JP2007121502A - 光部品、発光装置、光部品の製造方法 - Google Patents
光部品、発光装置、光部品の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 光部品である。この光部品は、光ファイバ7の出射側の端部に取り付けられるフェルール1と、蛍光物質を含む蛍光物質含有部材4と、光ファイバ7の出射側の端部と蛍光物質含有部材4との間、またはフェルール1と蛍光物質含有部材4との間、に設けられた反射手段5と、蛍光物質含有部材4およびフェルール1を封止する封止部材6と、を備えている。
【選択図】 図1
Description
そこで、本発明は、フレネル反射を低減させる光学膜を形成するという手段とは異なる手段によって光出力を向上させる光部品、発光装置、および光部品の製造方法を提供することを目的とする。
図1(a)に示すように、本発明の実施の形態に係る光部品は、光ファイバ7の出射側の端部に取り付けられるフェルール1と、蛍光物質を含む蛍光物質含有部材4と、光ファイバ7の出射側の端部と蛍光物質含有部材4との間、またはフェルール1と蛍光物質含有部材4との間、に設けられた反射手段5と、蛍光物質含有部材4およびフェルール1を封止する封止部材6と、を備えている。ここで、蛍光物質含有物質4には、たとえば、蛍光体を含有する樹脂などを採用することができる。また、封止部材6には、たとえば、樹脂を採用することができる。もっとも、本発明は、蛍光物質含有物質4および封止部材6について、その材質や大きさなどを何ら限定するものではない。
以上説明した光部品を光ファイバ7に取り付けて、その光ファイバ7に光源(図示せず)からの光を伝播させると、光源からの光は光ファイバ7を伝播して蛍光物質含有部材4に入射する。蛍光物質含有部材4に入射した光の一部は、蛍光物質を励起して、光ファイバ7から出射した光とは波長が異なる光を生じさせる。この波長が異なる光と、蛍光物質を励起することなく蛍光物質含有部材4を通過した光ファイバ7からの光と、が合成されて、光部品から出射される。
図1(b)に示すように、本実施の形態に係る光部品においては、反射手段5が、光ファイバ7の出射側の端面におけるフェルールの端面の全部を覆っている。したがって、光ファイバ7から出射された光が、蛍光物質含有部材4などで反射されてフェルール側に戻ってきたり、蛍光物質含有部材4に含まれる蛍光物質から発せられた光がフェルール側に向かってきても、これら光は、反射手段5にて反射され、フェルール中への入射が妨げられる。よって、本実施の形態によれば、蛍光物質含有部材4で反射や発生した光がフェルール1に入射することにより生じる光の損失(滲み光による光出力の低下)を低減できるため、光出力を向上させることができる。
本実施の形態の反射手段は、光ファイバ7の端面におけるフレネル反射の低減を目的とするものではなく、蛍光物質含有部材4で反射、または発生した光がフェルール1に入射することにより生じる光の損失(滲み光による光出力の低下)を低減するものであり、そのために、フェルール1が有する蛍光物質含有部材側の端面に反射手段5を形成する。しかしながら、反射手段5を形成すると、滲み光による光出力の低下を抑制することができても、光ファイバ7の出射側の端面が塞がれることとなって、却って光出力が低下しかねない。そこで、本実施の形態では、反射手段5で覆う対象を、光ファイバ7の出射側の端面におけるフェルール1の端面の全部として、光ファイバ7の出射側の端面が反射手段5で覆われないこととした。もっとも、光ファイバ7の端面のクラッド7−2の部分については、これを覆うことが可能であるのならば、その全部または一部を覆うことが望ましい。光ファイバ7を伝播する光は、光ファイバ7が有するコア7−1とクラッド7−2のうち、コア7−1の部分を通過しているため、クラッド7−2部分を反射手段5で覆っても、光ファイバ7から出射しようとする光が反射手段5で反射してしまうことがないためである。ただし、フェルールが銀やアルミニウムなどの光を反射する部材を含んでいる場合には、フェルール1の端面の全部または一部を反射手段5が覆われていなくとも、光ファイバ7の端面のクラッド7−2の部分の全部または一部が覆われていれば、フェルールへの光の入射を減少させることができ、光出力を向上させることができる。
本実施の形態においては、光ファイバ7の出射側において、光ファイバ7から出射した光や蛍光物質含有部材4で反射または発生した光が入射し得る、光ファイバ7の出射側の端面におけるコアの部分を除くすべての部分を反射手段5で覆うことが望ましい。
なお、本発明においては、次の2つの条件のいずれかを満たす場合はすべて、「フェルールまたは光ファイバが反射手段で覆われている」とする。
(1)反射手段が存在している。
反射手段が存在しているか否かは、原則として、電子顕微鏡などによって判断し得るが、電子顕微鏡などによっては、その存在の有無を明確にできない場合には、反射手段として機能し得る物質が光部品中のいずれかの箇所で検出されることをいうものとする。なお、本発明においては、反射手段として機能する物質であれば、その名称の如何にかかわらず、反射手段に該当する。
(2)光出力が変化する。ここで、光出力とは、光ファイバ出射端に蛍光物質含有部材が配置された状態である一定の励起光を投入した際の、光ファイバ出射端から放出された光のエネルギーのことをいう。測定方法としては積分球内部に光ファイバ出射端を挿入し、積分された光のエネルギーを分光計やカロリーメータ、フォトダイオード等で測定する手法が一般的に用いられる。
本発明による反射膜が、本発明の規定する位置に存在すれば、光ファイバの出射端において、フェルールへの光の入射量を減らすことができるため、光出力が増加する。したがって、上記(1)で反射手段と判断された物質の有無によって光出力が変化すれば、分析の対象となった光部品は、本発明が規定する「フェルールまたは光ファイバが反射手段で覆われている」という要件を満たすものとする。
以下に、図2を参照しつつ、上記した光部品のパワーP1、P2の測定方法の一例について説明する。
図2は、光部品のパワーP1、P2を測定する方法を示す図である。
図2に示すように、この測定方法においては、発光装置とパワーメータとを使用する。発光装置は、レーザダイオードや発光ダイオードのなどの光源と、マスターファイバと、マスターファイバに割りスリーブにより突き合わせられた測定の対象となるファイバと、を備えている。なお、マスターファイバは、測定の対象となるファイバよりもNAが大きいものとする。また、測定の対象となるファイバの端部には、フェルールや蛍光物質含有部材などを有する光部品が取り付けられているものとする。この発光装置の出射光(すなわち、図2でいうと、光部品から出射される光)を、パワーメータにて測定する。
たとえば、測定の対象となるファイバとして、まず、反射手段が存在しない光部品が取り付けられている光ファイバを選択し、測定したパワーをP1とする。次ぎに、反射手段が存在する光部品が取り付けられた光ファイバに取り換えてパワーを測定し、これをP2とする。なお、本発明は、測定の順番を問わない。
なお、光ファイバまたはフェルールと蛍光物質含有部材との間に、フレネル反射を低減させる光学部材を配置すれば、反射部材によってフェルールまたは光ファイバへの光の入射を防止することができる一方、フレネル反射をも低減することができる。なお、フレネル反射の光学部材は、光ファイバの出射側の端面におけるコア部分にのみ設けることが望ましい。
また、上記の説明では、反射手段5がフェルール1や光ファイバ7の端面を覆う場合について説明したが、本発明においては、フェルール1や光ファイバ7の端面のみならず、たとえばリフレクタ3の開口面(図1の3´)などの、フェルール1の端面と連続する面を反射手段5で連続的に覆うことも可能である。このようにすれば、フェルール1の端面とフェルール1の端面と連続する面との間に生じた隙間に入射する光についても、反射手段5で反射させることができるため、フェルール1や光ファイバの端面のみを反射手段5で覆う場合と比較して、光出力をより向上することができる。
以下、図3を参照しつつ、光部品の製造方法を説明する。
まず、光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールおよび光ファイバの出射側の端面にレジストを塗布する(工程1−1)。なお、塗布後は、レジストを加熱する。なお、加熱は、90℃程度で30分程度行うことが望ましい。
次ぎに、光ファイバに光を伝播させて、光ファイバの出射側の端面を覆うレジストを露光させる(工程1−2)。本工程においては、フェルールの端面と光ファイバの端面とのうちの光ファイバの端面の部分を露光させたいわけであるが、このような場合、光ファイバの出射側(図3でいうと、向かって右手側)からフォトマスクを通して露光するという方法が考えられる。しかしながら、この方法によると、マスクの形状やフェルールの配置などを所望の精度で制御できないことなどの理由によって、光ファイバの端面を精度良く露光できない。そこで、本工程では、光ファイバの出射側(図3でいうと、向かって右手側)からフォトマスクを用いて露光を行うのではなく、光ファイバの入射側(図3でいうと、向かって左手側)から光ファイバに光を伝播させることとした。このようにすれば、光ファイバから出射された光が光ファイバの出射側の端面を覆うレジストを精度良く露光することができる。
次ぎに、フェルールを加熱する(工程1−3)。光ファイバの出射側の端面に塗布されたレジストaは、工程1−2での露光によってアルカリに解け易い物質に変質しているが、加熱によりアルカリに解け難い物質に変質する。なお、本発明は、加熱の温度や時間を限定するものではないが、この加熱は、たとえば、105度、10分で行うことが望ましい。
次ぎに、フェルールの全面を露光する(工程1−4)。これにより、光ファイバの出射側の端面の部分に塗布されたレジストa以外のレジストbが、アルカリに解け易い物質に変質する。なお、露光における光の波長を特に限定するものではないが、露光は、レジストの感度に適した波長で行うことが望ましい。
次ぎに、フェルールをアルカリ洗浄し(工程1−5)、水洗する(工程1−6)。これにより、光ファイバの出射側の端面の部分に塗布されたレジストa以外のレジストbが除去されるが、図3に示すように、アルカリ洗浄及び水洗後も、多少のレジストがフェルールに残る。また、アルカリ洗浄及び水洗における水分が、フェルールに残る。なお、本実施の形態においては、アルカリ洗浄(工程1−5)、水洗(工程1−6)という手段を採用したが、工程1−5、1−6においては、光ファイバの出射側の端面以外のレジストを除去できるあらゆる手段を採用することができる。
次ぎに、フェルールを加熱する(工程1−7)。これにより、フェルールの表面に残っていた水分が除去される。なお、本発明は、加熱の条件を特に限定するものではないが、加熱は、真空中、100度、5分で行うことが望ましい。
次ぎに、フェルールを洗浄する(工程1−8)。これにより、フェルールの表面に残っていたレジスト残りが除去される。なお、洗浄は、フェルールの表面に残っていたレジスト残りを除去できるものであれば、いかなる手段(o2アッシャーなど)で行ってもよい。
次ぎに、フェルールの表面に反射手段を形成する(工程1−9)。なお、本発明は、反射手段を形成する手段を限定するものでないが、反射手段を形成する手段としては、たとえば、蒸着やスパッタリング、メッキなどが考えられる。
次ぎに、剥離液やアセトンなどにて、光ファイバの出射側の端面の部分に塗布されたレジストaを除去する(工程1−10)。
以上により、フェルールの端面と光ファイバの出射側の端面とのうちのフェルールの端面(もしくは光ファイバのコア以外)に、反射手段を形成することが可能となる。
そして、上記の方法は、その工程1−2で、光ファイバ7に光を入射することにより、光ファイバ7の出射側の端部に取り付けられたフェルールと光ファイバ7の出射側の端面とのうちの、光ファイバ7の出射側の端面に塗布されたレジストを、光ファイバから出射される光で露光することとしているため、光ファイバ7の出射側の端面を覆っていない反射手段を、フェルールの端面に精度よく形成することができる。
なお、工程1−2を採用した場合、反射手段に、ファイバ径とほぼ同じ大きさの穴がテーパ状に形成されるが、上記の方法のうちの工程1−2以外の工程を変更・追加・削除などすることによって、テーパ状にならない場合もある。したがって、本発明は、テーパ状の穴が形成された反射手段によって、何ら限定されるものではない。
なお、上記の説明では、レジストを塗布しているが、本発明においては、レジストに代えて、UV硬化樹脂や熱硬化樹脂などの部材(マスクが可能な部材であるで、レジストも含めてマスク部材という)を用いて、露光ではなく反応を生じさせることができる。また、ここでは、塗布としているが、レジストなどを付けることができる手段であれば何でもよい。
この他の例においては、導電性を有するフェルールの表面にメッキによって反射手段を形成する。以下、図4を参照しつつ、光部品の製造方法の他の例を説明する。
まず、フェルールの表面のうち、メッキが不要な部分をマスキングする(固定2−1)。ここで、マスクは、たとえば、シールやテープとすることが望ましい。
次ぎに、フェルールを金属治具で保持固定する(工程2−2)。ここでは、フェルールの先端が、金属治具の底面から出るようにする。
次ぎに、フェルールを脱脂・洗浄する(工程2−3)。これにより、フェルールの表面へのメッキを精度良く行うことができる。なお、本発明は、脱脂・洗浄の方法を限定するものではないが、脱脂・洗浄は、たとえば、フェルールをエタノールなどに浸して、超音波洗浄することが望ましい。
次ぎに、フェルールの表面にストライクメッキを施す(工程2−4)。たとえば、Ni電極とフェルールとを希釈塩酸溶液に浸して通電する。なお、通電後は、洗浄する。この他の例においては、フェルールが導電性を有するため、フェルールの表面には金属がメッキされるが、光ファイバは導電性を有さないため、光ファイバの表面には金属がメッキされない。したがって、この他の例によれば、光ファイバにマスクなどをしなくても、フェルールの端面にストライクメッキを行い、光ファイバの端面にストライクメッキが付かないようにすることが可能となる。なお、ストライクメッキを行うと、次ぎに説明する本メッキの膜質を高めることができる。
次ぎに、フェルールの表面に本メッキを施す(工程2−5)。たとえば、Ag電極とフェルールとを希釈アルカリ溶液に浸し通電する。なお、通電後は、洗浄を行う。上述したストライクメッキの場合と同様に、この他の例においては、フェルールが導電性を有するため、フェルールの表面には金属がメッキされるが、光ファイバは導電性を有さないため、光ファイバの表面には金属がメッキされない。したがって、この他の例によれば、光ファイバにマスクなどをしなくても、フェルールの端面に本メッキを行い、光ファイバの端面に本メッキが付かないようにすることが可能となる。なお、本発明は、本メッキの厚さとストライクメッキの厚さの合計とを特に限定するものではないが、この合計は、たとえば、1μm〜10μmとすることが望ましい。
次ぎに、金属治具からフェルールを取り外し、マスクを除去する(工程2−6)。
上記説明した他の例によれば、フェルールの表面をメッキするに際して、光ファイバの端面をマスキングしなくても、この端面がメッキされることを防止できる。したがって、この他の例によれば、ファイバ径とほぼ同じ大きさの穴を有する反射手段を形成することができる。また、この他の例で示した方法は、工程が簡便な上、一度に多量のファイバにメッキを行うことができるため、量産性に優れている。
なお、光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールと光ファイバの出射側の端面とを電解液に浸して通電することにより、光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールと光ファイバの出射側の端面とのうちの、光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールをメッキする工程によれば、他の工程が相違していても、ファイバ径とほぼ同じ大きさの穴を有する反射手段を形成することができる。
もっとも、本発明は、フェルールに反射手段を形成する方法を、上記の2つの方法に限定するものではない。本発明において、フェルールに反射手段を形成する方法は、上記した方法以外にも、フェルールに光ファイバを通して固定した後に反射手段を成型し、研磨やクリーブカットにより光ファイバ端面を整える方法や、予め反射手段を成型したフェルールに光ファイバを通して固定し、研磨やクリーブカットにより光ファイバ端面を整える方法や、レジストの代わりにUV硬化樹脂や熱硬化樹脂などを光ファイバのマスク部材として用いる方法などの種々の方法を採用することができる。また、図3を用いて説明した方法で形成した反射手段を、図4を用いて説明した下地メッキの代わりとして、図4を用いて説明した方法における本メッキを施すことも可能である。
なお、上記の説明では、フェルールにリフレクタや透明部材などを取り付ける前に、反射手段を形成する方法について説明したが、本発明においては、フェルールにリフレクタや透明部材などを取り付けた後に、反射手段を形成してもよい。フェルールにリフレクタや透明部材などを取り付けた後に、フェルール1や光ファイバ7の端面のみならず、たとえばリフレクタ3の開口面(図1の3´)などの、フェルール1の端面と連続する面を反射手段5で連続的にも反射手段を付着させて、上述した方法を行うことも可能である。この場合は、反射手段で覆われたフェルールへのリフレクタや透明部材などの取り付けにコストや精度などが要求される場合に、フェルールにリフレクタや透明部材などを取り付けた後に反射手段を形成するという手段を採用することが可能となる。
2 フランジ
3 リフレクタ
3´ リフレクタ3の開口面(フェルール1の端面と連続する面の一例)
4 蛍光物質含有部材
5 反射手段
6 封止部材
7 光ファイバ
7−1 光ファイバのコア部分
7−2 光ファイバのクラッド部分
Claims (14)
- 光ファイバの出射側の端部に取り付けられるフェルールと、
蛍光物質を含む蛍光物質含有部材と、
前記光ファイバの出射側の端部と前記蛍光物質含有部材との間、または前記フェルールと前記蛍光物質含有部材との間、に設けられた反射手段と、
を備えたことを特徴とする光部品。 - 光ファイバと、
蛍光物質を含む蛍光物質含有部材と、
前記光ファイバの出射側の端部と前記蛍光物質含有部材との間に設けられた反射手段と、
を備えたことを特徴とする光部品。 - 前記反射手段は、前記光ファイバの出射側の端面におけるコア以外の部分の全部または一部を覆っている、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記光ファイバの出射側の端面におけるクラッドの全部または一部を覆っている、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記フェルールの端面の全部または一部を覆っている、ことを特徴とする請求項1に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記光ファイバの出射側の端面の全部または一部に接している、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記フェルールの端面の全部または一部に接している、ことを特徴とする請求項1に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記蛍光物質含有部材の端面の全部または一部に接している、ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の光部品。
- 前記反射手段は、前記光ファイバから出射される光の波長と等しい波長を有する光、および前記蛍光物質含有部材に含まれる蛍光物質が発する光の波長と等しい波長を有する光を反射する、ことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の光部品。
- 前記反射手段は、金属膜または誘電多層膜である、ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の光部品
- 光源と、
前記光源からの光を伝播する光ファイバと、
前記光ファイバの出射側の端部に取り付けられた請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の光部品と、
を具備することを特徴とする発光装置。 - 光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールと前記光ファイバの出射側の端面とにマスク部材を付ける工程と、
前記光ファイバに光を入射することにより、前記光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールと前記光ファイバの出射側の端面とのうちの、前記光ファイバの出射側の端面に付けられたマスク部材を、前記光ファイバから出射される光で反応させる工程と、
を有する、ことを特徴とする光部品の製造方法。 - 光ファイバの出射側の端面にマスク部材を付ける工程と、
前記光ファイバに光を入射することにより、前記光ファイバの出射側の端面に付けられたマスク部材を、前記光ファイバから出射される光で反応させる工程と、
を有する、ことを特徴とする光部品の製造方法。 - 光ファイバの出射側の端部に取り付けられた導電性を有するフェルールと前記光ファイバの出射側の端面とを電解液に浸して通電することにより、前記光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールと前記光ファイバの出射側の端面とのうちの、前記光ファイバの出射側の端部に取り付けられたフェルールをメッキする工程を有する、ことを特徴とする光部品の製造方法。
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