(57)【要約】【課題】  高い製造効率で形状ばらつきの少ない先球光ファイバのコリメータを提供する。【解決手段】  光が伝搬するコアを有する光ファイバ１の先端に、前記光ファイバ１よりコアの大きな光ファイバもしくはコアの区別の無い光ファイバ２を接続し、前記光ファイバ２の先端に、前記光ファイバ２よりコアの大きい光ファイバもしくはコアの区別の無い光ファイバ３を接続して、前記光ファイバ３のみを加熱溶融し、完全に球状化した先球部を有する先球光ファイバとする。前記光ファイバ３の外径は前記光ファイバ１の外径よりも大きくする。前記光ファイバ２の外径は前記光ファイバ１の外径よりも大きく、前記光ファイバ３の外径よりも小さくする。前記第３の光ファイバの外径は、放電加熱によって所望の曲率半径を持つ先球部が形成されるときの消失体積が、小さくなるように設定する。【選択図】        図２
2004206072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバの先端に、第３の光ファイバを接続した光ファイバであり、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記第３の光ファイバは、前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２よりも大きいコア径Ｄ３を持つ光ファイバ、もしくは前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２よりも大きい外径Ｄ５でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記第３の光ファイバのみを加熱溶融し、球状化した先球部を有していることを特徴とする先球光ファイバ。
【請求項２】
前記第３の光ファイバの外径Ｄ５は、前記第１の光ファイバの外径Ｄ１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の先球光ファイバ。
【請求項３】
前記第２の光ファイバの外径Ｄ４は、前記第１の光ファイバの外径Ｄ１よりも大きく、前記第３の光ファイバの外径Ｄ５よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の先球光ファイバ。
【請求項４】
前記第３の光ファイバが放電加熱により球状化した時の蒸発に伴う消失体積は、前記第３の光ファイバの球状化前の体積の２０％以下であり、前記第３の光ファイバの長さＬ３が１０００μｍ以上４０００μｍ以下であり、球状化した部分の曲率半径Ｒに対して、前記第３の光ファイバの外径Ｄ５が数１を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の先球光ファイバ。
【数１】
2004206072.tif 000012
【請求項５】
光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバの先端に、先球形状の部材を接続した光ファイバであって、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記先球形状の部材の曲率半径Ｒは、前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２より大きいか、もしくは前記外径Ｄ４より大きいことを特徴とする先球光ファイバ。
【請求項６】
光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続した光ファイバであって、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記第２の光ファイバを加熱溶融し、球状化した先球部を有し、
前記第２の光ファイバが放電加熱により球状化した時の蒸発に伴う蒸発体積は、前記第２の光ファイバの球状化する部分の溶融前体積の２０％以下であり、球状化した後の曲率半径Ｒに対して、前記第２の光ファイバの外径が数２を満たすことを特徴とする先球光ファイバ。
【数２】
2004206072.tif 000013
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の先球光ファイバを用いることを特徴とするコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等において、光ファイバもしくは前記光ファイバを用いた小型で低反射のコリメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて光の伝搬路として用いられる光ファイバは、その中心部に光を伝搬させるコアと、コアの周囲に形成されて且つコアよりも屈折率の小さいクラッド層を備える。この光ファイバの端部は発光素子、受光素子やフィルタ素子に対向させて配置される。光ファイバ中を伝搬してきた光が、端部では空気による屈折率差により、反射戻り光が発生して、半導体レーザ等の発光素子に戻るために発振状態が不安定となる問題があった。そのため、光ファイバの端部を斜めに切断すること、端部を球面化すること、あるいは空気との屈折率差を緩和する反射防止膜を端部に設けること等が、反射戻り光を抑制することを目的に行われている。
【０００３】
また、光ファイバ間にミラーなどの素子を挿入するために、光ファイバからの出射光をレンズによりコリメートして再び光ファイバに結合することが行われている。レンズには屈折率分布型のＧＲＩＮレンズなどが用いられている。しかし、ＧＲＩＮレンズは、光ファイバに比べて寸法が大きく、使い勝手が悪いという問題がある。
【０００４】
光ファイバの端部を球面化することで、発光素子や受光素子への光の結合を行えることが、特許文献１にて開示されている。先球溶融部の先端でビームを十分拡げるために、光が伝搬する第１の光ファイバの端部に、この光ファイバのコア部と屈折率が等価で単一屈折率を持ち同一外径からなる第２の光ファイバを接続し、その第２の光ファイバの先端を球面化し、それら一対の球面化した光ファイバを対向させてコリメータとして使用できることが特許文献２に開示されている。本願明細書の図８はその構成を示している。
【特許文献１】特開昭５４−２０７４７号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】特開平５−２８８９５６号公報（第３頁、図１（ｂ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成は、本願明細書の図７に示すように、光ファイバ１の先端を単に丸めて球状部５にしたを形成した場合、球の曲率半径Ｒは光ファイバの半径（Ｄ１／２）より大きくなるが、コア端部での曲率はあまり小さくできない。このため、光ファイバの端部からの光は、先球先端を球状部５にする前と殆ど変わらずに出射されるために、光素子等と高結合にする事ができない。
【０００６】
高結合とは、光ファイバと光素子間、もしくは光ファイバ同士間を高効率で結合し、光の漏れを抑制することをいう。また、反射戻り光もほぼ同程度存在してしまうことなどの問題点がある。
【０００７】
特許文献２の構成は、第２の光ファイバの先端の球面化５は、最も簡単にはアーク放電加熱やマイクロトーチ加熱などにより熱溶融させて行う。第1の光ファイバおよび第２の光ファイバの外径を１２５μｍとしたとき、光ファイバ間の距離を４ｍｍ以上として光の高結合が実現できる曲率半径２００μｍ以上の先球部を形成するためには、球面化前の第２の光ファイバの長さＬ２を５ｍｍ以上にする必要があり、所望の曲率半径に達するまで、加熱源に向かって光ファイバの送りを何度か繰り返す必要があり、加工に長時間を要して作製効率が悪いという問題があった。
【０００８】
また、先球部先端から平行光、もしくは所望の出射角度で光ビーム４を出射させるためには、先球部先端と第１の光ファイバの端面との距離を適切に設定する必要があるが、加熱源の熱揺らぎによって、その長さ（以下レンズ長Ｔと呼ぶ）がばらつく問題がある。さらに、第１の光ファイバと第２の光ファイバの外径が等しく屈折率差が小さい場合、その境界面を判別することが難しい。正確にレンズ長Ｔを測定することができず、レンズ長Ｔがばらついてしまうという問題もある。その結果、光ビーム４の出射角度がばらつき、高効率で結合できない問題があった。
【０００９】
本発明はこのような課題を鑑みなされたもので、高結合、かつ高い製造効率で先球光ファイバとコリメータを得ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
まず、光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、前記第１の光ファイバのコアよりの大きな径のコアを持つ光ファイバもしくはコアの区別の無い第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバの先端に、前記第２の光ファイバのコアより大きな径のコアを持つ光ファイバもしくはコアの区別の無い第３の光ファイバを接続して、前記第３の光ファイバのみを加熱溶融し、完全に球状化して先球部を形成して先球光ファイバとする。前記第３の光ファイバの外径は前記第１の光ファイバの外径よりも大きくする。前記第２の光ファイバの外径は前記第１の光ファイバの外径よりも大きく、前記第３の光ファイバの外径よりも小さくする。前記第３の光ファイバの外径は、放電加熱によって所望の曲率半径を持つ先球部が形成されるときの蒸発に伴う消失体積が、小さくなるように設定する。
【００１１】
光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、前記第１の光ファイバのコアよりの大きな径のコアを持つ光ファイバもしくはコアの区別の無い第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバを加熱溶融し、先球部を形成する先球光ファイバであって、前期第２の光ファイバの外径は、放電加熱によって所望の曲率半径を持つ先球部が形成されるときの蒸発に伴う消失体積が、小さくなるように設定する。
先球光ファイバを２個以上組み合わせてコリメータとする。
【００１２】
[１]  本発明の先球光ファイバは、光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバの先端に、第３の光ファイバを接続した光ファイバであり、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記第３の光ファイバは、前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２よりも大きいコア径Ｄ３を持つ光ファイバ、もしくは前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２よりも大きい外径Ｄ５でコアのみで構成した光ファイバであり、
前記第３の光ファイバのみを加熱溶融して、球状化した先球部を有していることを特徴とする。前記第３の光ファイバが完全な球状化を施されて先球部を構成していることが望ましい。
【００１３】
ここでいう「完全な球状化」という用語は、光ファイバの先端が加熱されて溶融し、表面張力で球面化して、原型のロッド形状を留めていない状態のこととして用いる。加熱溶融前の前記第３の光ファイバの長さが一定であれば、一定体積の前記第３の光ファイバ部のみを溶融することによって、形成される先球部の曲率半径のバラツキは極めて小さくすることができる。
【００１４】
[２]  上記[１]本発明の先球光ファイバについて、前記第３の光ファイバの外径Ｄ５は、前記第１の光ファイバの外径Ｄ１よりも大きいことを特徴とする。光ファイバの接続は、異径接合であっても、市販の光ファイバ融着接続機を用いることにより実施することができる。第３の光ファイバの外径Ｄ５を大きくすることによって、先球部の曲率半径を大きくすることが容易となる。つまり、第３の光ファイバがより短い長さで、同等の曲率半径Ｒの先球部を形成することができる。短くすることにより、加熱源の熱揺らぎによる光ファイバの溶ける長さのバラツキを小さくすることができ、レンズ長Ｔおよび先球部の曲率半径Ｒのバラツキを低減することができる。
【００１５】
[３]  上記[２]の本発明の先球光ファイバについて、さらに、前記第２の光ファイバの外径Ｄ４が前記第１の光ファイバの外径Ｄ１より大きく、前記第３の光ファイバの外径Ｄ５より小さくする。前記第２の光ファイバと前記第３の光ファイバの境界がより明瞭になり、前記第３の光ファイバ部のみを溶融することが容易になる。その結果、より高精度で曲率半径Ｒ、およびレンズ長Ｔの制御が可能である。また、前記第２の光ファイバと前記第１の光ファイバの境界がより明瞭になり、先球部先端と第１の光ファイバの端面との距離、レンズ長をより簡便かつ正確に測定することができる。
【００１６】
[４]  上記[１]乃至[３]に係る本発明の先球光ファイバについて、前記第３の光ファイバが放電加熱により球状化した時の、蒸発に伴う消失体積は、球状化前の前記第３の光ファイバの体積の２０％以下であり、前記第３の光ファイバの長さＬ３が１０００μｍ以上４０００μｍ以下であり、球状化した部分の曲率半径Ｒに対して、前記第３の光ファイバの外径Ｄ５は数１を満たすことを特徴とする。
【００１７】
【数１】
2004206072.tif 000003
【００１８】
数１は、すなわち、０．０４×（Ｒ３／２）≦Ｄ５≦０．１×（Ｒ３／２）という関係式である。好ましくは、右辺の０．１を０．１０とする。
【００１９】
数１の関係を満たす外径の第３の光ファイバを用いることによって、蒸発に伴う消失体積が小さく、短時間で効率よく所望の曲率半径を持つ先球部を形成することが可能である。
【００２０】
[５]  本発明の他の先球光ファイバは、光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続し、前記第２の光ファイバの先端に、先球形状の部材を接続した光ファイバであって、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記先球形状の部材の曲率半径Ｒは、前記第２の光ファイバのコア径Ｄ２より大きいか、もしくは前記外径Ｄ４より大きいことを特徴とする。
【００２１】
[６]  本発明の他の先球光ファイバは、光が伝搬するコアを有する第１の光ファイバの先端に、第２の光ファイバを接続した光ファイバであって、
前記第２の光ファイバは、前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２を持つ光ファイバ、もしくは前記第１の光ファイバのコア径Ｄ０よりも大きい外径Ｄ４でコアのみで構成された光ファイバであり、
前記第２の光ファイバを加熱溶融し、球状化した先球部を有し、
前記第２の光ファイバが放電加熱により球状化した時の蒸発に伴う蒸発体積は、前記第２の光ファイバの球状化する部分の溶融前体積の２０％以下であり、球状化した後の曲率半径Ｒに対して、前記第２の光ファイバの外径が数２を満たすことを特徴とする。ここで、前記第２の光ファイバの外径は、コア径Ｄ２の光ファイバの外径、若しくはコアのみの光ファイバの外径Ｄ４に相当する。
【００２２】
【数２】
2004206072.tif 000004
【００２３】
数２としては、すなわち、０．０４×（Ｒ３／２）≦Ｄ４≦０．１×（Ｒ３／２）という関係式を用いる。好ましくは、右辺の０．１を０．１０とする。
【００２４】
前記第２の光ファイバはすべて溶融させるわけではないので、溶融せずにロッド形状を留める部分と、球状化する部分に分かれる。数２の関係を満たす外径の第２の光ファイバを用いることによって、球状化する部分が、溶融するときの蒸発に伴う消失体積が小さく、短時間で効率よく所望の曲率半径を持つ先球部を形成することが可能である。
【００２５】
[７]  上記[１]乃至[６]のいずれかの本発明に係る先球光ファイバを用いてコリメータを構成することができる。例えば、一対の前記先球光ファイバを対向させて用いることを特徴とするコリメータである。
より詳細には、上記本発明に係る光球光ファイバのいずれかを用いて、前記先球光ファイバ同士で光の出射および入射を行うか、または発光もしくは受光素子と前記先球光ファイバ間で光の伝達を行うことを特徴とする。要は、先球光ファイバにより光の伝達を高結合で行うコリメータを構成する。一方の先球光ファイバからコリメートした光（即ち平行光線化した光）を出射し、その平行光線を他方の先球光ファイバに入射させることにより、高結合のコリメータを構成することができる。
【００２６】
ここで、"コリメータ"という用語は、光ファイバのコア端部から出射された光が任意の向きに広がらないように光を収束させる部材、光ファイバのコア端部から出射された光を平行光線に変換して伝播させる部材、光ファイバのコア端部から出射される光が対向する光ファイバの端面もしくはコリメータの受光面に入射される程度に光線を平行化するための部材等を含む用語として用いる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施例を説明する。ただし、これら実施例により本発明が限定されるものではない。なお、類似の部品については同じ符号で説明する。
（実施例１）
図１は本発明に適用する先球光ファイバコリメータの一実施例に係る断面図である。この先球光ファイバコリメータは、光が伝搬するコアを有する光ファイバ１の先端に光ファイバ１のコア６の径よりも大きいコアを持つ第２の光ファイバ２を融着接続し、さらに第２の光ファイバ２の先端にコアのみで構成される第３の光ファイバ３を接続し、第３の光ファイバ３を加熱溶融させて、完全に球状化して先球部５を形成した。２つの先球光ファイバコリメータを対向させて光ビーム４の出射および入射するものである。コア６から先球部５を伝播した光は光ビーム４となって先球光ファイバから出射された。光ビーム４はコリメートされた平行光線、すなわちコリメート光となった。光ファイバ１はコア６とそれを覆うクラッド層７で構成させている。図面において符号１はコア６とクラッド層７からなる光ファイバを示しており、クラッド層７のみをさしている訳ではない。
【００２８】
先球光ファイバがコリメータとなることを図２の断面図を用いて詳細に説明する。光が伝搬するコア６を有する第１の光ファイバ１の先端に第１の光ファイバ１のコア径Ｄ０よりも大きいコア径Ｄ２の第２の光ファイバ２を融着接続して、さらに第２の光ファイバ２の先端にコアのみで構成される第３の光ファイバ３を接続し、第３の光ファイバ３を加熱溶融させて、完全に球状化５した先球光ファイバにおいて、先球光ファイバからの出射光４がコリメート光（すなわちビーム４）となる条件は、先球部５の曲率半径Ｒと先球部５の先端から第１の光ファイバ１のコア６までの距離（レンズ長）Ｔ、コアからのビーム拡がり角（ＮＡ）が次式の条件を満たす必要がある。
【００２９】
【数３】
2004206072.tif 000005
【００３０】
数３において、ｎ0は空気、ｎ1は第２の光ファイバ２および第３光ファイバ３のコアの屈折率である。第２の光ファイバ２および第３の光ファイバ３のコア屈折率は等しいとした。
また、第１の光ファイバ１のコアからのビームが第２の光ファイバ２のクラッド層に当たらない条件を満足する必要がある。この関係は数４のように示される。
【００３１】
【数４】
2004206072.tif 000006
【００３２】
さらに、ビームの拡がり角ＮＡが大きすぎると数３を満足することはできないため、数５の関係を満足する必要がある。
【００３３】
【数５】
2004206072.tif 000007
【００３４】
そして、加熱溶融して先球部５を作製することから、第１の光ファイバ１のコアが先球部５の内部に存在しないため数６の関係を満足する必要がある。
【００３５】
【数６】
2004206072.tif 000008
【００３６】
数３〜数６を満足するような先球部５の形状を計算した結果を図３のグラフに示す。ビーム拡がり角ＮＡに対して、先球部の曲率半径Ｒと、コアと先端部までの距離Ｔをパラメータとして計算を行った。グラフの横軸はＮＡとし、グラフ縦軸は（曲率半径／コア径）、すなわち２Ｒ／Ｄ２とした。ＲとＴについては第２の光ファイバ２のコア径Ｄ２によって規格化している。２Ｒ／Ｄ２は１以上、ＮＡは０．０１以上且つ０．７以下、２Ｔ／Ｄ２は１．９８５以上且つ３２以下であり、図３のグラフで中央上部の除外部分を除いた斜線部の関係を満足する様に先球部を作製することで先球光ファイバコリメータを実現できる。各々の斜線は２Ｔ／Ｄ２＝４〜３２の範囲について計算したものに相当する。
【００３７】
第３の光ファイバ３の長さＬ３を設定するために、溶融する第３の光ファイバ３の長さＬ３と先球部の曲率半径の関係Ｒを計算する。曲率半径Ｒの先球部５の体積VRと、球面化前の外径Ｄ５、長さＬ３の第３の光ファイバ３の体積VLが等しいすると、Ｌ３は数７で求められる。
【００３８】
【数７】
2004206072.tif 000009
【００３９】
数７において、Ｄ４は第２の光ファイバ２の外径である。
外径よりも小さい直径の先球部５を作製することはできないため、以下の式を満たす。
【００４０】
【数８】
2004206072.tif 000010
【００４１】
第２の光ファイバ２の長さＬ２は、数３〜数６で求めたレンズ長Ｔの設定に対して、次式の数９で求められる。
【００４２】
【数９】
2004206072.tif 000011
【００４３】
外径Ｄ１＝１２５μｍ、コア径Ｄ０＝１０μｍのシングルモード光ファイバに、第２の光ファイバ２として外径Ｄ４＝２５０μｍ、コア径Ｄ２＝２００μｍの光ファイバを融着接続し、さらにその先端部に第３の光ファイバ３として外径Ｄ５＝２５０μｍでコアのみで形成される光ファイバを融着接続し、コアのみの外径２５０μｍの第３の光ファイバ３をアーク放電により溶融加熱して完全に球状化５することで、先球光ファイバを作製した。所望の曲率半径Ｒ＝２２０μｍ、レンズ長Ｔ＝８１０μｍとするために、数７乃至数９から、第３の光ファイバ３の長さＬ３＝８９０μｍ、第２の光ファイバ２の長さＬ２＝４１０μｍとした。
【００４４】
しかし、作製した先球光ファイバの先球部５の曲率半径Ｒを測定したところ、２００μｍであり、設定値２２０μｍより小さかった。これは第３の光ファイバ３の体積すべてが先球部５となった訳ではなく、溶融中に体積の一部が蒸発し飛散しているためである。
【００４５】
図４に第３の光ファイバ３の長さＬ３に対する蒸発する体積の割合を示す。横軸は第３の光ファイバ３の長さＬ３、縦軸は蒸発して消失する体積Vvapを球状化前の第３の光ファイバ３の体積VLで除算した消失体積比である。第３の光ファイバ３が短いときは切断した断面の角が丸くなる過程が主であり、先球にならずに消失体積比が大きい。また、長すぎる場合も消失体積比が大きくなる。熱源である放電の大きさ（〜１ｍｍ）に対して第３の光ファイバ３の長さＬ３が大きくなると、完全に溶融させるために放電に向かって光ファイバを送らなければならない。そのとき先球部５がより高温である放電プラズマの中心に近づくため、消失体積比が多くなる。
【００４６】
第３の光ファイバ３の長さＬ３が１０００μｍ〜４０００μｍのとき、消失体積比が０．２（２０％）以下であり小さい。第２の光ファイバ２を外径１２５μｍ、コア径１００μｍ、第３の光ファイバ３をコアのみで構成される外径２５０μｍとした場合でも、同様に第３の光ファイバ３の長さＬ３が１０００μｍ〜４０００μｍのときに消失体積比が小さかった。すなわち外径に依らず第３の光ファイバ３の長さＬ３が１０００μｍ〜４０００μｍのときに消失体積比が小さく、もっとも効率的に先球部５を作製することができる。逆に所望の曲率半径Ｒをもつ先球部５を、蒸発に伴う消失体積が少なく効率的に作製するために、あらかじめ第３の光ファイバ３の外径Ｄ５を設定しなければならない。長さＬ３が１０００μｍ〜４０００μｍの第３の光ファイバ３が完全に溶融して、曲率半径Ｒの先球部５が作製されるとき、数６から、第３の光ファイバ３の外径Ｄ５は数１を満たさなければならない。数１が、蒸発量を低く抑え先球部５を作製するために、第３の光ファイバ３の外径Ｄ５が満たすべき条件である。
【００４７】
数１としては、０．０４×（Ｒ３／２）≦Ｄ５≦０．１×（Ｒ３／２）という関係式を用いる。好ましくは、右辺の０．１を０．１０とする。
【００４８】
本実施例の所望の曲率半径Ｒ＝２２０μｍとするためには、第３の光ファイバ３の外径Ｄ５は数１より１３０μｍ以上３２６μｍ以下である必要がある。本実施例においてはＤ５＝２５０μｍであり、条件を満たし、蒸発に伴う消失体積も小さい。仮に第２の光ファイバ２を外径１２５μｍ、コア径１００μｍ、第３の光ファイバ３をコアのみで構成される外径１２５μｍとした場合、本条件を満たさず蒸発に伴う消失体積も大きい。作製条件としては不適当である。
【００４９】
蒸発に伴う消失体積を考慮して第３の光ファイバ３を外径Ｄ５＝２５０μｍ、長さＬ３を１１５０μｍとして、曲率半径Ｒ＝２２０μｍ、レンズ長Ｔ＝８１０μｍの先球光ファイバを作製することができた。
２本の先球光ファイバを距離４．８ｍｍ隔てて対向させ、挿入損失ＩＬを測定したところ、０．３ｄＢであった。先球部からの反射戻り光は５５ｄＢ以上と低反射であった。先球部５に反射防止膜を施すことで挿入損失および反射戻り光量をさらに低減できる。
ここで挿入損失ＩＬとはＩＬ＝−１０Lｏｇ１０（P１／P０）で表され、パワーＰ０は光源とセンサーを光ファイバで接続した状態で、パワーＰ１は対向する先球光ファイバコリメータをそれぞれ光源とセンサーに接続した場合である。
【００５０】
（実施例２）
外径１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモード光ファイバに、第２の光ファイバ２として外径１８０μｍ、コア径１５０μｍの光ファイバを融着接続し、さらにその先端部に第３の光ファイバ３として外径２５０μｍでコアのみで形成される光ファイバを融着接続し、溶融加熱してコアのみの外径２５０μｍの第３の光ファイバ３をアーク放電により完全に球状化５することで、曲率半径Ｒ＝２２０μｍ、レンズ長Ｔ＝８１０μｍの先球部５を形成し、先球光ファイバコリメータを作製した。その作製過程を図５に示す。図中（ａ）は加熱溶融前、（ｂ）は溶融中、（ｃ）は溶融後の形状を示している。
【００５１】
溶融は熱源に近い先端部から始まり、先端が球面化５する。同時に第３の光ファイバ３の長さＬ３は短くなってゆく。溶融が続くと（ｃ）のように第３の光ファイバ３全体が球状化する。完全に球状化した時点で加熱を止める。実施例２の場合、第２の光ファイバ２の外径Ｄ４と第３の光ファイバ３の外径Ｄ５が異なるため、第２、第３の光ファイバの境界がより明瞭である。このため、第３の光ファイバ３の形状を判断して、第３の光ファイバ３のみが完全に球状化５した時点で加熱を停止して、所望の曲率半径の先球部５を作製することができる。第２、第３の光ファイバが同径である場合に比べ、第３の光ファイバ３のみを完全に球状化５することがより容易となる。その結果、作製する先球部５の曲率半径Ｒのばらつきをさらに低減することができる。また、この構成でも実施例１に近い高結合を実現することができた。
【００５２】
（実施例３）
外径１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモード光ファイバに、第２の光ファイバ２として外径２５０μｍでコアのみで形成される光ファイバを融着接続し、第２の光ファイバ２をアーク放電により完全に球状化５することで、曲率半径Ｒ＝２２０μｍ、レンズ長Ｔ＝８１０μｍの先球部５を形成し、先球光ファイバコリメータを作製した。図６にその断面図を示す。第３の光ファイバを接続する手間が省略できるため、より量産に向いている。この構成でも実施例１、２に近い高結合を実現することができた。
【００５３】
以上、本発明によれば、光が伝搬する第１の光ファイバに接続する第２、第３の光ファイバの長さ、コア径、外径を適切に設定し、第３の光ファイバのみを球状化することによって、所望の曲率半径を持つ高結合の先球光ファイバをばらつき少なく高い製造効率で製造することができる。また、球状化と同時に第1の光ファイバの端から先球先端までの距離も決まるので、出射ビームの特性ばらつきも小さく、安定したコリメート特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、光通信等において、光ファイバもしくは前記光ファイバを用いた小型で低反射のコリメータとして利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例の先球光ファイバコリメータの断面図である。
【図２】本発明の一実施例の先球光ファイバコリメータを説明する断面図である。
【図３】本発明の先球光ファイバの条件を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の先球光ファイバの加工前長さと蒸発量の関係を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の先球光ファイバを作製する過程を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例の先球光ファイバを説明する断面図である。
【図７】従来の先球光ファイバを説明するための図である。
【図８】従来の先球光ファイバを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光ファイバ、  ２  光ファイバ、  ３  光ファイバ、
４  光ビーム、  ５  先球部、  ６  コア、  ７  クラッド層
【図１】
2004206072.tif 000014
【図２】
2004206072.tif 000015
【図３】
2004206072.tif 000016
【図４】
2004206072.tif 000017
【図５】
2004206072.tif 000018
【図６】
2004206072.tif 000019
【図７】
2004206072.tif 000020
【図８】
2004206072.tif 000021