JP2004045646A - 多芯光コリメータ及びこれを用いた光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】高密度の多心ファイバからなる多芯光コリメータによって、多様な機能を有する光モジュールを実現すること。
【解決手段】第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から出射されたレーザ光は、第１レンズＬ１で平行光束とされる。そのまま直進して第２レンズＬ２に入射されたレーザ光は、第２レンズＬ２によって集光され、第２ファイバユニット３０に設けた光ファイバＦ２２のファイバ端面Ｅ２２に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ２２とは、両ファイバユニット２０、３０を対向して固定した場合、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。
【選択図】 図１
【解決手段】第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から出射されたレーザ光は、第１レンズＬ１で平行光束とされる。そのまま直進して第２レンズＬ２に入射されたレーザ光は、第２レンズＬ２によって集光され、第２ファイバユニット３０に設けた光ファイバＦ２２のファイバ端面Ｅ２２に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ２２とは、両ファイバユニット２０、３０を対向して固定した場合、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信や光計測で使用する多芯光コリメータ及びこれからなる光モジュールに関し、特に、複数のファイバをこれらの間で必要に応じて光スイッチ、光分岐、光結合等の各種動作を行わせつつ相互に接続するための多芯光コリメータ等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一対の多心ファイバを、ＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）接続方式を利用して着脱自在に接続する方法が知られている（特開平８−１１４７２４等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の接続方式では、一対の多心ファイバが単純に接続されるだけであり、これらの接続に際して光分岐、合波等の機能を持たせることができない。
【０００４】
そこで、本発明は、一対の多心ファイバを固定した一対の筐体を着脱自在に接続する際に、光分岐、合波等の多様な機能を持たせることができる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、高密度の多心ファイバからなる多芯光コリメータであって、上記のような多様な機能を有する光モジュールを実現する多芯光コリメータを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、多心ファイバをそれぞれ固定した一対の多芯光コリメータの連結に際して、連結による挿入損失を低減することができる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、一対の多心ファイバを非接触で光学的に精密に接続することができる光モジュールを実現する多芯光コリメータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る多芯光コリメータは、複数のファイバの端部を所定方向に平行に保持するとともに、当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するファイバユニットと、前記ファイバユニットに対向して配置されるコリメータレンズとを備える。
【０００９】
上記多芯光コリメータでは、ファイバユニットが当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するので、複数のファイバの端面を、特にファイバが多数の場合にも、所定円周の中心軸に関して等価に配置することができる。よって、各ファイバの配置の対称性を高めてコリメートされる光の特性を近づけることができるので、かかる多芯光コリメータを２つ組み合わせて光モジュールとして光分岐、合波等の多様な機能を持たせる場合に、低損失で精密な動作を達成することができる。
【００１０】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記所定円周の中心軸が、前記コリメータレンズの光軸と一致する。この場合、コリメータレンズの光軸に関して各ファイバの端面を対称に配置することができ、コリメータレンズによってコリメートされる各ファイバからの光の特性を一致させることができる。これにより、多芯光コリメータやこれから構成される光モジュールの動作特性を高めることができる。
【００１１】
また、上記多芯光コリメータの具体的な態様では、前記ファイバユニットが、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、当該複数対のファイバの端面を前記所定円周上に配置して固定する。この場合、多チャンネルの光信号の一括処理が可能な高密度高機能の光モジュールを提供することができる。
【００１２】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記複数対のファイバを構成する各対の端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される。この場合、鏡のように反転した同一形状の一対の多芯光コリメータを準備することにより、光分岐、合波等の多様な機能を有する光モジュールを提供することができる。
【００１３】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記ファイバユニットが、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、一方の対のファイバの端面を前記複数のファイバとして前記所定円周である第１の円周上に配置して固定するとともに、他方の対のファイバの端面を前記所定円周と同軸で半径が大きい第２の円周上に配置して固定する。この場合、ファイバの密度すなわちチャンネル数を簡易に高めることができる。
【００１４】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記一方の対のファイバに設けた端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置され、前記他方の対のファイバに設けた端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される。この場合も、鏡のように反転した同一形状の一対の多芯光コリメータを準備することにより、光分岐、合波等の多様な機能を有する光モジュールを提供することができる。
【００１５】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記第１の円周である前記所定円周の中心軸が、前記コリメータレンズの光軸と一致するとともに、前記第２の円周円周が、前記第１の円周よりも前記コリメータレンズに近接して配置される。この場合、コリメータレンズの結像特性を補正することができ、光モジュールの動作特性を高めることができる。
【００１６】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、各ファイバの端面が、前記所定円周の中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する。この場合、所定の傾斜角の調節によって各ファイバの端面で戻り光が発生することを防止できる。なお、上記所定の傾斜角は、前記複数ファイバ中で伝搬される光の全反射臨界角の半分よりも大きな角度とすることが好ましい。
【００１７】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、各ファイバの端面が、前記所定円周の中心軸に対して対称に形成された凹面形状、円錐面形状、断面Ｖ字形状、及び段差溝状のいずれかの面上に形成される。この場合、各ファイバの端面で戻り光が発生することを防止できるだけでなく、コリメータレンズの結像特性を補正することもできる。
【００１８】
なお、上記のような凹面形状や円錐面形状の面は、通常ファイバユニットの突合せ面に形成される。球状や円錐状のチップを有する研磨部材をファイバユニットの突合せ面の適所に押し当てて切削・研磨することで、上記のような各ファイバの端面を一括して簡易に形成することができる。また、断面Ｖ字形状や段差溝状の面は、円盤状の研磨盤をファイバユニットの突合せ面の適所に押し当てて切削・研磨することで形成される。特に断面Ｖ字形状の面を形成する場合、円盤の外周の厚み中心に頂点を有するとともに、回転軸に対して等しい傾斜角を有する一対の研磨面からなる研磨盤を利用する。以上のような加工において、ファイバユニットを支持するステージは、ファイバユニットをこれに固定した複数のファイバに平行に移動させることが望ましく、ファイバユニットにアライメント用のガイド孔が形成されている場合、研磨部材や研磨盤を駆動する研磨ヘッド側に、ガイド孔に嵌合するガイドピンを設けることで、簡易に加工精度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る光モジュールは、それぞれ上述の構造を有する第１及び第２の多芯光コリメータと、前記第１及び第２の多芯光コリメータをそれぞれの前記所定円周の中心軸が一致するようにアライメントして保持するガイド手段とを備える。この場合、第１の多芯光コリメータのコリメータレンズと、第２の多芯光コリメータのコリメータレンズとの焦点距離を等しくして、両者を焦点距離の２倍だけ離間させることにより、第１の多芯光コリメータと第２の多芯光コリメータとを同一形状にしつつ、両者を効率良く接続することができる。
【００２０】
また、光モジュールの具体的な態様では、前記第１の多芯光コリメータと、前記第２の多芯光コリメータとの間に、平板状の光学素子が着脱自在に挿入されている。この場合、光学素子は、ミラー、減光フィルタ、バンドパスフィルタ等とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る光モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、第１実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光モジュールの側方からの断面図である。
【００２３】
この光モジュール１０は、２対の光ファイバＦ１１〜Ｆ１４をＡＢ方向に平行に配置して固定する第１ファイバユニット２０と、２対の光ファイバＦ２１〜Ｆ２４をＡＢ方向に平行に配置して固定する第２ファイバユニット３０と、第１ファイバユニット２０と組み合わせることによって各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から出射した光を平行光束にするレンズＬ１を有する第１コリメータユニット４０と、第２ファイバユニット３０と組み合わせることによって各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４から出射した光をコリメートするレンズＬ２を有する第２コリメータユニット５０と、これらのユニット２０、３０、４０、５０に貫通してこれらを相互に位置決めする一対のガイドピン６０と、これらのユニット２０、３０、４０、５０を挟持して固定するクリップ７０とを備える。ここで、第１ファイバユニット２０及び第１コリメータユニット４０は、第１の多芯光コリメータを構成し、第２ファイバユニット３０及び第２コリメータユニット５０は、第２の多芯光コリメータを構成する。なお、各ユニット２０、３０、４０、５０は、フィラを混ぜた熱可塑性若しくは熱可塑性樹脂等の各種エンジニアリングプラスチックを金型を利用して成形することによって形成される。
【００２４】
図２（ａ）は、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１の状態を説明する斜視図であり、図２（ｂ）は、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１の状態を説明する斜視図である。第１ファイバユニット２０の突合せ面２１には、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４に対応する４つのファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４が露出する。また、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１には、一対のガイドピン６０を通すための一対のガイド孔２３が形成されている。各ガイド孔２３は、円形断面を有し、その直径は、ガイドピン６０の円形断面の直径と等しくなっている。一方、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１にも、各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４に対応する４つのファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４が露出する。また、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１には、一対のガイドピン６０を通すための一対のガイド孔３３が形成されている。各ガイド孔３３は、円形断面を有し、その直径は、ガイドピン６０の円形断面の直径と等しくなっている。
【００２５】
図３は、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１の拡大斜視図である。各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４は、突合せ面２１上に仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。つまり、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されており、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ１３も、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されている。ここで、円周Ｒは、第１ファイバユニット２０と共通の中心軸ＣＡを有している。すなわち、中心軸ＣＡは、突合せ面２１に対して垂直に延び、円周Ｒの中心ＣＰを貫通する。
【００２６】
なお、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１も、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１と同様の状態となっている。つまり、各ファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４は、突合せ面３１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周上に等間隔で配置されている。
【００２７】
図１に戻って、第１コリメータユニット４０は、レンズＬ１を収容して固定するためのレンズ孔４１を有する。レンズＬ１は、このレンズ孔４１の中央に接着剤等によって固定されている。すなわち、レンズＬ１は、第１コリメータユニット４０の両対向端面から焦点距離ｆだけそれぞれ離れた位置に固定されている。
【００２８】
第２コリメータユニット５０は、第１コリメータユニット４０と同一の形状を有する。すなわち、レンズ孔５１の中央には、レンズＬ２が収容されて固定されている。
【００２９】
各ガイドピン６０は、第１ファイバユニット２０に設けたガイド孔２３と、第１及び第２コリメータユニット４０、５０に設けたガイド孔と、第２ファイバユニット３０に設けたガイド孔３３とに順次通されて、これらのガイド孔と嵌合する。これにより、各ユニット２０、３０、４０、５０の中心軸ＣＡが一致して相互にアライメントされた状態で連結される。なお、ガイドピン６０とガイド孔２３、３３とは、ガイド手段を構成する。
【００３０】
各クリップ７０は、詳細な説明を省略するが、連結された各ユニット２０、３０、４０、５０の上面又は下面に当接する板部材と、第１及び第２ファイバユニット２０、３０の両側面に係合する板バネとからなる。並べた各ユニット２０、３０、４０、５０に一対のガイドピン６０を通して上記のクリップ７０にこれらユニット２０、３０、４０、５０を挟持させることで、アライメントされた状態の全ユニット２０、３０、４０、５０が一体的に固定される。
【００３１】
以下、図１（ａ）及び（ｂ）に示す光モジュール１０の動作の一例について説明する。第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から発散しつつ出射されたレーザ光は、第１レンズＬ１で平行光束とされて、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の境界を中心軸ＣＡ近傍で通過する。そのまま直進して第２レンズＬ２に入射されたレーザ光は、第２レンズＬ２によって集光され、第２ファイバユニット３０に設けた光ファイバＦ２２のファイバ端面Ｅ２２に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ２２とは、両ファイバユニット２０、３０を対向して固定した場合、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。つまり、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１１から光ファイバＦ２２にレーザ光が非接触で光学的に結合される。同様に、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ２１とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１２から光ファイバＦ２１にレーザ光が非接触で光学的に結合される。また、ファイバ端面Ｅ１３とファイバ端面Ｅ２４とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１３から光ファイバＦ２４にレーザ光が非接触で光学的に結合される。さらに、ファイバ端面Ｅ１４とファイバ端面Ｅ２３とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１４から光ファイバＦ２３にレーザ光が非接触で光学的に結合される。
【００３２】
なお、各ユニット２０、３０、４０、５０は上述のように分離可能になっており、例えば第１ファイバユニット２０を第２ファイバユニット３０と同一形状の別のファイバユニットに連結して信号光の切換を行うことができる。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｄ）は、第１ファイバユニット２０の変形例を示す。図４（ａ）に示す第１変形例のファイバユニット２０Ｂの場合、突合せ面２１上に６つのファイバ端面Ｅを備える。各ファイバ端面Ｅは、突合せ面２１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｂの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｂのいずれかのファイバ端面Ｅと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３４】
図４（ｂ）に示す第２変形例のファイバユニット２０Ｃの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅｂとを備える。内側の円周Ｒ１と外側の円周Ｒ２は、中心軸ＣＡを共通にしており、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂは、一列に配置される。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｃの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３５】
図４（ｃ）に示す第３変形例のファイバユニット２０Ｄの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｂとを備える。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｄの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３６】
図４（ｄ）に示す第４変形例のファイバユニット２０Ｅの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、中間の円周Ｒ２上に対向して配置される４対のファイバ端面Ｅｂと、外側の円周Ｒ３上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｃとを備える。ここで、内側の円周Ｒ１と中間の円周Ｒ２と外側の円周Ｒ３とは、中心軸ＣＡを共通にしており、ファイバ端面Ｅａ〜Ｅｃの各対は、中心軸ＣＡを挟んで対向して配置されている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る光モジュールを説明する。第２実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
図５に示すように、本実施形態の光モジュール１１０は、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間に、着脱自在の平板状の光学素子であるミラー８１を備える。なお、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間には、予めミラー８１を挟むための空間を設けることもできる。また、第１実施形態における第２コリメータユニット５０の幅を、ミラー８１の厚さだけ薄くすることもできる。
【００３９】
図５の光モジュール１１０の動作を、図６を参照しつつ説明する。まず、第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から発散しつつ出射されたレーザ光ＩＬ１は、第１レンズＬ１で平行光束とされて、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の境界に配置されたミラー８１で反射される。ミラー８１で反射されたレーザ光ＯＬ１は、第１レンズＬ１に戻って再度集光され、第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１４のファイバ端面Ｅ１４に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。つまり、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１１からのレーザ光ＩＬ１が光ファイバＦ１４に非接触で光学的に結合されてレーザ光ＯＬ１として出射する。同様に、ファイバ端面Ｅ１３とファイバ端面Ｅ２１とは、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１３からのレーザ光ＩＬ２が光ファイバＦ１２に非接触で光学的に結合されてレーザ光ＯＬ２として出射する。
【００４０】
なお、ミラー８１を両コリメータユニット４０、５０の間から取り除いた場合、図１と同一の構造になるので、光ファイバＦ１１〜Ｆ１４と、光ファイバＦ２１〜Ｆ２４との間で、第１実施形態の場合と同様の光結合が達成される。なお、この場合、ミラー８１の代わりにスペーサ等を配置すれば、両ユニット４０、５０の間隔を保つことができる。
【００４１】
また、図５に示すように、第１コリメータユニット４０にミラー８１を当接するように配置する場合、第２コリメータユニット５０や第２ファイバユニット３０は不要になり、これらに代えてミラー８１を第１コリメータユニット４０に固定する部材を設けてもよい。
【００４２】
また、ミラー８１をバンドパスフィルタに置き換えることもできる。かかるバンドパスフィルタが波長λ１の帯域を反射させ、波長λ２の帯域を透過させる場合、波長λ１の入射光に対しては、図６に示すように動作するにも拘わらず、波長λ２の入射光に対しては、図１（ａ）、（ｂ）や図２で説明したように動作することになる。
【００４３】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る光モジュールを説明する。第３実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００４４】
図７は、第３実施形態の光モジュールを概念的に説明する部分縦断面図である。この光モジュール２１０は、２対の光ファイバＦ１１〜Ｆ１４を光軸に平行に配置して固定するファイバユニットである第１フェルール２２０と、２対の光ファイバＦ２１〜Ｆ２４を光軸に平行に配置して固定する別のファイバユニットである第２フェルール２３０と、第１フェルール２２０と組み合わせることによって各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から出射した光を平行光束にする第１レンズＬ１を有する第１レンズ部２４０と、第２フェルール２３０と組み合わせることによって各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４から出射した光をコリメートする第２レンズＬ２を有する第２レンズ部２５０と、第１及び第２レンズ部２４０、２５０の間に配置されてバンドパスフィルタ８２を保持するホルダ２８０と、これらを収納するケーシング２６０とを備える。ここで、第１フェルール２２０及び第１レンズ部２４０は、第１の多芯光コリメータを構成し、第２フェルール２３０及び第２レンズ部２５０は、第２の多芯光コリメータを構成する。外周が金属製の第１フェルール２２０と、金属製の第１レンズ部２４０とは、互いにＹＡＧ溶接によって固定され、金属製のケーシング２６０に対してＹＡＧ溶接によって固定されている。また、外周が金属製の第２フェルール２３０と、金属製の第２レンズ部２５０と、金属製のホルダ２８０も、互いにＹＡＧ溶接によって固定され、ケーシング２６０に対してＹＡＧ溶接によって固定されている。
【００４５】
図８（ａ）は、第１フェルール２２０の端部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、第１フェルール２２０の端面図である。各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４は、端面２２１上に仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。つまり、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されており、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ１３も、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されている。ここで、円周Ｒは、第１ファイバユニット２０と共通の中心軸ＣＡを有している。
【００４６】
なお、第２フェルール２３０の端面２３１も、第１フェルール２２０の端面２２１と同様の状態となっている。つまり、各ファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４は、端面２２１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周上に等間隔で配置されている。
【００４７】
図９は、光モジュール２１０動作を説明する模式図である。ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ２１とは中心軸を挟んで反対位置に配置されており、バンドパスフィルタ８２の透過波長帯である波長λ２のレーザ光Ｌ１１は、光ファイバＦ１２から光ファイバＦ２１に結合され、同様に波長λ２のレーザ光Ｌ１２は、光ファイバＦ１４から光ファイバＦ２３に結合される。一方、バンドパスフィルタ８２の反射波長帯である波長λ１のレーザ光Ｌ２１は、光ファイバＦ２４から光ファイバＦ２１に結合され、同様に波長λ１のレーザ光Ｌ２２は、光ファイバＦ２２から光ファイバＦ２３に結合される。つまり、光ファイバＦ２１に波長λ１、λ２のレーザ光ＩＬ１１、ＩＬ２１を合波して出射させることができ、光ファイバＦ２３に波長λ１、λ２のレーザ光ＩＬ１２、ＩＬ２２を合波して出射させることができる。
【００４８】
なお、第３実施形態の光モジュール２１０は、波長λ２のレーザ光に対しては、第１実施形態の光モジュール１０と同等に機能し、光ファイバＦ１１が光ファイバＦ２２に結合され、光ファイバＦ１３が光ファイバＦ２４に結合される。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、第１フェルール２２０の変形例を示す。図１０（ａ）に示す第１変形例のフェルール２２０Ｂの場合、図４（ａ）の場合と同様に、６つのファイバ端面Ｅを備える。各ファイバ端面Ｅは、フェルール端に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｂのいずれかのファイバ端面Ｅと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５０】
図１０（ｂ）に示す第２変形例のフェルール２２０Ｃの場合、図４（ｂ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅｂとを備え、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂは、一列に配置される。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５１】
図１０（ｃ）に示す第３変形例のフェルール２２０Ｄの場合、図４（ｃ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｂとを備える。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５２】
図１０（ｄ）に示す第４変形例のフェルール２２０Ｅの場合、図４（ｄ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、中間の円周Ｒ２上に対向して配置される４対のファイバ端面Ｅｂと、外側の円周Ｒ３上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｃとを備える。ここで、内側の円周Ｒ１と中間の円周Ｒ２と外側の円周Ｒ３とは、中心軸ＣＡを共通にしており、ファイバ端面Ｅａ〜Ｅｃの各対は、中心軸ＣＡを挟んで対向して配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５３】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る光モジュールを説明する。第４実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュール（特に図４（ｂ）に示すもの）を変形したものである。
【００５４】
図１１は、第４実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面３２１に段差溝状の凹部３２１ａが形成されており、この凹部３２１ａに、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂが露出している。この場合、第１対のファイバ端面Ｅａの位置（すなわち図４（ｂ）の円周Ｒ１の位置）は、第２対のファイバ端面Ｅｂの位置（すなわち図４（ｂ）の円周Ｒ２の位置）よりも奥になっている。つまり、後者のファイバ端面Ｅｂの方が第１コリメータユニット４０の第１レンズＬ１に近接した位置に配置されている。このように、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂの配置を中心軸ＣＡの方向に関して変更している理由は、第１レンズＬ１の球面収差、この場合光軸から離れるに従って結像位置がレンズ側に近くなる現象を補正したものである。
【００５５】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための溝状の凹部３３１ａが形成されている（後述する図１２参照）。
【００５６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図１２（ａ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入していない場合、外側の光ファイバＦ３１からのレーザ光は、反転した外側の光ファイバＦ４４に結合され、内側の光ファイバＦ３２からのレーザ光は、反転した内側の光ファイバＦ４３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１を経て正確にコリメートされ、中心軸ＣＡを横切った後、第２レンズＬ２を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。図１２（ｂ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入した場合、外側の光ファイバＦ３１からのレーザ光は、対向する外側の光ファイバＦ３４に結合され、内側の光ファイバＦ３２からのレーザ光は、対向する内側の光ファイバＦ３３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１を経て正確にコリメートされ、中心軸ＣＡを横切るようにミラー８１で反射され、再び第１レンズＬ１を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。
【００５７】
以上の第４実施形態の光モジュールによれば、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの信号光を、一対の光ファイバＦ４４、Ｆ４３と、一対の光ファイバＦ３４、Ｆ３３とのいずれかに同時に切り換えることができる。しかも、各光ファイバＦ４４、Ｆ４３、Ｆ３４、Ｆ３３の端面に正確に集光することができるので、光モジュールによる挿入損失を低減することができる。
【００５８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、図１１に示す第４実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図及び側面図である。この端面加工装置は、ファイバユニット２０（３０）を固定してファイバユニット２０（３０）とともに移動するスライドステージ９０と、スライドステージ９０に対向して配置されてファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）を研磨する研磨ヘッド９１とを備える。なお、スライドステージ９０上のファイバユニット２０（３０）は、エンジニアリングプラスチックを金型で成形することによって製造され、平行に配置された４本の光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１〜Ｆ４４）を挟んで対称な位置には、一対のガイド孔２３（３３）が形成されている。また、ファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）は、研磨によって光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１〜Ｆ４４）の光軸等に垂直で平滑な平坦面に加工されている。
【００５９】
スライドステージ９０は、ステージ駆動装置９２によって駆動することにより、水平なＡＢ方向に所定速度で移動させることができる。ここで、スライドステージ９０の移動方向ＡＢは、ファイバユニット２０（３０）に設けたガイド孔２３（３３）の延びる方向と一致させている。研磨ヘッド９１は、ヘッド本体９３に回転可能に支持された円形の研磨盤９４と、研磨盤９４の回転軸９４ａに連結されて研磨盤９４を回転させる回転駆動装置９５と、研磨ヘッド９１をファイバユニット２０（３０）に対して案内する一対のガイドピン９６とを備える。
【００６０】
各ガイドピン９６の外径は、各ガイド孔２３（３３）の内径と一致している。また、一対のガイドピン９６の間隔Ｗは、一対のガイド孔２３（３３）の間隔と等しくなっている。さらに、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、研磨盤９４の厚み中心を通る。さらに、この中心線ＣＬは、研磨盤９４の回転軸９４ａと同一平面内にあってこれと直行する。これにより、スライドステージ９０がＡＢ方向に移動してファイバユニット２０（３０）が研磨ヘッド９１に近接すると、両ガイドピン９６がガイド孔２３（３３）に挿入されて、研磨ヘッド９１がファイバユニット２０（３０）に対して精密にアライメントされる。さらにファイバユニット２０（３０）を研磨ヘッド９１に近接させると、回転する研磨盤９４に設けた研磨面９４ｂによってファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）が部分的に研削・研磨される。この際、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、研磨盤９４の厚み中心を通るので、突合せ面３２１（３３１）のうち、中央側の光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）が露出する部分のみが研削・研磨され、外側の光ファイバＦ３１、Ｆ３４（Ｆ４１、Ｆ４４）が露出する部分は研削されない。これにより、図１１に示すような、段差溝状の凹部３２１ａが形成され、この凹部３２１ａに光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）の端面Ｅａが露出することになる。なお、ファイバユニット２０（３０）の加工に際しては、研磨盤９４を何段階かに分けて交換する。研磨盤９４の交換に際しては、研磨盤９４の研磨面９４ｂを形成するダイヤモンドペースト等の粒子を徐々に細かくして光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）の端面が鏡面状に仕上がるようにする。
【００６１】
なお、以上の加工において、一対の光ファイバＦ３２、Ｆ３３の間隔は、２５０μｍ程度であり、研磨盤９４の厚みは、５００μｍ程度かそれ以下とした。また、研磨盤９４の半径は、２ｃｍ程度かそれ以上とした。
【００６２】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係る光モジュールを説明する。第５実施形態の光モジュールは、第４実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００６３】
図１４は、第５実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面４２１に断面Ｖ字形状の凹部４２１ａが形成されており、この凹部４２１ａには、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂが露出している。この場合も、中央側のファイバ端面Ｅａが、外側のファイバ端面Ｅｂよりも奥に配置されている。このように、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂの配置を中心軸ＣＡの方向に関して変更することにより、第１レンズＬ１の球面収差を補正することができる。さらに、各ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂには、凹部４２１ａの傾斜角αに対応する傾斜が形成されている。このような傾斜を設けることにより、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂで伝播光がフレネル反射されて光源側に戻ることを防止することができ、このような反射光によって光源の劣化や挿入損失の増大を誘起しないようにしている。ここで、光ファイバの屈折率が１．４〜１．５であること及びコアの屈折率が０．２〜０．３％大きく設定されていることを考慮すると、全反射臨界角は４〜５゜となるので、具体的な作製例では、ファイバ端Ｅａ、Ｅｂの傾斜角度αを８゜として、戻り光の伝搬を防止した。
【００６４】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための断面Ｖ字形の凹部４３１ａが形成されている（後述する図１５参照）。この凹部４３１ａも同様の傾斜を有し、ファイバ端面で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止できる。
【００６５】
図１５（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図１５（ａ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入していない場合、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称な光ファイバＦ４４、Ｆ４３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１及び第２レンズＬ１、Ｌ２を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。図１５（ｂ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入した場合、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称な光ファイバＦ３４、Ｆ３３に結合される。この際も、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１等を経て各光ファイバＦ３４、Ｆ３３の端面に正確にフォーカスする。
【００６６】
以上の第５実施形態の光モジュールによれば、各光ファイバＦ４４、Ｆ４３、Ｆ３４、Ｆ３３の端面に正確に集光することができるので、光モジュールによる挿入損失を低減することができる。しかも、光モジュールによるからの戻り光を防止でき、光モジュールの特性を改善することができる。
【００６７】
図１６（ａ）は、図１４に示す第５実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の端面加工装置の研磨ヘッドの部分拡大図である。この端面加工装置は、図１３（ａ）、（ｂ）の端面加工装置を変形したものであり、回転軸１９４ａのまわりに回転する研磨盤１９４の研磨面１９４ｂが２面で形成され、厚み中心ＴＣの位置で最も突起して頂点ＴＥを形成している。各研磨面１９４ｂの厚み中心ＴＣに垂直な面に対する傾斜角度は、図１４に示す凹部４２１ａの傾斜角αに対応するものとなっており、具体的な作製例では約８°とした。
【００６８】
図示の端面加工装置において、ファイバユニット２０（３０）が研磨ヘッド９１に近接すると、両ガイドピン９６及びガイド孔２３（３３）によって研磨ヘッド９１がファイバユニット２０（３０）に対してアライメントされるとともに、研磨盤１９４によってファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）が部分的に研削・研磨される。この際、断面Ｖ字状の研磨面１９４ｂによって、突合せ面３２１（３３１）に、図１４に示すようなＶ溝状の凹部４２１ａが形成される。なお、ファイバユニット２０（３０）の加工に際しては、研磨盤１９４を何段階かに分けて交換する。研磨盤１９４の交換に際しては、研磨盤１９４の研磨面１９４ｂを形成するダイヤモンドペーストの粒子を徐々に細かくして光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１、Ｆ４４）の端面が鏡面状に仕上げられるようにする。
【００６９】
〔第６実施形態〕
以下、本発明の第６実施形態に係る光モジュールを説明する。第６実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００７０】
図１７は、第６実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面５２１に凹面形状乃至円錐形状の凹部５２１ａが形成されている。図１８（ａ）に示す例では、凹面形状の凹部５２１ａが形成されており、図１８（ｂ）に示す例では、円錐形状の凹部５２１ａが形成されている。この凹部５２１ａに露出する４つのファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４には、中心軸ＣＡに向けて傾斜角αの傾斜が共通して形成されている。このような傾斜を設けることにより、各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止している。
【００７１】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための凹面形状乃至円錐形状の凹部が形成されている。この凹部も同様の傾斜を有し、各ファイバ端面で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止できる。
【００７２】
図１９（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態の光モジュールの一動作例を説明する図である。一対の光ファイバＦ１１、Ｆ１３からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称位置に配置される光ファイバＦ２２、Ｆ２４に結合される。この際、凹部５２１ａに露出する各光ファイバＦ１１、Ｆ１３の端面からの各信号光は、それぞれ第１及び第２レンズＬ１、Ｌ２を経て凹部５３１ａに露出する各光ファイバＦ２２、Ｆ２４の端面に正確にフォーカスする。
【００７３】
なお、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間にミラーを挿入した場合、一対の光ファイバＦ１１、Ｆ１３からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称位置に配置される光ファイバＦ１４、Ｆ１２にそれぞれ効率良く結合される。
【００７４】
図２０は、図１７及び図１８（ａ）に示す第６実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図である。この端面加工装置は、図１３（ａ）、（ｂ）に示す端面加工装置の研磨ヘッド９１の構造を変更した研磨ヘッド２９１を備える。この研磨ヘッド２９１は、ヘッド本体９３に回転可能に支持された球形の研磨部材２９４と、研磨部材２９４の回転軸２９４ａに連結されて研磨部材２９４を回転させる回転駆動装置９５と、研磨ヘッド２９１をファイバユニット２０に対して案内する一対のガイドピン９６とを備える。
【００７５】
ここで、研磨部材２９４の回転軸２９４ａは、ファイバユニット２０の突合せ面５２１に対して垂直に延びており、間隔Ｗだけ離間するガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬと一致する。また、研磨部材２９４に設けた球形のチップ２９４ｃの中心は、中心線ＣＬ上に配置されている。ファイバユニット２０を研磨ヘッド２９１に近接させると、回転する研磨部材２９４の球形のチップ２９４ｃによって、ファイバユニット２０の突合せ面５２１が研削・研磨される。この際、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から等距離の中心線を通るので、突合せ面５２１の中央が加工されて図１８（ａ）に示すような球面状の凹部５２１ａが形成される。この凹部５２１ａには、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４の端面Ｅ１１〜Ｅ１４が露出する。なお、ファイバユニット２０の加工に際しては、研磨部材２９４を交換しつつ何段階かに分けて研削・研磨を行って凹部５２１を徐々に仕上げる。
【００７６】
図２１は、図２０の装置の変形例、すなわち図１７及び図１８（ｂ）に示す光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する図である。この装置では、図１８（ｂ）に示す円錐状の凹部５２１ａを形成するため、回転軸３９４ａの先端に円錐状のチップ３９４ｃを備える研磨部材３９４を用いる。この場合、回転軸３９４ａの軸心とチップ３９４ｃの円錐軸とを一致させる。このような研磨部材３９４は、図２０のチップ２９４ｃに置き換えられる。
【００７７】
図２２は、図２０及び図２１に示す研磨部材２９４、３９４を変形したものである。図２２（ａ）に示す研磨部材４９４場合、回転軸４９４ａの先端に半球状のチップ４９４ｃを備える。このような研磨部材４９４も、回転によって球状の研磨面を形成するので、図２０に示す研磨部材２９４の場合と同様に、図１８（ａ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。また、図２２（ｂ）に示す研磨部材５９４場合、回転軸５９４ａの先端に円盤状のチップ５９４ｃを備える。このような研磨部材５９４も、回転によって球状の研磨面を形成するので、図２０に示す研磨部材２９４の場合と同様に、図１８（ａ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。さらに、図２２（ｃ）に示す研磨部材６９４場合、回転軸６９４ａの先端に三角板状のチップ６９４ｃを備える。このような研磨部材６９４は、回転によって円錐状の研磨面を形成するので、図２１に示す研磨部材３９４の場合と同様に、図１８（ｂ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。
【００７８】
〔第７実施形態〕
以下、本発明の第７実施形態に係る光モジュールを説明する。第７実施形態の光モジュールは、第６実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００７９】
図２３は、第７実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合も、第１ファイバユニット２０の突合せ面６２１に凹部６２１ａが形成されており、この凹部６２１ａに同一円周上に配置される６つのファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。図２４（ａ）に示す例では、凹面形状の凹部６２１ａに同一円周上に配置されるファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。また、図２４（ｂ）に示す例では、円錐形状の凹部６２１ａに同一円周上に配置される６つのファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。なお、図２４（ａ）、（ｂ）では、片側のファイバ端面Ｅ６４〜Ｅ６６とこれに対応する光ファイバＦ６４〜Ｆ６６のみを図示している。
【００８０】
図２５は、第７実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図２５の場合のように、第１コリメータユニット４０の端面にミラー８１を配置した場合、ファイバ端面Ｅ６６からのレーザ光は、レンズＬ１及びミラー８１を経て、反対位置にあるファイバ端面Ｅ６３に入射する。同様に、ファイバ端面Ｅ６５からのレーザ光はファイバ端面Ｅ６２に入射し、ファイバ端面Ｅ６４からのレーザ光はファイバ端面Ｅ６１に入射する。この際も、各ファイバ端面Ｅ６４〜Ｅ６６からのレーザ光は対称位置のファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６３に正確にフォーカスする。
【００８１】
〔第８実施形態〕
以下、本発明の第８実施形態に係る光モジュールを説明する。第８実施形態の光モジュールは、第７実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００８２】
図２６は、第８実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合も、第１ファイバユニット２０の突合せ面７２１に凹面形状乃至円錐形状の凹部７２１ａが形成されている。この凹部７２１ａには、図４（ｄ）の場合と同様に、３つの円周上に配置される計１６のファイバ端面Ｅ７ａ〜Ｅ７ｐが露出する。図示のように、第１コリメータユニット４０の端面にミラー８１を配置した場合、ファイバ端面Ｅ７ａからのレーザ光は、レンズＬ１及びミラー８１を経て、反対位置にあるファイバ端面Ｅ７ｐに入射する。同様に、ファイバ端面Ｅ７ｂからのレーザ光はファイバ端面Ｅ７ｏに入射し、ファイバ端面Ｅ７ｃからのレーザ光はファイバ端面Ｅ７ｎに入射する。さらに、他のファイバ端面Ｅ７ｄ〜Ｅ７ｈからのレーザ光は、残ったファイバ端面Ｅ７ｉ〜Ｅ７ｍのうち反対位置にあるものにそれぞれ入射する。この際、各ファイバ端面Ｅ７ａ〜Ｅ７ｈからのレーザ光は、対称位置のファイバ端面Ｅ７ｉ〜Ｅ７ｐに正確にフォーカスする。
【００８３】
〔第９実施形態〕
以下、本発明の第９実施形態に係る光モジュールを説明する。第９実施形態の光モジュールは、第８実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００８４】
この光モジュールの場合、図２７に示すように、ミラー８８１が上下方向に可動になっており、ミラー８８１を昇降させるアクチュエータ８９１と、アクチュエータ８９１の動作を制御するコントローラ８９２とを備える。ここで、アクチュエータ８９１は、ステッピングモータ、ピエゾ素子、ＭＥＭＳ等で構成することができ、ミラー８８１を所望のタイミングで必要量だけ昇降させることができる。
【００８５】
図２８は、ミラー８８１の構造を説明する図である。４つの反射面８８１ａ〜８８１ｄは、それぞれ微少な傾き差を有する。これにより、図２７の一群のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を反射させる角度を４通りに選択することができる。例えば、反射面８８１ａを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、通常通りそれぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｐ、Ｅ７ｏ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｋに入射させることができる。また、反射面８８１ｂを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｈ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｃに入射させることができる。さらに、反射面８８１ｃを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｎ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｉに入射させることができる。さらに、反射面８８１ｄを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ元の一群のファイバ端面Ｅ７ｆ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ａに入れ替えて入射させることができる。
【００８６】
つまり、コントローラ８９２からアクチュエータ８９１に適当な制御信号を送ることにより、ミラー８８１の位置を制御することができ、第１群のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それ自身や、第２群のファイバ端面Ｅ７ｐ、Ｅ７ｏ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｋ、第３群のファイバ端面Ｅ７ｈ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｃ、及び第４群のファイバ端面Ｅ７ｎ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｉに切り換えて入射させることができる。
【００８７】
なお、この場合、内側のファイバ端面Ｅ７ｆ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｋの位置を決定する第１の円周と、中間のファイバ端面Ｅ７ｂ、Ｅ７ｃ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｈ、Ｅ７ｉ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｎ、Ｅ７ｏの位置を決定する第２の円周と、外側のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｐの位置を決定する第３の円周とをそれぞれ適当な半径に定めることにより、各群を構成するファイバ端面の配置を完全に矩形で等しいものとできる。これにより、ミラー８８１の位置を切り換えても、一対の群を構成する対応するファイバ端面間で低損失の光結合を実現することができる。
【００８８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る多芯光コリメータによれば、ファイバユニットが当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するので、複数のファイバの端面を、特にファイバが多数の場合にも、所定円周の中心軸に関して等価に配置することができる。よって、各ファイバの配置の対称性を高めてコリメートされる光の特性を近づけることができるので、かかる多芯光コリメータを２つ組み合わせて光モジュールとして光分岐、合波等の多様な機能を持たせる場合に、低損失で精密な動作を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第１実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面構造図であり、（ｂ）は、側方からの断面構造図である。
【図２】（ａ）は、第１ファイバユニットの突合せ面の状態を説明する斜視図であり、（ｂ）は、第２ファイバユニットの突合せ面の状態を説明する斜視図である。
【図３】第１ファイバユニットの突合せ面を概念的に説明する拡大斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態における第１ファイバユニットの変形例を示す。
【図５】（ａ）は、第２実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面構造図であり、（ｂ）は、側方からの断面構造図である。
【図６】第２実施形態の光モジュールを概念的に説明する斜視図である。
【図７】第３実施形態の光モジュールを概念的に説明する部分縦断面図である。
【図８】（ａ）は、第１フェルールの端部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、第１フェルールの端面図である。
【図９】図７の光モジュールの動作を説明する模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、第３実施形態における第１フェルールの変形例を示す。
【図１１】第４実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図１３】（ａ）は、図１２の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す端面加工装置の側面構造を示す図である。
【図１４】第５実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図１６】（ａ）は、図１５の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置の腰部を示す拡大図である。
【図１７】第６実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は、図１５の第１ファイバユニットの突合せ面の形状例を概念的に説明する側方断面図である。
【図１９】（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態の光モジュールの一動作例を説明する上方と側方からの断面構造図である。
【図２０】図１８の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図である。
【図２１】図２０に示す端面加工装置の変形例を示す斜視図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）は、図２０及び図２１に示す端面加工装置の変形例を示す斜視図である。
【図２３】第７実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図２４】（ａ）、（ｂ）は、図２３に示す第１ファイバユニットの突合せ面の形状例を概念的に説明する側方断面図である。
【図２５】第７実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図２６】第８実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図２７】第９実施形態の光モジュールを説明する図である。
【図２８】図２２に含まれるミラー８８１の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 光モジュール
２０ 第１ファイバユニット
３０ 第２ファイバユニット
２３，３３ ガイド孔
４０ 第１コリメータユニット
５０ 第２コリメータユニット
６０ ガイドピン
７０ クリップ
８１ ミラー
８２ バンドパスフィルタ
８８１ ミラー
８９１ アクチュエータ
８９２ コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信や光計測で使用する多芯光コリメータ及びこれからなる光モジュールに関し、特に、複数のファイバをこれらの間で必要に応じて光スイッチ、光分岐、光結合等の各種動作を行わせつつ相互に接続するための多芯光コリメータ等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一対の多心ファイバを、ＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）接続方式を利用して着脱自在に接続する方法が知られている（特開平８−１１４７２４等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の接続方式では、一対の多心ファイバが単純に接続されるだけであり、これらの接続に際して光分岐、合波等の機能を持たせることができない。
【０００４】
そこで、本発明は、一対の多心ファイバを固定した一対の筐体を着脱自在に接続する際に、光分岐、合波等の多様な機能を持たせることができる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、高密度の多心ファイバからなる多芯光コリメータであって、上記のような多様な機能を有する光モジュールを実現する多芯光コリメータを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、多心ファイバをそれぞれ固定した一対の多芯光コリメータの連結に際して、連結による挿入損失を低減することができる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、一対の多心ファイバを非接触で光学的に精密に接続することができる光モジュールを実現する多芯光コリメータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る多芯光コリメータは、複数のファイバの端部を所定方向に平行に保持するとともに、当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するファイバユニットと、前記ファイバユニットに対向して配置されるコリメータレンズとを備える。
【０００９】
上記多芯光コリメータでは、ファイバユニットが当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するので、複数のファイバの端面を、特にファイバが多数の場合にも、所定円周の中心軸に関して等価に配置することができる。よって、各ファイバの配置の対称性を高めてコリメートされる光の特性を近づけることができるので、かかる多芯光コリメータを２つ組み合わせて光モジュールとして光分岐、合波等の多様な機能を持たせる場合に、低損失で精密な動作を達成することができる。
【００１０】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記所定円周の中心軸が、前記コリメータレンズの光軸と一致する。この場合、コリメータレンズの光軸に関して各ファイバの端面を対称に配置することができ、コリメータレンズによってコリメートされる各ファイバからの光の特性を一致させることができる。これにより、多芯光コリメータやこれから構成される光モジュールの動作特性を高めることができる。
【００１１】
また、上記多芯光コリメータの具体的な態様では、前記ファイバユニットが、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、当該複数対のファイバの端面を前記所定円周上に配置して固定する。この場合、多チャンネルの光信号の一括処理が可能な高密度高機能の光モジュールを提供することができる。
【００１２】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記複数対のファイバを構成する各対の端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される。この場合、鏡のように反転した同一形状の一対の多芯光コリメータを準備することにより、光分岐、合波等の多様な機能を有する光モジュールを提供することができる。
【００１３】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記ファイバユニットが、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、一方の対のファイバの端面を前記複数のファイバとして前記所定円周である第１の円周上に配置して固定するとともに、他方の対のファイバの端面を前記所定円周と同軸で半径が大きい第２の円周上に配置して固定する。この場合、ファイバの密度すなわちチャンネル数を簡易に高めることができる。
【００１４】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記一方の対のファイバに設けた端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置され、前記他方の対のファイバに設けた端面が、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される。この場合も、鏡のように反転した同一形状の一対の多芯光コリメータを準備することにより、光分岐、合波等の多様な機能を有する光モジュールを提供することができる。
【００１５】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、前記第１の円周である前記所定円周の中心軸が、前記コリメータレンズの光軸と一致するとともに、前記第２の円周円周が、前記第１の円周よりも前記コリメータレンズに近接して配置される。この場合、コリメータレンズの結像特性を補正することができ、光モジュールの動作特性を高めることができる。
【００１６】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、各ファイバの端面が、前記所定円周の中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する。この場合、所定の傾斜角の調節によって各ファイバの端面で戻り光が発生することを防止できる。なお、上記所定の傾斜角は、前記複数ファイバ中で伝搬される光の全反射臨界角の半分よりも大きな角度とすることが好ましい。
【００１７】
また、上記多芯光コリメータの別の具体的な態様では、各ファイバの端面が、前記所定円周の中心軸に対して対称に形成された凹面形状、円錐面形状、断面Ｖ字形状、及び段差溝状のいずれかの面上に形成される。この場合、各ファイバの端面で戻り光が発生することを防止できるだけでなく、コリメータレンズの結像特性を補正することもできる。
【００１８】
なお、上記のような凹面形状や円錐面形状の面は、通常ファイバユニットの突合せ面に形成される。球状や円錐状のチップを有する研磨部材をファイバユニットの突合せ面の適所に押し当てて切削・研磨することで、上記のような各ファイバの端面を一括して簡易に形成することができる。また、断面Ｖ字形状や段差溝状の面は、円盤状の研磨盤をファイバユニットの突合せ面の適所に押し当てて切削・研磨することで形成される。特に断面Ｖ字形状の面を形成する場合、円盤の外周の厚み中心に頂点を有するとともに、回転軸に対して等しい傾斜角を有する一対の研磨面からなる研磨盤を利用する。以上のような加工において、ファイバユニットを支持するステージは、ファイバユニットをこれに固定した複数のファイバに平行に移動させることが望ましく、ファイバユニットにアライメント用のガイド孔が形成されている場合、研磨部材や研磨盤を駆動する研磨ヘッド側に、ガイド孔に嵌合するガイドピンを設けることで、簡易に加工精度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る光モジュールは、それぞれ上述の構造を有する第１及び第２の多芯光コリメータと、前記第１及び第２の多芯光コリメータをそれぞれの前記所定円周の中心軸が一致するようにアライメントして保持するガイド手段とを備える。この場合、第１の多芯光コリメータのコリメータレンズと、第２の多芯光コリメータのコリメータレンズとの焦点距離を等しくして、両者を焦点距離の２倍だけ離間させることにより、第１の多芯光コリメータと第２の多芯光コリメータとを同一形状にしつつ、両者を効率良く接続することができる。
【００２０】
また、光モジュールの具体的な態様では、前記第１の多芯光コリメータと、前記第２の多芯光コリメータとの間に、平板状の光学素子が着脱自在に挿入されている。この場合、光学素子は、ミラー、減光フィルタ、バンドパスフィルタ等とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る光モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、第１実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光モジュールの側方からの断面図である。
【００２３】
この光モジュール１０は、２対の光ファイバＦ１１〜Ｆ１４をＡＢ方向に平行に配置して固定する第１ファイバユニット２０と、２対の光ファイバＦ２１〜Ｆ２４をＡＢ方向に平行に配置して固定する第２ファイバユニット３０と、第１ファイバユニット２０と組み合わせることによって各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から出射した光を平行光束にするレンズＬ１を有する第１コリメータユニット４０と、第２ファイバユニット３０と組み合わせることによって各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４から出射した光をコリメートするレンズＬ２を有する第２コリメータユニット５０と、これらのユニット２０、３０、４０、５０に貫通してこれらを相互に位置決めする一対のガイドピン６０と、これらのユニット２０、３０、４０、５０を挟持して固定するクリップ７０とを備える。ここで、第１ファイバユニット２０及び第１コリメータユニット４０は、第１の多芯光コリメータを構成し、第２ファイバユニット３０及び第２コリメータユニット５０は、第２の多芯光コリメータを構成する。なお、各ユニット２０、３０、４０、５０は、フィラを混ぜた熱可塑性若しくは熱可塑性樹脂等の各種エンジニアリングプラスチックを金型を利用して成形することによって形成される。
【００２４】
図２（ａ）は、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１の状態を説明する斜視図であり、図２（ｂ）は、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１の状態を説明する斜視図である。第１ファイバユニット２０の突合せ面２１には、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４に対応する４つのファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４が露出する。また、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１には、一対のガイドピン６０を通すための一対のガイド孔２３が形成されている。各ガイド孔２３は、円形断面を有し、その直径は、ガイドピン６０の円形断面の直径と等しくなっている。一方、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１にも、各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４に対応する４つのファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４が露出する。また、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１には、一対のガイドピン６０を通すための一対のガイド孔３３が形成されている。各ガイド孔３３は、円形断面を有し、その直径は、ガイドピン６０の円形断面の直径と等しくなっている。
【００２５】
図３は、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１の拡大斜視図である。各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４は、突合せ面２１上に仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。つまり、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されており、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ１３も、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されている。ここで、円周Ｒは、第１ファイバユニット２０と共通の中心軸ＣＡを有している。すなわち、中心軸ＣＡは、突合せ面２１に対して垂直に延び、円周Ｒの中心ＣＰを貫通する。
【００２６】
なお、第２ファイバユニット３０の突合せ面３１も、第１ファイバユニット２０の突合せ面２１と同様の状態となっている。つまり、各ファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４は、突合せ面３１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周上に等間隔で配置されている。
【００２７】
図１に戻って、第１コリメータユニット４０は、レンズＬ１を収容して固定するためのレンズ孔４１を有する。レンズＬ１は、このレンズ孔４１の中央に接着剤等によって固定されている。すなわち、レンズＬ１は、第１コリメータユニット４０の両対向端面から焦点距離ｆだけそれぞれ離れた位置に固定されている。
【００２８】
第２コリメータユニット５０は、第１コリメータユニット４０と同一の形状を有する。すなわち、レンズ孔５１の中央には、レンズＬ２が収容されて固定されている。
【００２９】
各ガイドピン６０は、第１ファイバユニット２０に設けたガイド孔２３と、第１及び第２コリメータユニット４０、５０に設けたガイド孔と、第２ファイバユニット３０に設けたガイド孔３３とに順次通されて、これらのガイド孔と嵌合する。これにより、各ユニット２０、３０、４０、５０の中心軸ＣＡが一致して相互にアライメントされた状態で連結される。なお、ガイドピン６０とガイド孔２３、３３とは、ガイド手段を構成する。
【００３０】
各クリップ７０は、詳細な説明を省略するが、連結された各ユニット２０、３０、４０、５０の上面又は下面に当接する板部材と、第１及び第２ファイバユニット２０、３０の両側面に係合する板バネとからなる。並べた各ユニット２０、３０、４０、５０に一対のガイドピン６０を通して上記のクリップ７０にこれらユニット２０、３０、４０、５０を挟持させることで、アライメントされた状態の全ユニット２０、３０、４０、５０が一体的に固定される。
【００３１】
以下、図１（ａ）及び（ｂ）に示す光モジュール１０の動作の一例について説明する。第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から発散しつつ出射されたレーザ光は、第１レンズＬ１で平行光束とされて、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の境界を中心軸ＣＡ近傍で通過する。そのまま直進して第２レンズＬ２に入射されたレーザ光は、第２レンズＬ２によって集光され、第２ファイバユニット３０に設けた光ファイバＦ２２のファイバ端面Ｅ２２に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ２２とは、両ファイバユニット２０、３０を対向して固定した場合、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。つまり、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１１から光ファイバＦ２２にレーザ光が非接触で光学的に結合される。同様に、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ２１とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１２から光ファイバＦ２１にレーザ光が非接触で光学的に結合される。また、ファイバ端面Ｅ１３とファイバ端面Ｅ２４とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１３から光ファイバＦ２４にレーザ光が非接触で光学的に結合される。さらに、ファイバ端面Ｅ１４とファイバ端面Ｅ２３とは中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１４から光ファイバＦ２３にレーザ光が非接触で光学的に結合される。
【００３２】
なお、各ユニット２０、３０、４０、５０は上述のように分離可能になっており、例えば第１ファイバユニット２０を第２ファイバユニット３０と同一形状の別のファイバユニットに連結して信号光の切換を行うことができる。
【００３３】
図４（ａ）〜（ｄ）は、第１ファイバユニット２０の変形例を示す。図４（ａ）に示す第１変形例のファイバユニット２０Ｂの場合、突合せ面２１上に６つのファイバ端面Ｅを備える。各ファイバ端面Ｅは、突合せ面２１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｂの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｂのいずれかのファイバ端面Ｅと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３４】
図４（ｂ）に示す第２変形例のファイバユニット２０Ｃの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅｂとを備える。内側の円周Ｒ１と外側の円周Ｒ２は、中心軸ＣＡを共通にしており、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂは、一列に配置される。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｃの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３５】
図４（ｃ）に示す第３変形例のファイバユニット２０Ｄの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｂとを備える。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２ファイバユニットの突合せ面も、第１ファイバユニット２０Ｄの突合せ面２１と同様の状態となっている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３６】
図４（ｄ）に示す第４変形例のファイバユニット２０Ｅの場合、突合せ面２１上の内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、中間の円周Ｒ２上に対向して配置される４対のファイバ端面Ｅｂと、外側の円周Ｒ３上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｃとを備える。ここで、内側の円周Ｒ１と中間の円周Ｒ２と外側の円周Ｒ３とは、中心軸ＣＡを共通にしており、ファイバ端面Ｅａ〜Ｅｃの各対は、中心軸ＣＡを挟んで対向して配置されている。これにより、第１ファイバユニット２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２ファイバユニット（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００３７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る光モジュールを説明する。第２実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものであり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
図５に示すように、本実施形態の光モジュール１１０は、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間に、着脱自在の平板状の光学素子であるミラー８１を備える。なお、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間には、予めミラー８１を挟むための空間を設けることもできる。また、第１実施形態における第２コリメータユニット５０の幅を、ミラー８１の厚さだけ薄くすることもできる。
【００３９】
図５の光モジュール１１０の動作を、図６を参照しつつ説明する。まず、第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１１のファイバ端面Ｅ１１から発散しつつ出射されたレーザ光ＩＬ１は、第１レンズＬ１で平行光束とされて、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の境界に配置されたミラー８１で反射される。ミラー８１で反射されたレーザ光ＯＬ１は、第１レンズＬ１に戻って再度集光され、第１ファイバユニット２０に設けた光ファイバＦ１４のファイバ端面Ｅ１４に入射する。ここで、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある。つまり、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１１からのレーザ光ＩＬ１が光ファイバＦ１４に非接触で光学的に結合されてレーザ光ＯＬ１として出射する。同様に、ファイバ端面Ｅ１３とファイバ端面Ｅ２１とは、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置されており、中心軸ＣＡを挟んで反対位置にある光ファイバＦ１３からのレーザ光ＩＬ２が光ファイバＦ１２に非接触で光学的に結合されてレーザ光ＯＬ２として出射する。
【００４０】
なお、ミラー８１を両コリメータユニット４０、５０の間から取り除いた場合、図１と同一の構造になるので、光ファイバＦ１１〜Ｆ１４と、光ファイバＦ２１〜Ｆ２４との間で、第１実施形態の場合と同様の光結合が達成される。なお、この場合、ミラー８１の代わりにスペーサ等を配置すれば、両ユニット４０、５０の間隔を保つことができる。
【００４１】
また、図５に示すように、第１コリメータユニット４０にミラー８１を当接するように配置する場合、第２コリメータユニット５０や第２ファイバユニット３０は不要になり、これらに代えてミラー８１を第１コリメータユニット４０に固定する部材を設けてもよい。
【００４２】
また、ミラー８１をバンドパスフィルタに置き換えることもできる。かかるバンドパスフィルタが波長λ１の帯域を反射させ、波長λ２の帯域を透過させる場合、波長λ１の入射光に対しては、図６に示すように動作するにも拘わらず、波長λ２の入射光に対しては、図１（ａ）、（ｂ）や図２で説明したように動作することになる。
【００４３】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る光モジュールを説明する。第３実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００４４】
図７は、第３実施形態の光モジュールを概念的に説明する部分縦断面図である。この光モジュール２１０は、２対の光ファイバＦ１１〜Ｆ１４を光軸に平行に配置して固定するファイバユニットである第１フェルール２２０と、２対の光ファイバＦ２１〜Ｆ２４を光軸に平行に配置して固定する別のファイバユニットである第２フェルール２３０と、第１フェルール２２０と組み合わせることによって各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から出射した光を平行光束にする第１レンズＬ１を有する第１レンズ部２４０と、第２フェルール２３０と組み合わせることによって各光ファイバＦ２１〜Ｆ２４から出射した光をコリメートする第２レンズＬ２を有する第２レンズ部２５０と、第１及び第２レンズ部２４０、２５０の間に配置されてバンドパスフィルタ８２を保持するホルダ２８０と、これらを収納するケーシング２６０とを備える。ここで、第１フェルール２２０及び第１レンズ部２４０は、第１の多芯光コリメータを構成し、第２フェルール２３０及び第２レンズ部２５０は、第２の多芯光コリメータを構成する。外周が金属製の第１フェルール２２０と、金属製の第１レンズ部２４０とは、互いにＹＡＧ溶接によって固定され、金属製のケーシング２６０に対してＹＡＧ溶接によって固定されている。また、外周が金属製の第２フェルール２３０と、金属製の第２レンズ部２５０と、金属製のホルダ２８０も、互いにＹＡＧ溶接によって固定され、ケーシング２６０に対してＹＡＧ溶接によって固定されている。
【００４５】
図８（ａ）は、第１フェルール２２０の端部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、第１フェルール２２０の端面図である。各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４は、端面２２１上に仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。つまり、ファイバ端面Ｅ１１とファイバ端面Ｅ１４とは、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されており、ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ１３も、円周Ｒの中心ＣＰに関して点対称に配置されている。ここで、円周Ｒは、第１ファイバユニット２０と共通の中心軸ＣＡを有している。
【００４６】
なお、第２フェルール２３０の端面２３１も、第１フェルール２２０の端面２２１と同様の状態となっている。つまり、各ファイバ端面Ｅ２１〜Ｅ２４は、端面２２１上に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周上に等間隔で配置されている。
【００４７】
図９は、光モジュール２１０動作を説明する模式図である。ファイバ端面Ｅ１２とファイバ端面Ｅ２１とは中心軸を挟んで反対位置に配置されており、バンドパスフィルタ８２の透過波長帯である波長λ２のレーザ光Ｌ１１は、光ファイバＦ１２から光ファイバＦ２１に結合され、同様に波長λ２のレーザ光Ｌ１２は、光ファイバＦ１４から光ファイバＦ２３に結合される。一方、バンドパスフィルタ８２の反射波長帯である波長λ１のレーザ光Ｌ２１は、光ファイバＦ２４から光ファイバＦ２１に結合され、同様に波長λ１のレーザ光Ｌ２２は、光ファイバＦ２２から光ファイバＦ２３に結合される。つまり、光ファイバＦ２１に波長λ１、λ２のレーザ光ＩＬ１１、ＩＬ２１を合波して出射させることができ、光ファイバＦ２３に波長λ１、λ２のレーザ光ＩＬ１２、ＩＬ２２を合波して出射させることができる。
【００４８】
なお、第３実施形態の光モジュール２１０は、波長λ２のレーザ光に対しては、第１実施形態の光モジュール１０と同等に機能し、光ファイバＦ１１が光ファイバＦ２２に結合され、光ファイバＦ１３が光ファイバＦ２４に結合される。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、第１フェルール２２０の変形例を示す。図１０（ａ）に示す第１変形例のフェルール２２０Ｂの場合、図４（ａ）の場合と同様に、６つのファイバ端面Ｅを備える。各ファイバ端面Ｅは、フェルール端に中心軸ＣＡを中心として仮想的に形成された円周Ｒ上に等間隔で配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｂのいずれかのファイバ端面Ｅと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５０】
図１０（ｂ）に示す第２変形例のフェルール２２０Ｃの場合、図４（ｂ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される一対のファイバ端面Ｅｂとを備え、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂは、一列に配置される。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５１】
図１０（ｃ）に示す第３変形例のフェルール２２０Ｄの場合、図４（ｃ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、外側の円周Ｒ２上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｂとを備える。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｃのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５２】
図１０（ｄ）に示す第４変形例のフェルール２２０Ｅの場合、図４（ｄ）の場合と同様に、内側の円周Ｒ１上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅａと、中間の円周Ｒ２上に対向して配置される４対のファイバ端面Ｅｂと、外側の円周Ｒ３上に対向して配置される２対のファイバ端面Ｅｃとを備える。ここで、内側の円周Ｒ１と中間の円周Ｒ２と外側の円周Ｒ３とは、中心軸ＣＡを共通にしており、ファイバ端面Ｅａ〜Ｅｃの各対は、中心軸ＣＡを挟んで対向して配置されている。なお、図示を省略しているが、光モジュールとして組み立てられた際に対向配置される第２フェルールも同様の状態となっている。これにより、第１フェルール２２０Ｄのいずれかのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃと、中心軸ＣＡを挟んで反対位置に配置される第２フェルール（不図示）側の対応ファイバ端面との間で、光信号の結合が可能になる。
【００５３】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る光モジュールを説明する。第４実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュール（特に図４（ｂ）に示すもの）を変形したものである。
【００５４】
図１１は、第４実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面３２１に段差溝状の凹部３２１ａが形成されており、この凹部３２１ａに、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂが露出している。この場合、第１対のファイバ端面Ｅａの位置（すなわち図４（ｂ）の円周Ｒ１の位置）は、第２対のファイバ端面Ｅｂの位置（すなわち図４（ｂ）の円周Ｒ２の位置）よりも奥になっている。つまり、後者のファイバ端面Ｅｂの方が第１コリメータユニット４０の第１レンズＬ１に近接した位置に配置されている。このように、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂの配置を中心軸ＣＡの方向に関して変更している理由は、第１レンズＬ１の球面収差、この場合光軸から離れるに従って結像位置がレンズ側に近くなる現象を補正したものである。
【００５５】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための溝状の凹部３３１ａが形成されている（後述する図１２参照）。
【００５６】
図１２（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図１２（ａ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入していない場合、外側の光ファイバＦ３１からのレーザ光は、反転した外側の光ファイバＦ４４に結合され、内側の光ファイバＦ３２からのレーザ光は、反転した内側の光ファイバＦ４３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１を経て正確にコリメートされ、中心軸ＣＡを横切った後、第２レンズＬ２を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。図１２（ｂ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入した場合、外側の光ファイバＦ３１からのレーザ光は、対向する外側の光ファイバＦ３４に結合され、内側の光ファイバＦ３２からのレーザ光は、対向する内側の光ファイバＦ３３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１を経て正確にコリメートされ、中心軸ＣＡを横切るようにミラー８１で反射され、再び第１レンズＬ１を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。
【００５７】
以上の第４実施形態の光モジュールによれば、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの信号光を、一対の光ファイバＦ４４、Ｆ４３と、一対の光ファイバＦ３４、Ｆ３３とのいずれかに同時に切り換えることができる。しかも、各光ファイバＦ４４、Ｆ４３、Ｆ３４、Ｆ３３の端面に正確に集光することができるので、光モジュールによる挿入損失を低減することができる。
【００５８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、図１１に示す第４実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図及び側面図である。この端面加工装置は、ファイバユニット２０（３０）を固定してファイバユニット２０（３０）とともに移動するスライドステージ９０と、スライドステージ９０に対向して配置されてファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）を研磨する研磨ヘッド９１とを備える。なお、スライドステージ９０上のファイバユニット２０（３０）は、エンジニアリングプラスチックを金型で成形することによって製造され、平行に配置された４本の光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１〜Ｆ４４）を挟んで対称な位置には、一対のガイド孔２３（３３）が形成されている。また、ファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）は、研磨によって光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１〜Ｆ４４）の光軸等に垂直で平滑な平坦面に加工されている。
【００５９】
スライドステージ９０は、ステージ駆動装置９２によって駆動することにより、水平なＡＢ方向に所定速度で移動させることができる。ここで、スライドステージ９０の移動方向ＡＢは、ファイバユニット２０（３０）に設けたガイド孔２３（３３）の延びる方向と一致させている。研磨ヘッド９１は、ヘッド本体９３に回転可能に支持された円形の研磨盤９４と、研磨盤９４の回転軸９４ａに連結されて研磨盤９４を回転させる回転駆動装置９５と、研磨ヘッド９１をファイバユニット２０（３０）に対して案内する一対のガイドピン９６とを備える。
【００６０】
各ガイドピン９６の外径は、各ガイド孔２３（３３）の内径と一致している。また、一対のガイドピン９６の間隔Ｗは、一対のガイド孔２３（３３）の間隔と等しくなっている。さらに、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、研磨盤９４の厚み中心を通る。さらに、この中心線ＣＬは、研磨盤９４の回転軸９４ａと同一平面内にあってこれと直行する。これにより、スライドステージ９０がＡＢ方向に移動してファイバユニット２０（３０）が研磨ヘッド９１に近接すると、両ガイドピン９６がガイド孔２３（３３）に挿入されて、研磨ヘッド９１がファイバユニット２０（３０）に対して精密にアライメントされる。さらにファイバユニット２０（３０）を研磨ヘッド９１に近接させると、回転する研磨盤９４に設けた研磨面９４ｂによってファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）が部分的に研削・研磨される。この際、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、研磨盤９４の厚み中心を通るので、突合せ面３２１（３３１）のうち、中央側の光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）が露出する部分のみが研削・研磨され、外側の光ファイバＦ３１、Ｆ３４（Ｆ４１、Ｆ４４）が露出する部分は研削されない。これにより、図１１に示すような、段差溝状の凹部３２１ａが形成され、この凹部３２１ａに光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）の端面Ｅａが露出することになる。なお、ファイバユニット２０（３０）の加工に際しては、研磨盤９４を何段階かに分けて交換する。研磨盤９４の交換に際しては、研磨盤９４の研磨面９４ｂを形成するダイヤモンドペースト等の粒子を徐々に細かくして光ファイバＦ３２、Ｆ３３（Ｆ４２、Ｆ４３）の端面が鏡面状に仕上がるようにする。
【００６１】
なお、以上の加工において、一対の光ファイバＦ３２、Ｆ３３の間隔は、２５０μｍ程度であり、研磨盤９４の厚みは、５００μｍ程度かそれ以下とした。また、研磨盤９４の半径は、２ｃｍ程度かそれ以上とした。
【００６２】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係る光モジュールを説明する。第５実施形態の光モジュールは、第４実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００６３】
図１４は、第５実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面４２１に断面Ｖ字形状の凹部４２１ａが形成されており、この凹部４２１ａには、４つのファイバ端面Ｅａ、Ｅｂが露出している。この場合も、中央側のファイバ端面Ｅａが、外側のファイバ端面Ｅｂよりも奥に配置されている。このように、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂの配置を中心軸ＣＡの方向に関して変更することにより、第１レンズＬ１の球面収差を補正することができる。さらに、各ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂには、凹部４２１ａの傾斜角αに対応する傾斜が形成されている。このような傾斜を設けることにより、ファイバ端面Ｅａ、Ｅｂで伝播光がフレネル反射されて光源側に戻ることを防止することができ、このような反射光によって光源の劣化や挿入損失の増大を誘起しないようにしている。ここで、光ファイバの屈折率が１．４〜１．５であること及びコアの屈折率が０．２〜０．３％大きく設定されていることを考慮すると、全反射臨界角は４〜５゜となるので、具体的な作製例では、ファイバ端Ｅａ、Ｅｂの傾斜角度αを８゜として、戻り光の伝搬を防止した。
【００６４】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための断面Ｖ字形の凹部４３１ａが形成されている（後述する図１５参照）。この凹部４３１ａも同様の傾斜を有し、ファイバ端面で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止できる。
【００６５】
図１５（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図１５（ａ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入していない場合、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称な光ファイバＦ４４、Ｆ４３に結合される。この際、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１及び第２レンズＬ１、Ｌ２を経て各光ファイバＦ４４、Ｆ４３の端面に正確にフォーカスする。図１５（ｂ）の場合のように、両コリメータユニット４０、５０の間にミラー８１を挿入した場合、一対の光ファイバＦ３１、Ｆ３２からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称な光ファイバＦ３４、Ｆ３３に結合される。この際も、各光ファイバＦ３１、Ｆ３２からの各レーザ光は、第１レンズＬ１等を経て各光ファイバＦ３４、Ｆ３３の端面に正確にフォーカスする。
【００６６】
以上の第５実施形態の光モジュールによれば、各光ファイバＦ４４、Ｆ４３、Ｆ３４、Ｆ３３の端面に正確に集光することができるので、光モジュールによる挿入損失を低減することができる。しかも、光モジュールによるからの戻り光を防止でき、光モジュールの特性を改善することができる。
【００６７】
図１６（ａ）は、図１４に示す第５実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の端面加工装置の研磨ヘッドの部分拡大図である。この端面加工装置は、図１３（ａ）、（ｂ）の端面加工装置を変形したものであり、回転軸１９４ａのまわりに回転する研磨盤１９４の研磨面１９４ｂが２面で形成され、厚み中心ＴＣの位置で最も突起して頂点ＴＥを形成している。各研磨面１９４ｂの厚み中心ＴＣに垂直な面に対する傾斜角度は、図１４に示す凹部４２１ａの傾斜角αに対応するものとなっており、具体的な作製例では約８°とした。
【００６８】
図示の端面加工装置において、ファイバユニット２０（３０）が研磨ヘッド９１に近接すると、両ガイドピン９６及びガイド孔２３（３３）によって研磨ヘッド９１がファイバユニット２０（３０）に対してアライメントされるとともに、研磨盤１９４によってファイバユニット２０（３０）の突合せ面３２１（３３１）が部分的に研削・研磨される。この際、断面Ｖ字状の研磨面１９４ｂによって、突合せ面３２１（３３１）に、図１４に示すようなＶ溝状の凹部４２１ａが形成される。なお、ファイバユニット２０（３０）の加工に際しては、研磨盤１９４を何段階かに分けて交換する。研磨盤１９４の交換に際しては、研磨盤１９４の研磨面１９４ｂを形成するダイヤモンドペーストの粒子を徐々に細かくして光ファイバＦ３１〜Ｆ３４（Ｆ４１、Ｆ４４）の端面が鏡面状に仕上げられるようにする。
【００６９】
〔第６実施形態〕
以下、本発明の第６実施形態に係る光モジュールを説明する。第６実施形態の光モジュールは、第１実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００７０】
図１７は、第６実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合、第１ファイバユニット２０の突合せ面５２１に凹面形状乃至円錐形状の凹部５２１ａが形成されている。図１８（ａ）に示す例では、凹面形状の凹部５２１ａが形成されており、図１８（ｂ）に示す例では、円錐形状の凹部５２１ａが形成されている。この凹部５２１ａに露出する４つのファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４には、中心軸ＣＡに向けて傾斜角αの傾斜が共通して形成されている。このような傾斜を設けることにより、各ファイバ端面Ｅ１１〜Ｅ１４で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止している。
【００７１】
なお、詳細な説明は省略するが、第２ファイバユニット３０の突合せ面にも、第２レンズＬ２の球面収差を補正するための凹面形状乃至円錐形状の凹部が形成されている。この凹部も同様の傾斜を有し、各ファイバ端面で伝播光が反射されて光源側に戻ることを防止できる。
【００７２】
図１９（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態の光モジュールの一動作例を説明する図である。一対の光ファイバＦ１１、Ｆ１３からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称位置に配置される光ファイバＦ２２、Ｆ２４に結合される。この際、凹部５２１ａに露出する各光ファイバＦ１１、Ｆ１３の端面からの各信号光は、それぞれ第１及び第２レンズＬ１、Ｌ２を経て凹部５３１ａに露出する各光ファイバＦ２２、Ｆ２４の端面に正確にフォーカスする。
【００７３】
なお、第１及び第２コリメータユニット４０、５０の間にミラーを挿入した場合、一対の光ファイバＦ１１、Ｆ１３からのレーザ光は、中心軸ＣＡを挟んで対称位置に配置される光ファイバＦ１４、Ｆ１２にそれぞれ効率良く結合される。
【００７４】
図２０は、図１７及び図１８（ａ）に示す第６実施形態の光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する平面図である。この端面加工装置は、図１３（ａ）、（ｂ）に示す端面加工装置の研磨ヘッド９１の構造を変更した研磨ヘッド２９１を備える。この研磨ヘッド２９１は、ヘッド本体９３に回転可能に支持された球形の研磨部材２９４と、研磨部材２９４の回転軸２９４ａに連結されて研磨部材２９４を回転させる回転駆動装置９５と、研磨ヘッド２９１をファイバユニット２０に対して案内する一対のガイドピン９６とを備える。
【００７５】
ここで、研磨部材２９４の回転軸２９４ａは、ファイバユニット２０の突合せ面５２１に対して垂直に延びており、間隔Ｗだけ離間するガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬと一致する。また、研磨部材２９４に設けた球形のチップ２９４ｃの中心は、中心線ＣＬ上に配置されている。ファイバユニット２０を研磨ヘッド２９１に近接させると、回転する研磨部材２９４の球形のチップ２９４ｃによって、ファイバユニット２０の突合せ面５２１が研削・研磨される。この際、ガイドピン９６の軸間の中心線ＣＬは、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４から等距離の中心線を通るので、突合せ面５２１の中央が加工されて図１８（ａ）に示すような球面状の凹部５２１ａが形成される。この凹部５２１ａには、各光ファイバＦ１１〜Ｆ１４の端面Ｅ１１〜Ｅ１４が露出する。なお、ファイバユニット２０の加工に際しては、研磨部材２９４を交換しつつ何段階かに分けて研削・研磨を行って凹部５２１を徐々に仕上げる。
【００７６】
図２１は、図２０の装置の変形例、すなわち図１７及び図１８（ｂ）に示す光モジュールを製造するための端面加工装置を説明する図である。この装置では、図１８（ｂ）に示す円錐状の凹部５２１ａを形成するため、回転軸３９４ａの先端に円錐状のチップ３９４ｃを備える研磨部材３９４を用いる。この場合、回転軸３９４ａの軸心とチップ３９４ｃの円錐軸とを一致させる。このような研磨部材３９４は、図２０のチップ２９４ｃに置き換えられる。
【００７７】
図２２は、図２０及び図２１に示す研磨部材２９４、３９４を変形したものである。図２２（ａ）に示す研磨部材４９４場合、回転軸４９４ａの先端に半球状のチップ４９４ｃを備える。このような研磨部材４９４も、回転によって球状の研磨面を形成するので、図２０に示す研磨部材２９４の場合と同様に、図１８（ａ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。また、図２２（ｂ）に示す研磨部材５９４場合、回転軸５９４ａの先端に円盤状のチップ５９４ｃを備える。このような研磨部材５９４も、回転によって球状の研磨面を形成するので、図２０に示す研磨部材２９４の場合と同様に、図１８（ａ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。さらに、図２２（ｃ）に示す研磨部材６９４場合、回転軸６９４ａの先端に三角板状のチップ６９４ｃを備える。このような研磨部材６９４は、回転によって円錐状の研磨面を形成するので、図２１に示す研磨部材３９４の場合と同様に、図１８（ｂ）と同様の凹部５２１ａを形成することができる。
【００７８】
〔第７実施形態〕
以下、本発明の第７実施形態に係る光モジュールを説明する。第７実施形態の光モジュールは、第６実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００７９】
図２３は、第７実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合も、第１ファイバユニット２０の突合せ面６２１に凹部６２１ａが形成されており、この凹部６２１ａに同一円周上に配置される６つのファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。図２４（ａ）に示す例では、凹面形状の凹部６２１ａに同一円周上に配置されるファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。また、図２４（ｂ）に示す例では、円錐形状の凹部６２１ａに同一円周上に配置される６つのファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６６が露出する。なお、図２４（ａ）、（ｂ）では、片側のファイバ端面Ｅ６４〜Ｅ６６とこれに対応する光ファイバＦ６４〜Ｆ６６のみを図示している。
【００８０】
図２５は、第７実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。図２５の場合のように、第１コリメータユニット４０の端面にミラー８１を配置した場合、ファイバ端面Ｅ６６からのレーザ光は、レンズＬ１及びミラー８１を経て、反対位置にあるファイバ端面Ｅ６３に入射する。同様に、ファイバ端面Ｅ６５からのレーザ光はファイバ端面Ｅ６２に入射し、ファイバ端面Ｅ６４からのレーザ光はファイバ端面Ｅ６１に入射する。この際も、各ファイバ端面Ｅ６４〜Ｅ６６からのレーザ光は対称位置のファイバ端面Ｅ６１〜Ｅ６３に正確にフォーカスする。
【００８１】
〔第８実施形態〕
以下、本発明の第８実施形態に係る光モジュールを説明する。第８実施形態の光モジュールは、第７実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００８２】
図２６は、第８実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。この光モジュールの場合も、第１ファイバユニット２０の突合せ面７２１に凹面形状乃至円錐形状の凹部７２１ａが形成されている。この凹部７２１ａには、図４（ｄ）の場合と同様に、３つの円周上に配置される計１６のファイバ端面Ｅ７ａ〜Ｅ７ｐが露出する。図示のように、第１コリメータユニット４０の端面にミラー８１を配置した場合、ファイバ端面Ｅ７ａからのレーザ光は、レンズＬ１及びミラー８１を経て、反対位置にあるファイバ端面Ｅ７ｐに入射する。同様に、ファイバ端面Ｅ７ｂからのレーザ光はファイバ端面Ｅ７ｏに入射し、ファイバ端面Ｅ７ｃからのレーザ光はファイバ端面Ｅ７ｎに入射する。さらに、他のファイバ端面Ｅ７ｄ〜Ｅ７ｈからのレーザ光は、残ったファイバ端面Ｅ７ｉ〜Ｅ７ｍのうち反対位置にあるものにそれぞれ入射する。この際、各ファイバ端面Ｅ７ａ〜Ｅ７ｈからのレーザ光は、対称位置のファイバ端面Ｅ７ｉ〜Ｅ７ｐに正確にフォーカスする。
【００８３】
〔第９実施形態〕
以下、本発明の第９実施形態に係る光モジュールを説明する。第９実施形態の光モジュールは、第８実施形態に係る光モジュールを変形したものである。
【００８４】
この光モジュールの場合、図２７に示すように、ミラー８８１が上下方向に可動になっており、ミラー８８１を昇降させるアクチュエータ８９１と、アクチュエータ８９１の動作を制御するコントローラ８９２とを備える。ここで、アクチュエータ８９１は、ステッピングモータ、ピエゾ素子、ＭＥＭＳ等で構成することができ、ミラー８８１を所望のタイミングで必要量だけ昇降させることができる。
【００８５】
図２８は、ミラー８８１の構造を説明する図である。４つの反射面８８１ａ〜８８１ｄは、それぞれ微少な傾き差を有する。これにより、図２７の一群のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を反射させる角度を４通りに選択することができる。例えば、反射面８８１ａを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、通常通りそれぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｐ、Ｅ７ｏ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｋに入射させることができる。また、反射面８８１ｂを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｈ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｃに入射させることができる。さらに、反射面８８１ｃを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ一群のファイバ端面Ｅ７ｎ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｉに入射させることができる。さらに、反射面８８１ｄを図２７の中心軸ＣＡ上に配置する場合、４つのファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それぞれ元の一群のファイバ端面Ｅ７ｆ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ａに入れ替えて入射させることができる。
【００８６】
つまり、コントローラ８９２からアクチュエータ８９１に適当な制御信号を送ることにより、ミラー８８１の位置を制御することができ、第１群のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｂ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｆからの信号光を、それ自身や、第２群のファイバ端面Ｅ７ｐ、Ｅ７ｏ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｋ、第３群のファイバ端面Ｅ７ｈ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｃ、及び第４群のファイバ端面Ｅ７ｎ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｉに切り換えて入射させることができる。
【００８７】
なお、この場合、内側のファイバ端面Ｅ７ｆ、Ｅ７ｇ、Ｅ７ｊ、Ｅ７ｋの位置を決定する第１の円周と、中間のファイバ端面Ｅ７ｂ、Ｅ７ｃ、Ｅ７ｅ、Ｅ７ｈ、Ｅ７ｉ、Ｅ７ｌ、Ｅ７ｎ、Ｅ７ｏの位置を決定する第２の円周と、外側のファイバ端面Ｅ７ａ、Ｅ７ｄ、Ｅ７ｍ、Ｅ７ｐの位置を決定する第３の円周とをそれぞれ適当な半径に定めることにより、各群を構成するファイバ端面の配置を完全に矩形で等しいものとできる。これにより、ミラー８８１の位置を切り換えても、一対の群を構成する対応するファイバ端面間で低損失の光結合を実現することができる。
【００８８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る多芯光コリメータによれば、ファイバユニットが当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するので、複数のファイバの端面を、特にファイバが多数の場合にも、所定円周の中心軸に関して等価に配置することができる。よって、各ファイバの配置の対称性を高めてコリメートされる光の特性を近づけることができるので、かかる多芯光コリメータを２つ組み合わせて光モジュールとして光分岐、合波等の多様な機能を持たせる場合に、低損失で精密な動作を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第１実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面構造図であり、（ｂ）は、側方からの断面構造図である。
【図２】（ａ）は、第１ファイバユニットの突合せ面の状態を説明する斜視図であり、（ｂ）は、第２ファイバユニットの突合せ面の状態を説明する斜視図である。
【図３】第１ファイバユニットの突合せ面を概念的に説明する拡大斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態における第１ファイバユニットの変形例を示す。
【図５】（ａ）は、第２実施形態の光モジュールを概念的に説明する上方からの断面構造図であり、（ｂ）は、側方からの断面構造図である。
【図６】第２実施形態の光モジュールを概念的に説明する斜視図である。
【図７】第３実施形態の光モジュールを概念的に説明する部分縦断面図である。
【図８】（ａ）は、第１フェルールの端部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、第１フェルールの端面図である。
【図９】図７の光モジュールの動作を説明する模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、第３実施形態における第１フェルールの変形例を示す。
【図１１】第４実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図１３】（ａ）は、図１２の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す端面加工装置の側面構造を示す図である。
【図１４】第５実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図１６】（ａ）は、図１５の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す装置の腰部を示す拡大図である。
【図１７】第６実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図１８】（ａ）、（ｂ）は、図１５の第１ファイバユニットの突合せ面の形状例を概念的に説明する側方断面図である。
【図１９】（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態の光モジュールの一動作例を説明する上方と側方からの断面構造図である。
【図２０】図１８の光モジュールの一部を製造するための端面加工装置の平面構造を示す図である。
【図２１】図２０に示す端面加工装置の変形例を示す斜視図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）は、図２０及び図２１に示す端面加工装置の変形例を示す斜視図である。
【図２３】第７実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図２４】（ａ）、（ｂ）は、図２３に示す第１ファイバユニットの突合せ面の形状例を概念的に説明する側方断面図である。
【図２５】第７実施形態の光モジュールの動作を説明する図である。
【図２６】第８実施形態の光モジュールの要部を説明する斜視図である。
【図２７】第９実施形態の光モジュールを説明する図である。
【図２８】図２２に含まれるミラー８８１の構造を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 光モジュール
２０ 第１ファイバユニット
３０ 第２ファイバユニット
２３，３３ ガイド孔
４０ 第１コリメータユニット
５０ 第２コリメータユニット
６０ ガイドピン
７０ クリップ
８１ ミラー
８２ バンドパスフィルタ
８８１ ミラー
８９１ アクチュエータ
８９２ コントローラ
Claims (11)
- 複数のファイバの端部を所定方向に平行に保持するとともに、当該複数のファイバの端面を前記所定方向に垂直な所定円周上に配置して固定するファイバユニットと、
前記ファイバユニットに対向して配置されるコリメータレンズと
を備える多芯光コリメータ。 - 前記所定円周の中心軸は、前記コリメータレンズの光軸と一致する請求項１記載の多芯光コリメータ。
- 前記ファイバユニットは、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、当該複数対のファイバの端面を前記所定円周上に配置して固定する請求項１及び請求項２のいずれか記載の多芯光コリメータ。
- 前記複数対のファイバ構成する各対の端面は、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される請求項３記載の多芯光コリメータ。
- 前記ファイバユニットは、複数対のファイバの端部を前記所定方向に平行に保持するとともに、一方の対のファイバの端面を前記複数のファイバとして前記所定円周である第１の円周上に配置して固定するとともに、他方の対のファイバの端面を前記所定円周と同軸で半径が大きい第２の円周上に配置して固定する請求項１及び請求項２のいずれか記載の多芯光コリメータ。
- 前記一方の対のファイバに設けた端面は、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置され、前記他方の対のファイバに設けた端面は、前記所定円周の中心を挟んで対称に配置される請求項５記載の多芯光コリメータ。
- 前記第１の円周である前記所定円周の中心軸は、前記コリメータレンズの光軸と一致するとともに、前記第２の円周は、前記第１の円周よりも前記コリメータレンズに近接して配置される請求項５及び請求項６のいずれか記載の多芯光コリメータ。
- 各ファイバの端面は、前記所定円周の中心軸に対して所定の傾斜角で傾斜する請求項１から請求項７のいずれか記載の多芯光コリメータ。
- 各ファイバの端面は、前記所定円周の中心軸に対して対称に形成された凹面形状、円錐面形状、断面Ｖ字形状、及び段差溝状のいずれかの面上に形成される請求項８記載の多芯光コリメータ。
- 請求項１から請求項９のいずれかにそれぞれ記載の第１及び第２の多芯光コリメータと、
前記第１及び第２の多芯光コリメータを、それぞれの前記所定円周の中心軸が一致するようにアライメントして保持するガイド手段と、
を備える光モジュール。 - 前記第１の多芯光コリメータと、前記第２の多芯光コリメータとの間に、平板状の光学素子が着脱自在に挿入されている請求項１０記載の光モジュール。
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