(57)【要約】【課題】光結合を高め反射を低減するマイクロレンズを備えたレンズ付き光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバ端上のマイクロレンズは、ポンプレーザーダイオードなどの光源に対する後方反射を低減する。特定の実施形態では、マイクロレンズは２つの半径にラップ仕上げし、そのうちの少なくとも一つがファイバの中心軸からオフセットしてファイバ端に尖端を形成し、かくして光を光源へ戻す反射面積を低減する。別の実施形態では、ファイバマウントに対する光源の不整列を吸収するよう、マイクロレンズには２つの異なる側面角度が形成してある。もう一つの実施形態では、ファイバ端のフレネルレンズ構造が角度付きチゼルレンズとして光学的に動作する。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尖端化マイクロレンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記尖端化マイクロレンズは、レンズ付き光ファイバの中心軸からオフセットした第１の曲率中心を有する第１の面と、第２の曲率中心を有する第２の面とを備え、第１の面が第２の面と交差して尖端を形成している、ことを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項２】
尖端は、レンズ付き光ファイバの中心軸上に在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】
尖端は、レンズ付き光ファイバの中心軸からオフセットしてい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４】
第２の曲率中心は、レンズ付き光ファイバの中心軸からオフセットしてい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５】
尖端における第１の面の第１の接線と前記尖端における第２の面の第２の接線は、約１５６〜１７６度の間の角度を成す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６】
尖端化マイクロレンズは、尖端エッジを有してい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７】
尖端エッジは、湾曲端からなることを特徴とする請求項６記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項８】
尖端化マイクロレンズは、鋭利な尖端を備えてい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９】
尖端化マイクロレンズは、二重レンズ付き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１０】
約１２〜２２ミクロンの第１の曲率半径を有する第１のレンズ端を備えた第１のレンズ構造と、約５〜１１ミクロンの第２の曲率半径を有する第２のレンズ端を備えた第２のレンズ構造とを有し、第１のレンズ端が第２のレンズ端に対し本質的に直交し、前記第１のレンズ端と前記第２のレンズ端の少なくとも一方が尖端化されていることを特徴とする尖端化二重レンズ付き光ファイバ。
【請求項１１】
尖端化マイクロレンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記尖端化マイクロレンズは、軸沿いに端を有するチゼルレンズと、チゼルレンズ端に本質的に直交する第１の平面に形成した第１の側面部と、チゼルレンズ端に本質的に直交する第２の平面に形成した第２の側面部とを有し、前記第１の側面部が前記第２の側面部と交差して尖端が形成されていることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項１２】
二重チゼルレンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記二重チゼルレンズは、該二重チゼルレンズの第１の側面に形成した第１のチゼル構造と、二重チゼルレンズの第２の側面に形成した第２のチゼル構造とを有し、第１のチゼル構造が第２のチゼル構造と交差して、二重チゼルレンズの第２の面から二重チゼルレンズの第１の面を分離する隆起線が形成されていることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項１３】
第１のチゼル構造のチゼル端が約１２〜２２ミクロンの曲率半径を有しており、第２のチゼル構造のチゼル端が約５〜１１ミクロンの曲率半径を有することを特徴とする請求項１２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項１４】
第１のチゼル端と第２のチゼル端が一平面内に在ることを特徴とする請求項１２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項１５】
二重チゼルレンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記二重チゼルレンズは、レンズ付き光ファイバの中心軸に対し直交する横断面に対し２〜１２度の第１の角度を形成する第１のチゼル端を有する第１のチゼル構造と、前記横断面に対し２〜１２度の第２の角度を形成する第２のチゼル端を有する第２のチゼル構造とを有し、前記第１の角度が第２の角度とは約１〜３度異なることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項１６】
基板に光源を取り付けるステップと、基板にファイバマウントを取り付けるステップと、マイクロレンズを備える光ファイバを第１の方向に向けてファイバマウントに配置するステップと、光ファイバを第１の方向に整列配置して光源からの光をマイクロレンズに結合させるステップと、光ファイバに結合した光を計測するステップと、続いて光ファイバをその中心軸周りに第２の方向に本質的に１８０度回転させるステップと、光ファイバを第２の方向に整列配置して光源からの光をマイクロレンズに結合させるステップと、続いて光ファイバに結合された光を計測するステップと、続いて第１の方向と第２の方向とから好ましい方向を選択するステップと、光ファイバをファイバマウントに対し前記好ましい方向に組み付けるステップと、を含むことを特徴とする光コンポーネントの組立方法。
【請求項１７】
オフセット双円錐形レンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記オフセット双円錐形レンズは、レンズ付き光ファイバの中心線からオフセットしたオフセット型双円錐形レンズの第１の軸の曲率中心を有することを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項１８】
曲率中心は、モードフィールド径の１／３〜２／３だけ中心線からオフセットしていることを特徴とする請求項１７記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項１９】
レンズ付き光ファイバの中心線に対し約２〜１２度の角度でもって角度付けされた第１のレンズ軸をもった角度付き双円錐形レンズを備えていることを特徴するレンズ付き光ファイバ。
【請求項２０】
第１のレンズ軸がレンズ面で光ファイバの中心線と交差していることを特徴とする請求項１９記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２１】
第１のレンズ軸がレンズ付き光ファイバのコア領域内でレンズ面と交差していることを特徴とする請求項１９記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２２】
角度付きチゼルレンズを備えたレンズ付き光ファイバであって、前記角度付きチゼルレンズは、チゼルエッジの第１端部の第１の曲率半径と、チゼルエッジの第２端部の第２の曲率半径とを有し、第１の半径と前記第２の半径とは異なることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項２３】
切除部をさらに備え、チゼルエッジの第１端部が前記切除部に近接し、第１の曲率半径が第２の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項２２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２４】
第２の曲率半径は、第１の半径よりも約１０〜３０％大であることを特徴とする請求項２２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２５】
チゼルエッジは、円柱形であることを特徴とする請求項２２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２６】
チゼルエッジの第１端部に近接したレンズ付き光ファイバの切除部をさらに含む、ことを特徴とする請求項２２記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項２７】
光ファイバに一体形成されたマイクロレンズであって、チゼルエッジを有する光ファイバのチゼル形状端と、前記チゼルエッジに形成したフレネルレンズ構造とを備えることを特徴とする光ファイバに一体形成されたマイクロレンズ。
【請求項２８】
フレネルレンズ構造は隆起線と該隆起線に近接した谷を含み、該隆起線は第１の曲率半径による頂点を有し、前記谷が第２の曲率半径による谷底を有していて、前記第１の曲率半径が前記第２の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項２７記載のマイクロレンズ。
【請求項２９】
第２の曲率半径は、第１の曲率半径の１．１〜１．４倍であることを特徴とする請求項２８記載のマイクロレンズ。
【請求項３０】
フレネルレンズ構造は、バイナリレンズにより形成されていることを特徴とする請求項２７記載のマイクロレンズ。
【請求項３１】
隆起線と谷によるレンズ構成部であるレンズレットは、隆起線の頂点から谷底まで一連の段差をもって遷移するバイナリレンズレットであることを特徴とする請求項３０記載のマイクロレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ端にレンズを形成した光ファイバに係り、より詳しくは改良された光学的結合を有するレンズ付き光ファイバに関する。
【０００２】
【背景技術】
光ファイバは、様々な形態で光遠隔通信に適用されている。それらは、一般に「帯域」と呼ぶ高い伝送レートと電気ノイズに汚染されない比較的長距離に亙るデータや音声情報といった情報の伝送に広く用いられている。光ファイバはまた、光スイッチや可調整光源や光増幅器や光増幅器用のポンプ光源などの多種多様な光学部品にも用いられている。光ファイバの「ピグテール（ｐｉｇｔａｉｌ）」すなわち幾つかの光ファイバピグテールもまたしばしば用いられ、光学部品が伝送回路網に接続できるようになっている。ある事例では、光ファイバピグテールの端部がネットワーク或いは他の光ファイバピグテールのファイバ端に融解継合（すなわち融着）させてある。フェルール内毛管にそれらを近接整列配置するなどの他のファイバ継合法（接続法）もまた、公知である。
【０００３】
パッケージ型光学部品から光ファイバピグテールが提供されたときに、パッケージ内の光ファイバピグテール端は通常光学的にパッケージ内又は他の要素に光学的に結合される。この光学的結合は、様々な方法で試みられてきた。１つの光スイッチング技術では、１つのファイバ端が、スイッチングを達成する望まれるファイバ端に整列配置するために他の複数のファイバ端を横切って物理的に移動させられる。ファイバ間の光学的結合は、特別の光の平行化や、光集束（焦点合わせ）を行うことなく成される。コアとクラッドを有する光導波路を形成する１本のファイバの光は、その先頭に整列配置されたファイバを下り続ける。
【０００４】
他のアプローチは、ファイバ端からの光を一つ又は複数のレンズを用いて光ビームへ拡大し、その光ビームを自由空間で操作することである。例えば、光ビームをプリズムや光フィルタや鏡で方向付けし、他の一つ又は複数のレンズで集光して別の光ファイバの端部に集束させる。この技術は、一般に視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）と呼ばれる。視準レンズは、しばしば公称４分の１波長屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズと呼ばれるものであり、それらは比較的大きく、光ファイバを光学的にレンズに結合させるのにフェルールなどの追加のハードウェアがしばしば必要になる。残念なことに、これらのレンズの大きさと特性が、それらを若干のアプリケーションには不適切なものにしている。
【０００５】
例えば、光ファイバアンプは一般にポンプモジュールに結合される。ある種のポンプモジュールは、光ファイバアンプをポンプ駆動する光を発する半導体導波路レーザーダイオードチップを含んでいる。光ファイバアンプは、一般にモジュールからの光ファイバピグテールでもってポンプモジュールへ接続される。光ファイバピグテールの他端は、レーザーダイオードチップから出来るだけ多くの光を結合させるよう、レーザーダイオードチップの出力位置に極めて近接させて配置される。レーザーダイオードチップから出射する光が散乱してその強度を弱めるため、一般にファイバ端をレーザーダイオードチップに極めて近接させて配置することが望まれる。従来の円柱ＧＲＩＮレンズの寸法が、この手法のアプリケーションに対し望ましくないものにしている。
【０００６】
代替的アプローチでは、ファイバ端を「マイクロレンズ」の形にしてきた。これまで用いられてきたレンズの形状は、チゼル（ｃｈｉｓｅｌ）レンズ（鑿型形状のレンズ）である。チゼルレンズは一般に、光ファイバ端に研磨すなわちラップ仕上げした２つの面を有しており、これによりファイバの光軸と交差する概略丸まった線が形成される。得られたファイバの端部は、ポンプレーザダイオードチップなどの光源からの光を集光するレンズとして動作することができる。チゼルレンズは、例えば劈開したファイバ端に比べ優れた結合をもたらすが、一般に光学的結合を改良することは望ましく、チゼルレンズに対するさらなる工夫がなされてきた。例えば、チゼルレンズは、Ａｎｄｒｅｗ　Ｈａｒｋｅｒによる米国特許第５，９４０，５５７号に示され考察されたように、ファイバーの光軸に対し所定角度をもって形成されてきた。同様に、反射防止コーティングをファイバ端に付加し、反射損失を減らし、ポンプレーザーダイオードや他の要素への後方反射を減らすようになされてきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光結合を高め反射を低減するマイクロレンズを備えたレンズ付き光ファイバを提供することは望ましいものである。本発明はこのようなレンズ付き光ファイバを提供すると共に、そのレンズ付き光ファイバを用いた光コンポーネント（光部品（光学部品））の組立方法並びにその光ファイバの端部に形成されるマイクロレンズの構成を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光ファイバ端に形成されたマイクロレンズを有する光ファイバである。一つの構成形態では、二重（ダブル）チゼルレンズがファイバ端に形成される。このレンズは、典型的なポンプレーザーダイオードに結合させたときに、低速方向と高速方向の両方に光を集光する。別の構成形態では、尖端化マイクロレンズは、ファイバ中心軸から中心をオフセットさせた状態で研磨すなわちラップ仕上げされる。代替構成形態では、レンズは湾曲面ではなく平坦面によって尖端化される。別の構成形態では、ファイバ端は高速方向と低速方向にレンズ付きとされ、換言すれば二重（ダブル）チゼル構造を形成することなく二重（ダブル）レンズ化される。
【０００９】
特定の構成形態では、尖端化マイクロレンズを有するレンズ付き光ファイバは、レンズ付き光ファイバの中心軸からオフセットした第１の曲率中心による第１の面と、ファイバの中心軸から同様にオフセットした第２の曲率中心による第２の面を有する。第１の面のその尖端における接線が、第２の面のその尖端における接線に対し約１５６〜１７６度の角度を形成している。
【００１０】
別の構成形態では、レンズ付き光ファイバは二重（ダブル）チゼルレンズを備えるものである。レンズの各面が互いに僅かな角度をなす２つのチゼル面を有していて、その少なくとも一方がファイバの中心軸に対して角度付きであり、レンズ背面の先端からほぼファイバ外面へ延びる隆起線（山背の稜線）を形成している。一つの構成形態では、各チゼル面は中心軸に対して僅かの角度を付けて形成してあり、その先端はファイバのコア部に形成してある。これらのチゼル面それぞれが、一般のチゼルレンズなどのレンズの他側の対応対向面をもって隆起線を形成しており、この第２の隆起線がレンズ各側のチゼル面間に形成された隆起線に本質的に直交している。
【００１１】
二重チゼル構造は、光源に近接してファイバーを整列配置させるための切除部をもたらす。一つの構成形態では、レンズ先端を通る１本の隆起線に沿って断面が尖端化され、先端を通る他の隆起線に沿って曲面（湾曲）をもたせてある。この構造は、両方の軸に沿うレンズ効果をもたらす一方で後方反射を減らす。通常、チゼル面の交差部分を通る断面と先端は尖端化され、その直交面は曲面（湾曲）をもたせてある。曲率半径は、一つの構成形態では約１２〜２２ミクロンであり、別の構成形態では約５〜１１ミクロンである。代替の構成形態では、先端は尖端化されていないが、一方向に約１２〜２２ミクロン、直交方向に５〜１１ミクロンの曲率半径をもって湾曲させてある。特定の構成形態では、より小さな曲率半径が各側のチゼル面の交差により形成された隆起線によって画成された平面内にある。
【００１２】
さらなる構成形態では、二重（ダブル）チゼルレンズ内の水平方向の隆起線が、光ファイバの中心軸と直交する平面に対しそれぞれ約２〜１２度の角度を形成する。しかしながら、１つの角度は他とは少なくとも１〜３度異なる。このことで、組立者をして両方向を試行（一般に、これらの隆起線を基板面に対して水平方向もしくはほとんど水平方向に整列配置）させ、光源とレーザマウントとのサブ組立（サブアセンブリ）における整列配置ずれが吸収できるようにしてある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（導入説明）
本発明は、光ファイバ端に形成することのできる様々なマイクロレンズを教示するものである。これらのマイクロレンズは、光源への反射を低減するものであり、トラッキングエラーを減らし、向上した集光及び／又は改善された組立法を通じて改善された光結合をもたらす。
【００１４】
（光分散パターン）
図３５は、半導体レーザダイオードチップ１２からの光放射パターン１０の簡略上面図であり、図３６は、半導体レーザダイオードチップのアパーチャ１３からの光放射パターン１０′の簡略側面図である。光放射パターンは、水平方向と垂直方向で同じではない。上面図内の光放射パターン１０は「低速」軸（スロー軸）と呼ぶものに沿っており、その一方において側面図内の光放射パターン１０′は「高速」軸（ファースト軸）と呼ぶものに沿っている。これらの呼称は説明目的にだけ選択されたものであり、レーザーダイオードチップは比較的薄く幅広の導波路構造を有し、これを導波路コアの幅広端をチップのベース１４にほぼ平行となるよう配向することを想定している。
【００１５】
従来のチゼルレンズ１８を備えたレンズ付き光ファイバ１６は取り付けられてチゼルレンズの端（エッジ）２０は本質的に矩形のアパチャ１３の長手方向に対し本質的に平行である。従来のチゼルレンズは、一方向（「高速」軸）からの大半の光を集光する軸沿いにレンズを形成している。多くの有用な装置（デバイス）が従来のチゼルレンズを用いて製作されてきたが、本発明者は本発明の実施形態に係るレンズ構造を用いることで後方反射の低減を達成し、時として結合効率を改善できることを悟ったのである。
【００１６】
（レンズ付き光ファイバの様々な実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るファイバ端のレンズ２２の簡略上面図である。このレンズは、半導体光源や半導体光増幅器や平面導波路や光変調器や光スイッチや他の光源といった光学部品から光を結合させるときに使われ、高い結合効率と低い帰還をもたらす。このレンズ２２は、光ファイバ２４の光軸（すなわちコアの中心）周りに公称対称であり、尖端となる端部（エッジ）２１を有するチゼルレンズである。
【００１７】
図２は、図１に図示したレンズのＡに沿う断面図である。レンズ端（レンズのエッジ）は、チゼルレンズの各側面２６，２８においてのファイバの中心軸からオフセットした半径でファイバ端をラップ仕上げ（ラッピング仕上げ）することで製作した尖端２５となっている。チゼルレンズの端部（エッジ）は図１では真っすぐなセグメントとして図示してあるが、その端部（エッジ）は図６〜８，図１０〜１２，図１４〜１８に関連して後述する如く、湾曲或いは鋭利化することもでき、ファイバ端を加工して尖端を形成することもできる。
【００１８】
図３は、尖端２５の拡大図である。オフセット半径でのラップ仕上げは、ファイバ端での局所的な「平坦な」点の形成を排除する。中心軸に沿う半径でのラップ仕上げは従来からなされていたが、レンズ付きファイバの端部を非常に小さな曲率半径とし、そうした小さな湾曲でさえ光ビームに対し局所的に比較的平坦に見える面をもたらすことができる。この「平坦気味の」面は、レーザダイオード内へ戻る光を反射できるが、例えば一方でたとえレンズ付きファイバの端部が完全な尖端ではなく、換言すれば製法技術が原因で尖端が典型的に幾分鈍化したとしても、本実施形態により生成される尖端は導波路（光源）へより少ない戻り反射をもたらす。レーザ切除などの他の製作技術を用い、尖端化チゼルレンズを製作することもできる。
【００１９】
図４は、尖端化チゼルレンズ３０の構成を示す簡略図である。曲率中心３２，３４は、それぞれ尖端２５を形成するファイバの中心線３６からオフセットしている。代替的には、１つの曲率中心だけが中心線からオフセットしている。接線３８，４０は、約１５６〜１７６度の角度αを形成しているが、本図ではそれらを図解用に誇張してある。本発明のこれおよび他の実施形態は、光源とファイバ端の間で形成されるファブリ・ペロー構造から起こり得る測定出力パワーの脈動（リップル）を低減する。脈動を低減することで、整列配置、特に自動的な整列配置が容易になり、外部回折格子とともに用いたときにより良好な周波数ロックがもたらされる。
【００２０】
図５は、異なる長さの半径のオフセットラップ仕上げによる尖端化チゼルレンズ４２の簡略断面図である。これは異なる湾曲（曲面）を有するレンズ面４４，４６を生成するが、レンズ１１は尖端２５′に至っている。
【００２１】
図６は、二重（ダブル）チゼルレンズ４８の簡略上面図である。「二重チゼル（ダブルチゼル）」なる語句は、ファイバ端に形成された２つの角度付き構造３１，３３が存在することを意味する。両チゼル構造はファイバの中心軸に対し直交する平面に対し角度をなし、交差して尖端３５を形成している。図１の尖端化チゼルレンズのレンズ端（エッジ）が尖端化される一方において、二重チゼルレンズ端（エッジ）は「鋭利化」尖端となる。代替実施形態では、一方のチゼルは角度付きではなく、他方が角度付きである。この尖端は、好ましくはコア内又はコアに非常に近接しており、コアの中心からのオフセットしていてもよい。二重チゼル構造は改良されたアラインメント公差をもたらすが、それはファイバ端の切除部分が光源の前面（フロントファセット（ｆｒｏｎｔ　ｆａｃｅｔ））に対する機械的干渉を排除するからである。
【００２２】
「垂直」と「水平」の用語は、説明の便宜目的にだけ用いたものであり、一般的に主面が水平軸に平行な状態の基板に取り付けたときに、ファイバの方向に関連したものとなる。
【００２３】
角度βは、ファイバの中心軸に対し直交する横面４７から約２〜１２度の角度にあり、二重チゼルレンズ４８のレンズ端（エッジ）４９は第１のチゼル構造３１のチゼル面（図７の参照符合４３，４５参照）により形成されている。βが２度を越える角度を有することで、良好な帰還抑制がもたらされるが、その一方で１２度未満の角度はレーザーダイオードに対し良好な光学的結合を維持する。
【００２４】
２つのチゼル構造３１，３３の交差により形成された尖端３５が幾つかの追加のレンズ作用をもたらし、一方で光源へ光を反射し戻す平坦領域を低減する。レンズ端（エッジ）４９，４９′は、概してシングルモードのシリカベースのファイバの５〜１１ミクロンの半径を有するが、より小さいか又はより大きい半径を有することもできる。一実施形態では、第１のレンズ端４９の半径は本質的に第２のレンズ端４９′の半径と同じである。別の実施形態では、これらの半径は異なる。
【００２５】
第１のチゼル構造３１のチゼル面４３，４５は、第２のチゼル構造３３の対応面と交差して垂直隆起線５１を形成する。特定の実施形態では、垂直隆起線５１は約２ミクロン以下の半径をもった比較的鋭利なエッジとなるが、より大きな半径でもって意図的或いは付随的に丸めることもできる。垂直隆起線５１，５１′は、レンズ端（エッジ）４９，４９′を有する尖端３５を形成する。
【００２６】
図７は、図５に示した二重チゼルレンズ付きファイバ端４８の端面図であり、第１のチゼル構造３１のチゼル面４３，４５によって形成されたレンズ端（エッジ）４９，４９′ならびに尖端３５を形成する垂直隆起線５１，５１′を示す。図８は断面線Ｂに沿う断面で、この方向から見たときの尖端３５におけるチゼル面４３，４５により形成されたレンズ端４９の湾曲（曲面）特性を示す。第２のレンズ端の断面（図６，７の参照番号４９′を参照）も、同様に湾曲（丸み）をもたせてある。代替的には、上記の図１〜５に従ってレンズ端を尖端化することもできる。
【００２７】
図９は、ファイバ端に設けたチゼルレンズ４８′の代替実施形態の上面図であり、レンズ端（エッジ）５０，５２はそれぞれ光ファイバの中心軸に直交する平面から異なる角度β１，β２にある。両方の角度は約２〜１２度であり、角度差（すなわち、β１−β２）は１〜３度である。このことで、レーザダイオード光源組立体の製造時に配列配置（方位配置）ずれが吸収される。例えば、レーザダイオードをサブマウントに取り付けたときに、ファイバへの望まれる方向から２度ほど方位配置がずれることがある。そのときに、ファイバを組立工具内でフリッピング（ｆｌｉｐｐｉｎｇ）（反転）すなわち１８０度回転させることで、一側で一の角度（α）、続いて他側で他の角度（β）をもって整合させることができる。レーザーダイオードに対して最高の結合をもたらす方向が選択でき、ファイバはその選択位置に固着される。つまり、一側での整列調整位置と他側での整列調整位置のうち、結合効率の大きい側の整列調整位置でファイバを固着できる。
【００２８】
レンズ付きファイバは、レーザーダイオード光源に対し、しばしば所定角度でもって、そしてある場合には放射面から約８〜１０ミクロン離した近接位置で組み付けられる。前で説明したように、レンズの１つの面は、最適結合のためにレーザーダイオードへ向けて指向させことができる。レンズの他面は切除部面として機能し、ファイバ端を部品間の物理的な干渉なしでレーザダイオードに近接させて組み付けられるようにする。双円錐形レンズや切除側面を備えた単一チゼルレンズといった他の種類のマイクロレンズに、この特徴を組み込むこともできる。
【００２９】
図１０は、本発明の一実施形態の別のチゼルレンズ５６を備えたレンズ付きファイバ５４の簡略上面図である。図１０に示した２つの断面線Ｃ，Ｄによる断面は、それぞれ図１１，１３に図示してある。正面図は、図１２に示してある。このレンズは、図６，７に示した同様のレンズよりも製作が簡単である。
【００３０】
図１０に係るレンズ付きファイバは、従来のチゼルレンズを正面端（図３５の参照番号２０を参照）でもってラップ仕上げし、続いてこの２つの面５８，６０を研磨し、ファイバ端に尖端６２を形成することで製作される。図１１の断面は、ファイバの中心線に沿う半径周りにラップ仕上げして形成した湾曲端を示すが、図３，５に関連して説明したような尖端を製作することもできる。図９の垂直方向に延びて図１１の紙面に達する軸沿いにチゼルレンズが形成してあり、その面はチゼルレンズの軸にほぼ直交する平面に形成してある。組立体（アセンブリ）に取り付けたときに、面の１つが光源に近接して組立られる切除面をもたらすが、その一方で他方の面は第１の面とともにレンズ状の尖端を形成し、低速方向の光学的結合を改善し、光源に結合しかねない反射を低減する。
【００３１】
図１４，１５は、尖端化された二重（ダブル）レンズ付きファイバ端の簡略断面図であり、高速方向と低速方向の異なる半径を図示するものである。図１４は、約１２〜２２ミクロンの面６４を形成する半径をもって低速方向に結合するレンズ構造の断面を表わしている。図１５の断面に示したレンズ面は、約５〜１１ミクロンの半径から尖端６６を成している。特定の実施形態では、低速方向の半径は高速方向の半径の約２倍である。代替例として、尖端は低速方向の断面（図１４）内に形成することもできる。高速方向と低速方向は概ね直交軸沿いに存在し、二重レンズ付きファイバ端はこれらの軸の少なくとも一つに尖端を有する。
【００３２】
半径は低速方向に約１２〜２２ミクロンであり、高速方向に約５〜１１ミクロンであるが、これらの寸法は一般のレーザダイオードチップと光ファイバを用いた実施形態についての一例に過ぎない。半径についての適正値は、レンズ付きファイバの結合対象である光源の遠視野放射パターンや、レンズを作る材料の屈折率や、一例では約６ミクロンというような光ファイバのコアの直径といった他の配慮に従って選択される。
【００３３】
図１６〜１８は、尖端化チゼルレンズファイバの他の製作法を説明する図である。図１６は、本発明の他の実施形態に係るレンズ付きファイバ６８の上面図である。図１７は、図１６の断面線Ｅに沿う断面図であり、図１８は、ファイバ端の湾曲面７６内の切断面７２，７４によって形成された尖端７０を示すファイバ端の拡大図である。レンズ付きファイバのこの実施形態は、反射帰還低減の尖端化レンズを有する従来のチゼルレンズレンズの比較的簡単な製法を組み合わせたものである。一製作手順では、第１の面７８，８０は湾曲面７６をラップ仕上げする前に研磨する。次に、レンズは第２の面７２，７４を研磨して尖端化する。
【００３４】
図１９は、チゼル端（エッジ）８１に沿う可変半径を有する角度付きチゼルレンズ構造８２を備えた本発明の他の実施形態に係るレンズ付き光ファイバ８０の簡略斜視図である。チゼル端は、光ファイバの中心線に対し概ね約７８〜９８度、好ましくは約７８〜８８度をなしており、これ故に「角度付き」チゼルとなる。別の実施形態では、集束（焦点合わせ）構造（チゼル端（エッジ））の主軸と光ファイバの中心軸との間の角度は、７５〜８９度である。
【００３５】
典型的アプリケーションでは、チゼル端８１は、図３５に示すように本質的に水平面にあるが、ファイバはレーザダイオード或いは他の光源に対し角度付きにできる。柱状の構造形態では、一端の半径８４は他端の半径８６とは異なる。双曲線或いは尖端化形状などの他の断面形状がチゼル端（エッジ）に集束（焦点合わせ）構造を形成するのに用いることもでき、形状と断面はともに可変し得る。好適な実施形態では、切除領域８８はチゼル端（エッジ）を本質的に面取りし、ファイバ端を光源に近接整合させる余裕をもたらす。ファイバは、切除部に近い端部を光源に近接配置した状態で光源の光軸に対し角度をもたせることができる。この切除領域が、ファイバ端をして光源に極めて近接し得るようにしている。
【００３６】
好適な実施形態では、（切除部に近い）第１の半径は第２の半径より小さく、そのことがレーザダイオード或いは他の光源アパチャからより離れるほどレンズの曲率半径をより大きくすることで結合効率を改善し、かくして従来の角度付きチゼルレンズに生ずる懸念のある二次焦点ずれに対処する。選択される半径８４，８６は、光源に対する想定近接量、アパチャの特性、レンズ材料の係数、ファイバ直径、およびコア直径などの幾つかの要因に依存する。特定の実施形態では、６ミクロンのモードフィールド径（直径）を有するシリカベースのシングルモードファイバによって構成され、第１の半径８４が約７〜８ミクロンであり、第２の半径８６が約９ミクロンであり、その半径はほぼ連続的な仕方でチゼル端（エッジ）８１の一端から他端へ向けて変化する。別の実施形態では、大きい方の半径は小さい方の半径よりも少なくとも１．１倍大きく、一つの実施形態では１．３倍大きい。
【００３７】
図２０は、光ファイバ９２の端部のフレネル型チゼルレンズ９０の簡略上面図である。光ファイバのコアは、点線９１，９３により表される。この種のレンズは、光源モジュールに整列配置したときに、レーザダイオードの面にレンズ先端が極端に接近することを排除する。フレネル型レンズは、チゼル構造の端部（エッジ）１０１に形成された一連の隆起線（稜線）９６，９８と対応する谷１００，１０２を有する。隆起線と谷は非常に細密であり、典型的にコア直径よりも非常に小さな微細ピッチを有しており、実寸では描いてはおらず、図解の便宜上、ファイバに対し拡大して示してある。
【００３８】
レンズ構造は、これらの隆起線と谷に「分解」され、説明の便宜上、この隆起線と谷によるレンズ構成部をチゼルレンズの角度付けと言うよりはむしろ「レンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔ（ｓ））」と呼ぶことにする。このことが、従来一般の角度付きチゼルレンズと比較したときに、レンズ構造の一方側と他方側の間の距離の変動を回避する。隆起線と谷は、レーザ切除或いはダイヤモンド回転（回転切削）技術を用いて作成される。さらなる実施形態では、隆起線の頂点及び谷の底はともに湾曲させてあり、谷底の半径は頂点の半径よりも大である。特定の実施形態では、谷底の半径は約８ミクロンであり、頂点の半径は約７ミクロンである。概して、谷底は頂点の約１．１〜１．４倍の半径を有する。
【００３９】
面すなわち光源により近い各隆起線の半径は、より離れた（光源からより離れた）谷底の半径よりも小さいことが一般に望ましい。一つの実施形態では、全ての隆起線の半径はほぼ等しく、他の実施形態ではそれらの半径は異なる。例えば、ファイバが光源に対して角度をもたせた場合、光源から離れるほど隆起線の半径を増すことが望ましい。別の実施形態では、ファイバ端をラップ仕上げしてチゼル構造を形成することなく光ファイバの面にフレネルレンズ構造が形成される。フレネルレンズは、角度付きチゼルレンズの光学的特性をエミュレート（ｅｍｕｌａｔｅ）するように設計される。
【００４０】
図２１は、チゼル構造の湾曲端部１０１を示す図２０の断面線Ｆに沿うレンズの簡略断面図である。
【００４１】
図２２は、本発明の他の実施形態に係るバイナリレンズ（ｂｉｎａｒｙ　ｌｅｎｓ）１０６の簡略正面図である。一連のバイナリレンズレット１０８は、レンズ先端に沿って形成してある。レンズの形は、細長い截頭ピラミッドに似ている。図２３は、断面線Ｇに沿う簡略断面図であり、図２４は、先端１１２の湾曲特性を示す断面線Ｈに沿う簡略断面図である。図２５は、レンズレット１１４が一連の段差１１６，１１８によりどのように形成されているかを示す一連のレンズレット１０８の簡略断面図である。これらの段差付きレンズレットは、図２０，２１に示すような正対レンズレットを備えたフレネルレンズ付きファイバのレンズレットと同様に動作する。これらのバイナリレンズレットは、正対レンズレットよりも簡単な製法をもたらす。
【００４２】
（双円錐形レンズ）
図２６は、本発明の他の実施形態に係るファイバ端１２２のオフセット双円錐形レンズ１２０の簡略斜視図である。図２７，２８は、いかにしてレンズの曲率中心１２４がファイバのコア１２８の中心１２６からオフセットするように、双円錐形レンズが形成されたかを例示するものである。図２７は、ファイバ端１２２のコアの中心１２６に公称的に整列配置したレーザーダイオード光源１３２の軸１３０を示す平面図である。図は、より明瞭にファイバ端を例示するため実寸ではない。レンズ１２０の曲率中心は、コアの中心１２６からオフセットした線１３１沿いに存在する。図２８は、ファイバのコアの中心軸１２６からの曲率中心１３８のオフセットを示すファイバ端１２２及び双円錐形レンズ１２０の上面図である。曲率中心は、オフセット線１３１に沿って存在する。特定の実施形態では、平面図上の立ち上げ軸の曲率は、レーザから出射する光の分散に整合するよう選択してある。このレンズはアナモルフィックレンズであり、すなわちそれは異なるレンズの軸に異なるパワーを提供する。
【００４３】
図２９は、円１３６としてファイバのコアと双円錐形レンズの曲率中心１３８を例示するファイバ端１２２の端面図である。特定の実施形態では、コアは約６ミクロンの直径を有しており、双円錐形レンズの曲率中心は低速弧に対しては１５ミクロン半径、高速弧に対しては８ミクロン半径を有して、コアの中心から約２ミクロンだけオフセットしている。他の種類のファイバには、他の寸法が適当であろう。一般的に言って、モードフィールド径（直径）の１／３〜２／３のオフセットが好ましい。
【００４４】
図３０は光ファイバ端１４４の角度付き双円錐形レンズ１４２の簡略断面図である。説明の明確性の便宜上、断面を示す線は省略してある。図３２を参照して、この断面は断面線Ｉに沿うものである。角度付き双円錐形レンズ１４２は、ファイバ１４４の中心線１２６から角度θでもって形成してある。これは、ファイバに対し本図では幾分「屈曲した」外観をレンズに与える。図３１は、断面線Ｊに沿う簡略断面図であり、この図では角度付き双円錐形レンズが「ストレート」の向きを有する。角度付き双円錐形レンズは両軸上で角度付きにでき、一方の軸上での角度付けは光源への後方反射を低減するのに望ましく、それは良好な結合効率をもたらす。ファイバ１２６の中心軸とレンズ１４６の中心軸間の角度θは、概ね約２〜１２度の間にある。他の実施形態ではレンズ先端はファイバの中心軸上にはなく、一般にはファイバのコア部分に先端を有することが望ましいが、この一つの実施形態では、レンズ中心軸がファイバの中心軸にレンズの先端１４８において交差している。
【００４５】
図３２は、図３０，３１に例示した角度付き双円錐形レンズ１４２の簡略正面図であり、レンズ先端１４８がファイバ中心１２６にあることを示しており、ファイバ中心は通常コア中心１３６にある。
【００４６】
（好例の光コンポーネント）
図３３は、光源１５４に結合するよう構成した本発明の一実施形態に係るレンズ付き光ファイバ１５２を備えた光コンポーネント（光部品（光学部品））１５０の一部を示す簡略上面図である。光源１５４は、半導体光源や半導体光増幅器や平面導波路や光スイッチや光変調器や他の光源である。レンズ付き光ファイバ１５２の端部のマイクロレンズ１５６は、図１〜２５，２６〜２９，３０〜３２、およびそれらの幾つかの組み合わせに関連して前に説明したどのタイプのものでもよい。幾つかの種類のレンズは、幾つかのアプリケーションにとって特に望ましいものである。例えば、最小の後方反射が望まれ、かつマイクロレンズの製法の簡易性に集光性よりも大きな関心を寄せる場合は、図１〜３に従ったレンズを用いるとよい。製法よりも最大の集光性により関心があるアプリケーションでは、図６に従ったレンズを選択するとよい。図１０〜１３に従ったレンズ付きファイバは、製法の容易さと改善されたレンズ機能との間の望ましい妥協をもたらす。同様に、レンズ付きファイバを光源に対し所定角度でもって近接させて組み付けて整列配置ずれを吸収する場合は、図９に従ったファイバを選択するとよい。
【００４７】
光源と光ファイバ１５２を保持するファイバマウント１５８は、通常は基板或いはサブマウント１６０上に搭載保持され、続いてパッケージのベース（図示せず）に取り付けられ、缶或いは蓋（図示せず）をもってパッケージ内に封止される。コンポーネント組立時に光源は、光ファイバがファイバマウントに配置され調整されて、通常、光ファイバと光源との間の最大の光学的結合を得ることができるようにファイバマウントに整列配置される。しかしながら、反射光や偏光などの他のパラメータは最小化したり釣り合いが取られたりし得る。
【００４８】
ファイバマウントがファイバを比較的しっかりと保持しているが、その一方で組立者をしてファイバを光源に対し遠近スライドさせ、概ねファイバの回転を可能にしている。一旦ファイバが整列配置されると、それは半田や或いはホットメルト、アクリル酸塩、エポキシ接着剤などの接着材をもってファイバマウント内に固着される。往々にしてファイバは、一般に「スナウト（ｓｎｏｕｔ）」と呼ばれる金属管を通して取り出される。半田や他の封緘剤が、ファイバとスナウトの間の封止に用いるが、さもなくばスナウトをファイバに対し圧縮しフィットする（かしめる）。最終的に、大抵は可撓性カバー（図示せず）がファイバの上側とスナウトの外部に配置され、さらなる支持と応力変形の解放をもたらす。
【００４９】
（好例の組立工程）
図３４は、本発明の一実施形態に係る光コンポーネント（光部品（光学部品））の組立プロセス６００の簡略フローチャートである。光源は基板に取り付けられ（ステップ６０２）、ファイバマウントもまた基板とサブマウントに取り付けられる（ステップ６０４）。ファイバマウントは一般に光源に対して慎重に整列配置するが、往々にして約１〜３度の何らかの誤った方向付けを生ずることがある。
【００５０】
レンズ付き光ファイバはファイバマウントに配置され（ステップ６０６）、レンズ付き光ファイバは光源に対し第１の方向に整列配置（アライメント）され（ステップ６０８）、そこで結合効率が計測される（ステップ６１０）。レンズ付き光ファイバは、図９に示すように、異なる角度で一部をファイバ中心軸の両側から切除した状態のファイバの端部上にマイクロレンズを有する。しかしながら、切除部分がファイバの中心部で出会う必要はない。換言すれば、ファイバ端部は、中心軸から一方の側面或いは両方の側面に小距離だけ延びた水平方向のレンズ構造を有する截頭尖端とすることもできる。
【００５１】
切除部分は、フォトダイオードなどの光源に対しレンズ付きファイバを整列配置する寸法余裕をもたらす。切除部分によって形成されたマイクロレンズの側面はまた、光源に対する結合面を呈示する。マイクロレンズの各側面は、ファイバをそのマウント内で回転すなわち１８０度フリップ（反転）させた場合に、異なる角度の結合面を呈することになる。このように、マイクロレンズを介する光源と光ファイバの間の光学的結合は、往々にしてマイクロレンズを一側から他側へフリップ（反転）することで可変できる。
【００５２】
ファイバは通常は所定角度で整列配置（すなわち、ファイバの中心軸が光源の中心軸に対し所定角度をなす）されるか、或いはオフセットさせるか、或いはその両方で整列配置される。切除レリーフの提供に加え、切除部分はまたその尖端或いは截頭尖端の各かど部にレンズ構造を形成することもできる。結合効率は、通常、レーザーダイオードを起動し、ファイバ外部で最大の出力レベルが得られるようファイバを操作することで決定される。ファイバは、通常、チゼルレンズについて通常は９０度未満で若干回転させるのに加えて、光源に対して遠近移動させ、その一方でファイバにより搬送される光の強度を計測する。
【００５３】
続いてファイバは１８０度回転して（ステップ６１２）、マイクロレンズの側面をフリップ（反転）させ、光源に対し二度目の整列配置（アライメント）がされ（ステップ６１４）、光強度が計測される（ステップ６１６）。もし、最初（一度目）のアラインメントにおいてより優れた結合効率が得られた場合は、そこでファイバは再び１８０度回転させ（最初（第１）のアライメント位置にして）、光源に対し整列配置し、ファイバマウントに対して半田付けや接着（固定）によりファイバを固着する。もし、第２のアライメント（二度目の整列位置）においてより優れた結合効率が得られた場合は、そこで光ファイバはその位置に固着する。換言すれば、好適なアラインメントは整列配置ステップにおいて得られる結果に応じて選択され（ステップ６１８）、そこでファイバは選択された方向に固着される（ステップ６２０）。図９に関して記述したように、光ファイバの中心軸が異なる２つの角度の側面を備えたマイクロレンズは、光源とファイバマウントとの間の角度的な整列ずれを吸収することができる。
【００５４】
本発明は幾つかの特定の実施形態と併せ説明したきたが、前述の説明に照らしてさらなる多数の代替や修正や変形が明らかなことは当事者には明白である。このように、特許請求の範囲の発明の精神と範囲内においてそのようなあらゆる代替と修正と応用と変形を本願発明は包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレンズ付き光ファイバの簡略上面図である。
【図２】尖端化チゼルレンズを示す図１におけるレンズ付き光ファイバの簡略断面図である。
【図３】図２に例示した断面の拡大図である。
【図４】二重（ダブル）オフセット半径を備える尖端化チゼルレンズを示す図である。
【図５】２つの異なる半径を有する尖端化チゼルレンズの簡略断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る二重（ダブル）チゼルレンズを有するレンズ付き光ファイバの簡略上面図である。
【図７】図６に示したレンズ付き光ファイバの簡略端面図である。
【図８】図６に示したレンズ付き光ファイバの簡略断面図である。
【図９】光ファイバの中心軸から２つの異なる角度の結合面を有する二重（ダブル）チゼルレンズを備える他のレンズ付き光ファイバの簡略上面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る尖端化チゼルレンズを有するレンズ付き光ファイバの簡略上面図である。
【図１１】断面線「Ｃ」に沿う図１０に示したレンズ付き光ファイバの第１の断面図である。
【図１２】図１０に示したレンズ付き光ファイバの簡略正面図である。
【図１３】断面線「Ｄ」に沿う図１０に示したレンズ付き光ファイバの第２の断面図である。
【図１４】低速方向の二重（ダブル）レンズ付き光ファイバの簡略断面図である。
【図１５】高速方向における図１４の二重レンズ付き光ファイバの簡略断面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る尖端化レンズを有するレンズ付き光ファイバの簡略図である。
【図１７】図１６に示したレンズ付き光ファイバの簡略断面図である。
【図１８】レンズ付き光ファイバの端部尖端を形成する面を例示する図１７に示した断面の一部拡大図である。
【図１９】断面が変化する角度付きチゼルレンズを有する光ファイバの簡略斜視図である。
【図２０】ファイバ端に形成したフレネル型レンズを有する光ファイバの簡略上面図である。
【図２１】図２０に示したレンズ付きファイバの簡略断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係るレンズ付きファイバの簡略正面図である。
【図２３】図２２に示したレンズ付きファイバの簡略断面図である。
【図２４】図２２に示したレンズ付きファイバの別の平面に沿う簡略断面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係るバイナリレンズ構造の簡略断面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態に係るオフセット型双円錐形レンズの簡略端面図である。
【図２７】光源に対するオフセット型双円錐形レンズを有する光ファイバの簡略平面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係るオフセット型双円錐形レンズの簡略上面図である。
【図２９】オフセット型双円錐形レンズの簡略正面図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係る角度付き双円錐形レンズの簡略断面図である。
【図３１】図３０に示した角度付き双円錐形レンズの他の断面に沿う簡略断面図である。
【図３２】図３０，３１の角度付き双円錐形レンズの簡略正面図である。
【図３３】本発明の一実施形態に係るレンズ付き光ファイバを有するポンプモジュールの一部を示す簡略上面図である。
【図３４】レンズ付き光ファイバを光源に対し整列配置する方法の簡略フローチャートである。
【図３５】レーザーダイオードからの放射パターンを例示する簡略上面図である。
【図３６】図３５のレーザーダイオードからの放射パターンの簡略側面図である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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