(57)【要約】【課題】  安価で容易に製造できる光ファイバアレイ等の光結合素子とその製造方法及びその利用の提供。【解決手段】  光結合素子基部が収まる凹部２と、光ファイバ固定用溝４を有し、前記凹部の両側に配置された架設部５とを有する製造治具１を用い、前記光ファイバ固定溝に光ファイバ３を固定するとともに、前記凹部に光結合素子基部６を収容して光結合素子基部の表面に光ファイバを接触せしめ、次いで光結合素子基部の表面に光ファイバを接着固定し、次いで接着固定された光ファイバの一端側に光入射可能な端面処理を施して光結合素子を得ることを特徴とする光結合素子の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光結合素子基部が収まる凹部と、光ファイバ固定用溝を有し前記凹部の両側に配置された架設部とを有する製造治具を用い、前記光ファイバ固定溝に光ファイバを固定するとともに、前記凹部に光結合素子基部を収容して光結合素子基部の表面に光ファイバを接触せしめ、次いで光結合素子基部の表面に光ファイバを接着固定し、次いで接着固定された光ファイバの一端側に光入射可能な端面処理を施して光結合素子を得ることを特徴とする光結合素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製造された、光ファイバ固定用溝を有しない光結合素子。
【請求項３】
複数本の光ファイバが並列状態で固定された光ファイバアレイである請求項２に記載の光結合素子。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の光結合素子と半導体レーザアレイとを備え、光結合素子と半導体レーザアレイとを光結合することにより光ファイバに高出力レーザ光を導波させる高出力光源。
【請求項５】
請求項４に記載の高出力光源を励起用光源として用いる固体レーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力レーザ光用の光結合素子に関し、特に半導体レーザアレイと光ファイバアレイとを接続するための安価で容易に製造できる光結合素子とその製造方法、及び該光結合素子の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力光源の一つとして半導体レーザアレイが提供されている。また、この半導体レーザアレイからの出力光を光ファイバと結合させるための光結合素子として、光ファイバアレイが用いられている。その一般的な結合方法では、光ファイバアレイの入射端を半導体レーザアレイの発光面にできるだけ近づけて配置し、両者を突き合わせることで光結合させている。このような光結合構造において、より効率よく光結合させるためには、光ファイバアレイ上に並べられる光ファイバを、半導体レーザアレイの発光点の周期に合わせて、できるだけ精度よく配置しなければならない。
【０００３】
従来の一般的な光ファイバアレイには、光ファイバ固定用溝が設けてあり、この溝を利用して光ファイバを配置するようになっている。光ファイバを精度よく配置するためには、光ファイバアレイ上の光ファイバ固定用溝を極めて小さい機械的公差で作製する必要がある。このため、一般的に光ファイバ固定用溝は、エッチングや研削による加工方法で作製されている。このような光ファイバアレイ構造は、これまでに様々な形状のものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】米国特許第５７３４７６６号明細書
【特許文献２】実開平５−１１１１０号公報
【特許文献３】特開平５−９３８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、極めて小さい機械的公差をもって作製された光ファイバ固定用溝を有する光ファイバアレイを製造するのは容易ではなく、製造コストが高くなってしまう。また、エッチングや研削により作製する必要があるため、その材質も限られる。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、安価で容易に製造できる光ファイバアレイ等の光結合素子とその製造方法及びその利用の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、光結合素子基部が収まる凹部と、光ファイバ固定用溝を有し、前記凹部の両側に配置された架設部とを有する製造治具を用い、前記光ファイバ固定溝に光ファイバを固定するとともに、前記凹部に光結合素子基部を収容して光結合素子基部の表面に光ファイバを接触せしめ、次いで光結合素子基部の表面に光ファイバを接着固定し、次いで接着固定された光ファイバの一端側に光入射可能な端面処理を施して光結合素子を得ることを特徴とする光結合素子の製造方法を提供する。
また本発明は、前記製造方法により製造された、光ファイバ固定用溝を有しない光結合素子を提供する。
本発明の光結合素子において、この光結合素子が複数本の光ファイバが並列状態で固定された光ファイバアレイであることが好ましい。
また本発明は、前記光結合素子と半導体レーザアレイとを備え、光結合素子と半導体レーザアレイとを光結合することにより光ファイバに高出力レーザ光を導波させる高出力光源を提供する。
さらに本発明は、前記高出力光源を励起用光源として用いる固体レーザシステムを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光結合素子の製造方法によれば、光結合素子基部を収容する凹部を有する製造治具に光ファイバを架設するための位置精度の高い光ファイバ固定用溝を設けることにより、光結合素子基部には光ファイバ固定用溝を設けることなく、光結合素子基部の表面に製造治具に架設した光ファイバを接着固定することで、低コストで簡単に光ファイバアレイ等の光結合素子を製造することができる。
また、光結合素子基部には光ファイバ固定用溝を設ける必要がなくなったことで、光結合素子基部の材料の選択自由度が広がり、例えば加工性に富んだステンレス鋼を光結合素子基部材料として用いることが可能となる。これにより、安価で精度の高い光結合素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の光結合素子の製造方法の一例を説明するための平面図、図２は本発明の光結合素子の一例を示す斜視図、図３は本発明の製造方法において好適に用いられる製造治具の斜視図である。これらの図中、符号１は製造治具、２は凹部、３は光ファイバ、４は光ファイバ固定溝、５は架設部、６は光結合素子基部、７は台座、８は光結合素子（光ファイバアレイ）である。
【０００９】
本発明の製造方法では、図３に示すような製造治具１を用いる。この製造治具１は、中央に光結合素子基部６を収容するための凹部２を有する平面視コ字状をなしており、その凹部２の両側には、複数の光ファイバ固定用溝４を有する架設部５が突設されている。これらの架設部５は、凹部２に光結合素子基部６を収容した状態で、光結合素子基部６の上面に架設した光ファイバ３を接触させることができるような突出高さ、溝深さ及び配置位置で設けられている。
【００１０】
それぞれの架設部５に設けられた光ファイバ固定用溝４は、複数の架設部５の光ファイバ固定用溝４に光ファイバ３を固定した状態で、光結合素子基部６の上面に対し、適切な位置及び配置間隔となるよう精密に位置調整されている。この光ファイバ固定用溝４の溝形状は、使用する光ファイバ３の形状に適したものとする。例えば、断面形状が円形である丸光ファイバを使用するときはＶ字形溝、断面形状が四角形である矩形光ファイバの場合は矩形形溝にする。
【００１１】
本例示においては、それぞれの架設部５に多数の光ファイバ固定用溝４を、多数の光ファイバ３を正確に並列した状態で架設し、多数の光ファイバ３が接着固定された光結合素子８（光ファイバアレイ）を製造する場合を示しているが、光ファイバ３の本数は特に限定されるものではなく、製造する光結合素子８の種類に応じて１本又は複数本とすることができる。
【００１２】
この製造治具１の凹部２に収容される光結合素子基部６は、その上面側に突出した複数の台座７を備えている。これらの台座７は突出高さを一定としても良いし、或いは図２に示すように一部の被覆を除去した光ファイバ３を台座７上に接着固定した際に、光ファイバ３の裸線部分３ａ（被覆除去部分）を接着固定する台座部分よりも、光ファイバ３の被覆部分３ｂを接着固定する台座部分の突出高さが低くなるよう、適宜調整して形成することができる。
【００１３】
本発明において、光結合素子基部６には光ファイバ固定用溝を設ける必要がなくなったことから、光結合素子基部６の材料の選択自由度が広がり、従来より基部材料として用いられるシリコン、セラミックス、石英ガラスなどの他に、加工性に富んだステンレス鋼などを光結合素子基部材料として用いることが可能となる。
【００１４】
前述した製造治具１と光結合素子基部６とを用い、本発明の製造方法に従って光結合素子を製造する手順を説明する。
まず、製造治具１の架設部５に複数本の光ファイバ３を並列状態で固定する。この光ファイバ３は、光結合素子８の種類に応じて各種の光ファイバの中から選択使用でき、例えばシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、高出力レーザ用大口径光ファイバなどを用いることができる。また架設した光ファイバ３は、端面処理する側の被覆の一部を除去しておく。
【００１５】
次いで、図１に示すように、製造治具１の凹部２に光結合素子基部６を収容する。この光結合素子基部６を収容し、必要に応じて図示しない押圧手段によって光ファイバを下方に押圧した際、光結合素子基部６の台座７上面には、架設した光ファイバ３が接触する。
【００１６】
次いで、光結合素子基部６の台座７上面に接触した光ファイバ３を台座７に接着固定する。この接着固定は、光ファイバと各種光部品との接着用に用いられている従来公知の各種接着剤を用いて行うことができ、その接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ウレタン系接着剤、ホットメルト系接着剤などが挙げられる。
【００１７】
次いで、光結合素子基部６の台座７上面に接着固定した光ファイバ３の一方側を適当な位置で切断し、光ファイバ３の他方側を架設部５の光ファイバ固定溝４から外し、製造治具１から、光結合素子８を取り外す。
次いで、この光結合素子８に接着固定された光ファイバ３の一端側に光入射可能な端面処理を施し、これによって図２に示す光結合素子８が得られる。この端面処理は、光結合素子基部６の一端側を光ファイバ３の端面とともに研磨加工するなどの方法により行うことができる。
【００１８】
前述したように製造された図２に示す光結合素子８は、光結合素子基部６の台座７上面に多数の光ファイバ３が並列状態で接着固定されてなり、この光結合素子基部６自体には光ファイバ固定用溝を有しないことを特徴としている。光結合素子８に固定された光ファイバ３は、半導体レーザアレイの発光点の周期に合わせて精度よく配置されている。各光ファイバ３の端面は、半導体レーザアレイの発光点から出射されたレーザ光が効率よく入射されるように、反射防止膜や斜め研磨等の反射防止のための端面処理を施すことができる。本発明の光結合素子８は、光ファイバアレイなどの光結合素子を使用する光通信分野、光応用分野などに適用することができ、例えば光導波路と光ファイバとを結合させる場合にも利用できる。
【００１９】
この光結合素子８は、光結合素子基部６に光ファイバ固定用溝を有していないので、安価で簡単に製造することができる。
また光結合素子基部６に光ファイバ固定用溝を形成する必要がないので、光結合素子基部６の材料の選択自由度が広がり、例えば加工性に富んだステンレス鋼を光結合素子基部材料として用いることが可能となる。これにより、安価で精度の高い光結合素子８を提供することができる。
【実施例】
【００２０】
図１に示す本発明の製造方法に従い、光結合素子として図２に示す構造の光ファイバアレイを製造した。
使用した製造治具は、図３に示すコ字状であり、長さ１３２ｍｍ、幅５０ｍｍ、架設部上端までの高さ６．５ｍｍ、凹部３０ｍｍ×１７ｍｍ、架設部の幅０．５ｍｍである。３本の架設部に５００μｍ間隔で深さ５００μｍのＶ溝を１９本形成した。このＶ溝の機械公差は２０μｍ以内であった。
この製造治具の架設部に、シングルモード光ファイバ（クラッド外径１２５μｍ、被覆外径０．２５ｍｍ）を１９本並列状態で架設した。
次に、製造治具の凹部にステンレス鋼製の光結合素子基部（長さ１０ｍｍ，幅２５ｍｍ、高さ６ｍｍ）を収容し、その上面に接触した光ファイバをアクリル系接着剤で台座上に接着固定した。
次に、光結合素子基部６の一端の位置で光ファイバを切断し、さらに光結合素子基部６の一端側を鏡面研磨して、光ファイバの端面処理を行い、光ファイバアレイを製造した。
【００２１】
図４に、本実施例により製造された光ファイバアレイ端面における光ファイバ位置について、設計中心位置からのずれ量のヒストグラムを示す。図４（ａ）は水平方向のずれの度数分布、（ｂ）は垂直方向のずれの度数分布を示す。
本製造方法により、水平・垂直方向に±３μｍ以下の精度で光ファイバを配置できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光結合素子の製造方法の一例を説明する平面図である。
【図２】本発明の光結合素子の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の製造方法において好適な製造治具を例示する斜視図である。
【図４】本発明に係る実施例の結果を示し、製造した光結合素子における光ファイバのずれ量のヒストグラムである。
【符号の説明】
【００２３】
１…製造治具、２…凹部、３…光ファイバ、４…光ファイバ固定溝、５…架設部、６…光結合素子基部、７…台座、８…光結合素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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