JP2005157225A - 光伝送体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 光伝送体の出射端から出力される光のＮＡを小さくすることができる光伝送体モジュールを提供する。
【解決手段】 光伝送体モジュール１０は、束ねられた７本の光ファイバ１１と光伝送体１２とを備える。光伝送体１２は、入射端１２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端１２Ｂから出力する。光ファイバ１１は、光伝送体１２の入射端１２Ａに対向して配置された端面１１Ａを有する。光伝送体１２の入射端１２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端１２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ１１の端面１１Ａから出力して光伝送体１２の入射端１２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光伝送体と光導波路とを含む光伝送体モジュールに関するものである。

複数の光導波路（例えば光ファイバ）それぞれにより導波された光を光伝送体により合波して出力する光伝送体モジュールは、例えば、レーザ光を集光して照射することにより加工対象物を加工するレーザ加工装置において用いられ、或いは、光伝送システムにおいて多波長の光を合波する光合波器において用いられる。この光伝送体モジュールは、複数の光導波路それぞれにより導波された光を光伝送体に入力し、その光を光伝送体の光伝送領域に閉じ込めて伝送して、その伝送した光を光伝送体の出射端から出力する（例えば特許文献１を参照）。
米国特許第６,３９７,６３６号明細書

しかしながら、従来では、光伝送体の出射端から出力される光のＮＡが大きいので、このままの光をレーザ加工に用いるには不適切であり、また、その出力光を更に他の光導波路に入力させる際の結合損失が大きい。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光伝送体の出射端から出力される光のＮＡを小さくすることができる光伝送体モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る光伝送体モジュールは、入射端に入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端から出力する光伝送体と、光伝送体の入射端に対向して配置された端面を有する複数の光導波路と、を備え、光伝送体の入射端での光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端での光伝送領域の断面積より大きく、波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光導波路の端面から出力して光伝送体の入射端に入力するときのＮＡが０.２５以下であることを特徴とする。

この光伝送体モジュールでは、複数の光導波路により導波された光は、光導波路の端面から出力されて、光伝送体の入射端に入力する。光伝送体の入射端に入力した光は、光伝送体の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端から出力される。光伝送体の出射端から出力される光のＮＡは小さくなり得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の入射端において光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線が、光伝送体の出射端において光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直であるのが好適であり、この場合には、均一な合波が可能である。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の光伝送領域が中空であって、その中空の内壁面に反射膜が形成されているのが好適であり、この場合には、光伝送体が安価に作製され得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体が複数の光ファイバを束ねて加熱延伸したものであるのが好適であり、この場合には、光伝送体が安価に作製され、また、光導波路を光ファイバとしたときに、これらと光伝送体との接続における損失が小さくなり得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の光伝送領域の断面積が、入射端から出射端へ向かって連続的に小さくなるのが好適であり、この場合には、光伝送体における光の損失が低減され得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の光伝送領域の断面積が、入射端から中間位置へ向かって連続的に小さくなり、中間位置から出射端へ向かって連続的に大きくなるのが好適であり、この場合にも、光伝送体における光の損失が低減され得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の入射端から出射端へ向かって光伝送領域の断面積の変化率の絶対値が一定であるのが好適であり、この場合にも、光伝送体における光の損失が低減され得る。また、光伝送体の光伝送領域の断面図形が全長に亘って相似である。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の光伝送領域の最大径をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小径をＤ_ｍｉｎとし、最大径地点と最小径地点との間の距離をＬ_０としたときに、「(Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_０≦０.０５」なる関係式が成り立つのが好適であり、この場合にも、光伝送体における光の損失が低減され得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の光伝送領域の最小径をＤ_ｍｉｎとし、出射端での光伝送領域の径をＤ_ｏｕｔとし、最小径地点と出射端との間の距離をＬ_１としたときに、「０.１２≦(Ｄ_ｏｕｔ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_１≦２.２」なる関係式が成り立つのが好適であり、この場合にも、光伝送体における光の損失が低減され得る。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光導波路の端面から出力した光が光伝送体の光伝送領域の最大径地点から最小径地点まで伝送されるに従って、その光の主光線上の位置が光伝送領域の断面中心に漸近するのが好適であり、この場合にも、光伝送体における光の損失が低減され得て、また、光伝送体の出射端から出力される光のＮＡが更に小さくなり得る。

また、本発明に係る光伝送体モジュールは、光導波路の他方の端面と光学的に結合され、波長範囲内の光を出力して光導波路に入力させる光源を更に備えるのが好適である。

本発明に係る光伝送体モジュールは、光伝送体の出射端から出力される光のＮＡを小さくすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
先ず、本発明に係る光伝送体モジュールの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール１０は、束ねられた７本の光ファイバ１１と光伝送体１２とを備える。

光伝送体１２は、入射端１２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端１２Ｂから出力する。光ファイバ１１は、光伝送体１２の入射端１２Ａに対向して配置された端面１１Ａを有する。光伝送体１２の入射端１２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端１２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ１１の端面１１Ａから出力して光伝送体１２の入射端１２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。

光伝送体１２の入射端１２Ａにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線は、光伝送体１２の出射端１２Ｂにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である。光伝送体１２の光伝送領域の断面積は、入射端１２Ａから出射端１２Ｂへ向かって連続的に小さくなる。

光伝送体１２の光伝送領域の最大径（入射端１２Ａでの径）をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小径（出射端１２Ｂでの径）をＤ_ｍｉｎとし、最大径地点（入射端１２Ａ）と最小径地点（出射端１２Ｂ）との間の距離をＬ_０としたときに、下記(1)式が成り立つのが好適である。

(Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_０≦０.０５ …(1)
光伝送体１２の光伝送領域の断面形状は円形であり、入射端１２Ａおよび出射端１２Ｂそれぞれの断面形状は相似である。光伝送体１２の光伝送領域は、石英ガラスからなっていてもよいし、内壁面に反射膜が形成された中空構造であってもよい。光伝送体１２は一体成型により作製されたものであるのも好適である。

光ファイバ１１の他方の端面と光学的に結合される光源（例えばレーザダイオード）が設けられるのが好適である。この光源から出力された光は、７本の光ファイバ１１により伝送された後に、各光ファイバ１１の端面１１Ａから出力されて、更に光伝送体１２の入射端１２Ａに入力する。光伝送体１２の入射端１２Ａに入力した光は、光伝送体１２の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端１２Ｂから出力される。

この光伝送体モジュール１０では、光伝送体１２の入射端１２Ａでの光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端１２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きく、光が光ファイバ１１の端面１１Ａから出力して光伝送体１２の入射端１２Ａに入力するときのＮＡが０.２５以下であることから、出射端１２Ｂから出力される光のＮＡが小さくなる。

図２および図３それぞれは、第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の光伝送体１２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。ここでは、７本の光ファイバ１１それぞれのクラッド径を１２５μｍとし、７本の光ファイバ１１それぞれのモードフィールド径を１０μｍとし、７本の光ファイバ１１それぞれの端面１１Ａから出力される光のＮＡを０.１とした。また、光伝送体１２の入射端１２Ａへ入力する光の入射角を０度とし、光伝送体１２の出射端１２Ｂにおける光伝送領域の径を４０μｍとした。累積光強度比率は、「出射光についてそのＮＡの範囲内に含まれる光強度の総和」と「入射光の強度」との比を意味する。

図２では、光伝送体１２の入射端１２Ａにおける光伝送領域の径を３７５μｍとして、入射端１２Ａと出射端１２Ｂとの間の距離Ｌ_０を４ｍｍ，６ｍｍ，８ｍｍおよび２０ｍｍそれぞれとした。図３では、入射端１２Ａと出射端１２Ｂとの間の距離Ｌ_０を４ｍｍとして、光伝送体１２の入射端１２Ａにおける光伝送領域の径を３７５μｍ，２４０μｍ，１５０μｍおよび９０μｍとした。

これらの図から判るように、入射端１２Ａと出射端１２Ｂとの間の距離Ｌ_０が長いほど、また、光伝送体１２の入射端１２Ａおよび出射端１２Ｂそれぞれにおける光伝送領域の径の差が小さいほど、同じ出力光強度で比較すると出力光のＮＡが小さい。光伝送体１２の入射端１２Ａにおける光伝送領域の径が２４０μｍであり、光伝送体１２の出射端１２Ｂにおける光伝送領域の径が４０μｍであるときには、入射端１２Ａと出射端１２Ｂとの間の距離Ｌ_０が４ｍｍであれば、すなわち、上記(1)式の関係式が成り立てば、出力光のＮＡが充分に小さい。

図４は、第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の光伝送体１２の出射端１２Ｂから出力される光の強度分布を示す図である。この図は、光伝送体１２の出射端１２Ｂから出力される光の光軸に垂直な何れかの面（以下「測定面」という。）における光強度分布を示す。同図の横軸は、測定面上にあって光軸と直交する直線（以下「測定直線」という。）上の位置を表す。測定面は、出射端１２Ｂの直近の面であってもよいし、出射端１２Ｂから所定距離だけ離れた面であってもよい。

同図に示されるように、光伝送領域内における光強度の最大値をＦ_ｍａｘと表し、光伝送領域内における光強度の最小値をＦ_ｍｉｎと表す。また、ピーク強度Ｆ_ｍａｘの８０％以上の光強度である範囲の幅をＷ_８０とし、ピーク強度Ｆ_ｍａｘの５０％以上の光強度である範囲の幅をＷ_５０とする。このとき、これらの比ｆ（＝Ｗ_８０／Ｗ_５０）をフラットトップ度と呼ぶ。そして、本実施形態では、光伝送体１２の出射端１２Ｂにおいて、または、出射端１２Ｂから２ｍｍだけ離れた測定面において、フラットトップ度ｆは０.５６７より大きいのが好適である。なお、測定面上の或る方位（または、或る範囲内の方位）の測定直線においてフラットトップ度ｆが０.５６７より大きければよく、測定面上の全ての方位の測定直線においてフラットトップ度ｆが０.５６７より大きいのが最も好ましい。

或いは、光伝送体１２の出射端１２Ｂの面が測定面であるとき、光伝送体１２の出射端１２Ｂにおける光伝送領域の断面内の光強度分布について、パラメータ値（(Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ)／Ｆ_ｍａｘ）が０.３以下であるのが好適である。このような場合にも、光伝送体１２の出射端１２Ｂから出力される光のフラットトップ度ｆが大きい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る光伝送体モジュールの第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る光伝送体モジュール２０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール２０は、並列配置された４本の光ファイバ２１と光伝送体２２とを備える。

光伝送体２２は、入射端２２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端２２Ｂから出力する。光ファイバ２１は、光伝送体２２の入射端２２Ａに対向して配置された端面２１Ａを有する。光伝送体２２の入射端２２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端２２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ２１の端面２１Ａから出力して光伝送体２２の入射端２２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。

光伝送体２２の入射端２２Ａにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線は、光伝送体２２の出射端２２Ｂにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である。光伝送体２２の光伝送領域の断面積は、入射端２２Ａから出射端２２Ｂへ向かって連続的に小さくなる。

光伝送体２２の光伝送領域の最大幅（入射端２２Ａでの幅）をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小幅（出射端２２Ｂでの幅）をＤ_ｍｉｎとし、最大幅地点（入射端２２Ａ）と最小幅地点（出射端２２Ｂ）との間の距離をＬ_０としたときに、上記(1)式が成り立つのが好適である。

光伝送体２２の光伝送領域の断面形状は矩形であり、入射端２２Ａおよび出射端２２Ｂそれぞれの断面形状は、一方の幅が一定である。すなわち、光伝送体２２は、互いに平行な２面を有している。光伝送体２２の光伝送領域は、石英ガラスからなっていてもよいし、内壁面に反射膜が形成された中空構造であってもよい。光伝送体２２は一体成型により作製されたものであるのも好適である。

光ファイバ２１の他方の端面と光学的に結合される光源（例えばレーザダイオード）が設けられるのが好適である。この光源から出力された光は、４本の光ファイバ２１により伝送された後に、各光ファイバ２１の端面２１Ａから出力されて、更に光伝送体２２の入射端２２Ａに入力する。光伝送体２２の入射端２２Ａに入力した光は、光伝送体２２の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端２２Ｂから出力される。

この光伝送体モジュール２０では、光伝送体２２の入射端２２Ａでの光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端２２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きく、光が光ファイバ２１の端面２１Ａから出力して光伝送体２２の入射端２２Ａに入力するときのＮＡが０.２５以下であることから、出射端２２Ｂから出力される光のＮＡが小さくなる。

本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、光伝送体２２の出射端２２Ｂにおいて、または、出射端２２Ｂから２ｍｍだけ離れた測定面において、フラットトップ度ｆは０.５６７より大きいのが好適である。或いは、光伝送体２２の出射端２２Ｂの面が測定面であるとき、光伝送体２２の出射端２２Ｂにおける光伝送領域の断面内の光強度分布について、パラメータ値（(Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ)／Ｆ_ｍａｘ）が０.３以下であるのが好適である。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る光伝送体モジュールの第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態に係る光伝送体モジュール３０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール３０は、束ねられた７本の光ファイバ３１と光伝送体３２とを備える。

光伝送体３２は、入射端３２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端３２Ｂから出力する。光ファイバ３１は、光伝送体３２の入射端３２Ａに対向して配置された端面３１Ａを有する。光伝送体３２の入射端３２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端３２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ３１の端面３１Ａから出力して光伝送体３２の入射端３２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。

光伝送体３２の入射端３２Ａにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線は、光伝送体３２の出射端３２Ｂにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である。光伝送体３２の光伝送領域の断面積は、入射端３２Ａから出射端３２Ｂへ向かって連続的に小さくなる。

光伝送体３２の光伝送領域の最大径（入射端３２Ａでの径）をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小径（出射端３２Ｂでの径）をＤ_ｍｉｎとし、最大径地点（入射端３２Ａ）と最小径地点（出射端３２Ｂ）との間の距離をＬ_０としたときに、上記 (1)式が成り立つのが好適である。

光伝送体３２は、複数の光ファイバを束ねて加熱延伸して製造されたものである。光伝送体３２の入射端では光伝送領域が複数に分割されているが、光伝送体３２の出射端では光伝送領域が１つになっている。光伝送体１２の光伝送領域は、石英ガラスからなる。

光ファイバ３１の他方の端面と光学的に結合される光源（例えばレーザダイオード）が設けられるのが好適である。この光源から出力された光は、７本の光ファイバ３１により伝送された後に、各光ファイバ３１の端面３１Ａから出力されて、更に光伝送体３２の入射端３２Ａに入力する。光伝送体３２の入射端３２Ａに入力した光は、光伝送体３２の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端３２Ｂから出力される。

この光伝送体モジュール３０では、光伝送体３２の入射端３２Ａでの光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端３２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きく、光が光ファイバ３１の端面３１Ａから出力して光伝送体３２の入射端３２Ａに入力するときのＮＡが０.２５以下であることから、出射端３２Ｂから出力される光のＮＡが小さくなる。

本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、光伝送体３２の出射端３２Ｂにおいて、または、出射端３２Ｂから２ｍｍだけ離れた測定面において、フラットトップ度ｆは０.５６７より大きいのが好適である。或いは、光伝送体３２の出射端３２Ｂの面が測定面であるとき、光伝送体３２の出射端３２Ｂにおける光伝送領域の断面内の光強度分布について、パラメータ値（(Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ)／Ｆ_ｍａｘ）が０.３以下であるのが好適である。

なお、本実施形態に係る光伝送モジュール３０は、７本の光ファイバ３１を束ねて、その一部を加熱し溶融・延伸して光伝送体３２を形成したものでもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る光伝送体モジュールの第４実施形態について説明する。図７は、第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール４０は、束ねられた７本の光ファイバ４１と光伝送体４２とを備える。

光伝送体４２は、入射端４２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端４２Ｂから出力する。光ファイバ４１は、光伝送体４２の入射端４２Ａに対向して配置された端面４１Ａを有する。光伝送体４２の入射端４２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端４２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ４１の端面４１Ａから出力して光伝送体４２の入射端４２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。

光伝送体４２の入射端４２Ａにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線は、光伝送体４２の出射端４２Ｂにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である。光伝送体４２の光伝送領域の断面積は、入射端４２Ａから中間位置４２Ｃへ向かって連続的に小さくなり、中間位置４２Ｃから出射端４２Ｂへ向かって連続的に大きくなる。

光伝送体４２の光伝送領域の最大径（入射端４２Ａでの径）をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小径（中間位置４２Ｃでの径）をＤ_ｍｉｎとし、出射端４２Ｂでの光伝送領域の径をＤ_ｏｕｔとし、最大径地点（入射端４２Ａ）と最小径地点（中間位置４２Ｃ）との間の距離をＬ_０とし、最小径地点（中間位置４２Ｃ）と出射端４２Ｂとの間の距離をＬ_１としたときに、上記 (1)式が成り立つのが好適であり、さらに、下記(2)式が成り立つのが好適である。

０.１２≦(Ｄ_ｏｕｔ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_１≦２.２ …(2)
光伝送体４２の光伝送領域の断面形状は円形であり、入射端４２Ａ，中間位置４２Ｃおよび出射端４２Ｂそれぞれの断面形状は相似である。光伝送体４２の光伝送領域は、石英ガラスからなっていてもよいし、内壁面に反射膜が形成された中空構造であってもよい。光伝送体４２は一体成型により作製されたものであるのも好適である。

光ファイバ４１の他方の端面と光学的に結合される光源（例えばレーザダイオード）が設けられるのが好適である。この光源から出力された光は、７本の光ファイバ４１により伝送された後に、各光ファイバ４１の端面４１Ａから出力されて、更に光伝送体４２の入射端４２Ａに入力する。光伝送体４２の入射端４２Ａに入力した光は、光伝送体４２の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端４２Ｂから出力される。

この光伝送体モジュール４０では、光伝送体４２の入射端４２Ａでの光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端４２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きく、光が光ファイバ４１の端面４１Ａから出力して光伝送体４２の入射端４２Ａに入力するときのＮＡが０.２５以下であることから、出射端４２Ｂから出力される光のＮＡが小さくなる。

図８および図９それぞれは、第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の光伝送体４２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。ここでは、７本の光ファイバ４１それぞれのクラッド径を１２５μｍとし、７本の光ファイバ４１それぞれのモードフィールド径を１０μｍとし、７本の光ファイバ４１それぞれの端面１１Ａから出力される光のＮＡを０.１とした。また、光伝送体４２の入射端４２Ａへ入力する光の入射角を０度とし、光伝送体４２の入射端４２Ａにおける光伝送領域の径Ｄ_ｍａｘを３７５μｍとし、中間位置４２Ｃにおける光伝送領域の径Ｄ_ｍｉｎを４０μｍとし、入射端４２Ａと中間位置４２Ｃとの間の距離Ｌ_０を４ｍｍとし、中間位置４２Ｃと出射端４２Ｂとの間の距離Ｌ_１を５０μｍとした。光伝送体４２の出射端４２Ｂにおける光伝送領域の径Ｄ_ｏｕｔを、図８では３７５μｍ，１００μｍ，８０μｍおよび６０μｍそれぞれとし、図９では５０μｍ，４６μｍ，４２μｍおよび４０.２μｍそれぞれとした。

図１０は、第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の光伝送体４２における累積光強度比率と出射端４２Ｂでの光伝送領域径Ｄ_ｏｕｔとの関係を示すグラフである。ここでは、出射端４２Ｂから出力される光のＮＡを０.８として、図８および図９から累積光強度比率を求めた。

図８〜図１０から判るように、出射端４２Ｂでの光伝送領域径Ｄ_ｏｕｔが６０μｍ〜８０μｍであるときに、同じ出力光強度で比較すると出力光のＮＡが最も小さい。上記(2)式が成り立てば、すなわち、出射端４２Ｂでの光伝送領域径Ｄ_ｏｕｔが４６μｍ〜１５０μｍであれば、出射端４２Ｂから出力される光のＮＡを０.８としたときに、累積光強度比率は９０％以上となる。

本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、光伝送体４２の出射端４２Ｂにおいて、または、出射端４２Ｂから２ｍｍだけ離れた測定面において、フラットトップ度ｆは０.５６７より大きいのが好適である。或いは、光伝送体４２の出射端４２Ｂの面が測定面であるとき、光伝送体４２の出射端４２Ｂにおける光伝送領域の断面内の光強度分布について、パラメータ値（(Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ)／Ｆ_ｍａｘ）が０.３以下であるのが好適である。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る光伝送体モジュールの第５実施形態について説明する。図１１は、第５実施形態に係る光伝送体モジュール５０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール５０は、配列配置された４本の光ファイバ５１と光伝送体５２とを備える。

光伝送体５２は、入射端５２Ａに入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端５２Ｂから出力する。光ファイバ５１は、光伝送体５２の入射端５２Ａに対向して配置された端面５１Ａを有する。光伝送体５２の入射端５２Ａでの光伝送領域の断面積は、１ｍｍ^２以下であって、出射端５２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きい。波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が光ファイバ５１の端面５１Ａから出力して光伝送体５２の入射端５２Ａに入力するときのＮＡは０.２５以下である。

光伝送体５２の入射端５２Ａにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線は、光伝送体５２の出射端５２Ｂにおいて光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である。光伝送体５２の光伝送領域の断面積は、入射端５２Ａから中間位置５２Ｃへ向かって連続的に小さくなり、中間位置５２Ｃから出射端５２Ｂへ向かって連続的に大きくなる。

光伝送体５２の光伝送領域の最大幅（入射端５２Ａでの幅）をＤ_ｍａｘとし、光伝送領域の最小幅（中間位置５２Ｃでの幅）をＤ_ｍｉｎとし、出射端５２Ｂでの光伝送領域の幅をＤ_ｏｕｔとし、最大幅地点（入射端５２Ａ）と最小幅地点（中間位置５２Ｃ）との間の距離をＬ_０とし、最小幅地点（中間位置５２Ｃ）と出射端５２Ｂとの間の距離をＬ_１としたときに、上記 (1)式が成り立つのが好適であり、さらに、上記(2)式が成り立つのが好適である。

光伝送体５２の光伝送領域の断面形状は矩形であり、入射端５２Ａ，中間位置５２Ｃおよび出射端５２Ｂそれぞれの断面形状は、一方の幅が一定である。すなわち、光伝送体５２は、互いに平行な２面を有している。光伝送体５２の光伝送領域は、石英ガラスからなっていてもよいし、内壁面に反射膜が形成された中空構造であってもよい。光伝送体５２は一体成型により作製されたものであるのも好適である。

光ファイバ５１の他方の端面と光学的に結合される光源（例えばレーザダイオード）が設けられるのが好適である。この光源から出力された光は、４本の光ファイバ５１により伝送された後に、各光ファイバ５１の端面５１Ａから出力されて、更に光伝送体５２の入射端５２Ａに入力する。光伝送体５２の入射端５２Ａに入力した光は、光伝送体５２の光伝送領域に閉じ込められて伝送され、出射端５２Ｂから出力される。

この光伝送体モジュール５０では、光伝送体５２の入射端５２Ａでの光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって出射端５２Ｂでの光伝送領域の断面積より大きく、光が光ファイバ５１の端面５１Ａから出力して光伝送体５２の入射端５２Ａに入力するときのＮＡが０.２５以下であることから、出射端５２Ｂから出力される光のＮＡが小さくなる。

本実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、光伝送体５２の出射端５２Ｂにおいて、または、出射端５２Ｂから２ｍｍだけ離れた測定面において、フラットトップ度ｆは０.５６７より大きいのが好適である。或いは、光伝送体５２の出射端５２Ｂの面が測定面であるとき、光伝送体５２の出射端５２Ｂにおける光伝送領域の断面内の光強度分布について、パラメータ値（(Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ)／Ｆ_ｍａｘ）が０.３以下であるのが好適である。

（第６実施形態）
次に、本発明に係る光伝送体モジュールの第６実施形態について説明する。図１２は、第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０の構成図である。この図に示される光伝送体モジュール６０は、７本の光ファイバ６１と光伝送体６２とを備える。

前述の第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０（図１）と比較すると、この第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０は、７本の光ファイバ６１が互いに平行ではない点で相違する。すなわち、この第６実施形態では、光ファイバ６１および光伝送体６２それぞれの光軸が必ずしも平行とはなっておらず、光ファイバ６１の端面６１Ａから出力した光が光伝送体６２の光伝送領域の最大径地点（入射端６２Ａ）から最小径地点（出射端６２Ｂ）まで伝送されるに従って、その光の主光線上の位置が光伝送領域の断面中心に漸近する。

図１３は、第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０に含まれる光伝送体６２の断面図である。光ファイバ６１の端面６１Ａから出力した光の主光線Ａは、光伝送体６２の出射端６２Ｂにおいて光伝送領域の中心を通過するものとし、そのとき、光伝送体６２の入射端６２Ａを通過する位置と光軸Ｂとの間の距離がＬ_２であるとする。光伝送体４２において下記(3)式で表される角度θだけ傾いて主光線が進むように、光ファイバ６１の光軸が設定されている。

０≦θ≦tan^-1(Ｌ_２／Ｌ_０) …(3)
図１４は、第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０の光伝送体６２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。ここでは、光伝送体６２の入射端６２Ａの径を２４０μｍとし、光伝送体６２の出射端６２Ｂの径を４０μｍとし、光伝送体６２の入射端６２Ａと出射端６２Ｂとの間の距離Ｌ_０を４ｍｍとし、主光線が光伝送体６２の入射端６２Ａを通過する位置と光軸Ｂとの間の距離Ｌ_２を８０μｍとして、角度θを１.１５度とした。また、この図には、比較のために、第１実施形態の場合についても示されている。この図から判るように、第１実施形態の場合と比較して、第６実施形態の場合では、同じ出力光強度で比較すると出力光のＮＡが小さい。

第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の構成図である。 第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の光伝送体１２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の光伝送体１２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送体モジュール１０の光伝送体１２の出射端１２Ｂから出力される光の強度分布を示す図である。 第２実施形態に係る光伝送体モジュール２０の構成図である。 第３実施形態に係る光伝送体モジュール３０の構成図である。 第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の構成図である。 第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の光伝送体４２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。 第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の光伝送体４２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。 第４実施形態に係る光伝送体モジュール４０の光伝送体４２における累積光強度比率と出射端４２Ｂでの光伝送領域径Ｄ_ｏｕｔとの関係を示すグラフである。 第５実施形態に係る光伝送体モジュール５０の構成図である。 第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０の構成図である。 第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０に含まれる光伝送体６２の断面図である。 第６実施形態に係る光伝送体モジュール６０の光伝送体６２における累積光強度比率と出力光のＮＡとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…光伝送体モジュール、１１…光ファイバ、１２…光伝送体、２０…光伝送体モジュール、２１…光ファイバ、２２…光伝送体、３０…光伝送体モジュール、３１…光ファイバ、３２…光伝送体、４０…光伝送体モジュール、４１…光ファイバ、４２…光伝送体、５０…光伝送体モジュール、５１…光ファイバ、５２…光伝送体、６０…光伝送体モジュール、６１…光ファイバ、６２…光伝送体。

Claims (12)

1. 入射端に入力した光を光伝送領域に閉じ込めて伝送し出射端から出力する光伝送体と、前記光伝送体の入射端に対向して配置された端面を有する複数の光導波路と、を備え、
   前記光伝送体の前記入射端での光伝送領域の断面積が１ｍｍ^２以下であって前記出射端での光伝送領域の断面積より大きく、
   波長範囲３９０ｎｍ〜９００ｎｍ内の光が前記光導波路の前記端面から出力して前記光伝送体の前記入射端に入力するときのＮＡが０.２５以下である、
   ことを特徴とする光伝送体モジュール。
2. 前記光伝送体の前記入射端において前記光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直な直線が、前記光伝送体の前記出射端において前記光伝送領域の重心を通り当該断面に垂直である、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
3. 前記光伝送体の前記光伝送領域が中空であって、その中空の内壁面に反射膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
4. 前記光伝送体が複数の光ファイバを束ねて加熱延伸したものである、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
5. 前記光伝送体の前記光伝送領域の断面積が、前記入射端から前記出射端へ向かって連続的に小さくなる、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
6. 前記光伝送体の前記光伝送領域の断面積が、前記入射端から中間位置へ向かって連続的に小さくなり、前記中間位置から前記出射端へ向かって連続的に大きくなる、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
7. 前記光伝送体の前記入射端から前記出射端へ向かって前記光伝送領域の断面積の変化率の絶対値が一定である、ことを特徴とする請求項５または６に記載の光伝送体モジュール。
8. 前記光伝送体の前記光伝送領域の断面図形が全長に亘って相似である、ことを特徴とする請求項５または６に記載の光伝送体モジュール。
9. 前記光伝送体の前記光伝送領域の最大径をＤ_ｍａｘとし、前記光伝送領域の最小径をＤ_ｍｉｎとし、最大径地点と最小径地点との間の距離をＬ_０としたときに、「(Ｄ_ｍａｘ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_０≦０.０５」なる関係式が成り立つ、ことを特徴とする請求項５または６に記載の光伝送体モジュール。
10. 前記光伝送体の前記光伝送領域の最小径をＤ_ｍｉｎとし、前記出射端での前記光伝送領域の径をＤ_ｏｕｔとし、最小径地点と前記出射端との間の距離をＬ_１としたときに、「０.１２≦(Ｄ_ｏｕｔ−Ｄ_ｍｉｎ)／Ｌ_１≦２.２」なる関係式が成り立つ、ことを特徴とする請求項６記載の光伝送体モジュール。
11. 前記光導波路の前記端面から出力した光が前記光伝送体の前記光伝送領域の最大径地点から最小径地点まで伝送されるに従って、その光の主光線上の位置が前記光伝送領域の断面中心に漸近する、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
12. 前記光導波路の他方の端面と光学的に結合され、前記波長範囲内の光を出力して前記光導波路に入力させる光源を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送体モジュール。
    

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