(57)【要約】【課題】常時、ＬＤからの光に関する位置決め処理を実行して、振動等の機械的条件の変化等の環境変化があっても高い性能を維持することのできる光通信装置の構成に最適な光ファイバを提供すること。【解決手段】光ファイバは、所定の端面におけるクラッドの少なくとも一部領域が該クラッドよりも高い反射率を有する材料でコーティングされる構成にした。また光ファイバは、所定の端面において、コアとクラッドとの間に所定量の段差が形成されている構成にした．。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の端面におけるクラッドの少なくとも一部領域が該クラッドよりも高い反射率を有する材料でコーティングされていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバにおいて、
前記少なくとも一部領域はコア近傍であって該コアを囲むようなドーナツ状の領域であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
前記材料は、金属材料であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項４】
所定の端面において、コアとクラッドとの間に所定量の段差が形成されていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項５】
請求項４に記載の光ファイバにおいて、
前記コアは、前記クラッドよりも前記所定の端面から光ファイバの光軸方向へ突出していることを特徴とする光ファイバ。
【請求項６】
請求項４に記載の光ファイバにおいて、
前記コアは、前記クラッドよりも前記所定の端面から光ファイバの光軸方向へ凹んでいることを特徴とする光ファイバ。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の光ファイバにおいて、
前記コアの面と前記クラッドの面とは略平行な関係にあることを特徴とする光ファイバ。
【請求項８】
前記所定量は、前記光ファイバが組み込まれる装置において使用される光の波長をλ、媒質の屈折率をｎとすると、略λ／（４ｎ）よりも小さい値に設定される請求項４から請求項７のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記所定量は、略λ／（８ｎ）に設定される請求項８に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置に使用される光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信装置は、ＬＤで発光し情報による変調を施された光を光ファイバに伝達させる為の装置であり、ＬＤ、ＬＤからの光を集光させるレンズ、光ファイバ等の光学部品から構成される。光ファイバー通信を加入者宅内に引き込む回線終端装置（ＯＮＵ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）として使用される光通信モジュールでは、一般的に、送受信を一本の光ファイバで行う双方向型の通信に対応するため、光通信モジュール内にさらに受光素子や、異なる波長の光を分離するためのＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）フィルタ等が備えられる。
【０００３】
上記のような光通信モジュールでは、ＬＤからの信号光を光ファイバを介して送受信するため、該光をコアの略中心に入射させる必要がある。つまり、ＬＤは、コア径が数μｍの光ファイバに対して高精度で位置決めされなければならない。従来の位置決め方法は、光ファイバから射出された光の光量を検出し、該光量が所定レベル以上に達した状態をもって、コアの略中心にＬＤからの光が入射していると判断する。そして通常、これらの光学部品は、位置決め後、溶着あるいは接着剤を用いて堅固に固定される。
【０００４】
しかしながら、上記従来の位置決め方法では、射出された光の光量が所定レベルに達していない場合、ＬＤからの光の入射位置がコアの中心に対してどちらの方向にどれだけずれているのか判別することができない。そのため、光ファイバから射出された光の光量が所定レベルに達するまでＬＤからの光の入射位置と光ファイバのコア中心との相対的な位置合わせを試行錯誤で繰り返さなければならず非常に手間がかかり、時間的負担が大きかった。
【０００５】
さらに、上記位置決め方法によって位置合わせが完了した後、接着剤を用いて部品の相互位置を位置決め固定することによって光通信モジュールを構成したとしても、次のような問題点が残される。第１に、上記のように光通信モジュールを製造した場合、接着剤の収縮や加工による部品の変形や破壊等がありうるため、接着後、乾燥した後でなければ製品の良否を判定できない点である。また、このような光通信モジュールで高い歩留まりを達成することは比較的難しいと考えられる。第２に、性能に経時変化があった場合、修正することが不可能で、高精度での位置決めを維持することができないという点である。
【０００６】
上記の問題点を解決するために、光ファイバ入射面におけるＬＤからの光の入射位置を実際に検出して該入射位置がコア中心と一致するように位置決めすることが望まれる。そして光通信モジュールを、常時、ＬＤからの光に関する位置決め処理が行われるように構成すればよい。そのためには、ＬＤからの光の光ファイバ入射面における入射位置を高精度で検出できるとともに、光ファイバの入射面におけるコアとクラッドの境界を明確に判別することができるように該入射面を加工しなければならない。
【０００７】
ここで、従来、端面を加工した光ファイバとして、下記の特許文献１や特許文献２に開示される内容が知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１０７４２８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０５３８２号公報
【０００９】
上記各特許文献１、２は、光ファイバを光導波路等の他の光学部材と光学的に接続する際の光の伝播効率の向上を目的とするものである。そのため、各特許文献１、２は、光ファイバの一面におけるコア端部自体を凸形状にしたり、コア端部近傍に凸状部材（レンズ）を形成したりする加工方法について開示している。すなわち、該加工方法により加工された光ファイバは、他の光学部材と対向して位置する射出面がレンズ加工されている。
【００１０】
しかし、コア自体を凸形状に加工された面を入射面として配設した場合、該凸形状部において光が散乱してしまい、ＬＤからの光の入射位置を高精度で検出することができない。また、コア近傍に凸状部材が形成された光ファイバでは、コアとクラッドの境界を明確に判別することが不可能である。従って、各特許文献１、２に記載の光ファイバでは、高精度な位置検出および位置決めを実現することができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、常時、ＬＤからの光に関する位置決め処理を実行して、振動等の機械的条件の変化等の環境変化があっても高い性能を維持することのできる光通信装置の構成に最適な光ファイバを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本願発明に係る光ファイバは、所定の端面におけるクラッドの少なくとも一部領域が該クラッドよりも高い反射率を有する材料でコーティングされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、入射面においてコアに入射する光を妨げることなくコア以外の領域のみ反射率を高めた光ファイバを提供することができる。従って該光ファイバを使用すれば、常時あるいは定期的に検出される光量に基づいて光源からの光の入射面（入射面）における位置がコア中心に向かうように負帰還制御することができる光通信装置を提供することができる。このような光通信装置は、常時、位置決め処理を実行することができるため、環境変化や経時変化があっても高性能を維持することができる。
【００１４】
高い反射率を有する材料でコーティングされる領域は、クラッド全域であっても良いし、コア近傍であって該コアを囲むようなドーナツ状の領域であってもよい（請求項２）。また、反射率の高い材料としては、Ａｌ、Ｃｒ等の金属材料が好ましい（請求項３）。
【００１５】
請求項４に記載の光ファイバは、所定の端面において、コアとクラッドとの間に所定量の段差が形成されていることを特徴とする。具体的には、コアがクラッドよりも所定の端面に直交する方向へ突出するように該端面を加工しても良いし（請求項５）、コアがクラッドよりも所定の端面に直交する方向へ凹むように加工しても良い（請求項６）。このような段差は、第一の端面をフォトリソ技術やコーティング手法により形成可能である。
【００１６】
請求項４に記載の光ファイバによれば、入射面の段差により発生する反射光の１次回折光の強度分布が明確に表れる光ファイバを提供することができる。従って、該光ファイバを使用すれば、常時あるいは定期的に検出される上記反射光の光強度分布に基づいて光源からの光の入射面（入射面）における位置がコア中心に向かうように負帰還制御することができる光通信装置が提供される。このような光通信装置は、常時、位置決め処理を実行することができるため、環境変化や経時変化があっても高性能を維持することができる。
【００１７】
上記光強度分布をより高い精度で検出可能にするために、所定の端面において、コアの面とクラッドの面とは略平行な関係にあるように構成することが好ましい（請求項７）。
【００１８】
また上記の段差を規定する所定量は、光通信装置の光源からの光の波長をλ、媒質の屈折率とすると、λ／（４ｎ）よりも小さい値をとる（請求項８）。より好ましくは、回折光（入射面からの反射光）が検出のために一定の光強度を保持しながら制御に用いる１次回折光の強度分布が検出し易いλ／（８ｎ）に設定すると良い（請求項９）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、第一実施形態の光ファイバ３Ａを示す。図１に示すように、第一実施形態の光ファイバ３Ａは、クラッド３２とコア３３から構成され、端面３１を有する。光ファイバ３Ａは、光通信装置において、ＬＤから照射された光が端面３１に入射するように組み込まれる。そのため、以下の本文では、端面３１は入射面３１と記載する。なお、以下に説明する第二実施形態に示す光ファイバ３Ｂ、第三実施形態に示す光ファイバ３Ｃについても同様である。
【００２０】
光ファイバ３Ａの入射面３１において、クラッド３２は略全域に鏡面ｍが蒸着されている。クラッド３２にのみ鏡面ｍを形成する方法としては、コア３３をレジストで覆った状態でＣｒ、Ａｕ、Ａｌ等の金属材料を蒸着させた後、残存していたレジストを該レジスト上に蒸着された鏡面とともに入射面３１から剥離し、コア３３を露出させればよい。
【００２１】
このように加工された光ファイバ３Ａを使用すれば、クラッド３２に何ら加工を施さない従来の光ファイバよりも、入射面３１の反射率を高めることが可能となる。従って、入射面３１をＬＤからの光の入射面として、光ファイバ３Ａを光通信モジュールに配設すれば、鏡面ｍ（クラッド３２）に入射して反射した光の光量を検出することが可能になる。検出された光量に基づいて入射面（入射面３１）における光の入射位置を負帰還制御すれば、該入射位置を高精度でコア３３中心に合わせることが可能になる。
【００２２】
以上が第一実施形態の光ファイバ３Ａである。なお、加工された光ファイバを組み込む光通信装置、より具体的には該装置における位置検出システムの仕様によっては、鏡面ｍは必ずしもコア３３の全域にわたって施される必要はなく、コア３３の近傍にのみ施されていればよい場合もありうる。そのような場合には、コア３３をレジストで覆った状態でＣｒ等をコアおよびその近傍領域のみ蒸着すれば、図２に示すようなコア３３近傍のクラッド３２のみに鏡面ｍが施され、ちょうどコア３３を囲むドーナツ状の鏡面領域を備えた光ファイバ３Ａ’を提供することができる。
【００２３】
また、第一実施形態の光ファイバ３Ａでは、鏡面ｍを形成することにより入射面３１の反射率を高めている。しかし光ファイバ３Ａは、Ｃｒ等の金属を蒸着させる代わりに、少なくともクラッドよりも高い反射率の材料等をコーティングして入射面３１の反射率を高めることも可能である。
【００２４】
図３は、第二実施形態の光ファイバ３Ｂを示す。図３に示すように、光ファイバ３Ｂは、入射面３１においてコア３３がクラッド３２の面に対して光ファイバの光軸方向に所定量突出し、かつ突出したコア３３の面とクラッド３２の面とが略平行になるようにフォトリソ技術を用いて加工されている。上記所定量は、突出したコア３３の面とクラッド３２の面の双方に光が入射した場合に、回折現象が起こるようにλ／（４ｎ）よりも小さい値に設定される。但し、λは入射する光の波長、ｎは媒質の屈折率である。本実施形態では、該媒質を空気と想定するため、上記所定量をλ／８に設定している。
【００２５】
上記形状のような入射面３１を有する光ファイバ３Ｂは、入射面３１がＬＤからの光の入射面となる状態で光通信モジュールに配設される。そしてＬＤからの光を入射面３１に入射させると、０次光や１次光などの強度の異なる反射回折光が得られる。該反射光を検出することにより得られた光強度分布に基づいて、入射位置を負帰還制御すれば入射面３１における光の入射位置を高精度でコア３３中心に合わせることが可能になる。
【００２６】
上記のような入射面における光の光強度分布に基づく位置検出は、何ら加工を施さない従来の光ファイバを使用した光通信モジュールでは実行することはできない。また、特許文献１、２の加工方法によってレンズを一体形成された光ファイバでは、加工した面（射出面）においてコア（コア近傍）が凸レンズ状になっている。そのため、仮に加工した面を入射面として光通信モジュールに配設しても上記のような回折効果を有効に得ることができないため、やはり光の光強度分布に基づく高精度な位置検出および位置決めをすることができない。より詳しくは、特許文献１に開示される光ファイバは、クラッドとコアの溶解差を利用して製造されているため、本来溶解すべきではないコアも溶解されている。そのため該光ファイバは、光伝送効率が悪くなり、通常の光通信には適していない。また、特許文献２に開示される光ファイバは、製造方法にコストがかさむだけでなく、歩留まりも悪いという欠点も残している。
【００２７】
以上が第二実施形態の光ファイバ３Ｂの説明である。図４は、第三実施形態の光ファイバ３Ｃを示す。図４に示すように、光ファイバ３Ｃは、入射面３１においてコア３３がクラッド３２の面に対して光ファイバの光軸方向に所定量凹んでおり、かつ凹んだコア３３の面とクラッド３２の面とが略平行になるようにフォトリソ技術を用いて加工される。上記所定量は、第二実施形態と同様に、λ／４よりも小さい値に設定されることが好ましい。本実施形態の光ファイバ３Ｃは、光ファイバ３Ｂと同様、λ／８に設定されている。
【００２８】
第二実施形態の光ファイバ３Ｂおよび第三実施形態の光ファイバ３Ｃは、エッチングすることによってコア３３とクラッド３２との間に段差を形成している。しかし、エッチング工程以外の工程であっても段差を形成することが可能である。例えば、露光／現像工程を経た光ファイバ３Ｂの場合、レジストが除去された領域つまりクラッド３２に、第一実施形態で使用した金属材料のような比較的高い反射率を有する材料をコーティングすることにより段差を形成することもできる。、また、露光／現像工程を経た光ファイバ３Ｃの場合、レジストが除去された領域、つまりコア３３に該コア３３と同一材料、または該領域の屈折率と略同一の屈折率を有する材料でコーティングすることにより段差を形成することも可能である。コーティングする厚みは段差分、すなわちλ／８である。そして、レジストを剥離する（リフトオフ手法）ことにより、図３または図４に示すような、コア３３とクラッド３２に段差を有する光ファイバ３Ｂ、３Ｃを提供することができる。
【００２９】
なお、上述した光ファイバ３Ｂおよび光ファイバ３Ｃは、どちらも入射面３１が光ファイバの光軸方向と直交している。従って、図３に示すコア３３の突出方向や図４に示すコア３３の凹む方向は、入射面３１と直交する方向ともいえる。しかし、光ファイバ３Ｂは、該光ファイバ３Ｂが実装される光通信モジュールの他の構成部材との配置関係において、入射面３１を光軸方向と直交しないように形成することも可能である。図５は、光軸方向に対して斜めに傾く入射面３１を有する光ファイバ３Ｄの入射面３１近傍の拡大図である。図５に示すように、光軸方向に対して斜めに傾く入射面３１を有する光ファイバ３Ｄの場合、入射面３１と直交する方向（図５中破線）と光軸方向（図５中一点鎖線）とは一致しなくなる。以上より、上記各実施形態では、光ファイバ３Ｂや３Ｃのように段差を有する光ファイバにおいて、コア３３の突出方向（凹む方向）は、光軸方向と説明している。
【００３０】
上記のように加工された光ファイバ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを、例えば以下のような光通信モジュールに搭載することにより、該光通信モジュールは、ＬＤからの光の入射面３１における入射位置をコア３３の中心に高精度で合わせる位置決め処理を常時実行可能になる。
【００３１】
図６は、光ファイバ３Ａを搭載した光通信モジュール１０の構成を表す図である。光通信モジュール１０は、光ファイバー通信を加入者宅内に引き込むＯＮＵとして用いられる。例えば光通信モジュール１０は、一本の光ファイバで上り信号として波長１．３μｍを送信し、下り信号として１．５μｍの信号を受信するように構成された、双方向のＷＤＭ伝送に対応した光通信モジュールである。なお、図６に示す光ファイバ３Ａは、図５に示す光ファイバ３Ｄと同様に光軸方向に対して斜めに傾く入射面３１を有する。
【００３２】
送信用の信号光の光源であるレーザＬＤは面発光レーザであり、送信用の情報によって変調されるように構成されている。レーザＬＤ、第一集光レンズ２、および光ファイバ３Ａは、共通の光軸上に配置される。光ファイバ３Ａは、入射面３１が第一集光レンズ２と対向するように配設される。つまり、入射面３１はＬＤからの光が入射する面に相当する。レーザＬＤで発光された波長１．３μｍの送信光は、第一集光レンズ２によって光ファイバ３の入射面（入射面）３１に向けて集光される。集光された送信光は、光ファイバを介して受信側の光通信モジュール（不図示）に伝送される。
【００３３】
以下、光通信モジュール１０における、光ファイバ３Ａの入射面３１に入射する送信用の信号光の位置決め処理に関して概説する。本実施形態の光通信モジュール１０は、上記のレーザＬＤ、第一集光レンズ２、および光ファイバ３Ａと、第二集光レンズ４、光検出器５、コントローラ６、アクチュエータ７を備える。
【００３４】
上述したように、レーザＬＤで発光された光は、第一集光レンズ２を介して光ファイバ３Ａの入射面３１に入射する。入射面３１によって反射した反射光は第二集光レンズ４に入射する。第二集光レンズ４は、該反射光を集光し、光検出器５に導く。光検出器５は、入射面３１と共役な位置に配設されている。つまり、光ファイバの中心で反射した反射光は光検出器５の受光面の略中心に入射する。
【００３５】
光検出器５は、受光面が該受光面の中心で互いに直交して延出する２本の境界線によって４つのエリアに分割された４分割フォトダイオードである。光検出器５は、入射する光の光量変化をエリアごとの光量データとしてコントローラ６に送信する。
【００３６】
なお、厳密には、コア３３の反射率はクラッド３２（鏡面ｍ）の反射率よりも低い。従って、コア３３で反射した光に関する受光量は微量であるために正確に検出できないおそれがある。そこで、本実施形態の光検出器５は、受光面において、コア３３で反射した光が入射する領域の感度を高めてコア３３で反射した光の光量を高精度で検出可能にしている。
【００３７】
コントローラ６は、各エリアの光量データを受信すると、各光量データに基づいてＬＤからの光がコア３３の中心に入射するように負帰還制御する。具体的には、コントローラ６は、各エリアに入射した光の光量差がなくなるまで、アクチュエータ７を介して第一集光レンズ２を駆動して、入射面３１上において光源からの光の入射位置を移動させる。各エリアに入射した光の光量差がなくなれば、ＬＤからの光がコア３３の中心位置に入射している。
【００３８】
なお、上述した位置決め処理は、光通信モジュール１０製造時の初期調整で行われるだけでなく、光通信モジュール１０の電源投入後、光通信を行っている間も常時実行される。すなわち、光検出器５は光通信中は常時ＬＤからの光を受光するため、コントローラ６は、光検出器５から常時送信される光量データに基づいて各エリアの光量差がなくなるように位置決め処理を実行することができる。
【００３９】
以上が、光ファイバ３Ａを搭載した光通信モジュール１０の位置決め処理の説明である。なお、光通信モジュール１０の構成は、光ファイバ３Ａのかわりに光ファイバ３Ｂや光ファイバ３Ｃを搭載することによっても、上記と同様の位置決め処理を実行することができる。但し、光ファイバ３Ｂや光ファイバ３Ｃを使用した場合、コントローラ６は、受光面における各エリアの光量差をなくすように負帰還制御するのではない。コントローラ６は、入射面３１で反射した光の光強度分布が、コア３３中心にＬＤからの光が入射したときに得られる所定の分布と一致するように負帰還制御する。なお、光ファイバ３Ｂや光ファイバ３Ｃを使用した場合には、光検出器５は、入射面３１と共役な位置に配置するには及ばない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光通信装置に搭載されるときにＬＤからの光が入射する側の面に、該光の入射位置に関する高精度な位置決め処理を可能とする加工が施された光ファイバが提供される。つまり、本発明によれば、常時ＬＤからの光に関する位置決め処理を実行することにより、環境変化や経時変化があっても高い性能を維持することのできる光通信装置の構成に最適な光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の光ファイバを示す。
【図２】第二実施形態の光ファイバを示す。
【図３】第三実施形態の光ファイバを示す。
【図４】第四実施形態の光ファイバを示す。
【図５】第四実施形態の光ファイバを示す。
【図６】第一実施形態の加工方法により加工された光ファイバを搭載した光通信モジュールの構成を表す図である。
【符号の説明】
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ  光ファイバ
３１  入射面
３２  クラッド
３３  コア
ｍ  鏡面
１０  光通信モジュール
【図１】
2004157360.tif 000003
【図２】
2004157360.tif 000004
【図３】
2004157360.tif 000005
【図４】
2004157360.tif 000006
【図５】
2004157360.tif 000007
【図６】
2004157360.tif 000008