(57)【要約】  高パワー拡大ビームコネクタ（１００）及び高パワー拡大ビームコネクタを作成及び使用するための方法が記載されている。基本的に、高パワー拡大ビームコネクタは、第２のレンズ付光ファイバ（１０６）と光学的に結合されているが空間的には第２のレンズ付光ファイバ（１０６）から隔てられている、第１のレンズ付光ファイバ（１０４）を備える。第１のレンズ付光ファイバ（１０４）は、その内部を進行する光ビームを拡大して、コリメートされた光ビームを出力することができる。第２のレンズ付光ファイバ（１０６）は、光ビームが第１のレンズ付光ファイバ（１０４）から第２のレンズ付光ファイバ（１０６）に進むように、コリメートされた光ビームを受け取り、受け取った光ビームを集束することができる。同様の態様で、高パワー拡大ビームコネクタは、光ビームを第２のレンズ付光ファイバ（１０６）から第１のレンズ付光ファイバ（１０４）に伝えることができる。
2005512111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高パワー拡大ビームコネクタにおいて、
第１のレンズ付光ファイバ、及び
前記第１のレンズ付光ファイバと光学的に結合されているが、空間的には前記第１のレンズ付光ファイバからあらかじめ定められた距離だけ隔てられている第２のレンズ付光ファイバ、
を備えることを特徴とする高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項２】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバを支持できるパッケージをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項３】
請求項２に記載の高パワー拡大ビームコネクタにおいて、前記パッケージが、
前記第１のレンズ付光ファイバを支持できる第１のフェルール、
前記第２のレンズ付光ファイバを支持できる第２のフェルール、及び
前記第１のレンズ付光ファイバが前記第２のレンズ付光ファイバから前記あらかじめ定められた距離だけ隔てられるように、前記第１のフェルール及び前記第２のフェルールを位置合せして保持できる嵌合位置合せ固定具、
をさらに備えることを特徴とする高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項４】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバのそれぞれの一部がホウケイ酸ガラスでつくられていることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項５】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバのそれぞれが光ファイバ及び、スロート部と球形レンズ部とを含む平凸コリメーティングレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項６】
前記スロート部及び前記球形レンズ部は、それぞれが、前記第１のレンズ付光ファイバを前記第２のレンズ付光ファイバから空間的に隔てるべき前記あらかじめ定められた距離を規定する形状寸法を有することを特徴とする請求項５に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項７】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバを、１００ｍＷ以上で動作する高パワー用途に使用できることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項８】
前記高パワー拡大ビームコネクタがアレイ配列高パワー拡大ビームコネクタであることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項９】
前記高パワー拡大ビームコネクタに光増幅器を付帯させることを特徴とする請求項１に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１０】
１００ｍＷ以上で動作する高パワー用途に使用される高パワー拡大ビームコネクタにおいて、前記高パワー拡大ビームコネクタが、
光ビームを拡大すること及びコリメートされた光ビームを出力することができる第１のレンズ付光ファイバ、及び
前記第１のレンズ付光ファイバからあらかじめ定められた距離だけ隔てられ、前記光ビームが前記第１のレンズ付光ファイバから前記第２の光ファイバに進むように、前記コリメートされた光ビームを受け取ること及び前記受け取った光ビームを集束することができる第２のレンズ付光ファイバ、
を備えることを特徴とする高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１１】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバが対面し、前記あらかじめ定められた距離だけ空間的に隔てられるような態様で、前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバを支持及び位置合せすることができるパッケージをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１２】
前記第１及び第２のレンズ付光ファイバは、それぞれが光ファイバ及び、スロート部と球形レンズ部とを含む平凸コリメーティングレンズを備えることを特徴とする請求項１０に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１３】
前記スロート部及び前記球形レンズ部は、それぞれが、前記第１のレンズ付光ファイバを前記第２のレンズ付光ファイバから空間的に隔てるべき前記あらかじめ定められた距離を規定する形状寸法を有することを特徴とする請求項１２に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１４】
前記球形レンズ部は、それぞれが反射防止膜で被覆されていることを特徴とする請求項１２に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１５】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバの一部がホウケイ酸ガラスでつくられていることを特徴とする請求項１２に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１６】
前記高パワー拡大ビームコネクタが一対より多くの前記第１及び第２のレンズ付光ファイバを備えることを特徴とする請求項１０に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１７】
前記高パワー拡大ビームコネクタにラマン増幅器を付帯させることを特徴とする請求項１０に記載の高パワー拡大ビームコネクタ。
【請求項１８】
高パワー拡大ビームコネクタを作成するための方法において、
第１のレンズ付光ファイバを第１のフェルールに挿入する工程、
第２のレンズ付光ファイバを第２のフェルールに挿入する工程、及び
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバが位置合せされ、あらかじめ定められた距離だけ互いに隔てられ、よって、前記第１のレンズ付光ファイバが、前記第１のレンズ付光ファイバ内を進行している光ビームを拡大し、次いで、コリメートされた光ビームを受け取り、前記受け取った光ビームを集束する前記第２のレンズ付光ファイバに向けて、前記第１のレンズ付光ファイバから前記第２のレンズ付光ファイバに進むように出力することを可能にするように、前記第１のフェルール及び前記第２のフェルールを確実に固定する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２のレンズ付光ファイバは、それぞれが光ファイバ及び、スロート部と球形レンズ部とを含む平凸コリメーティングレンズを備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記スロート部及び前記球形レンズ部は、それぞれが、前記第１のレンズ付光ファイバを前記第２のレンズ付光ファイバから空間的に隔てるべき前記あらかじめ定められた距離を規定する形状寸法を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記球形レンズ部は、それぞれが反射防止膜で被覆されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバの一部がホウケイ酸ガラスでつくられることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバが、１００ｍＷ以上で動作する高パワー用途に使用され得ることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
高パワー拡大ビームコネクタを使用するための方法において、
前記高パワー拡大ビームコネクタの第１のレンズ付光ファイバを第１の光コンポーネントに接続する工程、及び
前記高パワー拡大ビームコネクタの第２のレンズ付光ファイバを第２の光コンポーネントに接続する工程、
を含み、
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバが位置合せされ、あらかじめ定められた距離だけ互いに隔てられ、よって、前記第１のレンズ付光ファイバが、前記第１のレンズ付光ファイバ内を進行している光ビームを拡大し、コリメートされた光ビームを受け取り、前記受け取った光ビームを集束する前記第２のレンズ付光ファイバに向けて、前記第１の光コンポーネントから前記第２の光コンポーネントに進むように出力することを可能にすることを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記第１及び第２のレンズ付光ファイバは、それぞれが光ファイバ及び、スロート部と球形レンズ部とを含む平凸コリメーティングレンズを備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記スロート部及び前記球形レンズ部は、それぞれが、前記第１のレンズ付光ファイバを前記第２のレンズ付光ファイバから空間的に隔てるべき前記あらかじめ定められた距離を規定する形状寸法を有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記球形レンズ部は、それぞれが反射防止膜で被覆されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバの一部がホウケイ酸ガラスでつくられていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１のレンズ付光ファイバ及び前記第２のレンズ付光ファイバを、１００ｍＷ以上で動作する高パワー用途に使用できることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００１年７月５日に出願された、名称を「高パワー用途のための拡大ビームコネクタ」とする、米国仮特許出願第６０/３０３６１０号の恩典を請求するものである。上記仮特許出願の明細書は本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は全般的には光コネクタに関し、特に、高パワー用途において光ファイバを結合するために用いることができる高パワー拡大ビームコネクタに関する。
【背景技術】
【０００３】
光コネクタ製造業者は高パワー用途において光ファイバを結合するために用いることができる光コネクタの設計を試行し続けてきた。従来の突当結合型コネクタは、結合部または結合部近傍に残る、清浄化過程に起因するいかなる粒子汚染またはパッケージ封入によるいかなる接着剤も突発故障を引き起こし得るので、高パワー用途には適していないと考えられている。
【特許文献１】米国特許出願第０９/８１２１０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、従来の突当結合型コネクタの上述の問題を解決する高パワー光コネクタが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の高パワー拡大ビームコネクタ及び方法は上記の要求及びその他の要求に応えるものである。
【０００６】
本発明は高パワー用途において光ファイバを結合するために用いることができる高パワー拡大ビームコネクタを含む。基本的に、本高パワー拡大ビームコネクタは、第２のレンズ付光ファイバと光学的に結合されているが空間的には第２のレンズ付光ファイバから隔てられている、第１のレンズ付光ファイバを備える。第１のレンズ付光ファイバは、第１のレンズ付光ファイバ内を進行している光ビームを拡大して、コリメートされた光ビームを出力することができる。第２のレンズ付光ファイバは、光ビームが第１のレンズ付光ファイバから第２のレンズ付光ファイバに進むように、コリメートされた光ビームを受け取り、受け取った光ビームを集束することができる。同様の態様で、この高パワー拡大ビームコネクタは第２のレンズ付光ファイバから第１のレンズ付光ファイバに光ビームを伝えることができる。本発明は、高パワー拡大ビームコネクタを作成及び使用するための方法も含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面とともになされる以下の詳細な説明を参照することにより、本発明のより完全な理解を得ることができる。
【０００８】
図１〜１１を参照すれば、高パワー拡大ビームコネクタ１００の好ましい実施形態並びに高パワー拡大ビームコネクタ１００を作成及び使用するための好ましい方法９００及び１１００が開示されている。高パワー拡大ビームコネクタ１００はただ一対のファイバを光学的に接続するとして説明されるが、高パワー拡大ビームコネクタ１００を一対またはそれより多くの対のファイバを接続するために用いられ得ること（図１０参照）は当然である。したがって、高パワー拡大ビームコネクタ１００並びに好ましい方法９００及び１１００はそのような限定された態様で解されるべきではない。
【０００９】
基本的に、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、第２のレンズ付光ファイバ１０６に光学的に結合されているが空間的には第２のレンズ付光ファイバ１０６から隔てられている、第１のレンズ付光ファイバ１０４を備える。第１のレンズ付光ファイバ１０４は、第１のレンズ付光ファイバ１０４内を進行している光ビーム３０２を拡大して（発散させて）、コリメートされた光ビーム３０２を出力することができる（図３はレンズ付ファイバ１０４と１０６の間にあるときにコリメートされる光ビーム３０２を示す）。第２のレンズ付光ファイバ１０６は、光ビーム３０２が第１のレンズ付光ファイバ１０４から第２のレンズ付光ファイバ１０６に進むように、コリメートされた光ビーム３０２を受け取り、受け取った光ビーム３０２を集束する（収斂させる）ことができる。同様の態様で、高パワー拡大ビームコネクタ１００は光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６から第１のレンズ付光ファイバ１０４に伝えることができる。
【００１０】
図１を参照すれば、一対以上のファイバ１０１（例：コーニング（Corning）ＳＭＦ−２８（商標）などの単一モードファイバ）を光学的に接続するために用いることができる高パワー拡大ビームコネクタ１００の分解組立図をブロック図が示している。高パワー拡大ビームコネクタ１００は、例えば、１００ｍＷ以上で動作するラマン増幅器を含む、広範な光増幅器とともに用いることができる。上述したように、従来の突当結合型コネクタは、結合部または結合部近傍に残る、清浄化過程に起因するいかなる粒子汚染またはパッケージ封入によるいかなる接着剤も突発故障を引き起こし得るであろうから、高パワー用途には適していないと考えられている。しかし、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、光ビームの実効面積が、レンズ１１６及び１１８の凸面において、約９０μｍ２（λ＝１５５０ｎｍ，コーニング「ＳＭＦ−２８」）から２０,０００μｍ２をこえる大きさまで拡大されるから、高パワー（例えば１００ｍＷ以上）用途に十分適している。言い換えれば、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、パワー密度がかなり低くなることを意味するビーム面積拡大により、汚れまたは接着剤のような汚染物にそれほど敏感ではない。したがって、レンズ付光ファイバ１０４と１０６の間に空間的接触がないことにより、パワー運用能力が向上し、汚れまたは接着剤のような汚染物の影響が最小限に抑えられる。
【００１１】
図１に示されるように、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６を支持するパッケージ１０２を備える。詳しくは、パッケージ１０２は、挿入損失を最小限に抑えるために、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６が対面し、あらかじめ定められた距離だけ互いに隔てられるように、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６を支持し、位置を合せる。
【００１２】
パッケージ１０２は、第１のフェルール１０８、第２のフェルール１１０及び嵌合位置合せ固定具１１２を備える。第１のフェルール１０８は第１のレンズ付光ファイバ１０４を支持し、保護する。同様に、第２のフェルール１１０は第２のレンズ付光ファイバ１０６を支持し、保護する。嵌合位置合せ固定具１１２は１本またはそれより多くの位置合せピン１１４（２本が示されている）とともに、第１のレンズ付光ファイバ１０４が第２のレンズ付光ファイバ１０６からあらかじめ定められた距離だけ隔てられるように、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０を所定の位置に合せて、保持することができる。位置合せピン１１４は２本のレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の位置合せにも役立つ。
【００１３】
第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０は、多様な材料でつくることができ、多様な形態をとることができる。そのような形態の１つが図１に示され、図１では、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６の凸レンズ１１６及び１１８がそれぞれ第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０から突き出ている。別のそのような形態が図２に示され、図２では、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６の凸レンズ１１６及び１１８が第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０のそれぞれから突き出てはいない。代わりに、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０はそれぞれ、上蓋部品（図示せず）及び、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６の周囲にエポキシ樹脂で貼り合された、基台部品２０２ａ及び２０２ｂからつくられている。この第２の例では、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０を突き合せることができ、その場合でも第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６の間にあらかじめ定められた距離を維持することができる。
【００１４】
動作中、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、その内部を進行している光ビーム３０２を拡大し、コリメートされた光ビーム３０２を出力することができる（図３は光ビーム３０２を示す）、第１のレンズ付光ファイバ１０４を備える。第２のレンズ付光ファイバ１０６は、光ビーム３０２が第１のレンズ付光ファイバ１０４から第２のレンズ付光ファイバ１０６に進むように、コリメートされた光ビーム３０２を受け取り、受け取った光ビーム３０２を集束することができる。同様の態様で、高パワー拡大ビームコネクタ１００は、光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６から第１のレンズ付光ファイバ１０４に伝えることもできる。第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６に関する詳細は、図３〜８に関して以下に記載される。
【００１５】
図３を参照すれば、２本のレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の様々な幾何学的寸法を示すブロック図がある。レンズ付光ファイバ１０４及び１０６の幾何学的寸法は、第１のレンズ付光ファイバ１０４が第２のレンズ付光ファイバ１０６から隔てられるべき距離を規定する。下式： 
【数１】
2005512111.tif 000003
【００１６】
が成立するときに、レンズ１１６及び１１８が完全コリメータとなることは当然である。ここで：
Ｔ＝レンズ１１６及び１１８の厚さ；
Ｒｃ＝レンズ１１６及び１１８の曲率半径；
ｎ＝レンズ１１６及び１１８の屈折率；
Φ＝位相シフト；
である。
【００１７】
例えば、波長１５５０ｎｍにおいてシリカ（ｎ＝１.４４４）を用いれば、レンズ１１６及び１１８は、Ｔ/Ｒｃ＝３.２５のときに完全コリメータである。実際には、レンズ付光ファイバ１０４及び１０６は点光源ではないこと及び球形レンズ部１１６及び１１８は非常に小さいために回折効果が大きいことから、球形レンズ１１６及び１１８の厚さを焦点の回折シフトだけ大きくする必要がある。したがって、実際上、Ｔ/Ｒｃ比は３.２５より大きい。
【００１８】
具体例としての高パワー拡大ビームコネクタ１００は、レンズ１１６及び１１８のそれぞれの表面からビームウエストを５０ないし１００μｍ離し、したがって１００から２００μｍのレンズ１１６と１１８の間隔を与える形状寸法を有し得る。そのような高パワー拡大ビームコネクタ１００は、曲率半径（Ｒｃ）が２２７μｍ，厚さ（Ｔ）が７６５μｍ，ビームウエストにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ）が８５μｍの、レンズ１１６及び１１８を有することになろう。球形レンズ部１１６及び１１８の上記設計により、高パワー拡大ビームコネクタ１００において横方向及び角度の位置合せずれに対する許容度を広くすることができる（図８Ａ〜８Ｂ参照）。
【００１９】
図４を参照すれば、本発明に用いることができる具体例としてのレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の顕微鏡写真が示されている。図示されるようなガラスレンズ４００（例えば平凸コリメーティングレンズ、レンズ部材）は、対象の波長で透明となるガラスでつくられ、光ファイバ１０１に融着接続される。ガラスレンズ４００の熱膨張係数（ＣＴＥ）は光ファイバ１０１のＣＴＥに一致するかまたはほとんど一致する。本質的に、ガラスレンズ４００は厚さ“Ｔ”及び曲率半径“Ｒｃ”を有する（図３参照）。さらに具体的には、ガラスレンズ４００はスロート部４０２並びに球形レンズ部１１６及び１１８を含む。レンズ付光ファイバ１０４及び１０６は、スロート部４０２の一端を光ファイバ１０１に融着接続することによりつくることができる。次いで、タングステンフィラメントをもつ融着接続機を用いてスロート部４０２の他端に凸レンズ１１６及び１１８を形成することができる。ガラスレンズ４００に関するより詳細な議論は、コーニング社の特許文献１に記載されている。特許文献１の内容は本明細書に参照として含まれる。
【００２０】
好ましい実施形態において、レンズ付光ファイバ１０４及び１０６、特にレンズ１１６及び１１８は、ホウケイ酸ガラスでつくられる。ホウケイ酸ガラスでつくられた球形レンズ部１１６及び１１８では複屈折の問題が生じないが、シリカでつくられた球形レンズは偏波依存損失に寄与する複屈折性を示す。さらに、レンズ１１６及び１１８をホウケイ酸ガラスでつくると、高パワー拡大ビームコネクタ１００の性能を強化できる。その理由は、ファイバ１０１のホウケイ酸ガラスへの融着接続により、モードフィールド径（ＭＦＤ）を拡大し、レンズ付光ファイバ１０４及び１０６の横方向位置合せずれに対する許容度を大きくする熱コア拡張がおこるからである。さらに、シリカの代わりにホウケイ酸ガラスを用いると、レンズ１１６及び１１８の作成プロセスの再現性がさらに一層高まる。
【００２１】
ホウケイ酸ガラスでつくられたレンズ付光ファイバ１０４及び１０６とシリカでつくられたレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の間のさらに詳細な比較については図５を参照されたい。特に、図５を参照すれば、熱コア拡張の効果がわかる。データ点は、コーニング社の「ＳＭＦ−２８」に取り付けられたシリカレンズ及びホウケイ酸ガラスレンズについてｘ及びｙ方向で測定されたＭＦＤを表す。実線はガウスビームモデルフィッティングを表す。データは、コーニング社の「ＳＭＦ−２８」のコアが１０.４μｍの公称ファイバモードフィールドから約１３.６μｍに拡張したことを示す。
【００２２】
図６Ａ及び６Ｂを参照すれば、λ＝１５５０ｎｍにおける、単一モードファイバ（例：コーニング社の「ＳＭＦ−２８」）についての、レンズ１０４及び１０６の様々な形状寸法とビームウエストまでの様々な距離の間の関係を示すグラフが描かれている。このタイプの情報は、高パワー拡大ビームコネクタ１００における球形レンズ部１１６と１１８の所望の間隔の決定に役立つ。
【００２３】
再び図１及び３を参照すれば、球形レンズ部１１６及び１１８を、光ビーム３０２がレンズ１１６及び１１８の表面に当ったときに光ビーム３０２が反射してファイバ１０１に戻ることを防止するように機能する反射防止（ＡＲ）膜（図示せず）で被覆することもできる。発明者等が行った実験では、ＡＲ被覆レンズ付光ファイバ１０４及び１０６とＡＲ被覆のないレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の過剰損失すなわち結合効率を、レンズ１１６と１１８を対面させて、最大パワー読み値が得られるようにレンズ１１６と１１８を位置合せすることにより測定した。反射防止膜被覆レンズ付光ファイバ１０４と１０６の一般的な結合効率が０.２ｄＢ/対より小さいことに注意すべきである。実験の間は、一方のレンズ１１６を広帯域光源に接続し、他方のレンズ１１８を検出器に接続した。表１はＡＲ被覆レンズ１１６及び１１８とＡＲ被覆のないレンズ１１６及び１１８の反射減衰量の測定値を示す。
【表１】
2005512111.tif 000004
【００２４】
表１からわかるように、波長１５４２ｎｍにおける反射減衰量測定値は、平均減衰量が、ＡＲ被覆レンズ１１６及び１１８では−６０ｄＢより小さく、ＡＲ被覆のないレンズ１１６及び１１８ではほぼ−４０ｄＢであることを示した。６つのＡＲ被覆レンズ１１６及び１１８の試験試料については、反射減衰量測定値は−５７ｄＢと−６９ｄＢの間の範囲にあり、反射減衰量測定値が−６０ｄＢより大きいレンズは１つだけであった。これらの測定は、Ｒｃ〜２２５μｍ，Ｔ〜８００μｍの、比較的小さいレンズ１１６及び１１８について行った。反射減衰量（後方反射損失）測定値のさらに詳細な解析を、図７に関して以下に記載する。
【００２５】
図７を参照すれば、様々なレンズ付光ファイバ１０４及び１０６の後方反射損失すなわち反射減衰量の計算値を示すグラフが描かれている。基本的に、反射率が０.２５％の被覆をもつＡＲ被覆レンズ１０４及び１０５について、５５ｄＢより小さい後方反射損失の達成が可能であることがわかる。曲率半径がより小さいレンズ１０４及び１０６では、同じレンズ厚において、後方反射損失が小さくなるであろう。これにより、レンズ１０４及び１０６の設計のフレキシビリティが高まり、所望のレンズ−レンズ間隔に対して後方反射損失を最小限に抑えることが可能になる。
【００２６】
図８Ａ〜８Ｃを参照すれば、高パワー拡大ビームコネクタ１００に関わる様々な許容度（例えば、横方向オフセット、角度オフセット、軸方向変位）のグラフが示されている。詳しくは、これらのグラフは、横方向、角度及び軸方向位置合せずれの、レンズ付光ファイバ１０４及び１０６（ＭＦＤ＝６２μｍ）をもつ高パワー拡大ビームコネクタ１００、及び、「ＳＭＦ−２８」（ＭＦＤ＝１０.４μｍ）、大実効面積ＮＺ−ＤＳＦ（ＭＦＤ＝９.６μｍ）及びＮＺ−ＤＳＦ（ＭＦＤ＝８.４μｍ）などの単一モードファイバの、従来の突当結合コネクタにおける、損失への影響を示す。従来の突当結合コネクタに比較して、高パワー拡大ビームコネクタ１００（例えばレンズ付光ファイバ１０４及び１０６）では横方向及び軸方向許容度がかなり広いことが、図８Ａ及び８Ｃからわかる。しかし図８Ｂからは、高パワー拡大ビームコネクタ１００では角度位置合せずれに対する許容度がかなり狭まることがわかる。角度位置合せずれに対する許容度が狭まるのは高パワー拡大ビームコネクタ１００のＭＦＤが大きくなっているためである。したがって高パワー拡大ビームコネクタ１００の機構設計は非可傾とすべきである。さらに作動距離（例えばレンズ−レンズ間隔）が短ければ角度位置合せずれにより横方向位置合せずれが小さくなるから、作動距離を短くすることが好ましい。
【００２７】
図９を参照すれば、高パワー拡大ビームコネクタ１００を作成するための好ましい方法９００の工程のフローチャートが示されている。高パワー拡大ビームコネクタ１００を作成するため、第１のレンズ付光ファイバ１０４が第１のフェルール１０８に挿入される（工程９０２）。同様に、第２のレンズ付光ファイバ１０６が第２のフェルール１１０に挿入される（工程９０４）。好ましい実施形態においては、反射減衰量（後方反射損失）を低減するために、第１のレンズ付光ファイバ１０４及び第２のレンズ付光ファイバ１０６には反射防止膜が被覆される。
【００２８】
その後、第１のフェルール１０８が第２のフェルール１１０に連結される（工程９０６）。これは、いくつかの態様で達成され得る。例えば、図１に示されるように、嵌合位置合せ固定具１１２を１本以上の位置合せピン１１４（２本が示されている）とともに用いて、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０を位置合せして、保持することができる。あるいは、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０を、例えばキー付差込みカップリングまたは結合受栓を用いて、互いに連結することができる。この結果、第１のレンズ付光ファイバ１０４が第２のレンズ付光ファイバ１０６に対して位置合せされ、第２のレンズ付光ファイバ１０６からあらかじめ定められた距離だけ隔てられるような態様で、第１のフェルール１０８及び第２のフェルール１１０が互いに対して確実に固定される。
【００２９】
第１のフェルール１０８の第２のフェルール１１０への連結後、高パワー拡大ビームコネクタ１００、特に第１のレンズ付光ファイバ１０４は、第１のレンズ付光ファイバ１０４内を進行している光ビーム３０２を拡大して、コリメートされた光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６に向けて出力することができる。第２のレンズ付光ファイバ１０６は、光ビーム３０２が第１のレンズ付光ファイバ１０４から第２のレンズ付光ファイバ１０６に進むように、コリメートされた光ビーム３０２を受け取ると、受け取った光ビーム３０２を集束する。同様の態様で、高パワー拡大ビームコネクタ１００は光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６から第１のレンズ付光ファイバ１０４に伝えることもできる。
【００３０】
図１０を参照すれば、本発明にしたがうレンズ付光ファイバを二対備える、具体例としての高パワー拡大ビームコネクタ１００の側断面の写真が示されている。
【００３１】
図１１を参照すれば、高パワー拡大ビームコネクタ１００を使用するための好ましい方法１１００の工程のフローチャートが示されている。基本的に、高パワー拡大ビームコネクタ１００の第１のレンズ付光ファイバ１０４は第１の光コンポーネント（例えば増幅器）に接続される（工程１１０２）。同様に、高パワー拡大ビームコネクタ１００の第２のレンズ付光ファイバ１０６は第２の光コンポーネント（例えば増幅器）に接続される（工程１１０４）。
【００３２】
これで高パワー拡大ビームコネクタ１００の集成が完了する。第１のレンズ付光ファイバ１０４は、第１のレンズ付光ファイバ１０４内を進行している光ビーム３０２を拡大して、コリメートされた光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６に向けて出力することができる。第２のレンズ付光ファイバ１０６は、光ビーム３０２が第１のレンズ付光ファイバ１０４から第２のレンズ付光ファイバ１０６に進むように、コリメートされた光ビーム３０２を受け取ると、受け取った光ビーム３０２を集束する。同様の態様で、高パワー拡大ビームコネクタ１００は光ビーム３０２を第２のレンズ付光ファイバ１０６から第１のレンズ付光ファイバ１０４に伝えることができる。
【００３３】
本発明の実施形態を添付図面に１つしか示さず、また上記の詳細な説明に記述しなかったが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、添付される特許請求の範囲に記載され、特許請求の範囲で定められる本発明の精神を逸脱することなく、数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にしたがう高パワー拡大ビームコネクタの分解組立図を示すブロック図である
【図２】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタのレンズ付光ファイバを支持するために用いられる具体例としての２つのフェルールの基台部の斜視図である
【図３】２本のレンズ付光ファイバの様々な幾何学的寸法を示すブロック図である
【図４】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタに組み込むことができるレンズ付光ファイバの顕微鏡写真である
【図５】シリカ平凸レンズ及びホウケイ酸ガラス平凸レンズを有するレンズ付光ファイバへの熱コア拡張の効果を示すグラフである
【図６Ａ】単一モードファイバ（例：コーニング社の「ＳＭＦ−２８」）についてのλ＝１５５０ｎｍにおける様々なレンズ形状寸法とビームウエストまでの様々な距離の間の関係を示すグラフである
【図６Ｂ】単一モードファイバ（例：コーニング社の「ＳＭＦ−２８」）についてのλ＝１５５０ｎｍにおける様々なレンズ形状寸法とビームウエストまでの様々な距離の間の関係を示すグラフである
【図７】様々なレンズ付ファイバの後方反射損失すなわち反射減衰量の計算値を示すグラフである
【図８Ａ】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタに関わる横方向オフセット許容度を示すグラフである
【図８Ｂ】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタに関わる角度オフセット許容度を示すグラフである
【図８Ｃ】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタに関わる軸方向変位許容度を示すグラフである
【図９】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタを作成するための好ましい方法の各工程を示すフローチャートである
【図１０】本発明にしたがう二対のレンズ付光ファイバを備える具体例としての高パワー拡大ビームコネクタの側断面を示す写真である
【図１１】図１に示される高パワー拡大ビームコネクタを使用するための好ましい方法の各工程を示すフローチャートである
【符号の説明】
【００３５】
１００    高パワー拡大ビームコネクタ
１０１    ファイバ
１０２    パッケージ
１０４，１０６    レンズ付光ファイバ
１０８，１１０    フェルール
１１２    嵌合位置合せ固定具
１１４    位置合せピン
１１６，１１８    レンズ
【図１】
2005512111.tif 000005
【図２】
2005512111.tif 000006
【図３】
2005512111.tif 000007
【図４】
2005512111.tif 000008
【図５】
2005512111.tif 000009
【図６Ａ】
2005512111.tif 000010
【図６Ｂ】
2005512111.tif 000011
【図７】
2005512111.tif 000012
【図８Ａ】
2005512111.tif 000013
【図８Ｂ】
2005512111.tif 000014
【図８Ｃ】
2005512111.tif 000015
【図９】
2005512111.tif 000016
【図１０】
2005512111.tif 000017
【図１１】
2005512111.tif 000018
【国際調査報告】
2005512111.tif 000019