(57)【要約】【課題】製造が容易で、結合損失の小さいコリメータモジュールを提供すること。【解決手段】平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズ１４，１６を備えたコリメータモジュール１１において、ロッドレンズ１４，１６のレンズ長をそれぞれＺとすると、ロッドレンズ１４，１６として、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線を切断して作製したものを使う。ロッドレンズ１４，１６の屈折率分布定数√Ａのバラツキが小さいので、両ロッドレンズ１４，１６と両光ファイバ１５，１７の距離Ｌをそれぞれ高精度に調節する必要がない。また、ロッドレンズ１４，１６のレンズ径のバラツキが小さいので、ロッドレンズ１４，１６の光軸が一致するように調節する必要がない。これにより、生産効率が向上し、結合損失を十分に小さくすることが可能になる。【選択図】　　　図１
2004020729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズを少なくとも１組備えたコリメータモジュールにおいて、
前記２個の屈折率分布型ロッドレンズとして、屈折率分布定数およびレンズ径がほぼ等しいものを使用することを特徴とするコリメータモジュール。
【請求項２】
前記２個の屈折率分布型ロッドレンズのレンズ長をそれぞれＺとすると、前記２個の屈折率分布型ロッドレンズは、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線を切断して作製したものであることを特徴とする請求項１に記載のコリメータモジュール。
【請求項３】
Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズが所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第１のレンズアレイと、
該レンズアレイの各屈折率分布型ロッドレンズとそれぞれ平行対となるＮ個の屈折率分布型ロッドレンズが所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第２のレンズアレイとを備え、
前記各屈折率分布型ロッドレンズのレンズ長をそれぞれＺとすると、前記第１および第２のレンズアレイに用いる２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズは、２Ｎ×Ｚに切り代を加えた長さを有する１本のレンズ素線を切断して作製したものであることを特徴とする請求項１に記載のコリメータモジュール。
【請求項４】
前記２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズのうち、平行対となる各２個の屈折率分布型ロッドレンズとして、前記レンズ素線の隣り合う位置から切断した２個の屈折率分布型ロッドレンズをそれぞれ用いることを特徴とする請求項３に記載のコリメータモジュール。
【請求項５】
前記第１のレンズアレイのＮ個の屈折率分布型ロッドレンズおよび第２のレンズアレイのＮ個の屈折率分布型ロッドレンズは、それぞれ前記レンズ素線から切断した順に並べられていることを特徴とする請求項３又は４に記載のコリメータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズを少なくとも１対備えたコリメータモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、２つのコリメータを対向させて構成されるコリメータモジュールは、光ファイバからの出射光をコリメータレンズにより平行光にする第１のコリメータと、この平行光をコリメータレンズにより集光して光ファイバに結合する第２のコリメータとからなる。両コリメータの各コリメータレンズとして、半径方向に屈折率分布を持った屈折率分布型ロッドレンズが使用されている。このようなコリメータモジュールの両コリメータ間には、光学フィルタ、光アイソレータ、光スイッチ等の光機能素子が挿入される。これにより、コリメータモジュールは、第１のコリメータの光ファイバを伝搬してきた光に所定の作用を及ぼしたのち、この光を第２のコリメータの光ファイバに結合して伝搬させる。
【０００３】
このようなコリメータモジュールに用いる上記屈折率分布型ロッドレンズは、イオン交換法により円柱形ガラスの半径方向に屈折率分布を形成して得られるが、ガラス組成、製造条件等に起因して屈折率分布定数およびレンズ径にある範囲のバラツキを持っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、屈折率分布型ロッドレンズを用いて光アイソレータや光スイッチ等の機能を有するコリメータモジュールを作製する場合、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径に差異がある場合は、それを補償するために煩雑で高精度な調芯をする必要があった。すなわち、屈折率分布定数の差異を補償するために、２個の屈折率分布型ロッドレンズの一方とこれに結合する光ファイバの間隔と、その他方とこれに結合する光ファイバの間隔とをそれぞれ高精度に調節する必要があった。これとともに、レンズ径の差異を補償するために、両ロッドレンズの光軸が一致するように調節する必要があった。また、そのような高精度な調芯が必要であるため、コリメータモジュールの結合損失を十分に小さくするのが難しいという問題があった。なお、ここにいう「平行対」とは、２個の屈折率分布型ロッドレンズが、該両レンズ間に平行光路が形成されるように、同軸に或いは９０°の角度で対向配置される関係をいう。
【０００５】
さらに、光通信分野における近年の伝送容量の増大に伴い、コリメータモジュールは多チャンネル化の傾向がある。このような多チャンネルのコリメータモジュールを作製するには、前記第１および第２のコリメータとして、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズが複数対形成されるように配置された第１および第２のコリメータレンズアレイを用いる。なお、ここにいう「チャンネル」は、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズの１組により「１」チャンネルが構成されるという意味で用いる。しかし、このような多チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合、次の２つの理由により、作業効率が悪くなるとともに、性能のバラツキが大きくなりやすいという問題があった。一つの理由は、各屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数のバラツキを補償するために、各チャンネル毎に、第１および第２のコリメータレンズアレイの各ロッドレンズとこれに結合される各光ファイバの間隔をそれぞれ高精度に調節する必要があるからである。もう一つの理由は、各屈折率分布型ロッドレンズのレンズ径のバラツキを補償するために、第１および第２のコリメータレンズアレイ各々において、複数個の屈折率分布型ロッドレンズの光軸が一直線上に並ぶように各ロッドレンズの位置を微調整する必要があるからである。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、製造が容易で、結合損失の小さいコリメータモジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズを少なくとも１組備えたコリメータモジュールにおいて、前記２個の屈折率分布型ロッドレンズとして、屈折率分布定数およびレンズ径がほぼ等しいものを使用することを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数がほぼ等しいので、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズの一方とこれに結合する光ファイバの間隔と、その他方とこれに結合する光ファイバの間隔とをそれぞれ高精度に調節する必要がない。また、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズのレンズ径がほぼ等しいので、両ロッドレンズの光軸が一致するように調節する必要がない。例えば、両ロッドレンズを１つの円筒状のチューブ内に挿入するだけで両ロッドレンズの光軸が一致するので、光軸を一致させる調芯が不要になる。このように、上記従来技術のように２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径の差異を補償するための煩雑でかつ高精度な調芯が不要になるので、生産効率が向上するとともに、結合損失を十分に小さくすることが可能になる。なお、ここにいう「屈折率分布型ロッドレンズ」とは、半径方向に屈折率分布を持つロッドレンズをいう。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコリメータモジュールにおいて、前記２個の屈折率分布型ロッドレンズのレンズ長をそれぞれＺとすると、前記２個の屈折率分布型ロッドレンズは、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線を切断して作製したものであることを要旨とする。
【００１０】
この構成によれば、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズを、１本のレンズ素線を切断して作製するので、その２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキを小さくすることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のコリメータモジュールにおいて、Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズが所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第１のレンズアレイと、該レンズアレイの各屈折率分布型ロッドレンズとそれぞれ平行対となるＮ個の屈折率分布型ロッドレンズが所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第２のレンズアレイとを備え、前記各屈折率分布型ロッドレンズのレンズ長をそれぞれＺとすると、前記第１および第２のレンズアレイに用いる２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズは、２Ｎ×Ｚに切り代を加えた長さを有する１本のレンズ素線を切断して作製したものであることを要旨とする。
【００１２】
この構成によれば、２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズを１本のレンズ素線を切断して作製するので、２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキを小さくすることができる。
【００１３】
また、２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキが小さいので、平行対となる２個のロッドレンズがＮ組ある多チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合でも、作業効率の向上と、性能のバラツキの低減とを図ることができる。その理由の一つは、各屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数のバラツキが小さいので、各チャンネル毎に、第１および第２のレンズアレイの各ロッドレンズとこれに結合される各光ファイバの間隔をそれぞれ高精度に調節する必要がないからである。すなわち、各レンズアレイとこれに対応して設けられる各光ファイバアレイを、各チャンネル毎ではなく一括して調芯すれば十分な性能が得られ、各ロッドレンズと対応する各光ファイバを個別に調芯する必要がないからである。もう一つの理由は、各屈折率分布型ロッドレンズのレンズ径のバラツキが小さいので、第１および第２のレンズアレイ各々において、Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズの光軸が一直線上に並ぶように各ロッドレンズの位置を微調整する必要がないからである。このように多チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合に各チャンネル毎の微調整が不要になるので、作業効率の向上と、性能のバラツキの低減とを図ることができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のコリメータモジュールにおいて、前記２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズのうち、平行対となる各２個の屈折率分布型ロッドレンズとして、前記レンズ素線の隣り合う位置から切断した２個の屈折率分布型ロッドレンズをそれぞれ用いることを要旨とする。
【００１５】
この構成によれば、両レンズアレイに用いる２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズのうち、互いに平行対となる各２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキがさらに小さくなる。これにより、結合損失がさらに小さい多チャンネルのコリメータモジュールを実現できる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載のコリメータモジュールにおいて、前記第１のレンズアレイのＮ個の屈折率分布型ロッドレンズおよび第２のレンズアレイのＮ個の屈折率分布型ロッドレンズは、それぞれ前記レンズ素線から切断した順に並べられていることを要旨とする。
【００１７】
この構成によれば、両レンズアレイにおいて隣り合う屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキがさらに小さくなる。これにより、隣り合うチャンネル間での性能のバラツキをさらに小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したコリメータモジュールの各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
［　第１実施形態］
図１は第１実施形態に係るコリメータモジュール１１を示している。このコリメータモジュール１１は、互いに対向して配置される第１のコリメータ１２と第２のコリメータ１３とを備える。第１のコリメータ１２は、コリメータレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ１４と、単一モード光ファイバ１５とを備える。第２のコリメータ１３は、コリメータレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ１６と、単一モード光ファイバ１７とを備える。
【００２０】
屈折率分布型ロッドレンズ（以下、単に「ロッドレンズ」という。）１４，１６は、各々の光軸を一致させた同軸上に、所定の間隔で対向して配置されている。すなわち、ロッドレンズ１４，１６が平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズである。
【００２１】
また、ロッドレンズ１４の光ファイバ側端面と単一モード光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」という。）１５の端面との間の距離は、下記の１式で表される距離Ｌになるように調節される。同様に、ロッドレンズ１６の光ファイバ側端面と光ファイバ１７の端面との間の距離も、下記の１式で表される距離Ｌになるように調節される。
【００２２】
Ｌ＝１／｛ｎ０√Ａ×ｔａｎ（√Ａ×Ｚ）｝　　　　　　・・・（１式）
ここで、ｎ０は中心軸上の屈折率（中心屈折率）、√Ａは屈折率分布定数、そして、Ｚはレンズ長である。また、ロッドレンズ１４，１６は、その中心軸から半径方向に次の２式で近似的に表される屈折率分布をそれぞれ有している。
【００２３】
ｎ（ｒ）２＝ｎ０２（１−Ａ／２×ｒ２）　　　　　　　・・・（２式）
ここで、ｒは中心軸からの半径方向の距離である。
また、各ロッドレンズ１４，１６の焦点距離ｆは、次の３式で表される。
【００２４】
ｆ＝１／｛ｎ０√Ａ×ｓｉｎ（√Ａ×Ｚ）｝　　　　　　・・・（３式）
このような構成を有するコリメータモジュール１１は、光ファイバ１５からの出射光をロッドレンズ１４により平行光にし、この平行光をロッドレンズ１６により集光して光ファイバ１７に結合するようになっている。また、コリメータモジュール１１は、光ファイバ１７からの出射光をロッドレンズ１６により平行光にし、この平行光をロッドレンズ１４により集光して光ファイバ１５に結合するようになっている。なお、両ロッドレンズ１４，１６間の平行光路中には、光学フィルタ、光アイソレータ、光スイッチ等の光機能素子が挿入される。
【００２５】
ロッドレンズ１４，１６のレンズ長をそれぞれＺとすると、両ロッドレンズ１４，１６は、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線１８（図２参照）を切断して作製したものである。すなわち、このレンズ素線１８は、２Ｚ＋αの長さを有する。ここで、αはレンズ素線１８を１回切断するのに必要な切り代である。このレンズ素線１８は、イオン交換法により円柱形ガラスの半径方向に屈折率分布を形成したものである。
【００２６】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（イ）平行対となる２個のロッドレンズ１４，１６は、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線１８を切断して作製したものであるので、ロッドレンズ１４，１６の屈折率分布定数√Ａのバラツキが小さい。このため、上記１式および３式より、焦点距離ｆのバラツキおよび距離Ｌの変動が共に小さくなる。これにより、ロッドレンズ１４とこれに結合する光ファイバ１５の間隔（上記距離Ｌ）と、ロッドレンズ１６とこれに結合する光ファイバ１７の間隔（上記距離Ｌ）とをそれぞれ高精度に調節する必要がない。また、ロッドレンズ１４，１６のレンズ径のバラツキが小さいので、ロッドレンズ１４，１６の光軸が一致するように調節する必要がない。例えば、両ロッドレンズ１４，１６を１つの円筒状のチューブ内に挿入するだけで両ロッドレンズ１４，１６の光軸が一致するので、光軸を一致させる調芯が不要になる。このように、上記従来技術のように２個のロッドレンズ１４，１６の屈折率分布定数およびレンズ径の差異を補償するための煩雑でかつ高精度な調芯が不要になるので、生産効率が向上するとともに、結合損失を十分に小さくすることが可能になる。これにより、製造が容易で、結合損失の小さいコリメータモジュール１１を実現することができる。
【００２７】
（ロ）平行対となる２個のロッドレンズ１４，１６を、長さが２Ｚより長い１本のレンズ素線１８を切断して作製するので、その２個のロッドレンズ１４，１の屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキを小さくすることができる。
【００２８】
［第２実施形態］
図３は第２実施形態に係るコリメータモジュール２０を示している。このコリメータモジュール２０は、平行対となる２個のロッドレンズを４組備えた４チャンネルのコリメータモジュールで、第１のコリメータアレイ２１と第２のコリメータアレイ２２とを備えている。
【００２９】
第１のコリメータアレイ２１は、４個のロッドレンズＡ１〜Ａ４が所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第１のレンズアレイ２３と、４本の光ファイバ３１〜３４が並列配置された光ファイバアレイ２４とを備える。同様に、第２のコリメータアレイ２２は、４個のロッドレンズＢ１〜Ｂ４が所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第２のレンズアレイ２５と、４本の光ファイバ３５〜３８が並列配置された光ファイバアレイ２６とを備える。また、両レンズアレイ２３，２５間の平行光路中にはフィルタ２７が配置されている。
【００３０】
ロッドレンズＡ１，Ｂ１、ロッドレンズＡ２，Ｂ２、ロッドレンズＡ３，Ｂ３、およびロッドレンズＡ４，Ｂ４が、それぞれ同軸上に対向配置された平行対となるロッドレンズである。ロッドレンズＡ１〜Ａ４は、図６に示すレンズブロック４０に保持されている。このレンズブロック４０は、４つのＶ溝ａ１〜ａ４を有する下ブロック４１と、４つのＶ溝ａ１´〜ａ４´を有する上ブロック４２とからなる。レンズブロック４０は、直方体形状を有し、その底面４０ａがモジュール作製時に定盤等に載置される水平基準面になっている。ロッドレンズＡ１〜Ａ４は、下ブロック４１の４つのＶ溝ａ１〜ａ４により位置決めされる。また、下ブロック４１には、４つのＶ溝ａ１〜ａ４の外側の位置に、ガイドピン４６，４７（図３参照）がそれぞれ嵌合する左右の貫通孔４３，４４が穿設されている。
【００３１】
４本の光ファイバ３１〜３４は、レンズブロック４０と同様に上下のブロックからなるファイバブロック４５に設けられた４つのＶ溝により保持されている。これら４つのＶ溝は、下ブロック４１の４つのＶ溝ａ１〜ａ４と同じ間隔に形成されている。また、ファイバブロック４５の下ブロックには、下ブロック４１の貫通孔４３，４４と同じ位置にガイドピン４６，４７がそれぞれ嵌合する左右の貫通孔（図示略）が穿設されている。
【００３２】
レンズブロック４０の左右の貫通孔４３，４４およびファイバブロック４５の左右の貫通孔にそれぞれガイドピン４６，４７を嵌合させる。これにより、下ブロック４１のＶ溝ａ１〜ａ４に保持されたロッドレンズＡ１〜Ａ４の各光軸と、ファイバブロック４５に保持された光ファイバ３１〜３４の各コア中心とがそれぞれ合致するようになっている。
【００３３】
一方、ロッドレンズＢ１〜Ｂ４は、図７に示すレンズブロック５０に保持されている。このレンズブロック５０は、４つのＶ溝ｂ１〜ｂ４を有する下ブロック５１と、４つのＶ溝ｂ１´〜ｂ４´を有する上ブロック５２とからなる。レンズブロック５０は、直方体形状を有し、その底面５０ａが水平基準面になっている。ロッドレンズＢ１〜Ｂ４は、下ブロック５１の４つのＶ溝ｂ１〜ｂ４により位置決めされる。また、下ブロック５１には、４つのＶ溝ｂ１〜ｂ４の外側の位置に、ガイドピン４８，４９（図３参照）がそれぞれ嵌合する貫通孔５３，５４が穿設されている。
【００３４】
４本の光ファイバ３５〜３８は、レンズブロック５０と同様に上下のブロックからなるファイバブロック５５に設けられた４つのＶ溝により保持される。これら４つのＶ溝は、下ブロック５１の４つのＶ溝ｂ１〜ｂ４と同じ間隔に形成されている。また、ファイバブロック５５には、下ブロック５１の貫通孔５３，５４と同じ位置にガイドピン４８，４９がそれぞれ嵌合する左右の貫通孔（図示略）が穿設されている。
【００３５】
レンズブロック５０の左右の貫通孔５３，５４およびファイバブロック５５の左右の貫通孔にそれぞれガイドピン４８，４９を嵌合させる。これにより、下ブロック５１のＶ溝ｂ１〜ｂ４に保持されたロッドレンズＢ１〜Ｂ４の各光軸と、ファイバブロック５５に保持された光ファイバ３５〜３８の各コア中心とがそれぞれ合致するようになっている。
【００３６】
ロッドレンズＡ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４の各レンズ長をそれぞれＺとすると、これら８個のロッドレンズは、８Ｚ＋βの長さを有する１本のレンズ素線６０（図４参照）を切断して作製したものである。ここで、βは、レンズ素線６０を８回切断するのに必要な切り代である。このレンズ素線６０も、図２に示すレンズ素線１８と同様に、イオン交換法により円柱形ガラスの半径方向に屈折率分布を形成したものである。なお、図４における破線は、レンズ素線６０に入射した光が、光軸に対して正弦波状に蛇行しながら進行する際の軌跡を示している。
【００３７】
８個のロッドレンズＡ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４を作製するために、レンズ素線６０を、加工中心値がレンズ長Ｚの値になるように一端側から順に切断していく。そして、互いに平行対となる各２個のロッドレンズとして、レンズ素線６０の隣り合う位置から切断した２個のロッドレンズをそれぞれ用いる。すなわち、図５に示す切断された８個のロッドレンズのうち、ロッドレンズＡ１，Ｂ１、ロッドレンズＡ２，Ｂ２、ロッドレンズＡ３，Ｂ３、およびロッドレンズＡ４，Ｂ４が、それぞれレンズ素線６０の隣り合う位置からとったレンズである。
【００３８】
そして、切断した８個のロッドレンズを、両下ブロック４１，５１の４つのＶ溝にそれぞれレンズ素線６０から切断した順に並べる。すなわち、ロッドレンズＡ１，Ａ２，Ａ３およびＡ４を、図６に示す下ブロック４１のＶ溝ａ１，２，ａ３およびａ４にそれぞれ載せるとともに、ロッドレンズＢ１，Ｂ２，Ｂ３およびＢ４を、図７に示す下ブロック５１のＶ溝ｂ１，ｂ２，ｂ３およびｂ４にそれぞれ載せる。
【００３９】
このようにして各下ブロック４１，５１のＶ溝にロッドレンズを載せた後、下ブロック４１と上ブロック４２、および下ブロック５１と上ブロック５２とをそれぞれ接合する。
【００４０】
この後、第１のレンズアレイ２３のレンズブロック４０とファイバブロック４５の左右の貫通孔にガイドピン４６，４７を嵌合させて両ブロック４０，４５を連結する。同様に、第２のレンズアレイ２５のレンズブロック５０とファイバブロック５５の左右の貫通孔にガイドピン４８，４９を嵌合させて両ブロック５０，５５を連結する。
【００４１】
この後、第１のレンズアレイ２３側において、ロッドレンズＡ１〜Ａ４の各光ファイバ側端面と光ファイバ３１〜３４の各端面との間の距離を、上記１式で表される距離Ｌになるように調節する。同様に、第２のレンズアレイ２５側において、ロッドレンズＢ１〜Ｂ４の各光ファイバ側端面と光ファイバ３５〜３８の各端面との間の距離を、距離Ｌになるように調節する。
【００４２】
以上のように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（ハ）８個のロッドレンズＡ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４を、１本のレンズ素線６０を切断して作製するので、８個のロッドレンズの屈折率分布定数√Ａおよびレンズ径のバラツキを小さくすることができる。
【００４３】
（ニ）８個のロッドレンズＡ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４の屈折率分布定数√Ａおよびレンズ径のバラツキが小さいので、平行対となる２個のロッドレンズが４組ある多チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合でも、作業効率の向上と、性能のバラツキの低減とを図ることができる。
【００４４】
その理由の一つは、各ロッドレンズの屈折率分布定数√Ａのバラツキが小さいので、各チャンネル毎に、第１および第２のレンズアレイ２３，２５の各ロッドレンズとこれに結合される各光ファイバの間隔をそれぞれ高精度に調節する必要がないからである。すなわち、各レンズアレイ２３，２５とこれに対応して設けられる各光ファイバアレイ２４，２６を、各チャンネル毎ではなく一括して調芯すれば十分な性能が得られ、各ロッドレンズと対応する各光ファイバを個別に調芯する必要がないからである。
【００４５】
もう一つの理由は、各ロッドレンズのレンズ径のバラツキが小さいので、レンズブロック４０，５０の各Ｖ溝でそれぞれ保持される４個のロッドレンズＡ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４の中心（光軸）は一直線上に並び、レンズ間隔（レンズ間ピッチ）のバラツキも小さくなる。このため、第１および第２のレンズアレイ２３，２５各々において、４個のロッドレンズの光軸が一直線上に並ぶように各ロッドレンズの位置を微調整する必要がないからである。
【００４６】
このように４チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合に各チャンネル毎の微調整が不要になるので、作業効率の向上と、性能のバラツキの低減とを図ることができる。これにより、製造が容易で、結合損失の小さい４チャンネルのコリメータモジュールを実現することができる。
【００４７】
（ホ）平行対となる各２個のロッドレンズとして、レンズ素線６０の隣り合う位置から切断した２個のロッドレンズＡ１，Ｂ１、Ａ２，Ｂ２、Ａ３，Ｂ３、およびＡ４，Ｂ４をそれぞれ用いる。このため、両レンズアレイ２３，２５に用いる８個のロッドレンズのうち、互いに平行対となる各２個のロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキがさらに小さくなる。これにより、結合損失がさらに小さい４チャンネルのコリメータモジュールを実現することができる。
【００４８】
（ヘ）１本のレンズ素線６０から切断した８個のロッドレンズを、各ブロック４０，５０のＶ溝にそれぞれ切断した順に並べることで、両レンズアレイ２３，２５において隣り合うロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキがさらに小さくなる。これにより、隣り合うチャンネル間での性能のバラツキをさらに小さくすることができる。
【００４９】
［　第３実施形態］
図８は第３実施形態に係るコリメータモジュール７０を示している。このコリメータモジュール７０は、平行対となる２個のロッドレンズを２０組備えた２０チャンネルのコリメータモジュールで、第１のコリメータアレイ（図示略）と第２のコリメータアレイ７２とを備えている。図８では、図３に示す上記第２実施形態における第１のコリメータアレイ２１に相当する第１のコリメータアレイの図示を省略してある。この第１のコリメータアレイは、第２のコリメータアレイ７２と同じ構成である。
【００５０】
第２のコリメータアレイ７２は、２０個のロッドレンズＢ１〜Ｂ２０が所定の間隔で光軸が互いに平行になるように並列配置された第２のレンズアレイ７３と、２０本の光ファイバが並列配置された光ファイバアレイ７４とを備える。本例では、ロッドレンズＡ１，Ｂ１、ロッドレンズＡ２，Ｂ２、ロッドレンズＡ３，Ｂ３、・・・ロッドレンズＡ２０，Ｂ２０が、それぞれ同軸上に対向配置された平行対となる２個のロッドレンズである。
【００５１】
ロッドレンズＢ１〜Ｂ２０は、レンズブロック７５に保持されている。このレンズブロック７５は、２０個のＶ溝を有する下ブロック７６と、２０個のＶ溝を有する上ブロック７７とからなる。レンズブロック７５は、直方体形状を有し、その底面７５ａが水平基準面になっている。また、下ブロック７６には、２０個のＶ溝の外側の位置に、ガイドピン（図示略）がそれぞれ嵌合する左右の貫通孔７８，７９が穿設されている。
【００５２】
一方、第１のコリメータアレイに設ける２０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０は、レンズブロック７５と同様に２０個のＶ溝を有するレンズブロックに保持されている。
【００５３】
第１のコリメータアレイおよび第２のコリメータアレイ７２に設ける４０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０およびＢ１〜Ｂ２０の各レンズ長をそれぞれＺとする。本例では、これら４０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０およびＢ１〜Ｂ２０は、４０Ｚ＋γの長さを有する１本のレンズ素線８０（図９参照）を切断して作製したものである。ここで、γは、レンズ素線８０を４０回切断するのに必要な切り代である。このレンズ素線８０も、イオン交換法により円柱形ガラスの半径方向に屈折率分布を形成したものである。
【００５４】
４０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０およびＢ１〜Ｂ２０を作製する際、上記第２実施形態の場合と同様に、レンズ素線８０を、加工中心値がレンズ長Ｚの値になるように一端側から順に切断していく。そして、互いに平行対となる各２個のロッドレンズとして、レンズ素線８０の隣り合う位置から切断した２個のロッドレンズをそれぞれ用いる。すなわち、図１０に示す切断された４０個のロッドレンズのうち、ロッドレンズＡ１，Ｂ１、ロッドレンズＡ２，Ｂ２、ロッドレンズＡ３，Ｂ３、・・・ロッドレンズＡ２０，Ｂ２０が、それぞれレンズ素線８０の隣り合う位置からとったレンズである。
【００５５】
そして、切断した４０個のロッドレンズを、上記第２実施形態の場合と同様に、第２のレンズアレイ７３および第１のレンズアレイのＶ溝にそれぞれレンズ素線８０から切断した順に並べる。すなわち、２０個のロッドレンズＢ１〜Ｂ２０を、図８に示す下ブロック７６の２０個のＶ溝に切断した順に載せていく。同様に、２０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０を、第１のレンズアレイにおける下ブロック７６と同様の下ブロックの２０個のＶ溝に切断した順に載せていく。
【００５６】
この後、第２のレンズアレイ７３における下ブロック７６と上ブロック７７を接合する。同様に、第１のレンズアレイにおける下ブロックと上ブロックを接合する。
【００５７】
この後、第２のレンズアレイ７３のレンズブロック７５と光ファイバアレイ７４のファイバブロックの左右の貫通孔にガイドピンを嵌合させて両ブロックを連結する。同様に、第１のレンズアレイのレンズブロックとファイバブロックをガイドピンにより連結する。
【００５８】
この後、第２のレンズアレイ７３側において、２０個のロッドレンズＢ１〜Ｂ２０の各光ファイバ側端面と２０本の光ファイバの各端面との間の距離を、上記距離Ｌになるように調節する。同様の調節を第１のレンズアレイ側においても行なう。
【００５９】
以上のように構成された第３実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（ト）製造が容易で、結合損失の小さい２０チャンネルのコリメータモジュールを実現することができる。
【００６０】
［実施例］
本実施例のコリメータモジュールは、上記第３実施形態において、使用する４０個のロッドレンズＡ１〜Ａ２０およびＢ１〜Ｂ２０の仕様を次のようにしたものである。
【００６１】
レンズ径：１．８ｍｍ
屈折率分布定数√Ａ：０．３２２ｍｍ−１（使用波長：１．５５μｍの場合）
中心屈折率ｎ０：１．５９１
レンズ長Ｚ：４．４８８ｍｍ（０．２３ピッチに相当）
また、ロッドレンズは４０個であるので、図９に示すレンズ素線８０として、切り代等を含めて長さ２５０ｍｍのレンズ素線を用意した。
【００６２】
このようなレンズ素線１本から実際に切断してとった４０個のロッドレンズの一部（Ｃ，Ｄ，Ｅで示す３個のロッドレンズ）についての、屈折率分布定数√Ａ、ピッチ等の数値例を次の表１に示す。
【００６３】
【表１】
2004020729.tif 000003
また、同一のイオン交換ロットから無作為にとった４０個のロッドレンズの一部（Ｆ，Ｇ，Ｈで示す３個のロッドレンズ）についての、屈折率分布定数√Ａ、ピッチ等の数値例を次の表２に示す。
【００６４】
【表２】
2004020729.tif 000004
表１から明らかなように、１本のレンズ素線からとった３個のロッドレンズＣ，Ｄ，Ｅの屈折率分布定数√Ａのバラツキは±０．２％で、上記距離Ｌの変動は０．０１３ｍｍ程度であった。これに対して、同一のイオン交換ロットであっても異なるレンズ素線からとったロッドレンズＦ，Ｇ，Ｈでは、屈折率分布定数√Ａのバラツキは±０．７５％程度、距離Ｌの変動は０．０４７ｍｍ程度であった。屈折率分布定数√Ａのバラツキおよび距離Ｌの変動のいずれも、１本のレンズ素線からとった場合に比べてかなり大きい値になることがわかる。
【００６５】
次に、レンズ素線の線径のばらつきの評価について説明する。
この評価のために使用するレンズ素線（レンズ素線８０）としては、上記実施例と同じ仕様のものを使用した。また、レンズ素線の線径の測定は、測定精度が±１μｍのレーザ線径測定器により、同一レンズ素線内の８箇所（測定個所１〜８）の線径をイオン交換後に測定することで行った。同一イオン交換ロットからとった３本のレンズ素線（＃１〜＃３）についての測定データを下記の表３に示す。
【００６６】
【表３】
2004020729.tif 000005
この表３に示す同一レンズ素線内の線径ばらつき（ばらつき）は、測定個所１〜８で測定して得た８個の測定データの最大値と最小値の差で定義した。表３から明らかなように、３本のレンズ素線（＃１〜＃３）のいずれの線径ばらつきも、測定限界に近い小さな値になっている。また、表３には、３本のレンズ素線（＃１〜＃３）についての、上記８個の測定データの標準偏差σと３σも示してある。各レンズ素線における３σの値でも、２μｍ前後の値である。なお、同一イオン交換ロット内から２８本のレンズ素線（レンズ素線８０）を抜き取って測定したばらつきの平均は、１．４μｍ、３σの平均は１．８μｍであった。
【００６７】
また、図１１は、多数のイオン交換ロットからとったレンズ素線（レンズ素線８０）について測定した平均線径（線径の平均値）の分布を示している。同図の縦軸はレンズ素線の本数を、その横軸は線径（平均線径）をそれぞれ示している。この図１１から明らかなように、その平均線径の分布は、中央値（１．８００ｍｍ）から−１０μｍ〜＋５μｍの範囲に広がっている。これに比べると、表３に示す３本のレンズ素線（＃１〜＃３）の線径ばらつき（ばらつき）は極めて小さいと言える。
【００６８】
［　変形例］
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態で使用したロッドレンズは一例であり、本発明はイオン交換法によって製造されるものであれば、他の仕様の屈折率分布型ロッドレンズにも適用可能である。
【００６９】
・上記第２実施形態で４チャンネルのコリメータモジュールを、第３実施形態では２０チャンネルのものについて説明したが、本発明は「４」および「２０」以外の多チャンネルのコリメータモジュールにも適用可能である。
【００７０】
・上記第２および第３実施形態では、平行対となる２個のロッドレンズとして、同一レンズ素線の隣り合う位置からとったレンズを使うようにしているが、同一レンズ素線内の任意の位置からとった２個のロッドレンズを平行対となるレンズに使用してもよい。
【００７１】
・上記各実施形態では、平行対となる２個のロッドレンズを１本のレンズ素線からとったものを使用しているが、屈折率分布定数√Ａおよびレンズ径がほぼ等しい２個のロッドレンズを平行対となるロッドレンズとして使用する場合にも本発明は適用可能である。
【００７２】
・上記第２および第３実施形態では、２つのコリメータアレイを同軸に対向配置した例を示したが、本発明は２つのコリメータアレイを９０度の角度で対向配置した多チャンネルコリメータモジュールにも適用される。このようなコリメータモジュールの場合、両コリメータアレイの各平行光路が交差する個所にそれぞれミラーを配置することで、光スイッチ機能を有する多チャンネルのコリメータモジュールが構成される。
【００７３】
・上記第２および第３実施形態では、２つのコリメータアレイを同軸に対向配置した例を示したが、本発明は３つのコリメータアレイを９０度の角度で対向配置した多チャンネルのコリメータモジュールにも適用される。例えば、単一モード光ファイバに代えて偏波保持光ファイバを用い、レーザダイオードアレイ等の光源からの各出射光の出力を合成して２倍にできるようにした偏波合成モジュールにも本発明は適用可能である。この偏波合成モジュールでは、３つのコリメータアレイは互いに直交配置され、これら３つのコリメータアレイの平行光路中の各チャンネルの交差点に、偏光ビームスプリッタ等を配置する。１つのコリメータアレイの各ロッドレンズから出射する偏光と、もう一つのコリメータアレイの各ロッドレンズから出射する偏光とが各偏光ビームスプリッタで合成され、これら合成された光が残りのコリメータアレイの各ロッドレンズにそれぞれ入射するようになっている。
【００７４】
・上記第２および第３実施形態で示した第１および第２コリメータアレイの各レンズアレイや各光ファイバアレイの構成は一例であり、本発明はそのような構成に限定されるものでない。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数がほぼ等しいので、２個の屈折率分布型ロッドレンズの一方とこれに結合する光ファイバの間隔と、その他方とこれに結合する光ファイバの間隔とをそれぞれ高精度に調節する必要がない。また、平行対となる２個の屈折率分布型ロッドレンズのレンズ径がほぼ等しいので、両ロッドレンズの光軸が一致するように調節する必要がない。このため、生産効率が向上するとともに、結合損失を十分に小さくすることが可能になる。したがって、製造が容易で、結合損失の小さいコリメータモジュールを実現することができる。
【００７６】
請求項３に係る発明によれば、２Ｎ個の屈折率分布型ロッドレンズの屈折率分布定数およびレンズ径のバラツキが小さいので、平行対となるロッドレンズがＮ組ある多チャンネルのコリメータモジュールを作製する場合でも、作業効率の向上と、性能のバラツキの低減とを図ることができる。したがって、製造が容易で、結合損失の小さい多チャンネルのコリメータモジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るコリメータモジュールの概略構成を示す平面図。
【図２】同モジュールのロッドレンズの作製に用いるレンズ素線を示す平面図。
【図３】第２実施形態に係るコリメータモジュールの概略構成を示す平面図。
【図４】同モジュールのロッドレンズの作製に用いるレンズ素線を示す平面図。
【図５】図４のレンズ素線からとったロッドレンズを示す平面図。
【図６】図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図７】図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図。
【図８】第３実施形態に係るコリメータモジュールの概略構成を、片方のコリメータアレイを省略して示した斜視図。
【図９】同モジュールのロッドレンズの作製に用いるレンズ素線を示す平面。
【図１０】図９のレンズ素線からとったロッドレンズを示す平面図。
【図１１】多数のイオン交換ロットからとったレンズ素線について測定した平均線径（線径の平均値）の分布を示すグラフ。
【符号の説明】
１１，２０，７０…コリメータモジュール、１４，１６，Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ａ１〜Ａ２０，Ｂ１〜Ｂ２０…屈折率分布型ロッドレンズ、１８，６０，８０…レンズ素線、２３…第１のレンズアレイ、２５…第２のレンズアレイ。
【図１】
2004020729.tif 000006
【図２】
2004020729.tif 000007
【図３】
2004020729.tif 000008
【図４】
2004020729.tif 000009
【図５】
2004020729.tif 000010
【図６】
2004020729.tif 000011
【図７】
2004020729.tif 000012
【図８】
2004020729.tif 000013
【図９】
2004020729.tif 000014
【図１０】
2004020729.tif 000015
【図１１】
2004020729.tif 000016