JP2004302292A

JP2004302292A - 光ファイバ端末とその作製方法並びに光結合器及び光部品

Info

Publication number: JP2004302292A
Application number: JP2003097081A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Morita; 清森田; Tetsuaki Takano; 徹朗高野; Yoshiatsu Yokoo; 芳篤横尾
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる実用的な光ファイバ端末を提供する。
【解決手段】中心部のコア１０１ａ及びその外周部のクラッド１０１ｂを有する光ファイバ１０１の端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバ１０２、１０３の一端面を接合してなる光ファイバ端末において、光ファイバのコアを伝送してきた光がコアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径がコアレスファイバの外径以内となるようにコアレスファイバの光路長を１ｍｍ未満に設定し、コアレスファイバ１０２、１０３の他端面を、光ファイバ１０１の光軸上に曲率中心を持つ凹面形状に形成した。また、光ファイバ１０１の外径とコアレスファイバ１０３の外径を異ならせた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に用いられる光ファイバ端末とその作製方法、並びに、その光ファイバ端末を用いた光結合器及び光部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の発達に伴って、利用する光デバイスや光学部品の小型化が望まれている。光ファイバ間で光結合を行う方法のうち、損失が少なく且つその間に様々な光学素子を設置することができるような光結合方法として、ファイバの光束出射端近傍にレンズを設置して、ファイバから出射される光束を平行光束とし、受光側も同様の光学系を組んで、再びファイバに光を結合させるという方法が一般的に利用されている。ファイバから出射された光束を平行光束とする機能を有する素子は一般にファイバコリメータと称せられており、前述したファイバとレンズの組み合わせはファイバコリメータの一つの形式である。
【０００３】
この形式のファイバコリメータの性能を表す指標として、一般的に光結合損失と反射損失が用いられる。光結合損失は、平行光束の光束品質を反映するものであり、使用するファイバの開口数（以下、ＮＡと略記する）、出射端面形状、出射端面における収差、レンズ性能、等に影響される。
【０００４】
一方、反射損失を指標として表される反射光は、ファイバ出射端における出射エネルギの損失、あるいは、光源の安定動作を損なうという影響をもたらす。これら反射光の影響のうち、特に、光源の安定動作に及ぼす影響が、光通信分野においては重大問題の一つになっている。
【０００５】
近年、光通信分野では、光源として、分布帰還型レーザが一般的に用いられている。この種のレーザ光源は、ファイバ内を逆行し光源まで到達する所謂戻り光により、レーザ発振が不安定になり易く、結果として、出力パワーの変動が生じ易いという特徴がある。即ち、反射光の増大、言い換えると、反射損失が小さい場合は、戻り光が大きいことを意味し、出力パワーの変動を増大させることになる。
【０００６】
一般的に、ファイバコリメータにおいて、前述したレーザ光源の出力変動を無視できる程度の大きさに抑制するためには、次の（１）式に示す端面反射損失として、５０ｄＢ以上が要求されている。加えて、近年の高速・高密度光通信システムでは、スペクトル線は極めて狭幅化しており、斯かる状況においては、より高い反射損失、例えば６０ｄＢ以上が求められつつある。
端面反射損失＝−１０×ｌｏｇ（Ｉ_Ｒ／Ｉ_Ｏ） … （１）
但し、Ｉ_Ｒは反射光量、Ｉ_Ｏは入射光量を示す。
【０００７】
現状で反射損失を得るための方法として、ファイバ端面を光軸に対し斜めにする方法が用いられている。このタイプの光ファイバ端末は、ファイバをガラスキャピラリに挿入して、キャピラリごと端面に４°〜８°程度の角度を付けて平面研磨することで得られる。これにより、端面における反射光はクラッドモード（ｃｌａｄｍｏｄｅ）となって減衰するため、反射損失を大きくとることができ、更に表面のＡＲ（反射防止）コーティングと合わせて、反射損失６０ｄＢ以上を得ることができる。この方法は極めて簡便な方法であるため、これまで使用される主流の方式であった。
【０００８】
ところで、このような斜端面を持つ光ファイバ端末を用いたコリメータを光部品内で利用する場合には、特に留意しなければならない点がある。この点について図１７を参照しながら説明する。
【０００９】
ファイバコリメータのコリメートレンズとしてよく用いられる屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮＬｅｎｓ）は、結像状態がレンズ長（Ｐｉｔｃｈ）に依存するので、０．２５Ｐｉｔｃｈの場合は、（ａ）のように屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮＬｅｎｓ）１１０１の端面に光源１１０５を置くと、もう一方の端面からコリメート光が出射する。実際には（ｂ）のように屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮＬｅｎｓ）１１０２のレンズ長を０．２３Ｐｉｔｃｈ程度としており、光源の位置調整に自由度をもたせる配置になっている。
【００１０】
この構成によるコリメート光を結合させた場合の光路を（ｃ）に示す。前述した斜端面の影響で、光ファイバ端末１１０３からの出射光は、約３．８°傾いてレンズ１１０４に入射するので、光ファイバ端末１１０３の光軸からδ_１だけずれる。また、屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮＬｅｎｓ）１１０４の端面は光ファイバ端末１１０３の端面と同様に傾いているので、屈折率分布レンズ（ＧＲＩＮＬｅｎｓ）１１０４に対して角度をもって入射することから、出射ビームは光ファイバ端末１１０３からの出射光の光軸に対してある角度（θ）を持つことになる。従って、このコリメータの組み合わせでは、光軸を一致させるためには、元の光軸に対して、δ_２だけずらさなければ光結合は行えない。従来のコリメータで光結合を行う場合に位置調整が困難であったのは、この理由による。
【００１１】
上記のような光路ずれをなくすためには、光ファイバ端末及びレンズ端面を全て光軸に対して垂直にすればよい。しかしこの場合、端面反射は全て戻り光として反映されてしまうことになる。ガラス端面と空気の屈折率差で生じる反射損失は１４．７ｄＢであり、これに良好なＡＲコーティング（Ｒ＜０．２％：２７ｄＢ）を施したとしても、端面での反射損失は約４２ｄＢ程度であり、５０ｄＢ以上という上記の要求仕様は達成できないことになる。
【００１２】
このような問題を解決する手段として、従来、ファイバ端面にコアレスファイバを融着し、コアレスファイバ内での光束の拡散作用により、必要な反射減衰量を得る構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造は、出射光束径を広げることで、反射光とファイバ端におけるモードフィールド径（約１０μｍ）との重なり積分を減少させることによって、反射損失を増大させるという原理を利用している。この構造によれば、ファイバ端面を０°〜６°として、コアレスファイバ部分の長さを１〜４ｍｍとした場合、ＡＲコートと合わせて６０ｄＢ以上の反射損失を得ることができると言われている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７−２８１０５４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者らが、外径１２５μｍの標準ファイバを用いてコアレスファイバ付き光ファイバ端末を作製し、評価した結果、反射損失は６０ｄＢ以上を示したが、ファイバの前にレンズを置いて、一対のコリメータの結合効率を調べた結果、結合効率はコアレスファイバ長に大きく依存し、コアレスファイバ長が１ｍｍ以上では、結合効率が劇的に悪化することを見い出した。
【００１５】
また、１ｍｍ未満で所望の長さをもつコアレスファイバが接続された光ファイバ端末を作製する場合、コアレスファイバの長さを正確に制御することは、非常に困難が伴うことがわかった。
【００１６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる、実用的な光ファイバ端末並びにそれを用いた光部品及び光結合器を提供すること、また、前記光ファイバ端末を容易に作製することのできる作製方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の光ファイバ端末は、中心部のコア及びその外周部のクラッドを有する光ファイバの端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバの一端面を接合してなる光ファイバ端末において、前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定すると共に、前記コアレスファイバの他端面を凹面形状に形成したことを特徴としている。
【００１８】
このようにコアレスファイバの端面を凹面形状に形成した場合、端面を平面形状に形成した場合に比べて、反射光のビーム径を拡大させることができて、反射損失量を更に大きく向上させることができる。その点について解説する。
【００１９】
例えば、コアレスファイバの他端面が平面形状に形成されている場合、光ファイバからの出射光はコアレスファイバ中を拡散し、端面（コアレスファイバの他端面）においてビーム径が拡大するので、光ファイバのコアに対して再結合する反射光成分が大幅に減少する。従って、反射損失量を増大させることができる。この場合、反射損失量は、図５の端面の曲率半径Ｒ＝ｉｎｆｉｎｉｔｙ（無限大＝平面）の場合で示すように、コアレスファイバ長に依存し、コアレスファイバ長が長いほど反射損失量は増大することが知られている。ここで、光ファイバ同士の結合損失を最小限に抑えるためには、ビームがけられないように、ビーム径が出射ファイバの外径以内に収まるようにする必要がある。従って、反射損失量と結合効率を両立させるためには、図６に示すように、例えば、外径１２５μｍの標準ファイバを使用する場合には、コアレスファイバ長を１ｍｍ未満に制限する必要がある。一例として、コアレスファイバー長を９００μｍとした場合、図５に示したように反射損失は３６ｄＢとなり、先端面（コアレスファイバの他端面）にＡＲコーティングを施すことにより、反射損失を５０ｄＢ〜５８ｄＢ程度にすることができる。
【００２０】
しかし、端面が平面であると、前述した近年の高速・高密度光通信システムにおける反射損失の要求仕様値である６０ｄＢ以上を得ることは難しい。
【００２１】
この点、本発明のように、コアレスファイバの端面の形状を凹面形状に加工した場合、反射光のビーム径を更に拡大させることができ、端面が平面形状の場合に比べて、反射損失量を更に大きく向上させることができる。従って、ＡＲコーティングと合わせて、６０ｄＢ以上を容易に確保することができるようになる。なお、図５に示されるように、凹面形状の曲率半径Ｒを小さくすることにより、ＡＲコーティング無しでも６０ｄＢ以上を確保できる場合もある。いずれにしろコアレスファイバの出射端面が平面であるよりも、同端面を凹面とすることにより、格段に反射損失量を増加させることができる。
【００２２】
請求項２の発明の光ファイバ端末は、請求項１において、前記コアレスファイバの光路長が１ｍｍ未満であることを特徴としている。この範囲内にコアレスファイバの長さを制限した場合でも、端面形状を凹面にし、かつ端面にＡＲコーティングを施すことによって反射損失５０ｄＢ以上を容易に確保することができる。従って、実用上は問題はない。また、軸ずれが無く組み立て調整が容易などの特徴は、コアレスファイバの長さを１ｍｍ未満に制限することによって何ら影響を受けるものではない。
【００２３】
請求項３の発明の光ファイバ端末は、請求項１または２において、前記光ファイバの外径と前記コアレスファイバの外径が異なることを特徴としている。融着に支障がない範囲であれば、コアレスファイバの径が光ファイバの径と異なっても、請求項１、２の発明と全く同様の性能が得られる。また、この光ファイバ端末では、光ファイバとコアレスファイバの径差があることにより、融着点の位置認識が容易にでき、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点もある。
【００２４】
請求項４の発明の光ファイバ端末は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記コアレスファイバの他端面の凹面形状の曲率中心が、前記光ファイバの光軸上に位置することを特徴としている。こうすることで、光ファイバ端末からの出射光は光軸と常に一致し、これにより、これまで斜端面による光束の位置ずれで不可能であった１直線の溝上での光結合が可能となる。
【００２５】
請求項５の発明の光ファイバ端末は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記凹面形状に形成されたコアレスファイバの他端面に反射防止膜が設けられていることを特徴としている。このようにコアレスファイバの他端面（光ファイバとの接合側と反対側の端面）に、使用目的波長に応じた反射防止膜（ＡＲコーティング）を施すことにより、直接戻り光の低減、他光素子との光干渉や、ゴーストなどを防ぎ、良好な光結合特性を得ることができるようになる。
【００２６】
請求項６の発明の光ファイバ端末は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記凹面形状に形成されたコアレスファイバの他端面に光機能性薄膜が設けられていることを特徴としている。
【００２７】
前述したように光ファイバ端末の凹面の曲率半径Ｒを小さくすると、ＡＲコーティング無しでも大きな反射損失を確保できることから、ＡＲコーティングの代わりに、端面に直接光機能薄膜を付けることができ、そうすることにより、透過光成分の利用が可能となる。従って、これまで光ファイバとは別部品であったフィルタを不要にすることができ、位置調整や接着などの工程も省略することができるようになる。
【００２８】
請求項７の発明の光ファイバ端末は、請求項６において、前記光機能性薄膜が、（ａ）利得等価フィルタ、（ｂ）シャープカットフィルタ、（ｃ）バンドパスフィルタ、のいずれかであることを特徴としている。このような光機能性薄膜をコアレスファイバの端面に設けることにより、膜の透過光成分のみの利用が可能となる。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの光ファイバ端末を含む光結合器において、前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、少なくとも１個の球面レンズ、非球面レンズもしくは屈折率分布型レンズを配置したことを特徴としている。この場合、例えば、上記の光ファイバ端末とコリメータレンズとの組み合わせにより、コリメータ光を用いた光結合が可能になる。また、光ファイバ端末と有限系のレンズとの組み合わせも可能である。このように光ファイバ端末とレンズを組み合わせることで、通常の光ファイバ端末を用いて作製したコリメータと同等、ないしはそれ以下の低結合損失を有する光結合が可能となる。
【００３０】
請求項９の発明の光部品は、請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ端末と光の合分波機能を有する光学素子とを組み合わせたことを特徴としている。例えば、上記光ファイバ端末を用いてコリメート光による光結合を実現し、その間に特定の波長のみを反射しそれ以外の波長を透過する特性を持つ誘電体多層膜フィルタを挿入することで、光の合分波機能を持たせることができる。この場合、上記の光ファイバ端末を用いることにより、基板上に作製された共通のＶ溝上にて一対のコリメータ同士で光結合が可能となるため、部品点数の削減、工程の大幅な簡易化が可能となる。
【００３１】
請求項１０の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ端末の作製方法であって、前記光ファイバとコアレスファイバとを結合する第１の工程と、コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第２の工程とを備え、前記第２の工程では、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴としている。
【００３２】
即ち、本発明では、光ファイバに接合するコアレスファイバの長さを規定する第２の工程において、融着後のファイバ端末の反射損失をモニタしながら、コアレスファイバを研削及び研磨することにより、光ファイバ及びコアレスファイバを直接観察することなく、所望の長さにコアレスファイバを調整することができる。この場合、コアレスファイバ長と反射損失の間には１対１の関係が成り立っているので、作製中のコアレスファイバ付光ファイバ端末の仕上げ研磨面における反射損失を測定することにより、１μｍの精度でコアレスファイバ長を規定することが可能となる。
【００３３】
請求項１１の発明は、請求項３記載の光ファイバ端末の作製方法であって、径の異なる前記光ファイバとコアレスファイバとを接合する第１の工程と、前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、前記第２の工程では、光学顕微鏡を用い且つデフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴としている。
【００３４】
光ファイバ端末におけるコアレスファイバの長さは正確に形成しなければならない。このため、請求項１１の発明は、接合する光ファイバとコアレスファイバとの径を異ならせて、この光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知可能にし、この接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断するようにした。この場合、接合点の検知を、一般的な顕微鏡を用いてデフォーカス状態で接合点を観察することにより行うようにした。デフォーカス状態で接合点を観察することにより、光ファイバとコアレスファイバとの外径差を数μｍオーダーという非常に小さくしても接合点を判別できることが、本願発明者によってはじめて見いだされたからである。
【００３５】
即ち、本発明者の研究によれば、光ファイバとコアレスファイバとの接合点を顕微鏡で観察（フォーカス状態で）して判別する場合、外径差が大きい場合には判別できるが、外径差が小さくなるにしたがって次第に困難になり、外径差が数μｍ程度になると、全く判別が不可能であることがわかった。ところが、この研究の過程で、外径差が数μｍの接合点を、本発明者が偶然にデフォーカス状態で観察したところ、この接合点を判別可能であることを発見した。
【００３６】
このように、デフォーカスされた顕微鏡像を利用することにより、融着後の融着点を非常に簡便に識別することができる。これにより、光ファイバの外径とほとんど同じ外径を有するとともに所望のコアレスファイバ長を持ったファイバ端末を容易に作製することが可能になる。この方法を用いることにより、正確に融着点を認識することができるので、これを原点としてコアレスファイバの切断箇所を決めることができ、その箇所で切断することにより、１０μｍの精度でコアレスファイバの長さを調整することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は第１実施形態の光ファイバ端末の構成図、（ｂ）は第２実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、（ｃ）は第２実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
【００３８】
図１（ａ）に示す第１実施形態の光ファイバ端末は、中心部のコア１０１ａ及びその外周部のクラッド１０１ｂを有する１２５μｍの標準外径の任意長さのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１０１の端面に、前記コア１０１ａと略同一の均一な屈折率を有する材料よりなる１２５μｍの外径のコアレスファイバ（ＣＬＦ）１０２の一端面１０２ａを融着接合し、そのコアレスファイバ１０２の長さＬを１ｍｍ未満に設定した上で、コアレスファイバ１０２の他端面（出射端面）１０２ｂを、光ファイバ１０１の光軸上に曲率中心を有する凹面形状に研削・研磨加工したものである。
【００３９】
図１（ｃ）の第２実施形態の光ファイバ端末は、中心部のコア１０１ａ及びその外周部のクラッド１０１ｂを有する１２５μｍの標準外径の任意長さのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）１０１の端面に、前記コア１０１ａと略同一の均一な屈折率を有する材料よりなる１２２μｍの外径のコアレスファイバ（ＣＬＦ）１０３の一端面１０３ａを融着接合し、そのコアレスファイバ１０３の長さＬを１ｍｍ未満に設定した上で、コアレスファイバ１０３の他端面（出射端面）１０３ｂを、光ファイバ１０１の光軸上に曲率中心を有する凹球面として研削・研磨加工したものである。
【００４０】
第１実施形態の光ファイバ端末と第２実施形態の光ファイバ端末との違いは、第１実施形態では光ファイバ１０１とコアレスファイバ１０２の外径を等しく設定しているのに対し、第２実施形態では光ファイバ１０１とコアレスファイバ１０３の外径を異ならせている点である。つまり、第２実施形態では、光ファイバ１０２の外径よりも僅かに小さい外径を有するコアレスファイバ１０３を光ファイバ１０１に接合している点である。
【００４１】
なお、前記コアレスファイバ１０２、１０３の他端面１０２ｂ、１０３ｂの凹面形状としては、基本的には凹球面を採用するのが好ましいが、必ずしも球面でなくてもよく、楕円球面等の非球面を採用してもよい。
【００４２】
ここで、コアレスファイバ１０２、１０３の長さを１ｍｍ未満に設定することは、光結合を行うことを目的とした光ファイバ端末としての必須条件である。このようにコアレスファイバ１０２、１０３の長さを規定することにより、光ファイバ１０１のコア１０１ａを伝送してきた光が、コアレスファイバ１０２、１０３内で拡がり、コアレスファイバ１０２、１０３の他端面１０２ｂ、１０３ｂから外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバ１０２、１０３の外径以内となる。
【００４３】
この光ファイバ端末では、コア１０１ａから出射した光がコアレスファイバ１０２、１０３中を拡散しながら伝搬するので、コアレスファイバ１０２、１０３の他端面１０２ｂ、１０３からの出射ビーム径が拡大する。よって、コアレスファイバ１０２、１０３の長さに応じて反射損失を大きくとることができるようになる。従って、コアレスファイバ１０２、１０３の長さＬを適切な値に設定することにより、出射ビーム径をコアレスファイバ１０２の外径以内に収めることができ、通常の光ファイバと全く同等の光結合を行うことができる。また、従来の斜面を持つ光ファイバ端末に比べて、出射ビームの直進性に優れ、且つ、実用上要求されるレベルの反射損失及び結合損失を得ることができる。また、この光ファイバ端末を使用することにより、コリメータ同士の光結合を直線上で行うことが可能となり、位置調整が容易となる。
【００４４】
このような構造の光ファイバ端末を得るには、まず、光ファイバ１０１とコアレスファイバ１０２、１０３を用意し、両者の皮膜を融着が十分可能な長さに除去しておく。続いて、コアレスファイバ１０２、１０３の皮膜除去位置から２０ｍｍの位置で、ファイバクリーバを用いてコアレスファイバ１０２、１０３を切断し、融着端面を作る。光ファイバ１０１側も同様に融着端面を作る。そして、両者を標準的な単芯ファイバ接続用融着器に設置して、適切な条件下で融着作業を行う。通常、融着接続された両者の端面は一体化するので、外観や顕微鏡などの観察では、融着点を認めることはできない。
【００４５】
例えば、ＤｉｒｅｃｔＣｏｒｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ法（ＤＣＭ法）を用いれば、ファイバコアを直接見ることができ、融着点を正確に決めることができる。しかし、コアレスファイバの長さをおおよそミリ単位程度で決めれば良い場合には、コアレスファイバの皮膜除去位置をガイドとして用いて、コアレスファイバ１０１の長さを決めればよい。
【００４６】
次にコアレスファイバ１０１の長さを１ｍｍ未満にすることの意義について説明する。ここでは、比較検討するために、コアレスファイバ１０２の皮膜除去位置からそれぞれ１９ｍｍ、１８ｍｍ、１７ｍｍ、１６ｍｍの位置でコアレスファイバ１０２を切断することにより、コアレスファイバ１０２の長さが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとなったコアレスファイバ付き光ファイバ端末のサンプルを作製した。なお、長さ限定の意義を調べるための比較サンプルであるから、コアレスファイバの端面の形状は全サンプルとも、光軸に垂直な平面としてある。これら４本のサンプルの光学特性を評価したところ、以下の結果が得られた。
【００４７】
まず、反射損失については、図１４に示すように、ＡＲコーティング無しでの反射損失が３７ｄＢ以上になることが確認された。但し、長さ０ｍｍ（コアレスファイバ無しの場合）の反射損失値は１４．７ｄＢとしてある。従って、ＡＲコーティングを施した場合、全てのサンプルで、５０ｄＢ以上の反射損失が得られることが分かる。
【００４８】
次に、図１１に示すように、コリメートレンズを用いて一対のコアレスファイバ付き光ファイバ端末の結合損失量を測定した。図１１において、８０１はＬＥＤ光源、８０２はパッチコード、８０３は光ファイバ端末、８０４は光学ステージ、８０５はコリメートレンズ、８０６は検出器、８０７はコネクタである。ＬＥＤ光源８０１から発せられた光は、一方の光ファイバ端末８０３からコリメートレンズ８０５、８０５を介して他方の光ファイバ端末８０３に入射し、検出器８０６にて受光される。
【００４９】
このような構成にて結合損失量を測定した結果、図１５に示すように、全てのサンプルＡ〜Ｄで、結合損失値が１ｄＢ以上となった。ファイバ端面にＡＲコーティングを施していないことを考えても、この結合損失は光ファイバ端末部品としては非常に大きな値であり、このままでは現在要求されているコリメータを作製することができないことが分かった。
【００５０】
この原因を以下のように考察した。即ち、図１３に示すように、光ファイバ１００１のコア１００１ａから光が出射すると、ビーム１００３は回折により拡がるため、伝搬距離に依存してビーム径ｒは拡大する。コアレスファイバ付き光ファイバ端末では、出射端面のビーム径ｒはコアレスファイバ１００２の長さに依存することになる。そのため、コアレスファイバ１００２の長さがある長さを超えてしまうと、ビーム径ｒがファイバ径Ｒを超えてしまうようになり、そのために、光の漏洩やファイバの縁による回折等が発生し、出射光の均一性が失われて結合損失が増大するのではないかと考えた。
【００５１】
そこで、コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を調べた。その結果得られたものが図６に示すデータである。この図６に示す関係から、コアレスファイバの長さを決めれば、同時に、理想的には損失のない光結合を可能にする最大のファイバ外径が決まる。いま、ビーム（Ｂｅａｍ）径を、光の強度が分布中心に対して１／ｅ^２となる長さとして定義する（以下、ビーム径はこの定義に従うものとする）と、コアレスファイバ長１ｍｍの時、既に出射ビーム径は標準ファイバ外径である１２５μｍを超えてしまっている。これが、前述のように作製したコアレスファイバ付き光ファイバ端末で、結合損失が大きくなった原因であると考えられる。
【００５２】
従って、図１（ａ）の構造を持つ光ファイバ端末において、ファイバ外径をある値に固定する仮定の下では、反射損失と結合損失を両立させるには、コアレスファイバの長さを制限する必要があることが分かる。以上のことから、図１（ａ）の構造をもち、且つ、反射損失と結合損失を両立させる性能をもつ光ファイバ端末を作製するためには、標準外径（１２５μｍ）の光ファイバ１０１を用いるとすると、コアレスファイバ１０２の長さが１ｍｍ未満でなければならないことを発見するに至った。
【００５３】
ところが、実際にこの光ファイバ端末を作製する場合、このような短い長さのコアレスファイバ１０２を付加した構造を作る必要があるため、作製作業がかなり難しくなることが判明した。
【００５４】
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上記のような光ファイバ端末を作製する上で発生した全ての課題に対する解決方法を見い出すに至った。以下にその内容について説明する。
【００５５】
代表的な光ファイバ端末の作製方法のフローを図７に示す。左の図（Ａ）はフローチャート、右の図（Ｂ）はフローチャートの中の各工程（ａ）〜（ｄ）の内容を模式的に示す図である。このフローでは、まず、（ａ）光ファイバ（ＳＭＦ）４０２とコアレスファイバ（ＣＬＦ）４０３との融着接続工程を実施する。ファイバ同士の接続は必ずしも融着に限らないが、市販の融着器で容易に融着作業が可能であり、また接続性能及び信頼性に最も優れた手段であることから、ここでは融着接続を用いている。接続に当たっては、後で行う測定作業を簡便に行うために、一方の端にコネクタがついた外径１２５μｍの標準的な光ファイバ４０２を任意長さだけ用意し、他端を融着可能な範囲で皮膜除去し（ファイバ皮膜４０１）、ファイバクリーバを用いて切断して、接続端面を作製する。次に、外径１２２μｍのコアレスファイバ４０３を任意長さだけ用意し、同様に皮膜除去と端面切除を行う。
【００５６】
コアレスファイバ４０３の外径を標準径から細くする方法としては、化学エッチングが利用できる。あるいは、コアレスファイバ４０３の作製時に、この外径で作製してもよい。これら光ファイバ４０２とコアレスファイバ４０３を標準的な単芯用光ファイバ融着器に設置し、外径基準調芯により、適当な条件で融着作業を行う。
【００５７】
図１（ｂ）はこの両者（光ファイバとコアレスファイバ）を接続した状態を示したものである。図では両者の外径差を誇張して描いているが、実は３μｍ程度の外径差では、その差を見ることは難しい。接合点は、通常の同径ファイバ同士の融着と同等の強度を保っている。
【００５８】
このように融着したら、次に所定位置でコアレスファイバ４０３を切断する工程を実施する。この工程は、（ａ）融着点を正確に判定する工程と、（ｂ）その融着点から正確な長さの位置でコアレスファイバ４０３を切断する工程とに分けられる。ほぼ同じ屈折率の材料同士を融着接続すると、両者に区別がつかなくなるので、その融着点の認識を光学的に行うことは非常に難しい。おおよその長さでの切断が許されるならば、先の例に記載したように皮膜除去点などを基準に測長することが可能だが、１ｍｍ未満の短い長さで１０μｍ程度の正確な測長が必要な場合にはこの方法は不十分である。
【００５９】
前述したＤＣＭ法の光学系を組んでファイバコアを直接観測できれば、コアの有無により融着点を判定することは原理的に可能である。しかしこの方法は、精度の高いステージやＣＣＤカメラおよびレーザ光源などを必要とし、非常に高価なシステムとなってしまう。また、このような光学系とファイバカッタとを組み合わせることも困難を伴い、更に、拡大倍率が大きいと、コアレスファイバ長が長い場合に切断点が視野外となってしまう不具合も生じる可能性がある。
【００６０】
これらの問題点を避ける上で、前記のように光ファイバとコアレスファイバの外径に差を設けたことが役立つ。つまり、外径差を設けたことで、次述の方法によれば、融着点の判定が簡単にできるようになり、任意の長さで１０μｍの精度でコアレスファイバ長を決めて切断することが可能となるのである。以下にその内容を述べる。
【００６１】
融着点を判定する工程、及び、指定長さで切断する工程は、それぞれ以下のように行う。図９に示すように、ファイバカッター刃６０４を有する市販の超音波式ファイバクリーバ、コアレスファイバ付きＳＭＦ（光ファイバ端末）６０１をチャックすることができるマイクロメータ付き一軸ステージ６０６を用意し、切断点観察のため、ファイバクリーバを実体顕微鏡６０３下に設置する。観察倍率は１０倍から２０倍程度で十分である。
【００６２】
前出の光ファイバとコアレスファイバを融着した光ファイバ端末（コアレスファイバ付きＳＭＦ）６０１を、ファイバクリーバの刃６０４の近辺に融着点が来るようにＶ溝６０５上に半固定し、光ファイバ端末６０１の一端を一軸ステージ６０６にファイバチャック６０２を用いてチャッキングする。マイクロメータでステージ６０６を送ると、チャックされている光ファイバ端末６０１は、目盛りで示された移動量だけ、ファイバクリーバのＶ溝６０５の上を移動することになる。
【００６３】
ところで、上述したように光ファイバ（ＳＭＦ）とコアレスファイバとはごくわずか径に差を付けてあるが、本実施形態で使用している程度の径の差分では、普通に像焦点を合わせ（ＯｎＦｏｃｕｓ）て拡大像の観察を行っても、図８（ａ）に示すように、融着点（矢印の位置＝ＳｐｌｉｃｉｎｇＰｏｉｎｔ）を認識することができない。図８（ａ）に示す光ファイバ端末５０１において、矢印で示す融着点（ＳｐｌｉｃｉｎｇＰｏｉｎｔ）の左側が光ファイバ（ＳＭＦ）、右側がコアレスファイバ（ＣＬＦ）であり、接合点が確認できない。
【００６４】
しかし、像焦点が合っている状態から、わずかに焦点をずらしていくと、図８（ｂ）に示すように、デフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）された顕微鏡像の中に、歪んで見える箇所（ＳｐｌｉｃｉｎｇＰｏｉｎｔ）が観測される。この歪み箇所は、コアレスファイバと光ファイバとの融着点と一致する。両者の径が一致している場合は、この歪みは観測されず、２μｍ程度（径に対して１．６％程度）以上径差を付けた場合にのみ、像焦点位置からわずかにずれた像位置（デフォーカス＝Ｄｅｆｏｃｕｓ位置）で明瞭に観測されることが確認された。ずらす方向は近接側、遠方側どちらでもよい。なお、図８の中の５０２は参考のためにカッタの切断刃を示している。
【００６５】
図９に戻る。この方法で見つけた融着点を、一軸ステージ６０６を移動させ、ファイバクリーバの切断刃６０４の先端地点に置く。これを原点として、再び必要なコアレスファイバの長さ分だけステージ６０６を送り、送り終わった点で固定しコアレスファイバを切断する。このようにして、光ファイバ（ＳＭＦ）の先端に所望の長さのコアレスファイバが融着された光ファイバ端末６０１ができあがる。この方法によれば、コアレスファイバ部分は１０μｍの精度で長さを制御することができる。
【００６６】
なお、本実施例では、以降の工程で、先端を研削／研磨するので、あらかじめ研削量を見込んで、コアレスファイバの長さが１０００μｍの光ファイバ端末を作製した。
【００６７】
次に、図７に戻って（ｄ）のガラスキャピラリの接着工程を説明する。光ファイバとしての機能は、上記作業終了時点で十分だが、光学評価を行う場合、あるいは光学部品に搭載する場合、光ファイバ端末をガラスキャピラリ４０６に固定して使用することが多く行われる。
【００６８】
本例では、この光ファイバ端末（コアレスファイバ付きＳＭＦ）４０７を、外径φ１．８ｍｍ／内径１２６μｍ／長さ６ｍｍのガラスキャピラリ４０６に挿入し、挿入時にＵＶ接着剤を塗布させた後、硬化させて、光ファイバ端末４０７とキャピラリ４０６を固定した。固定の際、キャピラリ４０６と光ファイバ端末４０７との両端面が一致するように固定することが望ましい。コアレスファイバ４０３の径は１２２μｍであるので、キャピラリ４０６との内径差は４μｍ生じるが、この程度の径差では、光ファイバ端末４０７、キャピラリ４０６間の偏心や接着剤層の増大分はほとんど無視できるので、実用上何ら不具合は生じない。接着剤は熱硬化型接着剤を用いてもよい。
【００６９】
次に（ｅ）のファイバ端面の光学研磨工程を以下のように行う。光学研磨は、良好で安定した光学性能を得るために行う。研磨は、キャピラリ４０６を研磨治具に固定し、粗削り／１次研磨／２次研磨／仕上げ研磨の順に行う。
【００７０】
その場合、端面を凹面形状に研削・研磨加工する必要があるので、目的の凹面形状に対応した凸球面を持つ砥石を準備し、キャピラリを研磨治具に固定する。本例では、曲率半径Ｒ＝５００μｍの砥石を使用した。砥石の曲率中心と、キャピラリの中心とを一致させて砥石を回転させることにより、コアレスファイバの切断面を研磨する。粗擦りから仕上げ研磨まで、同様の方法で研磨することで、キャピラリの中心にザグリを入れたような形状で、凹面を完成させる。
【００７１】
当然この研磨により、端面は研削され、キャピラリ４０６、即ち光ファイバ端末４０７の先端のコアレスファイバの長さは短くなる。研磨面にかかる負荷圧力の違いや研磨シートの状態の違い等により、研磨時間を固定しても、実際の研削量は一定しないことが多く、研磨時間のみで、研削量を規定することは難しい。また、接着剤がファイバ周囲に付着していると、前述のデフォーカス顕微鏡像による観察でも、微妙な歪みを認めることができなくなり、融着点を正確に認識することができなくなる場合がある。
【００７２】
そこで、そのような場合には次の方法を採用する。この方法では予め図５に示すように、凹面の曲率半径が同一である場合にはコアレスファイバの長さと反射損失は一対一で対応している。そこで、研磨工程における仕上げ研磨が終了した段階で、図１０のように、コネクタ７０４を反射損失測定器７０１のパッチコード７０２に接続し、測定サンプル７０３（ここでは光ファイバ端末）の出射端面の反射損失をモニタすることで、コアレスファイバ長を正確に知ることができる。
【００７３】
従って、コアレスファイバの長さを直接観察しなくても、反射損失をモニタすることで、容易にその長さを正確に知ることができる。研削量はモニタ数値をガイドにして微調整が可能であるから、長さを１μｍという高い精度で制御されたコアレスファイバ付きファイバ端末を作製することができる。本実施例では、１回の研磨作業で、約６００μｍ程度研削されるというデータが別途得られていたので、１０００μｍのコアレスファイバ長を有した光ファイバ端末は、上記の先端研磨作業により、約４００μｍのコアレスファイバ長を有する光ファイバ端末として得られる。このように、反射損失を測定しながらキャピラリの先端を研磨し、反射損失測定値が目標値に達したら研磨を終了する〔図７のフローの（ｆ）〕。
【００７４】
そして、最後に以上の工程で作製した光ファイバ端末のコアレスファイバの端面に反射防止膜を形成することにより、端面反射や、干渉、あるいはゴーストなどを抑えた光ファイバ端末を得ることができる〔図７のフローの（ｇ）〕。
【００７５】
また、コアレスファイバの端面の凹面形状の曲率半径Ｒを小さくすれば、図５に示すように反射防止膜無しでも、反射損失として、通常の光部品で要求されるレベルである５０ｄＢ以上を得ることができる。従って、透過光のみを使用するような光機能性薄膜であれば、これを直接先端凹面に成膜することにより、目的の光透過機能を持つ光ファイバ端末を作製することができる。
【００７６】
以上の作業により、高い反射損失と低い結合損失を両立し、且つ光軸ずれが発生せず、光部品に搭載可能な性能を有する、図１（ｃ）の第２実施形態の光ファイバ端末ができあがる。
【００７７】
なお、当然であるが、上記の作製方法は一例であって、手順や方法などは、これに限るものではない。
【００７８】
上述した作製方法にて、下表のような光ファイバ端末サンプルを３本作製し、サンプル名をそれぞれＳａｍｐｌｅＡ〜Ｃとする。この表に記したコアレスファイバ長は、ＡＲコーティング前の反射損失から求めた長さである。反射損失は、ＡＲコーティング後に、反射損失測定器で測定することで得られた実測値である。比較のため、同様の方法で端面を平面研磨によって作製した「端面０°」のサンプルを用意し、これをＳａｍｐｌｅＤとした。
【００７９】
【表１】

【００８０】
ＳａｍｐｌｅＡを出射ファイバとして、その他のサンプルを受光ファイバとし、図１１に示したように、両者の間に非球面コリメートレンズ（Ｆ＝３、ＮＡ＝０．２２）をおくことにより、結合損失を測定した。光源として、λ＝１．５５μｍのＬＤ光源、及び、同波長域に十分な感度を持つ光検出器を用いて、コリメートレンズ間距離を１００ｍｍとし、光結合損失量の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】

【００８２】
上の表に示した通り、コアレスファイバ付き光ファイバ端末同士の組合わせにより、約０．２ｄＢの結合損失を得ることが可能であることが実証できた。これは、端面０°のコアレスファイバ付き光ファイバ端末（ＳａｍｐｌｅＤ）と同様の結合損失で且つ反射損失量は１０ｄＢ程度向上させることができた。反射損失量については、凹面の曲率半径Ｒを小さくすることで、更に大きい値が期待できる。
【００８３】
次に、ファイバ端面に、直接光機能膜を付加した実施例を以下に示す。前述した作製方法により、Ｒ＝７５μｍの砥石を使用して、コアレスファイバ長が５００μｍで、先端がＲ＝７５μｍの凹面を持つコアレスファイバを作製した。
【００８４】
この凹面上に、利得等価機能を持たせる目的で、イオンビームスパッタ方式により、高屈折率材料ターゲットとして、Ｔａ２Ｏ５（Ｈ）を、低屈折率材料ターゲットとしてＳｉＯ２（Ｌ）を用いて、以下に示すような多層膜を成膜した。設計に用いた光の波長はλ＝１５５０ｎｍである。下記数値の単位はμｍであり、ＨおよびＬはそれぞれ高屈折率材料と低屈折率材料を意味する。また、第１層とはコアレスファイバの凹面側端面の直上に成膜された層を意味し、第２層は第１層の上に形成された層を意味する。以下、第３層から第１９層まで同様の関係を有し、第１９層は最上面に形成された層となる。
【００８５】
第１層０．６９９８（Ｌ）
第２層０．７６２２（Ｈ）
第３層１．５１６３（Ｌ）
第４層１．５６１６（Ｈ）
第５層１．４１２０（Ｌ）
第６層１．５９８３（Ｈ）
第７層２．７４４０（Ｌ）
第８層２８．０１８９（Ｈ）
第９層５．６９２２（Ｌ）
第１０層１．５８６９（Ｈ）
第１１層０．７７５９（Ｌ）
第１２層１．０２６８（Ｈ）
第１３層１２．４６１１（Ｌ）
第１４層７．１９４６（Ｈ）
第１５層７．７２６０（Ｌ）
第１６層１４．７２８９（Ｈ）
第１８層４．２２２４（Ｌ）
第１９層１１．０８０６（Ｈ）
【００８６】
このようにして得られた、利得等価機能膜付きファイバ端末の透過スペクトルを図１６に示す。このスペクトル形状は、ＥＤＦＡタイプの光アンプの光学特性に対して、１５５０ｎｍを中心に透過率を平坦にさせることができる。このように、光ファイバ端末の端面に、光機能膜を付加することにより、これまで別部品であった光機能フィルタを、ファイバ端末と一体化できるので、部品点数の削減や位置調整などの作業を省略することができる。なお、膜の材料及び膜構成を設計することにより、ある波長以上または以下の波長領域を遮断するシャープカットフィルタや、特定の波長領域のみを透過するバンドパスフィルタなどについても、同様に作製することができる。
【００８７】
以上のように、上記の作製方法によれば、目標仕様を満たし、実用可能なレベルの光ファイバ端末を容易に作製することができることが実証できた。また、コリメートビームの直線性は、結合損失測定の際に、サンプルを入れ替えても、光学ステージをほとんど動かすことなく、光結合を行うことができることからも、実証できた。
【００８８】
なお、コアレスファイバの長さ及び凹面の曲率は、請求項１に記載した条件を満たす範囲で、反射損失の要求仕様に合わせて適当に調整すればよい。光線の直線性をもたせるためには、請求項３に示すように、光ファイバの光軸と凹面の曲率中心が一致させることで実現できるが、研磨工程の公差範囲で若干のずれが生じても、実用上大きな問題はない。
【００８９】
コアレスファイバの長さについての計算上の好ましい範囲は、長い方では略９００μｍである。これは、ビーム径を光の強度が分布中心に対して１／ｅ２となる長さとして定義した場合に、出射端におけるビーム径がほぼ１２０μｍとなって、標準ファイバの外径とほぼ等しくなる長さである。しかし、コアレスファイバが長いほど、ガラス媒質中を透過する際に損失が大きくなる可能性があり、また、ファイバ端面の欠けが生じた場合、ビームの散乱要因となるので、長い方での好ましい範囲は９００μｍ以下で、より好ましくは５６００μｍ以下と判断される。
【００９０】
また、光ファイバに対してコアレスファイバの外径を異ならせる場合の好ましい範囲は次の通りである。外径を変える場合、標準ファイバより太くする方法と細くする方法とがある。通常、光ファイバ端末は、市販のガラスキャピラリに挿入し、固定して使用することが一般的である。従って、市販規格品の範囲内で使用する場合、接続するコアレスファイバは細くした方が有利である。径を変える主目的は、融着後の融着点を容易に観察するためであり、前述した融着点における歪みの観察を容易にするためには、少なくとも径にして２μｍ以上細くする必要がある。
【００９１】
歪み点は径差が大きいほど明瞭となるが、径差が大きすぎると、キャピラリに固定する際に、キャピラリ内径に対して偏心が生じやすくなること、キャピラリとの固定で使用する接着剤の量が必然的に多くなること等から、耐候性が劣化する可能性がある。従って、接合するコアレスファイバの径差として好ましい範囲は、光ファイバ（ＳＭＦ）に対して２〜１０μｍ程度細いことが適当である。
【００９２】
次に前記のようにコアレスファイバの出射側の端面を凹面形状に形成したことによる優位性について説明する。
【００９３】
例えば、図２（ａ）に示すように、コアレスファイバ１０２の端面（他端面）１０２ｂが平面である場合、光ファイバ１０１からの出射光は、コアレスファイバ１０２中を拡散し、端面においてビーム径が拡大するので、コア１０１ａに再結合する反射光成分を大幅に減少させることができ、反射損失量を増大させることができる。しかし、その場合、先端面にたとえＡＲコーティングを付けても、反射損失はせいぜい５０ｄＢ〜５８ｄＢ程度までにしか上げられず、６０ｄＢ以上を得ることはなかなか難しい。
【００９４】
この点、図２（ｂ）に示すように、端面の形状を凹面に加工した場合、反射光のビーム径を更に拡大させることができるので、端面が平面の場合に比べて、反射損失量を大きく向上させることができる。
【００９５】
このような効果は、先端面を凸面形状にした場合でも同様に得られる効果であると言うこともできるが、凸面形状に比較して凹面形状にした場合は、次のような点で優れていると言うことができる。その点について、図３、図４を参照しながら説明する。ここで比較する凸面側のサンプル（ａ）と凹面側のサンプル（ｂ）は、コアレスファイバ１０２の長さ（光ファイバ１０１との融着接合面から凸面及び凹面の曲率中心までの距離）が同一で、コアレスファイバ１０２の先端の凸面と凹面の曲率が等しく設定されたものである。
【００９６】
（１）反射損失の比較
図３に示すように、凸面の場合、一度コアレスファイバ１０２内でビームがフォーカスするため、最初から拡散する凹面に比べて、出射端面における反射光のビーム径は小さくなる。反射損失量は、（反射光のビーム径）／（出射ビーム径）に相関があり、図より明らかであるように、
（Ｗ１／Ｗ０）＜（Ｗ２／Ｗ０）
であるから、上記のような同一条件下では、凹面のほうが、反射損失量を大きくとることができ、その点で優れていると言うことができる。
【００９７】
（２）集光系と発散系の比較
同様に図４を用いて両者の出射ビームの振る舞いについて比較してみると、凸面の場合、集光系であるため、ビームは凸面の焦点においてフォーカスする。しかし、面が球面であれば、球面収差が発生し、ここで生じた収差は、その後の光学系に残存し、コリメータの場合、結合効率を悪化させる要因となる。一方、凹面であれば、発散系であるので、受光レンズのＮＡが十分であれば、光ファイバ端末からの収差は発生しないので、光学的性能の観点から凹面形状の方が優れていると言うことができる。
【００９８】
（３）先端の直接レンズ化における問題点
先端を凸面形状にした場合、先端を直接レンズ化することで、ファイバからの出射光が直接コリメート光となる。一方、端面が平面や凹面となっている場合、コリメート光を得るためには、出射端以後にコリメートレンズ（非球面レンズなど）を使用する必要があり、一見凸面に対して優位性がないように思われる。しかし、実際には、
・凸面形状は本質的に球面であり、非球面よりもビーム品質が劣る；
・凸面の場合、出射光のビーム曲がりを抑えるためには、ファイバ出射光の光軸と、凸面の曲率中心とをμｍ単位で合わせ込む必要がある。実際の製品では、これが非常に困難である；
・凸面の場合で得られるビーム径はせいぜい２００μｍ程度であり、コリメータの対向距離（ＷｏｒｋｉｎｇＤｉｓｔａｎｃｅ）は２０〜３０ｍｍ程度で、長距離の結合は本質的に不可能である；
等の問題があり、これに対し、凹面の場合は、光ファイバ端末とレンズを独立することになるため、設計の自由度が極めて広くなり、上記に示した欠点を無理なく全て解消することができる。
【００９９】
以上のように、コアレスファイバの先端形状を凹面にすることは、従来より行われている凸面形状をただ単に置き換えて同じ効果を得るという恣意的なものではなく、凸面以上の効果を得ることができる点で大いに優位性がある。
【０１００】
因みに、凹面形状とした場合は、出射ビームは発散系であって、凸面形状と違って収差は発生しない。ただし凹面の加工を行う場合に、曲率が大きくなるほど面の研磨が困難になる。また、出射ＮＡも同様に大きくなり、コリメータレンズのＮＡを大きくとる必要が生じる。例えば、凹面の曲率半径Ｒ＝５００μｍである場合、表面が平面である場合に比較して、反射損失が１５ｄＢ程度向上するものの、ＮＡは大きく変わらない。従って、好ましい曲率の範囲としては、３００μｍ＜Ｒ＜５００μｍ程度であると考えられる。
【０１０１】
次に、上述した光ファイバ端末を使用した光部品の実施形態について以下に述べる。ここでは、図１２のような１枚の波長選択フィルタを用いて、４つの入出力用ポートを持つ光合分波器を作製した。
【０１０２】
図１２（ａ）は上から見た光合分波モジュールの概略図である。モジュール中の光路は図中に細線で示してある。このモジュールは、ガラス基板９０１上に、波長選択フィルタ９０４、補正用ガラス基板９０５、反射ミラー９０６を配置し、ガラス基板９０１に設けたＶ溝９０３にコリメータ９０２を配置している。
【０１０３】
入力ポート（ＩｎＰｏｒｔ）から入射された波長多重光は、波長選択フィルタ９０４により、透過光と反射光に分波され、それぞれ分岐ポート（ＤｒｏｐＰｏｒｔ）と出力ポート（ＯｕｔＰｏｒｔ）に出力される。また、外部挿入光は挿入ポート（ＡｄｄＰｏｒｔ）から入射し、フィルタ９０４を通過して、出力ポート（ＯｕｔＰｏｒｔ）へと合波される仕組みである。ここで用いたコリメータ９０２は、前述した光ファイバ端末と非球面レンズ（屈折率分布型レンズでも可）とを同一のガラス管内に接着して作製したものである。
【０１０４】
機能としては、通常のＡＤＭと変わらないが、各々のコリメータ９０２は基板９０１上のＶ溝９０３上に固定されており、特に入力ポート（ＩｎＰｏｒｔ）のコリメータ９０２と分岐ポート（ＤｒｏｐＰｏｒｔ）のコリメータ９０２は一直線上のＶ溝９０３上にある。従来方式のコリメータでは、光軸ずれが発生するため、Ｖ溝９０３を光軸のガイド溝として使用することが不可能であったが、本実施の形態の光ファイバ端末を用いたコリメータ９０２は、全く軸ずれが起きないため、コリメータ９０２間にフィルタ９０４などの光学素子が入らない状態では、ほとんど位置調整無しで、光結合が可能となる。
【０１０５】
コリメート光の間にガラス基板（波長選択フィルタ９０４）が斜めに入ると、光はガラス基板の厚みに依存して、元の光軸と平行に位置ずれが発生する。このずれは、図に示したように、同様のガラス基板（補正用のガラス基板９０５）を用いて補正することで、元の光軸は維持されるので、大きな問題とはならない。従って、この構成では、フィルタ９０４の両脇にある反射ミラー９０６の角度を調整するだけで、全ての光路を調整することができることになる。このように、本発明の光ファイバ端末を使用することで、Ｖ溝９０３がコリメータ光のガイド溝となるので、これまで実現不可能だった同一基板上でのコリメータの集積が技術的に可能となる。更に、組み立てが簡単にできることになり、調整時間も短縮できる。
【０１０６】
なお、本発明の光ファイバ端末を用いて作製し得る光部品のバリエーションとしては、その他にコリメータアレイ、２Ｐｏｒｔｍｏｄｄｕｌｅ（例：利得等価器）、アイソレータ、光スイッチ、光測距計、波長計、干渉計などがある。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通常の光部品で要求される反射損失及び結合効率の仕様を十分に満たすことのできる実用的な光ファイバ端末を提供することができる。また、それを用いた光部品及び光結合器を提供することができる。特にコアレスファイバの先端面の凹面化により、反射損失量を容易に増大させることができる。また、請求項３によれば、光ファイバの外径とコアレスファイバの外径を異なせたので、請求項１１の発明のように、光ファイバとコアレスファイバとの融着点を、光学顕微鏡をデフォーカスすることで容易に検知することができ、コアレスファイバの長さ調整を容易にする利点が得られる。また、請求項１０の発明によれば、コアレスファイバの長さを調整する場合に、光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量の測定値を参照しながら行うので、光学顕微鏡で観察しにくい場合にも、光ファイバとコアレスファイバの融着点を確実に検知することができ、コアレスファイバの長さ調整の正確を期することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の光ファイバ端末の概略断面図であり、（ａ）は第１実施形態の光ファイバ端末の構成図、（ｂ）は第２実施形態の光ファイバ端末の作製途中の状態を示す構成図、（ｃ）は第２実施形態の第１実施形態の光ファイバ端末の構成図である。
【図２】本発明の実施形態の光ファイバ端末の作用説明図で、（ａ）はその比較として示すコアレスファイバ先端が平面形状に形成された光ファイバ端末の反射ビームの進路を示す図、（ｂ）はコアレスファイバ先端が凹面形状に形成された本発明の実施形態の光ファイバ端末の反射ビームの進路を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の光ファイバ端末の作用説明図で、（ａ）はその比較として示すコアレスファイバ先端が凸面形状に形成された光ファイバ端末の反射ビームの広がりを示す図、（ｂ）はコアレスファイバ先端が凹面形状に形成された本発明の実施形態の光ファイバ端末の反射ビームの広がりを示す図である。
【図４】本発明の実施形態の光ファイバ端末の作用説明図で、（ａ）はその比較として示すコアレスファイバ先端が凸面形状に形成された光ファイバ端末（集光系）の出射ビームの集束を示す図、（ｂ）はコアレスファイバ先端が凹面形状に形成された本発明の実施形態の光ファイバ端末（発散系）の出射ビームの広がりを示す図である。
【図５】コアレスファイバ長と反射損失の関係を、コアレスファイバの先端の凹面の曲率半径毎に示す特性図である。
【図６】コアレスファイバ長と出射ビーム径の関係を示す特性図である。
【図７】光ファイバ端末の作製手順を示す工程図である。
【図８】光学顕微鏡により光ファイバとコアレスファイバの融着点を観察した際の観察像を示し、（ａ）はピントが合った状態での観察像、（ｂ）はピントを敢えて外した状態（デフォーカスされた状態）での観察像をそれぞれ示す図である。
【図９】本発明の光ファイバ端末の作製方法の説明図である。
【図１０】本発明の光ファイバ端末の反射損失を測定する場合の説明図である。
【図１１】本発明の光ファイバ端末の結合損失を測定する場合の説明図である。
【図１２】本発明の光ファイバ端末を適用した光合分波器の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】光ファイバの端面にコアレスファイバを接合した光ファイバ端末における問題点の説明図である。
【図１４】コアレスファイバ長と反射損失の関係を示す特性図である。
【図１５】コアレスファイバ長と結合損失の関係を示す特性図である。
【図１６】コアレスファイバの先端面に利得等価機能膜を付けた場合の透過スペクトルを示す図である。
【図１７】従来の光結合における問題点の説明図である。
【符号の説明】
１０１光ファイバ
１０１ａコア
１０１ｂクラッド
１０２コアレスファイバ
１０２ａ一端面
１０２ｂ他端面
１０３コアレスファイバ
１０３ａ一端面
１０３ｂ他端面
４０２光ファイバ
４０３コアレスファイバ
４０７，６０１，７０３，８０３光ファイバ端末
８０５コリメートレンズ
９０２コリメータ

Claims

中心部のコア及びその外周部のクラッドを有する光ファイバの端面に、前記コアと略同一で均一な屈折率を有する材料よりなるコアレスファイバの一端面を接合してなる光ファイバ端末において、
前記光ファイバのコアを伝送してきた光が前記コアレスファイバ内で拡がりコアレスファイバの他端面から外部へ出射するときのビーム径が、コアレスファイバの外径以内となるように、コアレスファイバの光路長を設定すると共に、
前記コアレスファイバの他端面を凹面形状に形成したことを特徴とする光ファイバ端末。
前記コアレスファイバの光路長が１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ端末。
前記光ファイバの外径と前記コアレスファイバの外径が異なることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ端末。
前記コアレスファイバの他端面の凹面形状の曲率中心が、前記光ファイバの光軸上に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ端末。
前記凹面形状に形成されたコアレスファイバの他端面に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ端末。
前記凹面形状に形成されたコアレスファイバの他端面に光機能性薄膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ端末。
前記光機能性薄膜が、
（ａ）利得等価フィルタ、
（ｂ）シャープカットフィルタ、
（ｃ）バンドパスフィルタ、
のいずれかであることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ端末。
請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ端末を含む光結合器において、
前記光ファイバの光軸上で前記コアレスファイバの他端面側に、少なくとも１個の球面レンズ、非球面レンズもしくは屈折率分布型レンズを配置したことを特徴とする光結合器。
請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ端末と光の合分波機能を有する光学素子とを組み合わせたことを特徴とする光部品。
請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバ端末の作製方法であって、
前記光ファイバとコアレスファイバとを結合する第１の工程と、
前記コアレスファイバの他端面を研磨しコアレスファイバの長さを所望の値に調整する第２の工程とを備え、
前記第２の工程では、
光ファイバとコアレスファイバの接合体の反射損失量を測定しつつ、コアレスファイバの長さを所望の値に調整することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。
請求項３記載の光ファイバ端末の作製方法であって、
径の異なる前記光ファイバとコアレスファイバとを接合する第１の工程と、
前記光ファイバとコアレスファイバとの接合点を検知する第２の工程と、
前記接合点を基準にして設定した指定位置にてコアレスファイバを切断する第３の工程とを備え、
前記第２の工程では、
光学顕微鏡を用い、且つ、デフォーカスされた顕微鏡像により前記接合点を検知することを特徴とする光ファイバ端末の作製方法。