(57)【要約】【課題】シリカの生成及び付着を低減することができる光ファイバーコリメータを提供すること。【解決手段】光入射面を有する光ファイバーと、前記光入射面に光を集光するレンズと、前記光ファイバーと前記レンズとを一体的に保持するための貫通穴を有する保持部と、前記保持部と前記光ファイバーとの間、及び、前記保持部と前記レンズとの間をそれぞれ封止する封止部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面を有する光ファイバーと、
前記光入射面に光を集光するレンズと、
前記光ファイバーと前記レンズとを一体的に保持するための貫通穴を有する保持部と、
前記保持部と前記光ファイバーとの間、及び、前記保持部と前記レンズとの間をそれぞれ封止する封止部と
を備える光ファイバーコリメータ。
【請求項２】
前記光ファイバー、前記レンズ、前記保持部及び前記封止部によって囲まれた空間のうち前記光が通過する光通過領域から外れた領域の一部を埋めるように設けられた埋設部を更に備える
請求項１に記載の光ファイバーコリメータ。
【請求項３】
前記埋設部は、前記空間のうち前記光通過領域に沿って形成されている
請求項２に記載の光ファイバーコリメータ。
【請求項４】
前記光ファイバー、前記レンズ、前記保持部及び前記封止部によって囲まれた空間には、不活性ガスが封入されている
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光ファイバーコリメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバーコリメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザと、当該半導体レーザから射出されたレーザ光を集光するレンズと、集光されたレーザ光が入射され当該レーザ光を伝送する光ファイバーとを備えたレーザモジュールが知られている。このようなレーザモジュールにおいては、レーザ光として、例えば通常可視域から近赤外域にわたる波長域（４００ｎｍ〜１７００ｎｍ程度）の光が用いられている。
【０００３】
一方、レンズによって光ファイバーの端面に集光されるレーザ光のエネルギー密度は、高いもので１ｋＷ／ｍｍ２〜１００ｋＷ／ｍｍ２となる。従来は、このレーザ光のエネルギーにより、パッケージ内に存在するシロキサン分子が酸化してシリカ（ＳｉＯ２）が生成され、光ファイバーの端面に当該シリカ等の異物が付着してしまうという問題があった。この結果、レーザモジュールの特性劣化が引き起こされていた。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１に示すように、半導体レーザ、レンズ及び光ファイバーの一部がパッケージ内に封止された構成が知られている。この構成によれば、パッケージ内部が外気と遮断されているため、大気中のシロキサン分子などがレーザ光の光路上に到来するのを防ぐことができる。このため、光ファイバーの端面にシリカ等の異物が付着するのを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術においては、以下のような課題がある。  
パッケージ内に半導体レーザ、レンズ及び光ファイバーの一部を封止することで、大気中のシロキサン分子が浸入するのを防ぐことはできるものの、パッケージ内の空間からシロキサン分子を完全に排除して封止するのは困難である。またパッケージ内の部品に付着したシロキサン分子が飛散し影響することもあった。このため、パッケージ内に存在するシロキサン分子がレーザ光の光路に到来し、光ファイバーの端面にシリカ等の異物が付着する場合が想定される。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、シリカの生成及び付着を低減することができる光ファイバーコリメータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光ファイバーコリメータは、光入射面を有する光ファイバーと、前記光入射面に光を集光するレンズと、前記光ファイバーと前記レンズとを一体的に保持するための貫通穴を有する保持部と、前記保持部と前記光ファイバーとの間、及び、前記保持部と前記レンズとの間をそれぞれ封止する封止部とを備える。
【０００９】
また、前記光ファイバー、前記レンズ、前記保持部及び前記封止部によって囲まれた空間のうち前記光が通過する光通過領域から外れた領域の一部を埋めるように設けられた埋設部を更に備える構成としてもよい。
【００１０】
また、前記埋設部は、前記空間のうち前記光通過領域に沿って形成されている構成としてもよい。
【００１１】
また、前記光ファイバー、前記レンズ、前記保持部及び前記封止部によって囲まれた空間には、不活性ガスが封入されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、保持部と光ファイバーとの間、及び、保持部とレンズとの間がそれぞれ封止部によって封止されているので、これら光ファイバー、レンズ及び保持部で囲まれた空間が外部と遮断される。外部と遮断される空間の体積が従来よりも小さくなるため、当該空間内のシロキサン分子の含有量を従来よりも低減させることができ、シリカの生成を低減させることができる。これにより、光ファイバーの光入射面におけるシリカの生成及び付着を低減することができる。
【００１３】
また、封止部によって当該空間を封止することにより、当該空間にシロキサン分子が侵入するのを防ぐことができる。これにより、光ファイバーの光入射面におけるシリカの生成及び付着を安定的に低減することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、光ファイバー、レンズ、保持部及び封止部によって囲まれた空間のうち光が通過する光通過領域から外れた領域が埋設部によって埋められているので、当該空間の体積を小さくすることができる。これにより、空間内のシロキサン分子を更に少なくすることができる。これにより、光ファイバーの光入射面におけるシリカの生成を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る光ファイバーコリメータの構成を示す断面図。
【図２】本発明の第二実施形態に係る光ファイバーコリメータの構成を示す断面図。
【図３】本発明に係る光ファイバーコリメータの他の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］  
本発明の第一実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係る光ファイバーコリメータ１００の構成を示す図である。  
図１に示すように、光ファイバーコリメータ１００は、光伝送部１０、集光部２０、保持部３０及び封止部４０を有する。
【００１７】
光伝送部１０は、光ファイバー１１、フェルール１２及びルースチューブ１３を有する。フェルール１２は、軸方向全体に亘って形成された光ファイバー挿入孔１４を有している。光ファイバー挿入孔１４には、光ファイバー１１が挿入されている。光ファイバー１１と光ファイバー挿入孔１４との間は、例えば接着剤などを用いて封止されている。このため、フェルール１２と光ファイバー１１との間の気密性は保持されている。
【００１８】
フェルール１２は、インナーフェルール１５及びアウターフェルール１６を有する。インナーフェルール１５は、例えばジルコニアなどのセラミックス材料や、ステンレス、ニッケルなどの金属材料、ガラスなどを用いて形成されている。アウターフェルール１６は、例えばコバールやステンレス等の金属材料を用いて形成されている。
【００１９】
インナーフェルール１５は、一部がアウターフェルール１６に圧入されている。このため、インナーフェルール１５とアウターフェルール１６との間の気密性は保持されている。光ファイバー１１及びフェルール１２（インナーフェルール１５及びアウターフェルール１６）は、一体的に形成されており、一つの組部品として取り扱われる。インナーフェルール１５のうち集光部２０側の端面１５ａには、光ファイバー１１の光入射面１１ａが露出している。
【００２０】
集光部２０は、光学レンズ２１及び鏡筒２２を有する。  
光学レンズ２１は、例えばガラスなどの材料を用いて形成されている。光学レンズ２１としては、例えば、球面レンズや非球面レンズ、複数のレンズからなる複合レンズ等を用いてもよい。光学レンズ２１は、例えば外部から入射されてくるレーザ光Ｌ（図１において一点鎖線で示す）などを、光ファイバー１１の光入射面１１ａに向けて集光する。レーザ光Ｌとしては、例えば通常可視域から近赤外域にわたる波長域（４００ｎｍ〜１７００ｎｍ程度）の光を用いることができる。またレーザ光のエネルギー密度は高いもので１ｋＷ／ｍｍ２〜１００ｋＷ／ｍｍ２とすることができる。
【００２１】
光学レンズ２１は、鏡筒２２の内部に圧入されている。鏡筒２２は、例えば金属材料を用いて形成されている。したがって、光学レンズ２１と鏡筒２２との間の気密性は確保されている。光学レンズ２１及び鏡筒２２は、一体的に形成されており、一つの組部品として取り扱われる。
【００２２】
保持部３０は、光ファイバー１１と光学レンズ２１とを一体的に保持するための貫通穴３１を有する。  
保持部３０は、例えば金属材料によって形成されている。保持部３０のうち軸方向の一方の端部（第一端部）３０ａに鏡筒２２が装着されており、軸方向の他方の端部（第二端部）３０ｂにはフェルール１２が装着されている。
【００２３】
第一端部３０ａと鏡筒２２との間、及び、第二端部３０ｂとアウターフェルール１６との間は、それぞれエポキシ樹脂などの接着剤を介して固定されている。当該接着剤は、第一端部３０ａと鏡筒２２との間、第二端部３０ｂとアウターフェルール１６との間をそれぞれ埋めるように設けられている。
【００２４】
封止部４０は、レンズ側封止部材４１及びファイバー側封止部材４２を有する。  
レンズ側封止部材４１は、保持部３０の第一端部３０ａと鏡筒２２との間を封止するため、第一端部３０ａと鏡筒２２との間の気密性は確保されている。ファイバー側封止部材４２は、保持部３０の第二端部３０ｂとフェルール１２（アウターフェルール１６）との間を封止するため、第二端部３０ｂとフェルール１２との間の気密性は確保されている。レンズ側封止部材４１及びファイバー側封止部材４２は、それぞれ接着剤や半田などを用いて形成されている。
【００２５】
光ファイバーコリメータ１００において、貫通穴３１のうち光ファイバー１１、光学レンズ２１及び保持部３０で囲まれた空間Ｋは、封止部４０によって密封され、外部と遮断されている。当該空間Ｋには、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが封入されている。空間Ｋに窒素ガスが封入された構成は、例えば窒素雰囲気において光ファイバーコリメータ１００を組み立てることで実現可能である。この場合、大気雰囲気下で光ファイバーコリメータ１００を組み立てる場合に比べて、空間Ｋに含まれるシロキサン分子の量を低減させることが可能となる。もちろん窒素ガスよりはシロキサン分子の量を低減させる効果が少ないが大気の雰囲気下で光ファイバーコリメータ１００を組み立てることも可能である。
【００２６】
上記のように構成された光ファイバーコリメータ１００は、例えばレーザモジュールの一部として用いることができる。この場合、光ファイバーコリメータ１００は、不図示の半導体レーザから射出されたレーザ光を集光して伝送する。例えば、不図示の半導体レーザから射出されたレーザ光Ｌは、光学レンズ２１によって集光され、光ファイバー１１の光入射面１１ａに照射される。当該レーザ光Ｌは、光入射面１１ａから光ファイバー１１の内部に入射し、光ファイバー１１の内部を伝送される。
【００２７】
レーザ光Ｌとして、例えば上記のような通常可視域から近赤外域にわたる波長域（４００ｎｍ〜１７００ｎｍ程度）が用いられる場合、光学レンズ２１によって光ファイバー１１の光入射面１１ａに集光されるレーザ光Ｌのエネルギー密度は、高いもので１ｋＷ／ｍｍ２〜１００ｋＷ／ｍｍ２となる。
【００２８】
このような高いエネルギー密度を有するレーザ光Ｌは、例えば光路上のシロキサン分子を酸化させ、シリカ（ＳｉＯ２）を生成させる。生成されたシリカなどの異物が例えば光ファイバー１１の光入射面１１ａなどに付着すると、光透過率が低下したり、レーザ光Ｌの波面にゆがみが生じたりと、光ファイバーコリメータ１００の特性劣化が引き起こされる場合がある。
【００２９】
これに対して、半導体レーザ、レンズ及び光ファイバーの一部が一のパッケージ内に封止された構成が知られている。この構成によれば、パッケージ内部が外気と遮断されているため、大気中のシロキサン分子などがレーザ光の光路上に到来するのを防ぐことができる。このため、光ファイバーの端面にシリカ等の異物が付着するのを抑制できる。
【００３０】
しかしながら、この構成に置いては、パッケージ内に半導体レーザ、レンズ及び光ファイバーの一部を封止することで、大気中のシロキサン分子が浸入するのを防ぐことはできるものの、パッケージ内の空間からシロキサン分子を完全に排除して封止するのは困難である。また組み立ての段階でパッケージ内の部品に付着したシロキサン分子が飛散し影響することもある。このため、パッケージ内に存在するシロキサン分子がレーザ光の光路に到来し、光ファイバーの端面にシリカ等の異物が付着する場合が想定される。
【００３１】
これに対して、本実施形態によれば、保持部３０と光ファイバー１１との間、及び、保持部３０と光学レンズ２１との間がそれぞれ封止部４０によって封止されているので、これら光ファイバー１１、光学レンズ２１及び保持部３０で囲まれた空間Ｋが外部と遮断される。外部と遮断される空間Ｋの体積が従来よりも小さくなるため、当該空間Ｋ内のシロキサン分子の含有量を従来よりも低減させることができ、シリカの生成を低減させることができる。これにより、光ファイバー１１の光入射面１１ａにおけるシリカの生成及び付着を低減することができる。
【００３２】
［第二実施形態］  
本発明の第二実施形態を説明する。  
図２は、本実施形態に係る光ファイバーコリメータ２００の構成を示す図である。  
以下に説明する本実施形態の光ファイバーコリメータ２００の基本構成は、先の実施形態に係る光ファイバーコリメータ１００と略同様であるが、空間Ｋの構成において一部異なる。よって、以下の説明では共通な箇所の説明は省略あるいは簡略化する。また、説明に用いる各図面において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００３３】
図２に示すように、光ファイバーコリメータ２００は、空間Ｋに埋設部５０を有している。埋設部５０は、空間Ｋの一部を埋めるように設けられている。埋設部５０は、例えば樹脂材料などを用いて形成されている。埋設部５０が設けられていることにより、空間Ｋのうち中空部分の体積が第一実施形態に比べて小さくなっている。
【００３４】
埋設部５０は、空間Ｋのうちレーザ光Ｌが通過する光通過領域Ｋ１から外れた非通過領域Ｋ２に設けられている。埋設部５０は、光通過領域Ｋ１に沿うように、光学レンズ２１から光ファイバー１１の光入射面１１ａに向けて徐々に厚くなるようにすり鉢状に形成されている。
【００３５】
尚、上記では埋設部５０が光通過領域Ｋ１に沿うように配置された場合について説明したが、光路に影響しなければ光通過領域Ｋ１に沿わない配置であっても良い。例えば埋設部５０が光通過領域Ｋ１から外れた領域の一部を埋めるように配置されていても良い。但し、埋設部５０が光通過領域Ｋ１に沿うように配置された方が光学特性を維持したままより光通過領域Ｋ１を小さくすることができるため、シロキサン分子の量を低減させる効果が高い。また保持部３０と埋設部５０は別々に用意する必要はなく一体型としても良い。これにより部品数の削減、光学特性の安定化、及びコスト削減を図ることができる。
【００３６】
本実施形態によれば、光ファイバー１１、光学レンズ２１、保持部３０及び封止部４０によって囲まれた空間Ｋのうち光が通過する光通過領域Ｋ１から外れた非通過領域Ｋ２が埋設部５０によって埋められているので、当該空間Ｋの中空部分の体積を小さくすることができる。これにより、空間Ｋ内のシロキサン分子を更に少なくすることができる。これにより、光ファイバー１１の光入射面１１ａにおけるシリカの生成を低減させることができる。
【００３７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
上記実施形態では、空間Ｋのうち光学レンズ２１と光入射面１１ａとの間が中空である構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、他の光学部材等を配置させても構わない。
【００３８】
図３は、光ファイバーコリメータ１００の他の構成を示す図である。  
図３に示すように、光学レンズ２１と光入射面１１ａとの間にガラス部材６０が配置されている。ガラス部材６０は、光入射面１１ａに対向する端面６０ａを有している。光入射面１１ａと当該端面６０ａとは、オプティカルコンタクトとなるように互いに接触している。この構成によれば、光のエネルギー密度の高い光入射面１１ａがシロキサン分子を含む雰囲気と直接触れることがないためシロキサン分子の酸化が抑制され、シリカの発生を低減させることができる。
【００３９】
また、ガラス部材６０はレンズ２１の近傍まで配置される方がより望ましい。これによりシロキサン分子を含む雰囲気と接触する端面６０ｂ（端面６０ａとは反対側のレンズに近い面）での光のエネルギー密度を低減できるため、シリカの発生をより低減させることができる。
【００４０】
また、図示を省略するが、光ファイバー１１として、コア拡大ファイバーが用いられる構成であっても構わない。この場合、光入射面１１ａのより広い範囲にレーザ光Ｌを集光させた場合であっても、当該レーザ光Ｌを伝送することができる。このため、光入射面１１ａのエネルギー密度を低減させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…光伝送部  １１…光ファイバー  １１ａ…光入射面  １２…フェルール  １３…ルースチューブ  １４…光ファイバー挿入孔  １５…インナーフェルール  １５ａ…端面  １６…アウターフェルール  ２０…集光部  ２１…光学レンズ  ２２…鏡筒  ３０…保持部  ３１…貫通穴  ３０ａ…第一端部  ３０ｂ…第二端部  ４０…封止部  ４１…レンズ側封止部材  ４２…ファイバー側封止部材  ５０…埋設部  ６０…ガラス部材  ６０ａ…端面  １００、２００…光ファイバーコリメータ  Ｌ…レーザ光  Ｋ…空間  Ｋ１…光通過領域  Ｋ２…非通過領域
【図１】
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【図２】
2013174731.tif 000004
【図３】
2013174731.tif 000005