(57)【要約】【課題】ファイバコリメータに用いられる分布屈折率レンズの損失およびピッチ長を容易に評価することができるファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法を提供する。【解決手段】一方の光ファイバ１３の端末に接続された光源１５から出力された光を、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１に入射し、他方の光ファイバ１３で０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１からの出射光を受光し、他方の光ファイバ１３の端末に接続されたパワーメータ１７にこの出射光を入力し、パワーメータ１７に入力された光と、光源１５から出力された光の強度を比較することにより、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の損失を測定し、ファイバコリメータ用０．２５ピッチ分布屈折率レンズの損失およびピッチ長を評価するファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法であって、
０．５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の分布屈折率レンズの損失測定によって、０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの損失を評価することを特徴とするファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法。
【請求項２】
ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法であって、
０．５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の分布屈折率レンズの損失測定によって、０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズ長を評価することを特徴とするファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法。
【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に用いられる分布屈折率レンズの評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コリメータは光源から照射された発散光を平行光に変換するものであり、レンズを用いる場合と凹面鏡を用いる場合がある。
ファイバコリメータに用いられるレンズとしては、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などによって形成された円柱形の分布屈折率レンズ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ　レンズ、以下、「ＧＲＩＮレンズ」と略す。）が用いられている。
ＧＲＩＮレンズは、屈折率が一様でない媒質を用いたレンズで、石英ガラスを主成分とし、その屈折率が、光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近付くほど小さくなるように、連続的に変化することでレンズ作用をするものである。
【０００３】
図３は、従来のファイバコリメータの対向損失の評価方法の一例を示す概略図である。図中、破線は光の伝搬を示している。
従来、ファイバコリメータに用いられるＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を評価するには、ＧＲＩＮレンズ１に光ファイバ２を接続してファイバコリメータ３を作製する。次いで、一対のファイバコリメータ３、３を対向させる。次いで、一方のファイバコリメータ３の光ファイバ２の端末に接続された光源５から出力された光が、ＧＲＩＮレンズ１によってコリメート光（平行光）とされ、このコリメート光が一方のファイバコリメータ３から出射される。次いで、一方のファイバコリメータ３から出射されたコリメート光が、他方のファイバコリメータ３で受光され、他方のファイバコリメータ３の光ファイバ２の端末に接続されたパワーメータ７に入力される。パワーメータ７に入力された光と、光源５から出力された光の強度を比較することにより、一対のファイバコリメータ３、３の対向損失を測定する。
この対向損失の測定において、一方のファイバコリメータ３から出射されたコリメート光を、他方のファイバコリメータ３で受光するためには、調芯機を用いて対向するファイバコリメータ３、３のＧＲＩＮレンズ１、１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の５軸を調芯する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一対のファイバコリメータ３、３を対向させて、対向損失を測定するには、まず、ＧＲＩＮレンズ１と光ファイバ２を接続して、ファイバコリメータ３を作製しなければならない。ファイバコリメータ３を作製する際、ＧＲＩＮレンズ１の端面における光の散乱、反射を防ぐために、ＧＲＩＮレンズ１の光が出射される側の端面を研磨した後、ＡＲコートを施す必要がある。また、光ファイバ２とＧＲＩＮレンズ１の接続部分は壊れ易いため、この部分に保護管を被せるなどのパッケージを施す必要がある。このように、ファイバコリメータ３の作製は、工程が多く、非常に時間がかかる。
また、一対のファイバコリメータ３、３を対向させて、対向損失を測定すると、ＧＲＩＮレンズ１自体の損失の他に、ファイバコリメータ３を作製する過程に生じる損失を含んでしまう。ファイバコリメータ３を作製する過程に生じる損失としては、例えば、光ファイバ２をＧＲＩＮレンズ１に接続する際の接続損失や接続位置のずれ、ＧＲＩＮレンズ１の端面の研磨状態、上述のＡＲコートの不均一さなどにより生じる損失が挙げられる。さらに、このようなファイバコリメータ３、３の対向損失を測定する方法では、光が空気中を伝搬することによって損失が増加する。このようなことから、この方法を利用して、ＧＲＩＮレンズ１自体の損失を求めることは困難である。
【０００５】
さらに、ファイバコリメータ３を作製する際に用いるＧＲＩＮレンズ１のピッチ長が正確でないと、ファイバコリメータ３、３の対向損失を測定することは困難である。そこで、ＧＲＩＮレンズ１のピッチ長を正確に測定するためには、実際にＧＲＩＮレンズ１の長さをいろいろと変化させてファイバコリメータ３を作製し、ファイバコリメータ３、３の対向損失を測定することによりＧＲＩＮレンズ１のピッチ長を求めなければならない。
このように、ＧＲＩＮレンズ１の損失評価や、正確なピッチ長評価のために、ファイバコリメータ３を作製することは、大変時間とコストが嵩む上に、ＧＲＩＮレンズ１自体の特性を正確に求めることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ファイバコリメータに用いられる分布屈折率レンズの損失およびピッチ長を容易に評価することができるファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法であって、０．５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の分布屈折率レンズの損失測定によって、０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの損失を評価するファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法によって解決できる。
前記課題は、ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法であって、０．５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の分布屈折率レンズの損失測定によって、０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズ長を評価するファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法によって解決できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法の第１の実施形態を示す概略図である。図中、破線は光の伝搬を示している。
この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、まず、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の両端に、マッチングオイル１２、１２を介して光光ファイバ１３、１３を接続し、一方の光ファイバ１３の端末に光源１５を接続し、他方の光ファイバ１３の端末にパワーメータ１７を接続して、ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価システムを構築する。
【０００９】
この実施形態で用いられる０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１は、アルカリガラスなどからなり、その屈折率が、光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近付くほど小さくなるように連続的に変化しているものである。
また、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１は円柱状で、光ファイバ１３との接合面（両端面）が、光軸に対して垂直に形成されている。
さらに、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１とは、レンズの長さをｌとし、正弦波の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの長さｌが０．５ｐとなるレンズのことである。
【００１０】
マッチングオイル１２は、屈折率が０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と同程度のものである。
光ファイバ１３としては、外径２５０μｍのシングルモードファイバまたは偏波保持ファイバが用いられる。
【００１１】
次に、この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法について説明する。
このファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、一方の光ファイバ１３の端末に接続された光源１５から出力された光を、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１に入射し、他方の光ファイバ１３で０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１からの出射光を受光し、他方の光ファイバ１３の端末に接続されたパワーメータ１７にこの出射光を入力し、パワーメータ１７に入力された光と、光源１５から出力された光の強度を比較することにより、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の損失を測定する。
【００１２】
このファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、光の出射側となる光源１５に接続された光ファイバ１３を、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と低接続損失で接続するために、光の入射側となるパワーメータ１７に接続された光ファイバ１３の０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１に対する接続位置に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交する３軸方向に調芯する。０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と光ファイバ１３とを、マッチングオイル１２を介して接続することにより、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と光ファイバ１３との接続面におけるフレネル反射による光の損失を防止することができる。そのため、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の端面における光の散乱、反射を防ぐために、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の端面を研磨して、ＡＲコートを施す必要がなくなる。
【００１３】
また、このファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、出射側あるいは入射側の光ファイバ１３を、Ｚ軸方向（ここでは、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の光軸方向）に調芯することが可能である。そのため、損失の測定に用いられる０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の長さを、所定の０．５ピッチよりも少々短めにしておくことにより、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の実際のピッチ長をほぼ正確に求めることができる。
すなわち、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の実際のピッチ長を求めるには、０．５ピッチより短いＧＲＩＮレンズを用意し、このＧＲＩＮレンズの入射側に光ファイバを接続する。この光ファイバから光を入射し、ＧＲＩＮレンズの出射側にも光ファイバを配置する。ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバが、ＧＲＩＮレンズの入射端から０．５ピッチ長さの位置にある時、光の損失が最小となる。この時、ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバの位置（Ｚ軸座標）は、Ｚ軸ステージの移動量から測定することができる。以上のことから、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の０．５ピッチ長は、０．５ピッチより短いＧＲＩＮレンズのレンズ長と、光の損失が最小になる、このＧＲＩＮレンズ端面とＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバ端面との距離の和になる。なお、この評価方法では、ＧＲＩＮレンズと、ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバとは、マッチングオイルを介して配置される。
この評価方法を用いれば、従来よりも簡単に、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１のピッチ長を測定することが可能になる。
【００１４】
ＧＲＩＮレンズの損失は、レンズのピッチ長（レンズ長）に比例するから、この実施形態で得られた０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の損失およびピッチ長を１／２倍することにより、ファイバコリメータ用０．２５ピッチＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を決定することができる。
【００１５】
また、ＧＲＩＮレンズおよび光ファイバの端面における高い反射減衰量を得るため、あるいは、センターディップ（レンズ中心部分の屈折率が低下している部分のこと。）を避けるために、ＧＲＩＮレンズの光軸からファイバをずらして接続したファイバコリメータを作製する際、ＧＲＩＮレンズ端面における光の入射位置が変化することにより、ＧＲＩＮレンズの損失、ピッチ長が変化することがある。
そこで、この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法によれば、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１を用いて、入射側の光ファイバ１３の位置を０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の光軸からずらし、出射側の光ファイバ１３をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に調芯して、光の損失が最低となる位置に配置する。これにより、ファイバコリメータにおいて、光ファイバ１３の０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１に対する接続位置を、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の光軸からずらした場合の０．５ピッチＧＲＩＮレンズ１１の損失、ピッチ長を求めることができる。
【００１６】
図２は、本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法の第２の実施形態を示す概略図である。図中、破線は光の伝搬を示している。図２において、図１に示した第１の実施形態の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、まず、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の両端に、マッチングオイル１２、１２を介して光光ファイバ１３、１３を接続し、一方の光ファイバ１３の端末に光源１５を接続し、他方の光ファイバ１３の端末にパワーメータ１７を接続して、ファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価システムを構築する。
【００１７】
この実施形態で用いられる１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１は、アルカリガラスなどからなり、その屈折率が、光軸に近いほど大きく、光軸から離れて外周に近付くほど小さくなるように連続的に変化しているものである。
また、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１は円柱状で、光ファイバ１３との接合面（両端面）が、光軸に対して垂直に形成されている。
さらに、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１とは、レンズの長さをｌとし、正弦波の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの長さｌが１．５ｐとなるレンズのことである。
【００１８】
次に、この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法について説明する。
このファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、一方の光ファイバ１３の端末に接続された光源１５から出力された光を、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１に入射し、他方の光ファイバ１３で１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１からの出射光を受光し、他方の光ファイバ１３の端末に接続されたパワーメータ１７にこの出射光を入力し、パワーメータ１７に入力された光と、光源１５から出力された光の強度を比較することにより、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の損失を測定する。
【００１９】
損失が非常に小さい０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失を測定する場合、０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失が測定装置における損失や測定誤差と同程度になってしまうため、正確に０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失を測定することができない。
そこで、上述のように、ＧＲＩＮレンズの損失は、レンズのピッチ長（レンズ長）に比例するから、この実施形態のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法によれば、０．５ピッチＧＲＩＮレンズよりも損失の大きい、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１を使用することにより、正確に０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失を測定することが可能になる。１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１を用いて損失測定を行い、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の損失を１／３倍することによって、０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失を決定することができる。
【００２０】
また、この実施形態にあっても、損失の測定に用いられる１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の長さを、所定の１．５ピッチよりも少々短めにしておくことにより、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の実際のピッチ長をほぼ正確に求めることができる。
すなわち、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の実際のピッチ長を求めるには、１．５ピッチより短いＧＲＩＮレンズを用意し、このＧＲＩＮレンズの入射側に光ファイバを接続する。この光ファイバから光を入射し、ＧＲＩＮレンズの出射側にも光ファイバを配置する。ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバが、ＧＲＩＮレンズの入射端から１．５ピッチ長さの位置にある時、光の損失が最小となる。この時、ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバの位置（Ｚ軸座標）は、Ｚ軸ステージの移動量から測定することができる。以上のことから、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１の１．５ピッチ長は、１．５ピッチより短いＧＲＩＮレンズのレンズ長と、光の損失が最小になる、このＧＲＩＮレンズ端面とＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバ端面との距離の和になる。なお、この評価方法では、ＧＲＩＮレンズと、ＧＲＩＮレンズの出射側に配置された光ファイバとは、マッチングオイルを介して配置される。
得られた１．５ピッチＧＲＩＮレンズ２１のピッチ長を１／３倍すれば、０．５ピッチＧＲＩＮレンズのピッチ長を決定することができる。
【００２１】
そして、この実施形態で得られた０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を１／２倍することにより、ファイバコリメータ用０．２５ピッチＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を決定することができる。
【００２２】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、０．５ピッチＧＲＩＮレンズおよび１．５ピッチＧＲＩＮレンズを用いて、ファイバコリメータ用０．２５ピッチＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を評価したが、本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法は、これに限定されるものではない。本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法にあっては、ＧＲＩＮレンズの損失がレンズのピッチ長（レンズ長）に比例することを適宜利用して、０．５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）のＧＲＩＮレンズの損失測定によって、正確に０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの損失およびピッチ長を評価することが可能になる。特に、０．５ピッチＧＲＩＮレンズの損失が小さくて、そのままでは測定が困難である場合、０．５ピッチＧＲＩＮレンズよりも損失の大きい１．０ピッチＧＲＩＮレンズ、１．５ピッチＧＲＩＮレンズ、２．０ピッチＧＲＩＮレンズ、・・・などのＧＲＩＮレンズの損失を測定することにより、正確に０．２５ピッチのｎ倍（ｎは１以上の奇数）のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの損失およびピッチ長を評価することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法によれば、ファイバコリメータを作製することなく、ファイバコリメータ用ＧＲＩＮレンズの損失およびピッチ長を測定することができるため、ファイバコリメータ用ＧＲＩＮレンズの評価に要する時間や、ファイバコリメータを作製するコストを大幅に削減することができる。
また、本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法では、ＧＲＩＮレンズの損失を正確に求めることができるから、ファイバコリメータの作製工程において、ファイバとＧＲＩＮレンズの接続などによって生じる損失を知ることができる。これにより、ファイバコリメータ作製工程において、損失の原因となる工程の評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法の第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明のファイバコリメータ用分布屈折率レンズの評価方法の第２の実施形態を示す概略図である。
【図３】従来のファイバコリメータの対向損失の評価方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１１・・・０．５ピッチＧＲＩＮレンズ、１２・・・マッチングオイル、１３・・・光ファイバ、１５・・・光源、１７・・・パワーメータ、２１・・・１．５ピッチＧＲＩＮレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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