(57)【要約】【課題】光ファイバのコアを変形させることなく、小径の先球レンズを自在かつ安定して形成し、高い耐衝撃性を有する高結合効率のレンズ付き光ファイバを得る。【解決手段】光ファイバ先端に向かうにしたがい漸次接近する３面以上の傾斜平面同士の稜線を曲面状とし、前記光ファイバの先端部に先球レンズを形成する。【選択図】図１
2004177826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に向かうにしたがい漸次接近する３面以上の傾斜平面を有し、前記傾斜平面同士の稜線が曲面状であり、かつ前記光ファイバの先端部にレンズを形成するように球面となっていることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項２】
前記傾斜平面と前記光ファイバの光軸のなす角度が２０°〜７０°であり、かつ前記先端部の球面の曲率半径が、４μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項３】
前記光ファイバの先端部に傾斜平面を形成する工程と前記光ファイバの先端部を加熱して前記傾斜平面の境界部の曲面と前記先端部の球面とを形成する工程からなることを特徴とする請求項１または２記載のレンズ付き光ファイバの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に使用する光ファイバ、特に発光素子、受光素子との光結合に用いるレンズ付き光ファイバおよびその加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用の受光素子としては、フォトダイオード（以下ＰＤという）、および発光素子としては、レーザダイオード（以下ＬＤという）もしくは，発光ダイオードなどが用いられる。光ファイバとこれらの発光・受光素子を効率良く結合させるために、従来はレンズが用いられてきたが、レンズを用いる場合には、光ファイバおよび、発光・受光素子、レンズが最適な位置になるように調心する必要があり、その調心に時間を要していた。そのため最近では、光ファイバ先端にレンズ機能を付けたレンズ付き光ファイバが広く用いられている。レンズ付き光ファイバを用いた場合には、光ファイバと発光・受光素子の調心だけでよいため、組み立て工程を大幅に簡素化できる。
【０００３】
なお、調心とは発光・受光素子、レンズおよび光ファイバをそれぞれ動かし、光の伝送が最大となるように位置合わせすることであり、先球レンズとは光ファイバの先端に形成されたレンズを指す。
【０００４】
光ファイバの先端に先球レンズを作製する方法としては、例えば、特許文献１に開示されているように、光ファイバを加熱軟化させて引き延ばす（加熱延伸する）ことによって細径化し、その細径部において光ファイバを切断した後に、細径部の先端を再び加熱溶融して先端を球状化する方法が知られている。
【０００５】
この方法は、図８に示すように、対向して設置された放電電極７２の間に被覆を除去した光ファイバ１１をセットし、放電電極７２間のアーク放電により加熱し軟化させ、光ファイバの両端部を引っ張ることにより延伸し、細径化する。この延伸部７１において光ファイバを切断し再度放電加工によって加熱溶融して、図７に示す先球レンズ６２を形成する。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているように、光ファイバの先端部を弗酸などのエッチング液に浸漬し、浸漬した先端部分をエッチング液により溶かして、先球レンズを作製する方法も知られている。
【０００７】
この方法は、図１０に示すように、エッチング液容器９１に入れた弗酸などのエッチング液９２に光ファイバ１１を浸漬させて、液面９３より下の浸漬されたコア部１８とクラッド部２７の部分をエッチング液９２で溶かすことにより先端を界面張力により円錐状に加工する。その後、この先端をアーク放電で処理することによって球状に成形し、図９に示すレンズ付き光ファイバを得る。
【０００８】
さらに、特許文献３に開示されているように、光ファイバ先端部をエッチング液に浸漬して、光ファイバ端面のコア部に凹部を形成し、その凹部にエネルギー線硬化樹脂を充填して硬化させることによって、光ファイバ端面に凸面形状のレンズ面を形成する方法も知られている。
【０００９】
この方法によって作製したレンズ付き光ファイバの断面図を図１１に示す。光ファイバ１１のコア部１８の端面が凹部となり、紫外線硬化樹脂などのエネルギー線硬化樹脂が充填されて硬化し、レンズ９４が形成される。
【００１０】
また、特許文献４には、光ファイバの先端部にコア部１８を中心とした三角錐あるいは、四角錐以上の多角錐状に研磨する方法も開示されている。図１２にこの方法により作製したレンズ付き光ファイバの断面図を示す。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−２６４８５８号公報（第５頁、図２）
【特許文献２】
特開昭５８−１５２２１３号公報（第３頁、図２（ロ））
【特許文献３】
特開平８−４３６７８号公報（第４頁、図１）
【特許文献４】
特開平８−２８６０８２号公報（請求項１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された、光ファイバを加熱延伸させて先球レンズを形成する方法では、図８に示すように、光ファイバ１１を放電電極７２の放電によって加熱して延伸部７１を引き延ばす際に、光ファイバ１１のコア部も引き延ばされる。そのため図７に示すように、テーパー部６１における光ファイバ１１のコア部１８の直径が細くなり、光の伝搬に障害が生じる。ゆえに、先球レンズ６２によって集光される光は、テーパー部６１を通過する際に減衰され、ＬＤと結合したときに、結合効率の低下を生じさせるという問題が生じる。
【００１３】
次に特許文献２に開示された、光ファイバ先端部をエッチング液に浸漬して先球レンズを形成する方法では、図１０に示すように、光ファイバ１１のエッチング液９２に浸漬している部分も溶解してしまうため、図９に示すようにテーパー部８１の距離が短くなる。そのため、テーパーの先端部分が太くなり、先球レンズ８２の半径が大きくなってしまう。
【００１４】
特に近年、インターネットの普及により、光通信の情報量が非常に増大しており、通信機器の通信速度は高速となっている。利用されるＬＤ、ＰＤチップも高速化し小型化しているため、レンズ付き光ファイバからの出射光のスポット径も５〜１０μｍ程度の半径を有する先球レンズによって小径化させることが必要である。しかしながら、エッチング液９２によって作製されたレンズ付き光ファイバでは、先球レンズ８２の半径が１５μｍ程度の大きなものしか形成できないため、この小径化の要求に対応することができないという問題がある。
【００１５】
さらに、図１１に示すように、特許文献３に開示されている方法では、光ファイバ１１の先端部に樹脂を付着させるため、ＬＤ、ＰＤパッケージに封止させた際に、光ファイバ１１の先端部に付着させた樹脂からアウトガスが発生して、ＬＤ、ＰＤの信頼性を低下させる問題を生じさせる。
【００１６】
また、図１２に示すように、特許文献４に開示されている方法では、光ファイバ１１の先端部を多角錐状に研磨するだけなので、コア部１８を変形させることがなく、また、加工も光ファイバ１１の先端部を平面研磨するだけでよいという利点があるが、光ファイバ１１のテーパー部９８の先端部９９は先鋭であり、レンズの役割を十分に果たすことができないために、結合効率の減少を生じさせる。
【００１７】
さらに、脆性物質であるガラス材からなる光ファイバ１１において、その先端部９９や傾斜平面９５と傾斜平面９６のなす稜線部９７が尖っているため、外部からの衝撃に弱く損傷を受けやすい。例えば、ＬＤ、ＰＤなどと組み立てる際のハンドリング時に光ファイバの先端部を他の部材に接触させただけで、先端部９９が折れてしまうなどの問題があった。
【００１８】
さらに、上記従来例に述べたレンズ付き光ファイバはすべて円形の集光特性を持っているが、ＬＤ光源は多くの場合、放射特性として楕円の断面を持っているため、円形の集光特性を持った従来のレンズ付き光ファイバでは結合効率が低下するという問題があった。このような場合には、楕円の集光特性を持ったレンズ付き光ファイバが必要とされるが、従来例に述べた技術では、このような特性を持ったレンズを作製することは不可能であった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ付き光ファイバは、先端に向かうにしたがい漸次接近する３面以上の傾斜平面を有し、前記傾斜平面同士の稜線が曲面状であり、かつ前記光ファイバの先端部にレンズを形成するように球面となっていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のレンズ付き光ファイバは、前記傾斜平面と前記光ファイバの光軸のなす角度が２０°〜７０°であり、かつ前記先端部の球面の曲率半径が、４μｍ〜３０μｍであることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明のレンズ付き光ファイバの加工方法は、前記光ファイバの先端部に傾斜平面を形成する工程と前記光ファイバの先端部を加熱して前記傾斜平面の境界部の曲面と前記先端部の球面とを形成する工程からなることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明によるレンズ付き光ファイバの模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＺ−ｚ線での断面図、図１（ｃ）および図１（ｄ）はそれぞれ、図（ａ）のＸ−ｘ線断面図、Ｙ−ｙ線断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、光ファイバ１１は被覆部１２が除去されその先端部に３面以上の傾斜平面（例えば傾斜平面１５、傾斜平面１６とこれらに対向した面、便宜上ここではまとめて傾斜平面１７と称する）が設けられており、各平面が光ファイバ１１の先端に向かってだんだんと接近するようにテーパー状に加工されている。そして、テーパー部１３が最も狭くなった傾斜平面１７の先端部に先球レンズ１４が設けられている。
【００２４】
さらに、図１（ｂ）に示すように、傾斜平面と傾斜平面のなす境界の稜線部、例えば、傾斜平面１５と傾斜平面１６の境界の稜線部には、曲面１９が形成されている。
【００２５】
次に、本発明のレンズ付き光ファイバの加工方法について説明する。
【００２６】
本発明に使用される光ファイバ１１は、図１（ｂ）、（ｃ）などに示すように、コア部１８とクラッド部２７からなる。また、シングルモード、もしくはマルチモードファイバのどちらでもよいが、光ファイバ１１の材質は、石英系材料が望ましい。材質がプラスチックの場合は、光ファイバ１１の先端部の先球レンズ１４形成が難しいため適さない。
【００２７】
光ファイバ１１は、最初に傾斜平面１７からなるテーパー部１３が加工される。加工方法としては機械加工が望ましい。図２にテーパーを機械加工するための加工装置の模式図を示す。
【００２８】
加工方法は次の通りである。まず、上記光ファイバ１１の被覆部１２を除去し、ホルダ３１に固定してステージ３２に装着する。研磨機３４の研磨シート３３は回転方向３５の向きに回転しており、前記ホルダ３１に保持された前記光ファイバ１１は、所定の角度で前記研磨シート３３に押しつけられて研磨される。前記研磨シート３３は、ダイヤモンド、アルミナ、シリカなどの０．５〜３μｍの粒子が固着されたものが用いられ、水や油などの液を併用しながら研磨される。
【００２９】
このように、光ファイバ１１の先端部を、所定の角度で所定の量を研磨し、傾斜平面を作製する。そして一面作製するごとに、光ファイバ１１を軸方向に所定量回転させて、再度研磨を実施し、隣の傾斜平面を作製する。例えば、４面の傾斜平面を形成する場合は、一面作製するごとに光ファイバ１１を軸方向に９０°回転させればよい。研磨量は研磨時間によって調整する。
【００３０】
この作業を必要回数繰り返すことによって、３面以上の傾斜平面１７で構成されたテーパー部１３を形成する。
【００３１】
次に光ファイバ１１の先端部を加熱溶融して先球レンズ１４を作製する。先端部を加熱溶融する方法としては、放電加工、バーナーによる加熱、およびレーザー加工が使用されるが、この中でも簡便に加工でき、容易に溶融量の制御が可能であることから放電加工による方法が最も好ましい。図３に放電加工の模式図を示す。
【００３２】
まず、対向した電極４２の間に光ファイバの先端部４１を挿入する。電極４２に電圧を印加し、アーク放電によって光ファイバの先端部４１を加熱する。研磨によって作製された傾斜平面１７の先端部４１は、加熱により溶融し、表面張力によって、先球レンズ１４が形成される。さらに加熱の際の余熱により、傾斜平面１５と傾斜平面１６の境界の稜線部が溶融し、曲面１９が形成される。
【００３３】
次に、本発明のレンズ付き光ファイバの各構成部分の望ましい態様とその作製方法について示す。
【００３４】
図１（ａ）に示す傾斜平面１７と光ファイバ１１の光軸のなす角度θを２０〜７０°とすることが望ましい。２０°未満の場合は、先端部が鋭く尖った形状となるために、加工中に光ファイバ１１が破断する恐れが強く、加工が非常に難しい。
【００３５】
逆に、７０°よりも大きいときには、傾斜平面１７の先端部を溶融した場合に、少量の溶融量でも先球レンズ１４の半径が非常に大きくなり、先球レンズ１４のサイズを制御できないという問題がある。
【００３６】
よって、傾斜平面１７と光ファイバ１１の光軸のなす角度を２０°〜７０°の範囲内とすれば、光ファイバ１１の先端加工が簡単であり、かつ形成する先球レンズ１４の品質も安定するという効果がある。
【００３７】
本発明のレンズ付き光ファイバでは、研磨加工により傾斜平面１７によって構成されるテーパー部１３を形成させているので、光ファイバ１１の先端の小さな領域のみを加熱溶融させればよく、光ファイバ１１の溶融量を最小にすることができ、さらに、光ファイバ１１のコア部１８を変形させることなく、先球レンズ１４を形成することが可能である。
【００３８】
次に、先球レンズ１４の先球半径の大きさは、傾斜平面１７と光ファイバ１１の光軸のなす角度を調整することによって、大きなレンジで調整を行うことができる。例えば、先球半径５〜１０μｍの場合は、光ファイバ１１の光軸に対して傾斜平面１７の角度は２０°〜５５°とし、先球半径２０〜３０μｍの場合には傾斜平面１７の角度を４０°〜７０°とする。
【００３９】
従来のエッチング液による加工法では、図９に示すように光ファイバ１１先端のテーパー部８１が短くなり、幅が大きくなってしまうために、先球半径の５〜１０μｍの小さい先球レンズを作製することが難しい。それに対して本発明のレンズ付き光ファイバでは、光ファイバ１１の光軸に対する傾斜平面１７の角度を２０°〜５５°と小さく加工することができるために、先球レンズ１４の先球半径が５〜１０μｍのレンズ付き光ファイバを作製することが可能となる。
【００４０】
さらに細かいレンジでの調整は、加熱条件を最適化し、溶融量を制御することによって行う。例えば、溶融量を多くすると先球レンズ１４の先球半径が大きくなり、逆に溶融量を少なくすると、先球半径が小さくなる。バーナーによる加熱の場合も、放電加工と同様に、加熱温度、加熱時間を変化させることにより先球半径を制御することができる。
【００４１】
なお、先球レンズ１４の先球半径の大きさは４μｍ〜３０μｍの大きさとすることが望ましい。先球半径が４μｍ以下のときは、先球レンズ１４形成時の溶融量を非常に少なくする必要があるが、その制御が非常に難しい。また、３０μｍより大きい場合は、先端部全体を溶融させなければならないため先球レンズ１４の先球半径を制御しながら形成することが難しいという問題がある。
【００４２】
本発明のレンズ付き光ファイバでは、傾斜平面１７の先端部を溶融して先球レンズ１４を形成する際の余熱により、傾斜平面１５と傾斜平面１６の境界の稜線部も同時に溶融するため、非常に簡単に稜線部を曲面１９に加工することができる。
【００４３】
稜線部にこの曲面１９を設けることにより、光ファイバ１１の先端部の応力を分散させて、破損を防止する効果がある。また、稜線部が曲面でなく先鋭で角張っている場合には、角部分に小さいキズやカケなどのクラックが発生しやすい。光ファイバは脆性材料であるため、このクラックが進展して、先端部の破壊に至る。それに対して、稜線部に曲面１９が形成されている場合には、クラックが生じにくいため、先端部が破損しにくくなり、後の工程でＬＤ、ＰＤなどと組み立てる際のハンドリング時の破損を防止できるようになる。
【００４４】
この曲面１９の大きさは、先球レンズ１４の作製時に加える熱量、先端の傾斜平面１７が光ファイバ１１の光軸となす角度、傾斜平面１７の面数などにより変化するが、曲率半径は１μｍ以上とすることが望ましく、さらに好ましくは５μｍ以上である。
【００４５】
本発明のレンズ付き光ファイバでは、曲率半径を１μｍ以上とするためには、先端の傾斜平面数が３面以上あれば良く、さらに、曲率半径を５μｍとするためには、傾斜平面１７と光ファイバ１１の光軸のなす角度を２０°〜７０°となるように先端のテーパー部１３の加工を行い、かつ先球レンズ１４の曲率半径が、４μｍ〜３０μｍとなるような加熱溶融条件とすればよい。
【００４６】
本発明のレンズ付き光ファイバは、傾斜平面１７を構成する各傾斜平面と光ファイバ１１の光軸のなす角度をそれぞれ異なった角度にしてもよい。これにより、光ファイバ１１の光軸に垂直な断面において、直交した方向にそれぞれに異なった曲率半径を持った曲面を作製することができ、楕円の集光特性を持ったレンズ付き光ファイバを得ることが可能となる。
【００４７】
例えば、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、傾斜平面１５と傾斜平面１６を異なった角度θ１およびθ２で作製した場合、Ｘ−ｘ方向とＹ−ｙ方向に対して、それぞれ先球レンズ２０と先球レンズ２１を形成することができる。
【００４８】
これらの先球レンズ２０と先球レンズ２１は、対応する傾斜平面１５と傾斜平面１６の角度がそれぞれ異なっているので、加熱して作製された先端部の先球レンズ１４の曲率半径もそれぞれ各傾斜平面方向に異なったものが得られる。
【００４９】
したがって、各傾斜平面の角度を変えることにより、同じ熱量を加えた場合に作製される曲率半径をＸ−ｘ方向とＹ−ｙ方向とで自由に変えることが可能となり、任意の楕円の集光特性を有するレンズ付き光ファイバが得られる。
【００５０】
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、楕円の集光特性を有するレンズ付き光ファイバを作製するための別の方法として、各傾斜平面の加工量を変えることによって、各傾斜平面に対応した先球レンズ１４の曲率半径を制御する方法がある。
【００５１】
図４（ａ）は、先端のレンズを加工する前の本発明のレンズ付き光ファイバを示す。先球レンズ加工前の先端部２３は、光ファイバ１１のクラッド部２７を加工してコア部１８の手前まで形成した傾斜平面２５と光ファイバ１１のコア部１８の中心まで加工した傾斜平面２６とからなる。これらを加熱溶融すると、図４（ｂ）に示すように、Ｙ−ｙ方向とＸ−ｘ方向に対して、それぞれ異なった曲率半径の先球レンズ２４を作製することが可能となる。
【００５２】
この場合、Ｘ方向、Ｙ方向の曲率半径は、傾斜平面２５のコア中心からの距離２２によって調整することが可能である。全体の曲率半径は、各傾斜平面の角度、および溶融量によって調整する。
【００５３】
以上に示すように、傾斜平面１７の先端に形成された先球レンズ１４の、各傾斜平面方向への曲率半径は、各傾斜平面が光ファイバ１１の光軸に対してなす角度θと各傾斜平面から光ファイバ１１のコア中心までの距離２２によって調整することができ、これら２つの方法を組み合わせてもよい。
【００５４】
以上の説明では、傾斜平面数は、本発明の効果を簡潔に説明するため４面の場合についてのみ述べたが、傾斜平面数は、３面以上あればよい。
【００５５】
なお、傾斜平面の数の上限はないが、あまり多いと傾斜平面を作製する研磨工程に時間がかかること、また面数を多くしても格段に特性が向上する効果は得られないことから、傾斜平面数は１６面以下とすることが望ましい。
【００５６】
傾斜平面間の角度も任意で良いが、光ファイバ１１の先端部が光軸を中心とした全ての外周方向に対して、傾斜平面１７によって囲まれるようにする必要がある。図５は、傾斜平面を８面作製した場合の本発明のレンズ付き光ファイバである。
【００５７】
本発明の実施形態の説明に用いた図では、先端に設けられた先球レンズ１４の球面部と傾斜平面１７の境界部分は、境界部の法線が傾斜平面１７と一致するように記載されているが、これに限定されるものではなく、先球レンズ１４の球面部が傾斜平面１７に対して境界部において角度を有していてもよく、また先球レンズ１４の部分が盛り上がっていてもよい。
【００５８】
さらに本発明のレンズ付き光ファイバでは、樹脂を使用しないため、アウトガスの発生がなく、信頼性の高いレンズ付き光ファイバを提供することができる。
【００５９】
また、図６に示すように本発明のレンズ付き光ファイバの側面に、メタライズ加工５１を施してもよい。これにより、前記レンズ付き光ファイバとＬＤ、ＰＤパッケージや、それに使用する金具類とを半田固定することができ、高気密性を実現することができる。メタライズ加工５１は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着、スパッタ、イオンプレーティングによって作製される。
【００６０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００６１】
本発明によるレンズ付き光ファイバの加工方法を用いて、レンズ付き光ファイバを作製した。
【００６２】
光ファイバ１１としては、光ファイバ外径φ１２５μｍ、コア径１０μｍのシングルモードファイバを用いた。
【００６３】
次に、光ファイバ１１先端の被覆部１２を除去して、図２に示す加工装置により、図１に示す４面の傾斜平面を作製した。傾斜平面は、向かい合った２面が光ファイバ１１の光軸に対して３０°の角度となるように研磨し、さらに前記傾斜平面に対して９０°の角度で向かい合う２面の傾斜平面が光ファイバ１１の光軸に対して４０°の角度となるように、全面とも光ファイバ１１のコア中心まで研磨した。
【００６４】
さらに図３に示す放電加工によって先端部４１を加熱溶融させ先球レンズ１４を作製した。このとき、光ファイバ１１の光軸に対して３０°の角度に研磨した傾斜平面方向の先球レンズの先球半径は１０μｍとなり、４０°の角度に研磨した傾斜平面方向の先球レンズの先球半径は１５μｍとなった。このとき、先球レンズ１４を作製するための加熱時に各傾斜平面間の稜線も溶融して滑らかとなり、曲面１９が形成された。
【００６５】
上記の条件で作製した試料（試料Ｎｏ．１）を基準とし、同様の方法で、傾斜平面の面数、光ファイバ１１の光軸に対する角度などの条件を変えて、レンズ付き光ファイバを作製した（試料Ｎｏ．２〜１０）。また、図４に示すようにコア部１８の中心まで研磨した面と、コア手前までのクラッド部２７のみを研磨した面とを混在させた試料（試料Ｎｏ．１１）も作製した。
【００６６】
比較例としては、本発明の方法により傾斜平面１７を研磨加工によって作製するまでは同様に行い、先球レンズの形成の工程のみエッチングにより行った試料についても作製した（試料Ｎｏ．１２）。この方法により得られる試料は、傾斜平面間の稜線が曲面状ではなく、研磨加工した状態のままの先鋭状であり、本発明の範囲外となる。
【００６７】
さらに、加熱延伸して先球レンズ付き光ファイバを作る従来の方法によって試料の作製を行った。光ファイバ１１として、実施例で用いたのと同じシングルモードファイバを使用し、被覆部１２を除去した後に、図８に示すように、放電加工によって光ファイバ１１の延伸部７１を加熱延伸した。加熱延伸は、光ファイバ１１の延伸部７１の外径が２０μｍ程度になるまで実施した後、光ファイバ１１の延伸部７１の中央部を切断して、切断部分を放電加工でさらに加熱して、先球半径１０μｍのレンズ付き光ファイバを１５本作製した（試料Ｎｏ．１３）。
【００６８】
また、光ファイバ先端部をエッチング液に浸漬して先球レンズを形成する方法、光ファイバ先端部をエッチング液に浸漬して硬化樹脂を充填して光ファイバ端面に凸面形状のレンズ面を形成する特許文献３に記載された方法についても、それぞれ先球半径１０μｍのレンズ付き光ファイバの作製を試みた（試料Ｎｏ．１４、試料Ｎｏ．１５）。
【００６９】
なお、一つの条件につき、試料を１５本ずつ作製し評価を行った。評価は、レンズ付き光ファイバとＬＤチップとを調心し、ＬＤチップから光をレンズ付き光ファイバに入射させて、その入射光の強度をディテクタにて測定した。また、ＬＤチップからの出射光の強度を測定しておき、このときの入射光強度÷出射光強度×１００を結合効率（％）と定義し、１５本中結合効率値が５０％を超える本数により評価を行った。
【００７０】
また、ＬＤチップは、アスペクト比が２：３のものを用いた。ここでアスペクト比とは、ＬＤチップから出射される光の縦方向および横方向の広がり角の比率を示す。ＬＤチップは、各レンズ付き光ファイバの先球半径に応じ、適応する広がり角を有するものを選択して評価を行った。
【００７１】
これらの実験を行った光ファイバの加工条件および評価結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2004177826.tif 000003
【００７３】
評価の判定は、評価した１５本中の結合効率値が５０％を超えた本数が、１５本（全数）を◎（大変よい）、１３〜１４本を○（良好）、１０〜１２本を△（許容範囲）、１０本未満を×（不可）とした。さらに、何らかの理由により評価ができなかったものについては、その旨を備考に記載し、原因を勘案した上で判定を行った。
【００７４】
なお表の中で、光ファイバ光軸と傾斜平面のなす角度の項目で面１、面２・・・、とあるのは、加工した傾斜平面の任意の面を面１とし、その隣を面２、さらに隣を面３のように順番に番号を割り振ったものである。したがって、例えば、傾斜平面数が４のときは、面１と面３、面２と面４が光ファイバの光軸を挟んで向かい合った面となる。さらに、傾斜平面方向の先球半径値の項目の半径１、半径２・・・、については、上記の面１、面２のそれぞれ同じ番号に対応した傾斜平面における先球半径値を示している。
【００７５】
表１よりわかるように、本発明の請求の範囲内である、試料Ｎｏ．１〜１１はすべて、結合効率が５０％以上のものが１５本中１０本以上となり、許容範囲以上の結果となった。その中でも、光ファイバの光軸と傾斜平面のなす角度が２０〜７０°であり、かつ先球レンズの半径値が４μｍ〜３０μｍとなる試料Ｎｏ．１、試料Ｎｏ．３〜６、試料Ｎｏ．８〜１１については、すべて良好な結果となった。
【００７６】
また、傾斜平面数は３面から８面まで変えても（試料Ｎｏ．１、８〜１０）良好な結果が得られた。
【００７７】
さらに、研磨領域をコア中心までとコア手前までの２領域を混在させた試料Ｎｏ．１１についても、非常に良好な結果が得られた。
【００７８】
それに対して、傾斜平面間の稜線を先鋭状とした本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１２については、測定時に１５本中５本が破損してしまい、満足な結果が得られなかった。測定時の接触などによる衝撃のため、先鋭な稜線から微細なクラックが進展したためと推測される。
【００７９】
また、先球レンズを加熱延伸して作製した試料Ｎｏ．１３では、１５個中５０％以上の結合効率となったものが４本であり、不適合であった。
【００８０】
さらに、光ファイバ先端部をエッチング液に浸漬して先球レンズを作製した試料Ｎｏ．１４では、先球半径が大きくなってしまい、先球半径が２０μｍ以下のレンズ付き光ファイバを作製することができなかった。結合特性も不十分であった。したがって、現在求められている先球レンズの小型化のニーズに応えることができないため、不適合と判断した。
【００８１】
また、光ファイバ先端部に樹脂を硬化させてレンズ面を形成した試料Ｎｏ．１５では、結合特性も不十分であったが、さらに、樹脂に種々の有機ガスや水分が含まれているため、ＬＤ、ＰＤと組み合わせてパッケージに封止して使用したときに、これらの有機ガスや水分がアウトガスとして放出され、必要な気密特性を得ることができない可能性が強いことから、不適合とした。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１のレンズ付き光ファイバは、光ファイバ先端に向かう傾斜平面同士の稜線が曲面状のため、稜線部に微小なクラックが入りにくく、応力も分散されるため、クラックが入っても進展しにくい。そのため、組み立て時などの衝撃によって光ファイバが破損することがなくなる。さらに、傾斜平面の先端に先球レンズが形成されており、傾斜平面の形状に応じて自在な集光特性を持たせることができるため、楕円の放射形状を持つ外部光源であっても、高い結合効率が得られる。
【００８３】
請求項２のレンズ付き光ファイバは、請求項１の効果に加えて、さらに光ファイバ先端の研磨加工が簡単であり、形成される先球レンズの品質や傾斜平面間の稜線に形成される曲面形状が安定するという効果が得られる。
【００８４】
請求項３のレンズ付き光ファイバの加工法は、研磨加工により傾斜平面を形成した後に、加熱によって先球レンズを形成するため、光ファイバのコア部の変形を伴わない。そのため、外部光源と高い結合効率で結合することができる。さらに、研磨加工の角度や研磨加工の量を調整することにより、自在に先球レンズの半径を調整することができるため、小径の先球レンズを安定して作製することができる。また、樹脂を用いずアウトガスが発生しないため、ＬＤやＰＤのパッケージに用いても、高信頼性が得られる。その上、先球レンズ作製時の加熱により、同時に傾斜平面間の稜線部を曲面状に変形させるため、高強度のレンズ付き光ファイバを簡単に得られるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のレンズ付き光ファイバの模式図であり、（ｂ）は本発明のレンズ付き光ファイバのＺ−ｚ線断面図であり、（ｃ）は本発明のレンズ付き光ファイバのＸ−ｘ線断面図であり、（ｄ）は本発明のレンズ付き光ファイバのＹ−ｙ線断面図である。
【図２】本発明のレンズ付き光ファイバの傾斜平面の加工用装置の模式図である。
【図３】本発明のレンズ付き光ファイバの先端の球面加工方法の模式図である。
【図４】（ａ）は本発明のレンズ付き光ファイバの他の実施形態の先端の球面加工前の模式図であり、（ｂ）は本発明のレンズ付き光ファイバの他の実施形態の球面加工後の模式図である。
【図５】本発明のレンズ付き光ファイバの他の実施形態の模式図である。
【図６】本発明のレンズ付き光ファイバの他の実施形態の模式図である。
【図７】従来のレンズ付き光ファイバの断面図である。
【図８】従来のレンズ付き光ファイバの加工方法の模式図である。
【図９】従来のレンズ付き光ファイバの断面図である。
【図１０】従来のレンズ付き光ファイバの加工方法の模式図である。
【図１１】従来のレンズ付き光ファイバの断面図である。
【図１２】従来のレンズ付き光ファイバの模式図である。
【符号の説明】
１１：光ファイバ
１２：被覆部
１３：テーパー部
１４：先球レンズ
１５：傾斜平面
１６：傾斜平面
１７：傾斜平面
１８：コア部
１９：稜線部に形成された曲面
２０：先球レンズ
２１：先球レンズ
２２：距離
２３：先端部
２４：先球レンズ
２５：傾斜平面
２６：傾斜平面
２７：クラッド部
３１：ホルダ
３２：ステージ
３３：研磨シート
３４：研磨機
３５：回転方向
４１：先端部
４２：電極
５１：メタライズ加工
θ、θ１、θ２：傾斜平面と光ファイバの光軸がなす角度
【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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【図１１】
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【図１２】
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