(57)【要約】【課題】  光ファイバの入射面に設けられている反射防止膜の劣化を抑えて、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができる光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュールを提供する。【解決手段】  光源１１から発せられた光ビームＬＢ１をレンズ１２により集光して光ファイバ１３の入射面１４から入射する際に、光ビームＬＢ２の集光点Ｐ０を光ファイバ１３の入射面１４に対して前後にずらしたので、入射面１４における光パワー密度が集光点Ｐ０よりも低下する。このため、従来問題になっていたような、入射面１４に設けられている反射防止膜１５の劣化を抑えることができ、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバ１３に結合することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の光源と、この光源からの光ビームを集光する１つ以上のレンズと、前記光ビームが入射される１本の光ファイバを有し、反射防止膜が設けられた光ファイバの入射面を前記レンズで集光された光ビームの集光点からずらして固定したことを特徴とする光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項２】
前記入射面を前記集光点よりも光軸に沿って前方へずらしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項３】
前記入射面を前記集光点よりも光軸に沿って後方へずらしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項４】
前記入射面のずれ量を、前記入射面における光パワー密度が２．３×１０３Ｗ／ｍ２以下となるように位置決めすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項５】
前記レンズによって集光される光ビーム径より前記光ファイバのモード・フィールド径（ＭＦＤ）の方が大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項６】
前記光源からの光ビームの波長が３８０ｎｍ〜４８０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ結合部の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ結合部の製造方法を用いて製造したことを特徴とする光ファイバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュールに係り、例えば光源から発せられた光ビームを光ファイバに入射する光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光源から発せられた光ビームを光ファイバに入射する光ファイバモジュールが知られている（例えば特許文献１参照）。
図５に示すように、特許文献１に記載されている光ファイバモジュール１００では、光源ＬＤとして例えば７個の半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、ＬＤ５、ＬＤ６、ＬＤ７と、各半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４、ＬＤ５、ＬＤ６、ＬＤ７に対してそれぞれ設けられたコリメータレンズ１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７と、その前方に１個の集光レンズ１０８を有しており、集光レンズ１０８の前方に１本の光ファイバ１０９を有している。
【０００３】
従って、半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ７から発散光状態で発せられたレーザビームＢ１〜Ｂ７は、それぞれコリメータレンズ１０１〜１０７によって平行光化されて集光レンズ１０８に入射し、光ファイバ１０９のコア１１０の端面１１０ａ上に収束する。
【特許文献１】特開２００４−４５６６７号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、光ファイバ端面と空気層の界面においては、光の反射が発生する。通常、ガラスの屈折率をｎ１＝１．５、空気をｎ２＝１とした場合は、反射率Ｒ＝４％となる。このため、前述した特許文献１に開示されているような光ファイバモジュール１００では、反射により光ファイバへの結合効率が９６％となるので、解決策として、光ファイバ端面（入射面）に反射防止膜を施すのが一般的である。
しかしながら、特に、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯において高パワーを使用する場合には、前述した反射防止膜を劣化させてしまい光パワーの結合効率が低下するという不都合があった。
【０００５】
本発明の目的は、光ファイバの入射面に設けられている反射防止膜の劣化を抑えて、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができる光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、１つ以上の光源と、この光源からの光ビームを集光する１つ以上のレンズと、前記光ビームが入射される１本の光ファイバを有し、反射防止膜が設けられた光ファイバの入射面を前記レンズで集光された光ビームの集光点からずらして固定したことにある。
【０００７】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、光源から発せられた光ビームをレンズにより集光して光ファイバの反射防止膜が設けられている入射面から入射する際に、光ビームの集光点を光ファイバの入射面に対して前後にずらしたので、入射面における光パワー密度が集光点よりも低下する。このため、従来問題になっていたような、入射面の反射防止膜の劣化を抑えることができ、反射を低減して光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、前記入射面を前記集光点よりも光軸に沿って前方へずらすことが望ましい。
【０００９】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、入射面を集光点よりも光軸に沿って前方へ移動することにより、入射面には集光点を通り過ぎて広がりつつある光ビームが照射されることになるので、光パワー密度を低下して入射面の反射防止膜の劣化を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、前記入射面を前記集光点よりも光軸に沿って後方へずらすことが望ましい。
【００１１】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、入射面を集光点よりも光軸に沿って後方へ移動することにより、入射面には集光する前のある程度広がった光ビームが照射されることになるので、光パワー密度を低下して入射面の反射防止膜の劣化を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、前記入射面のずれ量を、前記入射面における光パワー密度が２．３×１０３Ｗ／ｍ２以下となるように位置決めすることが望ましい。
【００１３】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、光源から発せられた光ビームをレンズにより集光して光ファイバの入射面から入射する際に、光ビームの入射面における光パワー密度を２．３×１０３Ｗ／ｍ２以下とするので、入射面に設けられている反射防止膜の劣化を抑えることができ、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、前記レンズによって集光される光ビーム径より前記光ファイバのモード・フィールド径（ＭＦＤ）の方が大きいことが望ましい。
【００１５】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、レンズによって集光される光ビーム径より光ファイバのモード・フィールド径（ＭＦＤ）の方を大きくしたので、集光された光ビームが実質的に有効に働くコア径であるモード・フィールド径の内部に納まるようにすることにより、結合率を改善することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる光ファイバ結合部の製造方法は、前記光源からの光ビームの波長が３８０ｎｍ〜４８０ｎｍであることが望ましい。
【００１７】
このように構成された光ファイバ結合部の製造方法においては、前述した製造方法を、特に反射防止膜が劣化し易い３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯の光ビームに適用することにより、反射防止膜の劣化を抑えることができ、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができることになる。
【００１８】
また、本発明にかかる光ファイバモジュールは、上述した光ファイバ結合部の製造方法を用いて製造したことにある。
【００１９】
このように構成された光ファイバモジュールにおいては、光源から発せられた光ビームをレンズにより集光して光ファイバの入射面から入射する際に、光ビームの集光点を光ファイバの入射面に対して前後にずらしたので、入射面における光パワー密度が集光点よりも低下する。このため、従来問題になっていたような、入射面に設けられている反射防止膜の劣化を抑えることができ、反射を低減して光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができることになる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光源から発せられた光ビームをレンズにより集光して光ファイバの入射面から入射する際に、光ビームの集光点を光ファイバの入射面に対して前後にずらすことにより入射面における光パワー密度が集光点よりも低下させるので、従来問題になっていたような入射面に設けられている反射防止膜の劣化を抑えることができ、反射を低減して光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の光ファイバ結合部の製造方法により製造される光ファイバモジュールの構成図、図２（Ａ）は入射面を光軸に沿って集光点よりも後方へずらした場合を示す説明図、図２（Ｂ）は入射面を光軸に沿って集光点よりも前方へずらした場合を示す説明図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施形態である光ファイバ結合部の製造方法によって製造される光結合部１０は、１つ以上（ここでは例えば１個）の光源である半導体レーザ１１と、この半導体レーザ１１からの光ビームＬＢ１を集光する１つ以上（ここでは例えば１個）のレンズとしての集光レンズ１２と、１本の光ファイバ１３を有している。そして、光ファイバ１３の入射面１４であるコア部１３ａの端面を前記集光レンズ１２で集光された光ビームＬＢ２の集光点Ｐ０よりずらして固定してある。
なお、入射面１４には、光ビームＬＢ２の反射を低減させて結合効率を向上させるための端面処理として、例えばＴｉＯ２のような無機酸化物からなる反射防止膜１５が設けられている。
【００２３】
入射面１４を集光点Ｐ０からずらす方向としては、光軸に沿って前方（図１において右方）あるいは後方（図１において左方）へずらすことができる。
すなわち、図２（Ａ）に示すように、入射面１４を集光点Ｐ０よりも前方（図２（Ａ）において右方向）へずれ量δだけ移動することにより、入射面１４には集光点Ｐ０を通り過ぎて広がりつつある光ビームＬＢ２が照射されることになる。これにより、光パワー密度が低下するので、入射面１４の反射防止膜１５の劣化を抑えることができることになる。
一方、図２（Ｂ）に示すように、入射面１４を集光点Ｐ０よりも後方（図２（Ｂ）において左方向）へずれ量δだけ移動することにより、入射面１４には集光する前のある程度広がった光ビームＬＢ２が照射されることになる。これにより、光パワー密度が低下するので、入射面１４の反射防止膜１５の劣化を抑えることができることになる。
【００２４】
また、前方あるいは後方へのずれ量δは、入射面１４における光パワー密度が２．３×１０３Ｗ／ｍ２以下となるように位置決めするのが望ましい。これにより、入射される光ビームＬＢ２の光パワー密度が抑えられるので、入射面１４に設けられている反射防止膜１５の劣化を抑えることができ、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバ１３に結合することができる。
【００２５】
また、集光レンズ１２によって集光される光ビーム径より光ファイバ１３のモード・フィールド径（ＭＦＤ）の方が大きくなるようにずれ量δを設定するのが望ましい。すなわち、集光された光ビームの全てが実質的に有効に働くコア径であるモード・フィールド径の内部に納まるようにすることにより、結合率を改善することができる。
【００２６】
また、図１に示すように、前述した光結合部１０を筐体２１内に収容して、光ファイバモジュール２０を形成することができる。
【００２７】
以上、前述した光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュール２０によれば、半導体レーザ１１から発せられた光ビームＬＢ１を集光レンズ１２により集光して光ファイバ１３の入射面１４から入射する際に、光ビームＬＢ２の集光点Ｐ０を光ファイバ１３の入射面１４に対して前後にずらしたので、入射面１４における光パワー密度が集光点Ｐ０よりも低下する。このため、入射面１４に設けられている反射防止膜１５の劣化を抑えることができ、光パワー密度が大きな光ビームを効率よく光ファイバに結合することができることになる。
なお、半導体レーザ１１からの光ビームＬＢの波長が、反射防止膜を劣化させ易い３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長帯の場合には、光パワー密度が大きな光ビームをより効率よく光ファイバ１３に結合することができることになる。
【００２８】
なお、本発明の光ファイバ結合部の製造方法および光ファイバモジュールは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態において、光源として１個の半導体レーザ１１を用い、レンズとして１個の集光レンズ１２を用いた場合について説明したが、光源およびレンズが複数個設けられている場合にも同様に適用することができる。
【００２９】
また、前述した実施形態においては、入射面１４が光軸に対して直交する場合について図示して説明したが、図３（Ａ）に示すように、入射面１４ａが光軸の直交面に対して傾斜している光ファイバ１３Ｂについても同様に適用することができる。なお、このとき、図３（Ａ）に示すように、集光レンズ１２に入射する光ビームＬＢ１の光軸と、光ファイバ１３における光軸が一致していない場合でも適用可能である。
さらに、図３（Ｂ）に示すように、入射面１４ｂが拡径している光ファイバ１３Ｃについても同様に適用することができる。
【００３０】
（実施例）
図１で示したように、入射面１４と集光点Ｐ０を前後にずらした本発明にかかる光ファイバモジュール２０と、入射面１４と集光点Ｐ０とを一致させた従来からの光ファイバモジュールとを比較した。
図４（Ａ）には本発明の光結合部１０および光ファイバモジュール２０における光入力および光出力の経時変化を示し、図４（Ｂ）には従来より行われている入射面１４に集光させる場合における光入力および光出力の経時変化を示した。
図中、破線は半導体レーザ１１からの光ビームＬＢ１を測定した光入力であり、実線は結合された光ファイバ１３の出力端からの光出力を示す。また、縦軸はスタート時における出力を１．０とした場合の比率を示し、横軸は時間を示している。
【００３１】
図４（Ｂ）に示すように、入射面１４に集光させた場合には、時間の経過とともに、光源の光入力を増加させたにもかかわらず、光ファイバ１４からの光出力は低下しているのがわかる。これは、入射面１４に設けられている反射防止膜１５が劣化して半導体レーザ１１からの光ビームＬＢ２が反射して効率よく結合されていないためと考えられる。
一方、図４（Ａ）に示すように、本発明を適用した場合には、時間の経過にもかかわらず、半導体レーザ１１からの光入力と光ファイバ１３からの光出力とが略一致しており、高い結合率で結合されているのがわかる。これは、入射面１４に設けられている反射防止膜１５の劣化が抑えられているためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る光ファイバ結合部の製造方法により製造した光ファイバモジュールの実施形態を示す構成図である。
【図２】（Ａ）は入射面を光軸に沿って後方へずらした場合を示す説明図である。  （Ｂ）は入射面を光軸に沿って前方へずらした場合を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は入射面が傾斜している場合を示す断面図である。  （Ｂ）は入射面が拡径されている場合を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の光ファイバモジュールにおける光出力の経時変化を示すグラフである。  （Ｂ）は従来より行われている入射面に集光させる場合における光出力の経時変化を示すグラフである。
【図５】従来の光ファイバモジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  光結合部
１１  半導体レーザ（光源）
１２  集光レンズ（レンズ）
１３  光ファイバ
１４  入射面
１５  反射防止膜
２０  光ファイバモジュール
ＬＢ  光ビーム
Ｐ０  集光点
【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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