JP2007293298A - 光学部品の光入出力端 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッドモードへの漏れ光による損傷を防止できる光学部品の光入出力端、及びレンズ等によって集光された光が結合される各ファイバ端での光パワー密度の増大による、ファイバ端部の損傷を防止できる光学部品の光入出力端を提供する。
【解決手段】光入出力端１００は、ジャケット管１１０とフランジ１２０とで構成され、中心部にファイバ素線２０が挿通されている。クラッド２２内の漏れ光がジャケット管１１０に効率良く除去されるよう、ジャケット管１１０を石英ガラス又はクラッド２２と同じ材質で形成するとともに、加熱によりジャケット管１１０をクラッド２２に融着または接着固定させることで、ジャケット管１１０とクラッド２２とを一体化させている。また、光ファイバの先端とコアレスファイバとを融着接続した部品により、ファイバ端部でのビーム径を拡大させて、光の入出力端でのパワー密度を下げるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学部品の光入出力端（光結合部）の構造に関するものであり、特に高出力光伝送用空間結合系光学部品に使用される光入出力端の構造に関するものである。

近年、光通信システムの分野においては、大容量伝送を可能にするＷＤＭ伝送システムの普及に対応して、使用する光パワーの高出力化が進んでおり、このような高出力化（数Ｗクラス）の傾向は今後ともより一層高まっていくものと考えられる。

また加工分野においても、より高出力・高品質のレーザが要求されてきており、これに対応してレーザ内部構成部品及びレーザ出力部品に対し、高出力光（数十〜百Ｗクラス）への入出力耐性が要求されている。

従来から、ファイバとコリメートレンズ（コリメータ）間に種々の光学素子を配置し、多様な機能を持たせた光部品が知られている。また、加工用レーザにおいても、レーザ発振装置の出力部にレーザガイドを入射側レンズ部を介して接続し、レーザ発振装置から出力されたレーザ光をレンズ部で集光した後にレーザガイドの光ファイバに入射端部から入射させてそのコア内を伝送させ、この光ファイバの出射端部から出射させて出射側レンズ部の集光レンズで集光した後に照射している。

光通信用及び溶接・切断等の機械加工用などに用いられる高出力光伝送用空間結合系光学部品としては、例えば光アイソレータ、ＷＤＭフィルタモジュール、ＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）、ＰＢＣ（Polarization Beam Combiner）、光サーキュレータ、レーザガイド及びレーザ出力ヘッド、光コネクタ等がある。

図６のように、コリメートレンズ９０２により集光された入射光９０１の一部がファイバ９０３の端部９０４においてＭＦＤミスマッチやレンズの収差等による結合損失によってクラッド９０６へ漏れてファイバ９０３を伝搬する。上記のようなハイパワー入力では、このクラッド９０６への漏れ光のパワーが無視できず、ファイバ９０３の曲げや異物の付着などによって急激にクラッド９０６から被覆部９０７に放射されると、これを溶かして損傷させてしまうなどの問題があった。

そこで特許文献１では、レーザ発振装置からの高出力レーザ光をレーザガイドを介して被加工物に出力したときの反射レーザ光や、光コネクタとレーザ発信装置側とのミスアライメントによる入射レーザ光によってスリーブが損傷するのを回避するために、前記スリーブ先端部にサファイアからなるチップ部を、また前記スリーブ内に遮蔽部材を、さらにファイバ心線の露出部に散乱部材を設けている。

また特許文献２では、被加工物からの反射レーザ光やミスアライメントによる入射レーザ光等が光ファイバのクラッドに入射しても、光ファイバのジャケットが損傷するのを防止するために、スリーブ内の光ファイバ露出部のクラッド表面に石英パイプを所定の無機接着剤で接着固定するようにしている。

また、上述した光部品や加工用レーザにおいて、レンズによって集光された光が結合される各ファイバ端では、光パワー（光エネルギー）密度は最大となり、その部分での塵埃などによる光吸収による損失、光ファイバや誘電体多膜層フィルタ（ＡＲコート）などにおける組織欠陥に基づく光吸収による損失等が熱に変換され、光ファイバの致命的な欠損（ファイバフューズ等の現象）を生じさせ、ファイバ、部品、装置等の破損を生じさせる可能性があった。

そこで、コネクタ接続部またはレンズによってファイバ端へ集光されるビーム径を拡大
し、光パワー密度を低下させる方法が提案されている。特許文献３では、光ファイバのＭ
ＦＤ（モードフィールド径）を拡大するために、コア内のドーパントを熱拡散させるコア
拡大ファイバを生成する処理（以下、ＴＥＣ処理と呼ぶ）や、光ファイバの端部にＧＩＦ
（グレーテッドインデックスファイバ）を融着接続させる処理（以下、ＧＩＦ融着処理と
呼ぶ）が提案されている。また、特許文献４では、ファイバ端へ集光されるビーム径を拡
大するために、シングルモードファイバの先端にモードフィールド径拡大用のＧＩＦを融
着接続し、このＧＩＦの先端にコアを持たないコアレスファイバを融着接続する処理（以
下、ＧＩＦ＋コアレスファイバ融着処理と呼ぶ）が提案されている。
特開２００３−１０７２９４号 特開２００３−１３９９９６号 特開２００４−８６１２７号 特開２００５−１７７０２号

しかしながら、上記従来の光学部品の光入出力端では以下のような問題があった。
特許文献１では、ファイバ心線の露出部に散乱部材を固定するのに無機接着剤を使用しており、また特許文献２でも、光ファイバ露出部のクラッド表面に石英パイプを固定するのに無機接着剤を使用している。無機接着剤としては、ガラス系接着剤又はセラミック系接着剤が用いられるが、これはレーザ光による接着剤の損傷を避けるためである。

しかし、この無機接着剤はその屈折率が石英ガラスと一致していないため、光ファイバのクラッドを伝搬する光を効率よく放出させることができないといった問題があった。そのため、スリーブやジャケット等を損傷してしまう恐れがあった。

また、光ファイバの出力端においては、ファイバ端面で反射した光がファイバ被覆部を溶かすといった問題もあった。例えば、図７において出射光９１１がファイバ端面９１２で反射し、この反射光９１３がファイバ被覆部９０７に漏れ出して発熱し、該発熱でファイバ被覆部９０７を溶かすといった問題があった。

また、特許文献３にあるＴＥＣ処理においては、コア拡大ファイバは、ドーパントの熱拡散に時間を要し、さらに単純に保持、加熱するだけではコア拡大ファイバの外径が細くなってしまうという問題点があった。また、コアが先端に向かって漏斗のように徐々に広がっていくため、コア径を制御することが難しく、定め難いという問題点もあった。そのため、光コネクタで結合するときに、結合効率が低くなる可能性が高いという問題点もあった。

また、特許文献４にあるＧＩＦ融着処理においては、ＧＩＦはコアの中心軸が最も屈折率が高く、外周に向かって徐々に屈折率が下がる構造であり、更にコア径が大きいことから、一般のシングルモードファイバよりドーパント量が多い。その為、ファイバ自体の融点が下がってしまう。従って、ＭＦＤを拡大することによりファイバ端部での光パワー密度を下げてもファイバ自体の融点が下がるため、融点に対する効果が得られないという問題点があった。また、ＧＩＦは、ＧＩＦの長さによりＭＦＤが変化するため、ＧＩＦの先端面の研磨等の工程におけるＧＩＦの長さ制御は難しいという問題点もあった。そのため、光コネクタで結合するときに、結合効率が低くなる可能性が高いという問題点もあった。

また、ＧＩＦ＋コアレスファイバ融着処理においては、ＧＩＦの長さ制御及び２度の融
着工程が必要であるため、光定数の増加や融着損失の増加という問題点があった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、クラッドモードへの漏れ光による損傷を防止できる光学部品の光入出力端を提供することと、光ファイバの先端とコアレスファイバとを融着接続した部品により、ファイバ端部でのビーム径を拡大させて、光の入出力端でのパワー密度を下げて、ファイバ、部品、装置等の破損を防止することを目的とする。

この発明の光学部品の光入出力端の第１の態様は、コアとその外周を覆うクラッドからなる導波路と、内面の途中に遮蔽部を有し、前記遮蔽部に形成された第１の貫通孔に前記導波路を挿通させて一端を前記導波路を覆う被覆部に固定させたフランジと、 中心に形成された第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記導波路を挿通させて一端を前記フランジの他端に固定させた光透過性を有するジャケット管とを備えることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管が加熱処理されて前記クラッドに一体に融着されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管と前記クラッドとが屈折率が一定となるように、接着されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記導波路と前記ジャケットとが前記導波路のクラッドと同等の屈折率を有するＵＶ硬化 型接着剤で接着されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、
前記導波路と前記ジャケットとがシロキサン結合を有する物質を用い、紫外光、エキシマ レーザ、エキシマランプのいずれかを照射することによって接着されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管は、前記クラッドの屈折率と略等しいかそれより大きい屈折率を有していることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管の屈折率は、前記クラッドから前記ジャケット管への漏れ光の除去率が所定値以上となるよう決定されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管は、石英ガラスで形成されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管は、前記クラッドと同じ材質で形成されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記フランジと前記ジャケット管との接続部及び前記フランジと前記被覆部との接続部は、耐熱性無機接着剤又はエポキシ系接着剤で固定されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記ジャケット管の径及び長さは、前記クラッドから前記ジャケット管への漏れ光の除去率が所定値以上となるよう決定されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記フランジは、ステンレス系の金属材料で形成されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記導波路の端面に、前記コアと屈折率が等しいコアレスファイバをさらに融着接続していることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記コアレスファイバの光軸方向の長さ及び径は、前記導波路から入射した光のパワー密度を所定の割合だけ小さくして出射するように決定されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記コアレスファイバは、前記ジャケット管が加熱処理されて、前記ジャケット管の有する前記第２の貫通孔の側面（端面）とも、一体に融着されていることを特徴とする。

この発明の光学部品の光入出力端の他の態様は、前記コアレスファイバの前記導波路に接続された端面とは反対側の端面が、前記導波路の光軸に対し所定の角度で斜め研磨又は切断された後、反射防止膜が施されていることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、クラッドにジャケット管を融着させて一体化することにより、クラッドへの漏れ光の除去率を高めて損傷を防止することが可能な光学部品の光入出力端を提供することができる。本発明の光学部品の光入出力端では、ジャケット管とフランジとを備えることで、フランジからジャケット管に放出された漏れ光を、さらにフランジに放出させて外部に効率よく放熱させることが可能となる。

また、ファイバ端面に、ファイバのコアと屈折率が等しいコアレスファイバをさらに融着接続することにより、ファイバ端面でのビーム径を拡大させて、光パワー密度を下げて、ファイバ、部品、装置等の破損を防止することが可能となる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における光学部品の光入出力端の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学部品の光入出力端の構成を示す模式図である。図１（ａ）は本実施形態の光入出力端１００の側面断面図であり、図１（ｂ）は図面左から見た光入出力端１００の正面図である。本実施形態では、光学部品である導波路の一例として光ファイバを対象とし、該光ファイバの光入出力端について説明する。

図１において、光ファイバ１０は導波路であるファイバ素線２０とファイバ被覆部３０とで構成されており、その端部に光入出力端１００を備えている。光入出力端１００は、ジャケット管１１０とフランジ１２０とで構成されており、それぞれの中心部にファイバ素線２０が挿通されている。

ジャケット管１１０は、光透過性を有して円柱形状に形成されており、その中心部にファイバ素線２０を挿通させるための貫通孔（第２の貫通光）１１１が設けられている。また、フランジ１２０は、金属製の円筒形状を有しており、円筒内部の途中に遮蔽部１２１が設けられている。遮蔽部１２１の中心には、ファイバ素線２０を挿通させるための第１の貫通孔１２２が設けられている。

フランジ１２０の内径は、ジャケット管１１０が挿入できるよう、ジャケット管１１０の外形と略等しいかわずかに大きくなるように形成されており、ジャケット管１１０の一端を所定長さだけフランジ１２０の一端から挿入して接着固定している。フランジ１２０の他端からは、光ファイバ１０の被覆部３０を除去して露出させたファイバ素線２０を挿入しており、フランジ１２０の他端と被覆部３０とを接着固定することで、光入出力端１００を光ファイバ１０に装着している。

光入出力端１００の構造を、図２を用いて以下でさらに詳細に説明する。図２は、図１（ａ）に示す光入出力端１００の側面断面図を拡大して表示したものである。
本実施形態の光入出力端１００では、光ファイバ１０のクラッド２２内の漏れ光をジャケット管１１０に効率良く除去できるよう、ジャケット管１１０を石英ガラス又はクラッド２２と同じ材質で形成するとともに、アーク放電やＣＯ_２レーザ等を用いた加熱によりジャケット管１１０をクラッド２２に融着させることで、ジャケット管１１０とクラッド２２とを一体化させるようにしている。

上記のように、ジャケット管１１０をクラッド２２と同じ材質を用いて形成した場合には、ジャケット管１１０の屈折率がクラッド２２の屈折率と等しくなることから、屈折率の影響をほとんど受けることなく漏れ光をクラッド２２からジャケット管１１０に放出することができる。また、ジャケット管１１０を石英ガラスで形成した場合には、ジャケット管１１０の屈折率がクラッド２２の屈折率よりも大きくなることから、漏れ光をクラッド２２からジャケット管１１０に効率よく放出させることができる。

本実施形態では、ジャケット管１１０とクラッド２２とを融着して一体化したことから、クラッド２２からの漏れ光がジャケット管１１０とクラッド２２との境界で反射されてクラッド２２内に戻ってしまう割合を低減することが可能となっている。

本実施形態の光入出力端１００によれば、上記のようにジャケット管１１０の屈折率をクラッド２２の屈折率と等しいかより大きくするとともに、ジャケット管１１０とクラッド２２とを加熱処理または接着固定により一体化させるようにしたことにより、クラッド２２内の漏れ光がジャケット管１１０の方に効率良く伝播するようになる。

次に、ジャケット管１１０とフランジ１２０との間の接続方法、及びフランジ１２０とファイバ被覆部３０との間の接続方法について説明する。ジャケット管１１０は、一端が所定長さだけフランジ１２０の内部に挿入されており、ジャケット管１１０とフランジ１２０の内壁との隙間を所定の接着剤１３０で接着固定させるようにしている。接着剤１３０として、耐熱性無機接着剤又はエポキシ系接着剤を用いるのがよい。

ジャケット管１１０とフランジ１２０の内壁との隙間を耐熱性無機接着剤又はエポキシ系接着剤を用いて接着することにより、ジャケット管１１０から放出された漏れ光を接着剤が吸収して焼損してしまうのを防止することができる。ジャケット管１１０から放出された漏れ光は、フランジ１２０で熱となって外部に放出される。フランジ１２０は、耐食性の高いステンレス系の金属材料で形成するのがよい。

ジャケット管１１０の一端をフランジ１２０の内部に挿入する長さは、ジャケット管１１０からフランジ１２０の遮蔽部１２１等に放出される漏れ光による発熱が、ジャケット管１１０に悪影響を与えることのないように決定するのがよい。すなわち、ジャケット管１１０が遮蔽部１２１での発熱の影響を強く受けることのないように、ジャケット管１１０の一端と遮蔽部１２１との間隔を決定するのがよい。

一方、フランジ１２０とファイバ被覆部３０との間は、接続部だけでなく遮蔽部１２１とファイバ被覆部３０との隙間にも耐熱性無機接着剤又はエポキシ系接着剤等の接着剤１３０を充填して接着するのがよい。これにより、ジャケット１１０等から第１の貫通孔１２２を通過してくる漏れ光を被覆部３０に到達させることなく効率よく外部に放出することができ、フランジ１２０の内部が高熱になるのを回避することが可能となる。

つぎに、クラッド２２に入射された漏れ光が本実施形態の光入出力端１００でどのように処理されるかを、図３を用いて説明する。図３において、外部から入射された入射光１４０は、コリメートレンズ４０で集光されて光ファイバ１０のコア２１に入射される。このとき、ＭＦＤのミスマッチやレンズの収差などによって一部の光がコア２１に入射されずにクラッド２２に入射されてしまう。クラッド２２に入射された光を、以下では漏れ光１４１とする。

本実施形態では、ジャケット管１１０とクラッド２２とを一体化させることで、漏れ光１４１がクラッド２２からジャケット管１１０に効率よく放出されるようにしている。ジャケット管１１０内に放出された漏れ光１４１は、その一端からフランジ１２０の遮蔽部１２１に照射される。ジャケット管１１０の径及び長さは、漏れ光１４１がクラッド２２からジャケット管１１０を経由して遮蔽部１２１に効率よく放出されるように決定することができる。

これにより、遮蔽部１２１が加熱されて温度が上昇するが、フランジ１２０はステンレス系金属材料などの熱伝導性の高い材料で形成されているため、フランジ１２０自身が放熱体として機能し、漏れ光１４１による発熱は、遮蔽部１２１からフランジ１２０の外周部に伝達されて外部に放熱される。これにより、漏れ光１４１による光入出力端１００の温度上昇を防止することができる。

上記説明の通り、ジャケット管１１０の一端から放出された漏れ光１４１は、フランジ１２０の遮蔽部１２１で遮蔽されるが、一部の漏れ光１４１が遮蔽部１２１に設けられた貫通孔１２２を通過して遮蔽部１２１の反対側に達する恐れがある。そこで本実施形態の光入出力端１００では、遮蔽部１２１の反対側に達した漏れ光１４１がファイバ被覆部３０に到達することのないよう、遮蔽部１２１の反対側とファイバ被覆部３０との間に接着剤１３０を充填しており、これによって漏れ光１４１が遮蔽されるため、ファイバ被覆部３０に損傷を与える恐れはなくなる。

本実施形態によれば、ジャケット管１１０の径及び長さを好適に決定することにより、クラッド２２内の漏れ光１４１の除去率を所定値以上にすることができる。すなわち、クラッド２２からの漏れ光１４１がジャケット管１１０の外壁に反射されずに、その端部に十分に拡散できるようにジャケット管１１０の径及び長さを決定することで、クラッド２２内の漏れ光１４１の除去率を高めることができる。

一例として、ファイバ素線２０の径がφ０．１２５ｍｍのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）を光ファイバ１０として用い、波長１０００〜１１００ｎｍ程度のレーザ光を入射光１４０としたとき、ジャケット管１１０として例えばφ１．４ｍｍ以上、長さ６ｍｍ以上のものを用いるのがよく、これによってクラッドモード除去率を９０％以上とすることが可能となる。

フランジ１２０の径は、１．８ｍｍ以上とするのが好ましく、とくにフランジ１２０の形状を既存のフェルールと同じにすることで、既存のフェルールを光入出力端１００で容易に置き換えることが可能となる。また、ジャケット管１１０の入射側の端面は、反射を防止するために斜め研磨後、反射防止膜を施すのがよい。斜め研磨の端面の角度としては、例えば通常のＳＭＦを用いる場合は８度以上が望ましく、ＳＭＦでもコア径が大きい場合やマルチモードファイバ（ＭＭＦ）では、８度以上とすることでさらに良好な特性が得られる。ただし、コア径の大きいＳＭＦやＭＭＦの場合では、より小さな角度としてもよい。これによって、ジャケット管１１０の端面での漏れ光１４１の反射を防止することができる。

上記の通り、クラッド２２にジャケット管１１０を融着させて一体化することにより、クラッド２２への漏れ光をジャケット管１１０に効率よく伝播させることができ、クラッド２２からの漏れ光の除去率を高めることが可能となる。ジャケット管１１０に伝播された漏れ光は、さらにフランジ１２０に放出されて放熱させることで、ファイバ１０の損傷を防止することが可能となる。

本発明の別の実施形態に係る光学部品の光入出力端について、図４を用いて以下に説明する。図４は、光ファイバ１０の端部から光が出射される場合に用いられる光入出力端２００を示す模式図である。上記では、光ファイバ１０に入射光１４０を入射させる場合について説明したが、以下では光ファイバ１０の端部から光が出射される場合について説明する。

光ファイバ１０から光が出射される場合には、コア２１を伝播してきた出射光２４０の一部が、端面２５１で反射されてクラッド２２内に漏れるものがある。このような漏れ光２４１は、クラッド２２を伝播してさらにジャケット管２１０の内部を伝播する。ジャケット管２１０を伝播する漏れ光２４１は、ファイバ被覆部３０に達しないようフランジ２２０の遮蔽部２２１で遮蔽され、最終的にフランジ２２０または遮蔽部２２１で熱に変換されて、フランジ２２０の外表面から外部に放熱される。

図４では、ジャケット管２１０の出力側の端面を、ファイバ素線２０の端面２５１と一体に斜め研磨した後、反射防止膜を施すようにしている。端面２５１の斜め研磨の角度としては、例えば、通常のＳＭＦを用いる場合には８度以上が望ましく、ＳＭＦでもコア径が大きい場合やマルチモードファイバ（ＭＭＦ）では、８度以上とすることでさらに良好な特性が得られる。

なお、本実施形態の光入出力端２００では、フランジ２２０の遮蔽部２２１とジャケット管２１０の出力側とは反対側の端面との間には隙間が設けられておらず、遮蔽部２２１とファイバ被覆部３０との間にも隙間が設けられていない。これは、光が入射する光入出力端１００では、コリメートレンズ４０で集光された光の一部がクラッド２２に漏れるのに対し、光を出力させる光入出力端２００の場合には、端面２５１で反射されてクラッド２２内に漏れる漏れ光を対象とすることから、漏れ光の強さが光入出力端１００の場合に比べて小さくなる。そのため、遮蔽部２２１を挟んでジャケット管２１０の端面とファイバ被覆部３０の端部とを近接させても、ファイバ被覆部３０が溶融してしまう恐れはない。

上記の通り、出射光２４０の一部がファイバ端面２５１で反射されてクラッド２２に漏れ出した場合でも、本実施形態の光入出力端２００により、ファイバ被覆部３０が反射光２４１で発熱して溶融するのを防止することが可能となる。

本発明のさらに別の実施形態に係る光学部品の光入出力端について、図５を用いて以下に説明する。本実施形態の光入出力端も、光ファイバ１０の端部から光を出射させる場合に用いられるものである。図５は、本実施形態の光入出力端３００を示す模式図である。

本実施形態の光入出力端３００は、ファイバ素線２０とジャケット管３１０とが一体化されたその先端に、さらにコアレスファイバ３５０を接続させるようにしたものである。コアレスファイバ３５０は、コア２１と屈折率が等しく、少なくともコア２１より大きな径を有するように形成されている。

コアレスファイバ３５０はファイバ素線２０の先端に融着接続されており、本実施形態ではさらにジャケット管３１０の先端とも融着接続させるようにしている。コアレスファイバ３５０とファイバ素線２０及びジャケット管３１０との融着接続は、ファイバ素線２０とジャケット管３１０との融着接続と同様に、アーク放電やＣＯ_２レーザ等を用いて加熱することにより行うことができる。

ファイバ素線２０の端部では光パワー密度が高いことから、端部における塵埃やファイバの組織欠陥等による光吸収で発熱が起こり、ファイバを損傷させてしまう恐れがあった。そこで、本実施形態ではファイバ素線２０の先端にコアレスファイバ３５０を接続することで、ファイバ素線２０から出射された光をコアレスファイバ３５０内で拡散させ、コアレスファイバ３５０の端部からは低い光パワー密度で出射させるようにしている。

また、本実施形態では、コアレスファイバ３５０の出力側端面３５１での反射を低減させるために、出力側端面３５１をファイバ素線２０の光軸に対し所定の角度で斜め研磨又は切断している。所定の角度として、例えば８度とすることができる。

コアレスファイバ３５０の出力側端面３５１を上記のように斜めに形成した場合でも、出力側端面３５１での反射光を完全になくすことはできず、図５に示すように出射光の一部が出力側端面３５１で反射して反射光３４１が発生する。本実施形態の光入出力端３００では、この反射光３４１がクラッド２２に入射した光を、ジャケット管３１０を経由して外部に放出させるようにしている。

コアレスファイバ３５０の光軸方向の長さ及び径は、ファイバ素線２０から入射した光のパワー密度が出力側端面３５１で所定の割合だけ小さくなるように決定することができる。さらに、図５に示すように、本実施形態ではコアレスファイバ３５０とジャケット管３１０とを直接融着させるようにしていることから、出力側端面３５１での反射光３４１をジャケット管３１０に直接入射させるように長さ及び径を決定することが可能である。

上記の通り、ファイバ素線２０の先端に接続されたコアレスファイバ３５０の出力側端面３５１で反射した反射光３４１がクラッド２２に入射した場合でも、本実施形態の光入出力端３００を用いることにより、反射光３４１がファイバ被覆部３０に達するのを防止することが可能となる。

以上の実施形態では、ジャケット管１１０を石英ガラス又はクラッド２２と同じ材質で形成するとともに、アーク放電やＣＯ_２レーザ等を用いた加熱によりジャケット管１１０をクラッド２２に融着させることで、ジャケット管１１０とクラッド２２とを一体化させるようにしているが、石英ガラス又はクラッドと同等の屈折率を持つＵＶ接着剤によって、ジャケット管１１０とクラッド２２を固定しても良い。

また、光ファイバ１０として、以上の実施形態のような単芯以外に、二芯以上を有するいわゆる多芯ファイバを用いてもよい。なお、ジャケット管１１０は必ずしも円柱形状である必要はなく、断面形状として多角形・長円・楕円を有する種々の柱形状とすることができる。

その場合、ジャケット管１１０の第２の貫通孔１１１は、複数もしくは多数の光ファイバを貫通するのに適した断面形状が選択される。具体的には、たとえば、密に配置された（束ねられた）複数の光ファイバの断面形状に略外接する形状、すなわち円形・多角形形状、長円・楕円形状や、該複数の光ファイバの断面形状に略一致する形状などが可能である。また、多芯ファイバの各芯ごとに貫通するように、複数のファイバ貫通孔をジャケット管１１０に設けてもよい。

このような多芯ファイバを用いる場合、遮蔽部１２１の第１の貫通孔１２２も、多芯ファイバを貫通しつつ漏れ光を遮蔽できるよう、配置された複数の光ファイバの断面形状に略一致するジャケット管１１０の第２の貫通孔１１１と同様な形状、もしくはそれに近い形状が選択される。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光学部品の光入出力端の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光学部品の光入出力端の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の実施の形態に係る光学部品の光入出力端の構成を示す模式図である。図１（ａ）は側面断面図であり、図１（ｂ）は正面図である。 図１（ａ）に示す光入出力端の側面断面図を拡大して表示したものである。 クラッドに入射した漏れ光の処理を説明する模式図である。 本発明の別の実施形態に係る光学部品の光入出力端の構成を示す側面断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る光学部品の光入出力端の構成を示す側面断面図である。 クラッドモードへの漏れ光を説明する模式図である。 ファイバ端面で反射した光の伝播を説明する模式図である。

符号の説明

１０、９０３ 光ファイバ
２０ ファイバ素線
２１、９０５ コア
２２、９０６ クラッド
３０、９０７ ファイバ被覆部
４０、９０２ コリメートレンズ
１００、２００、３００ 光入出力端
１１０，２１０，３１０ ジャケット管
１１１ 第２の貫通孔
１２０、２２０ フランジ
１２１，２２１ 遮蔽部
１２２ 第１の貫通孔
１３０ 接着剤
１４０、９０１ 入射光
１４１，２４１， 漏れ光
２４０，９１１ 出射光
２５１ 端面
３４１ 反射光
３５０ コアレスファイバ
３５１ 出力側端面
９０４ 端部
９１２ ファイバ端面
９１３ 反射光

Claims (16)

1. コアとその外周を覆うクラッドからなる導波路と、
   内面の途中に遮蔽部を有し、前記遮蔽部に形成された第１の貫通孔に前記導波路を挿通させて一端を前記導波路を覆う被覆部に固定させたフランジと、
   中心に形成された第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記導波路を挿通させて一端を前記フランジの他端に固定させた光透過性を有するジャケット管とを備える
   ことを特徴とする光学部品の光入出力端。
2. 前記ジャケット管が加熱処理されて前記クラッドに一体に融着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学部品の光入出力端。
3. 前記ジャケット管と前記クラッドとが屈折率が一定となるように、接着されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学部品の光入出力端。
4. 前記導波路と前記ジャケットとが前記導波路のクラッドと同等の屈折率を有するＵＶ硬化 型接着剤で接着されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学部品の光入出力端。
5. 前記導波路と前記ジャケットとがシロキサン結合を有する物質を用い、紫外光、エキシマ レーザ、エキシマランプのいずれかを照射することによって接着されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学部品の光入出力端。
   
6. 前記ジャケット管は、前記クラッドの屈折率と略等しいかそれより大きい屈折率を有している
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
7. 前記ジャケット管の屈折率は、前記クラッドから前記ジャケット管への漏れ光の除去率が所定値以上となるよう決定されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項又は請求項６に記載の光学部品の光入出力端。
8. 前記ジャケット管は、石英ガラスで形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
9. 前記ジャケット管は、前記クラッドと同じ材質で形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
10. 前記フランジと前記ジャケット管との接続部及び前記フランジと前記被覆部との接続部は、耐熱性無機接着剤又はエポキシ系接着剤で固定されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
11. 前記ジャケット管の径及び長さは、前記クラッドから前記ジャケット管への漏れ光の除去率が所定値以上となるよう決定されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
12. 前記フランジは、ステンレス系の金属材料で形成されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
13. 前記導波路の端面に、前記コアと屈折率が等しいコアレスファイバをさらに融着接続している
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部品の光入出力端。
14. 前記コアレスファイバの光軸方向の長さ及び径は、前記導波路から入射した光のパワー密度を所定の割合だけ小さくして出射するように決定されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光学部品の光入出力端。
15. 前記コアレスファイバは、前記ジャケット管が加熱処理されて、前記ジャケット管の有する前記第２の貫通孔の側面（端面）とも、一体に融着されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光学部品の光入出力端。
16. 前記コアレスファイバの前記導波路に接続された端面とは反対側の端面が、前記導波路の光軸に対し所定の角度で斜め研磨又は切断された後、反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項１３に記載の光学部品の光入出力端。
    

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