JP2003172806A - レンズ素子およびこれを用いた光部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易かつ信頼性に優れたレンズ素子お
よびこれを用いた光部品を提供する。 【解決手段】 分布屈折率レンズの光軸上にグレーティ
ングが形成されたレンズ素子。グレーティングを分布屈
折率レンズに入力された光が光軸と平行となる部分に形
成する。レンズ素子の長さを０．５ピッチの整数倍とす
る。分布屈折率レンズに形成されたｎ番目のグレーティ
ングの位置を、分布屈折率レンズの一方の端面から０．
２５＋０．５（ｎ−１）ピッチとする。グレーティング
を、分布屈折率レンズの光軸上の任意の位置に形成す
る。一方の端面の近傍にグレーティングが形成された、
２つの０．２５ピッチ分布屈折率レンズを、それぞれの
グレーティングが対向するように接合したレンズ素子。
レンズ素子と、レンズ素子に光を入出力する光ファイバ
を保持する光ファイバ保持部材とを備えた光部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ使用して光
結合または光分離を行なう技術に関し、特に、光通信分
野で使用される光機能部品において、光ファイバからの
入力光を選択的に透過または反射する機能を備えたレン
ズ素子およびこれを用いた光部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】コリメータレンズなどのレンズ素子およ
びこれを用いた光部品は、例えば、波長多重システムを
利用した光通信分野において、光の合成、光の分離、あ
るいは光の損失の平坦化、光の分散補償などに利用され
ている。このようなコリメータレンズおよびこれを用い
た光部品は、数多く考案されている。

【０００３】コリメータレンズとしては、円柱状の分布
屈折率レンズ（Graded Indexレンズ、以下、「ＧＲＩ
Ｎレンズ」と略す。）などが用いられている。ＧＲＩＮ
レンズは、屈折率が一様でない媒質を用いたレンズで、
屈折率が連続的に変化することでレンズ作用をするレン
ズである。ＧＲＩＮレンズは、その屈折率分布が光軸に
垂直方向に分布しているラジアル型と、屈折率分布が光
軸方向に分布しているアキシアル型に分類される。ここ
では、ラジアル型ＧＲＩＮレンズについて説明する。図
６は、ラジアル型ＧＲＩＮレンズを示す斜視図である。
このラジアル型ＧＲＩＮレンズ１は円柱状で、その２つ
の端面１ａ、１ｂは屈折面をなしている。また、ラジア
ル型ＧＲＩＮレンズ１は、この２つの端面１ａ、１ｂが
平面であっても、通常のレンズとして作用するものであ
る。また、ラジアル型ＧＲＩＮレンズ１は、図７に示す
ように、中心軸の屈折率が最も高く、中心軸から外周方
向に離れると連続的に、二次曲線状に屈折率が低くなっ
ているレンズである。

【０００４】このようなＧＲＩＮレンズを用いて、各種
光部品が作製されている。図８は、従来の光部品の一例
として、光合分波器を示す概略構成図である。この光合
分波器においては、円柱状の２つの０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ１１、１１が、その一方の端面１１ａ、１１
ａ同士が対向するように、円盤状の波長選択フィルタ１
２を介して配置され、これらが接着剤などで接合されて
いる。また、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１、１１
の他方の端面１１ｂ、１１ｂには、円柱状の第１の光フ
ァイバ保持部材１３、円柱状の第２の光ファイバ保持部
材１４が、それぞれ、接着剤を介して接合されている。
また、第１の光ファイバ保持部材１３内には、細孔１３
ａが形成されている。さらに、第１のポート１５用の光
ファイバ素線１６、第２のポート１７用の光ファイバ素
線１８は、その先端の被覆層１６ｂ、１８ｂが除去され
ることにより露出した裸光ファイバ部１６ａ、１８ａが
細孔１３ａ内に挿入されて、接着剤などで固定されてい
る。また、第２の光ファイバ保持部材１４内には、細孔
１４ａが形成されている。さらに、第３のポート１９用
の光ファイバ素線２０は、その先端の被覆層２０ｂが除
去されることにより露出した裸光ファイバ部２０ａが細
孔１４ａ内に挿入されて、接着剤などで固定されてい
る。ここで、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１とは、
円柱状のレンズの長さをｌとし、正弦波の１周期の長さ
をｐとしたときに、レンズの長さｌが０．２５ｐとなる
レンズのことである。

【０００５】この光合分波器において、光ファイバ素線
１６から第1のポート１５に入力された波長λ１の光
が、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１によって光軸と
平行にされる。次いで、光軸と平行にされた波長λ１の
光が、波長選択フィルタ１２を選択的に透過する。次い
で、波長選択フィルタ１２を透過した波長λ１の光が、
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１によって集光され、
第３のポート１９に到達して、光ファイバ素線２０に出
力される。一方、光ファイバ素線１６から第1のポート
１５に入力された波長λ２の光が、０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ１１によって光軸と平行にされる。次いで、
光軸と平行にされた波長λ２の光が、波長選択フィルタ
１２において選択的に反射する。次いで、反射した波長
λ２の光が、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１によっ
て集光され、第２のポート１７に到達して、光ファイバ
素線１８に出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この光合分
波器にあっては、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と
波長選択フィルタ１２が別々の部材からなるため、これ
らの光軸を一致させて、接合する工程において製造コス
トが増大するという問題があった。また、０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ１１と波長選択フィルタ１２との接合
時に、雰囲気中の塵や埃が、光の伝送路となるこれらの
接合部に付着し、接合不良を生じることがあった。ま
た、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ１１と波長選択フィ
ルタ１２とが接着剤を介して接合されているから、この
接着剤に空気を巻き込んで生じる気泡や、０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ１１と波長選択フィルタ１２との間に
おける光軸のずれおよび角度ずれなど、製品の歩留まり
が劣化する要因が多く存在し、光合分波器が高価になる
という問題があった。また、０．２５ピッチＧＲＩＮレ
ンズ１１と波長選択フィルタ１２とが、これらの光軸方
向に配列され、接着剤を介して接合されるので、これら
の接合部において、両部材が剥離し、その結果として、
光路が途絶えることがあった。これにより、光合分波器
の信頼性は劣化する。

【０００７】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、製造が容易かつ信頼性に優れたレンズ素子およびこ
れを用いた光部品を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は、分布屈折率
レンズの光軸上に、グレーティングが形成されたレンズ
素子によって解決できる。前記グレーティングが、前記
分布屈折率レンズ内に入力された光が光軸と平行となる
部分に形成されたことが好ましい。前記レンズ素子の長
さが、０．５ピッチの整数倍であることが好ましい。前
記分布屈折率レンズには、１個以上のグレーティングが
形成され、前記分布屈折率レンズ内に形成されたｎ番目
（ｎは、１以上の整数）のグレーティングの位置が、前
記分布屈折率レンズの一方の端面から、０．２５＋０．
５（ｎ−１）ピッチで表されることが好ましい。前記グ
レーティングが、前記分布屈折率レンズの光軸上の任意
の位置に形成されていることが好ましい。また、前記課
題は、一方の端面の近傍にグレーティングが形成された
２つの０．２５ピッチ分布屈折率レンズが、それぞれの
グレーティングが対向するように接合されたレンズ素子
によって解決できる。また、前記課題は、上記レンズ素
子と、該レンズ素子に光を入出力する光ファイバを保持
する光ファイバ保持部材とを備えた光部品によって解決
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のレンズ素子の一例を示す概略構成図で
ある。この実施形態のレンズ素子２１は、円柱状の０．
５ピッチＧＲＩＮレンズ２２の光軸上にグレーティング
２３を形成したものである。また、グレーティング２３
は、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２内に入力された光
が光軸と平行となる部分、すなわち、０．５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ２２の端面から０．２５ピッチの位置に形成
されていることが好ましい。

【００１０】０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２は、この
レンズの中央部を高屈折率化するために、酸化ゲルマニ
ウムを添加した石英ガラスからなるＧＩ（Graded Inde
x）コア母材を用い、所望の太さになるように溶融線引
きして造られたレンズ基材を、所定の長さに形成された
ものである。０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２は、直径
０．３〜２．５ｍｍ程度の円柱状で、その一方の端面２
２ａ、他方の端面２２ｂは屈折面をなしている。また、
０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２は、この一方の端面２
２ａ、他方の端面２２ｂが平面であっても、通常のレン
ズとして作用するものである。また、０．５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ２２は、中心軸の屈折率が最も高く、中心軸
から外周方向に離れると連続的に、二次曲線状に屈折率
が低くなっているレンズである。また、０．５ピッチＧ
ＲＩＮレンズ２２とは、円柱状のレンズの長さをｌと
し、正弦波の１周期の長さをｐとしたときに、レンズの
長さｌが０．５ｐとなるレンズのことである。

【００１１】グレーティング２３は、位相マスクを０．
５ピッチＧＲＩＮレンズ２２に近接して固定し、エキシ
マレーザーから紫外線を照射して露光作業を施し、所望
の屈折率変化を示すように形成される。また、レンズ素
子２１にあっては、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２に
おいて、グレーティング２３を形成する位置を光軸方向
に移動することにより、光の伝送損失に傾斜をつけるこ
とができる。このグレーティング２３は、従来の光合分
波器における波長選択フィルタと同じ機能を有し、０．
５ピッチＧＲＩＮレンズ２２に入力された光を選択的に
透過または反射する機能を備えたものである。また、グ
レーティング２３は、透過または反射する光の波長に応
じて、グレーティングの間隔や数が適宜設定される。

【００１２】このように、レンズ素子２１にあっては、
０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２内に波長選択フィルタ
と同じ機能を有するグレーティング２３が形成されるか
ら、従来の光部品に用いられていた０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズと波長選択フィルタの光軸を一致させ、接合
する工程が省略され、製造コストを削減することができ
る。また、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズと波長選択フ
ィルタとの接合時に、これらの接合面を研磨するという
工程も省略されるから製造コストを削減することができ
る。また、０．２５ピッチＧＲＩＮレンズと波長選択フ
ィルタとの接合部に、塵、埃、空気などを巻き込んで、
接合不良を生じることがない。したがって、光の伝送路
が途絶えることがなくなり、製品の信頼性や歩留まりが
向上する。

【００１３】図２は、本発明の光部品の第１の実施形態
として、光合分波器を示す概略構成図である。この光合
分波器は、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２の一方の端
面２２ａ、他方の端面２２ｂに、円柱状の第１の光ファ
イバ保持部材２４、円柱状の第２の光ファイバ保持部材
２５が、それぞれ、接着剤などを介して接合されている
ものである。また、第１の光ファイバ保持部材２４内に
は、細孔２４ａが形成されている。さらに、第１のポー
ト２６用の光ファイバ素線２７、第２のポート２８用の
光ファイバ素線２９は、その先端の被覆層２７ｂ、２９
ｂが除去されることにより露出した裸光ファイバ部２７
ａ、２９ａが細孔２４ａ内に挿入されて、接着剤などで
固定されている。また、第２の光ファイバ保持部材２５
内には、細孔２５ａが形成されている。さらに、第３の
ポート３０用の光ファイバ素線３１は、その先端の被覆
層３１ｂが除去されることにより露出した裸光ファイバ
部３１ａが細孔２５ａ内に挿入されて、接着剤などで固
定されている。

【００１４】第１の光ファイバ保持部材２４または第２
の光ファイバ保持部材２５は、Ｂ_２Ｏ_５を含有する石
英、ホウケイ酸ガラスなどのガラスで形成されている。
また、第１の光ファイバ保持部材２４または第２の光フ
ァイバ保持部材２５の寸法は、外径１〜５ｍｍ程度、長
さ３〜１０ｍｍ程度となっている。また、細孔２４ａ、
２５ａはそれぞれ、第１の光ファイバ保持部材２４また
は第２の光ファイバ保持部材２５の長手方向の中心部
に、これらを貫通するように形成されている。細孔２４
ａ、２５ａの開口部の形状は、正方形、長方形、菱形な
どの多角形状または円形であり、その寸法が０．１２６
〜０．２１７ｍｍ×０．２１４〜０．２５２ｍｍ程度と
なっている。

【００１５】光ファイバ素線２７、２９、３１として
は、外径２５０μｍのシングルモード光ファイバまたは
偏波保持光ファイバが用いられる。シングルモード光フ
ァイバは、石英ガラスなどからなる光ファイバ裸線の上
に、紫外線硬化型樹脂などからなる被覆層が設けられた
構造となっている。偏波保持光ファイバは、酸化ゲルマ
ニウム（ＧｅＯ_２）を添加した石英ガラスからなるコア
と、このコアの周囲に、コアと中心軸を同じくして設け
られた石英ガラスからなるクラッドと、このクラッド内
に、コアを中心に概対称に配置され、かつこのクラッド
を形成する石英ガラスよりも熱膨張係数が大きいガラス
からなる断面円形の２つの応力付与部とから構成されて
いる。

【００１６】この光合分波器において、光ファイバ素線
２７から第1のポート２６に入力された波長λ１の光
が、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２によって、０．５
ピッチＧＲＩＮレンズ２２の一方の端面２２ａから０．
２５ピッチの位置で光軸と平行にされる。この０．５ピ
ッチＧＲＩＮレンズ２２の一方の端面２２ａから０．２
５ピッチの位置には、グレーティング２３が存在してい
る。次いで、光軸と平行にされた波長λ１の光が、グレ
ーテイング２３を選択的に透過する。次いで、グレーテ
イング２３を透過した波長λ１の光が、０．５ピッチＧ
ＲＩＮレンズ２２によって、グレーテイング２３から
０．２５ピッチの位置、すなわち、０．５ピッチＧＲＩ
Ｎレンズ２２の他方の端面２２ｂにおいて集光され、第
３のポート３０に到達して、光ファイバ素線３１に出力
される。一方、光ファイバ素線２７から第1のポート２
６に入力された波長λ２の光が、０．５ピッチＧＲＩＮ
レンズ２２によって、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２
の一方の端面２２ａから０．２５ピッチの位置で光軸と
平行にされる。次いで、光軸と平行にされた波長λ２の
光が、グレーテイング２３において選択的に反射する。
次いで、反射した波長λ２の光が、０．５ピッチＧＲＩ
Ｎレンズ２２によって、グレーテイング２３から０．２
５ピッチの位置、すなわち、０．５ピッチＧＲＩＮレン
ズ２２の一方の端面２２ａにおいて集光され、第２のポ
ート２８に到達して、光ファイバ素線２９に出力され
る。

【００１７】このように、この実施形態の光部品にあっ
ては、波長の異なる２つの光を容易に分離することがで
きる。また、光を分離する機能を有するレンズ素子２１
において、光路が途絶えることがないから、信頼性の優
れた光部品となる。

【００１８】０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２にあって
は、一方の端面２２ａから０．２５ピッチの面において
反射した波長λ２の光が、低損失で出力側の光ファイバ
素線２９へ出力される。一方、光を反射する面（グレー
ティング２３の位置）が一方の端面２２ａから０．２５
ピッチの位置から外れるに従い、光ファイバ素線２９へ
出力される波長λ２の光の損失が増大する。この特性を
利用して、目的とする光の損失レベルを達成するために
は、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２内において、グレ
ーティング２３を形成する位置を０．２５ピッチからず
らせばよい。したがって、光の波長ごとに目的とする損
失レベルを達成するためには、グレーティング２３の間
隔や数だけでなく、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２内
におけるグレーティング２３の形成位置によっても調整
可能となる。ゆえに、特定波長の光の損失を、急激に増
大することも可能となる。

【００１９】また、本発明の光部品は、利得等化器とし
ても使用することができる。利得等化器は、利得スペク
トルと逆の損失スペクトルをもつ光学フィルタであり、
波長多重伝送方式において必要とされる１ｄＢ以下の利
得平坦性を広い動作波長域で実現する目的で使用される
デバイスである。本発明の光部品を利得等化器として用
いた場合、レンズ素子に形成されるグレーティングの屈
折率変化の周期により、短周期グレーティング型と、長
周期ファイバグレーティング型に分けられる。短周期グ
レーティングは屈折率変化の周期が光の波長オーダー
で、長周期ファイバグレーティングは屈折率変化の周期
が数百μｍである。

【００２０】図２を用いて、利得等化器の動作例につい
て説明する。レンズ素子２１に形成されているグレーテ
ィング２３が短周期グレーティングの場合、利得等化器
は以下のように動作する。光増幅器により増幅された信
号光が、光ファイバ素線２７により伝送され、第１のポ
ート２６よりレンズ素子２１に入力される。この場合、
グレーティング２３は、屈折率変化の周期が光のオーダ
ーであり、ブラッグ回折により特定波長（ブラッグ波
長）の光のみを反射し、第２のポート２８より光ファイ
バ素線２９に出力される。レンズ素子２１に形成されて
いるグレーティング２３が長周期ファイバグレーティン
グの場合、利得等化器は以下のように動作する。光増幅
器により増幅された信号光が、光ファイバ素線２７によ
り伝送され、第１のポート２６よりレンズ素子２１に入
力される。長周期ファイバグレーティングは、光ファイ
バ素線２７のコアを伝搬してきた光の一部をクラッドモ
ードと結合させる。この場合、グレーティング２３は、
クラッドモードへの結合条件を満足する波長領域のみに
ピークを有するような損失フィルタとして作用し、特定
波長（数百μｍ）の光のみを透過し、第３のポート３０
より光ファイバ素線３１に出力される。

【００２１】図３は、本発明の光部品の第２の実施形態
として、光合分波器を示す概略構成図である。図３にお
いて、図１に示した第１の実施形態の構成要素と同じ構
成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。こ
の実施形態においては、その他方の端面３２ｂの近傍に
グレーティング３４が形成された第１の０．２５ピッチ
ＧＲＩＮレンズ３２とグレーティングが形成されていな
い第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３３とからなる
レンズ素子４０が用いられている。第１の０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ３２および第２の０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ３３としては、０．５ピッチＧＲＩＮレンズ
２２と同様な材質のレンズが用いられている。

【００２２】また、レンズ素子４０は、第２の０．２５
ピッチＧＲＩＮレンズ３３が、第１の０．２５ピッチＧ
ＲＩＮレンズ３２のグレーティング３４が形成された側
の端面に、接着剤などを介して接合されているものであ
る。また、このレンズ素子４０において、グレーティン
グ３４は、第１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３２お
よび第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３３の光軸上
に形成されている。さらに、グレーティング３４は、第
１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３２内に入力された
光が光軸と平行となる部分、すなわち、第１の０．２５
ピッチＧＲＩＮレンズ３２の一方の端面３２ａから０．
２５ピッチの位置に形成されている。

【００２３】このようなレンズ素子４０にあっては、２
つの従来の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズを用いて、こ
れらの一方にグレーティングを形成すればよいから、新
たに０．５ピッチＧＲＩＮレンズを作製する必要がな
い。したがって、レンズ素子４０は、製造コストを上昇
することなく、信頼性に優れたレンズ素子である。

【００２４】この実施形態の光合分波器は、レンズ素子
４０の端面４０ａ、４０ｂに、円柱状の第１の光ファイ
バ保持部材２４、円柱状の第２の光ファイバ保持部材２
５が、それぞれ、接着剤などを介して接合されているも
のである。

【００２５】この光合分波器において、光ファイバ素線
２７から第1のポート２６に入力された波長λ１の光
が、グレーテイング３４を選択的に透過する。次いで、
グレーテイング３４を透過した波長λ１の光が、第２の
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３３によって、第２の
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ３３の一方の端面３３ａ
において集光され、第３のポート３０に到達して、光フ
ァイバ素線３１に出力される。一方、光ファイバ素線２
７から第1のポート２６に入力された波長λ２の光が、
グレーテイング３４において選択的に反射する。次い
で、反射した波長λ２の光が、第１の０．２５ピッチＧ
ＲＩＮレンズ３２によって、第１の０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ３２の一方の端面３２ａにおいて集光され、
第２のポート２８に到達して、光ファイバ素線２９に出
力される。

【００２６】このように、この実施形態の光部品にあっ
ては、波長の異なる２つの光を容易に分離することがで
きる。

【００２７】図４は、本発明の光部品の第３の実施形態
として、光合分波器を示す概略構成図である。図４にお
いて、図１に示した第１の実施形態の構成要素と同じ構
成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。こ
の実施形態においては、円柱状の１ピッチＧＲＩＮレン
ズ４１と、この１ピッチＧＲＩＮレンズ４１内の光軸上
に形成された第１のグレーティング４２と、第２のグレ
ーティング４３とから構成されるレンズ素子５０が用い
られている。１ピッチＧＲＩＮレンズ４１としては、
０．５ピッチＧＲＩＮレンズ２２と同様な材質のレンズ
が用いられている。

【００２８】また、第１のグレーティング４２は、１ピ
ッチＧＲＩＮレンズ４１内に入力された光が光軸と平行
となる部分、すなわち、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１の
一方の端面４１ａから０．２５ピッチの位置に形成され
ている。また、第２のグレーティング４３は、第１のグ
レーティング４２を透過した光が、再び光軸と平行とな
る部分、すなわち、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１の一方
の端面４１ａから０．７５ピッチの位置（１ピッチＧＲ
ＩＮレンズ４１の他方の端面４１ｂから０．２５ピッチ
の位置）に形成されている。また、第１のグレーティン
グ４２と第２のグレーティング４３は、異なる波長特性
を有している。すなわち、第１のグレーティング４２と
第２のグレーティング４３において、これらが透過また
は反射する光の波長が異なっている。

【００２９】このように、レンズ素子５０にあっては、
１ピッチＧＲＩＮレンズ４１内に波長選択フィルタと同
じ機能を有する第１のグレーティング４２および第２の
グレーティング４３が形成されるから、従来の光部品に
用いられていた０．２５ピッチＧＲＩＮレンズと波長選
択フィルタの光軸を一致させ、接合する工程が省略され
るから、製造コストを削減することができる。また、
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズと波長選択フィルタとの
接合時に、これらの接合面を研磨するという工程も省略
されるから製造コストを削減することができる。また、
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズと波長選択フィルタとの
接合部に、塵、埃、空気などを巻き込んで、接合不良を
生じるという不具合もない。したがって、光の伝送路が
途絶えることがなくなり、製品の信頼性や歩留まりが向
上する。

【００３０】この実施形態の光合分波器は、レンズ素子
５０の端面５０ａ、５０ｂに、円柱状の第１の光ファイ
バ保持部材２４、円柱状の第２の光ファイバ保持部材２
５が、それぞれ、接着剤などを介して接合されているも
のである。

【００３１】この光合分波器において、光ファイバ素線
２７から第1のポート２６に入力された波長λ１の光
が、第１のグレーティング４２を選択的に透過する。次
いで、第１のグレーティング４２を透過した波長λ１の
光が、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１内を伝搬し、第１の
グレーティング４２から０．５ピッチの位置の位置で再
び光軸と平行にされる。次いで、光軸と平行にされた波
長λ１の光が、第２のグレーティング４３を選択的に透
過し、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１の他方の端面４１ｂ
において集光され、第３のポート３０に到達して、光フ
ァイバ素線３１に出力される。また、光ファイバ素線２
７から第1のポート２６に入力された波長λ２の光が、
第１のグレーティング４２を選択的に透過する。次い
で、第１のグレーティング４２を透過した波長λ２の光
が、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１内を伝搬し、第２のグ
レーティング４３において選択的に反射する。次いで、
反射した波長λ２の光が１ピッチＧＲＩＮレンズ４１内
を伝搬し、第１のグレーティング４２を再び透過し、１
ピッチＧＲＩＮレンズ４１の一方の端面４１ａにおいて
集光され、第２のポート２８に到達して、光ファイバ素
線２９に出力される。また、光ファイバ素線２７から第
1のポート２６に入力された波長λ３の光が、第１のグ
レーテイング４２において選択的に反射する。次いで、
反射した波長λ３の光が、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１
によって、１ピッチＧＲＩＮレンズ４１の一方の端面４
１ａにおいて集光され、第２のポート２８に到達して、
光ファイバ素線２９に出力される。

【００３２】このように、この実施形態の光部品にあっ
ては、波長の異なる３つの光を容易に分離、合成するこ
とができる。また、光を分離する機能を有するレンズ素
子５０において、光路が途絶えることがないから、信頼
性の優れた光部品となる。この実施形態では、上述のよ
うに、レンズ素子５０を構成する１ピッチＧＲＩＮレン
ズ４１の一方の端部４１ａから０．２５ピッチの位置、
０．７５ピッチの位置にグレーティングを形成した。な
お、ＧＲＩＮレンズの長さを０．５ピッチ、１．５ピッ
チ、２ピッチ、…と０．５ピッチの整数倍とし、グレー
ティングをＧＲＩＮレンズの一方の端部から、第１のグ
レーティングから順に０．２５ピッチの位置、０．７５
ピッチの位置、１．２５ピッチの位置、１．７５ピッチ
の位置、…と０．５ピッチ間隔で複数形成し、これらの
グレーティングの波長特性が異なるレンズ素子を用いた
光部品を製造すれば、この光部品は波長の異なる複数の
光を容易に分離することができるものとなる。

【００３３】図５は、本発明の光部品の第４の実施形態
として、光合分波器を示す概略構成図である。図５にお
いて、図１に示した第１の実施形態の構成要素と同じ構
成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。こ
の実施形態においては、その一方の端部に第１のグレー
ティング５３が形成された第１の０．２５ピッチＧＲＩ
Ｎレンズ５１と、その一方の端部に第２のグレーティン
グ５４が形成された第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレン
ズ５２とからなるレンズ素子６０が用いられている。第
１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５１および第２の
０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５２としては、０．５ピ
ッチＧＲＩＮレンズ２２と同様な材質のレンズが用いら
れている。

【００３４】また、レンズ素子６０は、第１の０．２５
ピッチＧＲＩＮレンズ５１と第２の０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ５２とが、第１のグレーティング５３と第２
のグレーティング５４とが対向するように、接着剤など
を介して接合されているものである。また、このレンズ
素子６０において、第１のグレーティング５３および第
２のグレーティング５４は、第１の０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ５１および第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレ
ンズ５２の光軸上に形成されている。また、第１のグレ
ーティング５３は、第１の０．２５ピッチＧＲＩＮレン
ズ５１内に入力された光が光軸と平行となる部分、すな
わち、第１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５１の一方
の端面５１ａから０．２５ピッチの位置に形成されてい
る。また、第２のグレーティング５４は、第２の０．２
５ピッチＧＲＩＮレンズ５２内に入力された光が光軸と
平行となる部分、すなわち、第２の０．２５ピッチＧＲ
ＩＮレンズ５２の一方の端面５２ａから０．２５ピッチ
の位置に形成されている。

【００３５】このようなレンズ素子６０にあっては、２
つの従来の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズを用いて、こ
れらにグレーティングを形成した後、接合すればよいか
ら、新たに０．５ピッチＧＲＩＮレンズを作製する必要
がない。したがって、レンズ素子６０は、製造コストを
上昇することなく、信頼性に優れたレンズ素子である。

【００３６】この実施形態の光合分波器は、レンズ素子
６０の端面６０ａ、６０ｂに、円柱状の第１の光ファイ
バ保持部材２４、円柱状の第２の光ファイバ保持部材２
５が、それぞれ、接着剤などを介して接合されているも
のである。

【００３７】この光合分波器において、光ファイバ素線
２７から第1のポート２６に入力された波長λ１の光
が、第１のグレーティング５３を選択的に透過する。次
いで、第１のグレーティング５３を透過した波長λ１の
光が、第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５２の他方
の端面５２ｂ近傍に存在している第２のグレーティング
５４を選択的に透過する。次いで、透過した波長λ１の
光が、第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５２によっ
て、第２の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ５２の一方の
端面５２ａにおいて集光され、第３のポート３０に到達
して、光ファイバ素線３１に出力される。また、光ファ
イバ素線２７から第1のポート２６に入力された波長λ
２の光が、第１のグレーティング５３を選択的に透過す
る。次いで、第１のグレーティング５３を透過した波長
λ２の光が、第２のグレーティング５４において選択的
に反射する。次いで、反射した波長λ２の光が、再び第
１のグレーティング５３を透過し、第１の０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ５１によって、第１の０．２５ピッチ
ＧＲＩＮレンズ５１の一方の端面５１ａにおいて集光さ
れ、第２のポート２８に到達して、光ファイバ素線２９
に出力される。また、光ファイバ素線２７から第1のポ
ート２６に入力された波長λ３の光が、第１のグレーテ
イング５３において選択的に反射する。次いで、反射し
た波長λ３の光が、第１の０．２５ピッチＧＲＩＮレン
ズ５１によって、第１の０．２５ピッチＧＲＩＮレンズ
５１の一方の端面５１ａにおいて集光され、第２のポー
ト２８に到達して、光ファイバ素線２９に出力される。

【００３８】このように、この実施形態の光部品にあっ
ては、波長の異なる３つの光を容易に分離、合成するこ
とができる。また、この実施形態のように、グレーティ
ングが形成された０．２５ピッチＧＲＩＮレンズを、そ
れぞれのグレーティングが対向するように接合して用い
れば、上述の第３の実施形態の光部品と同様に波長の異
なる３つの光を容易に分離、合成することができる。ま
た、レンズ素子６０の長さを、第３の実施形態で用いら
れているレンズ素子５０の長さ１ピッチの半分の０．５
ピッチとすることができるから、より小型のレンズ素子
および光部品を作製することができる。また、光を分離
する機能を有するレンズ素子６０において、光路が途絶
えることがないから、信頼性の優れた光部品となる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレンズ素
子は、分布屈折率レンズの光軸上に、グレーティングが
形成されたものであるから、分布屈折率レンズとグレー
ティングの光軸を一致させ、接合する工程が省略される
から、製造コストを削減することができる。また、分布
屈折率レンズとグレーティングとの接合時に、これらの
接合面を研磨するという工程も省略されるから、製造コ
ストを削減することができる。また、分布屈折率レンズ
とグレーティングとの接合部に、塵、埃、空気などを巻
き込んで、接合不良を生じることがない。したがって、
光の伝送路が途絶えることがなくなり、製品の信頼性や
歩留まりが向上する。

【００４０】また、本発明のレンズ素子が、前記分布屈
折率レンズには、１個以上のグレーティングが形成さ
れ、前記分布屈折率レンズ内に形成されたｎ番目（ｎ
は、１以上の整数）のグレーティングの位置が、前記分
布屈折率レンズの一方の端面から、０．２５＋０．５
（ｎ−１）ピッチで表されるものであるとすれば、波長
の異なる複数の光を容易に分離することができる。ま
た、従来同様の機能で小型、機能集約された光部品を作
製することができる。また、本発明のレンズ素子が、前
記グレーティングが、前記分布屈折率レンズ内の光軸上
の任意の位置に形成されているものであれば、特定波長
の光の損失を、急激に増大することができる。また、本
発明のレンズ素子が、一方の端面の近傍にグレーティン
グが形成された、２つの０．２５ピッチ分布屈折率レン
ズが、それぞれのグレーティングが対向するように接合
されたものであるから、分布屈折率レンズが波長選択フ
ィルタとしての機能を有するから、従来の光部品よりも
小型の光部品を製造することができる。また、本発明の
光部品は、上記レンズ素子と、該レンズ素子に光を入出
力する光ファイバを保持する光ファイバ保持部材とを備
えたものであるから、波長の異なる複数の光を容易に分
離することができる。また、光を分離する機能を有する
レンズ素子において、光路が途絶えることがないから、
信頼性が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレンズ素子の一例を示す概略構成図
である。

【図２】 本発明の光部品の第１の実施形態として、光
合分波器を示す概略構成図である。

【図３】 本発明の光部品の第２の実施形態として、光
合分波器を示す概略構成図である。

【図４】 本発明の光部品の第３の実施形態として、光
合分波器を示す概略構成図である。

【図５】 本発明の光部品の第４の実施形態として、光
合分波器を示す概略構成図である。

【図６】 ラジアル型ＧＲＩＮレンズを示す斜視図であ
る。

【図７】 ラジアル型ＧＲＩＮレンズの屈折率分布を示
すグラフである。

【図８】 従来の光部品の一例として、光合分波器を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

２１，４０，５０，６０・・・レンズ素子、２２・・・０．５
ピッチＧＲＩＮレンズ、２３，３４・・・グレーティン
グ、２４・・・第１の光ファイバ保持部材、２５・・・第２の
光ファイバ保持部材、２６・・・第１のポート、２７，２
９，３１・・・光ファイバ素線、２８・・・第２のポート、３
０・・・第３のポート、３２，５１・・・第１の０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ、３３，５２・・・第２の０．２５ピッ
チＧＲＩＮレンズ、４１・・・１ピッチＧＲＩＮレンズ、
４２，５３・・・第１のグレーティング、４３，５４・・・第
２のグレーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細谷 英行 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 甲本 克敏 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 横山 磨紀子 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 久留宮 洋一 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA32 CA03 CA04 CA16 CA33 2H049 AA45 AA59 AA62 AA64

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分布屈折率レンズの光軸上に、グレーテ
   ィングが形成されたことを特徴とするレンズ素子。
2. 【請求項２】 前記グレーティングが、前記分布屈折率
   レンズ内に入力された光が光軸と平行となる部分に形成
   されたことを特徴とする請求項１記載のレンズ素子。
3. 【請求項３】 前記レンズ素子の長さが、０．５ピッチ
   の整数倍であることを特徴とする請求項１または２記載
   のレンズ素子。
4. 【請求項４】 前記分布屈折率レンズには、１個以上の
   グレーティングが形成され、前記分布屈折率レンズ内に
   形成されたｎ番目（ｎは、１以上の整数）のグレーティ
   ングの位置が、前記分布屈折率レンズの一方の端面か
   ら、０．２５＋０．５（ｎ−１）ピッチで表されること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレン
   ズ素子。
5. 【請求項５】 前記グレーティングが、前記分布屈折率
   レンズの光軸上の任意の位置に形成されていることを特
   徴とするレンズ素子。
6. 【請求項６】 一方の端面の近傍にグレーティングが形
   成された２つの０．２５ピッチ分布屈折率レンズが、そ
   れぞれのグレーティングが対向するように接合されたこ
   とを特徴とするレンズ素子。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載のレ
   ンズ素子と、該レンズ素子に光を入出力する光ファイバ
   を保持する光ファイバ保持部材とを備えたことを特徴と
   する光部品。