(57)【要約】【課題】レンズ部での戻り光が抑えられると共に、製造が容易なレンズ付き光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバの端部に、第１の曲率半径の凸曲面を形成し、更に端部に行くに従って漸次接近し、光ファイバの中心軸に対して対称な２つの傾斜平面を形成する。又、第１の曲率半径の直交方向に、第１の曲率半径より大きな第２の曲率半径によって凸曲面を形成し、更に端部に行くに従って漸次接近する２つの先端平面を形成する。２つの凸曲面によってレンズ部を形成すると共に、中心軸に直交する仮想平面と傾斜平面との交差角度を、仮想平面と先端平面との交差角度よりも大きく設定する。且つ、２つの先端平面と仮想平面との各々の交差角度が異なるように、２つの先端平面を中心軸に対して非対称に形成すると共に、第１及び第２の曲率半径の各中心を、前記中心軸上に一致させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交方向に２つの異なる曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、第１の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近すると共に前記レンズ付き光ファイバの中心軸に対して対称な２つの傾斜平面が形成され、
更に、前記第１の曲率半径の形成方向と直交する方向において、前記第１の曲率半径より大きな第２の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの先端平面が形成され、
２つの前記凸曲面によって前記レンズ部が形成されると共に、
前記中心軸に直交する仮想平面と前記傾斜平面との交差角度が、前記仮想平面と前記先端平面との交差角度よりも大きく、
且つ、前記２つの先端平面と前記仮想平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの先端平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記第１及び第２の曲率半径の各中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項２】
直交方向に２つの異なる曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、第１の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの傾斜平面が形成され、
更に、前記第１の曲率半径の形成方向と直交する方向において、前記第１の曲率半径より大きな第２の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近し、なおかつ、前記レンズ付き光ファイバの中心軸に対して対称な２つの先端平面が形成され、
２つの前記凸曲面によって前記レンズ部が形成されると共に、
前記中心軸に直交する仮想平面と前記傾斜平面との交差角度が、前記仮想平面と前記先端平面との交差角度よりも大きく、
且つ、前記２つの傾斜平面と前記仮想平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの傾斜平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記第１及び第２の曲率半径の各中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【請求項３】
一方向に曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、所定の曲率半径を有する１つの凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの傾斜平面が形成され、
前記レンズ付き光ファイバの中心軸に直交する仮想平面と、前記２つの傾斜平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの傾斜平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記曲率半径の中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの端部に曲率半径を有するレンズが形成された、レンズ付き光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システム用の光源として、レーザダイオード（Laser Diode：以下、LDと云う。）等の半導体レーザ素子が用いられている。この様な光源から出射される光を、光ファイバに結合させる方法として、光ファイバの端部をLDの活性層（又は、導波路部）に位置決めして、LDからの出射光を光ファイバ端部に結合させることが一般的に行われている。
【０００３】
しかしながら、図２２に示すようにLD４の活性層4aから出射される光はかなりの広がり角（図２２のΔθy、Δθx等）を有するため、遠視野パターン（Far Field Pattern：FFP）Fでは、出射光はその断面が垂直方向（Y軸方向）と水平方向（X軸方向）とで大きく異なる楕円形状の光となる（以下、必要に応じて、楕円光と云う）。近視野パターン（Near Field Pattern：NFP）NではX軸方向に横長で、遠視野パターンFになるとY軸方向に広がった楕円状の光線分布となる。従って、Z軸に垂直な断面形状が円形である光ファイバの端部に、そのまま楕円光を結合させようとしても、高い結合効率を得ることは不可能であった。
【０００４】
そこで、前記光源と光ファイバ端部との間にレンズを配置して、光源からの楕円光を効率良く光ファイバ端部に結合させる方法や、更に、レンズと光ファイバ端部との間の結合効率向上のために、光ファイバ端部をレンズ状に加工したいわゆるレンズ付き光ファイバが考案されている。
【０００５】
光ファイバの端部に形成されるレンズ部は、その目的に応じて種々の形状が考案されており、前記楕円光に対する高い結合効率の確保を目的とする場合には、楕円光の水平方向（X軸方向）と垂直方向(Y軸方向)とで、２つの異なる曲率半径を有する双曲面形状に形成されたレンズ部が、最も理想的とされている。
【０００６】
しかしながら、このようなレンズ付き光ファイバでは、レンズ表面で反射された出射光の一部がLD側に戻り、LDの不安定動作を招いてしまうという虞がある。そこで、レンズ部の曲率半径の中心を光ファイバの中心軸から数ミクロンオフセットして、レンズ部を形成したレンズ付き光ファイバが考案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−０９６００９号公報（第９頁、第６図）
【０００８】
図２３は、前記特許文献１記載の一実施例のレンズ付き光ファイバ100を示す平面図であり、101はレンズ部102の曲率半径Rの中心を示し、光ファイバの中心軸103からどのようにオフセットされているかを示す図である。中心軸103は本質的には光ファイバ104のコア105の中心軸である。曲率半径Rの中心101は、この実施例のレンズ付き光ファイバ100では、コア105の中心軸103から約２ミクロン、オフセットされている。従って、上から見たときに、レンズ部102曲面の中心が光ファイバ中心軸103からオフセットされている。この結果、オフセットされたレンズ部102で反射された光は、LD活性層4aの中心軸に対して傾いて反射されるので、LD４側には戻らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図２３のレンズ付き光ファイバ100は、光ファイバの中心軸103と、レンズ部102の曲率半径Rの中心101とを、所定量オフセットさせて製造しなければならない。更に、楕円光との結合効率の低下を防止するため、オフセット量の公差は微小な数値が求められる。このため、レンズ付き光ファイバ100の製造が難しくなってコスト高を招き、歩留まり向上も困難であった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的はレンズ部での戻り光が抑えられると共に、製造が容易なレンズ付き光ファイバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１記載の発明は、直交方向に２つの異なる曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、第１の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近すると共に前記レンズ付き光ファイバの中心軸に対して対称な２つの傾斜平面が形成され、
更に、前記第１の曲率半径の形成方向と直交する方向において、前記第１の曲率半径より大きな第２の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの先端平面が形成され、
２つの前記凸曲面によって前記レンズ部が形成されると共に、
前記中心軸に直交する仮想平面と前記傾斜平面との交差角度が、前記仮想平面と前記先端平面との交差角度よりも大きく、
且つ、前記２つの先端平面と前記仮想平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの先端平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記第１及び第２の曲率半径の各中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバである。
【００１２】
又、本発明の請求項２記載の発明は、直交方向に２つの異なる曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、第１の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの傾斜平面が形成され、
更に、前記第１の曲率半径の形成方向と直交する方向において、前記第１の曲率半径より大きな第２の曲率半径を有する凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近し、なおかつ、前記レンズ付き光ファイバの中心軸に対して対称な２つの先端平面が形成され、
２つの前記凸曲面によって前記レンズ部が形成されると共に、
前記中心軸に直交する仮想平面と前記傾斜平面との交差角度が、前記仮想平面と前記先端平面との交差角度よりも大きく、
且つ、前記２つの傾斜平面と前記仮想平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの傾斜平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記第１及び第２の曲率半径の各中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバである。
【００１３】
又、本発明の請求項３記載の発明は、一方向に曲率半径を有するレンズ部が端部に形成されたレンズ付き光ファイバにおいて、
前記レンズ付き光ファイバの端部に、所定の曲率半径を有する１つの凸曲面が形成されると共に、前記端部に行くに従って漸次接近する２つの傾斜平面が形成され、
前記レンズ付き光ファイバの中心軸に直交する仮想平面と、前記２つの傾斜平面との各々の交差角度が異なるように、前記２つの傾斜平面を前記中心軸に対して非対称に形成すると共に、前記曲率半径の中心を、前記中心軸上に一致させることを特徴とするレンズ付き光ファイバである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載のレンズ付き光ファイバに依れば、特に、交差角度が拡大された側のレンズ部及び先端平面の表面で反射された出射光が、光源から更に離れるように反射・伝搬されるため、交差角度を左右で同一角度に設定し、先端平面をレンズ付き光ファイバの中心軸に対して左右対称に形成した従来のレンズ付き光ファイバに比べて、光源への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００１５】
又、本発明の請求項２記載のレンズ付き光ファイバに依れば、特に、交差角度が拡大された側のレンズ部及び傾斜平面の表面で反射された出射光が、光源から更に離れるように反射・伝搬されるため、交差角度を上下で同一角度に設定し、傾斜平面をレンズ付き光ファイバの中心軸に対して上下対称に形成した従来のレンズ付き光ファイバに比べて、光源への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００１６】
更に、請求項１又は請求項２記載のレンズ付き光ファイバでは、戻り光減少の対応を、レンズ付き光ファイバの中心軸と、第１及び第２の曲率半径の各々の中心とを、オフセットさせることなく実現したことにより、レンズ付き光ファイバの端部加工を容易なものにし、製造コストの低減化や歩留まり向上も達成することが出来る。
【００１７】
又、本発明の請求項３記載のレンズ付き光ファイバに依れば、特に、交差角度が拡大された側のレンズ部及び傾斜平面の表面で反射された出射光が、光源から更に離れるように反射・伝搬されるため、交差角度を上下で同一角度に設定し、傾斜平面をレンズ付き光ファイバの中心軸に対して上下対称に形成した従来のレンズ付き光ファイバに比べて、光源への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００１８】
更に、戻り光減少の対応を、レンズ付き光ファイバの中心軸と曲率半径の各々の中心とをオフセットさせることなく実現したことにより、レンズ付き光ファイバの端部加工を容易なものにし、製造コストの低減化や歩留まり向上も達成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係るレンズ付き光ファイバ１を、図１〜図８を参照して説明する。図１は第１の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す正面図であり、図２は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す平面図であり、図３は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図であり、図４は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す左側面図である。更に、図５は同レンズ付き光ファイバの斜視図であり、図６は同レンズ付き光ファイバの端部と、LDから出射される楕円光との光結合の状態を模式的に示す斜視図であり、図７(a)は同レンズ付き光ファイバと前記楕円光との光結合の状態を模式的に示す平面図で、図７(b)は同レンズ付き光ファイバと前記楕円光との光結合の状態を模式的に示す右側面図である。又、図８は、図７(a)に示すレンズ付き光ファイバの端部における前記楕円光の反射の状態を模式的に描いた拡大平面図である。なお、図１〜図８及び図２２に示してあるX軸乃至Z軸は、各図で対応している。
【００２０】
第１の実施形態のレンズ付き光ファイバ１は、コア2a（図７参照）の周りをクラッド2bが包囲する一般的な型式のシングルモード光ファイバ２で構成される。光ファイバ２端部のY軸方向では、２つの傾斜平面３、３が、光ファイバ２端部に行くに従って漸次接近する様に且つ、レンズ付き光ファイバ１の中心軸2cに対して対称に形成されている。更に、LD４の活性層4a（図２２参照）付近の近視野パターンNにおける楕円形状の短軸と平行な方向（Y軸方向）における中心領域で、所定の第１の曲率半径RLy（以下、単に、曲率半径RLyと云う）を有する凸曲面が形成される。この凸曲面は、傾斜平面３，３と連続的に形成される。
【００２１】
一方、光ファイバ２端部のX軸方向では、２つの先端平面5a、5bが光ファイバ２端部に行くに従って漸次接近する様に、且つ、前記中心軸2cに対して非対称となる様に形成されている。更に、活性層4a付近の近視野パターンNにおける楕円形状の長軸と平行な方向（X軸方向）における中心領域で、所定の第２の曲率半径RLx（以下、単に、曲率半径RLxと云う）を有する凸曲面が形成される。その凸曲面は先端平面5a、5bと連続的に形成される。異なる２つの曲率半径RLy，RLxから成る２つの凸曲面によって、光ファイバ２端部にレンズ部６が形成される。又、２つの曲率半径RLy，RLxは、互いに直交方向に交わっている。
【００２２】
曲率半径RLxは曲率半径RLyよりも大きく設定される。これにより、レンズ部６のX軸方向の曲率がY軸方向の曲率よりも小さくなる。更に、中心軸2cに直交する仮想平面VPに対して傾斜平面３、３が成す交差角度θyを、同仮想平面VPに対して先端平面5a、5bが成す交差角度θx1及びθx2よりも大きく設定する。このように光ファイバ２端部を成形することにより、レンズ付き光ファイバ１のY軸方向における開口数がX軸方向の開口数よりも大きくなるので、前記広がり角Δθxより大きい広がり角Δθyで広がる出射光のY軸方向において、X軸方向よりもより高いレンズ効果を得ることが出来る。更に、広がり角Δθyよりも緩やかとはいえ若干の広がり角Δθxで広がる出射光のX軸方向においても最適な開口角を設定してレンズ効果を得ることが可能となる。
【００２３】
２つの曲率半径RLx，RLyの各々の中心は、共に中心軸2c上に一致する様に設定され、曲率半径RLx，RLyの中心が中心軸2cからオフセットすること無く、レンズ部６が光ファイバ２端部に形成される。更に、X軸方向における左右２つの先端平面5a，5bと、前記仮想平面VPとの各々の交差角度θx1及びθx2とが互いに異なる角度となる様に、２つの先端平面5aと5bとを中心軸2cに対して非対称に形成することが、本実施形態の特徴である。θx1≠θx2の設定に伴い、レンズ部６と先端平面5a，5bとの連続面も左右非対称の形状となるため、X軸方向におけるレンズ部６の曲面形状は左右非対称となる。
【００２４】
上記のレンズ付き光ファイバ１の端部形状の形成は、予め光ファイバ２を１本毎に、その端部が四角錘状となるように研削盤で研削して、傾斜平面３、３と先端平面5a、5bの四面出し加工を行った後に、X軸方向及びY軸方向毎に、研磨盤上でX軸又はY軸の左右方向に揺動して凸曲面を形成しても良いし、加熱溶融か化学エッチング等の方法により形成しても良い。
【００２５】
前記研削及び研磨工程について、図９〜図１１を参照して更に詳述する。図９は光ファイバ端部を所定の角度で研削する工程を４段階で示す概略図であり、図１０は４段階の研削工程を経る際の光ファイバ端部の形状の変化を表す概略図であり、図１１は光ファイバ端部の研磨工程を示す概略図である。まず図９(a)に示すように、光ファイバ２を前記θyの角度に傾けて研削盤７の研削面に押し当てて、クラッド2b外周面から中心軸2cまで平面状に研削を行い、光ファイバ２端部を図１０(a)の斜め実線で示す面まで研削して、傾斜平面３、３の一方の面を形成する。更に、光ファイバ２端部を180度反転させ、前記研削面に対して、やはり前記θyの角度だけ傾けて前記研削面に押し当てることにより、クラッド2b外周面から、前記中心軸2cまで平面状に研削を行い、図１０(b)の斜め実線で示すようにもう一方の傾斜平面３を形成する。研削盤７は平面形状の研削盤であるが、これは円周方向に砥石部分を持つ研削盤でも良く、また砥石材質においても通常のダイヤモンド砥石を用いたもの以外でも良い。
【００２６】
角度θyによる二面の研削加工が済んだら、次に光ファイバ２を90度回転させ、図９(c)に示すように、光ファイバ２を前記θx2の角度に傾けて研削盤７の研削面に押し当てて、クラッド2b外周面から中心軸2cまで傾斜平面状に研削を行い、光ファイバ２端部を図１０(c)の斜め実線で示す面で研削して、先端平面5bを形成する。更に、光ファイバ２端部を180度反転させ、前記研削面に対して、前記θx1の角度だけ傾けて前記研削面に押し当てることにより、クラッド2b外周面から、前記中心軸2cまで平面状に研削を行い、図１０(d)の斜め実線で示すようにもう一方の先端平面5aを形成する。
【００２７】
続いて光ファイバ２の端部を研磨して、所定の曲率RLx，RLyを有する凸曲面形状のレンズ部６に仕上げる。図１１より、研磨仕上げには前記研削盤７の研削面より柔軟な研磨面を有する研磨盤８を使用し、且つ、研磨材としては研削盤７で使用した研削材（砥粒）より粒度の細かなものを使用すると良い。また、粒度を２段階に分けてより細かい粒度で仕上げても良い。
【００２８】
図１１(a)に示すように、光ファイバ２の端部に所定の加重力Sを加えて、研磨盤８に垂直な方向から光ファイバ２端部を研磨面に埋没させるように接触させ、前記Y軸方向に沿って光ファイバ２を左右に揺動して、曲率半径RLyから成る凸曲面を形成する。更に同図(b)に示すように、前記X軸方向にも沿って光ファイバ２を左右に揺動して、曲率半径RLxから成る凸曲面を形成する。これにより光ファイバ２端部に、凸曲面が前記傾斜平面３，３と先端平面5a，5bと面続きに形成される。なお、光ファイバ２を固定し、研磨盤８を左右に揺動させても良い。以上のような研削・研磨工程を経た光ファイバ２の端面は、図１〜図５に示す通りである。
【００２９】
研磨加工の際、被研磨部位をCCD拡大モニターで観測しながら凸曲面の曲率を調整し、測定と確認を繰り返しながらレンズ部６を完成させる。研磨工程においては、研磨面上に所定の硬度の研磨材（砥粒等）を貼り付け、塗布もしくは浸透させた研磨盤８を用いると良い。
【００３０】
次に、レンズ付き光ファイバ１の端部を、LD４の活性層に臨むように、LD４とレンズ
付き光ファイバ１とを位置決めする。その際、活性層4aの近視野パターンNにおける楕円形状の短軸に対して、曲率半径RLyによる凸曲面の円弧形成方向が平行となるようにY軸方向の位置決めを行う。一方、前記近視野パターンNにおける楕円形状の長軸に対して、曲率半径RLxによる凸曲面の円弧形成方向が平行となるようにX軸方向の位置決めを行う。位置決めの際は、レンズ付きファイバ１を傾けずに、中心軸2cを活性層4aの中心軸からX軸方向に所定量オフセットして配置する。前記の通り、X軸方向においてレンズ部６の外形形状が左右非対称に形成されているため、最適な結合効率を得るためにオフセットする必要がある。このように配置しても、曲率半径RLx，RLyの中心とレンズ付き光ファイバ１の中心軸2cとは一軸上に配置されるので、楕円光とレンズ付き光ファイバ１との結合効率の低下が防止される。
【００３１】
このようなレンズ付き光ファイバ１に、楕円形状の出射光がLD４からレンズ付き光ファイバ１に入射されたときの結合動作について、図６〜図８を参照して説明する。LD４からの出射光がレンズ付き光ファイバ１の端部に結合すると、大きな広がり角Δθyを有するY軸方向の出射光は小さな曲率半径RLyのレンズで急激に曲げられて集光し、反対に小さな広がり角Δθxを有するX軸方向の出射光は大きな曲率半径RLxのレンズで緩やかに集光されて、前記出射光の波面が高効率に平面状に変換され、コア2aのモードフィールド径（Mode Field Diameter：MFD）と整合されることにより、高効率な結合が可能となる。特に、前記広がり角Δθyが大きいY軸方向において高いレンズ効果が得られるため、コア2a内に出射光を十分に引き込めて、結合効率を高めることが出来る。更に、X軸方向においてもコア2a内に出射光を十分に引き込めるので結合効率の一層の向上が図れる。
【００３２】
又、レンズ部６は、前記の通り交差角度θy，θx1，θx2をもって仮想平面VPに対し
斜めに形成された、傾斜平面３，３及び先端平面5a，5bと連続的に形成されているため、
レンズ部６表面で反射された出射光は、Z軸に対して斜めに反射され、LD４側への出射光
の戻りが防止される。特に、X軸方向において交差角度が拡大されたθx1側のレンズ部６
及び先端平面5aの表面で反射された出射光は、図８に示す通りLD４から更に離れるよう
に反射・伝搬される。従って、交差角度θx1，θx2を同一角度に設定し、先端平面5a，5bを中心軸2cに対して左右対称に形成したレンズ付き光ファイバに比べて、本実施形態のレンズ付き光ファイバ１はLD４への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００３３】
更に、戻り光減少の対応を、レンズ付き光ファイバ１の中心軸2cと曲率半径RLx，RLyの中心とをオフセットさせることなく実現したことにより、レンズ付き光ファイバ１の端部加工が容易になり、それに伴って、製造コストの低減化や歩留まり向上も達成出来る。
【００３４】
なお、レンズ部６及び傾斜平面３，３と先端平面5a，5bの表面にARコートを施して、反射光を更に抑制することが、より好ましい。
【００３５】
なお、曲率半径RLx、RLyを、LD４からの出射光の波長より小さく設定すると、出射光がレンズ部６の凸曲面で散乱して結合効率が低下してしまうため、前記RLxとRLyは出射光の波長よりも大きく設定する。
【００３６】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るレンズ付き光ファイバ９を、図１２〜図１６を参照して説明する。図１２は第２の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す正面図であり、図１３は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す平面図であり、図１４は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図であり、図１５は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す底面図である。更に、図１６は、図１４に示すレンズ付き光ファイバの端部における前記楕円光の反射の状態を模式的に描いた拡大右側面図である。なお、図１２〜図１６及び図２２に示してあるX軸乃至Z軸は、各図で対応している。又、第１の実施形態と重複する箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略或いは簡略化して記述する。
【００３７】
本実施形態のレンズ付き光ファイバ９が、前記第１の実施形態のレンズ付き光ファイバ１と異なる点は、光ファイバ２端部のY軸方向において２つの傾斜平面3a，3bが、光ファイバ２端部に行くに従って漸次接近する様に且つ、レンズ付き光ファイバ１の中心軸2cに対して非対称に形成されている点である。更にこの変更に伴い、２つの先端平面5a，5bを中心軸2cに対して対称となるように形成している点も前記レンズ付き光ファイバ１との相違点である。
【００３８】
更にレンズ付き光ファイバ９端部では、前記近視野パターンNの短軸と平行な方向（Y軸方向）における中心領域で、曲率半径RLyを有する凸曲面が傾斜平面3a、3bと連続的に形成される。一方、X軸方向では、２つの先端平面5a、5bが光ファイバ２端部に行くに従って漸次接近する様に形成され、更に、前記近視野パターンNの長軸と平行な方向（X軸方向）における中心領域で、曲率半径RLxを有する凸曲面が先端平面5a、5bと連続的に形成される。異なる２つの曲率半径RLy，RLxから成る２つの凸曲面によって、光ファイバ２端部にレンズ部６が形成される。
【００３９】
曲率半径RLxは曲率半径RLyよりも大きく設定される。これにより、レンズ部６のX軸方向の曲率がY軸方向の曲率よりも小さくなる。更に、中心軸2cに直交する仮想平面VPに対して傾斜平面3a、3bが成す交差角度θy1及びθy2を、同仮想平面VPに対して先端平面5a、5bが成す交差角度θxよりも大きく設定する。このように光ファイバ２端部を成形することにより、レンズ付き光ファイバ９のY軸方向における開口数がX軸方向の開口数よりも大きくなるので、出射光のY軸方向のレンズ効果をX軸方向よりも高められる。更に、出射光のX軸方向においても最適な開口角を設定してレンズ効果を得ることが可能となる。
【００４０】
２つの曲率半径RLx，RLyの各々の中心は、共に中心軸2c上に一致する様に設定され、曲率半径RLx，RLyの中心が中心軸2cからオフセットすること無く、レンズ部６が光ファイバ２端部に形成される。更に、Y軸方向における左右２つの傾斜平面3a，3bと、前記仮想平面VPとの各々の交差角度θy1及びθy2とが互いに異なる角度となる様に、２つの傾斜平面3aと3bとを中心軸2cに対して非対称に形成することが、本実施形態の特徴である。θy1≠θy2の設定に伴い、レンズ部６と傾斜平面3a，3bとの連続面も上下非対称の形状となるため、Y軸方向におけるレンズ部６の曲面形状は上下非対称となる。
【００４１】
レンズ付き光ファイバ９の端部形状の形成は、図９と図１１で示したような研削・研磨工程や、或いは加熱溶融か化学エッチング等の方法により形成すれば良い。
【００４２】
このレンズ付き光ファイバ９の端部を、LD４の活性層に臨むように位置決めする。その際、活性層4aの近視野パターンNにおける楕円形状の短軸に対して、曲率半径RLyによる凸曲面の円弧形成方向が平行となるようにY軸方向の位置決めを行う。一方、前記近視野パターンNにおける楕円形状の長軸に対して、曲率半径RLxによる凸曲面の円弧形成方向が平行となるようにX軸方向の位置決めを行う。位置決めの際は、レンズ付きファイバ１を傾けずに、中心軸2cを活性層4aの中心軸からY軸方向に所定量オフセットして配置する。前記の通り、Y軸方向においてレンズ部６の外形形状が上下非対称に形成されているため、最適な結合効率を得るためにオフセットする必要がある。このように配置しても、曲率半径RLx，RLyの中心とレンズ付き光ファイバ９の中心軸2cとは一軸上に配置されるので、楕円光とレンズ付き光ファイバ９との結合効率の低下が防止される。
【００４３】
レンズ付き光ファイバ９に、楕円形状の出射光がLD４から入射されると、X軸方向及びY軸方向で出射光は集光され、その波面が高効率に平面状に変換されて、コア2aのMFDと整合されることにより、高効率でレンズ付き光ファイバ９に結合される。又、レンズ部６は、前記の通り交差角度θx，θy1，θy2をもって仮想平面VPに対し斜めに形成された、傾斜平面3a，3b及び先端平面5a，5bと連続的に形成されている。従って、レンズ部６表面で反射された出射光は、Z軸に対して斜めに反射され、LD４側への出射光の戻りが防止される。特に、Y軸方向において交差角度が拡大されたθy1側のレンズ部６及び傾斜平面3aの表面で反射された出射光は、図１６に示す通りLD４から更に離れるように反射・伝搬される。従って、交差角度θy1，θy2を同一角度に設定し、傾斜平面3a，3bを中心軸2cに対して上下対称に形成したレンズ付き光ファイバに比べて、本実施形態のレンズ付き光ファイバ９はLD４への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００４４】
更に、戻り光減少の対応を、レンズ付き光ファイバ９の中心軸2cと曲率半径RLx，RLyの中心とをオフセットさせることなく実現したことにより、レンズ付き光ファイバ９の端部加工が容易になり、それに伴って、製造コストの低減化や歩留まり向上も達成出来る。
【００４５】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施形態に係るレンズ付き光ファイバ10を、図１７〜図２１を参照して説明する。図１７は第３の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す平面図であり、図１８は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図であり、図１９は同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す底面図である。更に、図２０は同レンズ付き光ファイバの斜視図であり、図２１は、図１８に示すレンズ付き光ファイバの端部における前記楕円光の反射の状態を模式的に描いた拡大右側面図である。
なお、図１７〜図２１及び図２２に示してあるX軸乃至Z軸は、各図で対応している。
又、第１，第２の実施形態と重複する箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略或いは簡略化して記述する。
【００４６】
光ファイバ２端部のY軸方向では、２つの傾斜平面3a、3bが、光ファイバ２端部に行くに従って漸次接近する様に且つ、レンズ付き光ファイバ10の中心軸2cに対して非対称に形成されている。更に、前記近視野パターンNにおける楕円形状の短軸と平行な方向（Y軸方向）における中心領域で、曲率半径RLyを有する１つの凸曲面が形成される。この凸曲面は、傾斜平面3a，3bと連続的に形成される。
【００４７】
一方、光ファイバ２端部のX軸方向では、前記端部は中心軸2cに対して対称に且つ直線状に成形されている。一方向（Y軸方向）に形成された曲率半径RLyから成る１つの凸曲面によって、光ファイバ２端部にレンズ部６が形成されるため、ちょうど円筒レンズが光ファイバ２の先端に一体化されたようにレンズ付き光ファイバ10が形成される。
【００４８】
このように光ファイバ２端部を成形することにより、レンズ付き光ファイバ10のY軸方向における開口数がX軸方向の開口数よりも大きくなるので、前記広がり角Δθxより大きい広がり角Δθyで広がる出射光のY軸方向において、X軸方向よりもより高いレンズ効果を得ることが出来る。なおレンズ部６は、LD４との高結合効率と安定性を考慮した上で、中心軸2cに対して非垂直となる様に所定の傾き角を持たせた先斜状に変更しても良い。
【００４９】
曲率半径RLyの中心は、共に中心軸2c上に一致する様に設定され、曲率半径RLyの中心が中心軸2cからオフセットすること無く、レンズ部６が光ファイバ２端部に形成される。更に、Y軸方向における左右２つの傾斜平面3a，3bと、前記仮想平面VPとの各々の交差角度θy1及びθy2とが互いに異なる角度となる様に、２つの傾斜平面3aと3bとを中心軸2cに対して非対称に形成することが、本実施形態の特徴である。θy1≠θy2の設定に伴い、レンズ部６と傾斜平面3a，3bとの連続面も上下非対称の形状となるため、Y軸方向におけるレンズ部６の曲面形状は左右非対称となる。
【００５０】
上記のレンズ付き光ファイバ10の端部形状は、図９(a)及び(b)に示すような研削工程を、角度をθy1とθy2に変更して行うと共に、図１１(a)に示すような研磨工程によって形成しても良いし、加熱溶融か化学エッチング等の方法により形成すれば良い。
【００５１】
次に、レンズ付き光ファイバ10の端部を、LD４の活性層に臨むように、LD４とレンズ
付き光ファイバ10とを位置決めする。その際、活性層4aの近視野パターンNにおける楕円形状の短軸に対して、曲率半径RLyによる凸曲面の円弧形成方向が平行となるようにY軸方向の位置決めを行う。一方、前記近視野パターンNにおける楕円形状の長軸方向（X軸方向）では、前記凸曲面が各活性層4aに対して平行に、一定の幅を保つ様に位置決めされる。位置決めの際は、レンズ付き光ファイバ10を傾けずに、中心軸2cを活性層4aの中心軸からY軸方向に所定量オフセットして配置する。前記の通り、Y軸方向においてレンズ部６の外形形状が上下非対称に形成されているため、最適な結合効率を得るためにオフセットする必要がある。このように配置しても、曲率半径RLxの中心とレンズ付き光ファイバ10の中心軸2cとは一軸上に配置されるので、楕円光とレンズ付き光ファイバ10との結合効率の低下が防止される。
【００５２】
このようなレンズ付き光ファイバ10に楕円形状の出射光がLD４から入射されると、広がり角Δθyを有するY軸方向の出射光が、曲率半径RLyのレンズ部６で急激に曲げられて集光され、前記出射光の波面が高効率に平面状に変換されてコア2aのMFDと整合されることにより、レンズ付き光ファイバ10と高効率に結合される。特に、前記広がり角Δθyが大きいY軸方向において高いレンズ効果が得られるため、コア2a内に出射光を十分に引き込めて、結合効率を高めることが出来る。
【００５３】
又、レンズ部６は、前記の通り交差角度θy1，θy2をもって仮想平面VPに対し斜めに形成された、傾斜平面3a，3bと連続的に形成されているため、レンズ部６表面で反射された出射光は、Z軸に対して斜めに反射され、LD４側への出射光の戻りが防止される。特に、Y軸方向において交差角度が拡大されたθy1側のレンズ部６及び傾斜平面3aの表面で反射された出射光は、図２１に示す通りLD４から更に離れるように反射・伝搬される。従って、交差角度θy1，θy2を同一角度に設定し、傾斜平面3a，3bを中心軸2cに対して上下対称に形成したレンズ付き光ファイバに比べて、本実施形態のレンズ付き光ファイバ10はLD４への戻り光をより減少させることが可能となる。
【００５４】
更に、戻り光減少の対応を、レンズ付き光ファイバ10の中心軸2cと曲率半径RLyの中心とをオフセットさせることなく実現したことにより、レンズ付き光ファイバ10の端部加工が容易になり、それに伴って、製造コストの低減化や歩留まり向上も達成出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のレンズ付き光ファイバを、光通信システムに組み込まれたLD等の光源を有する半導体レーザモジュールに適用することにより、結合効率の低下の抑制や、光ファイバからの伝搬光の歪み発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観を          表す正面図。
【図２】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す平面図。
【図３】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図。
【図４】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す左側面図。
【図５】同レンズ付き光ファイバの斜視図。
【図６】同レンズ付き光ファイバの端部と、LDから出射される楕円光との光結合の          状態を模式的に示す斜視図。
【図７】(a)  同レンズ付き光ファイバと楕円光との光結合の状態を模式的に示す平面図。(b)  同レンズ付き光ファイバと楕円光との光結合の状態を模式的に示す右側面図。
【図８】図７(a)に示すレンズ付き光ファイバの端部における楕円光の反射状態を          模式的に描いた拡大平面図。
【図９】光ファイバ端部を所定の角度で研削する工程を４段階で示す概略図。
【図１０】４段階の研削工程を経る際の光ファイバ端部の形状変化を表す概略図。
【図１１】光ファイバ端部の研磨工程を示す概略図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観            を表す正面図。
【図１３】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す平面図。
【図１４】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図。
【図１５】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す底面図。
【図１６】図１４に示すレンズ付き光ファイバの端部における楕円光の反射状態を            模式的に描いた拡大右側面図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係るレンズ付き光ファイバの端部付近の外観            を表す平面図。
【図１８】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す右側面図。
【図１９】同レンズ付き光ファイバの端部付近の外観を表す底面図。
【図２０】同レンズ付き光ファイバの斜視図。
【図２１】図１８に示すレンズ付き光ファイバの端部における楕円光の反射状態を            模式的に描いた拡大右側面図。
【図２２】LDの活性層から出射される楕円光を示す模式図。
【図２３】従来のレンズ付き光ファイバの一実施例を示す平面図。
【符号の説明】
【００５７】
１、９、10           レンズ付き光ファイバ
２                   光ファイバ
2a                   コア
2b                   クラッド
2c                   中心軸
３、3a、3b           傾斜平面
４                   LD
4a                   活性層
5a、5b               先端平面
６                   レンズ部
７                   研削盤
８                   研磨盤
VP                   仮想平面
RLx、RLy             曲率半径
θx1、θx2、θy      交差角度
N                    近視野パターン
F                    遠視野パターン
S                    加重力
Δθx、Δθy         広がり角
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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