(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドには応力付与部が形成され、かつファイバ先端部が、傾斜面を有するレンズ形状に形成されてなる偏波保存ファイバにおいて、
前記レンズ形状は対向する２つの傾斜面を有する楔形状であり、該２つ傾斜面のそれぞれに１つずつの前記応力付与部が露出されていることを特徴とする偏波保存ファイバ。
【請求項２】
前記応力付与部を含むファイバ先端には無反射コートが形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏波保存ファイバ。
【請求項３】
前記応力付与部の材質は、シリカにボロンが添加されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の偏波保存ファイバ。
【請求項４】
傾斜面同士のなす角度が５０〜１００度とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバ。
【請求項５】
ファイバ先端部から露出されたコアは少なくとも一部がクリーブカット面で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバ。
【請求項６】
ファイバ長手方向に垂直な投影面で見たときに、２つの前記応力付与部の中心が結ぶ線と楔の稜線とが垂直に交わるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の偏波保存ファイバ。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバと、該偏波保存ファイバに対しレーザ光を出射する半導体レーザ素子とを少なくとも有する半導体レーザモジュール。
【請求項８】
コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドには応力付与部が形成され、かつファイバ先端をレンズ形状に加工してなる偏波保存ファイバの製造方法において、
コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドにはコアの両側に応力付与部が形成されてなる偏波保存ファイバをクリーブカットし、ファイバ先端部を形成した後、
前記ファイバ先端部を対向する２つの傾斜面を有する楔形状とし、該２つ傾斜面のそれぞれに１つずつの前記応力付与部が露出するように、前記ファイバ先端部をレンズ形状に加工することを特徴とする偏波保存ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保存ファイバとその製造方法、および半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばいわゆるパンダファイバ、ジャケットコアファイバなど、光の偏波を保存するように構成された偏波保存ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining fiber）が種々知られている。
このような偏波保存ファイバでは、コアに光を入射させた際の光結合効率を向上させるために、ファイバ先端がレンズ形状に加工される。
とくにファイバ先端を楔加工したものでは、特開２０００−２８８５２号公報、特開２０００−２２１３４１号公報に、応力付与部が楔の稜線上に配置した構成が開示されている。
【０００３】
図７（ａ），（ｂ）は、このような偏波保存ファイバの従来例の断面図を示している。
図７（ａ），（ｂ）に示すように、偏波保存ファイバ５は、コア２とクラッド３と応力付与部４ａ，４ｂを有している。ファイバ先端部には傾斜面６ａ，６ｂが形成され、レンズ形状（ここでは楔形）に加工されている。該レンズ形状は、それぞれの傾斜面６ａと傾斜面６ｂが交わってなる楔の稜線７上に応力付与部４ａ，４ｂが露出するように形成されている。
すなわちそれぞれの応力付与部４ａ，４ｂは、傾斜面６ａと傾斜面６ｂの両方にまたがって露出されている。
応力付与部４ａ，４ｂ同士が結んだ軸線（図７（ａ）中、符号８で示す線）の方向には、コア２に引っ張り応力がかかっている。この軸はスロー軸と呼ばれる。またこれに垂直な、符号９で示す軸はファースト軸と呼ばれる。これらはいずれも光の偏波が保存される偏波保存軸である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのように応力付与部４ａ，４ｂが楔の稜線７上に露出されている構成の場合、しばしばファイバ先端部に露出した応力付与部４ａ，４ｂ表面にクラック１５（図７（ａ），（ｂ）参照）が入っていることが発明者らによって見出された。
本発明の目的は、応力付与部露出面のクラックを防止した偏波保存ファイバとその製造方法、および半導体レーザモジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの検討により、前記応力付与部のクラックは、ファイバ先端をレンズ形状に加工する前、すなわち偏波保存ファイバをクリーブカットしたときに既に形成されていることが分かった。
【０００６】
そこで本願の請求項１では、コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドには応力付与部が形成され、かつファイバ先端部が、傾斜面を有するレンズ形状に形成されてなる偏波保存ファイバにおいて、前記レンズ形状は対向する２つの傾斜面を有する楔形状であり、該２つ傾斜面のそれぞれに１つずつの前記応力付与部が露出されていることを特徴とする偏波保存ファイバが提供される。
【０００９】
また請求項２では、前記応力付与部を含むファイバ先端には無反射コートが形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏波保存ファイバが提供される。
【００１０】
また請求項３では、前記応力付与部の材質は、シリカにボロンが添加されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の偏波保存ファイバが提供される。
【００１１】
また請求項４では、傾斜面同士のなす角度が５０〜１００度とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバが提供される。
【００１２】
また請求項５では、ファイバ先端部から露出されたコアは少なくとも一部がクリーブカット面で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバが提供される。
【００１３】
また請求項６では、ファイバ長手方向に垂直な投影面で見たときに、２つの応力付与部の中心が結ぶ線と楔の稜線とが垂直に交わるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の偏波保存ファイバが提供される。
【００１４】
また請求項７では、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏波保存ファイバと、該偏波保存ファイバに対しレーザ光を出射する半導体レーザ素子とを少なくとも有する半導体レーザモジュールが提供される。
【００１５】
また請求項８では、コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドには応力付与部が形成され、かつファイバ先端をレンズ形状に加工してなる偏波保存ファイバの製造方法において、コアと、該コアの周囲に形成されたクラッドとを有し、前記クラッドにはコアの両側に応力付与部が形成されてなる偏波保存ファイバをクリーブカットし、ファイバ先端部を形成した後、前記ファイバ先端部を対向する２つの傾斜面を有する楔形状とし、該２つ傾斜面のそれぞれに１つずつの前記応力付与部が露出するように、前記ファイバ先端部をレンズ形状に加工することを特徴とする偏波保存ファイバの製造方法が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図に従って説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態例となる偏波保存ファイバ１を示している。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、偏波保存ファイバ１は、コア２とクラッド３と応力付与部４を有した、いわゆるパンダファイバである。
通常、応力付与部４ａ，４ｂがシリコンオキサイドにボロンを添加したものであるが、この場合、応力付与部４ａ，４ｂは他の部分より強度が低くなっている。
【００１７】
ファイバ先端部には、対向する平面状の傾斜面６ａ，６ｂが形成され、レンズ形状（ここでは楔形）に加工されている。該レンズ形状は、それぞれの傾斜面６ａ，６ｂが交わってなる楔の稜線７上に応力付与部４ａ，４ｂが露出しないように形成されている。
すなわち応力付与部４ａは、１つの傾斜面６ａ上にのみ露出され、応力付与部４ｂはもう一つの傾斜面６ｂ上にのみ露出されており、１つの応力付与部が２つの傾斜面にまたがって露出されないように構成されている。
またここでは、ファイバ先端部に露出したコア２は少なくとも一部がクリーブカット面となるように精密加工されている。
【００１８】
このような偏波保存ファイバ１の製造方法を以下に示す。
図２（ａ）に示すように、まず偏波保存ファイバ１をファイバカッターによりクリーブカットし、ファイバ先端部のクリーブカット面１７を形成する。このときファイバ先端部に露出した応力付与部４ａ，４ｂには、しばしばクラックが入っていることが分かった。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、研磨走行テープの研磨面１６に対し、ファイバ先端部を所定の傾斜角度で接触させ、傾斜面６ａを形成する。またファイバ先端部をファイバ長手方向を中心として１８０度回転させた上で、図２（ｃ）に示すように、再度、研磨走行テープの研磨面１６にファイバ先端部を接触させて、対向する傾斜面６ｂを形成する。
【００２０】
このとき、一つの応力付与部４ａ，４ｂが２つの傾斜面６ａ，６ｂにまたがって露出しないように、これら傾斜面６ａ，６ｂを形成する。そのようにすることで応力付与部４ａ，４ｂは十分に研磨され、クリーブカットで生じたクラックを消失させることができる。しかも１つの傾斜面は単純な平坦形状であるため、その研磨作業も単純である。よって複雑な研磨による新しいクラックの形成や欠けの発生の可能性が少ない。
【００２１】
しかる後、図２（ｄ）に示すように、研磨走行テープの研磨面１６にファイバ先端部のコアおよびその近傍を最適なレンズ形状に微細加工する。
このときコア２全体を研磨することもあれば、コア２中心のクリーブカット面１７を一部残した状態に研磨することもある。
【００２２】
以上で研磨工程が完了するが、図２（ｅ）に示すように、ファイバ先端部全体に、例えばシリコンオキサイド、タンタルオキサイドを積層してなる無反射コート１４をコーティングすることもできる。この場合、ファイバ先端部での表面反射が防止される。
【００２３】
このように完成された偏波保存ファイバ１は、クリーブカットで生じたクラックが消失しており、外観不良となることが防止される。クラックがないことで、その後の使用によってこのクラックが成長することが防止され、安定した品質の偏波保存ファイバ１を市場に提供することができる。
【００２４】
従来例（図７（ａ），（ｂ）参照）でもクラックの発生位置や深さによっては傾斜面６ａ，６ｂの研磨工程でクラックを消失させ得るが、確実性に欠ける。また従来例でもファイバ先端部全体を大きく削り込んでからレンズ形状に加工すればクラックは確実に消失させ得るが、研磨に時間がかかってしまう。これに対し、本実施形態例の場合、傾斜面６ａ，６ｂを形成する工程がそのままクラック消失工程を兼ねており、応力付与部４ａ，４ｂの削り込み量も大きくとれるので、作業効率が良い。時間にすると数分の一の工程タクトの短縮になるものと考えられる。
【００２５】
しかも従来例のように、楔の稜線７上に応力付与部４ａ，４ｂが凸状態に突出して露出していると、その後の取り扱いにおいて、この露出した応力付与部４ａ，４ｂが欠けたり、新たなクラックが入る可能性が高い。これに対し本実施形態例の偏波保存ファイバ１によれば、応力付与部４ａ，４ｂを凸状態に突出させず、略平面状という単純な形状でファイバ先端部に露出させたことで、このような不具合の可能性も低減される。
【００２６】
とくにファイバ先端部に露出したコア２の少なくとも一部にクリーブカット面１７を残す必要がある場合には、ファイバ先端部全体を大きく削り込むことができない。よって応力付与部４ａ，４ｂをできるだけ十分削り込むためには、図１（ａ）に示すように、ファイバ長手方向に対して垂直な投影面で見たときに、応力付与部４ａ，４ｂの中心同士を結ぶ線（すなわち偏波保存軸のうちスロー軸８）と楔の稜線７とが垂直に交わるように構成することが好ましい。
【００２７】
なお本実施形態の偏波保存ファイバ１の傾斜面６相互が形成する角度θは、応力付与部削り込み量を大きくする観点からすれば、例えば５０〜１００度とすることが好ましい。
【００２８】
次に、図３（ａ），（ｂ）に、上記図１（ａ），（ｂ）に示した偏波保存ファイバ１をフェルール１０に固定したものの一例を、平面図と側断面図で示す。フェルール１０は、コバール（商標）などの金属製であり、長手方向にファイバ挿入孔１８が形成され、その端部には、削り出し等により、断面真円形の半田溜め部１１が設けられている。偏波保存ファイバ１は、側面に、図示しない金めっきが形成された状態で、フェルール１０のファイバ挿入孔１８内に挿入されている。そして半田溜め部１１にＡｕ／ＳｎやＰｂ／Ｓｎ等からなる半田１２が流し込まれて、偏波保存ファイバ１の金めっき形成部とフェルール１０とが固定されている。
【００２９】
偏波保存ファイバ１は、多くのケースでは、このように一部がフェルール１０内に挿入されて使用される。
また他の例として図３（ｃ），（ｄ）に示すように、フェルール１０の半田溜め部１１を断面楕円形に構成することもできる。ここでは偏波保存ファイバ１は、該楕円形の短軸方向と偏波保存ファイバ１の楔の稜線７とが一致するように、フェルール１０に固定されている。このように構成すると半田１２の引っ張り応力は、応力付与部４ａ，４ｂによる引っ張り応力と同一の向きに働くので、偏波保存ファイバ１内を伝搬する光の偏波保存特性（例えば消光比など）の劣化が防止される。
【００３０】
なお半田１２による固定強度確保、偏波保存特性の維持の観点から、偏波保存ファイバ１のファイバ直径を０．１２５ｍｍとしたときに、半田溜め部１１の楕円の短軸の長さを０．１３〜０．１５ｍｍ、長軸の長さを短軸の長さの１．５〜２．０倍程度の値とすることが望ましい。
【００３１】
また図４（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態例となる半導体レーザモジュールを示している。図４（ａ），（ｂ）に示すように、パッケージ２０の底板２１上に、半導体レーザ素子１３の温度制御を行うサーモモジュール２２が半田固定され、その上に金属製のベース２３が半田固定されている。さらにその上にヒートシンク２４を介して半導体レーザ素子１３が配置されている。またベース２３上には、上記図１（ａ），（ｂ），図３（ａ），（ｂ）もしくは図３（ｃ），（ｄ）を参照して説明した偏波保存ファイバ１が、第一のフェルール１０、固定部品２５を介して固定されている。第一のフェルール１０と固定部品２５、固定部品２５とベース２３との間はレーザ溶接により固定されている。偏波保存ファイバ１のファイバ先端部は半導体レーザ素子１３の光射出面と対向状態に配置されている。図４（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１３の活性層１９と偏波保存ファイバ１のファイバ先端部の稜線７とは同一平面上にある。
【００３２】
またベース２３上には、半導体レーザ素子１３の光射出面と対向する面から出射されたモニタ光を受光し、半導体レーザ素子１３からの光出力を監視する、チップキャリア付け状態のモニタフォトダイオード２８が配置されている。
半導体レーザ素子１３の光射出面には無反射コート１４（図２（ｅ）参照）が形成されている。
光ファイバは、第二のフェルール２６に固定されてスリーブ２７を介してパッケージ２０と半田固定されている。
【００３３】
このような半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子１３の光射出面からのレーザ光は、偏波保存ファイバ１のファイバ先端部からコアに入射され、偏波保存ファイバ１内を伝送され、偏波保存ファイバ１の他端側に形成された図示しない光コネクタを介して外部に出射される。
このときレーザ光の直線偏波を十分保存し、かつ半導体レーザ素子１３からファイバへの光結合率を高くするためには、図１（ａ）に示すように、ファイバ長手方向に対して垂直な投影面で見たときに、応力付与部４ａ，４ｂの中心同士を結ぶ線（スロー軸８）と楔の稜線７とが垂直に交わるように構成し、かつ図４（ｂ）に示すように、偏波保存ファイバ１の楔の稜線７と半導体レーザの活性層１９とを同一平面上に位置するように配置することが好ましい。
【００３４】
さて本実施形態例の偏波保存ファイバについて、図４の通り半導体レーザモジュールを組んで、消光比の特性評価を行った。
この測定において、本実施形態例の半導体レーザモジュールとして、図３（ａ），（ｂ）に示したフェルール１０を用いて構成したものを用いた。
サンプル数は３０個である。
なおこのときの測定に用いたフェルール１０の半田溜め部１１は、円形のものである。
【００３５】
図５は、上記測定結果を示すグラフであり、縦軸に度数、横軸に消光比をとったものである。消光比の平均は２０．８ｄＢであった。
【００３６】
図５から、本実施形態例の偏波保存ファイバ１は、消光比について、従来の偏波保存ファイバと遜色ない良好な特性であることが分かった。またその他、半導体レーザ素子１３の光出射面と対向する光反射面から出射されたモニタ光を電流値（Ｉｍ）として測定したところ、その変動率は、本実施形態例の場合で平均４．３％と、これも従来のものとほぼ同等であった。
また本実施形態例の偏波保存ファイバ１は光結合効率においても、従来との差はほとんどなかった。
【００３７】
以上のように、本実施形態例の偏波保存ファイバ１およびそれを用いた半導体レーザモジュールによれば、偏波保存ファイバ１の不良率の低減、品質の安定化を実現しつつ、かつ光学的な特性面でも従来例のものと同等の値を実現できることが分かった。
【００３８】
なお本発明の偏波保存ファイバ１とその製造方法、および半導体レーザモジュールは、上記実施形態例のものに限定されない。
例えば偏波保存ファイバ１のその他の例として、図６に示すように、ファイバ先端部のレンズ形状がコア２の露出面を頂部とする円錐形状のものであってもよい。この場合、該円錐の側面全体が一つの傾斜面６として機能する。このような構成では傾斜面６上に全ての応力付与部４が形成されているため、応力付与部４は十分研磨により削り込まれ、クラックが研磨消失される。このように、レンズ形状は光の断面形状等の諸条件によって適宜選択されるものである。
【００３９】
また図１（ａ）に示すように、ファイバ長手方向に対して垂直な投影面で見たときに、応力付与部４の中心同士を結ぶ線と楔の稜線７とが結ぶ角度は、上記垂直（９０度）に限定されるものではなく、例えば偏光低減（デポラライズ）のため４５度とする等、適宜設定することが可能である。
またファイバ先端部の加工方法は、研磨テープを用いた機械的な研磨に限定されるものではなく、ドライエッチングその他の化学研磨も含む。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の偏波保存ファイバとその製造方法、および半導体レーザモジュールによれば、応力付与部は、それぞれ、一つの傾斜面上にのみ露出されているため、応力付与部のクラックや欠けなどの機械的な損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の偏波保存ファイバの一実施形態例を示す断面図であって、（ａ）はファイバ長手方向に垂直な平面図であり、（ｂ）は前記（ａ）のスロー軸で切断した面を示す一部側断面図であり、（ｃ）は斜視図であり、（ｄ）は側面図である。
【図２】  （ａ）〜（ｅ）は本発明の偏波保存ファイバの製造方法の一実施形態例を示す側面図である。
【図３】  本発明の一実施形態例となる偏波保存ファイバをフェルールに固定した状態の一例を示す説明図であって、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は一部側断面図を示す。
【図４】  本発明の半導体レーザモジュールの一実施形態例を示す説明図であり、（ａ）は半導体レーザモジュール全体を示す一部側断面図であり、（ｂ）はその一部拡大断面図である。
【図５】  本実施形態例の半導体レーザモジュールについての消光比測定結果を示すグラフであり、縦軸に度数、横軸に消光比をとったものである。
【図６】  本発明の偏波保存ファイバのその他の実施形態例を示す斜視図である。
【図７】  従来の偏波保存ファイバの一例を示す説明図であって、（ａ）はファイバ長手方向に垂直な平面図であり、（ｂ）は前記（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した面を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  偏波保存ファイバ
２  コア
３  クラッド
４，４ａ，４ｂ  応力付与部
５  偏波保存ファイバ
６，６ａ，６ｂ  傾斜面
７  楔の稜線
８  スロー軸
９  ファースト軸
１０  （第一の）フェルール
１１  半田溜め部
１２  半田
１３  半導体レーザ素子
１４  無反射コート
１５  クラック
１６  研磨面
１７  クリーブカット面
１８  ファイバ挿入孔
１９  活性層
２０  パッケージ
２１  パッケージの底板
２２  サーモモジュール
２３  ベース
２４  ヒートシンク
２５  固定部品
２６  第二のフェルール
２７  スリーブ
２８  チップキャリア付け状態のモニタフォトダイオード
【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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