(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバとレンズ間の反射減衰量を低減させ、かつ光ファイバとレンズ間の接続耐久性を向上させるレンズ付き光ファイバ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５とロッドレンズ７の間に、屈折率調節用中間光ファイバ３を配置してなる。つまり、ロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５、屈折率調節用中間光ファイバ３、ロッドレンズ７の順に接続されており、更にこの順に屈折率が段階的に大きくなる（又は段階的に小さくなる）ように配置されている。これにより屈折率調節用中間光ファイバ３が光ファイバ５とロッドレンズ７との屈折率差の緩衝材として作用するものである。【選択図】図１
2005208270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、
前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、
前記第１の屈折率より大きく、且つ第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項２】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、
前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、
前記第１の屈折率より小さく、且つ第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項３】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、
前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、
前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、該第２の光ファイバの一端を予備加熱して第１の屈折率と略同等とし、更に該第２の光ファイバの他端を予備加熱して第２の屈折率と略同等としてから、前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項４】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、
前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、
前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、前記第１の光ファイバの端を予備加熱して第３の屈折率と略同等とし、更に前記屈折率分布型ロッドレンズの端を予備加熱して第３の屈折率と略同等としてから、前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項５】
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバの付き合わせ部、及び前記第２の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの付き合わせ部を融着接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレンズ付き光ファイバ。
【請求項６】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバの製造方法であって、
前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、
前記第２の光ファイバの一端を第１の屈折率と略同屈折率になるまで加熱する第１の加熱工程と、
前記第２の光ファイバの他端を第２の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第２の加熱工程と
を有することを特徴とするレンズ付き光ファイバの製造方法。
【請求項７】
第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバの製造方法であって、
前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、
前記第１の光ファイバの端を第３の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第１の加熱工程と、
前記屈折率分布型ロッドレンズの端を第３の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第２の加熱工程と
を有することを特徴とするレンズ付き光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズと光ファイバの接続構造に関し、特にレンズと光ファイバの接続部における光学特性を向上させるレンズ付き光ファイバ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ）〜（ｄ）は、従来のロッドレンズ付き光ファイバの接続構造を示す図である。
【０００３】
図５（ａ）は、光ファイバ１０５の光軸とロッドレンズ１０７の中心軸とを合わせるようにして配置固定してなるロッドレンズ付き光ファイバ１０１である。このようなロッドレンズ付き光ファイバ１０１に使用されるロッドレンズ１０７は一般に、製造時においてレンズ長にバラツキが生じているものである。そのため光ファイバ１０５とロッドレンズ１０７との距離を調節することで適切な光量がロッドレンズに入射されるように予め設計されている。しかし、光ファイバ１０５とロッドレンズ１０７の間には空気層が存在することから屈折率の異なる２つの境界面が形成される（境界面１１９，１２１）。これにより光ファイバ１０５から伝搬してきた光は、境界面１１９と境界面１２１とで反射（フレネル反射）され、その一部が光ファイバ１０５に戻るので反射減衰量が大きくなるという問題がある。
【０００４】
この反射減衰量を低減させる方法として、図５（ｂ）に示すロッドレンズ付き光ファイバ１０１が提案された。このロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、光ファイバ１０５の端部を斜め切断し、この光ファイバ１０５の光軸とロッドレンズ１０７の中心軸とを一直線上で合わせて配置固定したものである。これにより境界面１２１で生じた反射は、斜め切断された光ファイバ１０５の端（境界面１１９）に戻っても、境界面１１９で反射されコア内に戻る量が低減するので、結果的に反射減衰量を低減させることができる。
【０００５】
これに対して図５（ｃ）に示すロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、光ファイバ１０５の端とロッドレンズ１０７の端とを融着接続したものである。このような構造を有するロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、境界面が光ファイバ１０１とロッドレンズ１０７の接続部１箇所である。また、境界面での屈折率は空気層に比べて小さいことから図５（ｂ）のロッドレンズ付き光ファイバ１０１よりも反射減衰量を低減させることができる。しかし、光ファイバ１０５とロッドレンズ１０７の端面は垂直切断されているので、境界面で生じた反射光はそのまま光ファイバ１０５内へ戻ることから反射減衰量を低減させるにも限度がある。
【０００６】
一方、図５（ｄ）に示すロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、ロッドレンズ１０７の端面に無反射コート（ＡＲコート）１１３をコーティングし、光ファイバ１０５の端面にロッドレンズ１０７の径と同径となるようなキャピラリー１１５を被せて、コーティング面と光ファイバ１０５面とを突き合わせ、この付き合わせ部分の外周を接着剤１１７で固定したものである。ここで使用する無反射コート１１３は、屈折率を徐々に光の伝搬方向に変化させることで反射を低減させる接着剤であり、干渉法と異なり広い波長範囲で有効なものである。
【特許文献１】特開平５−６０９３６号公報
【特許文献２】特開平５−２１５９３１号公報
【特許文献３】特開平５−２２４０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図５（ｂ）に示したロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、斜め切断により反射減衰量を小さくできるという利点を有しているが、これは反射の向きを変えているだけに過ぎず、反射そのものをなくしている訳ではない。そのため、接続部における反射境界面は２箇所存在し、更に空気層と光ファイバ（空気層とロッドレンズ）の屈折率差が大きいので挿入損失が大きくなるという問題がある。また、斜め切断された光ファイバ１０５の端面と、垂直切断されたロッドレンズ１０７とを溶融接続させることは、コアに変形が生じる可能性があることから難しい。
【０００８】
一方、図５（ｃ）に示したロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、光ファイバ１０５とロッドレンズ１０７の端面が垂直切断されており端面同士の密着性が高いので、結合強度が高く、信頼性の高いロッドレンズ付き光ファイバ１０１を提供できるという利点を有している。しかしながら、光ファイバ１０５とロッドレンズ１０７の間には、空気層の屈折率差に比べれば小さいが境界面が１箇所存在するので、これ以上の反射減衰量の低減は望めないという問題がある。
【０００９】
また、図５（ｄ）に示したロッドレンズ付き光ファイバ１０１は、無反射コート１１３が塗付されていることから、上記従来のロッドレンズ付き光ファイバ１０１の中では反射減衰量が最も小さいが、無反射コート面とキャピラリー１１５とが溶融接続できないために接着剤１１７での固定が必要であり、この接着剤による結合強度が融着接続に比べて低いことから耐久性が低くなるという問題がある。また、ロッドレンズ１０７と無反射コート面との接続は、レンズが多成分系であること、及び加熱を行うと無反射コート面が変形するという点から融着接続できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、光ファイバとレンズ間の反射減衰量を低減させつつ、光ファイバとレンズ間の耐久性を向上させることができるレンズ付き光ファイバ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、前記第１の屈折率より大きく、且つ第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを要旨とする。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、前記第１の屈折率より小さく、且つ第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを要旨とする。
【００１３】
更に、請求項３記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、該第２の光ファイバの一端を予備加熱して第１の屈折率と略同等とし、更に該第２の光ファイバの他端を予備加熱して第２の屈折率と略同等としてから、前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを要旨とする。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバであって、前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、前記第１の光ファイバの端を予備加熱して第３の屈折率と略同等とし、更に前記屈折率分布型ロッドレンズの端を予備加熱して第３の屈折率と略同等としてから、前記第１の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの間に配置し接続することを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバの付き合わせ部、及び前記第２の光ファイバと前記屈折率分布型ロッドレンズの付き合わせ部を融着接続することを要旨とする。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバの製造方法であって、前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、前記第２の光ファイバの一端を第１の屈折率と略同屈折率になるまで加熱する第１の加熱工程と、前記第２の光ファイバの他端を第２の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第２の加熱工程とを有することを要旨とする。
【００１７】
請求項７記載の本発明は、第１の屈折率を有する第１の光ファイバと、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率を有する屈折率分布型ロッドレンズとを接続してなるレンズ付き光ファイバの製造方法であって、前記第１の屈折率及び第２の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第２の光ファイバを配置するときは、前記第１の光ファイバの端を第３の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第１の加熱工程と、前記屈折率分布型ロッドレンズの端を第３の屈折率と略同屈折率となるまで加熱する第２の加熱工程とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の本発明によれば、光ファイバ、屈折率調節用中間光ファイバ、及びロッドレンズの順に屈折率が段階的に大きくなるように配置することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができるので、挿入損失を低減させることができる。
【００１９】
請求項２記載の本発明によれば、光ファイバ、屈折率調節用中間光ファイバ、及びロッドレンズの順に屈折率が段階的に小さくなるように配置することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができるので、挿入損失を低減させることができる。
【００２０】
請求項３記載の本発明によれば、屈折率調節用中間光ファイバの屈折率が、光ファイバの屈折率及びロッドレンズの屈折率よりも大きい場合は、予備加熱により光ファイバの屈折率と略同屈折率を有する中間光ファイバの端を光ファイバに接続し、また予備加熱によりロッドレンズの屈折率と略同屈折率を有する中間光ファイバの端をロッドレンズに接続することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができる。その結果、光の挿入損失を低減させることができる。
【００２１】
請求項４記載の本発明によれば、屈折率調節用中間光ファイバの屈折率が、光ファイバの屈折率及びロッドレンズの屈折率よりも小さい場合は、予備加熱により中間光ファイバの屈折率と略同等となった光ファイバの端を中間光ファイバに接続し、予備加熱により中間光ファイバの屈折率と略同等となったロッドレンズの端を中間光ファイバのもう一方の端に接続することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができる。その結果、光の挿入損失を低減させることができる。
【００２２】
請求項５記載の本発明によれば、光ファイバと屈折率調節用中間光ファイバの接続部、及び屈折率調節用中間光ファイバとロッドレンズの接続部を加熱して接続することで、コア径が拡大して自己調心作用により互いのコアが溶融拡散して２種類の屈折率が平衡化されるので、これまで急峻であった各境界面での屈折率変化が滑らかとなり、光伝搬方向に対する屈折率変化を小さくすることができる。その結果、光の挿入損失を低減させるとともに、反射減衰量も低減させることができる。また加熱融着接続することにより、従来の樹脂性接着剤による接続よりも結合強度（耐久性）を上げることができる。
【００２３】
請求項６記載の本発明によれば、屈折率調節用中間光ファイバの屈折率が、光ファイバの屈折率及びロッドレンズの屈折率よりも大きい場合は、中間光ファイバの一端を光ファイバの屈折率と略同屈折率となるように予備加熱し、更に中間光ファイバの他端も光ファイバの屈折率と略同屈折率となるように予備加熱することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができるので、挿入損失を低減させるとともに反射減衰量も低減させることができる。
【００２４】
請求項７記載の本発明によれば、屈折率調節用中間光ファイバの屈折率が、光ファイバの屈折率及びロッドレンズの屈折率よりも小さい場合は、光ファイバの端を中間光ファイバの屈折率と略同屈折率となるように予備加熱し、またロッドレンズの端を中間光ファイバの屈折率と略同屈折率となるように予備加熱することで、光の伝搬方向に対する屈折率変化を段階的に変化させることができ、その結果、挿入損失を低減させるとともに反射減衰量も低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の接続構造を示す図であり、図１（ｂ）はこのロッドレンズ付き光ファイバ１の光伝搬方向に対する屈折率変化を示す図である。
【００２７】
本発明のロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５と、屈折率調節用中間光ファイバ３と、屈折率分布型ロッドレンズ７（以下、単にロッドレンズ７という。）が順に直列接続されている。このとき光ファイバ５、屈折率調節用中間光ファイバ３及びロッドレンズ７の各屈折率は、接続順に合わせて段階的に変化するように選択されており、これら構成部品の結合部は加熱融着により接続されている。これにより光ファイバ５の入射端から入射された光信号を低反射減衰量、且つ低挿入損失で伝搬させることができる。
【００２８】
ここで光ファイバ５は、石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料とした石英系光ファイバ、多種類のガラスからなる光ファイバ（多成分系光ファイバ）、若しくはプラスチック光ファイバである。これら各種材料からなる光ファイバの伝搬モードは、シングルモード型光ファイバ若しくはマルチモード光ファイバであり、どちらであってもよい。また、光ファイバ５内の屈折率分布は、ステップインデックス型であり、コアとクラッドとの間で屈折率が階段状に変化しているものである。ここで本実施の形態においては、光ファイバ５のコア屈折率をｎ１で表し、具体的に屈折率値は０．３とした。
【００２９】
屈折率調節用中間光ファイバ３（以下、単に中間光ファイバという。）は、上記光ファイバ５と同様に、石英系光ファイバ、多成分系光ファイバ、プラスチック光ファイバのいずれかの光ファイバからなり、伝搬モードはシングルモード型またはマルチモード型のいずれかからなる。また、中間光ファイバ３内部の屈折率分布は上記光ファイバ５と同様にステップインデックス型であり、コアとクラッドの間で屈折率が階段状に変化している。ここで光ファイバ５と異なる点は、中間光ファイバ３のコア屈折率ｎ２が、光ファイバ５の屈折率ｎ１よりも大きいことである。つまり、ｎ１＜ｎ２の関係が成立している。ここで本実施の形態においては、中間光ファイバ３のコア屈折率ｎ２は、具体的に０．４〜１．０の範囲内とした。
【００３０】
ロッドレンズ７は、光ファイバ５及び中間光ファイバ３と同様に、主材料が石英ガラスからなるレンズである。このロッドレンズ７は、レンズの光軸から径方向に向かって緩やかに変化する、いわゆるグレイテッドインデックス屈折率分布を有している。そのため端面から出射された光は、端面が平坦であるにも拘わらず自己収束作用により集光する。本実施の形態においては、このロッドレンズ７の屈折率ｎ３を、光ファイバ５及び中間光ファイバ３の屈折率よりも大きく設定する。つまり本実施の形態においては屈折率ｎ３を１．０以上とした。
【００３１】
つまり本実施の形態においては、各構成部品の屈折率が下式（１）の関係を有している。
【００３２】
ｎ１＜ｎ２＜ｎ３  ・・・式（１）
次に、図１（ａ），（ｂ）を参照して、ロッドレンズ付き光ファイバ１の作用効果について説明する。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、屈折率ｎ１を有する光ファイバ５と、屈折率ｎ２を有する中間光ファイバ３と、屈折率ｎ３を有するロッドレンズ７が、式（１）の条件を満たし、且つこの順番で直列配置されている。そして光ファイバ５と中間光ファイバ３の境界面１−２、及び中間光ファイバ３とロッドレンズ７の境界面２−３は、加熱融着により一体接続されている。ここで光の伝搬方向を光ファイバ５からロッドレンズ７の方向と規定したときに、この光伝搬方向に対する屈折率変化は図１（ｂ）に示す変化分布となる。つまり、屈折率ｎ１から屈折率ｎ３へと屈折率が段階的に大きくなると共に、加熱融着により境界面での屈折率が滑らかに変化する。
【００３４】
このようなロッドレンズ付き光ファイバ１の光ファイバ５の入射端から伝搬光を入射させると、伝搬光は、光ファイバ５のコア内を伝搬し、境界１−２付近で小さい屈折を繰り返して中間光ファイバ３に入射する。そして中間光ファイバ３のコア内を伝搬し、また境界２−３付近で小さい屈折を繰り返してロッドレンズ７に入射する。
【００３５】
つまり伝搬光は、屈折率の異なる媒質から媒質へ伝搬するときに、媒質の境界で反射（フレネル反射）を発生するが、本実施の形態のように媒質間の屈折率差をできるだけ小さくし、かつ緩やかに屈折率が変化するように設計することで、大きな反射の発生を抑えることができる。
【００３６】
以上説明したように、第１の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５、中間光ファイバ３、ロッドレンズ７の順に屈折率が段階的に大きくなるように配置することで、中間光ファイバ３が、光ファイバ５とロッドレンズ７との屈折率差の緩衝材として作用する。
【００３７】
更に、光ファイバ５と中間光ファイバ３の境界１−２、及び中間光ファイバ３とロッドレンズ７の境界２−３を加熱することで、熱拡散によるコア拡大に伴う屈折率低下の現象と、熱拡散により屈折率が平衡状態になる現象から、境界での屈折率変化を滑らかにすることができるので、伝搬光が境界面で反射することを低減させることができる。
【００３８】
（変形例）
尚、本実施の形態においては、各構成部品の屈折率関係を式（１）のように規定したが、屈折率関係はこれに限らず、例えば下式（２）の関係を有するようにしてもよい。
【００３９】
ｎ３＜ｎ２＜ｎ１  ・・・式（２）
つまり各構成部品の屈折率関係が、光の伝搬方向に対して段階的に変化し、且つ接続部での屈折率差が滑らかに変化する条件を満たしていれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（製造方法）
次に、本発明の第１の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の製造方法を説明する。
【００４１】
本実施の形態において、光ファイバ５、中間光ファイバ３、及びロッドレンズ７の各構成部品の屈折率は式（１）の屈折率関係を満たしているものとする。
【００４２】
まず、式（１）の条件を満たす光ファイバ５、中間光ファイバ３及びロッドレンズ７を用意し、これら構成部品の端面を研磨機で研磨して平坦化する。
【００４３】
そして、この光ファイバ同士の端面外径を一致させて突き合わせ、この突合せてなる境界１−２と境界近傍を加熱手段（例えば、ガスバーナ）で加熱し融着接続する。このときの加熱度合いは、図１（ｂ）に示すように、屈折率ｎ１から屈折率ｎ２へと光の伝搬方向に対して徐々に変化するようになるまでである。尚、加熱は、光学特性が良好となる条件（加熱時間、加熱温度）を事前に実験で求めておき、その加熱条件に従って加熱する。
【００４４】
次いで、中間光ファイバ３の端（光ファイバ５が融着接続された端と逆方向の端）にロッドレンズ７を突き合わせ、この突き合わせてなる境界２−３と境界近傍を加熱融着する。このとき光ファイバ５と中間光ファイバ３を接続したときと同様に、屈折率ｎ２から屈折率ｎ３へと光の伝搬方向に対して徐々に変化するようになるまで十分に加熱し接続する。この加熱度合いも上記と同様に、予め光学特性が良好となる条件（加熱時間、加熱温度）を実験的に求めておき、その加熱条件に従って加熱する。
【００４５】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４６】
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の接続構造を示す図であり、図２（ｂ）は、ロッドレンズ付き光ファイバ１の光伝搬方向に対する屈折率変化を示す図である。
【００４７】
本発明のロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５と、屈折率調節用中間光ファイバ９と、ロッドレンズ７が順に直列接続されている。このとき屈折率調節用中間光ファイバ９の屈折率は、光ファイバ５及びロッドレンズ７の屈折率よりも大きい屈折率を有する。つまり第２の実施の形態に係る構成部品の屈折率関係は、式（３）の関係を有している。
【００４８】
ｎ１＜ｎ２  且つ  ｎ３＜ｎ２  ・・・式（３）
つまり、このとき中間光ファイバ３の屈折率は、光ファイバ５とロッドレンズ７の屈折率よりも大きい屈折率ｎ２を有するが、端部に近づくにつれ屈折率が低下する屈折率変化を有している。すなわち光ファイバ５に接続される端部の屈折率は光ファイバ５の屈折率ｎ１と略同屈折率を有し、ロッドレンズ７と接続される端部の屈折率はロッドレンズ７の屈折率ｎ３と略同屈折率を有している。
【００４９】
その他中間光ファイバ９、光ファイバ５及びロッドレンズ７の材質、及び特性等は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。尚、各構成部品の具体的な屈折率の例としては、光ファイバ５の屈折率ｎ１を０．３、ロッドレンズ７の屈折率ｎ３を１．０とした場合、中間光ファイバ９の屈折率ｎ２を１．２としているが、各屈折率は式（３）を満たしていれば上述した屈折率値に限定されるものではない。
【００５０】
尚、式（３）の屈折率関係を有する構成部品を、そのまま融着すると屈折率差が大き過ぎて屈折率変化が階段型となる恐れがある。そこで、このような場合は、光ファイバ５、及び中間光ファイバ９の端部を予め加熱し、コア材を溶融拡散させて（つまり屈折率拡散を引き起こす）、屈折率ｎ２を低下させる。これにより光ファイバ５と中間光ファイバ９を融着接続するときや、中間光ファイバ９とロッドレンズ７を融着接続するときに境界面での屈折率変化を滑らかにすることができるので、結果として図２（ｂ）に示す凸型の屈折率変化を得ることができる。
【００５１】
以上説明したように、第２の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、屈折率ｎ２が、屈折率ｎ１及び屈折率ｎ３よりも大きい屈折率を有する中間光ファイバ９であっても、中間光ファイバ９の端を予備加熱することで屈折率差を小さくすることができるので、光の伝搬方向に対して緩やかな屈折率変化分布を有するロッドレンズ付き光ファイバを得ることができる。その結果、境界面１−２、及び境界面２−３での反射量を低減させることができる。
【００５２】
（製造方法）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の製造方法を説明する。
【００５３】
第２の実施の形態においては、光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７の各構成部品の屈折率が式（３）の屈折率関係を有するものとする。
【００５４】
まず、適当な長さを有する中間光ファイバ９を用意し、この中間光ファイバ９の任意位置を加熱し光ファイバ５の屈折率ｎ１と略同屈折率とする。加熱の度合いは、光ファイバ５の屈折率ｎ１と同等になる条件（加熱時間、加熱温度）を予め実験で求めておき、その加熱条件で加熱する。
【００５５】
そして、加熱箇所を冷却した後に加熱部の中心部で切断する。切断にはファイバカッター等を用いる。切断された端面は研磨機等で平坦化する。この作業により端部が屈折率ｎ１を有する中間光ファイバ９が完成する。
【００５６】
次いで、上記方法と同様に中間光ファイバ９の任意位置を加熱し、今度はロッドレンズ７の屈折率ｎ３と略同屈折率となるまで加熱する。そして加熱箇所を冷却した後に加熱部の中心部で切断し、端面を研磨機等で平坦化する。この作業により端部が屈折率ｎ３を有する中間光ファイバ９が完成する。
【００５７】
そして、完成した中間光ファイバ９の各端に、それぞれ同じ屈折率を有する光ファイバ５、及びロッドレンズ７を融着接続する。
【００５８】
以上説明したように第２の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、中間光ファイバ９の屈折率が他部品の屈折率よりも高い場合は、この中間光ファイバ９の一方の端を加熱して熱拡散によるコア拡大に伴う屈折率低下の現象を利用し、光ファイバ５の屈折率と同屈折率となるようにする。同様に中間光ファイバ９の他方の端も加熱してロッドレンズ７の屈折率と同屈折率となるように加工する。これにより光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７を融着接続したときに、各光部品間の境界での屈折率変化が滑らかになるので、結果として、境界面で生じる反射量を低減させることができる。
【００５９】
また、中間光ファイバ９の端を予め予備加熱処理しておくことで、光ファイバ５及びロッドレンズ７を接続する際に、余計な加熱を行わずに加熱融着できるので、製造時間を短縮化することができる。更に、これら光部品は加熱融着が可能なので、耐久性の優れたロッドレンズ付き光ファイバを作製することができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００６１】
図３（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の接続構造を示す図であり、図３（ｂ）は、ロッドレンズ付き光ファイバ１の光伝搬方向に対する屈折率変化を示す図である。
【００６２】
本実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７を順に直列接続してなるものである。このとき中間光ファイバ９の屈折率は、光ファイバ５及びロッドレンズ７の屈折率よりも小さい屈折率を有している。つまり本実施の形態を構成する構成部品の屈折率関係は、式（４）に示す関係を有する。
【００６３】
ｎ１＞ｎ２  且つ  ｎ３＞ｎ２  ・・・式（４）
このロッドレンズ付き光ファイバ１は、第２の実施の形態と異なり、中間光ファイバ９の加工は行なわず、そのままの中間光ファイバ９を使用する。逆に、光ファイバ５の屈折率ｎ１は境界１−２に近づくにつれて低下し、その端部は中間光ファイバ９の屈折率ｎ２と同等の屈折率となっている。また、ロッドレンズ７の屈折率ｎ３も境界面２−３に近づくにつれて低下し、その端部はやはり中間屈折率ｎ２と同等の屈折率となっている。その他光ファイバ５、ロッドレンズ７及び中間光ファイバ９の材質、特性等は、第１及び第２の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００６４】
式（４）に示した屈折率関係を有する構成部品をそのまま融着したのでは屈折率差が大き過ぎて屈折率変化が階段型となる恐れがある。そこで、光ファイバ５の端を予備加熱し、光ファイバ５のコア材を溶融拡散させることでコア径を拡大させ屈折率ｎ１を低下させる。また、ロッドレンズ７も同様に予備加熱することで、中間光ファイバ９の屈折率ｎ３を低下させる。これにより光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７を連続して融着接続したときに、図３（ｂ）に示す凹型の屈折率変化を得ることができる。
【００６５】
以上説明したように第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、屈折率ｎ２が、屈折率ｎ１及び屈折率ｎ３よりも小さい屈折率を有していても、光ファイバ５及びロッドレンズ７の各屈折率ｎ１，ｎ３を、予め加熱し中間光ファイバ９の屈折率ｎ２まで低下させることで接続部での屈折率差を小さくすることができるので、光の伝搬方向に対して緩やかな屈折率変化分布を有するロッドレンズ付き光ファイバを得ることができる。その結果、境界面１−２、及び境界面２−３での反射量を低減させることができる。
【００６６】
（製造方法）
次に、本発明の第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバの製造方法を説明する。
【００６７】
第３の実施の形態においては、光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７の各構成部品の屈折率が式（４）の屈折率関係を有するものとする。
【００６８】
まず、適当な長さを有する光ファイバ５を用意し、この光ファイバ５の任意位置を加熱し中間光ファイバ９の屈折率ｎ２と略同屈折率とする。加熱の度合いは、中間光ファイバ９の屈折率ｎ２と同等になる条件（加熱時間、加熱温度）を予め実験で求めておき、その加熱条件で加熱する。
【００６９】
そして、加熱した箇所を冷却した後に加熱部の中心部で切断する。切断にはファイバカッター等を用いる。切断された端面は研磨機等で平坦化する。この作業により端部が屈折率ｎ２を有する光ファイバ５が完成する。
【００７０】
次いで、上記方法と同様にロッドレンズ７の端部を加熱し、中間光ファイバ９の屈折率ｎ２と略同屈折率となるまで加熱する。そして中間光ファイバ９の各端に、それぞれ同じ屈折率を有する予備加熱後の光ファイバ５とロッドレンズ７を融着接続する。
【００７１】
以上説明したように第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１は、光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７の順に配置したときに、中間光ファイバ９の屈折率が他部品の屈折率よりも低い場合は、中間光ファイバ９の両端に接続する光ファイバ５及びロッドレンズ７の一方の端を加熱し熱拡散によるコア拡大に伴い屈折率が低下する現象を利用して、中間光ファイバ９の屈折率と同屈折率とする。これにより、光ファイバ５、中間光ファイバ９、及びロッドレンズ７を融着接続したときに、各光部品間の境界での屈折率変化が滑らかになるので、結果として、境界面で生じる反射を低減させることができる。また、これら光部品は加熱融着が可能なので、耐久性の優れたロッドレンズ付き光ファイバを作製することができる。
【００７２】
（使用方法）
次に、図４を参照して第１乃至第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバ１の使用方法を示す。
【００７３】
図４に示したロッドレンズ付き光ファイバ１１は、ロッドレンズ７の端面に２本の光ファイバを並列接続させて、一方の光ファイバから伝搬光を入射させたとき、この光ファイバを通過した伝搬光がロッドレンズ７に入射され、そのままロッドレンズ７の他端（無反射コートが塗布されている）で反射されて、もう一方の光ファイバに入射するものである。このときロッドレンズ７の屈折率ｎ３と光ファイバ５の屈折率ｎ１との屈折率差が大きい場合に、これらの屈折率を緩衝させる中間光ファイバ３を挿入する。
【００７４】
このように１個のロッドレンズ７に多数本の光ファイバ５が接続されたロッドレンズ付き光ファイバ１１は、例えば入射光の波長を変えることで光合波・分波器として用いることができる。
【００７５】
一方、図１乃至図３に示した１個のロッドレンズ７に対し１本の光ファイバ５を接続したロッドレンズ付き光ファイバ１は、例えば半導体レーザの受光部、投光部、光アイソレータ、及び光スイッチ等に用いることができる。
【００７６】
尚、本実施の形態においては、ロッドレンズ７を構成部品として使用したが、レンズはロッドレンズ７に限らず、例えば非球面レンズ、球面レンズであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバの接続構造を示す図（ａ）と、屈折率分布を示す図（ｂ）である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバの接続構造を示す図（ａ）と、屈折率分布を示す図（ｂ）である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るロッドレンズ付き光ファイバの接続構造を示す図（ａ）と、屈折率分布を示す図（ｂ）である。
【図４】本発明の第１乃至第３の実施の形態を適用した場合の使用例を示す図である。
【図５】従来のロッドレンズ付き光ファイバの接続構造を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…光ファイバ
３…屈折率調節用中間光ファイバ
５…光ファイバ
７…屈折率分布型ロッドレンズ
９…屈折率調節用中間光ファイバ
１１…ロッドレンズ付き光ファイバ
１０１…ロッドレンズ付き光ファイバ
１０５…光ファイバ
１０７…ロッドレンズ
１１３…無反射コート
１１５…キャピラリー
１１７…接着剤
１１９，１２１…境界面
【図１】
2005208270.tif 000003
【図２】
2005208270.tif 000004
【図３】
2005208270.tif 000005
【図４】
2005208270.tif 000006
【図５】
2005208270.tif 000007