(57)【要約】【課題】本発明はファイバコリメータのレンズから出射された光の光軸が、目的とする方向にあり、これにより光の光軸を容易に見出すことができ、光部品に実装する際、調芯作業が短時間で、簡便に行えるファイバコリメータ及びそれを用いてなる光部品を提供する。【解決手段】本発明のファイバコリメータ１は、光ファイバ４が接続されたレンズ３と、筐体２とを備え、前記レンズ３が前記筐体２に固定されたファイバコリメータ１において、前記レンズ３は、その中心軸３ａが前記筐体の中心軸２ａに対して角度をもった状態となるように固定された構成とする。また本発明の光部品は、前記したファイバコリメータ１を用いてなる構成とする。【選択図】  図１
2004233675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが接続されたレンズと、筐体とを備え、前記レンズが前記筐体に固定されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズは、その中心軸が前記筐体の中心軸に対して角度をもった状態となるように固定されたことを特徴とするファイバコリメータ。
【請求項２】
前記レンズから出射された光の光軸が、前記筐体の中心軸と平行となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のファイバコリメータ。
【請求項３】
前記レンズから出射された光の光軸が、前記筐体の中心軸と一致するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のファイバコリメータ。
【請求項４】
前記角度が２〜５°であることを特徴とする請求項２又は３に記載のファイバコリメータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のファイバコリメータを用いてなることを特徴とする光部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバコリメータ及び光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のファイバコリメータを示すもので、図中符号２は筐体を示し、また符号３はＧＲＩＮレンズを示し、符号４は光ファイバ素線をそれぞれ示す。ＧＲＩＮレンズ３はセルフォックレンズとも呼ばれ、レンズ媒質内で屈折率が放物線状に変化しており、入射光をレンズ媒質内で放物線状に屈折させることができる。光ファイバ素線４は、キャピラリ６によりＧＲＩＮレンズ３に接続されている。このＧＲＩＮレンズ３と光ファイバ素線４とは、筐体２内に収容されており、筐体２は外枠の役割を果たす。
【０００３】
このファイバコリメータ１では、光ファイバ素線４を伝搬した光をＧＲＩＮレンズ３に通して放物線状に屈折させ、コリメート性（平行性）に優れた光ビームとして出射することができる。このため光ファイバ伝搬と空間伝播との切り替えを優れた光結合効率で行うことができ、例えば光の分岐、結合、切り替えなどを行う光回路に利用される。
【０００４】
従来のファイバコリメータ１では、図３に示すように、ＧＲＩＮレンズ３は、その中心軸３ａが筐体の中心軸２ａと平行となるように位置決めされ、接着剤５などを充填することで固定されている。このとき光ファイバ素線４は、ＧＲＩＮレンズの中心軸３ａと重ならない位置に接続されている。これにより、例えばＰＣＶＤ法で製造されたＧＲＩＮレンズ３の場合にレンズ中心軸部分に存在するセンターディップを光が通過する際に生じる光の散乱を防ぐことができ、かつ出射された光７の一部がＧＲＩＮレンズ３の主面で反射され、戻り光として光ファイバ素線４に入射することを低減できる。
しかしＧＲＩＮレンズ３は、レンズ媒質内で屈折率が放物線状に変化しており、光ファイバ素線４がＧＲＩＮレンズの中心軸３ａの位置に接続されていない場合、出射された光の光軸７ａは、ＧＲＩＮレンズの中心軸３ａあるいは筐体の中心軸２ａと平行にはならず、これら中心軸から傾斜した任意の方向となる。
【０００５】
このため従来のファイバコリメータ１では、出射された光の光軸が必要とする方向よりも大きく外れている場合が多い。例えばＶ字溝上に２つのファイバコリメータ１，１を対向させて配置しても、出射側のファイバコリメータ１から出射された光が、受光側のファイバコリメータ１で受光できない場合がある。このような場合、ファイバコリメータ１を光部品に実装する際、まず作業者の勘に頼って、ファイバコリメータ１のｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ軸の５軸を調芯して、出射光の光軸７ａを見出さなければならず、調芯に大変時間がかかり、また作業には熟練を要し、製造コストを高くする要因となる問題がある。
【０００６】
そこで所望の方向に光が出射できるように、光ファイバを特定の角度で傾斜させて固定したファイバコリメータが提案された（特許文献１参照。）。光の出射方向が定まっており、ファイバコリメータを上記したように光部品に実装する際、調芯を簡便に行うことができる。
しかし、特許文献１で提案されたファイバコリメータは、製造工程にて予め光ファイバを挿入して固定した筐体にレンズを固定する際、平行光をレンズに入射させて、入射光の強度をモニタしながらレンズの調芯をする必要がある。
このとき、平行光のビーム径と光ファイバのモードフィールド径の差によって、レンズに入射した光の強度に大きなばらつきが生じることとなる。このため、レンズに入射した光の強度の測定値が大きく変動し、レンズの調芯工程が困難となり、所望の方向に光が出射できるファイバコリメータとすることが難しい。また、このレンズの調芯には、少なくともフレーム把持部に４軸の調芯軸と、レンズ把持部に３軸の調芯軸を有する調芯用装置が必要であり、製造に係る装置が高価となり、製造コストが非常に高価となってしまう。
【０００７】
また、所望の方向に光が出射できるように光ファイバの先斜面角度などを調整したファイバコリメータも提案された（特許文献２参照。）。この場合も、ファイバコリメータからの光の出射方向が定まっており、光部品に実装する際、調芯が簡便に行うことができる。
しかし、光がレンズホルダの中心軸と平行に出射できるようにするためには、先斜面角度などを精密に調整する必要があり、レンズホルダとフェルールとの間の公差（トレランス）を小さくしなければならない。このため、構成部品には高い加工精度が要求され、部品の製造コストが非常に高価となってしまう。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−６２６４８号公報
【特許文献２】
特開平７−１５１９３４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものである。すなわちファイバコリメータのレンズから出射された光の光軸が、目的とする方向にあり、これにより光の光軸を容易に見出すことができ、光部品に実装する際、調芯作業が短時間で簡便に行え、また構造が簡単であり、安価で容易に製造できるファイバコリメータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、光ファイバが接続されたレンズと、筐体とを備え、前記レンズが前記筐体に固定されたファイバコリメータにおいて、
前記レンズは、その中心軸が前記筐体の中心軸に対して角度をもった状態となるように固定されたことを特徴とするファイバコリメータである。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、前記レンズから出射された光の光軸が、前記筐体の中心軸と平行となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のファイバコリメータである。
【００１２】
請求項３にかかる発明は、前記レンズから出射された光の光軸が、前記筐体の中心軸と一致するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のファイバコリメータである。
【００１３】
請求項４にかかる発明は、前記角度が２〜５°であることを特徴とする請求項２又は３に記載のファイバコリメータである。
【００１４】
ここで本発明では、前記角度が３〜４°であることが更に好ましい。角度が２°未満では、近年求められている６０ｄＢ以上の反射減衰量を確保することが難しいため、好ましくない。また角度が５°よりも大きい場合、出射された光の光軸が筐体の中心軸と平行な方向とするためにはレンズの傾きが大きくなり、筐体を大きくしなければならないのでファイバコリメータ全体の大きさが大きくなりすぎてしまい、好ましくない。
【００１５】
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のファイバコリメータを用いてなることを特徴とする光部品である。
【００１６】
ここで請求項２乃至４に記載のファイバコリメータを用いた場合、ファイバコリメータの調芯が精度良く、かつ極めて簡便に行え、製造コストを低減でき、安価で光学特性に優れた光部品が実現できる。
また例えば、筐体の中心軸が同一線上となるように、２つのファイバコリメータを配置することによって、一方のファイバコリメータから出射された光を他方のファイバコリメータが受光する構成の光部品が実現できる。このとき筐体の中心軸が同一線上であるため出射された光の光軸が一致しており、対向挿入損失を測定するときや製造工程の際、調芯作業が簡略化でき、製造コストを低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［ファイバコリメータ］
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のファイバコリメータの概略断面図を示す。光ファイバ素線４の先端は毛細管状の光ファイバ挿入孔を有するガラスキャピラリ６に挿入、固定され、この状態で、光ファイバ素線４の先端がＧＲＩＮレンズの中心軸３ａと重ならないように、ＧＲＩＮレンズ３の主面にエポキシ接着剤などにより接着、固定されている。ＧＲＩＮレンズ３は、径方向に屈折率分布を有する円柱状のレンズであり、Ｓｅｌｆｏｃ（日本板硝子社の商標）などの多成分ガラスからなるもの、特願２００１−１０４９２９号に記載の石英ガラスからなる屈折率分布型レンズなどである。
【００１８】
このＧＲＩＮレンズ３は以下のようにして位置決めされ、筐体２に固定される。まず筐体２のみをレンズ調整用台（図示省略）に固定する。筐体２の前方０．５〜２ｍにスクリーン（図示省略）を設ける。スクリーンには光を出射するため、表面が平滑であり出射された光が確認できる色のものを使用する。筐体の中心軸２ａは予め決められているので、その延長線がスクリーンと交わる点を交点としてスクリーン上に表記する。
光ファイバ素線４が接続されたＧＲＩＮレンズ３を筐体２内に収容し、適宜の手段で仮固定し、ＧＲＩＮレンズ３を首振り可能な状態としておく。次にＨｅ−Ｎｅレーザなどの光源を用いて、可視光を光ファイバ素線４に入射させ、ＧＲＩＮレンズ３からスクリーンに出射させる。スクリーン上に出射された光を目視で観察し、スクリーン上に出射された光の中心が筐体の中心軸２ａの延長線との交点と重なるように、ＧＲＩＮレンズ３のｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ軸の５軸を調整する。
【００１９】
ここで、前記筐体の中心軸２ａの延長線とスクリーンとの交点の表記法について、更に説明を加えると次のとおりである。
ファイバコリメータの作製に使用する筐体２（円筒形状）と同径の筐体を用いて作製されたファイバコリメータを用意し、筐体を把持するレンズ調整用台に固定する。この同径の筐体を用いて作製されたファイバコリメータからスクリーン上に可視光を出射させ、スクリーン上に出射された光の中心に印をつける。
この作業を、ファイバコリメータを筐体中心軸回りの回転方向に少しずつ回転させながら行い、出射された光の中心をプロットしていく。ファイバコリメータが一回転した時に、出射された光の中心の軌跡は真円としてスクリーン上に描かれる。このプロットされた真円の中心点が筐体の中心軸の延長線とスクリーンとの交点となる。そこで、プロットされた真円の中心点を求めて表記し、筐体の中心軸の延長線とスクリーンとの交点とする。
このようにして表記された筐体の中心軸の延長線とスクリーンとの交点をもとにすることによって、前述したようにＧＲＩＮレンズ３の軸調整を行うことができる。
【００２０】
本実施形態のファイバコリメータのＧＲＩＮレンズの中心軸３ａは、通常、筐体の中心軸２ａに対して、２〜５°の角度をもって固定される。この状態では、出射された光の光軸７ａは筐体の中心軸２ａと一致することとなる。ＧＲＩＮレンズ３のこの状態を維持したまま、ＧＲＩＮレンズ３と筐体２との隙間に光学接着剤などの接着剤５を注入し、調軸された状態のＧＲＩＮレンズ３を筐体２に固定する。
ＧＲＩＮレンズの中心軸３ａと筐体の中心軸２ａとがなす角度は更に好ましくは、３〜４°である。このようなファイバコリメータ１にあっては、光ファイバ素線４に入射した光は、ＧＲＩＮレンズ３にて屈折され、出射される。出射された光の光軸７ａは、筐体の中心軸２ａと一致することになる。
【００２１】
ＧＲＩＮレンズの中心軸３ａと筐体の中心軸２ａとがなす角度が２°未満では、ファイバコリメータの十分な反射減衰量の６０ｄＢ以上を得ることが難しく、好ましくない。またこの角度が５°よりも大きいとき、ＧＲＩＮレンズ３や光ファイバ素線４が筐体２の内面と接触するため、好ましくない。
【００２２】
［光部品］
図２は、本発明の光部品の一例である利得等化フィルタ（以下、ＧＦＦ（ＧＦＦ：Ｇａｉｎ  Ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ）と言う。）の概略断面図を示す。このＧＦＦでは、２つのファイバコリメータ１０，１１が、各々のＧＲＩＮレンズ３０，３１が対向し、筐体の中心軸２０ａ，２１ａが同一線上となるように設置されている。一方のファイバコリメータ１０の筐体の中心軸２０ａから、この中心軸２０ａと平行に光７０が出射され、他方のファイバコリメータ１１のＧＲＩＮレンズ３１へ入射するようになっている。
この２つのファイバコリメータ１０，１１間の空間を伝播する光７０の光路中にはフィルタ８が設けられ、光７０がこのフィルタ８を透過する際、利得が等化されるようになっている。
【００２３】
本実施形態のファイバコリメータ１では、出射光の光軸７ａが筐体の中心軸２ａと一致しており、筐体の中心軸２ａを求めることによって、出射光の光軸７ａを容易に見出すことができる。従って挿入損失の測定や、光部品に実装する際、調芯工程が短時間で簡便に行え、製造コストを低減できる。
【００２４】
ＧＲＩＮレンズ３はレンズ媒質内で屈折率が放物線状に変化しており、このＧＲＩＮレンズ３に接続された光ファイバ素線４の先端の位置によって、出射光の光軸７ａの方向が左右される。本実施形態では、この出射光の光軸７ａは、ＧＲＩＮレンズ３の５軸を調整することで決定されるため、光ファイバ素線４の先端は、ＧＲＩＮレンズの中心軸３ａと重ならない位置であれば任意の位置に接続、固定できる。
従って、光ファイバ素線４をＧＲＩＮレンズ３に接続する際、接続する位置を精密に制御する必要が無く、歩留まりを低減できる。これにより安価で、かつ目的とする方向に出射光が得られるファイバコリメータ１が実現できる。
【００２５】
本実施形態の光部品は、上記したファイバコリメータ１を用いており、目的とする方向に光が出射されるため、精度良く、かつ簡便にファイバコリメータ１の光軸を調芯し、実装できる。このため光部品の製造工程が簡略化でき、安価でかつ優れた光学特性を有する光部品が実現できる。
【００２６】
なお光部品としては、２つのファイバコリメータ１０，１１間の空間を伝播する光７０の光路中にフィルタ８などの光学部品を配置した構成とすることによって、光分岐器，光分波器，光スイッチなどが形成される。
またこの光７０が伝播する空間にて、光のチョッピングを行う構成とすることによって、物体の位置や角度，粉塵，電界，磁界などを検出するセンサーが形成される。このように光ファイバー素線伝搬から空間伝播への切り替えを必要とする光回路部分を有する光部品が形成される。
【００２７】
また、本実施形態の光部品は、本実施形態のファイバコリメータ１を１個、又は３個以上用いてなる構成であっても構わない。例えば出射側のファイバコリメータ１０に代えて、レーザーダイオードやＬＥＤなどの光源を用いる構成や、受光側のファイバコリメータ１１に代えて、受光器で光を受光する構成であっても本実施形態の光部品を実現できる。
また、レーザーダイオードやＬＥＤなどの光源からの光を、本実施形態のファイバコリメータ１で受光する構成とすることによって、アイソレータ、ファイバカプラ、高密度波長多重光通信（ＤＷＤＭ）といった光通信素子、受光プローブなどが形成できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、所望の方向に光が出射されるように、レンズの中心軸と筐体の中心軸とのなす角度が決められ、この状態でレンズが固定されたファイバコリメータを実現できる。このため、この目的とする方向に光の検出装置を設けることで、出射光の光軸を容易に見出すことができる。従って、挿入損失を測定するときや、光部品に実装する際、調芯作業が短時間で、簡便に行え、製造コストを低減できる。
特に請求項２乃至４に係る発明によれば、ファイバコリメータの筐体の中心軸により、出射光の光軸の位置を推定でき、調芯作業が更に簡便に行うことができる。
【００２９】
更に請求項５に係る発明によれば、出射光が簡便に見出すことができるファイバコリメータを使用するため、ファイバコリメータを実装する際、ファイバコリメータの調芯が簡便に行え、光部品の製造コストを低減できる。このため信頼性に優れ、かつ安価な光部品が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光部品の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来のファイバコリメータの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１０，１１・・・ファイバコリメータ、２・・・筐体、２ａ，２０ａ，２１ａ・・・筐体の中心軸、３，３０，３１・・・ＧＲＩＮレンズ、３ａ・・・ＧＲＩＮレンズの中心軸、４・・・光ファイバ素線、７，７０・・・ＧＲＩＮレンズから出射された光、７ａ・・・ＧＲＩＮレンズから出射された光の光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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