(57)【要約】【課題】  ある光ファイバに最適化されたコリメータレンズと種々の光ファイバを用いて作製される比較的低損失かつ低コストの光ファイバコリメータの提供。【解決手段】  コリメータレンズ１３と、該コリメータレンズに融着接続された光ファイバとを備えた光ファイバコリメータにおいて、コリメータレンズがそれと融着接続される第１の光ファイバ１１に最適化した屈折率分布を有し、該コリメータレンズに該第１の光ファイバの一端が融着接続され、前記第１の光ファイバの他端に該第１の光ファイバと異なる構造パラメータを持つ第２の光ファイバ１２が融着接続され、これらの接続点がホルダ１４内に収納されてなることを特徴とする光ファイバコリメータ１０。【選択図】  図３
2005202200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメータレンズと、該コリメータレンズに融着接続された光ファイバとを備えた光ファイバコリメータにおいて、
前記コリメータレンズがそれと融着接続される第１の光ファイバに最適化した屈折率分布を有し、該コリメータレンズに該第１の光ファイバの一端が融着接続され、前記第１の光ファイバの他端に該第１の光ファイバと異なる構造パラメータを持つ第２の光ファイバが融着接続され、これらの接続点がホルダ内に収納されてなることを特徴とする光ファイバコリメータ。
【請求項２】
前記ホルダ内の光ファイバ裸線部分が樹脂でリコートされたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコリメータ。
【請求項３】
前記第１の光ファイバが単一モード光ファイバであり、前記コリメータレンズが該単一モード光ファイバに最適化した屈折率分布を有し、且つ前記第２の光ファイバが第１の光ファイバよりも許容曲げ径が小さい光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバコリメータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバコリメータと、該光ファイバコリメータと光学結合可能な光機能素子とを備えた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おいて、光ファイバからの出射光を光機能素子に入射させたり、光機能素子からの出射光を光ファイバに入射させるのに用いる光ファイバコリメータとそれを備えた光部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバからの出射光を空間で伝播させるために、ＧＲＩＮ（Gradient Index）レンズ、ボールレンズ、非球面レンズ等のコリメータレンズが広く用いられている。中でも、ＧＲＩＮレンズは容易に取り扱うことができ、特許文献１に記載されているような石英を主成分としたコリメータレンズは、光ファイバと直接融着接続できるため、信頼性にも優れている。
【０００３】
図１は、光ファイバと石英を主成分としたコリメータレンズとを直接融着接続した光ファイバコリメータの一例を示す断面図である。この光ファイバコリメータ１は、光ファイバ２と、その一端が融着接続されたコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３と光ファイバ２の一端部の光ファイバ裸線２Ａ部分を収容して補強する円管状のホルダ４と、該ホルダ４の両端部に注入、硬化され、光ファイバ２の被覆部分とコリメータレンズ３とをホルダ４に固定している接着剤５，６とから構成されている。この光ファイバ２は、光通信分野などで一般的に用いられている単一モード光ファイバであり、またコリメータレンズ３の外径は０．４ｍｍ程度、レンズ長は１．７ｍｍ程度である。
【特許文献１】特開２００２−３７２６０４号公報
【特許文献２】特開２００２−４０２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧＲＩＮレンズは、レンズの中心から外周部に行くに従って屈折率が減少するという屈折率分布を有している。レンズを設計する際には、この屈折率分布が重要な要素であり、使用する光ファイバにおけるコアとクラッドの比屈折率差や開口数に合わせて最適値が計算され、その最適値に合致するように製造される。
【０００５】
ところが、近年の光部品に対する小型化の要求を受け、一般的な単一モード光ファイバよりも許容曲げ径が小さいことを特徴とする特殊ファイバが使用されるようになってきた。一般的な単一モード光ファイバにおいては、コアとクラッドの比屈折率差が０．３％程度であるのに対して、許容曲げ径がより小さくできるように設計された特殊ファイバは、比屈折率差が０．６％程度に設計されている。また、一般的な単一モード光ファイバにおいては、クラッド径は約１２５μｍ、コア径は約１０μｍであるが、前記特殊ファイバでは、クラッド径が約８０μｍ、コア径が７μｍ程度とされる例もある。
【０００６】
以上の通り、光ファイバコリメータに使用される光ファイバは、ある一種類に限定されるものではなくなってきており、光ファイバコリメータに使用されるコリメータレンズもそれぞれの光ファイバにおける比屈折率差等の特性に合わせて設計することが必要になってしまう。このことは、コリメータレンズ自体の設計コストや製造コストを上げる要因となるだけではなく、コリメータレンズの把持や保護を目的とした周辺部品等に関しても、品種を増やすことになるため、同様にコストを上げる要因となってしまう。
【０００７】
図２は、一般的な単一モード光ファイバ（図２中、ＳＭファイバと記す。）に最適化した屈折率分布を有するコリメータレンズを使用し、これに単一モード光ファイバ、及びこれと構造パラメータの異なる２種類の光ファイバ（ファイバＡ，ファイバＢ）をそれぞれ融着接続して作製された光ファイバコリメータにおいて、使用する光ファイバと挿入損失の関係を示すグラフである。
図２から判るように、単一モード光ファイバに最適化した屈折率分布を有するコリメータレンズに、単一モード光ファイバと構造パラメータの異なる２種類の光ファイバ（ファイバＡ，ファイバＢ）を接続した場合、単一モード光ファイバを融着接続した場合と比べ、挿入損失が高くなってしまう。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、ある光ファイバに最適化されたコリメータレンズと種々の光ファイバを用いて作製される比較的低損失かつ低コストの光ファイバコリメータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、コリメータレンズと、該コリメータレンズに融着接続された光ファイバとを備えた光ファイバコリメータにおいて、前記コリメータレンズがそれと融着接続される第１の光ファイバに最適化した屈折率分布を有し、該コリメータレンズに該第１の光ファイバの一端が融着接続され、前記第１の光ファイバの他端に該第１の光ファイバと異なる構造パラメータを持つ第２の光ファイバが融着接続され、これらの接続点がホルダ内に収納されてなることを特徴とする光ファイバコリメータを提供する。
【００１０】
本発明の光ファイバコリメータにおいて、前記ホルダ内の光ファイバ裸線部分が樹脂でリコートされた構成とすることが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバコリメータにおいて、前記第１の光ファイバが単一モード光ファイバであり、前記コリメータレンズが該単一モード光ファイバに最適化した屈折率分布を有し、且つ前記第２の光ファイバが第１の光ファイバよりも許容曲げ径が小さい光ファイバとして構成することが好ましい。
【００１２】
また本発明は、本発明に係る前記光ファイバコリメータと、該光ファイバコリメータと光学結合可能な光機能素子とを備えたことを特徴とする光部品を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバコリメータの構造によって、ある光ファイバに最適化されたレンズを使用した場合に、その他種々の光ファイバを使用しても比較的低損失な光ファイバコリメータが作製できる。
また、その他種々の光ファイバを使用しても比較的低損失な光ファイバコリメータが作製できるので、種々の光ファイバに対してレンズやその他の周辺部品の共通化が可能となるため、低コストな光ファイバコリメータを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明の光ファイバコリメータの第１実施例を示す断面図である。この光ファイバコリメータ１０は、第１の光ファイバ１１と、この第１の光ファイバ１１の一端に融着接続されたコリメータレンズ１３と、第１の光ファイバ１１の他端に融着接続され、該光ファイバ１１と異なる構造パラメータを有する第２の光ファイバ１２と、これらを収容し補強する管状のホルダ１４と、ホルダ１４の両端部に注入、硬化されて第２の光ファイバ１２の一部とコリメータレンズ１３とをホルダ１４に固定している接着剤１６，１７とを備えて構成されている。
【００１５】
本発明において、第１の光ファイバ１１及び第２の光ファイバ１２は、それぞれの構造パラメータが異なる各種の光ファイバの中から適宜選択して用いることができ、例えばクラッド径やモードフィールド径（ＭＦＤ）の異なる石英系の単一モード光ファイバなどが挙げられる。本実施例にあっては、第１の光ファイバ１１として、クラッド径１２５μｍ、コア径１０μｍ程度、比屈折率差０．３％程度の光通信分野で一般的に用いられている単一モード光ファイバを用い、第２の光ファイバ１２として、前記第１の光ファイバ１１とクラッド径および／またはモードフィールド径（以下、ＭＦＤと略記する。）が異なり、第１の光ファイバ１１よりも許容曲げ径が小さい特殊ファイバを用いている。
【００１６】
前記コリメータレンズ１３は、第１の光ファイバ１１に最適化した屈折率分布を有している。第１の光ファイバ１１として前記の単一モード光ファイバを用いる場合、このコリメータレンズ１３は、外径０．４ｍｍ程度、レンズ長１．７ｍｍ程度とするのが好ましい。このコリメータレンズ１３は、第２の光ファイバ１２を変更する場合でも、変更する必要がなく、第１の光ファイバ１１に最適化した屈折率分布を有する同じものを共通して使用できるので、第２の光ファイバ１２の種類に応じてそれぞれに適合させたコリメータレンズ１３を作製する場合に比べ、低コストなものを使用できる。
【００１７】
前記ホルダ１４は、コリメータレンズ１３と、第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２との接続点１５を少なくとも収容し、両端部に接着剤１６，１７を注入、硬化させて第２の光ファイバ１２とコリメータレンズ１３とを固定することで、これらを保護し得る機械強度を有している。このホルダ１４としては、例えばガラス管、硬質プラスチック管、ステンレス鋼などの金属製の管等が挙げられる。
【００１８】
この光ファイバコリメータ１０において、第１の光ファイバ１１は、クラッド外周の被覆を全て除去した短い光ファイバ裸線であり、また第２の光ファイバ１２は、その一端側の被覆を所定長さ除去し、その被覆除去部分はホルダ１４内に収容されている。第１の光ファイバ１１の一端とコリメータレンズ１３との接続点及び第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２との接続点１５は、ホルダ１４内に収容されている。
【００１９】
この光ファイバコリメータ１０は、前記各接続点がホルダ１４内に収容され、ホルダ１４の一端側からはコリメータレンズ１３の一部が突出し、他端側からは第２の光ファイバ１２が引き出されている構造なので、外観上は許容曲げ径が小さい特殊ファイバ（第２の光ファイバ１２）を使用した光ファイバコリメータであり、実際に特殊ファイバを使用した光ファイバコリメータとして取り扱うことができる。
【００２０】
特性の異なる光ファイバ１１，１２同士の融着は、一般的な融着接続機を使用し、最適な融着条件を決定すればよいので、特別な技術は必要としない。例えば、一般的な単一モード光ファイバ（第１の光ファイバ１１）と０．６％程度の比較的大きい比屈折率差を持つ許容曲げ径がより小さくできるように設計された特殊ファイバ（第２の光ファイバ１２）とを融着接続した場合、それらの接続点１５における挿入損失は、０．０５ｄＢ以下とすることができる。
また、コリメータレンズ１３と第１の光ファイバ１１の接続技術例としては、ＣＯ２レーザを照射することによる融着接続が挙げられる。
【００２１】
このように、異なる特性を持つ光ファイバを接続することを利用し、光デバイスとの結合損失を低減させるという手法は、例えば、特許文献２にも記述されているが、特許文献２に記載された技術は、ファイバアレイに関するものであり、本発明の光ファイバコリメータとは異なる技術である。
【００２２】
この光ファイバコリメータ１０によれば、一般的な単一モード光ファイバである第１の光ファイバ１１に最適化した屈折率分布を有するコリメータレンズ１３と、第１の光ファイバ１１よりも許容曲げ径が小さい特殊ファイバである第２の光ファイバ１２を直接接続する構造と比較して、挿入損失を低減することができる。
また、その他種々の光ファイバを使用しても比較的低損失な光ファイバコリメータが作製できるので、種々の光ファイバに対してレンズやその他の周辺部品の共通化が可能となるため、低コストな光ファイバコリメータを作製することができる。
【００２３】
図５は本発明の光ファイバコリメータの第２実施例を示す断面図である。この光ファイバコリメータ１０は、前述した第１実施例と同様の構成要素を備え、同一の構成要素には同一符号を付してある。この第２実施例による光ファイバコリメータ１０は、第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２の被覆除去部分（すなわち、光ファイバ裸線部分）の外周を樹脂リコート層１８で被覆した構造になっている。
【００２４】
この樹脂リコート層１８の材料としては、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂などが挙げられる。この樹脂リコート層１８を形成するには、未硬化の樹脂液を第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２の被覆除去部分の外面に塗布し、紫外光を照射して樹脂を硬化させることによって容易に形成可能である。
【００２５】
この第２実施例による光ファイバコリメータ１０は、前述した第１実施例の光ファイバコリメータ１０と同様の効果が得られ、さらに第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２の被覆除去部分の外周に樹脂リコート層１８を設けた構造なので、光ファイバ裸線部分、特に第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２の接続点１５が樹脂リコート層１８で保護されて、耐久性、信頼性をより向上させることができる。
【００２６】
なお、図３及び図５に図示した光ファイバコリメータ１０は、コリメータレンズ１３に一本の光ファイバ１１を融着接続した構造（単心光ファイバコリメータ）であるが、本発明はこれに限定されることなく、コリメータレンズ１３に２本以上の光ファイバ１１を融着接続した多心光ファイバコリメータとすることもできる。
【００２７】
図６は、本発明の光部品の一例を示す断面図である。
この光部品２０は、前述した本発明の光ファイバコリメータを備えて構成され、２心光ファイバコリメータ２１と単心光ファイバコリメータ２２と、それらの間に配置された光機能素子２３と、これらを収容している円管状のホルダ２４とを備えて構成されている。
【００２８】
２心光ファイバコリメータ２１と単心光ファイバコリメータ２２は、前述した通り、第１の光ファイバに最適化した屈折率分布を有するコリメータレンズの一端側に、１本又は２本の第１の光ファイバを融着接続し、第１の光ファイバの他端に許容曲げ径が小さくできる特殊ファイバである第２の光ファイバを融着接続し、これらをホルダ内に収容、固定した構造になっている。この光部品２０のホルダ２４の一端側からは２本の光ファイバ２５Ａ，２５Ｂが引き出され、Ａポート及びＢポートになっている。また他端側からは１本の光ファイバ２６が引き出され、Ｃポートになっている。
【００２９】
この光部品２０は光合分波器を例示するもので、光機能素子２３として誘電体多層膜フィルタが用いられている。Ａポートから入射された波長λ１と波長λ２の光は、光機能素子２３（誘電体多層膜フィルタ）によって波長λ１の光は反射され、波長λ２の光は透過する。反射したλ１の光はＢポートから出射され、光機能素子２３を透過した波長λ２の光はＣポートから出射される。このようにして、この光部品２０を用いることで、波長の異なる光を分波することができる。光合波器として使用する場合、図６に示した分波状態と逆に、Ｂポートから波長λ１の光を入射すると共に、Ｃポートから波長λ２の光を入射することで、Ａポートから波長λ１と波長λ２を含む光が出射される。
【００３０】
この光部品２０は、光ファイバコリメータ２１，２２として前述した本発明に係る光ファイバコリメータを用いて構成されているので、光ファイバ２５Ａ，２５Ｂ，２６として種々の光ファイバを用いて作製する場合であっても、共通のコリメータレンズを用いることができ、光部品を低コストで作製することができる。
【００３１】
なお、前記光部品２０は、光機能素子２３として誘電体多層膜フィルタを用いた光合分波器を例示しているが、本発明の光部品は本例示に限定されず、光機能素子２３として光アイソレータコアなどを用いる光部品など、光ファイバコリメータを適用可能な各種の光部品においても同様に適用可能である。
【実施例】
【００３２】
図３に示すように構成された光ファイバコリメータを作製した。
第１の光ファイバ１１として、クラッド径１２５μｍの単一モード光ファイバ裸線を用い、その一端をコリメータレンズ１３に融着接続した。この第１の光ファイバの長さは約２ｍｍとした。
コリメータレンズ１３として、レンズ直径０．４ｍｍ、レンズ長１．７ｍｍの円柱形コリメータレンズを用いた。このコリメータレンズ１３の屈折率分布は、第１の光ファイバに最適化してある。
第１の光ファイバ１１の他端に、同じ単一モード光ファイバ（図４中、ＳＭファイバと記す）、これと異なる構造パラメータを有する許容曲げ径が小さい特殊ファイバ（ファイバＡ，ファイバＢ）のそれぞれを融着接続した光ファイバコリメータを作製し、それぞれを直径１．２ｍｍ、長さ６ｍｍのホルダに収容し、ホルダの両端部に接着剤を注入、硬化させて図３に示す構造の光ファイバコリメータを作製した。
【００３３】
作製された以下の光ファイバコリメータ（１）〜（３）について、挿入損失を測定し、その結果を図４にまとめて示す。
（１）第２の光ファイバとして、第１の光ファイバと同じ単一モード光ファイバを接続した光ファイバコリメータ、
（２）第２の光ファイバとして、ファイバＡ（クラッド径８０μｍ、ＭＦＤ約８．５μｍ）を接続した光ファイバコリメータ、
（３）第２の光ファイバとして、ファイバＢ（クラッド径１２５μｍ、ＭＦＤ約６μｍ）を接続した光ファイバコリメータ。
【００３４】
図４に示した結果を、同じコリメータレンズに各種の光ファイバを直接融着接続して作製した光ファイバコリメータで挿入損失を測定した結果を示す図２の結果と比較してみると、本発明のように、第１の光ファイバに最適化したコリメータレンズを共通のレンズとして用い、このコリメータレンズに第１の光ファイバの一端を融着接続し、この第２の光ファイバの他端に、ファイバＡ又はＢのように第１の光ファイバと構造パラメータの異なる第２の光ファイバを融着接続することにより、比較的低損失な光ファイバコリメータが作製できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の光ファイバコリメータの構造を例示する断面図である。
【図２】同じコリメータレンズに各種の光ファイバを直接融着接続して作製した光ファイバコリメータで挿入損失を測定した結果を示すグラフである。
【図３】本発明の光ファイバコリメータの第１実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の光ファイバコリメータで挿入損失を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の光ファイバコリメータの第２実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の光部品の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…光ファイバコリメータ、１１…第１の光ファイバ、１２…第２の光ファイバ、１３…コリメータレンズ、１４…ホルダ、１５…接続点、１６，１７…接着剤、１８…樹脂リコート層、２０…光部品、２１…２心光ファイバコリメータ、２２…単心光ファイバコリメータ、２３…光機能素子、２４…ホルダ、２５Ａ，２５Ｂ，２６…光ファイバ。
【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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【図６】
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