(57)【要約】【課題】本発明は、光通信システムに用いられる光部品並びにその調芯方法及び製造方法に関し、良好な光学特性を安定して得られ、低価格で小型の光部品並びにその調芯方法及び製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ＸＺ面に平行な平面部２２ａとＹＺ面に平行な平面部２３ａとを有するベース部材２１と、平面部２２ａにほぼ接してＸＺ面に平行な面内で移動及び回転可能なレンズ付き光ファイバ３１と、平面部２３ａにほぼ接してＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能なレンズ付き光ファイバ３２とを用い、レンズ付き光ファイバ３１を平面部２２ａにほぼ接触させてＸＺ面に平行な面内で移動又は回転させ、レンズ付き光ファイバ３２を平面部２３ａにほぼ接触させてＹＺ面に平行な面内で移動又は回転させ、レンズ付き光ファイバ３１とレンズ付き光ファイバ３２とを調芯する。【選択図】図１
2006234858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１の光導波部と、前記第２の平面部にほぼ接して前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第２の光導波部とを用い、
前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ接触させ、
前記第２の光導波部を前記第２の平面部にほぼ接触させ、
前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させて、前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯すること
を特徴とする光部品の調芯方法。
【請求項２】
請求項１記載の光部品の調芯方法であって、
前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯する際に、さらに前記第２の光導波部を前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させること
を特徴とする光部品の調芯方法。
【請求項３】
互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１の光導波部と、前記ベース部材に固定された第２の光導波部と、少なくとも一方が前記第２の平面部にほぼ接して前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１及び第２の反射部とを用い、
前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ接触させて前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させ、
前記第１及び／又は第２の反射部を前記第２の平面部にほぼ接触させて、前記第１及び第２の光導波部の一方側からの光を他方側に反射するように前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させ、
前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯すること
を特徴とする光部品の調芯方法。
【請求項４】
第１の光導波部と第２の光導波部とを調芯する工程を有する光部品の製造方法であって、
前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯する工程に、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光部品の調芯方法を用いること
を特徴とする光部品の製造方法。
【請求項５】
互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、
前記第１の平面部にほぼ接して固定された第１の光導波部と、
前記第１の光導波部に対して調芯され、前記第２の平面部にほぼ接して固定された第２の光導波部と
を有することを特徴とする光部品。
【請求項６】
互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、
前記第１の平面部にほぼ接して固定された第１の光導波部と、
前記第１の光導波部に対して調芯され、前記ベース部材に固定された第２の光導波部と、
前記第２の平面部にほぼ接して固定され、前記第１及び第２の光導波部の一方側からの光を反射する第１の反射部と、
前記ベース部材に固定され、前記第１の反射部で反射した光を前記第１及び第２の光導波部の他方側に反射する第２の反射部と
を有することを特徴とする光部品。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光部品であって、
前記第１及び第２の光導波部は、光ファイバと前記光ファイバの先端部に直接固定されたレンズとを有すること
を特徴とする光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに用いられる光部品並びにその調芯方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムには、光アイソレータや可変光アッテネータ等の光部品が用いられる。これらの光部品には、例えば入射側及び出射側の２本の光ファイバが調芯接続される。光ファイバとしては、シングルモード光ファイバの先端部にグレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバが接続されたレンズ付き光ファイバ（例えば、特許文献１参照）等が用いられる。
【０００３】
特許文献２には、光ファイバの先端部に球レンズが接続されたレンズ付き光ファイバを用いた光部品の構成が開示されている。この光部品は、２本のレンズ付き光ファイバの間のＸ、Ｙ軸調整が可能であることに加え、Ｚ軸方向の長さ可変機能を有する金属部材本体を備えている。これにより、光ファイバ間の結合損失が低減され、良好な光学特性が得られるようになっている。しかしながらこの光部品は、多数の金属部材が用いられているため、高価でかつ小型化が困難という問題を有している。
【０００４】
また、特許文献３には、レンズ付き光ファイバを用いた光アイソレータの構成が開示されている。この光アイソレータは、アイソレータブロックが配設される凹部と、凹部を挟んで入射側及び出射側のレンズ付き光ファイバ（ファイバコリメータ）がそれぞれ挿入されるＶ溝とを備えた基板を有している。入射側及び出射側のレンズ付き光ファイバをＶ溝に無調芯で配置することにより、互いの光軸がほぼ一直線上に配置されるようになっている。この光アイソレータは、部材点数が少ないため、低価格でかつ小型化が可能になっている。しかしながら、この光アイソレータで入射側及び出射側のレンズ付き光ファイバの光軸を精度良く一致させるためには、基板のＶ溝や凹部、光学素子、レンズ付き光ファイバなどを極めて高精度に作製する必要がある。これらの作製精度が低いと入射側及び出射側のレンズ付き光ファイバの光軸が一致しないため、この光アイソレータは、良好な光学特性を安定して得ることができないという問題を有している。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４７０１０１１号明細書
【特許文献２】特開平５−２７３４３９号公報
【特許文献３】特開２００４−１５７３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、良好な光学特性を安定して得られ、低価格で小型の光部品並びにその調芯方法及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１の光導波部と、前記第２の平面部にほぼ接して前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第２の光導波部とを用い、前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ接触させ、前記第２の光導波部を前記第２の平面部にほぼ接触させ、前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させて、前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯することを特徴とする光部品の調芯方法によって達成される。
【０００８】
上記本発明の光部品の調芯方法であって、前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯する際に、さらに前記第２の光導波部を前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させることを特徴とする。
【０００９】
また上記目的は、互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１の光導波部と、前記ベース部材に固定された第２の光導波部と、少なくとも一方が前記第２の平面部にほぼ接して前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動及び回転可能な第１及び第２の反射部とを用い、前記第１の光導波部を前記第１の平面部にほぼ接触させて前記第１の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させ、前記第１及び／又は第２の反射部を前記第２の平面部にほぼ接触させて、前記第１及び第２の光導波部の一方側からの光を他方側に反射するように前記第２の平面部にほぼ平行な面内で移動又は回転させ、前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯することを特徴とする光部品の調芯方法によって達成される。
【００１０】
さらに上記目的は、第１の光導波部と第２の光導波部とを調芯する工程を有する光部品の製造方法であって、前記第１の光導波部と前記第２の光導波部とを調芯する工程に、上記本発明の光部品の調芯方法を用いることを特徴とする光部品の製造方法によって達成される。
【００１１】
また上記目的は、互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して固定された第１の光導波部と、前記第１の光導波部に対して調芯され、前記第２の平面部にほぼ接して固定された第２の光導波部とを有することを特徴とする光部品によって達成される。
【００１２】
さらに上記目的は、互いに平行でない第１及び第２の平面部を有するベース部材と、前記第１の平面部にほぼ接して固定された第１の光導波部と、前記第１の光導波部に対して調芯され、前記ベース部材に固定された第２の光導波部と、前記第２の平面部にほぼ接して固定され、前記第１及び第２の光導波部の一方側からの光を反射する第１の反射部と、前記ベース部材に固定され、前記第１の反射部で反射した光を前記第１及び第２の光導波部の他方側に反射する第２の反射部とを有することを特徴とする光部品によって達成される。
【００１３】
上記本発明の光部品であって、前記第１及び第２の光導波部は、光ファイバと前記光ファイバの先端部に直接固定されたレンズとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、良好な光学特性を安定して得られ、低価格で小型の光部品を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態による光部品並びにその調芯方法及び製造方法について図１乃至図５を用いて説明する。図１及び図２は、本実施の形態による透過型の光部品１の構成を模式的に示している。図１及び図２では、光の進む方向にＺ軸をとり、Ｚ軸に直交して互いに直交する方向にＸ軸及びＹ軸をとっている。図１（ａ）は光部品１を−Ｘ方向に見た構成を示し、図１（ｂ）は光部品１を−Ｙ方向に見た構成を示している。図２は、光部品１の構成を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、光部品１は、凸部２２、２３を備えたベース部材２１を有している。凸部２２は、ベース部材２１の−Ｚ側端部の−Ｙ側に配置されて＋Ｘ方向に突出し、平面部２２ａを側面に有している。凸部２３は、ベース部材２１の＋Ｚ側端部に配置されて＋Ｘ方向に突出し、平面部２２ａに平行でない平面部２３ａを上面に有している。平面部２２ａ、２２ｂは例えば共に平坦になっている。例えば、平面部２２ａはＸＺ面にほぼ平行であり、平面部２３ａはＹＺ面にほぼ平行であり、平面部２２ａ及び平面部２３ａは互いにほぼ垂直である。ベース部材２１の凸部２２、２３間の表面２１ａには、偏光子やファラデー回転子などの光学素子（図示せず）が固定されている。凸部２２、２３を備えたベース部材２１は、例えば一体的に成形されている。ベース部材２１の±Ｚ方向の長さＬは例えば２２ｍｍであり、±Ｙ方向の幅Ｗは例えば２ｍｍであり、±Ｘ方向の高さＨは例えば３ｍｍである。また凸部２２の±Ｚ方向の幅Ｌ１は例えば７．５ｍｍであり、凸部２３の±Ｚ方向の幅Ｌ２は例えば７．５ｍｍである。
【００１６】
平面部２２ａには、光部品１に対して外部からの光が入射する入射側のレンズ付き光ファイバ（光導波部）３１が、例えば所定の波長範囲の光（紫外光又は可視光）により硬化した光硬化性樹脂等によって固定されている。レンズ付き光ファイバ３１は、平面部２２ａに直接又は光硬化性樹脂層を介してほぼ接している。レンズ付き光ファイバ３１の少なくとも先端部近傍での延伸方向は、平面部２２ａにほぼ平行になっている。レンズ付き光ファイバ３１は、ガラス製のシングルモード光ファイバ３５と、シングルモード光ファイバ３５の先端に直接融着されたガラス製の球レンズ３６とを有している。シングルモード光ファイバ３５の樹脂製被覆３５ａは、平面部２２ａにほぼ接する領域近傍で除去されている。光硬化性樹脂層を硬化させて平面部２２ａに固定する前のレンズ付き光ファイバ３１は、例えば厚さ１０μｍ程度の光硬化性樹脂層を介して平面部２２ａにほぼ接しながら、ＸＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。
【００１７】
平面部２３ａには、外部に光が出射する出射側のレンズ付き光ファイバ（光導波部）３２が、光硬化性樹脂等によって固定されている。レンズ付き光ファイバ３２は、平面部２３ａに直接又は光硬化性樹脂層を介してほぼ接している。レンズ付き光ファイバ３２の少なくとも先端部近傍での延伸方向は、平面部２３ａにほぼ平行になっている。レンズ付き光ファイバ３２はレンズ付き光ファイバ３１と同様の構成を有し、樹脂製被覆３５ａは平面部２３ａにほぼ接する領域近傍で除去されている。レンズ付き光ファイバ３２は、ベース部材２１に固定された光学素子を挟んでレンズ付き光ファイバ３１に対向して配置され、レンズ付き光ファイバ３１に対して調芯されている。光硬化性樹脂層を硬化させて平面部２３ａに固定する前のレンズ付き光ファイバ３２は、例えば厚さ１０μｍ程度の光硬化性樹脂層を介して平面部２３ａにほぼ接しながら、ＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。
【００１８】
ベース部材２１は例えばガラス製であり、レンズ付き光ファイバ３１、３２を固定するための光硬化性樹脂を硬化させる波長の光に対して透明である。なお、本実施の形態では凸部２２、２３を備えたベース部材２１が一体的に成形されているが、例えば平板状（直方体状）の第１の部材の一表面に、平面部２２ａを備えた平板状の第２の部材と、平面部２３ａを備えた平板状の第３の部材とをそれぞれ例えば貼り付けて固定し、ベース部材２１を作製してもよい。ただしこの場合においても、ベース部材２１はレンズ付き光ファイバ３１、３２を調芯する工程より前に作製される。また、ベース部材２１の表面２１ａには、光学素子を位置決めするための溝加工を施してもよい。さらに、ベース部材２１に対して固定される前のレンズ付き光ファイバ３１、３２が平面部２２ａ、２３ａにそれぞれほぼ接して移動及び回転可能であれば、平面部２２ａ、２３ａは平坦でなく突起や穴部、溝部等が形成された凹凸状であってもよい。
【００１９】
ここで、本願出願人による日本国特許出願（特願２００４−３１５７０４号、以下「特許出願１」という）では、互いに平行でない第１及び第２の表面部を有するベース部材と、入射側のレンズ付き光ファイバを保持し、第１の表面部にほぼ接して固定された第１の保持部材と、入射側のレンズ付き光ファイバに対して調芯された出射側のレンズ付き光ファイバを保持し、第２の表面部にほぼ接して固定された第２の保持部材とを有する光部品が提案されている。ベース部材並びに第１及び第２の保持部材は、例えばガラス製である。この光部品は、部品点数が少なく、安価なガラス製の部材が用いられるため、小型化及び低価格化が可能であるという利点を有している。
【００２０】
これに対し本実施の形態では、上記の光部品と同様に安価なガラス製の部材が用いられるのに加え、上記の光部品に比較すると第１及び第２の保持部材が不要である。このため本実施の形態によれば、部品点数がさらに少なく、さらに小型で低価格の光部品を実現できる。また本実施の形態によれば、ベース部材２１がガラス製であるため、材質を適切に選択することにより、同様にガラス製であるレンズ付き光ファイバ３１、３２との間の線膨張係数の差を小さくできる。したがって、熱衝撃に対して特性の変化が生じず、良好な光学特性を安定して得られる信頼性の高い光部品を実現できる。
【００２１】
また本実施の形態では、Ｚ軸に平行に見ると平面部２２ａ、２３ａがベース部材２１のほぼ中央部上で交差している。このため、レンズ付き光ファイバ３１、３２をベース部材２１のほぼ中央部上に配置できるので、ベース部材２１の熱膨張による光部品１の光学特性の変化がさらに生じ難くなっている。
【００２２】
次に、本実施の形態による光部品の調芯装置について説明する。図３は、本実施の形態による光部品の調芯装置を模式的に示している。図３に示すように、調芯装置３は、定盤５１と、定盤５１に固定され、ベース部材２１が載置される載置台５２とを有している。また調芯装置３は、レンズ付き光ファイバ３１を把持可能な治具５３と、治具５３をＸＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させる移動機構６１と、レンズ付き光ファイバ３２を把持可能な治具５４と、治具５４をＹＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させる移動機構６２とを有している。移動機構６１は、Ｘ軸方向に移動可能なＸステージ５５とＺ軸方向に移動可能なＺステージ５６と、ＸＺ面内でＹ軸回りに回転可能なθｘｚ回転ステージ５７とを有している。移動機構６２は、Ｙ軸方向に移動可能なＹステージ５８と、Ｚ軸方向に移動可能なＺステージ５９と、ＹＺ面内でＸ軸回りに回転可能なθｙｚ回転ステージ６０とを有している。これにより、治具５３に把持されるレンズ付き光ファイバ３１は、ＸＺ面に平行な面内での移動及び／又は回転によってＸ、Ｚ、θｘｚの３自由度での調整が可能になり、治具５４に把持されるレンズ付き光ファイバ３２は、ＹＺ面に平行な面内での移動及び／又は回転によってＹ、Ｚ、θｙｚの３自由度での調整が可能になる。すなわち、レンズ付き光ファイバ３１とレンズ付き光ファイバ３２とは、相対的にＸ、Ｙ、Ｚ、θｘｚ、θｙｚの５自由度での調整が可能になる。
【００２３】
次に、本実施の形態による光部品の調芯方法及び製造方法について図１乃至図３を参照しつつ説明する。まず、偏光子やファラデー回転子等の光学素子をベース部材２１の表面２１ａ上に固定する。ここで、例えば２枚の偏光子の偏光軸の相対角度は、０°又は９０°等の所定角度に調整される。本実施の形態ではベース部材２１の表面２１ａを基準面として用いることにより、各偏光子の偏光軸を表面２１ａに対してそれぞれ垂直又は平行に配置するのが容易であるため、２枚の偏光子の偏光軸の相対角度調整が容易になっている。次に、光学素子を固定したベース部材２１を載置台５２上に載置する。また、レンズ付き光ファイバ３１を治具５３に把持させ、レンズ付き光ファイバ３２を治具５４に把持させる。次に、ベース部材２１の平面部２２ａ、２３ａの所定位置に光硬化性樹脂を塗布する。続いて、レンズ付き光ファイバ３１をベース部材２１の平面部２２ａにほぼ接触させ、レンズ付き光ファイバ３２をベース部材２１の平面部２３ａにほぼ接触させる。これにより、レンズ付き光ファイバ３１と平面部２２ａとの間、及びレンズ付き光ファイバ３２と平面部２３ａとの間には未硬化の光硬化性樹脂層が形成される。このとき、レンズ付き光ファイバ３１は平面部２２ａに対してＸＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転可能になっており、レンズ付き光ファイバ３２は平面部２３ａに対してＹＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転可能になっている。レンズ付き光ファイバ３１、３２は、互いに対向するようにベース部材２１に対してそれぞれ大まかに位置決めされる。
【００２４】
次に、レンズ付き光ファイバ３１の光入射端に光源６３からの光を入射させ、レンズ付き光ファイバ３２の光射出端に接続された光パワーメータ６４により透過光の強度を測定する。続いて、光パワーメータ６４により測定される透過光の強度が最大となるように、レンズ付き光ファイバ３１とレンズ付き光ファイバ３２との調芯を行う。レンズ付き光ファイバ３１の位置調整は、レンズ付き光ファイバ３１と平面部２２ａとがほぼ接した状態を維持しながら、移動機構６１によってレンズ付き光ファイバ３１をＸＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させることにより行われる。これによりレンズ付き光ファイバ３１は、ベース部材２１に対してＸ、Ｚ、θｘｚの３自由度で位置調整される。レンズ付き光ファイバ３２の位置調整は、レンズ付き光ファイバ３２と平面部２３ａとがほぼ接した状態を維持しながら、移動機構６２によってレンズ付き光ファイバ３２をＹＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させることにより行われる。これによりレンズ付き光ファイバ３２は、ベース部材２１に対してＹ、Ｚ、θｙｚの３自由度で位置調整される。ここで、レンズ付き光ファイバ３１、３２の一方については、Ｚ軸に対する調整を省略することもできる。以上の手順により、レンズ付き光ファイバ３１、３２は、相対的にＸ、Ｙ、Ｚ、θｘｚ、θｙｚの５軸に対して調芯されることになる。本実施の形態では、ＸＹ面内の回転軸であるθｘｙ軸に対する調芯が困難であるが、入射側及び出射側のレンズ付き光ファイバ３１、３２がそれぞれ１本ずつである１対１の調芯ではθｘｙ軸に対する調芯が不要であるため問題は生じない。なお、レンズ付き光ファイバ３１、３２の双方を移動及び回転させていない状態で透過光の強度が所定レベル以上になっていれば、レンズ付き光ファイバ３１、３２は必ずしも移動及び回転させる必要はない。また、レンズ付き光ファイバ３１、３２のいずれか一方を移動及び／又は回転させることによって透過光の強度が所定レベル以上になれば、レンズ付き光ファイバ３１、３２の他方は必ずしも移動及び回転させる必要はない。すなわち、レンズ付き光ファイバ３１、３２の一方又は双方を移動及び回転させずに調芯が完了することもあり得る。
【００２５】
次に、光硬化性樹脂層に光（紫外光又は可視光）を照射して硬化させ、レンズ付き光ファイバ３１、３２をベース部材２１に対してそれぞれ固定する。ベース部材２１及びレンズ付き光ファイバ３１、３２は、照射される光に対して透明なガラスを用いて作製されているため、光の照射方向によらず光硬化性樹脂層を確実に硬化させることができる。以上の工程を経て、本実施の形態による光部品１が完成する。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、角度ずれ又は軸ずれに対する波長１．５５μｍの光の結合損失の変化を示すグラフである。図４（ａ）の横軸はθｘｚ軸（又はθｙｚ軸）の角度ずれΔθｘｚ（ｄｅｇ）を表し、図４（ｂ）の横軸はＸ軸（又はＹ軸）方向の軸ずれΔＸ（μｍ）を表し、図４（ｃ）の横軸はＺ軸方向の軸ずれΔＺ（μｍ）を表している。図４（ａ）〜（ｃ）の縦軸は、それぞれ結合損失（ｄＢ）を表している。また、図４（ａ）〜（ｃ）の線Ａはシングルモード光ファイバ同士を調芯する場合（ビーム径２ｗ＝１０μｍ）の結合損失を示し、線Ｂはレンズ付き光ファイバ同士を調芯する場合（ビーム径２ｗ＝６０μｍ）の結合損失を示し、線Ｃは一般的なコリメータ同士を調芯する場合（ビーム径２ｗ＝３００μｍ）の結合損失を示している。なお、ここで、ビーム径は、ビームウエストにおいて光強度が１／ｅ２となる直径として定義されている。また図４（ａ）〜（ｃ）は、光をガウシアンビームと仮定したときの計算結果である。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、シングルモード光ファイバ同士を調芯する場合（線Ａ）には、角度ずれΔθｘｚの大きさの増加に対する結合損失の増加が比較的小さく、軸ずれΔＸ及びΔＺの大きさの増加に対する結合損失の増加が比較的大きい。すなわち、シングルモード光ファイバ同士を調芯する場合には、θｘｚ軸の許容誤差（トレランス）が比較的大きく、Ｘ軸及びＺ軸のトレランスが比較的小さい。したがってこの場合、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸に対して精密な調芯が必要であるが、θｘｚ、θｙｚの各軸に対する調芯は必ずしも必要ではない。
【００２８】
一方、コリメータ同士を調芯する場合（線Ｃ）には、角度ずれΔθｘｚの大きさの増加に対する結合損失の増加が比較的大きく、軸ずれΔＸ及びΔＺの大きさの増加に対する結合損失の増加が比較的小さい。すなわち、コリメータ同士を調芯する場合には、θｘｚ軸のトレランスが比較的小さく、Ｘ軸及びＺ軸のトレランスが比較的大きい。したがってこの場合、θｘｚ、θｙｚの各軸に対して精密な調芯が必要であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸に対する調芯は必ずしも必要ではない。
【００２９】
これらに対し、レンズ付き光ファイバ同士を調芯する場合（線Ｂ）には、角度ずれΔθｘｚの大きさの増加に対する結合損失の増加が、シングルモード光ファイバ同士を調芯する場合（線Ａ）より大きく、コリメータ同士を調芯する場合（線Ｃ）より小さい。すなわち、レンズ付き光ファイバ同士を調芯する場合には、θｘｚ軸のトレランスがシングルモード光ファイバ同士を調芯する場合より小さく、コリメータ同士を調芯する場合より大きい。また、軸ずれΔＸ及びΔＺの大きさの増加に対する結合損失の増加は、シングルモード光ファイバ同士を調芯する場合より小さく、コリメータ同士を調芯する場合より大きい。すなわち、レンズ付き光ファイバ同士を調芯する場合には、Ｘ軸及びＺ軸のトレランスがシングルモード光ファイバ同士を調芯する場合より大きく、コリメータ同士を調芯する場合より小さい。
【００３０】
したがって、レンズ付き光ファイバ同士を調芯する場合には、一般にＸ、Ｙ、Ｚ、θｘｚ、θｙｚの５軸に対する調芯が必要になるが、各軸の調芯は高精度でなくてもよい。例えば結合損失を０．１ｄＢ以下にするためには、θｘｚ軸（又はθｙｚ軸）の角度ずれΔθｘｚの大きさを０．１４ｄｅｇ以下とし、Ｘ軸（又はＹ軸）方向の軸ずれΔＸの大きさを４．６μｍ以下とし、Ｚ軸方向の軸ずれΔＺの大きさを５６０μｍ以下とすればよい。本実施の形態による光部品の調芯方法では精密な調芯は比較的困難であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘｚ、θｙｚの５軸に対する調芯が可能である。このため、特にレンズ付き光ファイバ同士の調芯に本実施の形態を適用することによってほぼ最大結合の状態に調芯でき、良好な光学特性を安定して得ることができる。また、レンズ付き光ファイバ同士の調芯ではさほど高精度の調芯が必要でないため、ベース部材２１及びレンズ付き光ファイバ３１、３２の作製精度は比較的低くてもよい。したがって、ベース部材２１及びレンズ付き光ファイバ３１、３２を高精度に加工する必要がないので、低価格の光部品を実現できる。
【００３１】
軸ずれΔＸに対する結合損失は、結合損失（ｄＢ）＝４．３４（ΔＸ／ｗ）２で算出でき、角度ずれΔθｘｚに対する結合損失は、結合損失（ｄＢ）＝０．０１３（ｗΔθｘｚ／λ）２で算出できる（ここで、Δθｘｚの単位はｄｅｇであり、ΔＸ、ｗ及び波長λの単位はμｍである）。本実施の形態による光部品の調芯方法を適用するためには、それぞれのトレランスが厳しくないことが望ましい。０．１ｄＢ（又はそれ以下）の結合損失を得るためのトレランスを、軸ずれΔＸに対しては１μｍ以上、角度ずれΔθｘｚに対しては０．０５ｄｅｇ以上確保するためには、ビーム径２ｗが１４μｍ以上１１０λ以下であればよい。例えば、波長λ＝１．５５μｍの場合であれば、ビーム径２ｗが１４μｍ以上１７０μｍ以下であるレンズ付き光ファイバを用いるのが好ましい。
【００３２】
さらに望ましい場合として、０．１ｄＢの結合損失を得るためのトレランスを、軸ずれΔＸに対しては２μｍ以上、角度ずれΔθｘｚに対しては０．１ｄｅｇ以上確保するためには、ビーム径２ｗが２８μｍ以上５５λ以下であればよい。例えば、波長λ＝１．５５μｍの場合であれば、ビーム径２ｗが２８μｍ以上８５μｍ以下であるレンズ付き光ファイバを用いるのが好ましい。
【００３３】
本実施の形態によれば、ベース部材２１が透明であるため、レンズ付き光ファイバ３１と平面部２２ａとの間、及びレンズ付き光ファイバ３２と平面部２３ａとの間に形成された光硬化性樹脂層に光を照射して硬化させるのが容易である。したがって、レンズ付き光ファイバ３１、３２をベース部材２１に対して確実に固定できる。
【００３４】
また、特許出願１で提案された光部品の調芯方法では、レンズ付き光ファイバを保持する保持部材をベース部材の表面部に対して摺動させて調芯しているため、調芯後の保持部材はベース部材から比較的大きくはみ出してしまう場合があった。したがって、光部品の小型化が比較的困難であった。これに対し本実施の形態では、調芯工程より前に作製されたベース部材２１とレンズ付き光ファイバ３１、３２とを用い、保持部材を用いずに調芯を行っているため、光部品の小型化が容易である。
【００３５】
次に、本実施の形態による光部品の構成の変形例について説明する。図５は、本変形例による反射型の光部品４の構成を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、光部品４は、凸部２２、２３を備えたベース部材２１を有している。凸部２２はＹＺ面にほぼ平行な平面部２２ａを有し、凸部２３はＸＺ面にほぼ平行な平面部２３ａを有している。平面部２２ａには、入射側のレンズ付き光ファイバ３１が光硬化性樹脂により固定されている。また平面部２３ａには、出射側のレンズ付き光ファイバ３２が光硬化性樹脂により固定されている。レンズ付き光ファイバ３１、３２は、例えばシングルモード光ファイバ３５の先端部にシングルモード光ファイバ３５と同軸のＧＩファイバ３７が融着された構成を有している。光硬化性樹脂層を硬化させて平面部２２ａに固定する前のレンズ付き光ファイバ３１は、光硬化性樹脂層を介して平面部２２ａにほぼ接しながら、ＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。また、光硬化性樹脂層を硬化させて平面部２３ａに固定する前のレンズ付き光ファイバ３２は、光硬化性樹脂層を介して平面部２３ａにほぼ接しながら、ＸＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。
【００３６】
ベース部材２１の表面２１ａには、偏光子４４、ファラデー回転子４５、反射ミラー４６等の光学素子が固定されている。例えばレンズ付き光ファイバ３１の光射出端から射出した光は、偏光子４４及びファラデー回転子４５をこの順に透過し、反射ミラー４６で反射した後に再度ファラデー回転子４５及び偏光子４４をこの順に透過してレンズ付き光ファイバ３２の光入射端に入射できるようになっている。本変形例による光部品４の調芯方法及び製造方法については、既に説明した光部品１の調芯方法及び製造方法と同様であるのでその説明を省略する。本変形例によれば、図１及び図２に示した光部品１と同様の効果が得られるとともに、レンズ付き光ファイバ３１、３２を互いにほぼ並列して配置できるため、より小型化が可能である。
【００３７】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態による光部品並びにその調芯方法及び製造方法について図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施の形態による反射型の光部品２を−Ｘ方向に見た構成を模式的に示している。図７は、光部品２の構成を模式的に示す斜視図である。図６及び図７に示すように、光部品２は、凸部２２、２４を備えたベース部材２１を有している。凸部２２は、ベース部材２１の−Ｚ側端部の−Ｙ側に配置されて＋Ｘ方向に突出し、平面部２２ａを側面に有している。凸部２４は、ベース部材２１の−Ｚ側端部の＋Ｙ側に配置されて＋Ｘ方向に突出している。またベース部材２１は、平面部２２ａに平行でない平面部２１ｂを有している。平面部２１ｂ、２２ａは、例えば共に平坦になっている。例えば、平面部２１ｂはＹＺ面にほぼ平行であり、平面部２２ａはＸＺ面にほぼ平行であり、平面部２１ｂ及び平面部２２ａは互いにほぼ垂直である。凸部２２、２４を備えたベース部材２１は、例えば一体的に成形されている。
【００３８】
表面２４ａには、入射側のレンズ付き光ファイバ３１が光硬化性樹脂等によって固定されている。レンズ付き光ファイバ３１は、表面２４ａに直接又は光硬化性樹脂層を介してほぼ接している。
【００３９】
平面部２１ｂには、偏光子やファラデー回転子などの光学素子（図示せず）と、２面反射により光路を変更する機能を有する２枚の反射ミラー（反射部）４１、４２とが、光硬化性樹脂等によって固定されている。光学素子及び反射ミラー４１、４２は、平面部２１ｂに直接又は光硬化性樹脂層を介してほぼ接している。光硬化性樹脂を硬化させて平面部２１ｂに固定する前の反射ミラー４２は、その反射面と平面部２１ｂとのなす角度（例えば９０°）を維持しながら、平面部２１ｂにほぼ接してＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。例えば反射ミラー４２はほぼ平坦な底面部を有し、平面部２１ｂに固定する前には平面部２１ｂに対して摺動可能になっている。なお、平面部２１ｂに固定する前の反射ミラー４１が、固定前の反射ミラー４２と同様に、平面部２１ｂにほぼ接してＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっていてもよい。
【００４０】
平面部２２ａには、レンズ付き光ファイバ３１にほぼ並列して配置された出射側のレンズ付き光ファイバ３２が、光硬化性樹脂等によって固定されている。レンズ付き光ファイバ３２は、平面部２２ａに直接又は光硬化性樹脂層を介してほぼ接している。またレンズ付き光ファイバ３２は、レンズ付き光ファイバ３１に対して調芯されている。これにより、レンズ付き光ファイバ３１の光射出端から射出して光学素子を通過した光は、反射ミラー４１、４２による２面反射により光路が変更されてレンズ付き光ファイバ３２に向かって進み、光学素子を再度通過してレンズ付き光ファイバ３２の光入射端に入射するようになっている。光硬化性樹脂を硬化させて平面部２２ａに固定する前のレンズ付き光ファイバ３２は、平面部２２ａにほぼ接しながらＸＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。
【００４１】
ベース部材２１は例えばガラス製であり、光硬化性樹脂を硬化させる波長の光に対して透明である。レンズ付き光ファイバ３１及び反射ミラー４１は、レンズ付き光ファイバ３１とレンズ付き光ファイバ３２とを調芯する調芯工程より前にベース部材２１に対して固定されている。一方、レンズ付き光ファイバ３２及び反射ミラー４２は、調芯工程の際にはベース部材２１に対して固定されておらず、平面部２２ａ、２１ｂにそれぞれほぼ接しながら移動及び回転可能になっている。なお、ベース部材２１に対して固定される前のレンズ付き光ファイバ３２及び反射ミラー４２が平面部２２ａ、２１ｂにそれぞれほぼ接して移動及び回転可能であれば、平面部２１ｂ、２２ａは平坦でなく突起や穴部、溝部等が形成された凹凸状であってもよい。
【００４２】
なお、本実施の形態では凸部２２、２４を備えたベース部材２１が一体的に成形されているが、例えば平板状の第１の部材の一表面を平面部２１ｂとし、平面部２２ａを備えた平板状の第２の部材と表面２４ａを備えた平板状の第３の部材とを平面部２１ｂの一部にそれぞれ例えば貼り付けて固定し、ベース部材２１を作製してもよい。ただしこの場合においても、ベース部材２１はレンズ付き光ファイバ３１、３２を調芯する工程より前に作製される。また本実施の形態では、調芯工程の際に反射ミラー４２が移動及び回転可能になっており、反射ミラー４１が平面部２１ｂに固定されているが、逆に反射ミラー４２を調芯工程より前に平面部２１ｂに固定し、反射ミラー４１を平面部２１ｂに対し移動及び回転可能にしてもよい。
【００４３】
本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、部品点数が少なく小型で低価格の光部品を実現できる。また本実施の形態によれば、ベース部材２１がレンズ付き光ファイバ３１、３２と同様にガラス製であるため、熱衝撃に対して特性の変化が生じず、良好な光学特性を安定して得られる信頼性の高い光部品を実現できる。さらに本実施の形態による反射型の光部品２は、レンズ付き光ファイバ３１、３２が互いにほぼ並列して配置されるため、上記第１の実施の形態による透過型の光部品１より小型化できる。
【００４４】
次に、本実施の形態による光部品の調芯方法及び製造方法について図６及び図７を参照しつつ説明する。まず、偏光子やファラデー回転子等の光学素子及び一方の反射ミラー４１をベース部材２１の平面部２１ｂ上に固定し、レンズ付き光ファイバ３１をベース部材２１の表面２４ａ上に固定する。このとき反射ミラー４１は、レンズ付き光ファイバ３１側からの光を、後の工程で配置される反射ミラー４２側に反射するように配置される。次に、ベース部材２１の平面部２１ｂ、２２ａの所定位置に光硬化性樹脂を塗布する。続いて、反射ミラー４２の底面をベース部材２１の平面部２１ｂにほぼ接触させ、レンズ付き光ファイバ３２をベース部材２１の平面部２２ａにほぼ接触させる。これにより、反射ミラー４２と平面部２１ｂとの間、及びレンズ付き光ファイバ３２と平面部２２ａとの間には未硬化の光硬化性樹脂層が形成される。このとき、反射ミラー４２は平面部２１ｂに対してＹＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっており、レンズ付き光ファイバ３２は平面部２２ａに対してＸＺ面に平行な面内で移動及び回転可能になっている。例えば、レンズ付き光ファイバ３２は、レンズ付き光ファイバ３１にほぼ並列して配置されるように大まかに位置決めされる。また反射ミラー４２は、その反射面が反射ミラー４１の反射面にほぼ垂直になり、レンズ付き光ファイバ３１、３２の一方側からの光が反射ミラー４１、４２によりレンズ付き光ファイバ３１、３２の他方側に反射するように大まかに位置決めされる。
【００４５】
次に、レンズ付き光ファイバ３１の光入射端に光を入射させ、レンズ付き光ファイバ３２の光射出端での透過光の強度を測定する。続いて、測定される透過光の強度が最大となるように反射ミラー４２及びレンズ付き光ファイバ３２の位置を調整し、レンズ付き光ファイバ３１、３２の調芯を行う。反射ミラー４２の位置調整は、反射ミラー４２の底面と平面部２１ｂとがほぼ接した状態を維持しながら、反射ミラー４２をＹＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させることにより行われる。これにより反射ミラー４２は、ベース部材２１に対してＹ、Ｚ、θｙｚの３自由度で位置調整される。ここで、反射ミラー４２をＹ軸又はＺ軸方向に移動させることによって、レンズ付き光ファイバ３１がレンズ付き光ファイバ３２に対して相対的にＹ軸方向に移動するのと同様の効果が得られる。また、反射ミラー４２をθｙｚ軸方向に回転させることによって、レンズ付き光ファイバ３１がレンズ付き光ファイバ３２に対して相対的にθｙｚ軸方向に回転するのと同様の効果が得られる。一方、レンズ付き光ファイバ３２の位置調整は、レンズ付き光ファイバ３２と平面部２２ａとがほぼ接した状態を維持しながら、レンズ付き光ファイバ３２をＸＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させることにより行われる。これによりレンズ付き光ファイバ３２は、ベース部材２１に対してＹ、Ｚ、θｙｚの３自由度で位置調整される。以上の手順により、レンズ付き光ファイバ３１、３２は、相対的にＸ、Ｙ、Ｚ、θｘｚ、θｙｚの５軸に対して調芯されることになる。なお、本例では反射ミラー４１を平面部２１ｂ上に予め固定しているが、反射ミラー４１を反射ミラー４２と共にＹＺ面に平行な面内で移動及び／又は回転させてレンズ付き光ファイバ３１、３２を調芯するようにしてもよい。
【００４６】
次に、光硬化性樹脂層に光を照射して硬化させ、反射ミラー４２及びレンズ付き光ファイバ３２をベース部材２１に対してそれぞれ固定する。ベース部材２１は、照射される光に対して透明なガラスを用いて作製されているため、光硬化性樹脂層を確実に硬化させることができる。以上の工程を経て、本実施の形態による光部品２が完成する。
【００４７】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、球レンズ３６やＧＩファイバ３７を備えたレンズ付き光ファイバ３１、３２を光導波部の例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光ファイバとレンズとを別に設けてもよいし、光ファイバに代えて光導波路を用いることもできる。さらに、光ファイバの補強の目的で、光ファイバの裸部分をガラス管やコーティングにより保護した光導波部を用いてもよい。この場合、調芯をより安定に行うことができる。補強のガラス管の外径としては例えば０．２５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度のもので、十分、補強の効果がある。
【００４８】
また、上記実施の形態では、ベース部材２１がガラスを用いて作製されている構成を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、光硬化性樹脂を硬化させる波長の光に対して透明な樹脂等の他の材料を用いてベース部材２１を作製してもよい。
【００４９】
さらに、上記実施の形態では、ベース部材２１が、光硬化性樹脂を硬化させる波長の光に対して透明である構成を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ベース部材２１は当該光に対して透明でなくてもよい。この場合、例えば第１の実施の形態では、光硬化性樹脂層に対してレンズ付き光ファイバ３１、３２側から光を照射すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光部品の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による光部品の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による光部品の調芯装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】角度ずれ又は軸ずれに対する光の結合損失の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態による光部品の構成の変形例を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による光部品の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による光部品の構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、２、４  光部品
３  調芯装置
２１  ベース部材
２１ａ、２４ａ  表面
２１ｂ、２２ａ、２３ａ  平面部
２２、２３、２４  凸部
３１、３２  レンズ付き光ファイバ
３５  シングルモード光ファイバ
３５ａ  被覆
３６  球レンズ
３７  ＧＩファイバ
４１、４２、４６  反射ミラー
４４  偏光子
４５  ファラデー回転子
５１  定盤
５２  載置台
５３、５４  治具
５５  Ｘステージ
５６、５９  Ｚステージ
５７  θｘｚ回転ステージ
５８  Ｙステージ
６０  θｙｚ回転ステージ
６１、６２  移動機構
６３  光源
６４  光パワーメータ
【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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