(57)【要約】【課題】半導体レーザから出力されるレーザビームを効率よく光ファイバに入射すること。【解決手段】レーザダイオード３から出力されたレーザビームを光ファイバ１の端面に導くコア層４及びクラッド層５から成り、コア層４の一端を光ファイバ１の端面の入射口に位置決めし、かつ他端をレーザダイオード３の発光面に位置決め可能な所定の位置に形成した導波路２を光ファイバ１の端面側に一体的に形成した。【選択図】　　図１
2004078019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
この光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを前記光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び前記光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、前記コア層の一端は前記光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端は前記レーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、
を具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバと、
基板上に実装されたレーザダイオードと、
前記光ファイバ端面側に一体的に形成され、前記レーザダイオードから出力されたレーザビームを前記光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び前記光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、前記コア層の一端は前記光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端は前記レーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、
前記コア層の他端を前記レーザダイオードの発光面に位置決めして前記導波路及び前記光ファイバを前記基板上に固定する光ファイバ固定治具と、
を具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
一端が光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端がレーザダイオードの発光面に位置決め可能なコア形状転写用溝を有するクラッド層を前記光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する工程と、
前記コア形状転写用溝内にコア材を注入してコア層を成形する工程と、
を具備することを特徴とする光ファイバの加工方法。
【請求項４】
前記光ファイバ端面側の一部外周に前記クラッド層を成形した場合、前記コア層の成形工程の後に、前記光ファイバ端面側の残りの半周にクラッド層を成形する工程を有し、
前記クラッド層は、光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂により形成され、
前記コア層は、前記シリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂により形成されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバの加工方法。
【請求項５】
レーザダイオードから出力されたレーザビームを導くコア層を形成するコア形状転写部と、光ファイバ端面の入射口を前記コア形状転写部に位置決めする光ファイバガイドと、前記光ファイバ端面部を前記光ファイバガイドに押し当てる光ファイバ抑え治具とから成り、前記コア形状転写部によるコア形状転写用溝を有するクラッド層を前記光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する金型と、
この金型を用いて成形された前記クラッド層に装着され、前記コア形状転写部により形成された前記コア形状転写用溝内にコア材を注入して前記コア層を成形するコア材成形型と、
を具備したことを特徴とする光ファイバ用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバの入射口に入射させる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端面発光型の半導体レーザは、広がりをもってレーザビームを出力する。この半導体レーザと光ファイバとを光結合させるには、半導体レーザから出力される広がりをもったレーザビームを効率よく光ファイバに入射させるために、例えばレンズ等の光学手段が広く使用される。
【０００３】
このような半導体レーザと光ファイバとの光結合方法は、複数のレンズを極めて高精度に位置決めする必要があり、その調整に時間がかかると共に、製造コストが増大する。
【０００４】
これに対して半導体レーザと光ファイバとの光結合方法として導波路を用いる方法が例えば特開２００１−１５６３７７公報に記載されている。この方法では、導波路に周辺部品の温度伸縮を吸収させる構造になっているために、導波路の弾性率が低く、取扱い、保持などの作業性の観点から組立時の光ファイバと導波路との軸合わせ精度を高めることが困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように光ファイバと導波路との軸合わせ精度を高めることが困難であり、半導体レーザから出力される広がりをもったレーザビームを効率よく光ファイバに入射させることができない。
【０００６】
そこで本発明は、半導体レーザから出力されるレーザビームを効率よく光ファイバに入射できる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型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】
本発明は、光ファイバと、この光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、コア層の一端は光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端はレーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路とを具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバである。
【０００８】
本発明は、光ファイバと、基板上に実装されたレーザダイオードと、光ファイバ端面側に一体的に形成され、レーザダイオードから出力されたレーザビームを光ファイバ端面に導くコア層と、このコア層及び光ファイバ端面側の外周に形成されたクラッド層とから成り、コア層の一端は光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端はレーザダイオードの発光面に位置決め可能な所定の位置に形成された導波路と、コア層の他端をレーザダイオードの発光面に位置決めして導波路及び光ファイバを基板上に固定する光ファイバ固定治具とを具備した先端構造を有することを特徴とする光ファイバである。
【０００９】
本発明は、一端が光ファイバ端面の入射口に位置決めされ、かつ他端がレーザダイオードの発光面に位置決め可能なコア層形成用溝を有するクラッド層を光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する工程と、コア層形成用溝内にコア材を注入してコア層を成形する工程とを具備することを特徴とする光ファイバの加工方法である。
【００１０】
本発明の光ファイバの加工方法において、光ファイバ端面側の一部外周にクラッド層を成形した場合、コア層の成形工程の後に、光ファイバ端面側の残りの半周にクラッド層を成形する工程を有し、クラッド層は、光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂により形成され、コア層は、シリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂により形成される。
【００１１】
本発明は、レーザダイオードから出力されたレーザビームを導くコア層を形成するコア層形成部と、光ファイバ端面の入射口をコア層形成部に位置決めする光ファイバガイドと、光ファイバ端面部を光ファイバガイドに押し当てる光ファイバ抑え治具とから成り、コア層形成部によるコア層形成用溝を有するクラッド層を光ファイバ端面側の外周に一体的に成形する金型と、この金型を用いて成形されたクラッド層に装着され、コア層形成部により形成されたコア層形成用溝内にコア材を注入してコア層を成形するコア材成形型とを具備したことを特徴とする光ファイバ用金型である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１（ａ）（ｂ）は光ファイバの構成図であって、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図である。光ファイバ１の先端部には、導波路２が一体的に設けられている。この導波路２は、レーザダイオード３から出力されたレーザビームを導くコア層４と、このコア層４の外周に形成されたクラッド層５とからなる。コア層４は、レーザダイオード３の発光面側が例えば１×２００μｍの矩形で、かつ光ファイバ１側が例えば３０×３０μｍの四辺形の四角錐に形成されている。
【００１４】
基板６は、レーザダイオード３の台座部６ａ及び光ファイバ１の取付部６ｂからなり、台座部６ａは光ファイバ１の取付部６ｂよりも所定の高さだけ高く形成されている。これら台座部６ａ及び取付部６ｂの各上面は、平面に形成されている。このうち台座部６ａ上には、レーザダイオード３が実装されている。
【００１５】
光ファイバ１は、取付部６ｂ上に光ファイバ固定治具７によって固定されている。この光ファイバ１の固定は、当該光ファイバ１の先端部に形成されている導波路２がレーザダイオード３の発光面に対して密着される。すなわち、レーザダイオード３は、出力するレーザビームの広がり角度が例えば一方向（Ｘ方向）に４０°、この一方向に対して垂直な他方向（Ｙ方向）に１０°となっている。従って、導波路２は、レーザダイオード３の発光面に対して密着されて固定される。このとき導波路２におけるレーザダイオード３の発光面側と密着するコア層４がレーザダイオード３の発光面に位置決めされる。すなわち、導波路２に形成されるコア層４の高さ位置は、台座部６ａ上に実装されたレーザダイオード３の発光面の高さ位置に一致するように形成されている。従って、光ファイバ１は、取付部６ｂ上に載置するだけでコア層４をレーザダイオード３の発光面に概略位置決めでき、その後、微調整を行って位置決めする。
【００１６】
この位置決めの後、光ファイバ１は、光ファイバ固定治具７を介して基板６の取付部６ｂ上に固定される。このとき光ファイバ固定治具７は、例えば紫外線硬化型の接着剤８により取付部６ｂ上に固定される。
【００１７】
次に、光ファイバ先端構造の加工方法に用いる光ファイバ先端加工用金型について説明する。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｃ）は光ファイバ用金型の構成図であって、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は断面図、同図（ｃ）は正面図である。金型本体１０は、上部が開放された箱状に形成されている。
【００１９】
この金型本体１０の底面には、光ファイバガイド１１及びコア層用形成台１２が形成されている。光ファイバガイド１１は、図２（ｃ）に示すようにＶ溝に形成されている。コア層用形成台１２の上面には、コア形状転写部１３が形成されている。このコア形状転写部１３は、上記コア層４を形成するために、レーザダイオード３の発光面側となる一端側が例えば１×２００μｍの矩形で、かつ光ファイバ１側となる他端側が例えば３０×３０μｍの四辺形の四角錐の凸状部に形成されている。このコア形状転写部１３の金型本体１０の底面からの高さ位置は、光ファイバガイド１１に光ファイバ１を載置したときに、光ファイバ１のコア層とコア形状転写部１３の光ファイバ１側となる他端側とが一致するように形成されている。
【００２０】
金型本体１０の光ファイバガイド１１側の側面には、光ファイバ１を金型本体１０内に挿入して光ファイバガイド１１上に載置するための光ファイバ挿入用パッキング１４が形成されている。この光ファイバ挿入用パッキング１４は、光ファイバ１の外径と略同一径の円形に形成され、かつその中心部がコア形状転写部１３の光ファイバ１側の高さ位置と一致する。さらに光ファイバ挿入用パッキング１４は、その外周縁の下方が光ファイバガイド１１の高さ位置と略一致している。
【００２１】
金型本体１０の両側面上部には、それぞれ各固定用端部１５ａ、１５ｂが設けられている。これら固定用端部１５ａ、１５ｂの間には、光ファイバ抑え治具１６が各光ファイバ抑え治具固定金具１７ａ、１７ｂによって取付けられている。これら光ファイバ抑え治具固定金具１７ａ、１７ｂは、例えばボルト１８及びナット１９によりなる。光ファイバ抑え治具１６は、バー状でその中央部下側に光ファイバ抑え用端部１６ａが形成されている。
【００２２】
次に、光ファイバの加工方法について図３（ａ）〜（ｆ）に示す製造工程図を参照して説明する。なお、図３（ａ）〜（ｆ）は、左側に光の進行方向を含む面方向の断面図を示し、右側に光の進行方向に垂直な面を含む断面図を示す。
【００２３】
先ず、光ファイバ１は、図３（ａ）に示すように光ファイバ挿入用パッキング１４から金型本体１０内に挿入され、光ファイバガイド１１上に載置される。このとき光ファイバ１のコア層１ａがコア形状転写部１３に位置合わせされ、かつ光ファイバ１の端面がコア形状転写部１３に密着される。そして、光ファイバ１は、各光ファイバ抑え治具固定金具１７ａ、１７ｂによって光ファイバ抑え治具１６の光ファイバ抑え用端部１６ａにより光ファイバガイド１１上に抑え付けられ、固定される。なお、１ｂは光ファイバ１のクラッド層である。
【００２４】
次に、金型本体１０内に、例えば光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂が流し込まれ、図３（ｂ）に示すように導波路２のクラッド層（以下、下側クラッド層と称する）５ａが光ファイバ１の端部に一体的に形成される。この下側クラッド層５ａの成形は、例えば射出成形又はトランスファ成形などにより行われてもよい。この下側クラッド層５ａは、光ファイバ１の半径方向に対して略２分の１の部分に形成される。
【００２５】
なお、下側クラッド層５ａを形成する材料としては、例えばアクリル樹脂・ポリカーボネート樹脂などでもよい。
【００２６】
次に、下側クラッド層５ａ及び光ファイバ１の一体が図３（ｃ）に示すように金型本体１０から取り出される。下側クラッド層５ａには、コア形状転写部１３の形状が転写されたコア形状転写用溝２０が形成されている。このコア形状転写用溝２０の光ファイバ１側の端部は、当然なことながら光ファイバ１のコア層１ａに一致して形成されている。
【００２７】
次に、下側クラッド層５ａ及び光ファイバ１の一体は、図３（ｄ）に示すようにコア材成形型２１に装着される。このコア材成形型２１は、断面がＬ字形状に形成され、コア形状転写用溝２０に対応する部分にコア材注入ゲート２２が設けられている。なお、コア形状転写用溝２０にコア材を注入するので、下側クラッド層５ａ及び光ファイバ１の一体は、コア形状転写用溝２０が上方に向けられる。
【００２８】
次に、コア材２３、例えば上記下側クラッド層５ａの形成に用いたシリコーン樹脂よりも屈折率の高い光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂が図３（ｅ）に示すようにコア材注入ゲート２２からコア形状転写用溝２０内に注入される。そして、コア材２３は硬化され、これによりコア層４が形成される。
【００２９】
次に、コア層４が形成された下側クラッド層５ａ及び光ファイバ１の一体は、コア材成形型２１から取り出される。
【００３０】
次に、コア層４が形成された下側クラッド層５ａ及び光ファイバ１の一体は、図３（ｆ）に示すように上側クラッド層成形型２４内に装着される。この上側クラッド層成形型２４は、上部が開放された箱状に形成されている。上側クラッド層成形型２４内には、下側クラッド層５ａが上側クラッド層成形型２４の底面に装着される。そして、上側クラッド層成形型２４内に例えば光学用の２液硬化型のシリコーン樹脂が流し込まれ、このシリコーン樹脂の硬化により上側クラッド層５ｂが光ファイバ１の端部に一体的に形成される。この上側クラッド層５ｂの成形は、例えば射出成形又はトランスファ成形などにより行われる。
【００３１】
これにより、下側クラッド層５ａと上側クラッド層５ｂとが一体化し、これら下側クラッド層５ａ及び上側クラッド層５ｂによりクラッド層５が形成される。
【００３２】
なお、クラッド層５が空気でも良い場合は、上側クラッド層５ｂを成形しなくてもよい。
【００３３】
しかる後、導波路２が先端部に形成された光ファイバ１は、上記図１（ａ）（ｂ）に示すようにレーザダイオード３が実装された基板６の取付部６ｂ上に載置され、導波路２がレーザダイオード３の発光面に対して密着され、かつコア層４がレーザダイオード３の発光面に容易に位置決めされる。
【００３４】
この位置決めの後、光ファイバ１は、光ファイバ固定治具７を介して基板６の取付部６ｂ上に固定される。このとき光ファイバ固定治具７は、例えば紫外線硬化型の接着剤８により取付部６ｂ上に固定される。
【００３５】
この結果、レーザダイオード３の発光面と導波路２のコア層４の一端側（例えば１×２００μｍの矩形形状）とが位置決めされ、かつコア層４の他端側（例えば３０×３０μｍの矩形形状）と光ファイバ１のコア層（例えばφ３０μｍ）とが位置決めされ、レーザダイオード３から出力されたレーザビームが効率よく光ファイバ１のコア層１ａに入射できる。
【００３６】
次に、以上のような光ファイバの用途例について説明する。
【００３７】
図４はリアプロジェクションテレビの構成図である。このリアプロジェクションテレビには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）からなる投影光学系３０が設けられている。この投影光学系３０は、ＲＧＢからなる各光線を出力することによりカラー画像をスクリーン３１上に投影するものである。この投影光学系３０の投影方向には、ミラー３２が設けられ、このミラー３２の反射方向にスクリーン３１が設けれている。
【００３８】
投影光学系３０は、図５に示すように上記図１に示す光ファイバ先端構造（以下、光ファイバ先端構造３３とする）を複数配列した構成となっている。これら光ファイバ先端構造３３は、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかに割り当てられ、かつ投影光学系３０から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの配列に従って設けられる。
【００３９】
このような投影光学系３０に用いられるレーザダイオード３は、外形サイズが例えば５ｍｍ×０．６ｍｍであり、導波路２の外形サイズは例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ×２０ｍｍである。そして、コア層４は、レーザダイオード３の発光面側が例えば５×２００μｍの矩形で、光ファイバ１側が例えば３０×３０μｍの四辺形に形成されている
従って、投影光学系３０を製造するには、複数の光ファイバ先端構造３３においてレーザダイオード３の発光面とコア層４の一端側（例えば５×２００μｍの矩形形状）とを位置決めし、コア層４の他端側（例えば３０×３０μｍの矩形形状）と光ファイバ１のコア層（例えばφ３０μｍ）とを位置決めするが、光ファイバ１の端部に導波路２を一体的に形成することにより、これら位置決めが容易に行え、投影光学系３０の生産性を向上できる。
【００４０】
又、投影光学系３０におけるレーザダイオード３から光ファイバ１のコア層へのレーザビームの入射効率を向上できる。
【００４１】
このように上記一実施の形態においては、レーザダイオード３から出力されたレーザビームを光ファイバ１の端面に導くコア層４及びクラッド層５から成り、コア層４の一端を光ファイバ１の端面の入射口に位置決めし、かつ他端をレーザダイオード３の発光面に位置決め可能な所定の高さ位置に形成した導波路２を光ファイバ１の端面側に一体的に形成したので、レーザダイオード３を実装した基板６上に取付けるとき、レーザダイオード３の発光面とコア層４の一端側とを容易に位置決めでき、かつコア層４の他端側と光ファイバ１のコア層とも容易に位置決めでき、この結果としてレーザダイオード３と光ファイバ１との間の光結合効率を向上できる。
【００４２】
又、レーザダイオード３の発光面とコア層４の一端側と、さらにコア層４の他端側と光ファイバ１のコア層とをそれぞれ容易に位置決めできるので、光ファイバ先端構造の生産性を向上できる。この光ファイバ先端構造３３を図４に示すリアプロジェクションテレビの投影光学系３０に適用すれば、投影光学系３０の生産性を向上でき、かつレーザダイオード３と光ファイバ１との間の光結合効率の向上によりスクリーン３１に投影される画像の明るさを向上できる。
【００４３】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００４４】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００４５】
例えば、本発明の光ファイバ先端構造は、リアプロジェクションテレビに適用するに限らず、例えば光通信などの分野で光結合を行う部分にも適用できる。
【００４６】
又、金型本体１０は箱形状に限らず、例えば円筒形などの任意の形状でもよく、いずれにしてもコア形状転写部１３の高さ位置が光ファイバ１のコア層に一致していればよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、半導体レーザから出力されるレーザビームを効率よく光ファイバに入射できる光ファイバ及びその加工方法、この加工方法に用いる光ファイバ用金型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる光ファイバの加工方法に用いる光ファイバ用金型の一実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明に係わる光ファイバの加工方法の一実施の形態を示す製造工程図。
【図４】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を用いたリアプロジェクションテレビの構成図。
【図５】本発明に係わる光ファイバの一実施の形態を用いたリアプロジェクションテレビの投影光学系の構成図。
【符号の説明】
１：光ファイバ
１ａ：光ファイバのコア層
１ｂ：光ファイバのクラッド層
２：導波路
３：レーザダイオード
４：導波路のコア層
５：導波路のクラッド層
５ａ：下側クラッド層
５ｂ：上側クラッド層
６：基板
６ａ：台座部
６ｂ：取付部
７：光ファイバ固定治具
８：接着剤
１０：金型本体
１１：光ファイバガイド
１２：コア層用形成台
１３：コア形状転写部
１４：光ファイバ挿入用パッキング
１５ａ，１５ｂ：固定用端部
１６：光ファイバ抑え治具
１７ａ，１７ｂ：光ファイバ抑え治具固定金具
１８：ボルト
１９：ナット
２０：コア形状転写用溝
２１：コア材成形型
２２：コア材注入ゲート
２３：コア材
２４：上側クラッド層成形型
３０：投影光学系
３１：スクリーン
３２：ミラー
３３：光ファイバ先端構造
【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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