(57)【要約】通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる実用的な光ファイバ端末を提供する。  中心部のコア１０１ａ及びその外周部のクラッド１０１ｂを有する光ファイバ１０１の端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバ１０２、１０３の一端面を接合してなる光ファイバ端末において、光ファイバのコアを伝送してきた光がコアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径がコアレスファイバの外径以内となるようにコアレスファイバの光路長を１ｍｍ未満に設定し、コアレスファイバ１０２、１０３の他端面を光ファイバ１０１の光軸に対して垂直な面とした。
2004053547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部のコア及びその外周部のクラッドを有する光ファイバの端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバの一端面を接合してなる光ファイバ端末において、
前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定したことを特徴とする光ファイバ端末。
【請求項２】
前記コアレスファイバの光路長が１ｍｍ未満であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の光ファイバ端末。
【請求項３】
前記光ファイバの外径と前記コアレスファイバの外径が異なることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の光ファイバ端末。
【請求項４】
請求の範囲第１項または第２項記載の光ファイバ端末において
前記光ファイバと前記コアレスファイバとは、概同径の外径を有し、
前記光ファイバの中心軸と、前記コアレスファイバの中心軸とが、互いにずれて接合していることを特徴とする光ファイバ端末。
【請求項５】
前記コアレスファイバの他端面が前記光ファイバの光軸に対して垂直な面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の光ファイバ端末。
【請求項６】
前記コアレスファイバの他端面に反射防止膜を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の光ファイバ端末。
【請求項７】
請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末を含む光結合器において、
前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、非球面レンズ、球面レンズ、球レンズ、もしくはドラムレンズから選択される少なくとも１個以上を配置したことを特徴とする光結合器。
【請求項８】
請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末と光の合分波機能を有する光学素子とを組み合わせたことを特徴とする光部品。
【請求項９】
請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末の作製方法であって、前記光ファイバとコアレスファイバとを結合する第１の工程と、
コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第２の工程とを備え、
前記第２の工程では、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。
【請求項１０】
請求の範囲第３項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、径の異なる前記光ファイバとコアレスファイバとを接合する第１の工程と、
前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、
前記第２の工程では、光学顕微鏡を用い且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。
【請求項１１】
請求の範囲第４項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、
概同径である前記光ファイバとコアレスファイバのそれぞれの中心軸を、互いにずらして接合する第１の工程と、
前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、
前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、
前記第２の工程では、光学顕微鏡を用い、且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光通信等に用いられる光ファイバ端末とその製造方法並びにその光ファイバ端末を用いた光結合器及び光部品に関する。
【背景技術】  光通信の発達に伴って、利用する光デバイスや光学部品の小型化が望まれている。光ファイバ間で光結合を行う方法のうち、損失が少なく且つその間に様々な光学素子を設置することができるような光結合方法として、光ファイバの光束出射端近傍にレンズを設置して、光ファイバから出射される光束を平行光束とし、受光側も同様の光学系を組んで、再び光ファイバに光を結合させるという方法が一般的に利用されている。光ファイバから出射された光束を平行光束とする機能を有する素子は一般にファイバコリメータと称せられており、前述した光ファイバとレンズの組み合わせはファイバコリメータの一つの形式である。
この形式のファイバコリメータの性能を表す指標として、一般的に光結合損失と反射損失が用いられる。光結合損失は、平行光束の光束品質を反映するものであり、使用する光ファイバの開口数（以下、ＮＡと略記する）、出射端面形状、出射端面における収差、レンズ性能、等に影響される。
一方、反射損失を指標として表される反射光は、光ファイバ出射端における出射エネルギの損失、あるいは、光源の安定動作を損なうという影響をもたらす。これら反射光の影響のうち、特に、光源の安定動作に及ぼす影響が、光通信分野においては重大問題の一つになっている。
近年、光通信分野では、光源として、分布帰還型レーザが一般的に用いられている。この種のレーザ光源は、光ファイバ内を逆行し光源まで到達する所謂戻り光により、レーザ発振が不安定になり易く、結果として、出力パワーの変動が生じ易いという特徴がある。即ち、反射光の増大、言い換えると、反射損失が小さい場合は、戻り光が大きいことを意味し、出力パワーの変動を増大させることになる。
一般的に、ファイバコリメータにおいて、前述したレーザ光源の出力変動を無視できる程度の大きさに抑制するためには、次の（１）式に示す端面反射損失として、５０ｄＢ以上が要求されている。
端面反射損失＝−１０×ｌｏｇ（ＩＲ／ＩＯ）      …  （１）
但し、ＩＲは反射光量、ＩＯは入射光量を示す。
現状で反射損失を得るための方法として、光ファイバ端面を光軸に対し斜めにする方法が用いられている。このタイプの光ファイバ端末は、光ファイバをガラスキャピラリに挿入して、キャピラリごと端面に４°〜８°程度の角度を付けて平面研磨することで得られる。これにより、端面における反射光はクラッドモード（ｃｌａｄ  ｍｏｄｅ）となって減衰するため、反射損失を大きくとることができ、更に表面のＡＲコーティングと合わせて、反射損失６０ｄＢ以上を得ることができる。この方法は極めて簡便な方法であるため、これまで主流の方式であった。
ところで、このような斜端面を持つ光ファイバ端末を用いたコリメータを光部品内で利用する場合には、特に留意しなければならない点がある。この点について第１１図を参照しながら説明する。
ファイバコリメータのコリメートレンズとしてよく用いられる屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  Ｌｅｎｓ）は、結像状態がレンズ長（Ｐｉｔｃｈ）に依存するので、０．２５Ｐｉｔｃｈの場合は、（ａ）のように屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  Ｌｅｎｓ）１１０１の端面に光源を置くと、もう一方の端面からコリメート光が出射する。実際には（ｂ）のように屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  Ｌｅｎｓ）１１０２のレンズ長を０．２３Ｐｉｔｃｈ程度としており、光源の位置調整に自由度をもたせる配置になっている。
この構成によるコリメート光を結合させた場合の光路を（ｃ）に示す。前述した斜端面の影響で、光ファイバ端末１１０３からの出射光は、約３．８°傾いて屈折率分布レンズ１１０４に入射するので、光ファイバ端末１１０３の光軸からδ１だけずれる。また、屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  Ｌｅｎｓ）１１０４の端面は光ファイバ端末１１０３の端面と同様に傾いているので、屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  Ｌｅｎｓ）１１０４に対して角度をもって入射することから、出射ビームは光ファイバ端末１１０３からの出射光の光軸に対してある角度（θ）を持つことになる。従って、このコリメータの組み合わせでは、光軸を一致させるためには、元の光軸に対して、δ２だけずらさなければ光結合は行えない。従来のコリメータで光結合を行う場合に位置調整が困難であったのは、この理由による。
上記のような光路ずれをなくすためには、光ファイバ端末及びレンズ端面を全て光軸に対して垂直にすればよい。しかしこの場合、端面反射は全て戻り光として反映されてしまうことになる。ガラス端面と空気の屈折率差で生じる反射損失は１４．７ｄＢであり、これに良好なＡＲコーティング（Ｒ＜０．２％：２７ｄＢ）を施したとしても、端面での反射損失は約４２ｄＢであり、５０ｄＢ以上という上記の要求仕様は達成できないことになる。
このような問題を解決する手段として、従来、光ファイバ端面にコアレスファイバを融着し、コアレスファイバ内での光束の拡散作用により、必要な反射減衰量を得る構造が知られている（特許文献１参照）。この構造は、出射光束径を広げることで、反射光と光ファイバ端におけるモードフィールド径（約１０μｍ）との重なり積分を減少させることによって、反射損失を増大させるという原理を利用している。この構造によれば、光ファイバ端面を０°〜６°として、コアレスファイバ部分の長さを１〜４ｍｍとした場合、ＡＲコートと合わせて６０ｄＢ以上の反射損失を得ることができるといわれている。
また、光ファイバ端面を光軸に対して垂直にしたコリメータの構成として、グレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバを利用する構造が提案されている（特許文献２参照）。このコリメータの構造例および光を通過させた状態を第１７図（ａ）（ｂ）に示す。まず、第１７図（ａ）（ｂ）において、符号１２０１は光ファイバ（ＳＭＦ）、１２０２はコアレスファイバ、１２０４はグレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバ、１２０４Ｃは出射端、１２０７はビームウエスト径、１２０８は端面反射光、１２１１はビームウエスト距離を示している。第１７図（ａ）に示すように、当該構造は、集光機能を有する光ファイバ端部構造であって、出射端１２０４Ｃからの光のビームウエスト距離１２１１とビームウエスト径１２０７とをそれぞれ所望の値、即ち、それらを互いに独立して可変設定できる光ファイバ端部構造である旨記載されている。
特許文献１：特開平７−２８１０５４号公報
特許文献２：特開２００３−４３７２７０号公報
【発明の開示】
しかし、本発明者らが、外径１２５μｍの標準ファイバを用いてコアレスファイバ付き光ファイバ端末を作製し、評価した結果、反射損失は６０ｄＢ以上を示したが、光ファイバの前にレンズを置いて、一対のコリメータの結合効率を調べた結果、結合効率はコアレスファイバ長に大きく依存し、コアレスファイバ長が１ｍｍ以上では、結合効率が劇的に悪化することを見い出した。
また、１ｍｍ未満で所望の長さをもつコアレスファイバが接続された光ファイバ端末を作製する場合、コアレスファイバの長さを正確に制御することは、非常に困難が伴うことがわかった。
また、第１７図（ａ）を用いて説明した、光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１、コアレスファイバ１２０２そしてＧＩファイバ１２０４を有する構成のコリメータでは、第１７図（ｂ）に示すように、出射端１２０４Ｃにおける端面反射光１２０８が、光出射位置と同じ位置に集束して戻ってきてしまう。ここで、当該端面反射光１２０８を低減するために、出射端１２０４ＣへＡＲコーティングを施すことが考えられる。しかし、現状のＡＲコーティング膜の実力では、前述のようにＡＲコーティングを施しても約４２ｄＢの端面反射光１２０８が戻ってきてしまい、一般に要求されている５０ｄＢ以上の反射損失を実現することが出来ない。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる、実用的な光ファイバ端末並びにそれを用いた光部品及び光結合器を提供すること、また、前記光ファイバ端末を容易に作製することのできる作製方法を提供することを目的とする。
請求の範囲第１項の発明の光ファイバ端末は、中心部のコア及びその外周部のクラッドを有する光ファイバの端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバの一端面を接合してなる光ファイバ端末において、前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定したことを特徴としている。出射ビーム径をコアレスファイバの外径以内とすることで、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。この結果、出射ビームの直進性が優れ、かつ実用上要求されるレベルの反射損失及び結合効率を得ることができる。
請求の範囲第２項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第１項において、前記コアレスファイバの光路長が１ｍｍ未満であることを特徴としている。この範囲内にコアレスファイバの長さを制限した場合でも、ＡＲコーティングを施した後で、反射損失は５０ｄＢ以上を容易に確保することができる。従って、実用上は問題はない。また、軸ずれが無く、組み立て調整が容易などの特徴は、コアレスファイバの長さを１ｍｍ未満に制限することにより、何ら影響を受けるものではない。
請求の範囲第３項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第１項または第２項において、光ファイバの外径とコアレスファイバの外径が異なることを特徴としている。融着に支障がない範囲であれば、コアレスファイバの径が光ファイバの径と異なっても、請求の範囲第１項、第２項の発明と全く同様の性能が得られる。また、この光ファイバ端末では、光ファイバとコアレスファイバの径差があることにより、融着点の位置認識が容易にでき、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点もある。
請求の範囲第４項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第１項または第２項記載の光ファイバ端末において
前記光ファイバと前記コアレスファイバとは、概同径の外径を有し、
前記光ファイバの中心軸と、前記コアレスファイバの中心軸とが、互いにずれて接合していることを特徴とする。融着に支障がない範囲であれば、光ファイバの中心軸とコアレスファイバの中心軸が異なっても、請求の範囲第１項、第２項の発明と全く同様の性能が得られる。また、この光ファイバ端末では、光ファイバとコアレスファイバとの融着点に段差があることにより、融着点の位置認識が容易にでき、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点がある。
請求の範囲第５項の発明の光ファイバ端末は、請求の範囲第１項〜第４項のいずれかにおいて、前記コアレスファイバの他端面が前記光ファイバの光軸に対して垂直な面に形成されていることを特徴としている。即ち、光の入出斜端角度が、ファイバから出射する光の軸に垂直な面に対して、加工公差範囲内で０°となっている。従って、光ファイバからの出射光は光軸と常に一致し、これにより、これまで斜端面による光束の位置ずれで不可能であった１直線の溝上での光結合が可能となる。
請求の範囲第６項の発明は、請求の範囲第１項〜第５項のいずれかにおいて、前記コアレスファイバの他端面に反射防止膜を設けたことを特徴としている。このようにコアレスファイバの他端面（光ファイバとの接合側と反対側の端面）に使用目的波長に応じた反射防止膜（ＡＲコーティング）を施すことにより、直接戻り光の低減、他光素子との光干渉や、ゴーストなどを防ぎ、良好な光結合特性を得ることができるようになる。
請求の範囲第７項の発明は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末を含む光結合器において、
前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、非球面レンズ、球面レンズ、球レンズ、もしくはドラムレンズから選択される少なくとも１個以上を配置したことを特徴とする光結合器である。ドラムレンズとは、例えば球レンズの周辺部を研削あるいは研磨等により芯取りし、寸胴の球面レンズとしたものである。
例えば、上記の光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせにより、コリメータ光を用いた光結合が可能になる。また、光ファイバ端末と有限系のレンズとの組み合わせも可能である。このように光ファイバ端末とレンズを組み合わせることで、通常の光ファイバ端末を用いて作製したコリメータと同等ないしはそれ以下の低結合損失を有する光結合が可能となる。
さらに前記光ファイバ端末と前記コリメータレンズとの組み合わせにより、第１７図に示したように、レンズからの端面反射はすべて拡散光となり、光出射位置に光が戻ることはない。そのため、レンズを配置することで系全体の反射損失を低下させることはない、という利点を有する。またビーム径はｍｍ単位のガラスキャピラリないしはレンズ外径の範囲まで広げることが出来るので、伝播距離を大きく取ることが可能である。
請求の範囲第８項の発明の光部品は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末と光の合分波機能を有する光学素子とを組み合わせたことを特徴としている。例えば、上記光ファイバ端末を用いてコリメート光による光結合を実現し、その間に特定の波長のみを反射しそれ以外の波長を透過する特性を持つ誘電体多層膜フィルタを挿入することで、光の合分波機能を持たせることができる。この場合、上記の光ファイバ端末を用いることにより、基板上に作製された共通のＶ溝上にて一対のコリメータ同士で光結合が可能となるため、部品点数の削減、工程の大幅な簡易化が可能となる。
請求の範囲第９項の発明は、請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の光ファイバ端末の作製方法であって、前記光ファイバとコアレスファイバとを結合する第１の工程と、コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第２の工程とを備え、前記第２の工程では、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴としている。
即ち、本発明では、光ファイバに接合するコアレスファイバの長さを規定する第２の工程において、融着後の光ファイバ端末の反射損失をモニタしながら、コアレスファイバを研削及び研磨することにより、光ファイバ及びコアレスファイバを直接観察することなく、所望の長さにコアレスファイバを調整することができる。この場合、コアレスファイバ長と反射損失の間には１対１の関係が成り立っているので、作製中のコアレスファイバ付光ファイバ端末の仕上げ研磨面における反射損失を測定することにより、１μｍの精度でコアレスファイバ長を規定することが可能となる。この結果、光ファイバとコアレスファイバの融着点を光学顕微鏡で観察しにくい場合にも、当該融着点を確実に検知することができ、コアレスファイバの長さ調整の正確を期することができる。
請求の範囲第１０項の発明は、請求の範囲第３項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、径の異なる前記光ファイバとコアレスファイバとを接合する第１の工程と、前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、前記第２の工程では、光学顕微鏡を用い且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴としている。
請求の範囲第１１項の発明は、請求の範囲第４項記載の光ファイバ端末の作製方法であって、概同径である前記光ファイバとコアレスファイバのそれぞれの中心軸とを互いにずらして接合する第１の工程と、前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、前記第２の工程では光学顕微鏡を用い、且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴としている。
本発明に係る光ファイバ端末におけるコアレスファイバの長さは、正確に形成しなければならない。このため、請求の範囲第１０項の発明では、接合する光ファイバとコアレスファイバとの径を異ならしめることによって、また、請求の範囲第１１項の発明では、接合する光ファイバとコアレスファイバとの中心軸を互いにずらすことによって、それぞれ光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知可能にし、この接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断することとした。
この場合、前記接合点の検知を、一般的な顕微鏡を用いてデフォーカス状態で接合点を観察することにより行う。デフォーカス状態の顕微鏡で接合点を観察することにより、光ファイバとコアレスファイバとの外径が、数μｍオーダーという非常に小さなものとしても接合点を判別できることが、本願発明者によってはじめて見いだされたからである。すなわち、本発明者の研究によれば、光ファイバとコアレスファイバとの接合点を顕微鏡で観察（フォーカス状態で）して判別する場合、従来の技術に係る方法では、外径差が大きい場合には判別できるが、外径差が小さくなるにしたがって次第に困難になり、外径差が数μｍ程度になると、全く判別が不可能であることがわかった。
ところが、この研究の過程で、外径差が数μｍの接合点を、本発明者が偶然にデフォーカス状態で観察したところ、この接合点を判別可能であることを発見した。このように、デフォーカスされた顕微鏡像を利用することにより、融着後の融着点を非常に簡便に識別することができる。これにより、光ファイバの外径とほとんど同じ外径を有するとともに所望のコアレスファイバ長を持った光ファイバ端末を容易に作製することが可能になる。さらに、この方法を用いることにより、正確に融着点を認識することができるので、この融着点を原点として、コアレスファイバの切断箇所を決めることができ、その箇所で切断することにより、１０μｍの精度でコアレスファイバの長さを調整することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の実施形態の光ファイバ端末の概略断面図であり、（ａ）は第１実施形態の光ファイバ端末の構成図、（ｂ）は第２実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、（ｃ）は第２実施形態の第１実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
第２図は、コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を示す特性図である。
第３図は、コアレスファイバ長と反射損失の関係を示す特性図である。
第４図は、光ファイバ端末の作製手順を示す工程図である。
第５図は、光学顕微鏡により光ファイバとコアレスファイバの融着点を観察した際の観察像を示し、（ａ）はピントが合った状態での観察像、（ｂ）はピントを敢えて外した状態（デフォーカスされた状態）での観察像をそれぞれ示す図である。
第６図は、本発明の光ファイバ端末の作製方法の説明図である。
第７図は、本発明の光ファイバ端末の反射損失を測定する場合の説明図である。
第８図は、本発明の光ファイバ端末の結合損失を測定する場合の説明図である。
第９図は、本発明の光ファイバ端末を適用した光合分波器の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
第１０図は、光ファイバの端面にコアレスファイバを接合した光ファイバ端末における問題点の説明図である。
第１１図は、従来の光結合における問題点の説明図である。
第１２図は、コアレスファイバ長と反射損失の関係を示す特性図である。
第１３図は、コアレスファイバ長と結合損失の関係を示す特性図である。
第１４図は、本発明の異なる実施形態の光ファイバ端末の概略断面図である。
第１５図は、第１４図に示される光ファイバ端末の製造方法の説明図である。
第１６図は、本発明に係る光端末とコリメートレンズとによるコリメータの構成の説明図である。
第１７図は、従来の技術に係るＧＩファイバを利用するコリメータの構成の説明図である。
１０１  光ファイバ
１０１ａ  コア
１０１ｂ  クラッド
１０２  コアレスファイバ
１０２ａ  一端面
１０２ｂ  他端面
１０３  コアレスファイバ
１０３ａ  一端面
１０３ｂ  他端面
４０１  ファイバ被覆
４０２  光ファイバ
４０３  コアレスファイバ
４０４  対物レンズ
４０５  ファイバカッタ刃
４０６  ガラスキャピラリ
４０７  光ファイバ端末
５０２  歪み箇所
５０４  ファイバカッタ刃
６０１  光ファイバ端末
６０２  ファイバチャック
６０３  対物レンズ
６０４  ファイバクリーバの刃
６０５  ファイバ固定用Ｖ溝
６０６  マイクロメータ付き一軸ステージ
７０１  反射損失測定器
７０２  パッチコード
７０３  光ファイバ端末
７０４  コネクタ
８０１  ＬＤ光源
８０２  パッチコード
８０３  光ファイバ端末
８０４  光学ステージ
８０５  コリメートレンズ
８０６  検出器
８０７  コネクタ
９０１  ガラス基板
９０２  コリメータ
９０３  Ｖ溝
９０４  波長選択フィルタ
９０５  補正用ガラス基板
９０６  反射ミラー
１００１  光ファイバ（ＳＭＦ）
１００１ａ  コア
１００２  コアレスファイバ
１００３  ビーム
１１０１  屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  ｌｅｎｓ）
１１０２  屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  ｌｅｎｓ）
１１０３  光ファイバ端末
１１０４  屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮ  ｌｅｎｓ）
１２００  光ファイバ端末
１２０１  光ファイバ（ＳＭＦ）
１２０１ａ  コア
２０１ｂ  クラッド
２０２  コアレスファイバ
１２０３  光ファイバ端末
１２０４  ＧＩファイバ
１２０４Ｃ  射出端
１２０５  コリメートレンズ
１２０６  キャピラリ
１２０７  ビームウエスト径
１２０８  端面反射光
１２０９  端面反射光
１２１０  コリメート光
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態図面に基づいて説明する。
第１図（ａ）は第１実施形態の光ファイバ端末の構成図、（ｂ）は第２実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、（ｃ）は同第２実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
第１図（ａ）の光ファイバ端末は、中心部のコア１０１ａ及びその外周部のクラッド１０１ｂを有する１２５μｍの標準外径の任意長さのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１０１の端面に、前記コア１０１ａと略同一の均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバ（ＣＬＦ）１０２の一端面１０２ａを融着接合し、そのコアレスファイバ１０２の長さを１ｍｍ未満に設定した上で、コアレスファイバ１０２の他端面１０２ｂを、光ファイバ１０１の光軸と垂直な面に対して０°に研削・研磨したものである。
ここで、コアレスファイバ１０２の長さを１ｍｍ未満に設定することは、光結合を行うことを目的とした光ファイバ端末としての必須条件である。このようにコアレスファイバ１０２の長さを規定することにより、光ファイバ１０１のコア１０１ａを伝送してきた光がコアレスファイバ１０２内で拡がりコアレスファイバ１０２の他端面１０２ｂから外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバ１０２の外径以内となる。
この光ファイバ端末では、コア１０１ａから出射した光がコアレスファイバ１０２中を拡散しながら伝搬するので、コアレスファイバ１０２の他端面１０２ｂからの出射ビーム径が拡大する。コアレスファイバ１０２の長さに応じて反射損失を大きくとることができるので、出射面を斜めにする必要がなく、その結果、出射ビームは直進する。前記のようにコアレスファイバ１０２の長さＬを適切な値に設定することにより、出射ビーム径がコアレスファイバ１０２の外径以内となるので、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。従って、従来の斜め端面を持つ光ファイバ端末に比べて、出射ビームの直進性に優れ、かつ実用上要求されるレベルの反射損失及び結合損失を得ることができる。また、この光ファイバ端末を使用することにより、コリメータ同士の光結合を、直線上で行うことが可能となるので、位置調整が容易となる。
このような構造の光ファイバ端末を得るには、まず、光ファイバ１０１とコアレスファイバ１０２を用意し、両者の皮膜を融着が十分可能な長さに除去しておく。続いて、コアレスファイバ１０２の皮膜除去位置から２０ｍｍの位置で、ファイバクリーバを用いてコアレスファイバ１０２を切断し、融着端面を作る。光ファイバ１０１側も同様に融着端面を作る。そして、両者を標準的な単芯ファイバ接続用融着器に設置して、適切な条件下で融着作業を行う。通常、融着接続された両者の端面は一体化するので、外観や顕微鏡などの観察では、融着点を認めることはできない。
例えば、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ法（ＤＣＭ法）などのように、ファイバコアを直接見ることができれば、融着点を正確に決めることができる。しかし、コアレスファイバの長さをおおよそミリ単位程度で決めれば良い場合には、コアレスファイバの皮膜除去位置をガイドとして用いて、コアレスファイバ１０２の長さを決めればよい。
次にコアレスファイバ１０２の長さを１ｍｍ未満にすることの意義について説明する。ここでは、比較検討するために、コアレスファイバ１０２の皮膜除去位置からそれぞれ１９ｍｍ、１８ｍｍ、１７ｍｍ、１６ｍｍの位置でコアレスファイバ１０２を切断することにより、コアレスファイバ１０２の長さが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとなったコアレスファイバ付き光ファイバ端末のサンプルを作製した。端面角度は全サンプルともほぼ０°である。これら４本のサンプルの光学特性を評価したところ、以下の結果が得られた。
まず、反射損失については第１２図に示すように、ＡＲコーティング無しでの反射損失が３７ｄＢ以上になることが確認された。但し、長さ０ｍｍ（コアレスファイバ無しの場合）の反射損失値は１４．７ｄＢとしてある。従って、ＡＲコーティングを施した場合、全てのサンプルで、５０ｄＢ以上の反射損失が得られることが分かる。
次に、第８図に示すように、コリメートレンズを用いて一対のコアレスファイバ付き光ファイバ端末の結合損失量を測定した。第８図において、８０１はＬＤ光源、８０２はパッチコード、８０３は光ファイバ端末、８０４は光学ステージ、８０５はコリメートレンズ、８０６は検出器、８０７はコネクタである。ＬＤ光源８０１から発せられた光は、一方の光ファイバ端末８０３からコリメートレンズ８０５、８０５を介して他方の光ファイバ端末８０３に入射し、検出器８０６にて受光される。
このような構成にて結合損失量を測定した結果、第１３図に示すように、全てのサンプルで、結合損失値が１ｄＢ以上となった。光ファイバ端面にＡＲコーティングを施していないことを考えても、この結合損失は光ファイバ端末部品としては非常に大きな値であり、このままでは現在要求されているコリメータを作製することができないことが分かった。
この原因を以下のように考察した。即ち、第１０図に示すように、光ファイバ１００１のコア１００１ａから光が出射すると、ビーム１００３は回折により拡がるため、伝搬距離に依存してビーム径ｒは拡大する。コアレスファイバ付き光ファイバ端末では、出射端面のビーム径ｒはコアレスファイバ１００２の長さに依存することになる。そのため、コアレスファイバ１００２の長さがある長さを超えてしまうと、ビーム径ｒが光ファイバ径Ｒを超えてしまうようになり、そのために、光の漏洩や光ファイバの縁による回折等が発生し、出射光の均一性が失われて結合損失が増大するのではないかと考えた。
そこで、コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を調べた。結果を第２図に示す。この第２図に示す関係から、コアレスファイバの長さを決めれば、同時に、理想的には損失のない光結合を可能にする最大の光ファイバ外径が決まる。いま、ビーム径を、光の強度が分布中心に対して１／ｅ２となる長さとして定義する（以下、ビーム径はこの定義に従うものとする）と、コアレスファイバ長１ｍｍの時、既に出射ビーム径は標準ファイバ外径である１２５μｍを超えてしまっている。これが、前述のように作製したコアレスファイバ付き光ファイバ端末で、結合損失が大きくなった原因であると考えられる。
従って、第１図（ａ）の構造を持つ光ファイバ端末において、光ファイバ外径をある値に固定する仮定の下では、反射損失と結合損失を両立させるには、コアレスファイバの長さを制限する必要があることが分かる。以上のことから、第１図（ａ）の構造をもち、且つ、反射損失と結合損失を両立させる性能をもつ光ファイバ端末を作製するためには、標準外径（１２５μｍ）の光ファイバ１０１を用いるとすると、コアレスファイバ１０２の長さが１ｍｍ未満でなければならないことを発見するに至った。
ところが、実際にこの光ファイバ端末を作製する場合、このような短い長さのコアレスファイバ１０２を付加した構造を作る必要があるため、作製作業がかなり難しくなることが判明した。
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上記のような光ファイバ端末を作製する上で発生した全ての課題に対する解決方法を見い出すに至った。以下にその内容について説明する。
代表的な光ファイバ端末の作製方法のフローを第４図に示す。左の図（Ａ）はフローチャート、右の図（Ｂ）はフローチャートの中の各工程（ａ）〜（ｄ）の内容を模式的に示す図である。このフローでは、まず、（ａ）光ファイバ（ＳＭＦ）４０２とコアレスファイバ（ＣＬＦ）４０３との融着接続工程を実施する。光ファイバ同士の接続は必ずしも融着に限らないが、市販の融着器で容易に融着作業が可能であり、また接続性能及び信頼性に最も優れた手段であることから、ここでは融着接続を用いている。接続に当たっては、後で行う測定作業を簡便に行うために、一方の端にコネクタがついた外径１２５μｍの標準的な光ファイバ４０２を任意長さだけ用意し、他端を融着可能な範囲で皮膜除去し（ファイバ被覆４０１）、ファイバクリーバを用いて切断して、接続端面を作製する。次に、外径１２２μｍのコアレスファイバ４０３を任意長さだけ用意し、同様に皮膜除去と端面切除を行う。
コアレスファイバ４０３の外径を標準径から細くする方法としては、化学エッチングが利用できる。あるいは、コアレスファイバ４０３の作製時に、この外径で作製してもよい。これら光ファイバ４０２とコアレスファイバ４０３を標準的な単芯用光ファイバ融着器に設置し、外径基準調芯により、通常の石英ガラスシングルモードファイバ同士の外径基準融着条件で融着作業を行う。
第１図（ｂ）はこの両者（光ファイバとコアレスファイバ）を接続した状態を示したものである。図では両者の外径差を誇張して描いているが、実は３μｍ程度の外径差では、その差を見ることは難しい。接合点は、通常の同径ファイバ同士の融着と同等の強度を保っている。
このように融着したら、次に所定位置でコアレスファイバ４０３を切断する工程を実施する。この工程は、（ａ）融着点を正確に判定する工程と、（ｂ）その融着点から正確な長さの位置でコアレスファイバ４０３を切断する工程とに分けられる。ほぼ同じ屈折率の材料同士を融着接続すると、両者に区別がつかなくなるので、その融着点の認識を光学的に行うことは非常に難しい。おおよその長さでの切断が許されるならば、先の例に記載したように皮膜除去点などを基準に測長することが可能だが、１ｍｍ未満の短い長さで１０μｍ程度の正確な測長が必要な場合にはこの方法は不十分である。
ＤＣＭ法の光学系を組んでファイバコアを直接観測できれば、コアの有無により融着点を判定することは原理的に可能である。しかしこの方法は、精度の高いステージやＣＣＤカメラおよびレーザ光源などを必要とし、非常に高価なシステムとなってしまう。また、このような光学系とファイバカッタとを組み合わせることも困難を伴い、更に、拡大倍率が大きいと、コアレスファイバ長が長い場合に切断点が視野外となってしまう不具合も生じる可能性がある。
これらの問題点を避ける上で、前記のように光ファイバとコアレスファイバの外径差を設けたことが役立つ。つまり、径差を設けたことで、次述の方法によれば、融着点の判定が簡単にできるようになり、任意の長さで１０μｍの精度でコアレスファイバ長を決めて切断することが可能となるのである。以下にその内容を述べる。
融着点を判定する工程、及び、指定長さで切断する工程は、それぞれ以下のように行う。第６図に示すように、ファイバクリーバの刃６０４を有する市販の超音波式ファイバクリーバ、コアレスファイバ付きＳＭＦ（光ファイバ端末）６０１をチャックすることができるマイクロメータ付き一軸ステージ６０６を用意し、切断点観察のため、ファイバクリーバを実体顕微鏡の対物レンズ６０３下に設置する。観察倍率は１０倍から２０倍程度で十分である。
前出の光ファイバとコアレスファイバを融着した光ファイバ端末（コアレスファイバ付きＳＭＦ）６０１を、ファイバクリーバの刃６０４の近辺に融着点が来るようにファイバ固定用Ｖ溝６０５上に半固定し、光ファイバ端末６０１の一端をマイクロメータ付き一軸ステージ６０６にファイバチャック６０２を用いてチャッキングする。マイクロメータでステージ６０６を送ると、チャックされている光ファイバ端末６０１は、目盛りで示された移動量だけ、ファイバクリーバのファイバ固定用Ｖ溝６０５の上を移動することになる。
ところで、上述したように光ファイバ（ＳＭＦ）とコアレスファイバとはごくわずか径に差を付けてあるが、本実施形態で使用している程度の径の差分では、普通に像焦点を合わせて拡大像の観察を行っても、第５図（ａ）に示すように、融着点（矢印位置）を認識することができない。図において、左側が光ファイバ（ＳＭＦ）４０２、右側がコアレスファイバ（ＣＬＦ）４０３であり、接合点が確認できない。しかし、像焦点が合っている状態から、わずかに焦点をずらしていくと、第５図（ｂ）に示すように、デフォーカスされた顕微鏡像の中に、歪んで見える箇所５０２が観測される。この歪み箇所５０２は、コアレスファイバ４０３と光ファイバ（ＳＭＦ）４０２との融着点と一致する。両者の径が一致している場合は、この歪みは観測されず、２μｍ程度（径に対して１．６％程度）以上径差を付けた場合にのみ、像焦点位置からわずかにずれた像位置で明瞭に観測されることが確認された。ずらす方向は近接側、遠方側どちらでもよい。なお、第５図の中の５０４は参考のためにカッタの切断刃を示している。
第６図に戻る。この方法で見つけた融着点を、マイクロメータ付き一軸ステージ６０６を移動させ、ファイバクリーバの切断刃６０４の先端地点に置く。これを原点として、再び必要なコアレスファイバの長さ分だけマイクロメータ付き一軸ステージ６０６を送り、送り終わった点で固定しコアレスファイバを切断する。このようにして、光ファイバ（ＳＭＦ）の先端に所望の長さのコアレスファイバが融着された光ファイバ端末６０１ができあがる。この方法によれば、コアレスファイバ部分は１０μｍの精度で長さを制御することができる。
なお、本実施例では、以降の工程で、先端を研削／研磨するので、あらかじめ研削量を見込んで、コアレスファイバの長さが１０００μｍの光ファイバ端末を作製した。
次に、第４図に戻って（ｄ）のガラスキャピラリの接着工程を説明する。光ファイバとしての機能は、上記作業終了時点で十分だが、光学評価を行う場合、あるいは光学部品に搭載する場合、光ファイバ端末をガラスキャピラリ４０６に固定して使用することが多く行われる。
本例では、この光ファイバ端末（コアレスファイバ付きＳＭＦ）４０７を、外径φ１．８ｍｍ／内径１２６μｍ／長さ６ｍｍのガラスキャピラリ４０６に挿入し、挿入時にＵＶ接着剤を塗布させた後、硬化させて、光ファイバ端末４０７とガラスキャピラリ４０６を固定した。固定の際、キャピラリ４０６と光ファイバ端末４０７との両端面が一致するように固定することが望ましい。コアレスファイバ４０３の径は１２２μｍであるので、キャピラリ４０６との内径差は４μｍ生じるが、この程度の径差では、光ファイバ端末４０７、キャピラリ４０６間の偏心や接着剤層の増大分はほとんど無視できるので、実用上何ら不具合は生じない。接着剤は熱硬化型接着剤を用いてもよい。
次に（ｅ）の光ファイバ端面の光学研磨工程を以下のように行う。光学研磨は、良好で安定した光学性能を得るために行う。市販の光ファイバ用端面研磨機を使用すれば、光学研磨は容易にできる。研磨は、ガラスキャピラリ４０６を研磨治具に固定し、粗削り／１次研磨／２次研磨／仕上げ研磨の順に行う。
当然この研磨により、端面は研削され、ガラスキャピラリ４０６、即ち光ファイバ端末４０７の先端のコアレスファイバの長さは短くなる。研磨面にかかる負荷圧力の違いや研磨シートの状態の違い等により、研磨時間を固定しても、実際の研削量は一定しないことが多く、研磨時間のみで、研削量を規定することは難しい。
また、接着剤がファイバ周囲に付着していると、前述のデフォーカス顕微鏡像による観察でも、微妙な歪みを認めることができなくなり、融着点を正確に認識できなくなる場合がある。
そこで、そのような場合には次の方法を採用する。この方法では、予め第３図に示すように、コアレスファイバの長さと反射損失との関係を実験的に得ておく。コアレスファイバの長さと反射損失は一対一で対応している。そこで、研磨工程における仕上げ研磨が終了した段階で、第７図のように、コネクタ７０４を反射損失測定器７０１のパッチコード７０２に接続し、測定サンプル（ここでは光ファイバ端末７０３）の出射端面の反射損失をモニタすることで、コアレスファイバ長を正確に知ることができる。
従って、コアレスファイバの長さを直接観察しなくても、反射損失をモニタすることで、容易にその長さを正確に知ることができる。研削量はモニタ数値をガイドにして微調整が可能であるから、長さを１μｍという高い精度で制御されたコアレスファイバ付き光ファイバ端末を作製することができる。本実施例では、１回の研磨作業で、約６００μｍ程度研削されるというデータが別途得られていたので、１０００μｍのコアレスファイバ長を有した光ファイバ端末は、上記の先端研磨作業により、約４００μｍのコアレスファイバ長を有する光ファイバ端末として得られる。このように、反射損失を測定しながらキャピラリの先端を研磨し、反射損失測定値が目標値に達したら研磨を終了する〔第４図のフローの（ｆ）〕。
そして、最後に以上の工程で作製した光ファイバ端末のコアレスファイバの端面に反射防止膜を形成することにより、端面反射や、干渉、あるいはゴーストなどを抑えた光ファイバ端末を得ることができる〔第４図のフローの（ｇ）〕。
以上の作業により、高い反射損失と低い結合損失を両立し、且つ光軸ずれが発生せず、光部品に搭載可能な性能を有する光ファイバ端末の作製が完了する。
なお、当然であるが、上記の作製方法は一例であって、手順や方法などは、これに限るものではない。
上述した作製方法にて、下表のような光ファイバ端末サンプルを３本作製し、サンプル名をそれぞれＳａｍｐｌｅＡ〜Ｃとする。この表に記したコアレスファイバ長は、ＡＲコーティング前の反射損失から求めた長さである。反射損失は、ＡＲコーティング後に反射損失測定器で測定することで得られた実測値である。比較のため、端面０°且つＡＲコーティング付きで市販されているＳＭＦ（シングルモード光ファイバ）を用意し、これをＳａｍｐｌｅＤとした。
【表１】
2004053547.tif 000003
ＳａｍｐｌｅＡを出射ファイバとして、その他のサンプルを受光ファイバとし、第８図に示したように、両者の間に非球面コリメートレンズ（Ｆ＝３、ＮＡ＝０．２２）をおくことにより、結合損失を測定した。光源として、λ＝１．５５μｍのＬＤ光源、及び、同波長域に十分な感度を持つ光検出器を用いて、コリメートレンズ間距離を１００ｍｍとし、光結合損失量の測定を行った。その結果を表２に示す。
【表２】
2004053547.tif 000004
上の表に示した通り、コアレスファイバ付き光ファイバ端末同士の組合わせにより、約０．２ｄＢの結合損失を得ることが可能であることが実証できた。これは、通常の光ファイバ端末（ＳａｍｐｌｅＤ）と同様ないしはそれ以上の性能である。
以上のように、上記の作製方法によれば、目標仕様を満たし、実用可能なレベルの光ファイバ端末を容易に作製することができることが実証できた。また、コリメートビームの直線性は、結合損失測定の際に、サンプルを入れ替えても、光学ステージをほとんど動かすことなく、光結合を行うことができることからも、実証できた。
なお、コアレスファイバの長さは、請求の範囲第１項に記載した条件を満たす範囲で、反射損失の要求仕様に合わせて適当に調整すればよい。また、コアレスファイバの端面角度は、光線の直線性を持たせるためには０°であることが理想的であるが、研磨工程の公差範囲で若干の角度が付くことは実用上大きな問題はない。
コアレスファイバの長さについての計算上の好ましい範囲は、長い方では略９００μｍである。これは、ビーム径を光の強度が分布中心に対して１／ｅ２となる長さとして定義した場合に、出射端におけるビーム径がほぼ１２０μｍとなって、標準ファイバの外径とほぼ等しくなる長さである。しかし、コアレスファイバが長いほど、ガラス媒質中を透過する際に損失が大きくなる可能性があり、また、光ファイバ端面の欠けが生じた場合、ビームの散乱要因となるので、長い方での好ましい範囲は９００μｍ以下で、より好ましくは５００μｍ以下と判断される。
一方、短い方の使用限界長は３００μｍである。これは、ＡＲコーティング後に光ファイバ端末単体で反射損失５０ｄＢを達成するために、ＡＲコーティング無しの状態の端面で得られる反射損失値を２３ｄＢ以上とするために必要な長さである。但し、ＡＲコーティングにより常に理想的な反射減衰量２７ｄＢが得られるとは限らない。実験的にはＡＲコーティング無しで２５ｄＢ以上となれば、ほぼ間違いなく５０ｄＢ以上を得ることができるので、短い方の好ましい範囲は、３００μｍ以上である。以上のことから、使用上最も好ましいコアレスファイバの長さは３００μｍ以上で５００μｍ未満である。
また、光ファイバに対してコアレスファイバの外径を異ならせる場合の好ましい範囲は次の通りである。外径を変える場合、標準ファイバより太くする方法と細くする方法とがある。通常、光ファイバ端末は、市販のガラスキャピラリに挿入し、固定して使用することが一般的である。従って、市販規格品の範囲内で使用する場合、接続するコアレスファイバは細くした方が有利である。径を変える主目的は、融着後の融着点を容易に観察するためであり、前述した融着点における歪みの観察を容易にするためには、少なくとも径にして２μｍ以上細くする必要がある。歪み点は径差が大きいほど明瞭となるが、径差が大きすぎると、キャピラリに固定する際に、キャピラリ内径に対して偏心が生じやすくなること、キャピラリとの固定で使用する接着剤の量が必然的に多くなること等から、耐候性が劣化する可能性がある。従って、接合するコアレスファイバの径差として好ましい範囲は、光ファイバ（ＳＭＦ）に対して２〜１０μｍ程度細いことが適当である。
以上、本発明に係る第１実施形態および第２実施形態の光ファイバ端末について説明した。これら第１実施形態および第２実施形態においては、コアレスファイバと光ファイバとの融着点を容易且つ正確に把握するため、コアレスファイバの径と光ファイバ（ＳＭＦ）の径とを異ならしめた例を掲げた。そして、本発明は、コアレスファイバと光ファイバとの融着点を容易且つ正確に把握するため、両者の径を異ならしめるかわりに、光ファイバ（ＳＭＦ）とコアレスファイバとの中心軸をずらして接合するようにしてもよい。このように、段差を故意に発生させることで、前記に示した両者の径を変えることと同様の効果を得ることが出来るので、光学顕微鏡を用いて、デフォーカスされた顕微鏡像により、融着点を極めて容易に判定することができる。そこで、この光ファイバ（ＳＭＦ）とコアレスファイバとの中心軸をずらして接合する構成を有する、本発明に係る第３実施形態の光ファイバ端末について、図面を参照しながら説明する。なお、この場合軸のずれ量は、１μｍ〜５μｍ程度が好ましい。ずれ量が１μｍ以上であれば、接合点の判別が容易になり、ずれ量が５μｍ以下であれば、ビーム出射位置の相対位置ずれが大きくならないので、減衰量が見込みから外れたり、接合点の強度に影響する可能性が無くなるためである。
第１４図は、本発明に係る第３実施形態の光ファイバ端末を示し、第１５図は、その製造工程の概略を示す。
まず、第１４図に示されるように、第３実施形態の光ファイバ端末１２００は、中心部のコア１２０１ａおよびその外周部のクラッド１２０１ｂをそれぞれ有する光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１の端面に、前記コア１２０１ａと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなり、かつ外径が光ファイバ（ＳＭＦ）と略同一であるコアレスファイバ（ＣＬＦ）１２０２を配置し、融着接合したものである。ここで重要なことは、光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１とコアレスファイバ１２０２との相対的な中心位置をずらしてあることである。
次に、第１５図を参照しながら、第１４図に示した光ファイバ端末の製造方法の一例を説明する。なお、用いる光ファイバのファイバ径については特に制限されるものではないが、ここでは具体的な例として、光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１（１２０１ａ，１２０１ｂ）とコアレスファイバ１２０２とが、それぞれ１２５μｍの標準外径である場合について述べる。
この光ファイバ端末１２００を製造する場合、まず、１２５μｍの標準外径の光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１を用意する。ここでは、後に行う測定作業を簡便に行うため、一方の端部にコネクタがついた光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１を任意長さだけ用意する。光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１の他方の端部は融着可能な範囲で皮膜を除去し、ファイバクリーバを用いて切断して、接続端面を作っておく。次に同径の１２５μｍのコアレスファイバ１２０２を任意長さだけ用意し、同様に皮膜除去と端面切断を行う。
次に、第１５図（ａ）に示すように、光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１の端面とコアレスファイバ１２０２の端面を対向させて、標準的な単芯用光ファイバ融着器に設置し、一度、外径基準調心を行う。外径基準調心が完了したら、第１５図（ｂ）に示すように、１．５μｍコアレスファイバの中心位置をずらす。そして第１５図（ｃ）に示すように、通常の石英ガラスシングルモードファイバ同士の外径基準融着条件（住友電気工業株式会社製光ファイバ融着接続機ＴＹＰＥ−８５ＳＥにおける条件設定で、ファイバ種類：ＳＭ  ＦＩＢＥＲ  ＳＴＤ、調芯方法：外径  外形：同一の条件）で融着作業を行い、接合する。この融着作業により、外見上光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１とコアレスファイバ１２０２は一体化し、接合点の強度も、通常の同径ファイバを外径調心、もしくはコア調心によって光ファイバの中心を合わせて行った融着と同等となる。
この相対的なズレによって生じた微小な段差は、前述の径が異なった光ファイバ同士の融着点で発生した段差と同様な効果を発生させるので、融着点の判定について、全く同等の作業を応用することが出来る。したがって、融着点を判定する工程、およびコアレスファイバを指定長さで切断する工程について、上述した異なる径を有する光ファイバ同士の融着の場合とまったく同じ工程を経ることができるので、同様の効果、性能および特徴をもつ光ファイバ端末を、作製することが出来る。
この光ファイバ端末を使用した光部品の実施形態について以下に述べる。ここでは、第９図のような１枚の波長選択フィルタを用いて、４つの入出力用ポートを持つ光合分波器を作製した。
第９図（ａ）は上面から見た光合分波モジュールの概略図である。モジュール中の光路は図中に細線で示してある。このモジュールは、ガラス基板９０１上に、波長選択フィルタ９０４、補正用ガラス基板９０５、反射ミラー９０６を配置し、ガラス基板９０１に設けたＶ溝９０３にコリメータ９０２を配置している。
「Ｉｎ」から入射された波長多重光は、波長選択フィルタ９０４により、透過光と反射光に分波され、それぞれ「Ｄｒｏｐ  Ｐｏｒｔ」と「Ｏｕｔ  Ｐｏｒｔ」に出力される。また、外部挿入光は「Ａｄｄ  Ｐｏｒｔ」から入射し、波長選択フィルタ９０４を通過して、「Ｏｕｔ  Ｐｏｒｔ」へと合波される仕組みである。ここで用いたコリメータ９０２は、前述した光ファイバ端末と非球面レンズとを同一のガラス管内に接着して作製したものである。
機能としては、通常のＡＤＭと変わらないが、各々のコリメータ９０２はガラス基板９０１上のＶ溝９０３上に固定されており、特に「Ｉｎ」のコリメータ９０２と「Ｄｒｏｐ  Ｐｏｒｔ」のコリメータ９０２は一直線上のＶ溝９０３上にある。従来方式のコリメータでは、光軸ずれが発生するため、Ｖ溝９０３を光軸のガイド溝として使用することが不可能であったが、本実施の形態の光ファイバ端末を用いたコリメータ９０２は、全く軸ずれが起きないため、コリメータ９０２間に波長選択フィルタ９０４などの光学素子が入らない状態では、ほとんど位置調整無しで、光結合が可能となる。
コリメータ光の間にガラス基板（波長選択フィルタ９０４）が斜めに入ると、光はガラス基板の厚みに依存して、元の光軸と平行に位置ずれが発生する。このずれは、図に示したように、同様のガラス基板（補正用のガラス基板９０５）を用いて補正することで、元の光軸は維持されるので、大きな問題とはならない。従って、この構成では、波長選択フィルタ９０４の両脇にある反射ミラー９０６の角度を調整するだけで、全ての光路を調整することができることになる。このように、本発明の光ファイバ端末を使用することで、Ｖ溝９０３がコリメータ光のガイド溝となるので、これまで実現不可能だった同一基板上でのコリメータの集積が技術的に可能となる。更に、組み立てが簡単にできることになり、調整時間も短縮できる。
なお、コリメータ９０２に用いた非球面レンズのかわりに、球面レンズ、球レンズ、ドラムレンズを用いても同様な結果が得られた。
以上、本発明に係る光ファイバ端末と、当該光ファイバ端末を用いた光部品の実施形態について説明した。さらに、本発明に係る光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせにより、コリメータ光を用いた光結合が可能になる。また、本発明に係る光ファイバ端末と有限系のレンズとの組み合わせによっても光結合が可能になる。このように本発明に係る光ファイバ端末とレンズとを組み合わせることで、通常の光ファイバ端末を用いて作製したコリメータと同等ないしはそれ以下の低結合損失を有する光結合が可能となる。そこで当該構成について、以下、第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
第１６図は本発明に係る光端末とコリメートレンズとによるコリメータの構成の説明図である。第１６図において、符号１２０１は光ファイバ（ＳＭＦ）を示し、符号１２０２はコアレスファイバを示し、符号１２０３は光ファイバ（ＳＭＦ）とコアレスファイバとを有する光ファイバ端末を示している。符号１２０５はコリメートレンズを示し、符号１２０６はガラス等のキャピラリを示している。また、符号１２０９は端面反射光を示し、符号１２１０はコリメート光を示す。
光ファイバ（ＳＭＦ）１２０１とコアレスファイバ１２０２とを有する本発明に係る光ファイバ端末１２０３から放出された光は、コリメートレンズ１２０５を通過してコリメート光１２１０となる。このとき、コリメートレンズレンズ１２０５からの端面反射光１２０９はすべて拡散光となり、光ファイバ端末１２０３の光出射位置に光が戻ることはない。この結果、コリメートレンズ１２０５を配置することで系全体の反射損失を低下させることはない、という利点を発揮する。またコリメート光１２１０のビーム径はｍｍ単位のキャピラリないしはレンズ外径の範囲まで広げることが出来るので、伝播距離を大きく取ることが可能となる。
当該第４の実施の形態に係る光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせを、上述した光部品に適用することは、好ましい構成である。
また、本発明に係る光ファイバ端末を用いて作製し得る光部品のバリエーションとしては、その他にコリメータアレイ、２ｐｏｒｔ  ｍｏｄｕｌｅ（例：利得等価器）、アイソレータ、光スイッチ、光測距計、波長計、干渉計などがある。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、出射ビーム径をコアレスファイバの外径以内とすることで、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。この結果、出射ビームの直進性が優れ、かつ通常の光部品で要求されレベルの反射損失及び結合損失を有する実用的な光ファイバ端末を提供することができ、当該光ファイバ端末を用いた光部品及び光結合器を提供することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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