が不要となる構成について説明する。以下、マルチコアファイバ１と結合部材２０との接続に関して説明する。なお、結合部材２０とファイバ束１０との接続でも同様の構成を用いることが可能である。
【００９１】
図７Ａは、結合部材２０の端面を示す図である。図７Ｂは、マルチコアファイバ１の端面を示す図である。図７Ｃは、図７Ａ及び図７ＢにおけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【００９２】
図７Ａ及び図７Ｃに示すように、結合部材２０の端面（マルチコアファイバ１と接続される側の端面）には、被嵌合部Ｆ１が設けられる。被嵌合部Ｆ１としては、たとえば、結合部材２０の端面に少なくとも２つの穴部Ｈｋ（ｋ＝１〜ｎ）が設けられる。本変形例では、穴部Ｈ１〜穴部Ｈ３の３つが設けられる。
【００９３】
図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、マルチコアファイバ１のクラッド２の端面２ａ（結合部材２０と接続される側の端面）には、嵌合部Ｆ２が設けられる。嵌合部Ｆ２としては、たとえば、端面２ａに少なくとも２つの突起部Ｐｋ（ｋ＝１〜ｎ）が設けられる。本変形例では、穴部Ｈ１〜穴部Ｈ３に対応する突起部Ｐ１〜突起部Ｐ３の３つが設けられる。突起部Ｐｋのサイズは、穴部Ｈｋのサイズとほぼ同じ大きさに形成される。
【００９４】
図７Ｃに示すように、結合部材２０とマルチコアファイバ１とを接続する際、突起部Ｐｋと穴部Ｈｋとが嵌合するように接続することで、結合部材２０の端面に対するマルチコアファイバ１の端面１ｂの位置が定まる。すなわち、回転方向のアライメント調整が不要となる。なお、結合部材２０の端面に嵌合部Ｆ２を設け、クラッド２の端面２ａに被嵌合部Ｆ１を設けることも可能である。
【００９５】
［変形例２］
上記実施形態における第１光学系２１と第２光学系２２とは任意の組み合わせが可能である。たとえば、結合部材２０は、第１光学系２１として第２実施形態におけるＧＲＩＮレンズＳＬ１を有してもよい。また結合部材２０は、第２光学系２２として第１実施形態における両側テレセントリック光学系（凸レンズ部２２ａ、凸レンズ部２２ｂ）を有することも可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１  マルチコアファイバ
１ｂ  端面
２  クラッド
２ａ  端面
１０  ファイバ束
２０  結合部材
２１  第１光学系
２１ａ  凸レンズ部
２２  第２光学系
２２ａ、２２ｂ  凸レンズ部
１００  シングルコアファイバ
１０１  クラッド
Ａ１、Ａ２  媒体
Ｃ、Ｃｋ  コア
Ｃａ、Ｅｋ  端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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