(57)【要約】【課題】レンズ表面と光ファイバ端面とが接近（両者の間隔が０．２０〜０．２５ｍｍ）しているタイプの光ファイバコリメータであっても、反射減衰量を６０ｄＢ以上に高めることができ、しかも小径化・小型化、簡素化、低廉化が可能な構造を実現する。【解決手段】光ファイバコリメータは、球面レンズ１０とシングルモード光ファイバ１２を組み合わせ、球面レンズ１０の焦点位置に光ファイバ１２の端面が位置するように、対向配置されている構成である。ここで球面レンズは、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置するものであり、光ファイバは、その端面角度が１１〜１２度に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと光ファイバとを対向配置し、レンズの焦点位置に光ファイバの端面が位置している構造の光ファイバコリメータにおいて、
前記レンズは、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置する球面レンズであり、光ファイバは、その端面角度が１１度以上に設定されていることを特徴とする光ファイバコリメータ。
【請求項２】
光ファイバは、その端面角度が１１〜１２度に設定されている請求項１記載の光ファイバコリメータ。
【請求項３】
球面レンズが、球レンズもしくはドラム形状の部分球面レンズである請求項１又は２記載の光ファイバコリメータ。
【請求項４】
球面レンズの中心が光ファイバの中心軸に一致するようにスリーブに収容されている請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバコリメータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバコリメータを、一対、中間に光学素子を介在させた状態で、一直線上で対向配置した光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズと光ファイバとを組み合わせ、レンズの焦点位置に光ファイバの端面が位置している構造の光ファイバコリメータに関し、更に詳しく述べると、焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置する球面レンズと、端面角度が１１度以上に設定されている光ファイバとを組み合わせた光ファイバコリメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムなどでは、各種の光部品に光ファイバコリメータが組み込まれている。光ファイバコリメータは、レンズと光ファイバとを対向配置し、レンズの焦点位置に光ファイバの端面が位置する構造であり、光ファイバからの出射光をレンズにより平行光束に変換して出力したり、あるいは平行光束をレンズにより光ファイバへ集光するために用いられる。このような光ファイバコリメータは周知であり、例えば特許文献１を始めとして多くの文献に記載がある。
【０００３】
ところで、レンズ構成材料であるガラスと空気との境界面では、通常、数％の光反射がある。この反射を低減するために、一般にレンズ表面に反射防止膜を施すが、それでもレンズ表面での光の反射を完全に防止することはできない。同様に、光ファイバを伝播する光も、光ファイバの端面で反射が生じる。シングルモード光ファイバの端面反射自体は、端面角度を通常斜め８度に研磨加工することにより、反射減衰量を６０ｄＢ以上にすることができる。
【０００４】
光部品に対する小型化・低廉化の要望から、光ファイバコリメータに対しても小径化・小型化、構造の簡素化、低廉化の要求が強く、レンズとして球面レンズ（球レンズや部分球面レンズ）を用い、レンズと光ファイバ端面とを接近させて配置する構造をとることがある。ここで、レンズ表面と光ファイバ端面とが離れている場合には、レンズ表面での反射光が光ファイバに戻り難く、大きな反射減衰量が得られる。しかし、レンズ表面と光ファイバ端面が接近している場合は、レンズ表面からの反射光が光ファイバに戻り易く、反射減衰量が低下し、そのため光部品に要求される反射減衰量を確保し難くなる。
【０００５】
特に光ファイバ増幅器に用いられる光アイソレータでは、大きな反射減衰量が要求されるため、レンズの焦点位置がレンズ表面に接近したタイプの光ファイバコリメータを使用することはできなかった。
【０００６】
焦点距離の長いレンズを用いてレンズ表面と光ファイバ端面との距離を大きくすれば、このような反射減衰量が低下する問題は解決できるが、ビーム径やビームシフト量が大きくなり、光部品を構成する場合に、素子の有効径を大きくしなければならなくなるなど、不都合が生じる。
【特許文献１】特開平５−１９６８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、レンズ表面と光ファイバ端面とが接近（両者の間隔が０．２０〜０．２５ｍｍ）しているタイプの光ファイバコリメータであっても、反射減衰量を６０ｄＢ以上に高めることができ、しかも小径化・小型化、簡素化、低廉化が可能な構造を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、レンズと光ファイバとを対向配置し、レンズの焦点位置に光ファイバの端面が位置している構造の光ファイバコリメータにおいて、前記レンズは、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置する球面レンズであり、光ファイバは、その端面角度が１１度以上に設定されていることを特徴とする光ファイバコリメータである。
【０００９】
ここで、光ファイバは、その端面角度を１１〜１２度に設定する。また球面レンズとしては、球レンズもしくはドラム形状の部分球面レンズを用いる。そして、球面レンズの中心軸が光ファイバと平行するようにスリーブに収容することで光ファイバコリメータを構成する。
【００１０】
このような構造の光ファイバコリメータを、一対、中間に光学素子を介在させた状態で一直線上（同軸上）で対向配置することで、光アイソレータ、光アッテネータ、光スイッチなどの各種光部品を構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバコリメータは、球レンズを用いることで低廉化を図りつつ、レンズ表面と光ファイバ端面とを接近（両者の間隔が０．２０〜０．２５ｍｍ）させることで小型化・小径化を図り、そのような構成でありながら、光ファイバの端面角度を１１度以上に設定することで、レンズ表面での反射減衰量を６０ｄＢ以上に高めることができる。従って、このタイプの光ファイバコリメータを組み込むことで、小型で良好な特性の光部品を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を図１に示す。本発明の光ファイバコリメータは、球面レンズ１０とシングルモード光ファイバ１２を組み合わせ、球面レンズ１０の焦点位置に光ファイバ１２の端面が位置するように、対向配置されている構成である。ここで前記球面レンズ１０は、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置するものであり、前記光ファイバ１２は、その端面角度が１１〜１２度に設定されている。なお、球面レンズ１０には、球レンズのみならず、球レンズの周囲を円柱状に加工したドラム形状の部分球面レンズなども含まれる。
【００１３】
ところで、球面レンズの焦点距離ｆ、及びレンズ表面と光ファイバ端面との距離Ｌは、次式で表される。
ｆ＝ｎ／｛２×（ｎ−１）｝×ｒ
Ｌ＝ｆ−ｒ
但し、ｎはレンズ材料の屈折率、ｒはレンズ半径である。
例えば、光アイソレータのように光学特性が焦点距離ｆに依存している光部品は、レンズ材料の屈折率ｎとレンズ半径ｒの組み合わせによっては焦点位置がレンズ表面に接近し、光ファイバ端面の斜め加工の角度が、従来のように８度程度の場合には、レンズ表面での反射光は光ファイバに戻り、反射減衰量が低下する。ところが本発明のように、光ファイバ端面の斜め加工の角度を１１〜１２度というように大きく設定すると、焦点距離ｆに依存する光学特性を維持しつつ反射減衰量が改善される。
【実施例】
【００１４】
図２は、本発明に係る光ファイバコリメータの一実施例を示す縦断面図である。Ａは球レンズを使用した例、Ｂはドラム形状の部分球面レンズを使用した例である。光ファイバコリメータは、球面レンズ１０と光ファイバ１２を、球面レンズの中心と光ファイバの中心軸が一致するようにスリーブ１４に収容し、球面レンズ１０の焦点位置に光ファイバ１２の端面が位置するように、対向配置されている構造である。ここで球面レンズ１０は、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置する球レンズ（Ａに示す）もしくはドラム形状の部分球面レンズ（Ｂに示す）であり、光ファイバ１２は、その端面角度が１１〜１２度に斜め研磨されている。この構成では、球面レンズの中心が光ファイバの中心軸に一致するようにスリーブに収容すればよいので、容易に光軸合わせができ、球面レンズに対して光ファイバを抜き差しするだけで容易に光軸方向の位置合わせが行える。
【００１５】
図３は、本発明の光ファイバコリメータを用いた光アイソレータの例を示す説明図である。一対の光ファイバコリメータ２０を対称的に配置し、それらの中間に光アイソレータ部２２が介在するように一直線上に配列した構成である。両方の光ファイバコリメータ２０は、図１で説明したのと同様、球面レンズ１０とシングルモード光ファイバ１２を組み合わせ、球面レンズ１０の焦点位置に光ファイバ１２の端面が位置するように、対向配置されている構成である。ここで前記球面レンズ１０は、その焦点がレンズ表面から０．２０〜０．２５ｍｍ離れたところに位置するものであり、前記光ファイバ１２は、その端面角度が１１〜１２度に設定されている。このような光アイソレータでは、光ファイバコリメータにおけるビームシフト量が少ないため、光アイソレータ部も含めて一直線上（同軸上）に配列する構成でも、光アイソレータ部の有効径を最小限に抑えることができ、小型化に寄与できる。
【００１６】
例えば、屈折率ｎ＝１．８、レンズ半径ｒ＝１．７５ｍｍの反射防止膜（反射率０．２％）付きガラス球面レンズは、焦点距離ｆ＝１．９７ｍｍとなり、焦点はレンズ表面から０．２２ｍｍ離れたところに位置する。このレンズを使用した光ファイバコリメータ及び光アイソレータの反射減衰量と光ファイバ端面の斜め角度との関係は、表１に示すとおりとなる。なお、光ファイバコリメータの反射減衰量はシミュレーションの結果であるが、光アイソレータの反射減衰量は実測値である。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１から、光ファイバ端面の斜め角度を１１〜１２度にすることにより、光ファイバコリメータ及び光アイソレータの反射減衰量が６０ｄＢ以上となり、良好な光学特性が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る光ファイバコリメータの説明図。
【図２】本発明に係る光ファイバコリメータの実施例を示す縦断面図。
【図３】本発明の光ファイバコリメータを用いた光アイソレータの説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１０  球面レンズ
１２  光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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