(57)【要約】【課題】従来の光導波路装置においては、屈折率整合剤を用いるものの、接続面を斜めにしたり接続端面を研磨したりする作業が必要であるという問題があった。【解決手段】コア及び光接続端面１ａを有する光ファイバ１と、この光ファイバ１の光接続端面１ａと対向配置され、光ファイバ１の光接続端面１ａとの対向面と反対側の面が光学的鏡面となっているガラス基板３と、このガラス基板３と光ファイバ１の前記光接続端面１ａとの間隙に埋められた光ファイバ１の前記コアの屈折率に近い屈折率を有した屈折率整合材５とを具備した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア及び光接続端面を有する光導波路と、この光導波路の前記光接続端面と対向配置され、前記光導波路の前記光接続端面との対向面と反対側の面が光学的鏡面となっている光学部材と、この光学部材と前記光導波路の前記光接続端面との間隙に埋められた前記光導波路の前記コアの屈折率に近い屈折率を有した屈折率整合材とを具備したことを特徴とする光導波路装置。
【請求項２】
請求項１記載の光導波路装置において、前記光学部材はガラスまたはプラスチックからなり、前記屈折率整合材は液体または樹脂からなることを特徴とする光導波路装置。
【請求項３】
請求項２記載の光導波路装置において、前記光学部材はレンズ機能を有するものであることを特徴とする光導波路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の光導波路装置において、前記光学部材は前記鏡面に特定の波長域の光に対し反射を防止する反射防止膜が形成されていることを特徴とする光導波路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の光導波路装置において、前記光学部材は前記鏡面とは反対側の面に特定の波長域の光に対し所定の反射率で反射する反射膜が形成されていることを特徴とする光導波路装置。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の光導波路装置において、前記光導波路は光ファイバであり、この光ファイバが挿入されたフェルールと、このフェルール及び前記光学部材を保持するホルダとを具備したことを特徴とする光導波路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ等の発光素子から出射される光を光ファイバ等の光導波路に低損失で入射させたり、光導波路同士での光結合を高効率に行うためには、光導波路の接続端面が鏡面のような面になっていることが必要である。しかしながら鏡面を形成するには高価な研磨装置を用いた研磨処理が必要で、コストや時間が必要であった。そこで、特許文献１に示されるように、屈折率整合用の接着剤を用いることで研磨度が低くとも良好な接続特性を得ることが可能な光導波路装置が考えられている。但し、接続面を６度以上斜めにする必要がある。一方、上記のように接続面を斜めにすることなく、屈折率整合剤を用いてファイバとガラス板とを接合することも考えられている（特許文献２を参照）が、端面は研磨を行っていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９３４６号公報（第３頁乃至第４頁、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特公平２−１８７１号公報（第７頁、図１８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の光導波路装置においては、屈折率整合剤を用いるものの接続面を斜めにしたり、接続端面を研磨していた。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、低損失かつ安定な光結合を容易に行うことが可能な光導波路装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる光導波路装置は、コア及び光接続端面を有する光導波路と、この光導波路の前記光接続端面と対向配置され、前記光導波路の前記光接続端面との対向面と反対側の面が光学的鏡面となっている光学部材と、この光学部材と前記光導波路の前記光接続端面との間隙に埋められた前記光導波路の前記コアの屈折率に近い屈折率を有した屈折率整合材とを具備したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２にかかる光導波路装置は、請求項１記載の光導波路装置において、前記光学部材はガラスまたはプラスチックからなり、前記屈折率整合材は液体または樹脂からなることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３にかかる光導波路装置半導体レーザ装置は、請求項２記載の光導波路装置において、前記光学部材はレンズ機能を有するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４にかかる光導波路装置は、請求項１乃至３記載の光導波路装置において、前記光学部材は前記鏡面に特定の波長域の光に対し反射を防止する反射防止膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５にかかる光導波路装置は、請求項１乃至４記載の光導波路装置において、前記光学部材は前記鏡面とは反対側の面に特定の波長域の光に対し所定の反射率で反射する反射膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６にかかる光導波路装置は、請求項１乃至５記載の光導波路装置において、前記光導波路が挿入されたフェルールと、このフェルール及び前記光学部材を保持するホルダとを具備したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明になる光導波路装置の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明になる光導波路装置の一実施の形態を示す断面図である。図中、１は光導波路であるプラスチック製の光ファイバであり、カミソリの刃等で切断した状態となっている光接続端面１ａを有する。なお、図示しないが、光ファイバ１の中心部にはコアが形成されている。２は、光ファイバ1がその中心部に挿入される円柱状のフェルールであり、両者は接着剤により固定されている。光ファイバ１の端面１ａとフェルール２の端面２ａとは、ほぼ同一平面となるように固定されている。
【００１５】
３は光ファイバ１の端面１ａと対向するように配置された光学部材であるガラス基板であり、鏡面の如き面粗さを有する。４はフェルール２を保持し、且つフェルール２とガラス基板３とを結合させる円筒状のホルダである。５は、光ファイバ１の端面１ａ（及びフェルール２）とガラス基板３との間に満たされた光ファイバ1のコアの屈折率に近い屈折率を有する屈折率整合材である。
【００１６】
次に、上記装置の動作につき説明する。通常、カミソリの刃等でコールドカットしたのみのプラスチック製光ファイバ１では、切断面である光接続端面１ａに荒れが生じ、この荒れによる散乱によって光結合損失が増大してしまう。しかし本実施の形態によれば、光ファイバ１の端面１ａとガラス基板３との間に生じる空間が屈折率整合材５で満たされているため、光ファイバ１の端面１ａでの散乱が大幅に低減される。ガラス基板３は、その表面が鏡面性をもったものを用いているので、ガラス基板３と空気層における散乱も生じない。
【００１７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、光ファイバ１の端面１ａにおける散乱損失を低減し、低損失かつ安定な光結合を容易に行うことの出来る光導波路装置を提供できる。
【００１８】
なお、上記実施の形態においては、光ファイバ１としてはプラスチック製の光ファイバを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、石英系光ファイバ、多成分ガラス光ファイバ、フッ化物光ファイバ等の各種光ファイバや、モノマ樹脂等によって作製される光導波路であっても良い。また、光ファイバ１を保持する部材として、フェルール２を用いたが、これは光ファイバ１を固定保持してガラス基板３に垂直に押し当てることが出来るようなものであれば良く、例えば光ファイバ１の外形に適合した断面がＶ字状の溝を有する部材等でも問題ない。さらに、ファイバ１の端面１ａを押し当てる光学部材としてガラス基板３を用いたが、これは使用する波長帯域における透過率が十分高く、屈折率が光ファイバ１のコアの屈折率と近い、ある程度の強度を有する部材であれば良く、各種プラスチック等を用いることが可能である。
【００１９】
図２は、本発明になる光導波路装置の第２の実施の形態を示す断面図である。なお、図１と同等部分は図1と同一の番号を付してその説明は省略する。この実施の形態において図１の光導波路装置と異なる点は、図１の光ファイバ１がプラスチック製であったのに対し、石英ガラス製の光ファイバ１１となっていること、その光接続端面１１ａには劈開処理が行なわれていること、及びガラス基板３の片面に特定波長域の光に対する反射防止膜６が形成されていることである。なお、屈折率整合材５は光ファイバ１１のコア(図示せず)の屈折率と近い屈折率を有する。
【００２０】
通常、光ファイバコア１１に用いられる材料の屈折率ｎは１．５前後であり、空気（ｎ＝１．０）との界面においては約４％程度のフレネル反射が生じる。これは結合損失になるばかりでなく、半導体レーザ等の発光素子への戻り光となってシステムを不安定にする要因ともなるため、対策が必要となる。しかしながら本実施の形態によれば、空気層とガラス基板３、ガラス基板３と屈折率整合材５、及び屈折率整合材５と光ファイバ１１の端面１１ａとの間におけるフレネル反射はほとんど生じない。何故なら、空気とガラス基板３との界面においては、ガラス基板３に形成された反射防止膜６によって使用波長帯域の光は反射が生じないようになっており、ガラス基板３と屈折率整合材５との界面、及び屈折率整合材５と光ファイバ１１の端面１１ａとの界面においては、それぞれの部材が隙間なく接しており、かつ各部材の屈折率が近いためである。
【００２１】
なお、本実施の形態においては光ファイバとして石英ガラス製の光ファイバ１１を用い、劈開処理によって光接続端面１１ａを作り出しているために大きな問題とはならないが、例えば、コールドカットしただけのプラスチック製光ファイバ等、光接続端面が荒れているような場合には、光接続端面での散乱による結合損失が生じる。しかしながら、本実施の形態における光導波路装置によれば、このような散乱も十分抑えることが出来る。その原理は先の実施の形態で述べたものと同様である。
【００２２】
以上述べたように、本実施の形態によれば、端面における散乱損失及びフレネル反射を低減し、低損失かつ安定な光結合を容易に行うことの出来る光導波路装置が実現される。なお、本発明が本実施の形態に限定されるものでないことは、第１の実施の形態と同様である。
【００２３】
図３は、本発明になる光導波路装置の第３の実施の形態を示す断面図である。なお、図３において図２と同等部分に関しては、図２と同一番号を付してその説明を省略する。図３に示す光導波路装置は基本的には図２に示されたものと同様の構成であるが、ガラス基板３の、光ファイバ１１の光接続端面１１ａと対向する面に、特定の波長帯域の光に対して特定の反射率となるような反射膜２１が形成されている点が相違している。当然ながら、反射膜２１はガラス基板３と屈折率整合材５との界面で生じる反射を制御するように設計されている。なお、ホルダ２２は図２のホルダ４の形状とは異なり、ガラス基板３を挟み込む突起部２２ａを有した形状となっている。
【００２４】
この第３の実施の形態によれば、端面における散乱損失及びフレネル反射を低減し、低損失かつ安定な光結合が容易に出来ると共に、ファイバレーザ等への応用が可能な、ミラーが一体化された光導波路装置が実現出来る。
【００２５】
図４は本発明になる光導波路装置の第４の実施の形態を示す断面図である。なお、図４において、図３と同等部分については同一番号を付すことでその説明は省略する。この図４に示す光導波路装置は、基本的に図３に示される第３の実施の態様と殆ど同様の構成であるが、平面状のガラス基板３の代わりに平凸レンズ３１が配置されている点が相違している。
【００２６】
上記実施の形態によれば、光ファイバ１１の端面１１ａに対向する光学部材をレンズとすることにより、光ファイバ１１への入射を低損失に行うための外部のレンズ系に対する要求仕様を緩和することが可能となる。
【００２７】
図５、図６は本発明になる光導波路装置の第５の実施の形態を示す部分断面図である。図５は光導波路装置の光入射側を、図６は同装置の光出射側を示している。なお、図５、図６において図３と同等の部分には、同一番号を付してその説明は省略する。
【００２８】
図５において、４１はＰｒ３＋イオン及びＹｂ３＋イオン添加の光ファイバであり、屈折率整合材５はこの光ファイバ４１のコアの屈折率に近い屈折率を有している。一方、４２は発振波長８３５ｎｍの半導体レーザ、４３はこの半導体レーザ４２の出射光を光ファイバ４１に入射させるためのレンズ光学系である。反射防止膜６は８３５ｎｍ付近の波長帯の光に対して反射率がほぼゼロとなるように設定され、反射膜２１は波長６３５ｎｍ付近の波長帯の光に対して反射率がほぼ１００％となるよう設定されている。
【００２９】
図６において、５１は波長６３５ｎｍ付近の波長帯の光に対して反射率が約３０％となるような反射膜、５２は波長８３５ｎｍ付近の波長帯の光及び６３５ｎｍ付近の波長帯の光の両方について反射率がほぼ零となるような反射防止膜である。なお、図５のガラス基板３に相当する図６のガラス基板は区別のためにガラス基板５３とする。同様に光ファイバ４１の光出射端面を４１ｂとする。
【００３０】
上記実施の形態によれば、半導体レーザ４２から出射される８３５ｎｍのレーザ光４４をレンズ光学系４３を用いて、Ｐｒ３＋イオン及びＹｂ３＋イオン添加の光ファイバ４１に高効率に入射させる（レンズ光学系４３からのレーザ光を４５で示す）ことが可能となり、さらに、ガラス基板３の光ファイバ端面４１ａとの対向面に形成されている反射膜２１、及びガラス基板５３の光ファイバ端面４１ｂとの対向面に形成されている反射膜５１をそれぞれレーザ共振器ミラーとして、光ファイバ４１でアップコンバージョンによって発生した波長６３５ｎｍの光をレーザ発振させて、出力５４として取出すことが可能となる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では光ファイバ４１としてＰｒ３＋イオン及びＹｂ３＋イオン添加の光ファイバを用いたが、その他の希土類等のレーザ活性物質がドープされたファイバ等であっても良い。また、半導体レーザ４２の波長、アップコンバージョン出力光の波長、各反射膜２１、５１の反射率等は、ここで示した値に限定されるものではなく、使用する目的や状況に応じて任意に変えることが可能である。
【００３２】
この発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であることは言うまでもないことである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低損失かつ安定な光結合を容易に行うことが可能な光導波路装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる光導波路装置の一実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明になる光導波路装置の第２の実施の形態を示す断面図。
【図３】本発明になる光導波路装置の第３の実施の形態を示す断面図。
【図４】本発明になる光導波路装置の第４の実施の形態を示す断面図。
【図５】本発明になる光導波路装置の第５の実施の形態を示す部分断面図。
【図６】本発明になる光導波路装置の第５の実施の形態を示す部分断面図。
【符号の説明】
１：  光ファイバ
３：  ガラス基板
５：  屈折率整合材
６：  反射防止膜
２１：  反射膜
【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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