JP2005241822A - 融着光部品、融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品を提供する。
【解決手段】ロッドレンズ2の端面と光ファイバ3の端面に少なくとも1光束のレーザ光5を照射することによりロッドレンズ2の端面と光ファイバ3の端面とを融着させるレーザ発振器4と、融着を行うにあたって、レーザ光5の照射によりロッドレンズ2の光ファイバ3側の端部に生ずる形状変化を観測するCCDカメラ9と、CCDカメラ9の観測結果に基づいてレーザ発振器4を制御し、ロッドレンズ2の光ファイバ3側の端部に湾曲面を形成させる制御部11とを設ける。
【選択図】図1
【解決手段】ロッドレンズ2の端面と光ファイバ3の端面に少なくとも1光束のレーザ光5を照射することによりロッドレンズ2の端面と光ファイバ3の端面とを融着させるレーザ発振器4と、融着を行うにあたって、レーザ光5の照射によりロッドレンズ2の光ファイバ3側の端部に生ずる形状変化を観測するCCDカメラ9と、CCDカメラ9の観測結果に基づいてレーザ発振器4を制御し、ロッドレンズ2の光ファイバ3側の端部に湾曲面を形成させる制御部11とを設ける。
【選択図】図1
Description
本発明は、ロッドレンズやプリズム等の光機能素子又は光ファイバを含む光部品同士を融着接続した融着光部品、この融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置に関する。
はじめに以降の説明おいて用いる用語の定義付けを行う。
まず、光機能素子とは、ロッドレンズやプリズム等の総称である。また、光部品とは、少なくとも1個の光機能素子又は少なくとも1本の光ファイバを指す。また、融着光部品とは、上記の光部品同士を融着接続したものである。
まず、光機能素子とは、ロッドレンズやプリズム等の総称である。また、光部品とは、少なくとも1個の光機能素子又は少なくとも1本の光ファイバを指す。また、融着光部品とは、上記の光部品同士を融着接続したものである。
この融着光部品の一例としては、ロッドレンズ(第1の光部品)に光ファイバ(第2の光部品)を接続した光ファイバコリメータが挙げられる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
上記の従来技術においては、光機能素子と光ファイバにレーザ光を照射し、これらを融着接続する方法が用いられている。
特許2002−372604号公報
米国特許第6360039号公報
しかしながら、光機能素子と光ファイバを融着接続するにあたって、レーザの照射光量や照射時間等が不充分であると、光機能素子の光ファイバ側の端部(融着部)が充分に融解していない状態で両者が接続されてしまう。
この場合、融着部が充分な引張り強度を有していないため、ピグテイル部(光ファイバ)等に引張り応力が作用した際に、融着部が破断してしまう場合があり、充分な機械的信頼性を有しているとはいえない。
また、上記の機械的信頼性は、照射光量の増加や照射時間の延長等により確保することも可能であるが、これらが過多であると、光機能素子が過剰に融解し、屈折率等の光学特性が変化してしまうため、出射光の配光分布がガウシアン分布から大きくずれ、結合損失が増加してしまう。したがって、良好な光学特性を得ることができない。
このような事情に鑑み本発明は、良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品、ならびに前記の融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、直径が第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品とを備え、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着され、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、湾曲面上の第1の点と湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の発明において、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から第1の光部品と第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と湾曲面とが交わる第1の点と、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項4に記載の本発明は、第1の光ファイバと、直径が第1の光ファイバより大である第2の光ファイバとを備え、第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とが融着され、第2の光ファイバにおける第1の光ファイバ側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項5に記載の本発明は、第1の光機能素子と、直径が第1の光機能素子より大である第2の光機能素子とを備え、第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とが融着され、第2の光機能素子における第1の光機能素子側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項6に記載の本発明は、1本の光ファイバからなる第1の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着され、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項7に記載の本発明は、1個の光機能素子からなる第1の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着され、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されていることを要旨とする。
請求項8に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、直径が第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品とを備え、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項9に記載の本発明は、請求項8に記載の発明において、融着を行うにあたって、湾曲面上の第1の点と湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項10に記載の本発明は、請求項8又は9に記載の発明において、融着を行うにあたって、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から第1の光部品と第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と湾曲面とが交わる第1の点と、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項11に記載の本発明は、第1の光ファイバと、直径が第1の光ファイバより大である第2の光ファイバとを備え、第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とを加熱することにより第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とを融着させ、加熱されることにより第1の光ファイバと第2の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第2の光ファイバにおける第1の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項12に記載の本発明は、第1の光機能素子と、直径が第1の光機能素子より大である第2の光機能素子とを備え、第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とを加熱することにより第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とを融着させ、加熱されることにより第1の光機能素子と第2の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第2の光機能素子における第1の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項13に本発明は、1本の光ファイバからなる第1の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項14に記載の本発明は、1個の光機能素子からなる第1の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させ、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項15に記載の本発明は、並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、直径が第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品とを備え、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
請求項16に記載の本発明は、請求項15に記載の発明において、観測制御手段は、融着手段に融着を行わせるにあたって、湾曲面上の第1の点と湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項17に記載の本発明は、請求項15又は16に記載の発明において、観測制御手段は、融着手段に融着を行わせるにあたって、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から第1の光部品と第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と湾曲面とが交わる第1の点と、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように湾曲面を形成させることを要旨とする。
請求項18に記載の本発明は、第1の光ファイバと、直径が第1の光ファイバより大である第2の光ファイバとを備え、第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とを加熱することにより第1の光ファイバの端面と第2の光ファイバの端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第1の光ファイバと第2の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第2の光ファイバにおける第1の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
請求項19に記載の本発明は、第1の光機能素子と、直径が第1の光機能素子より大である第2の光機能素子とを備え、第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とを加熱することにより第1の光機能素子の端面と第2の光機能素子の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第1の光機能素子と第2の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第2の光機能素子における第1の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
請求項20に記載の本発明は、1本の光ファイバからなる第1の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品とを備え、光ファイバ全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
請求項21に記載の本発明は、1個の光機能素子からなる第1の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品とを備え、光機能素子全ての直径が同一であり、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを加熱することにより第1の光部品の端面と第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、加熱されることにより第1の光部品と第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、観測結果に基づいて融着手段を制御し、第2の光部品における第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段とを備えることを要旨とする。
本発明においては、光部品同士を融着接続するにあたって、一方の光部品における他方の光部品側の端部に湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
また、湾曲面上の第1の点と湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
また、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から第1の光部品と第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と湾曲面とが交わる第1の点と、第1の光部品の長手方向に平行、且つ第1の光部品の外周面から半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように上記の湾曲面を形成させるため、良好な光学特性を実現し、且つ充分な融着強度を確保することができる。
また、充分な融着強度が確保されているため、引張りスクリーニング試験を行う必要がなくなり、製造工数を削減できる。
また、光学特性の測定が不要となるため製造工数の削減が可能となる。
以上の点から、良好な光学特性を有し、且つ機械的信頼性が向上された融着光部品、ならびにこの融着光部品を製造するための融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置を提供することが可能となる。
以下、図面を用いつつ本発明の融着光部品、融着光部品製造方法及び融着光部品製造装置についての説明を行う。
本発明は、光部品同士を融着接続するにあたって、充分な引張り強度と良好な光学特性を両立させるものであるが、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。
本発明は、光部品同士を融着接続するにあたって、充分な引張り強度と良好な光学特性を両立させるものであるが、以下の実施例は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施例を採用することが可能であるが、これらの実施例も本発明の範囲に含まれる。
また、実施例を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。
図1は、本発明の一実施例に係る融着光部品製造装置1の構成を示す図である。
なお、本実施例においては、融着光部品として光ファイバコリメータを作製する場合を示す。この光ファイバコリメータは、光ファイバ中を伝搬してきた信号光を拡散させることなく、平行光として自由空間に取り出すためのものである。
なお、本実施例においては、融着光部品として光ファイバコリメータを作製する場合を示す。この光ファイバコリメータは、光ファイバ中を伝搬してきた信号光を拡散させることなく、平行光として自由空間に取り出すためのものである。
融着光部品製造装置1は、CO2レーザ光5(以下、レーザ光5とする)を出力するレーザ発振器4と、このレーザ光5を二分岐するハーフミラー6と、レーザ光5を全反射する全反射ミラー7と、レーザ光5の光束径を絞る集光レンズ8と、CCD(Charge Coupled Device)カメラ9a及び9b(以下、適宜これらを“CCDカメラ9”と総称する)と、演算部10と、制御部11とを少なくとも有する。
この融着光部品製造装置1により作製されるコリメートレンズの構成要素であり、融着接続されるロッドレンズ2(第1の光部品)及び2本の光ファイバ3(第2の光部品)は、この装置内に図示しない固定具により其々固定される。
上記の固定具は、可動式であり、これによりロッドレンズ2と光ファイバ3の位置合わせが行われる。
また、並列配置された2本の光ファイバ3の端面は、ロッドレンズ2の端面に対向且つ接触した状態で配置されている。なお、ロッドレンズ2に対向配置されている光ファイバ3の先端部は、被覆が一定長剥がされて光ファイバ素線が露出されている。
上記のハーフミラー6は、レーザ発振器4の出射口近傍に配置され、出力されたレーザ光を50%ずつに分岐させるものである。全反射ミラー7は、ハーフミラー6で分岐された2本(光束)のレーザ光5をロッドレンズ2と光ファイバ3の接触部にまで等距離で反射させながら伝播させる。なお、レーザ光の波長は、例えば10、6μmである。
また、CCDカメラ9は、レーザ光5の照射により加熱され、これにより融解するロッドレンズ2及び光ファイバ3の接触部分、つまり融着接続部分の形状変化を観測する。
演算部10は、CCDカメラ9の観測結果を数値化し、制御部11は、演算部10により数値化されたデータに基いて、レーザ発振器4のレーザ照射のON・OFF、照射強度照射時間及び照射強度を制御する。さらに、制御部11は、上記の固定具の位置、つまりロッドレンズ2及び光ファイバ3の位置も制御する。
なお、上記の融着接続部分の形状観測等の詳細は後述する。
なお、上記の融着接続部分の形状観測等の詳細は後述する。
また、本実施例においては、ロッドレンズ2の主成分は石英ガラスであり、その直径は約400μm、光ファイバ3の直径は約125μmである場合を例とする。また、光ファイバ3の数量は自由に変更可能であり、1本や3本以上とすることもできる。
また、従来の技術、特に上記の引用文献2に記載の技術においては、接続を行うにあたって、光学特性に影響を与えることを防止するために、接続部分に湾曲面が形成されないようにしている。
しかし、本発明においては、ロッドレンズ2と光ファイバ3を融着させるにあたって、ロッドレンズ2の光ファイバ3側の端部に湾曲面を形成させることにより充分な融着強度を確保する。また、この湾曲面は、光学特性に影響を与えないように形成される。
なお、上記の湾曲面の詳細については後述する。
なお、上記の湾曲面の詳細については後述する。
CCDカメラ9a及び9bは、上記の湾曲面の生成状況を観測するためのものであり、図2に示すように、ロッドレンズ2及び3を互いに直交する2方向から観測可能な位置に配置されている。
また、上記のように配置されたCCDカメラ9a及び9bは、図3に示すように、レーザ光5がロッドレンズ2及び光ファイバ3に照射された際のA及びBの部分の形状変化を観測することにより湾曲面の生成状況を観測する。
なお、上記のレーザ発振器は請求項に記載の融着手段に含まれる。
なお、上記のレーザ発振器は請求項に記載の融着手段に含まれる。
図4(a)から(f)は、レーザ照射により与えられた熱量と融着接続部の形状との関係を示す図である。なお、図4(b)、(d)及び(f)の横軸及び縦軸の単位はμmである。
図4(a)及び(b)は、与えられた熱量が不足している場合を示しており、この場合は、湾曲面が充分に生成されていないため、ロッドレンズ2と光ファイバ3が融着されない場合や、融着されていても融着強度が弱い場合がある。
なお、この場合はさらにレーザ光5を照射することにより湾曲面を適切化する。
なお、この場合はさらにレーザ光5を照射することにより湾曲面を適切化する。
図4(c)及び(d)は、与えらえた熱量が適切である場合を示しており、湾曲面が適切な形状で生成されており、このため、融着強度が確保され、且つ光学特性に深刻な影響も生じない。
図4(e)及び(f)は、与えられた熱量が過多である場合を示しており、端部が過剰に融解しているため、光学特性に深刻な影響が生ずる。
また、上記の熱量は、図1のレーザ光5の光束(ビーム)径、照射強度、照射時間、照射角度等を調整することにより変更可能であり、本実施例においては、適切な熱量をロッドレンズ2と光ファイバ3の接触部に与えるにあたって、レーザ光5の光束径を約3.5mm以下、照射強度を約0.5Wから約3.5Wの範囲内、照射時間を約2秒から約15秒の範囲内、照射角度を約25°から約70°の範囲内に設定した。
また、本発明においては、適正な熱量が与えられて適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを湾曲面の「傾き(傾き角度)」を指標として判断する。
この傾きは、図1のCCDカメラ9により得られた画像画像データを基に演算部10により求められる。
なお、上記のCCDカメラ9、演算部10及び制御部11は請求項に記載の観測制御手段に含まれる。
なお、上記のCCDカメラ9、演算部10及び制御部11は請求項に記載の観測制御手段に含まれる。
次に、図5を参照しつつ上記の傾きの詳細について説明する。
本発明における傾きとは、図中の点Dと点Hとを結ぶ直線Gの光ファイバ3の外周面に対する傾きθを指す。
本発明における傾きとは、図中の点Dと点Hとを結ぶ直線Gの光ファイバ3の外周面に対する傾きθを指す。
上記の点Dは、光ファイバ3の長手方向に平行、且つ光ファイバ3の外周面からレンズとファイバの半径差の1/3(1/3Δ)の距離分離隔した直線Cと湾曲面Fとが交わる点である。
なお、ここでいう半径差とは、上記のCCDカメラ9から観測された画像における見かけ上のレンズ外径と、同じく見かけ上のファイバ外径(本実施例においては2本の光ファイバを1本とみなす)との差に1/2を乗じた値を指す。
また、点Hは、光ファイバ3の長手方向に平行、且つ光ファイバ3の外周面からレンズとファイバ半径差の2/3(2/3Δ)の距離分離隔した直線Eと湾曲面Fとが交わる点である。
次に、図6を参照しつつ図4に示した湾曲面の形状と傾き角度の関係について説明する。
図中のHは、適切な湾曲形状を示しているが、熱量が少ない場合(線K、L及びM)は、ロッドレンズ2と光ファイバ3の外径差が残ったまま階段状になっており、前記の傾きは約90°となる。
図中のHは、適切な湾曲形状を示しているが、熱量が少ない場合(線K、L及びM)は、ロッドレンズ2と光ファイバ3の外径差が残ったまま階段状になっており、前記の傾きは約90°となる。
これに対して、熱量が多い場合(線N、O、P、Q、R及びS)は、端部の角が過度に融解しており、光ファイバ3からロッドレンズ2の外径まで緩やかなテーパ状になっている様子が確認でき、傾きは約30°以上約40°未満となる。
次に、ロッドレンズ2の端部における湾曲面の適切な傾き角度について説明する。
図7に示すとおり、挿入損失が充分に小さくなる(約0.3dB以下)際の傾き角度は、40°以上である。
図7に示すとおり、挿入損失が充分に小さくなる(約0.3dB以下)際の傾き角度は、40°以上である。
また、角度が70度以上の場合においては、引張強度が弱くなる(450gf以下)ことがある。
したがって、上記の点から、充分な引張り強度を確保しつつ良好な光学特性を得る為には、融着接続部におけるロッドレンズ2の湾曲面の傾き角度が約40°から約70°の範囲内にあれば良いと判断することができる。
また、上記のように融着強度を保証できるので、引張りスクリーニング試験を行う必要がなくなり、製造工数の削減が可能となる。
また、光学特性の測定が不要となるため製造工数の削減が可能となる。
また、演算部10により求められた傾き角度が所定の範囲内にない場合、制御部11は、照射時間あるいは照射強度が不足していたと判断し、次回の融着接続実行時にこれらを補正する。
なお、上記の実施例においては、第1の光部品が1個のロッドレンズ2であり、第2の光部品が2本の光ファイバ3である場合を示したが、これに限定されない。
例えば、図8(a)に示すように、第1の光部品と第2の光部品の其々が1個のロッドレンズ2あるいは1本の光ファイバ3であり、第1の光部品と第2の光部品の直径が異なる場合にも本発明は適用可能である。なお、この場合、図中のU及びVの部分の形状変化を観測する。
また、図8(b)に示すように、第1の光部品が1個のロッドレンズ2あるいは1本の光ファイバ3であり、第2の光部品が並列配置された少なくとも2個のロッドレンズ2あるいは少なくとも2本の光ファイバ3であり、さらに全てのロッドレンズ2あるいは全ての光ファイバ3の直径が同一である場合にも本発明は適用可能である。なお、この場合、図中のW及びXの部分の形状変化を観測する。
また、上記の実施例において、図1のロッドレンズ2と光ファイバ3の接触部に与えられた熱量が多い場合、ロッドレンズ2の融解量が増加し、この融解部分が融解した光ファイバ3側に移動し、融着部分付近が太くなるため、この光ファイバ3の外径の変化を観測し、これに基づいて融着の際の熱量調整ならびに湾曲面の生成を行う構成とすることもできる。
また、上記の実施例においては、レンズの融解状態を観測し、適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断するにあたって、湾曲面の傾きを指標として用いる場合を示したが、これに限定されず、ロッドレンズ2の端部の融解状態を一般的に数値化する方法であれば、様々なパラメータを用いることができる。
例えば、図5に示した点Dと点Hの位置関係、つまり2点間の距離や角度を指標として適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
また、図5に示したIの部分とJの部分との面積比を求め、これの変化を指標として適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
また、図6の円Tに囲まれた部分に着目し、この部分の面積の増加の程度や傾きを観測することにより適切な形状の湾曲面が生成されているか否かを判断する構成とすることもできる。
また、図1に示した融着光部品製造装置1は、光ファイバ3の一方に試験光を入射させる光源、ロッドレンズ2の光ファイバ3側とは反対の端面に設けられ、光ファイバ3及びロッドレンズ2内を伝播し、外部出射された試験光を反射させる反射板、この反射板により反射され、ロッドレンズ2及びもう一方の光ファイバ3内を伝播し、外部に出射された試験光を検出するパワーメータ等を有する構成とすることもできる。
上記の構成をとることにより、例えば、ロッドレンズ2の光学特性を計測しながら湾曲面の生成を行うことが可能となる。
また、ロッドレンズ2と光ファイバ3を融着させるにあたっては、両者は接触させる前に、ロッドレンズ2を一旦融解させ、その後に光ファイバ3を接触させてから、融着接続の本作業を実施することも可能であるし、事前にロッドレンズ2を融解させずに、作業の初期段階から両者を接触させておくことも可能である。
なお、上記の実施例においては、融着手段としてレーザ発振器4を有する場合を示したが、これに限定されず、レーザ発振器4に代えてアーク放電溶接機等を有する構成とすることもできる。
また、上記の融着光部品製造装置により作製された融着光部品、融着光部品製造装置を用いた融着光部品製造方法も本発明の範囲に含まれる。
1 融着光部品製造装置
2 ロッドレンズ
3 光ファイバ
4 レーザ発振器
5 レーザ光
6 ハーフミラー
7 全反射ミラー
8 集光レンズ
9a、9b CCDカメラ
10 演算部
11 制御部
2 ロッドレンズ
3 光ファイバ
4 レーザ発振器
5 レーザ光
6 ハーフミラー
7 全反射ミラー
8 集光レンズ
9a、9b CCDカメラ
10 演算部
11 制御部
Claims (21)
- 並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、
直径が前記第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品と
を備え、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着され、
前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。 - 前記湾曲面上の第1の点と該湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように該湾曲面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の融着光部品。
- 前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から該第1の光部品と該第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と前記湾曲面とが交わる第1の点と、前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から前記半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と前記湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように該湾曲面が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の融着光部品。
- 第1の光ファイバと、
直径が前記第1の光ファイバより大である第2の光ファイバと
を備え、
前記第1の光ファイバの端面と前記第2の光ファイバの端面とが融着され、
前記第2の光ファイバにおける前記第1の光ファイバ側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。 - 第1の光機能素子と、
直径が前記第1の光機能素子より大である第2の光機能素子と
を備え、
前記第1の光機能素子の端面と前記第2の光機能素子の端面とが融着され、
前記第2の光機能素子における前記第1の光機能素子側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。 - 1本の光ファイバからなる第1の光部品と、
並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品と
を備え、
前記光ファイバ全ての直径が同一であり、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着され、
前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。 - 1個の光機能素子からなる第1の光部品と、
並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品と
を備え、
前記光機能素子全ての直径が同一であり、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着され、
前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面が形成されている
ことを特徴とする融着光部品。 - 並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、直径が前記第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品とを備え、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。 - 前記融着を行うにあたって、前記湾曲面上の第1の点と該湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように前記湾曲面を形成させることを特徴とする請求項8に記載の融着光部品製造方法。
- 前記融着を行うにあたって、前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から該第1の光部品と該第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と前記湾曲面とが交わる第1の点と、前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から前記半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と前記湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように該湾曲面を形成させることを特徴とする請求項8又は9に記載の融着光部品製造方法。
- 第1の光ファイバと、直径が前記第1の光ファイバより大である第2の光ファイバとを備え、前記第1の光ファイバの端面と前記第2の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第1の光ファイバの端面と前記第2の光ファイバの端面とを加熱することにより該第1の光ファイバの端面と該第2の光ファイバの端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第2の光ファイバにおける前記第1の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。 - 第1の光機能素子と、直径が前記第1の光機能素子より大である第2の光機能素子とを備え、前記第1の光機能素子の端面と前記第2の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第1の光機能素子の端面と前記第2の光機能素子の端面とを加熱することにより該第1の光機能素子の端面と該第2の光機能素子の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第1の光機能素子と前記第2の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第2の光機能素子における前記第1の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。 - 1本の光ファイバからなる第1の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品とを備え、前記光ファイバ全ての直径が同一であり、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。 - 1個の光機能素子からなる第1の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品とを備え、前記光機能素子全ての直径が同一であり、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造方法であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させ、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、
該観測結果に基づいて、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる
ことを特徴とする融着光部品製造方法。 - 並列配置された複数本の光ファイバからなる第1の光部品と、直径が前記第1の光部品より大である光機能素子からなる第2の光部品とを備え、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。 - 前記観測制御手段は、前記融着手段に前記融着を行わせるにあたって、前記湾曲面上の第1の点と該湾曲面上の第2の点とを結ぶ直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が所定の範囲内に収まるように前記湾曲面を形成させることを特徴とする請求項15に記載の融着光部品製造装置。
- 前記観測制御手段は、前記融着手段に前記融着を行わせるにあたって、前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から該第1の光部品と該第2の光部品の半径差の約1/3の距離分離隔した第1の直線と前記湾曲面とが交わる第1の点と、前記第1の光部品の長手方向に平行、且つ該第1の光部品の外周面から前記半径差の約2/3の距離分離隔した第2の直線と前記湾曲面とが交わる第2の点とを結ぶ第3の直線の前記第1の光部品の外周面に対する傾き角度が約40°から約70°の範囲内に収まるように該湾曲面を形成させることを特徴とする請求項15又は16に記載の融着光部品製造装置。
- 第1の光ファイバと、直径が前記第1の光ファイバより大である第2の光ファイバとを備え、前記第1の光ファイバの端面と前記第2の光ファイバの端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第1の光ファイバの端面と前記第2の光ファイバの端面とを加熱することにより該第1の光ファイバの端面と該第2の光ファイバの端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバに生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第2の光ファイバにおける前記第1の光ファイバ側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。 - 第1の光機能素子と、直径が前記第1の光機能素子より大である第2の光機能素子とを備え、前記第1の光機能素子の端面と前記第2の光機能素子の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第1の光機能素子の端面と前記第2の光機能素子の端面とを加熱することにより該第1の光機能素子の端面と該第2の光機能素子の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第1の光機能素子と前記第2の光機能素子に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第2の光機能素子における前記第1の光機能素子側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。 - 1本の光ファイバからなる第1の光部品と、並列配置された複数本の光ファイバからなる第2の光部品とを備え、前記光ファイバ全ての直径が同一であり、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。 - 1個の光機能素子からなる第1の光部品と、並列配置された複数個の光機能素子からなる第2の光部品とを備え、前記光機能素子全ての直径が同一であり、前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とが融着された融着光部品を製造するための融着光部品製造装置であって、
前記第1の光部品の端面と前記第2の光部品の端面とを加熱することにより該第1の光部品の端面と該第2の光部品の端面とを融着させる融着手段と、
前記加熱されることにより前記第1の光部品と前記第2の光部品に生ずる形状変化を観測し、該観測結果に基づいて前記融着手段を制御し、前記第2の光部品における前記第1の光部品側の端部に湾曲面を形成させる観測制御手段と
を備えることを特徴とする融着光部品製造装置。
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