(57)【要約】集束レンズ付ファイバ（６）はレンズ（７）で終端されている光ファイバ（８）を備える。レンズのビームウエストまでの距離はレイリー範囲より大きい。レンズ付ファイバを形成するための方法は、ガラスファイバの選択された領域を、あらかじめ定められた時間、外部抵抗加熱する工程と、外部抵抗加熱している間、ガラスファイバを引っ張って、選択された領域に凸面を形成する工程とを含む。
2005521069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束レンズ付ファイバにおいて、
ビームウエストまでの距離がレイリー範囲より大きいレンズで終端されている光ファイバ、
を備えることを特徴とする集束レンズ付ファイバ。
【請求項２】
前記レンズが１より大きいｆ数を有することを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項３】
前記ビームウエストまでの距離が１００μｍより大きいことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項４】
前記レンズがシリカを含むことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項５】
前記レンズがドープトシリカを含むことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項６】
前記レンズの直径が前記光ファイバの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項７】
前記レンズの直径が前記光ファイバの直径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項８】
前記レンズの直径が前記光ファイバの直径に等しいことを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項９】
前記レンズが−５５ｄＢより低い後方反射を有することを特徴とする請求項１に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項１０】
前記レンズの表面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９に記載の集束レンズ付ファイバ。
【請求項１１】
レンズ付ファイバを形成するための方法において、
ガラスファイバの選択された領域を、あらかじめ定められた時間のあいだ、外部抵抗加熱する工程、及び
前記選択された領域に凸面を形成するために、外部抵抗加熱しながら前記ガラスファイバを引っ張る工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記ガラスファイバが無コアファイバであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
光ファイバを前記ガラスファイバに永久接続する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガラスファイバを引っ張る前記工程が、前記ガラスファイバと前記光ファイバの間に形成された永久接続部から遠ざかる方向に前記ガラスファイバを引っ張る工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラスファイバがシングルモードファイバであり、前記凸面が前記ガラスファイバの先端に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガラスファイバがマルチモードファイバであり、前記凸面が前記ガラスファイバの先端に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラスファイバが偏波保存ファイバであり、前記凸面が前記ガラスファイバの先端に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記凸面を外部抵抗加熱することにより前記凸面の曲率半径を拡大する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記凸面の前記曲率半径が拡大するにつれて外部抵抗加熱源を前記凸面に向かう方向に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１８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、ウクラインチク（Ukrainczyk）等の、２００１年６月１５日に出願された、名称を「結像及び集光器用熱形成レンズ付ファイバ（Thermally Formed Lensed Fibers for Imaging and Condenser Applications）」とする米国仮特許出願第６０/２９８８４１号、及び、ウクラインチク等の、２００２年１月２８日に出願された、名称を「熱形成レンズ付ファイバ（Thermally Formed Lensed Fibers）」とする米国仮特許出願第６０/３５２７５３号による優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、広義には、光通信ネットワークにおいて光ファイバと光デバイスの間で光を結合するための方法及びデバイスに関する。さらに詳しくは、本発明は集束レンズ付ファイバとレンズ付ファイバを形成するための方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
レンズ付ファイバはレンズで終端されている光ファイバを有するモノリシックデバイスである。レンズ付ファイバは、集成が容易である、すなわち、現場でのファイバ−レンズ間の位置合せ及びファイバのレンズへの接着が必要ではないこと、挿入損失が小さいことから、また非常に小さくつくることができるのでコンポーネントを小型化できることから、有利である。レンズの熱膨張係数を光ファイバの熱膨張係数に整合させることによって、ある温度範囲にわたりさらに高い性能を達成することができる。レンズ付ファイバは容易にアレイ化され、したがって、シリコン光学ベンチ用途で使用するため及び光ファイバをプレーナ型導波路に位置合せするためのアレイ型デバイスの作成に望ましい。さらに、レンズ付ファイバのスポット径及び作動距離は、具体的な用途に合せて調整することができる。例えば、レンズ付ファイバのスポット径及び作動距離は、ビーム径をさらに小さくして、さらに小さい超小型電気機械システム（ＭＳＭＥ）ミラーの光スイッチで使用できるように、調整することができる。
【０００４】
様々なタイプのレンズ付ファイバがある。図１は、光ファイバ２の一端に平凸レンズ１が融着接続されている、従来技術のコリメーティングレンズ付ファイバを示す。光ファイバ２はシングルモードファイバまたはマルチモードファイバとすることができる。平凸レンズ１は一般に無コアファイバから形成される。平凸レンズ１の前面は球のような形につくられ、光ファイバ２から入ってくる光を拡大して平行ビームにするコリメータとして作用する。コリメーティングレンズ付ファイバは広い距離範囲でのコリメーションのために用いることができる。コリメーティングレンズ付ファイバの主要な用途の１つは、１つの光ファイバから別の光ファイバに光を結合することである。
【０００５】
コリメーティングレンズ付ファイバを形成するには様々な方法がある。ある方法は、光ファイバの末端部分を溶融して所望の曲率半径をもつ球面を形成する工程を含む。一般に、溶融工程は光ファイバの末端部分を挟んで対向して配置された一対の電極の間に電気アークを発生させる工程を含む。電気アークが光ファイバの末端部分を溶融して球面を形成する。あるいは、光ファイバの末端部分を溶融して球面を形成するためにレーザビームを用いることができる。コリメーティングレンズ付ファイバを形成するための別の方法は、球面を有する無コアファイバを光ファイバに永久接続する工程を含む。その結果、球面を有する無コアファイバがレンズとして作用する。
【０００６】
図２は光ファイバ３の先端にテーパ４が形成されているテーパ型レンズ付ファイバを示す。光ファイバ３はシングルモードファイバとすることも、マルチモードファイバとすることもできる。テーパ４はレンズとして作用する凸面５を有する。凸面５の曲率半径は、コリメーティングレンズ付ファイバの平凸レンズ（図１の１）の曲率半径に比較して非常に小さい。テーパ４は、光ファイバ３の先端を研削及び／または研磨することによって得られる。テーパ型レンズ付ファイバが光をコリメートする作動距離は短い。テーパ型レンズ付ファイバは光ファイバとレーザ光源または光増幅器またはプレーナ型導波路との間で光を結合するために用いることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
精確な曲率半径をもつ集束レンズ付ファイバ及び集束レンズの曲率半径を精確に制御するための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本発明はレンズで終端された光ファイバを含む集束レンズ付ファイバに関する。レンズからビームウエストまでの距離はレイリー範囲より大きい。
【０００９】
別の態様において、本発明は、ガラスファイバの選択された領域を、あらかじめ定められた時間のあいだ、外部抵抗加熱する工程及び外部抵抗加熱している間にガラスファイバを引っ張って前記選択された領域に凸面を形成する工程を含む、レンズ付ファイバを形成する方法に関する。
【００１０】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明及び添付される特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、光ファイバから入ってくる光を集束して、ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）より大きいか、ＭＦＤに等しいか、またはＭＦＤより小さいスポットにする、集束レンズ付ファイバを提供する。この集束レンズ付ファイバは集束及び集光器用途で使用することができる。本発明の実施形態は集束レンズ付ファイバを形成するための方法を提供する。さらに詳しくは、本発明の実施形態は光ファイバないし、さらに一般的には、ガラスファイバの先端に精確な曲率半径を形成するための方法を提供する。本方法により、光ファイバの末端において広い範囲で仕様を指定できる平凸レンズの形成が可能になる。これにより、レンズ付ファイバのスポット径及び作動距離を特定の用途に合わせて調整することが可能になる。本方法はテーパ型レンズ付ファイバを形成するために用いることもできる。テーパ型レンズ付ファイバは、集束及び集光器用途にも、作動距離の短いコリメーション用途にも使用することができる。添付図面を参照して本発明の具体的な実施形態を以下で説明する。
【００１２】
図３Ａは光ファイバ８に平凸レンズ７が取り付けられている集束レンズ付ファイバ６を示す。平凸レンズ７は融着接続により光ファイバ８に取り付けてもよい。光ファイバ８はコア９及びコア９を囲むクラッド１０を有する。光ファイバ８は、偏波保存（ＰＭ）ファイバを含む任意のシングルモードファイバとすることもできるし、マルチモードファイバとすることもできる。図において、光ファイバ８はシングルモードファイバとして示される。平凸レンズ７の直径は光ファイバ６の直径より大きいとして示される。しかし、これは必要条件ではない。平凸レンズ７の直径は、光ファイバの直径と同じとするか（図３Ｂを参照されたい）、または光ファイバ８の直径より小さくする（図３Ｃを参照されたい）ことができる。一般に、平凸レンズ７は無導波コアガラスファイバからつくられる。ガラスファイバ及び光ファイバ８は同じファイバ製造プロセスを用いて作成することができる。一般に、平凸レンズ７はシリカまたはドープトシリカ、例えばＢ２Ｏ３−ＳｉＯ２及びＧｅＯ２−ＳｉＯ２でつくられ、コア９の屈折率と同等の屈折率を有する。平凸レンズ７には一般に後方反射を最小限に抑えるために反射防止膜が被覆される。−５５ｄＢより低い後方反射が一般に望ましい。
【００１３】
動作において、コア９を進行してきた光ビームは、平凸レンズ７に入るときに発散し、平凸レンズ７を出るときに集束されてスポットになる。レンズ７の曲率半径（Ｒｃ）及び厚さ（Ｔ）は、平凸レンズ７の凸面からビームウエストまでの距離（ｆ）がレイリー範囲より大きくなるように選ばれる。レイリー範囲は、ビーム径が最小値の√２倍までの範囲にある、ビームウエスト前後の軸方向距離である。レイリー範囲は下式（１）：
【数１】
2005521069.tif 000003
【００１４】
を用いて計算される。ここで、ｚ０はレイリー範囲、ｗ０はビームウエスト半径、λは波長である。ビームウエストまでの距離（ｆ）をレイリー範囲より大きくすることにより、平凸レンズ７でつくられるビームがレイリー範囲の外側におかれて、平凸レンズ７が集束器または集光器として作用することが可能になる。一般に、レンズについては以下の条件式（２）：
【数２】
2005521069.tif 000004
【００１５】
が成立するべきである。ここで、Ｔはレンズ厚、Ｒｃはレンズの曲率半径、ｎは注目する波長におけるレンズの屈折率、Φは細いガウスビームの回折による位相シフトである。
【００１６】
集束レンズ付ファイバ６のスポット径すなわちモードフィールド径（ＭＦＤ）は、平凸レンズ７の、厚さ（Ｔ）、曲率半径（Ｒｃ）、及びビームウエストまでの距離（ｆ）により決定される。説明の目的のため、様々な集束レンズ付ファイバ形状について、空気中を１００μｍ伝搬し、続いてＩｎＧａＡｓ（ｎ＝３.１８）内を伝搬するビームに対するガウスビームレイトレーシング解析を、図４Ａ及び４Ｂに示す。図４Ａはモードフィールド径（ＭＦＤ）をレンズ厚及びレンズの曲率半径の関数として示す。図４Ｂはビームウエストまでの距離をレンズ厚及びレンズの曲率半径の関数として示す。図４Ａ及び４Ｂのレンズ形状の目的は、コーニング（Corning）（登録商標）ＳＭＦ−２８光ファイバコアを直径１０μｍの光検出器領域上に結像させることであった。屈折率が３.１８の半導体の１００μｍ内側に光検出器を埋め込んだ。計算により、ビームが上記の高屈折率材料を通って進行すると、空気中で１６μｍのスポットが１０μｍより若干小さいスポットに対応することが示された。このモデルでは光ファイバコアに対して６.３μｍのガウスビームモードフィールド半径を仮定した。仮定したモードフィールド半径は、永久接続及びレンズ形成により熱的コア拡大がおこるから、ＳＭＦ−２８の５.２μｍの公称モードフィールド半径より大きい。
【００１７】
図３Ａに戻ると、平凸レンズ７の形状寸法は、ビームが平凸レンズ７を出る点におけるビーム直径が平凸レンズ７の直径をこえないように選ばれることが好ましい。そうでないと共鳴及び導波効果が生じる可能性がある。一般に、ビームが平凸レンズ７を出る点における平凸レンズ７の直径（Ｄ）は、式（４）：
【数３】
2005521069.tif 000005
【００１８】
及び式（５）：
【数４】
2005521069.tif 000006
【００１９】
として、式（３）：
【数５】
2005521069.tif 000007
【００２０】
にしたがって見積もることができる。ここで、ｗｄはビームがレンズを出る点におけるモードフィールド半径、ｄはビームがレンズを出る点、θビームはレイリー範囲の外側におけるガウスビームの広がり角、λは光の波長、ｗ０はビームウエストにおけるモードフィールド半径、ｎは注目する波長における屈折率である。
【００２１】
対称モードフィールドを得るためには、平凸レンズ７の曲率半径（Ｒｃ）の形成を慎重に制御すべきである。図５Ａは、任意のガラスファイバ、例えばガラスファイバ２０に精確な曲率半径を形成するための方法を示す。ガラスファイバ２０は、平凸レンズの形にされる無コアファイバ、あるいはレンズの形にされるシングルモードファイバまたはマルチモードファイバの先端とすることができる。本発明の方法は、ガラスファイバ２０に沿う所望の位置に熱源２２を配置する工程を含む。ガラスファイバ２０に沿う熱源２２の位置により、レンズ厚が決まる。図５Ｂに示されるように、制御された量の熱をガラスファイバ２０に送るように熱源２２を動作させ、同時にガラスファイバ２０を矢印に示される方向に引っ張る。ガラスファイバ２０は、加熱されて引っ張られるので、テーパカットされ、所望の曲率半径を有する凸面（図５Ｃの２４）が形成される。図５Ｂの熱源２２はガラスファイバ２０に非常に均一な熱を与え、対称のモードフィールドをもつ球レンズの形成を可能にする、抵抗発熱フィラメントである。
【００２２】
図５Ｃに移れば、凸面２４の曲率半径は抵抗発熱フィラメント（図５Ｂの２２）に印加される電力に依存する。ガラスファイバ２０のテーパカットに用いられる代表的な電力は、所望の曲率半径に依存して、２２から３０Ｗの範囲にある。凸面２４の曲率半径は、抵抗発熱フィラメント（図５Ｂの２２）による加熱の持続時間にも影響され得る。一般に、ガラスファイバ２０のテーパカット後の加熱時間が長いほど、曲率半径は大きくなる。凸面２４の前に抵抗発熱フィラメント（図５Ｂの２２）を配置し、抵抗発熱フィラメント（図５Ｂの２２）を凸面２４に向かって移動させることにより、抵抗発熱フィラメント（図５Ｂの２２）の熱で凸面２４が溶融するので、曲率半径をさらに大きくすることができる。このプロセスはメルトバックと称される。所望の曲率半径が得られるように、凸面２４に加えられる熱及び加熱の持続時間が調節される。
【００２３】
集束レンズ付ファイバは、２本の光ファイバの一般的な永久接続の場合と同様に、ガラスファイバを光ファイバに永久接続することにより形成することができる。ガラスファイバを光ファイバに永久接続するためには、抵抗発熱フィラメントまたは、電気アークのような、その他の適する熱源を用いることができる。ガラスファイバを光ファイバに取り付けるための好ましい方法は外部抵抗加熱を用いることであるが、レーザ溶接のような、その他の取付け手段を用いることもできる。ガラスファイバの光ファイバへの取付け後、ガラスファイバを上述したように外部抵抗加熱し、引っ張って、ガラスファイバに曲率半径を形成することができる。ガラスファイバについて上述したように、光ファイバの先端を外部抵抗加熱し、引っ張って、光ファイバの先端に所望の曲率半径を形成することにより、テーパ型レンズ付ファイバを形成することができる。図６は本発明の方法により形成されたテーパ型レンズ付ファイバ１２を示す。テーパ型レンズ付ファイバ１２は所望の曲率半径を有するテーパ１６が付けられた光ファイバ１４を有し、テーパ１６がレンズとして作用する。光ファイバ１４はクラッド１９で囲まれたコア１８を有する。一般に、光ファイバ１４は、ＰＭファイバを含む、任意のシングルモードファイバ、またはマルチモードファイバとすることができる。
【００２４】
（図６に示される）テーパ型レンズ付ファイバ１２と（図３Ａ〜３Ｃに示される）集束レンズ付ファイバ６の間の主な差異は、（図３Ａ〜３Ｃに示される）平凸レンズ７及び（図６に示される）レンズ（すなわちテーパ）１６の、ビームウエストまでの距離及びｆ数、すなわちスピードである。図７を参照してレンズのｆ数の定義を説明する。レンズのｆ数はレンズの開放口径（Ｄ）すなわち有効直径に対するレンズのビームウエストまでの距離（ｆ）の比として定義される。一般に、有効直径（Ｄ）はレンズの凸面におけるビーム直径の９９％である。テーパ型レンズ付ファイバについてのビームウエストまでの距離（ｆ）は一般に約５μｍから５０μｍの範囲にあるが、ビームウエストにおけるモードフィールド径が同等の集束レンズ付ファイバについてのビームウエストまでの距離（ｆ）は一般に１００μｍより大きい。テーパ型レンズ付ファイバのｆ数は小さく、通常は約１であるが、集束レンズ付ファイバのｆ数は１よりかなり大きい。
【００２５】
（図３Ａ〜３Ｃに示される）集束レンズ付ファイバ６及び（図６に示される）テーパ型レンズ付ファイバ１２のいずれも、集束及び集光器用途に使用することができる。テーパ型レンズ付ファイバ１２は、短い作動距離で光をコリメートするために用いることもできる。一般的にいえば、（図３Ａ〜３Ｃに示される）集束レンズ付ファイバ６は、ビームの光検出器または受信器上への集束と、縦型キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）からの光の光ファイバへの結合とに良く適している。（図６に示される）テーパ型レンズ付ファイバ１２は、光ファイバに出入りする光の、開口数の大きいプレーナ型導波路への結合にも、ＶＣＳＥＬまたはビームが円形またはほぼ円形のその他のレーザ光源への結合にも良く適している。ｆ数が大きいため、モードフィールド径が同じテーパ型レンズ付ファイバに比較して、集束レンズ付ファイバには角位置合せずれに対してより敏感になる傾向がある。集束レンズ付ファイバによる結合効率は一般に９９％より高い。テーパ型レンズ付ファイバによる結合効率は一般に８０％より高い。
【００２６】
上述した方法を用いて形成された集束レンズ付ファイバ形状寸法の例が表１に示される。しかし、表１に提示される例は説明のためのものでしかなく、決して本発明を限定すると解釈されるべきではないことは当然である。表１に示されるレンズ付ファイバ形状寸法については、無コアファイバをシングルモードファイバに永久接続し、上述した方法を用いて無コアファイバをテーパカットして平凸レンズを形成した。無コアファイバは２００μｍのホウケイ酸ガラスロッドであり、米国ニュージャージー州モーガンビル（Morganville）のバイトラン・コーポレーション（Vytran Corporation）社によりＦＦＳ−２０００という商品名で販売されている融着接続装置を無コアファイバのテーパカットに用いた。この融着接続装置は無コアファイバを加熱するためのタングステンフィラメントを備える。表１は無コアファイバのテーパカットに用いた電力条件を示す。表１には、各レンズについての、ビームウエストにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ）、ビームウエストまでの距離及びレイリー範囲も示されている。測定は１５４５ｎｍで行った。
【表１】
2005521069.tif 000008
【００２７】
図８は、レンズＤ（表１を参照されたい）についての、ｘ軸及びｙ軸（図３Ａを参照されたい）に沿うモードフィールド径をｚ軸（図３Ａを参照されたい）に沿う距離の関数として示したものである。ｚ軸（図３Ａを参照されたい）上のゼロ点は、ファイバとレンズの間に形成された永久接続部（図３Ａの要素２６を参照されたい）に出現するビームの、レンズにおける発散角から推定した。図９Ａ及び９Ｂはそれぞれ、レンズＤ（表１を参照されたい）についての、ビームウエストにおけるモードフィールド形状のｘ成分及びｙ成分を示す。開口数０.２５の１０倍対物レンズを用いるビームスキャンによりビームを測定した。すなわち、実際のモードフィールド径は１０分の１、すなわち約１６０μｍではなく１６μｍである。
【００２８】
図１０は、テーパ型レンズ付ファイバについて、角強度を曲率半径の関数として示したものである。テーパ型レンズ付ファイバは、光ファイバを加熱しながら光ファイバを引っ張ってテーパを付けた。米国ニュージャージー州モーガンビルのバイトラン・コーポレーション社によりＦＦＳ−２０００という商品名で販売されているような融着接続装置を用いて、光ファイバを外部抵抗加熱した。テーパの末端に形成される曲率半径は、ファイバが外部抵抗加熱される時間長に比例した。図１０に報告される角放射強度は、フォトン社（Photon Inc.）から入手できるゴニオメーター放射計ＬＤ８９００を用いて、＋７２°から−７２°までスキャンすることにより、遠方界で測定した。テーパ型レンズ付ファイバは「コーニング」ＳＭＦ−２８ファイバから形成し、測定は広帯域エルビウム増幅自然放出レーザ光源を用いて行った。グラフは発散角とテーパの曲率半径の間の強い依存性を示す（黒記号；左ｙ軸）。さらに、グラフは、プロセスパラメータ（ＦＦＳ−２０００バイトラン融着接続装置の２４.４Ｗの電力における加熱時間）と曲率半径の間の強い依存性を示す（白丸；右ｙ軸）。１/ｅ２パワーレベルにおける遠方界発散角（θ）とテーパのビームウエストにおけるモードフィールド半径（ｗ０）は、θ＝λ/（πｗ０）を用いて関係付けることができる。
【００２９】
図１１Ａ〜１１Ｄは、相異なる４つのテーパ型レンズ付ファイバ形状寸法について、モードフィールド径（ＭＦＤ）をレンズの凸面からの距離の関数として示す。黒丸はｘ軸（図６を参照されたい）に沿うモードフィールド径を表し、白丸はｙ軸（図６を参照されたい）に沿うモードフィールド径を表す。４０倍対物レンズを用いてデータをとり、モードフィールド径を４０分の１にした。２本のレンズ付ファイバの相互結合及びレンズ付ファイバの「コーニング」ＳＭＦ−２８コアへの結合の両者により測定したテーパ型レンズ付ファイバについての代表的な結合係数は、８０から９０％の範囲にある。
【００３０】
本発明のレンズ付ファイバには様々な実用用途がある。レンズ付ファイバは、受信器または検出器またはΔｎが小さいプレーナ型導波路デバイスのような、光デバイス上に光を集束させるための結像レンズとして用いることができる。これらの用途では、光ファイバのコアを進行してくる光が、レンズに入るときに発散し、レンズを出るときに集束されて光デバイス上でスポットになる。レンズ形状は光デバイス上に所望のスポット径が形成されるように選ぶことができる。レンズ付ファイバは集光器として用いることもできる。この場合、光は、発光体またはプレーナ型導波路のような、光デバイス上の領域から入ってくることがあり得る。レンズは光デバイスからの光を集光し、光を光ファイバのコアに集束させることになろう。レンズ付ファイバは、レンズの許容角に等しいかまたはそれより小さい発散角で光がファイバから入り、その光をレンズによってファイバのコアに結像させる集光器として用いることもできる。
【００３１】
限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には、本明細書に開示されるような本発明の範囲を逸脱しない別の実施形態が案出され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術のコリメーティングレンズ付ファイバの略図である
【図２】従来技術のテーパ型レンズ付ファイバの略図である
【図３Ａ】本発明の一実施形態にしたがう集束レンズ付ファイバの実施形態を示す
【図３Ｂ】本発明の一実施形態にしたがう集束レンズ付ファイバの別の実施形態を示す
【図３Ｃ】本発明の一実施形態にしたがう集束レンズ付ファイバの別の実施形態を示す
【図４Ａ】様々な集束レンズ付ファイバ形状寸法について、空気中を１００μｍ伝搬し、続いてＩｎＧａＡｓ（ｎ＝３.１８）を伝搬するビームに対するガウスビームレイトレーシング解析を示す
【図４Ｂ】様々な集束レンズ付ファイバ形状寸法について、空気中を１００μｍ伝搬し、続いてＩｎＧａＡｓ（ｎ＝３.１８）を伝搬するビームに対するガウスビームレイトレーシング解析を示す
【図５Ａ】ガラスファイバに曲率半径を形成するための方法を示す
【図５Ｂ】ガラスファイバに曲率半径を形成するための方法を示す
【図５Ｃ】抵抗発熱フィラメントによるテーパカット後の、図５Ｂのガラスファイバを示す
【図６】本発明の方法により形成されたテーパ型レンズ付ファイバを示す
【図７】レンズのｆ数の定義を示す
【図８】モードフィールド径を集束レンズ凸面からの距離の関数として示す
【図９Ａ】集束レンズのビームウエストにおけるモードフィールド形状（×１０拡大）をｘ成分について示す
【図９Ｂ】集束レンズのビームウエストにおけるモードフィールド形状（×１０拡大）をｙ成分について示す
【図１０】テーパ型レンズ付ファイバについて角放射強度を曲率半径の関数として示す
【図１１】あるテーパ型レンズ形状について、モードフィールド径をレンズ面からの距離の関数として示す
【符号の説明】
【００３３】
６    集束レンズ付ファイバ
７    平凸レンズ
８    光ファイバ
９    コア
１０    クラッド
２６    永久接続
【図１】
2005521069.tif 000009
【図２】
2005521069.tif 000010
【図３Ａ】
2005521069.tif 000011
【図３Ｂ】
2005521069.tif 000012
【図３Ｃ】
2005521069.tif 000013
【図４Ａ】
2005521069.tif 000014
【図４Ｂ】
2005521069.tif 000015
【図５Ａ】
2005521069.tif 000016
【図５Ｂ】
2005521069.tif 000017
【図５Ｃ】
2005521069.tif 000018
【図６】
2005521069.tif 000019
【図７】
2005521069.tif 000020
【図８】
2005521069.tif 000021
【図９Ａ】
2005521069.tif 000022
【図９Ｂ】
2005521069.tif 000023
【図１０】
2005521069.tif 000024
【図１１】
2005521069.tif 000025
【国際調査報告】
2005521069.tif 000026