(57)【要約】【課題】良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品を提供する。【解決手段】ロッドレンズ２の端面と光ファイバ３の端面に少なくとも１光束のレーザ光５を照射することによりロッドレンズ２の端面と光ファイバ３の端面とを融着させるレーザ発振器４と、融着を行うにあたって、レーザ光５の照射によりロッドレンズ２の光ファイバ３側の端部に生ずる形状変化を観測するＣＣＤカメラ９と、ＣＣＤカメラ９の観測結果に基づいてレーザ発振器４を制御し、ロッドレンズ２の光ファイバ３側の端部に湾曲面を形成させる制御部１１とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、
直径が前記第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品と
を備え、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着され、
前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。
【請求項２】
前記湾曲面上の第１の点と該湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように該湾曲面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の融着光部品。
【請求項３】
前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から該第１の光部品と該第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と前記湾曲面とが交わる第１の点と、前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から前記半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と前記湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように該湾曲面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の融着光部品。
【請求項４】
第１の光ファイバと、
直径が前記第１の光ファイバより大である第２の光ファイバと
を備え、
前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面とが融着され、
前記第２の光ファイバにおける前記第１の光ファイバ側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。
【請求項５】
第１の光機能素子と、
直径が前記第１の光機能素子より大である第２の光機能素子と
を備え、
前記第１の光機能素子の端面と前記第２の光機能素子の端面とが融着され、
前記第２の光機能素子における前記第１の光機能素子側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。
【請求項６】
１本の光ファイバからなる第１の光部品と、
並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品と
を備え、
前記光ファイバ全ての直径が同一であり、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着され、
前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。
【請求項７】
１個の光機能素子からなる第１の光部品と、
並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品と
を備え、
前記光機能素子全ての直径が同一であり、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着され、
前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。
【請求項８】
並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、直径が前記第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品とを備え、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。
【請求項９】
前記融着を行うにあたって、前記湾曲面上の第１の点と該湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように前記湾曲面を形成させることを特徴とする請求項８に記載の融着光部品製造方法。
【請求項１０】
前記融着を行うにあたって、前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から該第１の光部品と該第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と前記湾曲面とが交わる第１の点と、前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から前記半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と前記湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように該湾曲面を形成させることを特徴とする請求項８又は９に記載の融着光部品製造方法。
【請求項１１】
第１の光ファイバと、直径が前記第１の光ファイバより大である第２の光ファイバとを備え、前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面とを加熱することにより該第１の光ファイバの端面と該第２の光ファイバの端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第２の光ファイバにおける前記第１の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。
【請求項１２】
第１の光機能素子と、直径が前記第１の光機能素子より大である第２の光機能素子とを備え、前記第１の光機能素子の端面と前記第２の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第１の光機能素子の端面と前記第２の光機能素子の端面とを加熱することにより該第１の光機能素子の端面と該第２の光機能素子の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第１の光機能素子と前記第２の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第２の光機能素子における前記第１の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。
【請求項１３】
１本の光ファイバからなる第１の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品とを備え、前記光ファイバ全ての直径が同一であり、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。
【請求項１４】
１個の光機能素子からなる第１の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品とを備え、前記光機能素子全ての直径が同一であり、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。
【請求項１５】
並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、直径が前記第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品とを備え、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
【請求項１６】
前記観測制御手段は、前記融着手段に前記融着を行わせるにあたって、前記湾曲面上の第１の点と該湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように前記湾曲面を形成させることを特徴とする請求項１５に記載の融着光部品製造装置。
【請求項１７】
前記観測制御手段は、前記融着手段に前記融着を行わせるにあたって、前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から該第１の光部品と該第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と前記湾曲面とが交わる第１の点と、前記第１の光部品の長手方向に平行、且つ該第１の光部品の外周面から前記半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と前記湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の前記第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように該湾曲面を形成させることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の融着光部品製造装置。
【請求項１８】
第１の光ファイバと、直径が前記第１の光ファイバより大である第２の光ファイバとを備え、前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第１の光ファイバの端面と前記第２の光ファイバの端面とを加熱することにより該第１の光ファイバの端面と該第２の光ファイバの端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第２の光ファイバにおける前記第１の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
【請求項１９】
第１の光機能素子と、直径が前記第１の光機能素子より大である第２の光機能素子とを備え、前記第１の光機能素子の端面と前記第２の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第１の光機能素子の端面と前記第２の光機能素子の端面とを加熱することにより該第１の光機能素子の端面と該第２の光機能素子の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第１の光機能素子と前記第２の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第２の光機能素子における前記第１の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
【請求項２０】
１本の光ファイバからなる第１の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品とを備え、前記光ファイバ全ての直径が同一であり、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
【請求項２１】
１個の光機能素子からなる第１の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品とを備え、前記光機能素子全ての直径が同一であり、前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第１の光部品の端面と前記第２の光部品の端面とを加熱することにより該第１の光部品の端面と該第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第１の光部品と前記第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第２の光部品における前記第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドレンズやプリズム等の光機能素子又は光ファイバを含む光部品同士を融着接続した融着光部品、この融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
はじめに以降の説明おいて用いる用語の定義付けを行う。  
まず、光機能素子とは、ロッドレンズやプリズム等の総称である。また、光部品とは、少なくとも１個の光機能素子又は少なくとも１本の光ファイバを指す。また、融着光部品とは、上記の光部品同士を融着接続したものである。
【０００３】
この融着光部品の一例としては、ロッドレンズ（第１の光部品）に光ファイバ（第２の光部品）を接続した光ファイバコリメータが挙げられる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
上記の従来技術においては、光機能素子と光ファイバにレーザ光を照射し、これらを融着接続する方法が用いられている。
【特許文献１】特許２００２−３７２６０４号公報
【特許文献２】米国特許第６３６００３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光機能素子と光ファイバを融着接続するにあたって、レーザの照射光量や照射時間等が不充分であると、光機能素子の光ファイバ側の端部（融着部）が充分に融解していない状態で両者が接続されてしまう。
【０００６】
この場合、融着部が充分な引張り強度を有していないため、ピグテイル部（光ファイバ）等に引張り応力が作用した際に、融着部が破断してしまう場合があり、充分な機械的信頼性を有しているとはいえない。
【０００７】
また、上記の機械的信頼性は、照射光量の増加や照射時間の延長等により確保することも可能であるが、これらが過多であると、光機能素子が過剰に融解し、屈折率等の光学特性が変化してしまうため、出射光の配光分布がガウシアン分布から大きくずれ、結合損失が増加してしまう。したがって、良好な光学特性を得ることができない。
【０００８】
このような事情に鑑み本発明は、良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品、ならびに前記の融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、直径が第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品とを備え、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着され、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、湾曲面上の第１の点と湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の発明において、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から第１の光部品と第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と湾曲面とが交わる第１の点と、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、第１の光ファイバと、直径が第１の光ファイバより大である第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とが融着され、第２の光ファイバにおける第１の光ファイバ側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の本発明は、第１の光機能素子と、直径が第１の光機能素子より大である第２の光機能素子とを備え、第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とが融着され、第２の光機能素子における第１の光機能素子側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の本発明は、１本の光ファイバからなる第１の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着され、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項７に記載の本発明は、１個の光機能素子からなる第１の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着され、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
【００１６】
請求項８に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、直径が第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品とを備え、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００１７】
請求項９に記載の本発明は、請求項８に記載の発明において、融着を行うにあたって、湾曲面上の第１の点と湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００１８】
請求項１０に記載の本発明は、請求項８又は９に記載の発明において、融着を行うにあたって、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から第１の光部品と第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と湾曲面とが交わる第１の点と、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００１９】
請求項１１に記載の本発明は、第１の光ファイバと、直径が第１の光ファイバより大である第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とを加熱することにより第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とを融着させ、加熱されることにより第１の光ファイバと第２の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第２の光ファイバにおける第１の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２０】
請求項１２に記載の本発明は、第１の光機能素子と、直径が第１の光機能素子より大である第２の光機能素子とを備え、第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とを加熱することにより第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とを融着させ、加熱されることにより第１の光機能素子と第２の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第２の光機能素子における第１の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２１】
請求項１３に本発明は、１本の光ファイバからなる第１の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２２】
請求項１４に記載の本発明は、１個の光機能素子からなる第１の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２３】
請求項１５に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第１の光部品と、直径が第１の光部品より大である光機能素子からなる第２の光部品とを備え、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２４】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１５に記載の発明において、観測制御手段は、融着手段に融着を行わせるにあたって、湾曲面上の第１の点と湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２５】
請求項１７に記載の本発明は、請求項１５又は１６に記載の発明において、観測制御手段は、融着手段に融着を行わせるにあたって、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から第１の光部品と第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と湾曲面とが交わる第１の点と、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
【００２６】
請求項１８に記載の本発明は、第１の光ファイバと、直径が第１の光ファイバより大である第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とを加熱することにより第１の光ファイバの端面と第２の光ファイバの端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第１の光ファイバと第２の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第２の光ファイバにおける第１の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２７】
請求項１９に記載の本発明は、第１の光機能素子と、直径が第１の光機能素子より大である第２の光機能素子とを備え、第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とを加熱することにより第１の光機能素子の端面と第２の光機能素子の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第１の光機能素子と第２の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第２の光機能素子における第１の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２８】
請求項２０に記載の本発明は、１本の光ファイバからなる第１の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第２の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
【００２９】
請求項２１に記載の本発明は、１個の光機能素子からなる第１の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第２の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを加熱することにより第１の光部品の端面と第２の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第１の光部品と第２の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第２の光部品における第１の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、光部品同士を融着接続するにあたって、一方の光部品における他方の光部品側の端部に湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
【００３１】
また、湾曲面上の第１の点と湾曲面上の第２の点とを結ぶ直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
【００３２】
また、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から第１の光部品と第２の光部品の半径差の約１／３の距離分離隔した第１の直線と湾曲面とが交わる第１の点と、第１の光部品の長手方向に平行、且つ第１の光部品の外周面から半径差の約２／３の距離分離隔した第２の直線と湾曲面とが交わる第２の点とを結ぶ第３の直線の第１の光部品の外周面に対する傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内に収まるように上記の湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
【００３３】
また、充分な融着強度が確保されているため、引張りスクリーニング試験を行う必要がなくなり、製造工数を削減できる。
【００３４】
また、光学特性の測定が不要となるため製造工数の削減が可能となる。
【００３５】
以上の点から、良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品、ならびにこの融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を用いつつ本発明の融着光部品、融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置についての説明を行う。  
本発明は、光部品同士を融着接続するにあたって、充分な引張り強度と良好な光学特性を両立させるものであるが、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
また、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
【実施例】
【００３８】
図１は、本発明の一実施例に係る融着光部品製造装置１の構成を示す図である。  
なお、本実施例においては、融着光部品として光ファイバコリメータを作製する場合を示す。この光ファイバコリメータは、光ファイバ中を伝搬してきた信号光を拡散させることなく、平行光として自由空間に取り出すためのものである。
【００３９】
融着光部品製造装置１は、ＣＯ2レーザ光５（以下、レーザ光５とする）を出力するレーザ発振器４と、このレーザ光５を二分岐するハーフミラー６と、レーザ光５を全反射する全反射ミラー７と、レーザ光５の光束径を絞る集光レンズ８と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ９ａ及び９ｂ（以下、適宜これらを“ＣＣＤカメラ９”と総称する）と、演算部１０と、制御部１１とを少なくとも有する。
【００４０】
この融着光部品製造装置１により作製されるコリメートレンズの構成要素であり、融着接続されるロッドレンズ２（第１の光部品）及び２本の光ファイバ３（第２の光部品）は、この装置内に図示しない固定具により其々固定される。
【００４１】
上記の固定具は、可動式であり、これによりロッドレンズ２と光ファイバ３の位置合わせが行われる。
【００４２】
また、並列配置された２本の光ファイバ３の端面は、ロッドレンズ２の端面に対向且つ接触した状態で配置されている。なお、ロッドレンズ２に対向配置されている光ファイバ３の先端部は、被覆が一定長剥がされて光ファイバ素線が露出されている。
【００４３】
上記のハーフミラー６は、レーザ発振器４の出射口近傍に配置され、出力されたレーザ光を５０％ずつに分岐させるものである。全反射ミラー７は、ハーフミラー６で分岐された２本（光束）のレーザ光５をロッドレンズ２と光ファイバ３の接触部にまで等距離で反射させながら伝播させる。なお、レーザ光の波長は、例えば１０、６μｍである。
【００４４】
また、ＣＣＤカメラ９は、レーザ光５の照射により加熱され、これにより融解するロッドレンズ２及び光ファイバ３の接触部分、つまり融着接続部分の形状変化を観測する。
【００４５】
演算部１０は、ＣＣＤカメラ９の観測結果を数値化し、制御部１１は、演算部１０により数値化されたデータに基いて、レーザ発振器４のレーザ照射のＯＮ・ＯＦＦ、照射強度照射時間及び照射強度を制御する。さらに、制御部１１は、上記の固定具の位置、つまりロッドレンズ２及び光ファイバ３の位置も制御する。  
なお、上記の融着接続部分の形状観測等の詳細は後述する。
【００４６】
また、本実施例においては、ロッドレンズ２の主成分は石英ガラスであり、その直径は約４００μｍ、光ファイバ３の直径は約１２５μｍである場合を例とする。また、光ファイバ３の数量は自由に変更可能であり、１本や３本以上とすることもできる。
【００４７】
また、従来の技術、特に上記の引用文献２に記載の技術においては、接続を行うにあたって、光学特性に影響を与えることを防止するために、接続部分に湾曲面が形成されないようにしている。
【００４８】
しかし、本発明においては、ロッドレンズ２と光ファイバ３を融着させるにあたって、ロッドレンズ２の光ファイバ３側の端部に湾曲面を形成させることにより充分な融着強度を確保する。また、この湾曲面は、光学特性に影響を与えないように形成される。  
なお、上記の湾曲面の詳細については後述する。
【００４９】
ＣＣＤカメラ９ａ及び９ｂは、上記の湾曲面の生成状況を観測するためのものであり、図２に示すように、ロッドレンズ２及び３を互いに直交する２方向から観測可能な位置に配置されている。
【００５０】
また、上記のように配置されたＣＣＤカメラ９ａ及び９ｂは、図３に示すように、レーザ光５がロッドレンズ２及び光ファイバ３に照射された際のＡ及びＢの部分の形状変化を観測することにより湾曲面の生成状況を観測する。  
なお、上記のレーザ発振器は請求項に記載の融着手段に含まれる。
【００５１】
図４（ａ）から（ｆ）は、レーザ照射により与えられた熱量と融着接続部の形状との関係を示す図である。なお、図４（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）の横軸及び縦軸の単位はμｍである。
【００５２】
図４（ａ）及び（ｂ）は、与えられた熱量が不足している場合を示しており、この場合は、湾曲面が充分に生成されていないため、ロッドレンズ２と光ファイバ３が融着されない場合や、融着されていても融着強度が弱い場合がある。  
なお、この場合はさらにレーザ光５を照射することにより湾曲面を適切化する。
【００５３】
図４（ｃ）及び（ｄ）は、与えらえた熱量が適切である場合を示しており、湾曲面が適切な形状で生成されており、このため、融着強度が確保され、且つ光学特性に深刻な影響も生じない。
【００５４】
図４（ｅ）及び（ｆ）は、与えられた熱量が過多である場合を示しており、端部が過剰に融解しているため、光学特性に深刻な影響が生ずる。
【００５５】
また、上記の熱量は、図１のレーザ光５の光束（ビーム）径、照射強度、照射時間、照射角度等を調整することにより変更可能であり、本実施例においては、適切な熱量をロッドレンズ２と光ファイバ３の接触部に与えるにあたって、レーザ光５の光束径を約３．５ｍｍ以下、照射強度を約０．５Ｗから約３．５Ｗの範囲内、照射時間を約２秒から約１５秒の範囲内、照射角度を約２５°から約７０°の範囲内に設定した。
【００５６】
また、本発明においては、適正な熱量が与えられて適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを湾曲面の「傾き（傾き角度）」を指標として判断する。
【００５７】
この傾きは、図１のＣＣＤカメラ９により得られた画像画像データを基に演算部１０により求められる。  
なお、上記のＣＣＤカメラ９、演算部１０及び制御部１１は請求項に記載の観測制御手段に含まれる。
【００５８】
次に、図５を参照しつつ上記の傾きの詳細について説明する。  
本発明における傾きとは、図中の点Ｄと点Ｈとを結ぶ直線Ｇの光ファイバ３の外周面に対する傾きθを指す。
【００５９】
上記の点Ｄは、光ファイバ３の長手方向に平行、且つ光ファイバ３の外周面からレンズとファイバの半径差の１／３（１／３Δ）の距離分離隔した直線Ｃと湾曲面Ｆとが交わる点である。
【００６０】
なお、ここでいう半径差とは、上記のＣＣＤカメラ９から観測された画像における見かけ上のレンズ外径と、同じく見かけ上のファイバ外径（本実施例においては２本の光ファイバを１本とみなす）との差に１／２を乗じた値を指す。
【００６１】
また、点Ｈは、光ファイバ３の長手方向に平行、且つ光ファイバ３の外周面からレンズとファイバ半径差の２／３（２／３Δ）の距離分離隔した直線Ｅと湾曲面Ｆとが交わる点である。
【００６２】
次に、図６を参照しつつ図４に示した湾曲面の形状と傾き角度の関係について説明する。  
図中のＨは、適切な湾曲形状を示しているが、熱量が少ない場合（線Ｋ、Ｌ及びＭ）は、ロッドレンズ２と光ファイバ３の外径差が残ったまま階段状になっており、前記の傾きは約９０°となる。
【００６３】
これに対して、熱量が多い場合（線Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｑ、Ｒ及びＳ）は、端部の角が過度に融解しており、光ファイバ３からロッドレンズ２の外径まで緩やかなテーパ状になっている様子が確認でき、傾きは約３０°以上約４０°未満となる。
【００６４】
次に、ロッドレンズ２の端部における湾曲面の適切な傾き角度について説明する。  
図７に示すとおり、挿入損失が充分に小さくなる（約０．３ｄＢ以下）際の傾き角度は、４０°以上である。
【００６５】
また、角度が７０度以上の場合においては、引張強度が弱くなる（４５０ｇｆ以下）ことがある。
【００６６】
したがって、上記の点から、充分な引張り強度を確保しつつ良好な光学特性を得る為には、融着接続部におけるロッドレンズ２の湾曲面の傾き角度が約４０°から約７０°の範囲内にあれば良いと判断することができる。
【００６７】
また、上記のように融着強度を保証できるので、引張りスクリーニング試験を行う必要がなくなり、製造工数の削減が可能となる。
【００６８】
また、光学特性の測定が不要となるため製造工数の削減が可能となる。
【００６９】
また、演算部１０により求められた傾き角度が所定の範囲内にない場合、制御部１１は、照射時間あるいは照射強度が不足していたと判断し、次回の融着接続実行時にこれらを補正する。
【００７０】
なお、上記の実施例においては、第１の光部品が１個のロッドレンズ２であり、第２の光部品が２本の光ファイバ３である場合を示したが、これに限定されない。
【００７１】
例えば、図８（ａ）に示すように、第１の光部品と第２の光部品の其々が１個のロッドレンズ２あるいは１本の光ファイバ３であり、第１の光部品と第２の光部品の直径が異なる場合にも本発明は適用可能である。なお、この場合、図中のＵ及びＶの部分の形状変化を観測する。
【００７２】
また、図８（ｂ）に示すように、第１の光部品が１個のロッドレンズ２あるいは１本の光ファイバ３であり、第２の光部品が並列配置された少なくとも２個のロッドレンズ２あるいは少なくとも２本の光ファイバ３であり、さらに全てのロッドレンズ２あるいは全ての光ファイバ３の直径が同一である場合にも本発明は適用可能である。なお、この場合、図中のＷ及びＸの部分の形状変化を観測する。
【００７３】
また、上記の実施例において、図１のロッドレンズ２と光ファイバ３の接触部に与えられた熱量が多い場合、ロッドレンズ２の融解量が増加し、この融解部分が融解した光ファイバ３側に移動し、融着部分付近が太くなるため、この光ファイバ３の外径の変化を観測し、これに基づいて融着の際の熱量調整ならびに湾曲面の生成を行う構成とすることもできる。
【００７４】
また、上記の実施例においては、レンズの融解状態を観測し、適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断するにあたって、湾曲面の傾きを指標として用いる場合を示したが、これに限定されず、ロッドレンズ２の端部の融解状態を一般的に数値化する方法であれば、様々なパラメータを用いることができる。
【００７５】
例えば、図５に示した点Ｄと点Ｈの位置関係、つまり２点間の距離や角度を指標として適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
【００７６】
また、図５に示したＩの部分とＪの部分との面積比を求め、これの変化を指標として適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
【００７７】
また、図６の円Ｔに囲まれた部分に着目し、この部分の面積の増加の程度や傾きを観測することにより適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
【００７８】
また、図１に示した融着光部品製造装置１は、光ファイバ３の一方に試験光を入射させる光源、ロッドレンズ２の光ファイバ３側とは反対の端面に設けられ、光ファイバ３及びロッドレンズ２内を伝播し、外部出射された試験光を反射させる反射板、この反射板により反射され、ロッドレンズ２及びもう一方の光ファイバ３内を伝播し、外部に出射された試験光を検出するパワーメータ等を有する構成とすることもできる。
【００７９】
上記の構成をとることにより、例えば、ロッドレンズ２の光学特性を計測しながら湾曲面の生成を行うことが可能となる。
【００８０】
また、ロッドレンズ２と光ファイバ３を融着させるにあたっては、両者は接触させる前に、ロッドレンズ２を一旦融解させ、その後に光ファイバ３を接触させてから、融着接続の本作業を実施することも可能であるし、事前にロッドレンズ２を融解させずに、作業の初期段階から両者を接触させておくことも可能である。
【００８１】
なお、上記の実施例においては、融着手段としてレーザ発振器４を有する場合を示したが、これに限定されず、レーザ発振器４に代えてアーク放電溶接機等を有する構成とすることもできる。
【００８２】
また、上記の融着光部品製造装置により作製された融着光部品、融着光部品製造装置を用いた融着光部品製造方法も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施例に係る融着光部品製造装置の斜視図である。
【図２】図１のＣＣＤカメラとロッドレンズ２及び３との位置関係を示す図である。
【図３】図１のロッドレンズ２及び光ファイバ３の斜視図である。
【図４】図１のロッドレンズの融解状態変化を示す図である。
【図５】図１のロッドレンズの融解部分の傾きを示す図である。
【図６】図１のロッドレンズの形状変化とレーザ出力との関係を示す図である
【図７】図１のロッドレンズの融解部分の傾きと結合損失・破断強度との関係を示す図である。
【図８】他の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    融着光部品製造装置
２    ロッドレンズ
３    光ファイバ
４    レーザ発振器
５    レーザ光
６    ハーフミラー
７    全反射ミラー
８    集光レンズ
９ａ、９ｂ    ＣＣＤカメラ
１０    演算部
１１    制御部
【図１】
2005241822.tif 000003
【図２】
2005241822.tif 000004
【図３】
2005241822.tif 000005
【図４】
2005241822.tif 000006
【図５】
2005241822.tif 000007
【図６】
2005241822.tif 000008
【図７】
2005241822.tif 000009
【図８】
2005241822.tif 000010