(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が略均一なガラスからなり円柱部の一端に凸球面部及び他端に円柱部の中心軸に対して実質的に垂直な平面部を具備する円柱状レンズと、該円柱状レンズの円柱部の直径よりも所定の寸法大きい内孔を有する金属製ホルダとを備え、前記円柱状レンズが、その円柱部の中心軸と透過光の光軸とが所定の角度を成すように前記金属製ホルダの内孔に固着されてなることを特徴とする光通信用のレンズ部品。
【請求項２】
金属製ホルダは、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの合金製であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ部品。
【請求項３】
端面がコア部の光軸に対して所定の角度を成すように傾斜した光ファイバを保持する毛細管と、屈折率が略均一なガラスからなり円柱部の一端に凸球面部及び他端に円柱部の中心軸に対して実質的に垂直な平面部を具備する円柱状レンズと、該円柱状レンズの円柱部の直径よりも所定の寸法大きい内孔を有する金属製ホルダとを備え、前記円柱状レンズが、その円柱部の中心軸と透過光の光軸とが所定の角度を成すように前記金属製ホルダの内孔に固着されてなるレンズ部品と、光信号に各種処理を行う光素子とが相互に光軸合わせをした状態でそれぞれ基体に固定され、前記光ファイバと前記光素子とが光学的に結合されてなることを特徴とする光通信用モジュールの組立構造。
【請求項４】
光ファイバとレンズ部品とが、光ファイバの光軸とレンズ部品の透過光の光軸とが略平行となるように基体に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の光通信用モジュールの組立構造。
【請求項５】
光ファイバを保持する毛細管は、光ファイバが外周面の中心に対して所定寸法に偏心していることを特徴とする請求項３または４に記載の光通信用モジュールの組立構造。
【請求項６】
金属製ホルダは、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの合金製であることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の光通信用モジュールの組立構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用のレンズ部品及びそのレンズ部品を用いた光通信用モジュールの組立構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムを構成する光通信用のモジュール（機能部品の集合体）では、光ファイバとフィルターやアイソレータ等の光素子との光学的接続が行われる。
【０００３】
従来の光通信用のモジュールでは、図８に示すように、端面での戻り光の発生を防止するために斜め研磨を施した端面２ａを有する円柱状の屈折率分布型レンズ２(以降ＧＲＩＮレンズ２と称す)を金属製のホルダ３に固定してレンズ部品１を製作し、このレンズ部品１のＧＲＩＮレンズ２の端面２ａに、毛細管６に保持固定された光ファイバ４の斜め研磨を施した端面４ａを、接続スリーブ５をホルダ３の一方に溶接して固定して接続し、ホルダ３の他方に溶接され、フィルターやアイソレータ等を備える光素子７から出射される光信号Ｅを集光して光ファイバ４に導いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレンズ部品１は、通常０．２５ピッチタイプのＧＲＩＮレンズ２を使用しており、ＧＲＩＮレンズ２の入射側端面２ａの中心に光ファイバ４の端面４ａを密着させることにより光学的な結合が行われ、集光光を得る構造となっているので、ＧＲＩＮレンズ２と光ファイバ４との配置可能な空間の自由度が小さく、光通信用モジュールに要求される種々の用途に応じて寸法や配置の変更が自由に行えない場合が生じるという問題点がある。
【０００５】
また、従来のＧＲＩＮレンズ２を用いたレンズ部品１の場合、挿入損失は０．２ｄＢ程度となっており、近年の大容量かつ高品位の通信用モジュールとしては挿入損失の値が大きいという問題がある。
【０００６】
さらに、上述のＧＲＩＮレンズ２そのものが高価であるという問題点もある。
【０００７】
また、斜めに研磨した光ファイバ端面から出射する光の出射角が光軸に対して数度曲がることから、以下のような方法により解決を図ることも知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−５６４１８号公報（第２頁、第９図）
【特許文献２】
特開２００２−１９６１８０号公報（第２−５頁、第１−８図）
【０００９】
しかし、これらの特許文献でも、球面レンズの対向する球面を使用していたり、ＧＲＩＮレンズを用いているので、先記と同様に接続品位の問題や価格の問題に関しては解決されてはいない。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従来のＧＲＩＮレンズを用いたものよりも光ファイバ及びレンズを配置する光学設計における空間の自由度に優れ、挿入損失の値が従来のＧＲＩＮレンズを用いたものより小さく、その他の光学的機能は同等であり、かつ、安価に作製可能なレンズ部品及び光通信用モジュールの組立構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信用のレンズ部品は、屈折率が略均一なガラスからなり円柱部の一端に凸球面部及び他端に円柱部の中心軸に対して実質的に垂直な平面部を具備する円柱状レンズと、該円柱状レンズの円柱部の直径よりも所定の寸法大きい内孔を有する金属製ホルダとを備え、前記円柱状レンズが、その円柱部の中心軸と透過光の光軸とが所定の角度を成すように前記金属製ホルダの内孔に固着されてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明のレンズ部品は、光通信における光信号を扱う上で、光ファイバ端面および円柱状レンズ表面での光信号の反射による戻り光の発生防止を考慮し、透過する光の光軸に対して傾斜させた光ファイバ端面および円柱状レンズ表面を備え、コリメート光となった光信号Ｅを集光する機能、または集光された光信号をコリメート光に変換する機能を有するように構成したものである。例えば、図１に示すように、レンズ部品１１は、ホルダ１３の内孔１３ａに接着剤１５を介して平面部１２ａ及び凸球面部１２ｂを有する円柱状レンズ１２が円柱部１２ｃの中心軸１２ｄと光信号Ｅの光軸Ｑとが所定の角度θを成すようにホルダ１３の側面１３ｂまたは外周面１３ｃに対して所定の角度に傾けた状態で固着されている。このレンズ部品１１は、コア部１４ａの光軸Ｐに垂直となる平面に対して８°程度の所定の角度に加工された端面１４ｂを有する光ファイバ１４が平面部１２ａに対向配置され、円柱状レンズ１２の焦点位置に固定されて、光信号Ｅを光ファイバ１４に集光するために使用されるものである。
【００１３】
もしも、図２に示すように、平面部１２ａを具備する屈折率が略均一なガラス製の円柱状レンズ１２を、単にその平面部１２ａを光ファイバ１４のコア部１４ａの光軸Ｐに対して垂直になるように配置してしまうと、円柱状レンズ１２へ入射する光信号Ｅは、光軸Ｐと入射光Ｅの光軸Ｑとが重なって平面部１２ａに垂直に入射するようになり、平面部１２ａで反射されて減衰されるばかりでなく、入射方向への戻り光も発生し、光素子の動作を不安定にさせてしまうので、光通信そのものに悪影響を及ぼす。また、光ファイバ１４の端面１４ｂがコア部１４ａの光軸Ｐに垂直となる平面に対して８°程度の角度に加工されているので、屈折の法則にしたがって光ファイバ１４の光軸Ｐと所定の角度を成す光軸Ｎの方向から入射される光信号に対して最も高い効率で接続されるようになっている。このような場合、光軸Ｐの方向に入射する光信号Ｅは、光ファイバ１４の端面１４ｂで光信号Ｅの一部が反射光Ｅ'となって失われるので、さらに減衰されてしまい、他の光学部品との光信号Ｅの接続効率が著しく低下する。従って、本発明の光通信用のレンズ部品１１では、円柱状レンズ１２が円柱部１２ｃの中心軸１２ｄと光信号Ｅの光軸Ｑとが所定の角度θを成すようにホルダ１３の側面１３ｂまたは外周面１３ｃに対して所定の角度に傾けた状態で固着され平面部１２ａが光軸Ｐと直交する平面に対して所定の角度傾斜していることが重要である。
【００１４】
また、図２に示すようなレンズ部品を、図１に示すレンズ部品１１に置き換えるためには、図２の円柱状レンズ１２の平面部１２ａに斜め研磨を施す必要があり、これには加工上の技術的な困難さと、その斜め研磨加工に伴ってコストが上昇するという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明では、図１に示すように、ホルダ１３の内孔１３ａに、円柱状レンズ１２の平面部１２ａを光ファイバ１４の光軸Ｐに対して所定の角度θを成す斜めの状態にして固定することにより、円柱状レンズ１２に入射される光信号Ｅの光軸Ｑと、光ファイバ１４の光軸Ｐが略平行となるように配設している。このように配置することにより、ＧＲＩＮレンズを用いた従来のレンズ部品と同等あるいは用途によってはそれ以上の機能を発揮し、かつ、安価に製造可能な円柱状レンズ１２の寸法形状を変化させて所望の焦点距離を選択することで光ファイバ１４との自由な配置が可能となり、種々の用途に応じて寸法及び配置の変更を行うことができる安価なレンズ部品１１を実現している。
【００１６】
本発明で使用する円柱状レンズ１２としては、屈折率が集光に問題がない程度の均一性を有するガラス、例えば、一般に使用される光学ガラス等からなり、真球状に加工することにより高い焦点精度を有する球レンズが作製できる材料であれば使用可能である。円柱状レンズ１２に用いるガラスとしては、ＢＫ７、Ｋ３、ＴａＦ３、ＬａＦ０１、ＬａＳＦ０１５等を用いることが好ましい。また、光通信用モジュールへのアセンブリを容易にするため、良好な凸球面部１２ｂが容易に得られる高い焦点精度を有する球レンズを円柱状に加工することにより、円柱部１２ｃが形成されていることが重要である。さらに、光ファイバへ向けて光信号を出射する円柱部１２ｃの端面には円柱部１２ｃの中心軸１２ｄに対して実質的に垂直な平面部１２ａを形成してあることが、光学品質を維持した上で、かつ高い製造効率を達成するために重要である。
【００１７】
金属製ホルダ１３としては、上記円柱状レンズ１２の円柱部１２ｃの直径よりも所定の寸法大きい内径の内孔１３ａを有しており、その内孔１３ａには、円柱状レンズ１２がその円柱部１２ｃの中心軸１２ｄと透過光の光軸Ｑとがレンズ表面における光信号Ｅの反射による戻り光の発生を防止することができる所定の角度θを成すように固着することができれば使用可能である。金属製ホルダ１３の形状としては、内外周が同心の円筒状のものに限らず、外周面１３ｃに平面部を設けたもの、外周面１３ｃが矩形状の断面を有するもの、内孔１３ａが矩形状の断面を有するもの等が使用可能である。
【００１８】
また、金属製ホルダ１３の材料としては、溶接作業性および耐候性に優れ、熱膨張係数が光学ガラスのそれに近似した４０〜１２０×１０-7／ＫのＳＵＳ４０３等のマルテンサイト系のステンレス鋼、またはＳＵＳ４３０等のフェライト系のステンレス鋼、あるいはコバール等の鉄−ニッケル合金を使用するのが最も好ましい。なお、ステンレス鋼として最も一般的なものはＳＵＳ３０４であるが、オーステナイト系のＳＵＳ３０４は熱膨張係数が約１８４×１０-7／Ｋ程度と非常に高く、先記した光学ガラスの熱膨張係数と大きく相違するため接着し難く、接着することができたとしても円柱状レンズ１２に大きな歪が残りその結果、レンズ部品としての信頼性が低下するので好ましくない。なお、他の光部品と整合性を考慮して接合するために熱膨張係数が異なるオーステナイト系ステンレス鋼等を使用する場合には、大きな歪が生じないように円柱状レンズ１２の接合部の形状を工夫する必要がある。
【００１９】
さらに、金属製ホルダ１３に円柱状レンズ１２を固着する接着剤１５としては、低温で封着が可能であり、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの低融点ガラスが信頼性の点で適している。また、エポキシ系接着剤等の有機接着剤を使用することも可能である。
【００２０】
本発明に係る光通信用モジュールの組立構造は、端面がコア部の光軸に対して所定の角度を成すように傾斜した光ファイバを保持する毛細管と、屈折率が略均一なガラスからなり円柱部の一端に凸球面部及び他端に円柱部の中心軸に対して実質的に垂直な平面部を具備する円柱状レンズと、該円柱状レンズの円柱部の直径よりも所定の寸法大きい内径の内孔を有する金属製ホルダとを備え、前記円柱状レンズが、その円柱部の中心軸と透過光の光軸とが所定の角度を成すように前記金属製ホルダの内孔に固着されてなるレンズ部品と、光信号に各種処理を行う光素子とが相互に光軸合わせをした状態でそれぞれ基体に固定され、前記光ファイバと前記光素子とが光学的に結合されてなることを特徴とする。
【００２１】
このようなレンズ部品を使用して端面が傾斜した光ファイバと光素子とを光学的に結合することで、従来のＧＲＩＮレンズを用いた光通信用モジュールの組立構造よりも光ファイバ及びレンズを配置する光学設計における空間の自由度に優れ、屈折率が略均一なガラスからなり円柱部の一端に凸球面部及び他端に円柱部の中心軸に対して実質的に垂直な平面部を具備する円柱状レンズを使用することで、挿入損失の値を従来のＧＲＩＮレンズを用いたものより小さくすることができる。
【００２２】
また、本発明の光通信用モジュールの組立構造は、光ファイバとレンズ部品とが、光ファイバの光軸とレンズ部品の透過光の光軸とが略平行となるように基体に固定されていることを特徴とする。
【００２３】
光通信用モジュールの光学系としては、単に図１のような構成になっていればよいのではなく、戻り光を防止するために端面がコア部の光軸に対して所定の角度を成すように傾斜した光ファイバと接続される光素子との間で光信号を高効率で光学的に接続させる場合には、図３中に示した各パラメータが、以下のような数式１〜１１によって表現される幾何光学的条件を、レンズ部品の挿入損失の値が従来のＧＲＩＮレンズを用いたものと同等か、それよりも小さくすることができる程度に満足する必要がある。
【００２４】
即ち、図３中の各パラメータを
ｎ1：光ファイバの屈折率
ｎ2：大気中の場合は空気の屈折率
ｎ3：円柱状レンズの屈折率
Ｒ：元となる球レンズの直径
φ：円柱状レンズの直径
Ｌ：ホルダ長
ε：光ファイバの端面傾斜角
とすると、
・光ファイバの光軸と傾斜端面への入射光の成す角ψは、
ψ=sin-1[(ｎ1/ｎ2)sinε]−ε                              （式１）
・円柱状レンズ取付け角θは、
θ=sin-1〔１/[[(ｎ3−ｎ2cosψ)/ｎ2sinψ]2＋１]〕1/2        （式２）
・ホルダに設けるレンズ取付け穴の径ｄは、
ｄ=Ｌtanθ＋φ/cosθ                                    （式３）
(Ｌ≦ｌcosθ−φsinθの場合)
ｄ=ｌsinθ＋φcosθ                                      （式４）
(Ｌ＞ｌcosθ−φsinθの場合)
・レンズ側面長ｌは、
ｌ=(Ｒ2−φ2)1/2                                          （式５）
・最適出射位置ｋは、
ｋ=[(Ｒ/２)−ｊ]tanθ                                    （式６）
・円柱状レンズの片面垂直研磨量ｊは、
ｊ=Ｒ/２−[(Ｒ/２)2−(φ/２)2]1/2                        （式７）
・有効径ωは、
ω=φcosθ−ｌsinθ                                    （式８）
・焦点距離ｆは、
ｆ=[ｎ2/(ｎ3−ｎ2)](Ｒ/２)                              （式９）
・レンズ側出射点と光ファイバ側入射点の距離Ｓは、
Ｓ=ｆ−(ｎ2/ｎ3)[(Ｒ/２)＋[(Ｒ/２)2−(φ/２)2]1/2(１  /cosθ)]      （式１０）
・光ファイバの光軸とコリメートレンズの光軸との水平方向のズレδは、
δ=Ｓsinψ                                              （式１１）
で表される関係を満たすことが、本発明の光通信用モジュールの組立構造を構成する光学系にとって重要である。
【００２５】
また、本発明の光通信用モジュールの組立構造では、図１に示すように、光ファイバ１４とレンズ部品１１とが、光ファイバ１４の光軸Ｐとレンズ部品１１の透過光の光軸Ｑとが略平行となるように基体に固定されているので、従来のＧＲＩＮレンズを用いたレンズ部品と容易に置き換え可能となる。さらに、上記のような光学系に、屈折率が略均一なガラスからなり円柱部１２ｃの一端に円柱部１２ｃの中心軸１２ｄに対して実質的に垂直な平面部１２ａ及び他端に高い寸歩精度の凸球面部１２ｂを具備する円柱状レンズ１２を用いることにより、レンズ部品１１の挿入損失を従来のＧＲＩＮレンズの挿入損失である０．２ｄＢ未満に抑えることができ、これを用いて光学装置を製作すると挿入損失を低減することが可能となるため、光学装置の光学系全体としての効率を向上させることができる。
【００２６】
本発明の光通信用モジュールの組立構造は、光ファイバを保持する毛細管は、光ファイバが毛細管の外周面の中心に対して所定寸法に偏心していることを特徴とする。
【００２７】
光ファイバ１４が毛細管１６の外周面１６ａの中心に対して所定寸法に偏心している毛細管１６を、図３に示すような円柱状レンズ１２の焦点位置に仮止めして保持し、その位置で毛細管１６を回転させて調芯することが可能となり、光ファイバ１４と光素子等との光学的結合効率を最適化することができる。
【００２８】
また、本発明は、レンズ部品の金属製ホルダが、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋである合金製であることを特徴とする。
【００２９】
図１に示す金属製ホルダ１３が、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋであるステンレス製の場合にはメッキ等を施さなくても耐候性がよく、且つ熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの合金製であることにより、円柱状レンズ１２の光学的性能に影響する応力があまりかからず、特に、光素子のパッケージがコバール等からなる場合には、金属製ホルダ１３が同系統の合金であるコバール等の鉄−ニッケル合金製であれば、溶接性もよく、応力もほとんどかからないので、光学的性能の安定した組立作業効率に優れる光通信用モジュールの組立構造が得られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
図４に示すように、本発明のレンズ部品１１は、円柱状レンズ１２と、ホルダ１３で構成されている。円柱状レンズ１２は、屈折率が均一な光学ガラスからなり、光軸方向の一端面が垂直研磨を施された平面部１２ａで、他端面は凸球面１２ｂであり、円柱状レンズ１２の少なくとも光軸方向の表面に、光信号のレンズ表面での反射による接続効率の悪化を防ぐために、図示しない反射防止膜コートが施してある。円柱状レンズ１２は、ホルダ１３に形成された内孔１３ａに挿入され、レンズ部品１１がコリメートレンズとして機能するように、円柱状レンズ１２がホルダ１３の外周面１３ｃに対して円柱部１２ｃの中心軸１２ｄが所定の角度θを成すように傾いた状態で接着剤１５によって固着されている。
【００３２】
本発明の光通信用モジュールの組立構造は、図５に示すように、端面がコア部の光軸に対して所定の角度を成すように傾斜した光ファイバ１４を保持する毛細管１６と、毛細管１６を保持する接続スリーブ１８と、レンズ部品１１をホルダ１３との溶接により内部に固着しており、一端が接続スリーブ１８にレーザー溶接された基体１９と、基体１９に溶接された接続スリーブ２０と、接続スリーブ２０に溶接されフィルターやアイソレータ等を具備して光信号に各種処理を行う光素子１７とが相互に光軸合わせをした状態で互いに固着され、光ファイバ１４と光素子１７とが光学的に結合されているものである。
【００３３】
毛細管１６は、図６に示すように、例えばＢＫ７からなり、その元となる球レンズの直径Ｒが２．５ｍｍの円柱状レンズ１２を使用する場合、外周面１６ａの中心Ｍに対して偏心量Δが５６μｍである位置に光ファイバ１４が保持されている。この毛細管１６を回転させることにより、光ファイバ１４は半径５６μｍの円周上を移動させて調芯されて位置決めされている。
【００３４】
本発明の光通信用モジュールの組立構造では、図１に示すように、円柱状レンズ１２は円筒状のホルダ１３に形成された内孔１３ａに挿入されたレンズ部品１１がコリメートレンズとして機能するように、平面部１２ａの法線と光ファイバ１４の光軸Ｐとが、例えばＢＫ７からなる、その元となる球レンズの直径Ｒが２．５ｍｍの円柱状レンズを使用する場合、角度θが７．１１°になるように円柱状レンズ１２が傾けられ、熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの低融点ガラスからなる接着剤１５によって固着されている。このような状態に固定することにより、円柱状レンズ１２へ入射された光信号Ｅであるコリメート光の光軸Ｑと、光ファイバ１４の光軸Ｐが略平行となる。
【００３５】
戻り光を防止するために端面１４ｂがコア部１４ａの光軸Ｐに対して所定の角度を成すように傾斜した光ファイバ１４と接続される光素子１７との間で光信号Ｅを高効率で光学的に接続させるためには、図３中に示した各パラメータが、先出の数式１〜１１によって表現される幾何光学的条件をほぼ満たすことになる。表１に光学ガラスＢＫ７及びＬａＳＦ０１５を使用したレンズ部品１１を用いた光通信用モジュールの組立構造が満たすべき各パラメータの例を示す。
【００３６】
【表１】
0003804599.tif 000002
【００３７】
上記の試料１は、ＢＫ７からなる円柱状レンズ１２を使用し、焦点距離ｆが２．５０１ｍｍと通常の大きさを有する光通信用モジュールの組立構造となっている。また、試料２は、屈折率ｎ3がＢＫ７の１．５００に比べて１．７７５と高いＬａＳＦ０１５からなる円柱状レンズ１２を使用し、焦点距離ｆが１．６１４ｍｍとコンパクトな光通信用モジュールの組立構造となっている。
【００３８】
また、波長１．５５μｍの光信号を光ファイバから出射させて、試料２のＬａＳＦ０１５からなる円柱状レンズ１２を透過させ平行光線とし、空間を伝播した後、再び円柱状レンズ１２により集光し、光ファイバへ入射させた場合、その挿入損失を評価したところ、挿入損失は０．１４ｄＢ程度と小さいものであった。
【００３９】
これに対して、先出の図８に示すような従来のＧＲＩＮレンズを用いた光通信用モジュールの組立構造では、その挿入損失を評価したところ、挿入損失は０．２ｄＢ程度と円柱状レンズ１２を用いた光通信用モジュールの場合と比べて比較的大きいものであった。従って、本発明の光通信用モジュールの組立構造は、従来のＧＲＩＮレンズを用いた光通信用モジュールの組立構造と同等以上の光学的機能を備えていることになる。
【００４０】
上記の光通信用モジュールの組立構造を実現するために、レンズ部品１１の円柱状レンズ１２を作製する場合、まず、図７（Ａ）に示すように、球レンズ３０を回転軸３１に取り付けて回転させ、研削体として、例えば、回転自在の研削ホイール３２が、加工装置本体３３に対して水平姿勢で進退移動可能に配設されており、この研削ホイール３２により、回転する球レンズ３０を、光軸方向の端表面３０ａ、３０ｂが凸球面となるように研削して俵形レンズ３４を作製する。さらに、図７（Ｂ）に示すように、上記装置にて作製した俵形レンズ３４を回転軸３５に取り付けて回転させ、回転自在の研削ホイール３６が、加工装置本体３７に対して垂直方向に上下可能に配設されており、この研削ホイール３６により、回転する俵形レンズ３４の、光軸方向の端面３４ａはそのままで、端面３４ｂを光軸方向と垂直となるように研削することにより先出の図４に示す円柱状レンズ１２を作製する。
【００４１】
上記の方法によって製作された円柱状レンズ１２には、レンズ表面での光信号の反射による接続効率の悪化を防ぐために、少なくとも光軸方向の端表面の凸球面１２ｂに反射防止膜ＡＲコートが施してある。なお、もう一方の端面の垂直研磨を施した平面部１２ａにも同様の反射防止膜を施してもよいのは勿論である。
【００４２】
次に、図４に示すように、円柱状レンズ１２をホルダ１３に形成された内孔１３ａに挿入し、ホルダ１３に対して内孔１３ａ内で円柱状レンズ１２が所定角度θ、例えば、ＢＫ７からなる、その元となる球レンズの直径が２．５ｍｍの円柱状レンズを使用する場合、角度θが７．１１°になるように傾けて保持した状態で低融点ガラスからなる接着剤１５を充填し、加熱炉で処理して固着することにより本発明のレンズ部品１１が作製される。
【００４３】
本発明の光通信用モジュールの組立構造を構築する場合、図５に示すように、レンズ部品１１の円柱状レンズ１２と、毛細管１６に挿入固定された光ファイバ１４、さらに光素子１７を光学的に結合する場合は、レンズ部品１１を基体１９のレンズ部品接続孔１９ａに挿入固定した後、ホルダ１３と基体１９とをレーザー溶接により結合する。さらに、レンズ部品１１を固着した基体１９と、接続スリーブ２０との位置合わせをした後、レーザー溶接により結合する。次いで、基体１９を固着した接続スリーブ２０とフィルターやアイソレータ等を具備して光信号Ｅに各種処理を行う光素子１７とを相互に光軸合わせをした状態でレーザー溶接により結合する。最後に、光ファイバ１４の端面を円柱状レンズ１２の焦点になる位置で仮止めされた毛細管１６を保持する接続スリーブ１８をレーザー溶接により結合した後、光素子１７からの光信号Ｅの強度をモニターしながら毛細管１６を回転させ、光信号の強度が最大となった位置で毛細管１６を接続スリーブ１８に固着する。
【００４４】
なお、上記実施例では、ホルダ１３より長い円柱状レンズ１２を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、円柱状レンズより長いホルダを用いてもよいのは勿論である。
【００４５】
以上説明したように、円柱状レンズ１２を有する本発明のレンズ部品１１を使用した場合、コリメート光を入射させると、円柱状レンズ１２によって集光され光ファイバ１４に入射し、従来のＧＲＩＮレンズを用いた場合と同等以上の機能を十分に有する。さらに、高価なＧＲＩＮレンズを安価な円柱状レンズ１２に置き換えることにより、レンズ部品１１のコストを大幅に下げることができる。なお、コリメート光を入射させて、円柱状レンズ１２を用いたレンズ部品１１によって集光され光ファイバ１４に入射する場合について説明したが、光ファイバ１４からの出射光を円柱状レンズ１２に入射させ、コリメート光として出射させてもよい。
【００４６】
また、上記のレンズ部品１１は、円柱状レンズ１２、ステンレス製または合金製のホルダ１３及び封着用ガラスからなる接着剤１５の熱膨張係数が各々４０〜１２０×１０-7／Ｋであるため、円柱状レンズ１２をホルダ１３に接着した後も歪を残すことなく高い信頼性が確保でき、またホルダ１３がステンレス製である場合、表面にメッキしなくても良好な耐久性を維持することができると共に素子ユニットに対して直接溶接することができるため安価に光通信用モジュールを製造することが可能であり、光通信用モジュールを構成するレンズ部品として好適である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のレンズ部品及び光通信用モジュールの組立構造によれば、屈折率が略均一なガラスからなる円柱状レンズが、その円柱部の中心軸と透過光の光軸とが所定の角度を成すように前記金属製ホルダの内孔に固着されてなるので、他の光学部品と光学的に結合させて光信号を授受する際に、従来のＧＲＩＮレンズを用いたものよりも優れた挿入損失が得られ、接続効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００４８】
本発明のレンズ部品及び光通信用モジュールの組立構造によれば、光ファイバの光軸と円柱状レンズの球面側の出射光または入射光の光軸とが略平行となる基体の位置に光ファイバと円柱状レンズとが固定されているので、従来のＧＲＩＮレンズを用いたレンズ部品と同等の機能を有し、かつ、安価に製造可能な円柱状レンズの寸法形状を変化させることで光ファイバとの自由な配置が可能となり、種々の用途に応じて寸法・配置の変更が容易に可能であり、かつ安価なレンズ部品及び光通信用モジュールを得ることができる。
【００４９】
さらに、本発明のレンズ部品及び光通信用モジュールの組立構造によれば、レンズ部品を構成する金属製ホルダの熱膨張係数が４０〜１２０×１０-7／Ｋの合金製であるので、溶接作業性および耐候性に優れ、光学ガラスの熱膨張係数に近似したマルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼、あるいはコバール等の鉄−ニッケル合金からなるホルダを使用することにより、屈折率が略均一な光学ガラス等からなる円柱状レンズを接着剤によりホルダに固着した場合の残留歪が小さく、その結果として信頼性が高い光通信用モジュールが作製可能となる実用上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズ部品の円柱状レンズと端面が傾斜した光ファイバとの位置関係を示す断面図。
【図２】円柱状レンズとホルダを同芯状に芯合わせして固着したレンズ部品の不具合を示す説明図。
【図３】本発明に係る端面が傾斜した光ファイバと接続されるレンズ部品の説明図。
【図４】本発明のレンズ部品の実施例を示す説明図であって、(Ａ)は断面図、(Ｂ)は側面図。
【図５】本発明に係る光通信用モジュールの組立構造の実施例を示す説明図。
【図６】本発明の光通信用モジュールの組立構造に使用する毛細管の説明図。
【図７】本発明のレンズ部品に用いる円柱状レンズを作製する説明図であって、(Ａ)は球レンズから円柱状レンズに研削する説明図、(Ｂ)は円柱状レンズの端表面に垂直研磨を施す説明図。
【図８】ＧＲＩＮレンズを有するレンズ部品を用いた従来の光通信用モジュールの説明図。
【符号の説明】
１、１１  レンズ部品
２  屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）
２ａ  斜め研磨を施した端面
３、１３  ホルダ
４、１４  光ファイバ
４ａ、１４ｂ  斜め研磨を施した光ファイバの端面
５、１８、２０  接続スリーブ
６、１６  毛細管
７、１７  光素子
１２  円柱状レンズ
１２ａ  平面部
１２ｂ  凸球面部
１２ｃ  円柱部
１２ｄ  円柱部の中心軸
１３ａ  ホルダの内孔
１３ｂ  ホルダの側面
１３ｃ  ホルダの外周面
１４ａ  光ファイバのコア部
１５  接着剤
１６ａ  毛細管の外周面
１９  基体
１９ａ  レンズ部品接続孔
３０  球レンズ
３０ａ、３０ｂ  凸球面状の端表面
３１、３５  回転軸
３２、３６  研削ホイール
３３、３７  加工装置本体
３４  俵形レンズ
３４ａ、３４ｂ  端面
Ｅ  光信号
Ｅ'  反射光
Ｍ  外周面の中心
Ｎ  光信号の光軸
Ｐ  光ファイバの光軸
Ｑ  光信号の光軸
ｎ1  光ファイバのコア部の屈折率
ｎ2  大気中の場合は空気の屈折率
ｎ3  円柱状レンズの屈折率
Ｒ  元となる球レンズの直径
φ  円柱状レンズの直径
Ｌ  ホルダ長
ε  光ファイバ端面の研磨角
ψ  光ファイバの光軸と光ファイバ端面への入射光との成す角
θ  円柱状レンズの円柱部の中心軸と透過光の光軸とが成す角度
ｄ  レンズ取付け穴の径
ｌ  レンズ側面長
ｋ  平面部１２ａの中心軸と最適出射位置との距離
ｊ  加工前の球面から加工後の平面部１２ａまでの距離
ω  有効径
Ｓ  円柱状レンズ側の出射点と光ファイバ側の入射点との距離
δ  軸ズレ量
【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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