(57)【要約】【課題】光ファイバコリメータを製造する際の調芯工数を大幅に削減して、高精度でローコストに製造可能な光ファイバコリメータとその製造方法ならびにその製造装置を提供する。【解決手段】コリメートレンズ１３は、低融点ガラス１５により筐体１２に接合されるにあたって、コリメートレンズ１３の光軸Ｃが筐体１２の円筒の中心軸Ｒに対して平行になるよう固定される。コリメートレンズ１３の光軸Ｃと筐体１２の中心軸Ｒとを正確に平行になるよう固定することによって、光ファイバコリメータ１１同士を対向させた際に、２つのコリメートレンズ１３間に挿入されるフィルタ面とコリメートレンズ１３の主面１３ａとを精度良く平行に近接させることが可能になる。対向する光ファイバコリメータ１１同士を角度折れなく接続することができる。。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の筐体と、複数の光ファイバと、前記光ファイバの一端に形成されるコリメートレンズとを備えた光ファイバコリメータであって、
前記コリメートレンズの光軸が前記筐体の中心軸に対して平行になるように、前記コリメートレンズが前記筐体に固定されたことを特徴とする光ファイバコリメータ。
【請求項２】
前記筐体に前記コリメートレンズから出射される光の出射方向を示す標識を形成したことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載された光ファイバコリメータを備えたことを特徴とする光デバイス。
【請求項４】
光ファイバの一端にコリメートレンズを形成し、前記光ファイバに入射させた入射光を前記コリメートレンズから出射光として出射させ、前記出射光を位置決め指標として、前記コリメートレンズの光軸が前記筐体の中心軸に対して平行になるように前記コリメートレンズを前記筐体に固定することを特徴とする光ファイバコリメータの製造方法。
【請求項５】
前記入射光は可視光であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバコリメータの製造方法。
【請求項６】
光ファイバの端部に形成されたコリメートレンズの光軸が、略円筒形の筐体の中心軸に対して平行になるように前記コリメートレンズと前記筐体とを相対移動させるステージを備えたことを特徴とする光ファイバコリメータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの一端にコリメートレンズを備えた光ファイバコリメータおよびその製造方法ならびに製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ中を伝搬する光を低損失で空間伝搬可能な距離を長くする方法として、例えばコリメートレンズに光ファイバを接続して光ファイバ中を伝搬する光をコリメートレンズで拡大する方法が知られている。こうしたコリメートレンズに光ファイバを融着した光ファイバコリメータが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
従来、上述したような光ファイバコリメータを製造するにあたって、コリメートレンズを筒型の筐体に対して位置決めした後、固定するが、こうしたコリメートレンズの筐体に対する効率的な固定方法は何ら提案されていないのが現状である。例えば、多芯光ファイバコリメータの製造工程における調芯工程では、多芯光コリメータの筐体の出射側端面を凸球面状に仕上げる。そして、この凸球面状の出射側端面に向き合うもう一方の端面を、この凸球面に隙間無く合致する凹球面状に仕上げる。そして、これら凸球面状の端面と凹球面状の端面とを合致させることで、継ぎ目無くフィルタの角度を微調芯可能な多芯光ファイバコリメータが製造できる（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３７２６０４号公報
【特許文献２】
米国特許第６４００８６７号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に示す方法を光ファイバコリメータの製造に適用すると、筒状の筐体の端面を球面加工する必要が生じる。継ぎ目無くフィルタの角度調芯をするためには、端面を高精度に球面加工する必要となり、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバコリメータを製造する際の調芯工数を大幅に削減して、高精度でローコストに製造可能な光ファイバコリメータとその製造方法ならびにその製造装置を提供することを目的する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、略円筒形の筐体と、光ファイバと、前記光ファイバの一端に形成されるコリメートレンズとを備えた光ファイバコリメータであって、前記コリメートレンズの光軸が前記筐体の中心軸に対して平行になるように、前記コリメートレンズが前記筐体に固定されたことを特徴とする光ファイバコリメータが提供される。
【０００８】
対向する光ファイバコリメータ同士に角度折れが存在する場合には、筐体を接続する接着剤の量が不均一になるために、熱膨張の差によって挿入損失の温度特性が不安定になる。また、こうした光ファイバコリメータを備えた光デバイスをモジュール内に収納する際に、モジュール箱に無理矢理押し込まれる危険性が大きくなるので、光ファイバの曲げ損失によって挿入損失が増加したり、モジュール内に挿入できなくなる懸念がある。
【０００９】
本発明の光ファイバコリメータによれば、コリメートレンズの光軸と筐体の中心軸とを正確に平行になるよう固定することによって、上述した光ファイバコリメータ同士の角度折れを防止できるので、デバイスの温度特性が向上し、モジュール化する際にも簡易に収納作業を行うことができる。
【００１０】
光ファイバの一端にコリメートレンズを形成し、前記光ファイバに入射させた入射光を前記コリメートレンズから出射光として出射させ、前記出射光を位置決め指標として、前記コリメートレンズの光軸が前記筐体の中心軸に対して平行になるように前記コリメートレンズを前記筐体に固定することを特徴とする光ファイバコリメータの製造方法が提供される。
【００１１】
このような光ファイバコリメータによれば、コリメートレンズを筐体に接続する際の工程を大幅に簡略化でき、かつコリメートレンズと筐体との接続精度を大幅に向上させることが可能になる。なお、前記入射光は可視光であればよい。
【００１２】
光ファイバの端部に形成されたコリメートレンズの光軸が、略円筒形の筐体の中心軸に対して平行になるように前記コリメートレンズと前記筐体とを相対移動させるステージを備えたことを特徴とする光ファイバコリメータの製造装置が提供される。
【００１３】
このような製造装置によれば、コリメートレンズを筐体に接続する際の工程を大幅に簡略化でき、かつコリメートレンズと筐体との接続精度を大幅に向上させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の光ファイバコリメータを示す断面図である。光ファイバコリメータ１１は、円筒状の筐体１２、コリメートレンズ１３、複数の光ファイバ素線１４ａ，１４ｂからなる。光ファイバ素線１４ａ，１４ｂは、キャピラリ１６によりコリメートレンズ１３に接続される。また筐体１２とコリメートレンズ１３とは、低融点ガラス１５により接合される。低融点ガラス１５は、筐体１２の一方の端部１２ａおよびコリメートレンズ１３の側面を覆うように設けられている。低融点ガラス１５の外周面１５ａは外部に面した表面を示し、例えば半球状に形成される。
【００１５】
コリメートレンズ１３は、その主面１３ａが筐体の端部１２ａから例えば０．２〜０．４ｍｍ外部に位置するように固定されればよい。コリメートレンズ１３は、例えば石英ロッドレンズであればよく、光ファイバ素線１４ａ，１４ｂとの接続は、融着、接着剤等何れでも良く、限定されるものではない。
【００１６】
コリメートレンズ１３は、低融点ガラス１５により筐体１２に接合されるにあたって、コリメートレンズ１３の光軸Ｃが筐体１２の円筒の中心軸Ｒに対して平行になるよう固定される。このように、コリメートレンズ１３の光軸Ｃと筐体１２の中心軸Ｒとを正確に平行になるよう固定することによって、光ファイバコリメータ１１同士を対向させた際に、２つのコリメートレンズ１３間に挿入されるフィルタ面とコリメートレンズ１３の主面１３ａとを精度良く平行に近接させることが可能になる。対向する光ファイバコリメータ１１同士を角度折れなく接続することができる。
【００１７】
対向する光ファイバコリメータ１１同士に角度折れが存在する場合には、筐体１２を接続する接着剤の量が不均一になるために、熱膨張の差によって挿入損失の温度特性が不安定になり、こうした光ファイバコリメータ１１を備えた光デバイスをモジュール内に収納する際に、モジュール箱に無理矢理押し込まれる危険性が大きくなるので、光ファイバの曲げ損失によって挿入損失が増加したり、モジュール内に挿入できなくなる懸念がある。
【００１８】
本発明の光ファイバコリメータ１１の如く、コリメートレンズ１３の光軸Ｃと筐体１２の中心軸Ｒとを正確に平行になるよう固定することによって、上述した角度折れを防止できるので、デバイスの温度特性が向上し、モジュール化する際にも簡易に収納作業が行える。
【００１９】
次に、本発明の光ファイバコリメータの製造に用いられる製造装置を説明する。図２は光ファイバコリメータの製造装置全体を示す外観斜視図であり、図３は図２の要部拡大図である。光ファイバコリメータの製造装置２１は、基台２２上に設けられたスクリーン部２３と調整部２４とから構成される。スクリーン部２３は、平板状のスクリーン２５と、このスクリーン２５を調整部２４の上部で支持する支柱２６とからなる。
【００２０】
調整部２４は、コリメートレンズ支持部２７と筐体支持部２８とに大別される。コリメートレンズ支持部２７は、光ファイバ素線１４ａ，１４ｂを把持するファイバホルダ３１を介してファイバを保持するステージ３２を備えている。このステージ３２には、Ｘ軸ステージ３３、Ｙ軸ステージ３４、Ｚ軸ステージ３５がそれぞれ接続されている。Ｘ軸ステージ３３は図中矢印Ｘ方向に、Ｙ軸ステージ３４は図中矢印Ｙ方向に、Ｚ軸ステージ３５は図中矢印Ｚ方向に、それぞれステージ３２を移動させることができる。これによって、ステージ３２は空間を３６０°全域に渡って自在にその姿勢を変えることができる。即ち、ステージ３２にファイバホルダ３１を保持すれば、コリメートレンズ１３は空間を３６０°全域に渡って自在に姿勢を変えることが可能になる。
【００２１】
筐体支持部２８は、回転台座３０と、この回転台座３０に固定されたクランプ３６とを備えている。クランプ３６はステージ３２の直上に形成されており、筐体１２を挟み込んで支持することで、筐体１２内にコリメートレンズ１３が挿入された状態で保持する。なお、これ以外に、製造装置２１には、ステージ３２に固定されたコリメートレンズ１３に位置決め用のレーザ光を入射するレーザ光装置（図示せず）が設けられれば良い。
【００２２】
次に、上述した構成の本発明の製造装置を用いた、本発明の光ファイバコリメータの製造方法を説明する。コリメートレンズ１３に筐体１２を固定する工程においては、ステージ３２のコリメートレンズ支持部２７にファイバホルダ３１を固定する。また、クランプ３６に円筒形の筐体１２を固定する。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、まず、図３中のＸ軸ステージ３３およびＹ軸ステージ３４を微動させてコリメートレンズ１３の主面１３ａの筐体１２に対するＸ軸、Ｙ軸の角度をそれぞれ調整する。こうしたＸ軸、Ｙ軸の角度調整に伴ってコリメートレンズ１３の主面１３ａが筐体１２の端部１２ａに対して突出する突出量が変動するので、この突出量を図４（ｂ）に示すように、図３中のＺ軸ステージ３５を操作して適正値まで調整する。
【００２４】
上述したように、ステージ３２の各ステージ３３，３４，３５を操作して筐体１２に対するコリメートレンズ１３の固定位置決めを行う際には、光ファイバ素線１４ａ，１４ｂの他端から例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の可視光域のレーザ光を導入し、スクリーン２５に投影する。図５に示すように、スクリーン２５には、例えば全周角度座標を表示した的４１が形成されている。光ファイバ素線１４ａ，１４ｂに可視光域のレーザ光をそれぞれ導入すると、スクリーン２５にはこの光ファイバ素線１４ａ，１４ｂから出射されたそれぞれの光が的４１に点Ｆ１，Ｆ２となって表示される。このスクリーン２５に投影されたレーザ光の点Ｆ１と点Ｆ２を的４１に描かれている同一の同心円上に並ぶようにするとともに、点Ｆ１，Ｆ２と同心円の中心点Ｏを通る直線上に並ぶように、Ｘ軸ステージ３３およびＹ軸ステージ３４を微動させて調芯する。
【００２５】
また、コリメートレンズ１３の主面１３ａと的４１との距離によって、レーザ光中心間の距離が変動するので、予め最適なコリメートレンズ１３の筐体１２に対する突出量でのレーザ光中心間の距離を直径にした円を的としてスクリーン２５に描いておき、スクリーン２５に投影された２つのレーザ光の点を、この円周上に乗るようにＺ軸ステージ３５を微動させることによって、コリメートレンズ１３の筐体１２に対する突出量を精度良く調整することが可能になる。
【００２６】
そして、図５に示す状態からコリメートレンズ１３の筐体１２に対する位置をＺ軸回りで動かしたい場合には、回転台座３０を回転させてクランプ３６に保持された筐体１２を回転させる。例えば図５に示す状態からコリメートレンズ１３の筐体１２に対する位置をＺ軸回りで０°にしたい場合には、回転台座３０を３０°回転させればよい。
【００２７】
図３，４に示すように、筐体１２には上述した位置決めを行う際の目印となる標識３９が形成されていることが好ましい。多芯コリメータの調芯工程で光部品にアッセンブルする工程では、筐体１２の中心軸回りの回転方向を精度良く調芯することが重要であるが、筐体１２にこうした標識３９を形成することによって、測定工程、アッセンブル工程で、それぞれ１軸づつ調芯軸を削減することができ、これにより製造設備のコストを下げることができ、かつ、工数も大幅に削減することができるので、光ファイバコリメータ１１の製造コストの大幅な削減が実現できる。
【００２８】
こうした標識３９とコリメートレンズ１３の光ファイバ接続位置との位置関係を一定にパッケージするために、クランプ３６を標識３９と勘合する形状にして、図５の的４１に描かれた直線と角度とを目印にする。スクリーン２５に投影された２つのレーザ光の点を結ぶ直線が示す角度分だけ回転台座３０を回転させることで筐体１２を回転し、標識３９とコリメートレンズ１３の光ファイバ接続位置との位置関係を一定にすることができる。
【００２９】
こうして、図１に示すようにコリメートレンズ１３の光軸Ｃと筐体１２の中心軸Ｒとが正確に平行になるように調芯したら、コリメートレンズ１３と筐体１２とを接合すればよい。コリメートレンズ１３と筐体１２との接合は、リング状の低融点ガラス１５をコリメートレンズ１３と筐体１２との間に載置し、例えばスポットヒータにて筐体１２を加熱する。筐体１２と接する面から熱が伝わり、低融点ガラス１５は軟化し始める。低融点ガラス１５の表面が軟化したら、筐体１２と低融点ガラス１５とをスポットヒータにて加熱する。低融点ガラス１５を十分に加熱し、表面張力を利用して図１に示すように、低融点ガラスの外周面を半球状とする。これにより、コリメートレンズ１３と筐体１２とは強固に接合される。
【００３０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の光ファイバコリメータとその製造方法ならびにその製造装置によれば、コリメートレンズの光軸と筐体の中心軸とを正確に平行になるよう固定することによって、デバイスに組み上げた後の挿入損失の温度特性を安定させることができる。コリメートレンズを筐体に接続する際の工程を大幅に簡略化でき、かつコリメートレンズと筐体との接続精度を大幅に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光ファイバコリメータを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の光ファイバコリメータの製造装置を示す外観斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す製造装置の要部拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明の光ファイバコリメータの製造方法を示す説明図である。
【図５】図５は、スクリーンの様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  光ファイバコリメータ、１２  筐体、１３  コリメートレンズ、１４ａ，１４ｂ  光ファイバ、３２  ステージ、３９  標識
【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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