(57)【要約】【課題】  レーザの照射方向の制御などが容易であり、安定して良好な光学特性が得られるレンズと光ファイバとの融着接続方法を提供する。【解決手段】  １本または２本の光ファイバ３の端面４をレンズ１の端面２に当接または近接させ、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂが前記レンズ１の端面２上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射してレンズ１と光ファイバ３とを融着接続する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本または２本の光ファイバの端面をレンズの端面と当接または近接するように向かい合わせ、２本のレーザ光が前記レンズの端面上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射して、前記レンズと前記光ファイバとを融着接続することを特徴とするレンズと光ファイバとの融着接続方法。
【請求項２】
前記レンズの端面上において、前記光ファイバの中心を前記レンズの中心からずれた位置に位置させ、前記２本のレーザ光の照射中心同士を結ぶ線が、前記レンズの中心と前記光ファイバの中心とを結ぶ線と直交するように前記ＣＯ２レーザを照射することを特徴とする請求項１に記載のレンズと光ファイバとの融着接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズと光ファイバとを融着接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば光通信分野において、誘電体多層膜フィルタの両側にそれぞれ光ファイバコリメータを配置し、これら一対の光ファイバコリメータのビーム出射面を誘電体多層膜フィルタに向かい合わせることにより構成した光機能部品が知られている。この種の光機能部品では、光ファイバを伝播してきた光を誘電体多層膜フィルタ等の光機能素子に入射させるときに光ファイバからの出射光のビーム径を拡大させたり、逆に、光機能素子からの出射光を光ファイバに入射させるときに光機能素子からの出射光を光ファイバに集光させたりするため、光ファイバをコリメートレンズと接続してなる光ファイバコリメータが用いられている。
【０００３】
従来、レンズと光ファイバとを接続する場合には、光ファイバをキャピラリに挿入し、このキャピラリとレンズとを円筒状の筐体内に収容して接着剤で固定する方法がとられることが多い。このとき、光ファイバとレンズとの間で生じた反射光が光ファイバに再入射すると、戻り光として光ファイバを伝播し、光通信システムに悪影響を及ぼすおそれがある。それを踏まえて、レンズの光ファイバが接続される側の端面（これを後端面という場合がある。）を光軸に対して斜めに形成したり、光ファイバの中心をレンズの中心からずらして（オフセットさせて）接続し、コリメートレンズの後端面における反射光が光ファイバに再入射しない構成とすることが多い。
【０００４】
しかし、光ファイバの端面とレンズの後端面との間に空間が介在する場合には、空気との屈折率差によって反射が生じ、この反射光が漏光として損失となるので、損失を抑制するためには、光ファイバの端面およびレンズの後端面に反射防止のためのＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートを施す必要がある。このように、キャピラリを用いて光ファイバを固定した場合には、キャピラリやレンズの後端面を斜めに形成するための研磨工程や、反射防止のためのＡＲ工程が必要となり、工数の増加という問題がある。また、接着剤の劣化等に伴い、長期信頼性が低下するおそれがある。
【０００５】
上述の問題に対して、長期信頼性と工数削減を目的として、光ファイバとレンズとを直接融着接続する方法の提案がある（例えば特許文献１参照）。光ファイバとレンズとを融着接続することにより、光ファイバとレンズとの界面における反射を防止し、レンズ後端面等の研磨工程やＡＲ工程を省略することが可能となる。
【特許文献１】米国特許第６７５８９３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバとレンズの融着に使用される加熱源としてはアーク放電やＣＯ２レーザなどが考えられる。アーク放電による融着は、一般的に制御が難しく、所望の位置にアークを発生させることが困難である。レンズの熱容量は光ファイバ先端部の熱容量よりもかなり大きいので、融着に際して両者を略同等に溶融させるためには、レンズを選択的に多く加熱する必要がある。しかし、アーク放電ではレンズを選択的に溶融させることが難しいため、安定して良好な光学特性を得ることは難しい。
【０００７】
一方、ＣＯ２レーザは直進性が高いため、レンズを選択的に多く加熱することが可能である。しかし、特許文献１の記載の融着接続方法は、当該明細書の第２図および第４図に図示されているように、１本または２本の光ファイバを反射鏡に設けた穴に挿通し、前記光ファイバをこれと接続しようとする光学要素（例えばレンズ）に向かい合わせ、前記反射鏡に環状（ａｎｎｕｌａｒ）のレーザ光を照射して反射したビームを前記光学要素に集光する方法であり、レーザ光の照射方向の制御などが困難であるなど、多くの課題を残しているものである。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光の照射方向の制御などが容易であり、安定して良好な光学特性が得られるレンズと光ファイバとの融着接続方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、１本または２本の光ファイバの端面をレンズの端面に当接または近接するように向かい合わせ、２本のレーザ光が前記レンズの端面上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射して、前記レンズと前記光ファイバとを融着接続することを特徴とするレンズと光ファイバとの融着接続方法を提供する。
前記レンズの端面上において、前記光ファイバの中心を前記レンズの中心からずれた位置に位置させ、前記２本のレーザ光の照射中心同士を結ぶ線が、前記レンズの中心と前記光ファイバの中心とを結ぶ線と直交するように前記ＣＯ２レーザを照射することは、好ましい態様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズと光ファイバとの融着接続方法によれば、２本のレーザ光をレンズの端面上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射するので、光ファイバの周囲を均一に近い状態で加熱することができ、安定して良好な光学特性および機械的強度が得られるとともに歩留まりの向上が期待できる。２本のレーザ光の照射方向は、それぞれ独立に制御することも可能であり、制御が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１（ａ）に、本発明のレンズと光ファイバとの融着接続方法を行う融着接続装置の一例を示す概略構成図を示す。
この融着接続装置１０は、ＣＯ２レーザ出力装置１１と、ＣＯ２レーザ出力装置１１から出力されたレーザ光１２を１：１のパワー比によって２方向に分岐するハーフミラー１３と、ハーフミラー１３によって分岐された２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射方向をレンズ１の端面２に向けて調整する第１および第２の照射方向調整機構１４ａ，１４ｂと、第２のレーザ光１２ｂの光路を変更する光路変更機構１５を備える。
レンズ１は図示しない固定台などにより所定の位置に固定されている。また、この融着接続装置１０は、レンズ１に対する光ファイバ３の位置を調心できるように、光ファイバ３の端面４の位置を長手方向（図１（ａ）の左右方向）および長手方向に垂直な二方向（図１（ｃ）において、右上〜左下の方向および左上〜右下の２方向）に調整するための調整機構（図示せず）を備える。
【００１２】
レンズ１としては、円柱状のロッドレンズ（ＧＲＩＮレンズともいう）を用いることが望ましい。この種のＧＲＩＮレンズは、その屈折率が、レンズの光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近づくほど小さくなるようにラジアル方向に屈折率分布を有する屈折率分布型レンズである。
この種のＧＲＩＮレンズの中を伝搬される光線は、正弦波状の光路をとって進み、この正弦波状の光路の周期を１ピッチという。ＧＲＩＮレンズをコリメートレンズとして用いる場合、該レンズの長さは、好ましくは約０．２５ピッチ、約０．７５ピッチなど、（２ｎ−１）／４ピッチで表される長さ（ただしｎを自然数とする）が好ましい。
光ファイバ３としては、例えば光ファイバ素線や光ファイバ心線などの先端部から樹脂被覆３ａを除去することにより露出された石英系光ファイバを用いることができる。
レンズ１を構成する材質は、光ファイバ３を構成する材質と融点がほぼ等しいものを用いることが好ましい。例えば、光ファイバ３が石英系光ファイバである場合、レンズ１としては石英系ガラスからなるものを用いることが望ましい。この場合、光ファイバ３とレンズ１の融点がほぼ等しいため、融着接続後に発生する応力が小さく、安定した融着接続が可能になる。
【００１３】
ＣＯ２レーザ出力装置１１は、波長１０．６μｍのＣＯ２レーザを出力する装置である。ＣＯ２レーザ出力装置１１から出力されたレーザ光１２は、ＣＯ２レーザ出力装置１１の出口部１１ａにおいて、例えば直径３．５ｍｍ程度、出力１．５〜２．５Ｗ程度である。
ＣＯ２レーザ出力装置１１の出口部１１ａにはシャッター（図示せず）が内蔵されており、例えばコンピュータ等の制御手段（図示せず）の制御によって自由に開閉が可能である。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、第１および第２の照射方向調整機構１４ａ，１４ｂは、それぞれ全反射ミラー１６ａ，１６ｂと集光レンズ１７ａ，１７ｂとを備える。
ハーフミラー１３の反射光である第１のレーザ光１２ａは、第１の照射方向調整機構１４ａの全反射ミラー１６ａによって光路が変更され、さらに第１の集光レンズ１７ａによって集光されてレンズ１の端面２に照射されるようになっている。
ハーフミラー１３の透過光である第２のレーザ光１２ｂは、全反射ミラーからなる光路変更機構１５によって第２の照射方向調整機構１４ｂの全反射ミラー１６ｂへと光路が変更され、この全反射ミラー１６ｂによって再度光路が変更された後、さらに第２の集光レンズ１７ｂによって集光されてレンズ１の端面２に照射されるようになっている。
【００１５】
照射方向調整機構１４ａ，１４ｂの全反射ミラー１６ａ，１６ｂおよび集光レンズ１７ａ，１７ｂは、レンズ１の端面２におけるレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂの位置および照射範囲１９ａ，１９ｂの広さを調整するため、図１（ａ）の左右方向および紙面に垂直な方向の傾きを変更できるようになっている。このため、第１および第２のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂの位置は、レンズ１の光軸５に垂直な二方向（図１（ｃ）の上下方向および左右方向）に移動させて任意の位置に調整することが可能である。
【００１６】
図１（ｃ）に示すように、レンズ１の端面２における第１，第２のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂの位置は、レンズ１の中心６の位置に対して対称とされている。ここで、端面２におけるレンズ１の中心６とは、レンズ１の光軸５が端面２と交差する点の位置をいう。
これにより、レンズ１の端面２を加熱溶融する際、熱量をより均一に近い状態で与えることができる。また、レンズ１の端面２の位置を基準にして照射方向調整機構１４ａ，１４ｂによるレーザ光１２ａ，１２ｂの光軸調整を行うことも可能になり、精度の良い光軸調整が実現できる。
なお、図１（ｂ），図１（ｃ）に示す矢印２０ａ，２０ｂは、それぞれ第１のレーザ光１２ａおよび第２のレーザ光１２ｂの照射方向を示す。
【００１７】
第１および第２のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射範囲１９ａ，１９ｂの広さは、レンズ１や光ファイバ３の直径などの条件にもよるが、例えば直径４００μｍのレンズ１と直径（クラッド径）１２５μｍの光ファイバ３を融着する場合、１／ｅ２の強度におけるビームの直径が３００μｍ〜１ｍｍ程度という条件を採用することができる。なお、レーザ光１２ａ，１２ｂの強度はビームの中心部で最も強くなっており、中心部から離れるにつれてガウシアン分布に従って強度が弱くなっている。
【００１８】
次に、図１（ａ）に示す融着接続装置１０を用いてレンズ１と光ファイバ３とを融着接続する方法について説明する。なお、図２〜図６は、レンズ１の端面２に１本または２本の光ファイバ３が接続された状態を示し、いずれの図も、レンズ１の端面２を図１（ｃ）と同じ方向から見たものとして図示している。
【００１９】
（１）まず、レンズ１の端面２と光ファイバ３の端面４とを突き合わせ、その位置から所定の距離だけ離して配置する。
（２）次に、ＣＯ２レーザ出力装置１１の出力をＯＮにし、数秒後にシャッターを開いてレーザ光１２を出力する。ここで、レーザ出力開始から数秒間シャッターを閉じておくのは、レーザ出力開始後、数秒間はレーザの出力が安定しないので、その間、融着接続に使用しないようにするためである。
ＣＯ２レーザ出力装置１１から出力されたレーザ光１２は、ハーフミラー１３によって２方向に分岐され、上述したように全反射ミラー１５，１６ａ，１６ｂによって光路変更されたのち、集光レンズ１７ａ，１７ｂによってレンズ１の端面２に照射される。まずは図１（ｂ）に示すように、レンズ１の端面２のみにレーザ光１２ａ，１２ｂを２〜１０秒間ほど照射する（照射時間はレンズ１の長さや材質等の条件により異なる）。
（３）  次に、レーザ光１２ａ，１２ｂを照射した状態のままで光ファイバ３をレンズ１に向かって移動させ、レンズ１に接続する。
（４）  接続後、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射を３〜７秒ほど継続する（照射の継続時間はレンズ１の長さや材質等の条件により異なる）。その後、ＣＯ２レーザ出力装置１１のシャッターを閉じ、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射を停止する。これにより、レンズ１と光ファイバ３とが完全に融着される。
【００２０】
本形態例においては、図１（ｂ）に示すように、レンズ１の端面２に対してレーザ光１２ａ，１２ｂは２方向から照射し、しかもレンズ１の端面２上で一部重なり合うようにしている。これは、一方向からのレーザ照射では、光ファイバ３の影となった部分に充分な熱量を与えられず、熱応力に差ができることで融着の安定性が損なわれることを避けるためである。
【００２１】
レーザ光によって光ファイバを加熱したとき、光ファイバのコア中のドーパントがクラッド側に熱拡散し、コアがＴＥＣ状（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｃｏｒｅ）に拡大する場合がある。光ファイバ３の周囲に与えられる熱量が不均一であると、ドーパントの拡散状態にばらつきが生じ、コアの非円化やそれに起因するＰＤＬ特性（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ）に悪影響が生じるおそれがあるため、好ましくない。
図２に示すように、レーザ光１２ａ，１２ｂを二方向から照射することにより、第１のレーザ光１２ａからは影２１ａになる部分には、第２のレーザ光１２ｂにより充分な熱量を与えることができるし、第２のレーザ光１２ｂからは影２１ｂになる部分には、第１のレーザ光１２ａにより充分な熱量を与えることができる。このため、光ファイバ３の周囲を均一に近い状態で加熱することにより、融着接続の機械的強度が安定するとともに、ＰＤＬ特性への悪影響を抑制することができる。
なお、レーザ光を３方向以上の方向から照射することも考えられるが、レーザ光の光軸の調整が難しくなり、また、融着条件がシビアに（厳しく）なることが予想されるため、好ましくない。
【００２２】
次に、１本の光ファイバ３をレンズ１の中心６からオフセットされた位置に接続する場合の好ましい態様について説明する。
図３に示すように、レンズ１の端面２上において、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８とのなす角度θが約９０°（９０°付近である程度の範囲を許容することができ、９０°に等しくてもよい）となるようにレーザ光１２ａ，１２ｂを照射した場合、すなわち、照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２が、レンズ１および光ファイバ３の中心６，７同士を結ぶ線８とほぼ直交する場合、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂの位置が光ファイバ３の位置から外れるので、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ付近の照射強度の強い部分が光ファイバ３の側面に直接照射されることが避けられる。これにより、光ファイバ３がシビアな状態で加熱されることを避けることができ、安定して良好な光学特性を得ることができる。
ここで、図３では光ファイバ３の中心７の位置が図３中の上側にずらされている場合を図示したが、図３中の下側にずらされている場合も同様である。
なお、照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１および光ファイバ３の中心６，７同士を結ぶ線８とがなす角度θを定義する場合、第１のレーザ光１２ａと第２のレーザ光１２ｂとを区別する必要はなく、角度の符号も考慮する必要もないので、本発明において前記角度θは、０°以上９０°以下の範囲で定義するものとする。
【００２３】
図４に示すように、レンズ１の端面２上において、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２が、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８と重なり合うようにレーザ光１２ａ，１２ｂを照射した場合、すなわち、照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１および光ファイバ３の中心６，７同士を結ぶ線８とがなす角度θがほぼ０°である場合、第１のレーザ光１２ａの照射中心１８ａが光ファイバ３の位置と重なり合うので、照射中心１８ａを光ファイバ３からずらしたときよりも多くの熱量を与えることになる。この場合、例えば、第２のレーザ光１２ｂとして第１のレーザ光１２ａよりも出力が強いものを用いたり、第１のレーザ光１２ａのビーム強度を部分的に減衰させるなどして、光ファイバ３が第１のレーザ光１２ａから受ける熱量と第２のレーザ光１２ｂから受ける熱量とを釣り合わせるなどの工夫も可能であるが、融着接続装置１０の構成を複雑にするおそれがある。
なお、図４では光ファイバ３の中心７の位置が第１のレーザ光１２ａの照射方向２０ａの上流側にずらされている場合を図示したが、第２のレーザ光１２ｂの照射方向２０ｂの上流側にずらされている場合でも同様である。ただし、上記説明において第１のレーザ光１２ａと第２のレーザ光１２ｂとを読み替えるものとする。
【００２４】
次に、２本の光ファイバ３，３をレンズ１の中心６からオフセットされた位置に接続する場合の好ましい態様について説明する。
図５に示すように、レンズ１の端面２上において、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８とのなす角度θが約９０°約９０°（９０°付近である程度の範囲を許容することができ、９０°に等しくてもよい）となるようにレーザ光１２ａ，１２ｂを照射した場合、つまり、照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２が、レンズ１および光ファイバ３の中心６，７同士を結ぶ線８とほぼ直交する場合、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂの位置が光ファイバ３の位置から外れるので、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ付近の照射強度の強い部分が光ファイバ３の側面に直接照射されることが避けられる。これにより、光ファイバ３がシビアな状態で加熱されることを避けることができ、安定して良好な光学特性を得ることができる。
【００２５】
図６に示すように、レンズ１の端面２上において、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２が、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８と重なり合うようにレーザ光１２ａ，１２ｂを照射した場合、２本の光ファイバ３，３の影２１ａ，２１ｂが重なる部分でレーザ光１２ａ，１２ｂの受ける熱量がやや弱くなるおそれがある。しかし、上述の手順（２）で述べたように、光ファイバ３を接続する前にレンズ１の端面２のみにレーザ光１２ａ，１２ｂを照射しておけば、レンズ１の端面２を充分に溶融させることができるし、レーザ光１２ａ，１２ｂを二方向から照射しているので、影２１ａ，２１ｂが重なる部分でもレーザ光１２ａ，１２ｂの熱を全く受けないというわけではなく、両方のレーザ光１２ａ，１２ｂから受ける熱量の和により光ファイバ３の融着接続が可能であり、充分に使用可能な光学特性を得ることができる。
【００２６】
以上説明したように、本形態例のレンズと光ファイバとの融着接続方法によれば、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂをレンズ１の端面２上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射するので、光ファイバ３の周囲を均一に近い状態で加熱することができ、安定して良好な光学特性および機械的強度が得られるとともに歩留まりの向上が期待できる。２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射方向２０ａ，２０ｂは、それぞれ独立に制御することも可能であり、制御が容易となる。
【００２７】
レンズ１の端面２上において、光ファイバ３の中心７をレンズ１の中心６からずれた位置に位置させ、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２が、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８と直交するようにＣＯ２レーザを照射した場合、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ付近の照射強度の強い部分が光ファイバ３の側面に直接照射されることが避けられる。これにより、光ファイバ３がシビアな状態で加熱されることを避けることができ、安定して良好な光学特性を得ることができる。
なお、レンズ１に２本の光ファイバ３，３を融着接続する場合、レンズ１と２本の光ファイバ３，３とを一工程で融着接続することも可能である。この場合、光ファイバを１本ずつ融着接続する場合に比べて、工数を削減できるとともに、２本の光ファイバの融着接続の状態のばらつきを抑制することができる。
【００２８】
本形態例のレンズと光ファイバとの融着接続方法は、コリメートレンズと光ファイバとの融着接続による光ファイバコリメータの製造に用いることができる。
ここで、光ファイバコリメータは、１本または２本の光ファイバをレンズの端面に接続してなるものである。コリメートレンズとしては、レンズの光軸に沿う長さが、約０．２５ピッチ、約０．７５ピッチなど、（２ｎ−１）／４ピッチで表される長さ（ただしｎを自然数とする）であるＧＲＩＮレンズを用いることができる。
【００２９】
次に、光ファイバコリメータを有する光機能部品の一例を説明する。これらの光機能部品は、本形態例のレンズと光ファイバとの融着接続方法を利用することで、特性の優れたものを製造することができる。
これらの光機能部品は、いずれも、一対のコリメータレンズの間に配置された誘電体多層膜フィルタを備えている。誘電体多層膜フィルタは、一般に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５等の誘電体から、高屈折率成分と低屈折率成分と（あるいは３種類以上の誘電体）を適宜選択して用い、所定の膜厚および所定の順序にて多層に積層（例えば数層〜数百層）したものである。誘電体多層膜フィルタは、誘電体の種類や膜厚、順序などに応じて、種々の光学的特性を実現することができる。
【００３０】
図７に示す光機能部品３０の概略構成は、先端面３１ａ，３２ａ同士が向かい合うように配置された２個のコリメートレンズ３１，３２と、これら第１及び第２のコリメートレンズ３１，３２の先端面３１ａ，３２ａ間に配置された光機能素子３３と、端面３４ａが第１のコリメートレンズ３１の後端面３１ｂに対向するように配置された第１の光ファイバ３４と、端面３５ａが第２のコリメートレンズ３２の後端面３２ｂに対向するように配置された第２の光ファイバ３５とを備えるものである。符号３１ｃ，３２ｃに示す一点鎖線は、それぞれ、コリメートレンズ３１，３２の光軸を表す。
光ファイバ３４，３５は、コリメートレンズ３１，３２の後端面３１ｂ，３２ｂの中心からずれた位置に接続されている。
第１のコリメートレンズ３１およびこれに接続された第１の光ファイバ３４により、第１の光ファイバコリメータ３０ａが構成されている。また、第２のコリメートレンズ３２およびこれに接続された第２の光ファイバ３５により、第２の光ファイバコリメータ３０ｂが構成されている。
光機能素子３３としては、ガラス基板３３ａの片面に誘電体多層膜フィルタ３３ｂを備える素子が用いられている。光機能部品３０の機能は、誘電体多層膜フィルタ３３ｂの構成を適宜選択することにより、種々の光機能部品への適用が可能である。この種の１ポート対１ポート型の光機能部品３０に適用可能な誘電体多層膜フィルタ３３ｂの具体例としては、利得平坦化フィルタ（ＧＦＦ：Ｇａｉｎ  Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ）やアイソレータ用フィルタなどが挙げられる。
この種の光機能部品３０において、第１の光ファイバ３４から出射して発散した光は、第１のコリメートレンズ３１により平行化されて光機能素子３３に入射され、光機能素子３３からの出射光は、第２のコリメートレンズ３２により収束されて第２の光ファイバ３５に入射するようになっている。
【００３１】
図８に示す光機能部品４０の概略構成は、先端面４１ａ，４２ａ同士が向かい合うように配置された２個のコリメートレンズ４１，４２と、これら第１及び第２のコリメートレンズ４１，４２の先端面４１ａ，４２ａ間に配置された光機能素子４３と、端面４４ａ，４５ａが第１のコリメートレンズ４１の後端面４１ｂに対向するように配置された第１および第２の光ファイバ４４，４５と、端面４６ａが第２のコリメートレンズ４２の後端面４２ｂに対向するように配置された第３の光ファイバ４６とを備えるものである。符号４１ｃ，４２ｃに示す一点鎖線は、それぞれ、コリメートレンズ４１，４２の光軸を表す。
光ファイバ４４〜４６は、いずれもコリメートレンズ４１，４２の後端面４１ｂ，４２ｂの中心からずれた位置に接続されている。
第１のコリメートレンズ４１ならびにこれに接続された第１および第２の光ファイバ４４，４５により、第１の光ファイバコリメータ４０ａが構成されている。また、第２のコリメートレンズ４２およびこれに接続された第３の光ファイバ４６により、第２の光ファイバコリメータ４０ｂが構成されている。
光機能素子４３としては、ガラス基板４３ａの片面に誘電体多層膜フィルタ４３ｂを備える素子が用いられている。光機能部品４０の機能は、誘電体多層膜フィルタ４３ｂの構成を適宜選択することにより、種々の光機能部品への適用が可能である。この種の２ポート対１ポート型の光機能部品４０に適用可能な誘電体多層膜フィルタ４３ｂの具体例としては、ＷＤＭフィルタ（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などが挙げられる。
この種の光機能部品４０において、第１および第２の光ファイバ４４，４５は、第１の光ファイバ４４から出射されて光機能素子４３に反射された光が第２の光ファイバ４５に入射されるような位置に配置されている。また、第３の光ファイバ４６は、第１の光ファイバ４４から出射されて光機能素子４３を通過した光が第３の光ファイバ４６に入射されるような位置に配置されている。つまり、この光機能素子４３において、第１の光ファイバ４４が共通ポート（Ｃポート）となり、第２の光ファイバ４５が反射ポート（Ｒポート）となり、第３の光ファイバ４６が透過ポート（Ｔポート）となっている。
【００３２】
図９に示す光機能部品５０の概略構成は、先端面５１ａ，５２ａ同士が向かい合うように配置された２個のコリメートレンズ５１，５２と、これら第１及び第２のコリメートレンズ５１，５２の先端面５１ａ，５２ａ間に配置された光機能素子５３と、端面５４ａ，５５ａが第１のコリメートレンズ５１の後端面５１ｂに対向するように配置された第１および第２の光ファイバ５４，５５と、端面５６ａ，５７ａが第２のコリメートレンズ５２の後端面５２ｂに対向するように配置された第３および第４の光ファイバ５６，５７とを備えるものである。符号５１ｃ，５２ｃに示す一点鎖線は、それぞれ、コリメートレンズ５１，５２の光軸を表す。
光ファイバ５４〜５７は、いずれもコリメートレンズ５１，５２の後端面５１ｂ，５２ｂの中心からずれた位置に接続されている。
第１のコリメートレンズ５１ならびにこれに接続された第１および第２の光ファイバ５４，５５により、第１の光ファイバコリメータ５０ａが構成されている。また、第２のコリメートレンズ５２ならびにこれに接続された第３および第４の光ファイバ５６，５７により、第２の光ファイバコリメータ５０ｂが構成されている。
光機能素子５３としては、ガラス基板５３ａの両面にそれぞれ誘電体多層膜フィルタ５３ｂ，５３ｃを備える素子が用いられている。光機能部品５０の機能は、誘電体多層膜フィルタ５３ｂ，５３ｃの構成を適宜選択することにより、種々の光機能部品への適用が可能である。この種の２ポート対２ポート型の光機能部品５０に適用可能な誘電体多層膜フィルタ５３ｂ，５３ｃの具体例としては、ＷＤＭフィルタ（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などが挙げられる。
この種の光機能部品５０において、第１および第２の光ファイバ５４，５５は、第２の光ファイバ５５から出射されて第１の誘電体多層膜フィルタ５３ｂに反射された光が第１の光ファイバ５４に入射されるような位置に配置されている。第３および第４の光ファイバ５６，５７は、第４の光ファイバ５７から出射されて第２の誘電体多層膜フィルタ５３ｃに反射された光が第３の光ファイバ５６に入射されるような位置に配置されている。また、第３の光ファイバ５６は、第１の光ファイバ５４から出射されて第１および第２の誘電体多層膜フィルタ５３ｂ，５３ｃを通過した光が第３の光ファイバ５６に入射されるような位置に配置されている。
【００３３】
以上例示した光機能部品３０，４０，５０において、光ファイバコリメータ３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂは、本発明のレンズと光ファイバとの融着接続方法を利用して、コリメートレンズの端面に１本または２本の光ファイバを融着接続することにより製造されたものである。
このような光機能部品３０，４０，５０および光ファイバコリメータ３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂによれば、コリメートレンズと光ファイバとの融着接続が安定しているので、機械的強度や長期信頼性等の特性が優れたものとすることができる。
【実施例】
【００３４】
図１に示す融着接続装置１０を用いて、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂがレンズ１の端面２上で一部重なり合うようにＣＯ２レーザを照射して、レンズ１と光ファイバ３とを融着接続した。ここで、レンズ１としては石英系ガラスからなる直径４００μｍのＧＲＩＮレンズを用いた。光ファイバ３としては、直径（クラッド径）１２５μｍの石英系光ファイバを用いた。ＣＯ２レーザ出力装置１１の出口部１１ａにおけるレーザ光１２のビーム直径は約３．５ｍｍ、出力は１．５〜２．５Ｗとした。レンズ１の端面２上でのレーザ光１２ａ，１２ｂのビーム直径は、１／ｅ２の強度で３００μｍ〜１ｍｍ程度まで集光した。
【００３５】
まず、レンズ１の端面２と光ファイバ３の端面４とを突き合わせ、その位置から所定の距離だけ離して配置した。次に、ＣＯ２レーザ出力装置１１の出力をＯＮにし、数秒後にシャッターを開いてレーザ光１２を出力し、まずはレンズ１の端面２のみにレーザ光１２ａ，１２ｂを２〜１０秒間ほど照射した。次に、レーザ光１２ａ，１２ｂを照射した状態のままで光ファイバ３をレンズ１に向かって移動させ、レンズ１に接続した後、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射を３〜７秒ほど継続した。その後、ＣＯ２レーザ出力装置１１のシャッターを閉じて、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射を停止した。これにより、レンズ１と光ファイバ３とが完全に融着接続され、レンズ１と光ファイバ３の接続部の機械的強度は十分なものであった。
【００３６】
２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８とのなす角度θが約９０°である場合と、前記角度θが約０°である場合について、それぞれ４０ペアの光ファイバコリメータを製造した。このとき、前記角度θの違いのほかは、融着接続の条件は揃えてある。
このときのＰＤＬ特性の測定結果を、図１０のヒストグラムに示す。このヒストグラムにおいて、横軸の数値は、各階級の最大値を示すものとする。
前記角度θが約９０°である場合、ＰＤＬ特性の最大値は０．０２８ｄＢ、最小値は、０．００８ｄＢ、平均値は０．０１６ｄＢであった。
前記角度θが約０°である場合、ＰＤＬ特性の最大値は０．０４７ｄＢ、最小値は、０．０２２ｄＢ、平均値は０．０３２ｄＢであった。
この結果より、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂ同士を結ぶ線２２と、レンズ１の中心６と光ファイバ３の中心７とを結ぶ線８とのなす角度θを約９０°とする方が、ＰＤＬ特性がより優れた光ファイバコリメータを製造できることがわかる。
【００３７】
比較例として、図１に示す融着接続装置１０を用いて、２本のレーザ光１２ａ，１２ｂの照射中心１８ａ，１８ｂが一致し、レーザ光１２ａ，１２ｂの照射範囲１９ａ，１９ｂがレンズ１の端面２上で完全に重なり合うようにＣＯ２レーザを照射して、レンズ１と光ファイバ３とを融着接続した。この場合、光ファイバ３が溶断してしまい、うまく融着接続することができなかった。
【００３８】
他の比較例として、１本のＣＯ２レーザ光をレンズの端面に照射してレンズと光ファイバとを融着接続したところ、光ファイバの影となる部分でレーザ光から受ける熱量が少ないためか、融着接続が安定せず、光ファイバとレンズを接続した部分の機械的強度が不十分なものとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば光ファイバコリメータや各種光機能部品の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）本発明のレンズと光ファイバとの融着接続方法を行う装置の一例を示す概略構成図である。（ｂ）Ａ部の部分拡大図である。（ｃ）レンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図２】レンズの中心に１本の光ファイバを接続する場合にレンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図３】レンズの中心からオフセットされた位置に１本の光ファイバを接続する場合にレンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図４】レンズの中心からオフセットされた位置に１本の光ファイバを接続する場合にレンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図５】レンズの中心からオフセットされた位置に２本の光ファイバを接続する場合にレンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図６】レンズの中心からオフセットされた位置に２本の光ファイバを接続する場合にレンズの端面におけるレーザ照射の様子を示す端面図である。
【図７】光機能部品の第１例を示す正面図である。
【図８】光機能部品の第２例を示す正面図である。
【図９】光機能部品の第３例を示す正面図である。
【図１０】光ファイバコリメータのＰＤＬ特性の測定例を示すヒストグラムである。
【符号の説明】
【００４１】
１…レンズ、２…レンズの端面、３…光ファイバ、４…光ファイバの端面、６…レンズの中心、７…光ファイバの中心、８…レンズの中心と光ファイバの中心とを結ぶ線、１１…ＣＯ２レーザ出力装置、１２ａ，１２ｂ…レーザ光、１８ａ，１８ｂ…レーザ光の照射中心、２２…２本のレーザ照射の中心同士を結ぶ線。
【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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