(57)【要約】【課題】  テープファイバへの適用の作業が容易な光コリメータおよびこれを用いた光部品を提供する。【解決手段】  複数の光ファイバ１３が一括的に被覆されてなるテープファイバ１２と、該テープファイバ１２の各光ファイバ１３の端面１３ａに接続された複数のコリメートレンズ１１とを具備する光コリメータ１０を用いる。また、複数の光ファイバ２３、２５が一括的に被覆されてなる第１および第２のテープファイバ２２、２４と、該テープファイバ２２、２４の各光ファイバ２３、２５の端面２３ａ、２５ａに接続された複数のコリメートレンズ２１とを具備し、前記コリメートレンズ２１は同じ側の端面２１ｂに前記第１のテープファイバ２２のいずれかの光ファイバ２３と前記第２のテープファイバ２４のいずれかの光ファイバ２５とが接続された光コリメータ２０を用いる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバが一括的に被覆されてなるテープファイバと、該テープファイバの各光ファイバの端面に接続された複数のコリメートレンズとを具備することを特徴とする光コリメータ。
【請求項２】
複数の光ファイバが一括的に被覆されてなる第１および第２のテープファイバと、該テープファイバの各光ファイバの端面に接続された複数のコリメートレンズとを具備し、前記コリメートレンズはそれぞれ同じ側の端面に前記第１のテープファイバのいずれかの光ファイバと前記第２のテープファイバのいずれかの光ファイバとが接続されていることを特徴とする光コリメータ。
【請求項３】
前記コリメートレンズが石英ガラスを主成分とするものであり、前記光ファイバの端面と前記コリメートレンズとが直接融着接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光コリメータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光コリメータと、前記光コリメータに向かい合って配置される他の光コリメータと、前記両光コリメータの間に挿入された光機能素子とを備えることを特徴とする光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野で使用される光機能部品に関し、特に、コリメートレンズによって光ファイバの光結合を行う光コリメータおよびこれを用いた光部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長の異なる複数の光信号を双方向または一方向に多重伝送する波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing、以下「ＷＤＭ」と略す）技術が普及しつつある。ＷＤＭ技術においては、波長の異なる複数の光信号を合波して波長多重された光信号に合成したり、波長多重された光信号を波長の異なる複数の光信号に分波したりするため、光合分波器が用いられている。
光合分波器としては、図４に示すように、２個の光ファイバコリメータ１１０、１２０（以下、単に「光コリメータ」という場合がある）を互いに対向するように配置して、その間に誘電体多層膜フィルタ等の光機能素子１０２を配置した構成の光合分波器１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に示す光合分波器１０１は、光合分波機能を有する光機能素子１０２と、この光機能素子１０２の両側に配置された第１および第２のコリメートレンズ１１１、１２１とを備える。これら光機能素子１０２ならびに第１および第２のコリメートレンズ１１１、１２１は、筒状のホルダ１０３内に収容されている。
第１のコリメートレンズ１１１の前記光機能素子１０２に対して反対側の端面には、フェルール１１２が接合されている。このフェルール１１２には、Ｃポートとなる光ファイバ１１３が挿入され、接着剤などにより第１のコリメートレンズ１１１と接続されている。第１の光コリメータ１１０は、前記第１のコリメートレンズ１１１とフェルール１１２とＣポートの光ファイバ１１３とから構成されている。
第２のコリメートレンズ１２１の前記光機能素子１０２に対して反対側の端面には、フェルール１２２が接合されている。このフェルール１２２には、Ｂポートとなる光ファイバ１２３およびＡポートとなる光ファイバ１２５が各々別個に挿入され、接着剤などにより第２のコリメートレンズ１２１と接続されている。第２の光コリメータ１２０は、前記第２のコリメートレンズ１２１とフェルール１２２とＢポートの光ファイバ１２３とＡポートの光ファイバ１２５とから構成されている。
このような光合分波器１０１によれば、Ａポート１２５から波長多重化された光（例えばλ１＋λ２）を入射させると、この光は、第２のコリメートレンズ１２１を介して光機能素子１０２に照射され、波長に応じて光機能素子１０２により分波される。光機能素子１０２に反射された光λ１はＢポート１２３に出射され、光機能素子１０２を透過した光λ２は第１のコリメートレンズ１１１を介してＣポート１１３に出射される。
逆に、Ｂポート１２３に波長λ１の光を入射するとともに、Ｃポート１１３に波長λ２の光を入射すると、これらの光λ１、λ２は光機能素子１０２により合波されて、Ａポート１２５から波長多重化された光（λ１＋λ２）として出射される。
【０００４】
ＷＤＭ技術の適用範囲が基幹系ネットワークのみならず、アクセス系ネットワークへと拡大しつつある現在では、光合分波器等の光部品に対して、小型化、高密度化、低価格化（低コスト化）の要求が以前にも増して高まっている。同時に、テープファイバを使用している光通信システムにおいては、テープファイバの光ファイバ心数（例えば２心、４心、８心など）に対応した数の光合分波器が搭載された光合分波モジュールが求められている。
従来の光合分波モジュールの一例を図５に示す。図５に示す光合分波モジュール２０１においては、箱体２０３内にテープファイバの光ファイバ心数と同数の光合分波器２０２が整列されており、これら光合分波器２０２の両側から引き出された光ファイバ２１３、２２３、２２５が、それぞれ光合分波器２０２にとってのＡポート２２５、Ｂポート２２３、Ｃポート２１３とに対応するようにテープ化され、テープファイバ２１２、２２２、２２４となっている。
【特許文献１】米国特許第４２１３６７７号明細書
【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、図５に示すような光合分波モジュールでは、光ファイバの取り回しや光ファイバのテープ化などの組立作業が面倒であり、また、これらの作業中に光ファイバを傷つけてしまうことがあった。
光合分波モジュールを実現する他の方法としては、図５に示す光合分波モジュールにおける光合分波器の代わりに光ファイバカプラを使用して構成したものや、平面型光導波路（ＰＬＣ：planer lightwave circuit）によって合分波の機能を実現したもの等もある。しかし、これらの方法では、透過損失やアイソレーションといった光学特性に関して要求を満たすことができない場合もある。また、光ファイバカプラを用いて構成した光合分波モジュールの場合、図５に示す光合分波モジュールと同様に、光ファイバの取り回しや光ファイバのテープ化などの作業が面倒であるなどの不都合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、テープファイバへの適用の作業が容易な光コリメータおよびこれを用いた光部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、複数の光ファイバが一括的に被覆されてなるテープファイバと、該テープファイバの各光ファイバの端面に接続された複数のコリメートレンズとを具備することを特徴とする光コリメータを提供する。
また、本発明は、複数の光ファイバが一括的に被覆されてなる第１および第２のテープファイバと、該テープファイバの各光ファイバの端面に接続された複数のコリメートレンズとを具備し、前記コリメートレンズはそれぞれ同じ側の端面に前記第１のテープファイバのいずれかの光ファイバと前記第２のテープファイバのいずれかの光ファイバとが接続されていることを特徴とする光コリメータを提供する。
上記光コリメータにおいては、前記コリメートレンズが石英ガラスを主成分とするものであり、前記光ファイバの端面と前記コリメートレンズとが直接融着接続されている構成とすることも可能である。
さらに本発明は、上記光コリメータと、前記光コリメータに向かい合って配置される他の光コリメータと、前記両光コリメータの間に挿入された光機能素子とを備えることを特徴とする光部品を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光コリメータは、あらかじめテープ化された光ファイバがコリメートレンズに接続されているので、例えばテープファイバを使用した光通信システムに導入（採用）する場合、光通信システムのテープファイバと本発明の光コリメータのテープファイバとを融着接続するだけで利用可能となるので、光ファイバをテープ化する手間がかからず、作業性に優れる。また、本発明の光コリメータを利用することによって、光部品の小型化、高密度化を実現することができる。
石英ガラスを主成分とするコリメートレンズをテープファイバの光ファイバの端面と直接融着接続して構成される光コリメータによれば、より小型かつ信頼性の高い光コリメータを実現できる。
本発明の光部品によれば、光部品の小型化、高密度化を実現することができる。また、誘電体多層膜フィルタ等の光機能素子についても、より小型のものを使用することができるようになるので、製造コストを削減し、低コスト化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の光コリメータの一例を示す概略構成図である。図２は、本発明の光コリメータの他の例を示す概略構成図である。図３（ａ）は、本発明の光部品の一例を示す概略構成図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す光部品の正面図である。
図３（ａ）、図３（ｂ）に示す光部品１は、誘電体多層膜フィルタ等の光機能素子２と、この光機能素子２の両側に配置された第１および第２の光コリメータ１０、２０とを備えている。
【００１０】
図１に示すように、第１の光コリメータ１０は、複数の光ファイバ１３、１３、…が一括的に被覆されてなるテープファイバ１２と、該テープファイバ１２の各光ファイバ１３、１３、…が接続された複数のコリメートレンズ１１とを具備する。
テープファイバ１２の光ファイバ心数は、例えば２心、４心、８心など特に限定されるものではないが、ここでは４心（光ファイバ１３が４本）のものが用いられている。
前記光ファイバ１３、１３、…は、前記テープファイバ１２の先端部の樹脂被覆１２ａが除去されることにより露出された光ファイバ裸線である。テープファイバ１２の樹脂被覆１２ａは紫外線硬化型樹脂などからなり、詳しくは、各光ファイバ裸線１３の外周に設けられた一次被覆と、一次被覆付きの光ファイバ（光ファイバ心線）を複数、一括的に被覆する二次被覆とを有する。各光ファイバ１３、１３、…の端面１３ａは、それぞれ異なるコリメートレンズ１１の一方の端面１１ｂに接続されている。光ファイバ１３の種類は、シングルモード光ファイバ、偏波保持光ファイバなど、特に限定されない。
上記第１の光コリメータ１０においては、コリメートレンズ１１の前記光ファイバ１３が接続された側の端面１１ｂと反対側の端面１１ａが接合端面（開放面）となっている。
【００１１】
図２に示すように、第２の光コリメータ２０は、複数の光ファイバ２３、２３、…が一括的に被覆されてなる第１のテープファイバ２２と、複数の光ファイバ２５、２５、…が一括的に被覆されてなる第２のテープファイバ２４と、前記第１および第２のテープファイバ２２、２４の各光ファイバ２３、２５が接続された複数のコリメートレンズ２１とを具備する。各コリメートレンズ２１は、同じ側の端面２１ｂに前記第１のテープファイバ２２のいずれかの光ファイバ２３と前記第２のテープファイバ２４のいずれかの光ファイバ２５とが接続されている。
テープファイバ２２、２４の光ファイバ心数は、例えば２心、４心、８心など特に限定されるものではないが、ここでは４心（テープファイバ２２、２４一枚に付き、光ファイバ２３、２５がそれぞれ４本）のものが用いられている。光ファイバ２３、２５の種類は、シングルモード光ファイバ、偏波保持光ファイバなど、特に限定されない。
前記光ファイバ２３、２３、…および２５、２５、…は、前記テープファイバ２２、２４の先端部の樹脂被覆２２ａ、２４ａが除去されることにより露出された光ファイバ裸線である。
【００１２】
第１のテープファイバ２２の各光ファイバ２３、２３、…の端面２３ａは、それぞれ異なるコリメートレンズ２１の一方の端面２１ｂに接続されている。また、第２のテープファイバ２４の各光ファイバ２５、２５、…の端面２５ａは、それぞれ異なるコリメートレンズ２１の一方の端面２１ｂに接続されている。つまり、コリメートレンズ２１の個数（ここでは４個）は、テープファイバ２２、２４の光ファイバ心数と等しくなっている。
この光コリメータ２０は、コリメートレンズ２１の前記光ファイバ２３、２５が接続された側の前記端面２１ｂと反対側の端面２１ａが接合端面となっている。
【００１３】
上述の光コリメータ１０、２０に用いられるコリメートレンズ１１、２１としては、円柱状の形状を有し、その屈折率が光軸（中心軸線）に近いほど大きく光軸から離れて外周に近づくほど小さくなるように、漸次変化して分布しているＧＲＩＮレンズ（ロッドレンズ、屈折率分布型レンズなどともいう）が例示される。この種のＧＲＩＮレンズの中を伝播する光線は、正弦波状の光路をとって進む。正弦波状の光路の周期を１ピッチという。コリメートレンズ１１の長さは、好ましくは約０．２５ピッチ、約０．７５ピッチなど、（２ｎ＋１）／４ピッチで表される長さ（ただしｎを任意の整数とする）が好ましい。
【００１４】
コリメートレンズ１１、２１の外径（レンズ径）は、コリメートレンズと光ファイバとが光接続できる限り特に限定されるものではないが、一般的な光ファイバ裸線の外径（クラッド径）が約１２５μｍであり、コア径が約１０μｍであることから、２本の光ファイバのコアが一つのコリメートレンズの端面に接続されるようにするには、最低約１３５μｍ（光ファイバの外径とコア径との和）のレンズ径が必要である。好ましくは、レンズ径は、光ファイバの外径の２倍程度あることが望ましい。
また、図１、図２に示すように、レンズ径がテープファイバ１２、２２、２４における光ファイバピッチｄ（隣り合う光ファイバの中心軸線同士の間隔）と同程度であると、それぞれの光コリメータ１０、２０において、コリメートレンズ１１、２１を整列させたときに、光ファイバ１３、２３、２５の曲げを小さく抑制して挿入損失を低減できるので好ましい。
以上の観点から、光ファイバ裸線の外径が約１２５μｍである場合には、レンズ径は２５０μｍ程度であることが好ましい。また、光ファイバ裸線の外径が約８０μｍである場合には、レンズ径は１６０μｍ程度であることが好ましい。
【００１５】
光ファイバ１３、２３、２５とコリメートレンズ１１、２１との接続方法は、特に限定されるものではなく、例えば融着により直接接続する方法、紫外線硬化型等の接着剤を用いて接着する方法、フェルール、ガラスキャピラリ、Ｖ溝基板などを用いて光ファイバを支持する方法などが採用できる。
好ましくは、各光ファイバ１３、２３、２５が石英系光ファイバであり、各コリメートレンズ１１、２１が石英ガラスを主成分とする場合、各光ファイバ１３、２３、２５の端面１３ａ、２３ａ、２５ａとコリメートレンズ１１、２１との端面１１ｂ、２１ｂとは直接融着接続することが好ましい。石英系の光ファイバと石英ガラスを主成分とするコリメートレンズとが直接融着接続されている場合、両者の線膨張係数にも差がないので、冷却時に発生する歪みによって融着強度が低下してしまうという問題も生じない。また、接着剤を使用しないので、高強度光に対する耐性を得ることができる。
【００１６】
テープファイバ１２，２２、２４から光ファイバ裸線１３、２３、２５を露出させる長さは特に限定されないが、光ファイバ１３、２３、２５の曲げ半径が、該光ファイバの光特性（曲げ損失など）が維持できるような許容曲げ半径となるようにすることが好ましい。また、光コリメータの小型化や光ファイバの損傷の防止の観点では、光ファイバ裸線の露出長はなるべく短いほうが好ましい。
【００１７】
図３に示す光部品１において、第１の光コリメータ１０と第２の光コリメータ２０とは、コリメートレンズ１１、２１の接合端面１１ａ、２１ａ同士が向かい合うように、互いに対向して配置されている。光機能素子２は、第１の光コリメータ１０のコリメートレンズ１１の接合端面１１ａと第２の光コリメータ２０のコリメートレンズ２１の接合端面２１ａとの間に挿入されるように配置されている。
【００１８】
光機能素子２は、例えば誘電体多層膜などからなる光フィルタを用いることができる。
誘電体多層膜フィルタは、一般に、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5等の誘電体から、高屈折率成分と低屈折率成分と（あるいは３種類以上の誘電体）を適宜選択して用い、所定の膜厚、所定の順序にて数〜数百層積層したものである。誘電体多層膜フィルタは誘電体の種類や膜厚、順序などに応じて、種々の光学的特性を実現することができる。例えば、所定の波長帯の光を反射し、他の所定の波長帯の光を透過する性質を有するフィルタ素子は、光合分波素子として利用することができる。
光機能素子２として光合分波素子を用いた場合には、光部品１は光合分波器として使用することができる。
【００１９】
図３に示す光部品１においては、１枚の光機能素子２が複数対のコリメートレンズの間にまたがるように配置されている。これにより、光機能素子２の枚数を少なくして低コスト化を実現できる。光機能素子２の寸法の例としては、例えば、光ファイバ径が１２５μｍ、レンズ径が２５０μｍ、レンズの長さが１．０ｍｍである場合に、ａ＝０．５ｍｍ、ｂ＝１．３ｍｍ、ｃ＝０．５ｍｍの光機能素子２（図３参照）を用いることができる。
なお、光機能素子は、互いに向かい合う第１の光コリメータ１０のコリメートレンズ１１と第２の光コリメータ２０のコリメートレンズ２１から構成されるレンズの対ごとに別々の素子を用いることもできる。
【００２０】
上述のように構成された光合分波器（光部品）１によれば、図４に示す光合分波器と同様に、第２の光コリメータ２０の第２のテープファイバ２４の各光ファイバ２５、２５、…がＡポートとして、第２の光コリメータ２０の第１のテープファイバ２２の各光ファイバ２３、２３、…がＢポートとして、第１の光コリメータ１０のテープファイバ１２の各光ファイバ１３、１３、…がＣポートとして、それぞれ機能する。
ここで、各ポートＡ〜Ｃとなる光ファイバ１３、２３、２５がコリメートレンズ１１、２１に接続される位置は、Ａポート２５から入射した光が光合分波素子２に反射されたとき、Ｂポート２３から出射され、また、Ａポート２５から入射した光が光合分波素子２を透過したとき、Ｃポート１３から出射されるように決定されている。この光部品１において、コリメートレンズ１１、２１および光ファイバ１３、２３、２５が上述の配置に保たれるように、コリメートレンズや光ファイバを適当なホルダやハウジング（筐体）に収容し保持する構成も採用可能である。
【００２１】
以下、本形態例の光合分波器１の動作を説明する。
Ａポート２５から波長多重化された光（例えばλ１＋λ２）を入射させると、この光は、第２のコリメートレンズ２１を介して光機能素子２に照射され、波長に応じて光機能素子２により分波される。光機能素子２に反射された光λ１は第２のコリメートレンズ２１を介してＢポート２３に出射され、光機能素子２を透過した光λ２は第１のコリメートレンズ１１を介してＣポート１３に出射されるようになる。
逆に、Ｂポート２３に波長λ１の光を入射するとともに、Ｃポート１３に波長λ２の光を入射すると、これらの光λ１、λ２は光機能素子２により合波されて、Ａポート２５から波長多重化された光（λ１＋λ２）として出射されるようになる。
【００２２】
テープファイバを使用した光通信システムに上記形態例の光コリメータまたは光部品を導入（採用）する場合、光通信システムのテープファイバと本発明の光コリメータまたは光部品のテープファイバとを融着接続するだけで利用可能となる。
あらかじめテープ化された光ファイバがコリメートレンズに接続されているので、従来技術のように光ファイバをテープ化する手間がかからず、作業性に優れる。
また、それぞれの光コリメータにおいて複数のコリメートレンズが整列状態に配置されているので、光機能素子についても、より小型のものを使用することができるようになる。また、高価な光機能素子の枚数や寸法を抑制できるので、材料費や製造コストを低減し、光部品の低価格化を達成することができる。
【００２３】
光コリメータが小型化されることにより、光部品の小型化、高密度化を実現することができる。
石英ガラスを主成分とするコリメートレンズをテープファイバの光ファイバの端面と直接融着接続して構成される光コリメータによれば、より小型かつ低損失な光コリメータを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の光コリメータおよび光部品は、例えば光通信分野、光計測分野において使用される各種部品に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の光コリメータの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光コリメータの他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の光部品の一例を示す（ａ）概略構成図、（ｂ）正面図である。
【図４】従来の光合分波器の一例を示す概略構成図である。
【図５】従来の光合分波モジュールの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…光部品、２…光機能素子、１０…光コリメータ、１１…コリメートレンズ、１２…テープファイバ、１３…光ファイバ（Ｃポート）、１３ａ…光ファイバの端面、２０…光コリメータ、２１…コリメートレンズ、２１ｂ…コリメートレンズの端面、２２…第１のテープファイバ、２３…光ファイバ（Ｂポート）、２３ａ…光ファイバの端面、２４…第２のテープファイバ、２５…光ファイバ（Ａポート）、２５ａ…光ファイバの端面。
【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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