JP2008116787A - 光ファイバコリメータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多芯型の光ファイバコリメータの製造工程における光ファイバのずれによる光学特性の低下の問題を解決する。
【解決手段】コリメータレンズ１０３に光ファイバ１０１と１０２を放電による融着により接続する構造において、光ファイバ１０１と１０２の端部を斜めカットし、斜面１０１ａと１０２ａを有した構造とする。そして、斜面１０１ａの向きと斜面１０２ａの向きが逆向きとなるように、一方の光ファイバを他方の光ファイバに対して１８０度その光軸回りに回転させた状態とする。これにより、融着時における光ファイバの位置のずれが発生しても一方の光ファイバ→コリメータレンズ１０３→反射面１０４→コリメータレンズ１０３→他方の光ファイバと伝送する光信号の損失の低下を少なくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信や光情報処理等に用いられる光ファイバコリメータおよびその製造方法に関する。

光通信の分野においては、光スイッチ、光アイソレータ、光サーキュレータ、光アッテネータ、光分波器等の様々な光機能素子が必要となる。これら光機能素子には、光ファイバが直接あるいはコリメータレンズと呼ばれる光学部材を介して接続される。コリメータレンズに光ファイバが接続された構造は、光ファイバコリメータと呼ばれている。光ファイバコリメータは、光ファイバ端面から出射される光束をコリメータレンズによって平行光束とし、光学部材内に導く機能、或いは逆に光学部材を透過した平行光束をコリメータレンズによって収束して光ファイバに導く機能を有する。

光ファイバコリメータは、各種の光学部材と光ファイバとを接続する際に欠かせない重要な構成部品である。一方、光ファイバを用いた通信網は、長距離通信からビル内やオフィス内における通信ネットワークにまで広く利用され、その利用は今後さらに増えてゆく傾向にある。そのような背景において、光ファイバコリメータには、大幅な低価格化が望まれている。光ファイバコリメータを低価格化するには、部品点数を削減するのが有効となる。光ファイバコリメータの部品点数を削減する技術として、コリメータレンズに光ファイバを溶着により直接接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１および２を参照）。

ところで、上述したコリメータレンズに光ファイバを溶着により直接接合する技術では、コリメータレンズの光軸に対して光ファイバの光軸が合致するように位置合わせを行った後に、放電等の手段によりコリメータレンズに対して光ファイバを融着する。このコリメータレンズに溶着させる光ファイバは、光ファイバの端面を斜めにカットし、光ファイバの射出端面における反射光が本来の光信号に混入しないようにしている。

しかしながら、この端面を斜めにカットした光ファイバをコリメータレンズの端面に接触させた状態で光軸合わせのための位置調整を行い、その後に放電により融着を行う場合、光軸を合わせた位置から光ファイバがずれた状態で融着が行われる場合がある。これは、放電時にコリメータレンズ側が膨張および熔融し、その膨張および熔融した材料により光ファイバの端面が押されるが、その際に光ファイバの端部が斜めカットされていると、横方向に光ファイバを押す力が発生するからである。

図８には、放電により、コリメータレンズに光ファイバを融着する状態が概念的に示されている。図８に示すように、まず先端が符号１４で示されるように斜めカットされた光ファイバ１２をコリメータレンズ１１に対して位置合わせし、次いで電極１３ａおよび１３ｂ間で放電を行うことで、より低融点のコリメータレンズ１１の表面が膨張されるとともに溶融され、毛細管現象により光ファイバ１２とコリメータレンズ１１との楔形の隙間を埋める形になって、融着が行われる。

この放電の際、光ファイバ１２に対し若干横方向に力がかかり、光ファイバ１２がその本来の設定光軸１５から動く可能性がある。すなわち、光ファイバ１２先端の符号１４で示される斜めカットされた部分が、コリメータレンズ１１側から盛り上がるコリメータレンズの構成材料（膨張し熔融したコリメータレンズの構成材料）によって押されるが、その押される面が斜面であるので、光軸に垂直な方向への力の成分が発生し、光ファイバ１２がその本来の設定光軸１５から横方向に働く可能性が高い。設定光軸１５の方向から見た場合、この光ファイバ１２が動く可能性が高い方向は、斜めカット面の面方向１６（斜面の法線方向ベクトル）の設定光軸１５に対する正弦成分のベクトル１６ａ（図の場合でいうと矢印１６で示されるベクトルのsinθ方向のベクトル成分）の方向と逆方向となる。つまり、図１の場合でいうと、ベクトル１６で示されるように少し上に向いた方向に面が現れるように斜めカット１４がされている場合、光ファイバ１２の先端位置は、本来の設定光軸１５に対してベクトル１６ａの逆方向（図の下方向）にずれる可能性が高い。

コリメータレンズに一つの光ファイバを接続した構造の光ファイバコリメータの場合、上記のコリメータレンズに対する光軸のずれが発生しても、対向する光ファイバコリメータを相互に偏芯調整することで、結合効率に影響が出ないように調整することが可能である。

特開２００５−２３４４４１号 特開２００６−２０９５８５号

しかしながら、コリメータレンズに複数の光ファイバを接続し、一方の光ファイバから入射させた光信号をコリメータレンズの前方にある反射部材や素子で反射させ、それを他方の光ファイバから出力させるような所謂多芯型の光ファイバコリメータの場合には、上述した放電融着時の位置ずれを融着工程の後に調整する手法が困難となる。そのため、この種の多芯型の光ファイバコリメータにおいては、放電融着の際における光ファイバのずれの許容範囲は極めて小さく、製造歩留まりの点で不利であった。またそのために、定コスト化が困難であった。

本発明は、上述した多芯型の光ファイバコリメータの製造工程における光ファイバのずれによる光学特性の低下の問題を解決することを目的とする。

ところで、２本の光ファイバをコリメータレンズに接続し、コリメータレンズの前方で一方の光ファイバからの入射光を反射させて、他方の光ファイバに導き、そこから出力させる場合、光ファイバの接続時に２本の光ファイバのそれぞれが、互いに離れる方向に動くか、あるいは互いに近付く方向に動くと、光軸のずれに起因する光学的な影響がキャンセルされ、光学特性への悪影響が抑えられることが分かっている。

そこで本発明は、上述したコリメータレンズに対する光ファイバの接続時における光軸のずれが傾斜面の方向に関係する現象と、２つの光ファイバ間のずれの方向が所定の関係にあれば、ずれの光学的な影響がキャンセルされる現象とを組み合わせ、２本の光ファイバの傾斜面の方向の関係を特定の関係に設定する。これにより、接続工程時に光ファイバの位置にずれが発生しても、その影響が光ファイバコリメータの性能に現れることを抑えることができる。

すなわち、本発明では、コリメータレンズに接続され、先端が斜めカットされて斜面とされた２つの光ファイバの一方を、他方に対して略１８０度その光軸回りに回転させた状態とする。こうすることで、コリメータレンズに対する２本の光ファイバの接続時に、斜面の存在に起因して、光ファイバの先端の位置が位置調整で設定した位置からずれたとしても、そのずれに起因する２本の光ファイバ間における光学特性への悪影響がキャンセルされる。このため、２本の光ファイバをコリメータレンズに接続した光ファイバコリメータの性能低下を抑えることができる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、屈折面と該屈折面に対向した透過平面とを備えたコリメータレンズと、透過平面に融着された少なくとも２本の光ファイバとを備え、２本の光ファイバの融着される端面は、当該光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面を有し、２本の光ファイバの一方は、他方の光ファイバに対してその光軸を軸として略１８０度回転させた状態にあることを特徴とする光ファイバコリメータである。

略１８０度には、許容される範囲がある。具体的には、一方の光ファイバに対する他方の光ファイバの相対回転角を、１６０度〜２００度、好ましくは１７０〜１９０°の範囲内とすることが望ましい。ここで相対的な回転角は、１８０°超える範囲で捉えても良いし、１８０°に至らない範囲で捉えるのでもよい。

また、この角度範囲の限定において、２本の光ファイバは、その配列方向を基準とした角度だけ光軸を軸として回転させた状態にあり、この角度が、略（４５度＋９０度×ｎ）（ｎ＝０，１，２，３）である構成とすることが望ましい。ここで、２本の光ファイバの配列方向というのは、２本の光ファイバを結ぶ線の延在方向として定義される。

この態様によれば、光ファイバの光軸に垂直な面内における斜面に起因するずれの方向が、光ファイバの配列方向およびそれに垂直な方向の成分を同じ大きさで含むので、ずれが生じたとしても２本の光ファイバが、前記の両成分で互いに逆方向に移動することになり、その光学特性への悪影響を少なくすることができる。

本発明は、上述した光ファイバコリメータの製造方法として把握することもできる。すなわち、本発明の光ファイバコリメータの製造方法は、屈折面と該屈折面に対向した透過平面とを備えたコリメータレンズの前記透過平面に少なくとも２本の光ファイバを近接または接触させる工程と、放電により前記光ファイバを前記透過平面に融着させる工程とを備え、前記２本の光ファイバの融着される端面は、当該光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面を有し、前記２本の光ファイバの一方は、他方の光ファイバに対してその光軸を軸として略１８０度回転させた状態にあることを特徴とする。

この光ファイバコリメータの製造方法において、回転の角度は、１６０度〜２００度であることが望ましい。また、２本の光ファイバは、その配列方向を基準とした位置から所定の角度だけ光軸を軸として回転させた状態にあり、この角度が、略（４５度＋９０度×ｎ）（ｎ＝０，１，２，３）であることが望ましい。

また上述した光ファイバコリメータの製造方法において、２本の光ファイバを、２つの穴を有する位置決め用補助具の２つの穴に挿入した状態で、前記回転の角度の調整を行うステップをさらに備えることが望ましい。この斜面の向きを調整するステップは、２本の光ファイバをコリメータレンズに近接（または接触）させる前の段階、あるいはその後の放電による融着を行う前の段階で実施することができる。

本発明によれば、コリメータレンズの融着された少なくとも２本の光ファイバが、その溶着時に位置ずれを起こしても、そのずれの影響が光ファイバコリメータの光学特性に悪影響を与えがたいものとすることができる。

（１） 第１の実施形態
（構成および製造方法）
図１は、本発明を利用した光ファイバコリメータおよびその製造方法の一例を示す概念図である。図１（Ａ）には、側面図が示され、図１（Ｂ）には、その正面図（（Ａ）をＸ軸方向から見た正面図）が示されている。

図１には、石英を主成分として構成された２本の光ファイバ１０１および１０２が示されている。光ファイバ１０１と１０２とは同じものである。光ファイバ１０１の先端の端面は、斜面１０１ａとされ、光ファイバ１０２の先端の端面も斜面１０１ｂとされている。この斜面は、光ファイバを切断する際に、斜めにカット（切断）を行うことで形成される。端面をこのような斜面とするのは、光ファイバから出射する光線の反射成分の光軸を光ファイバの光軸からずらし、光ファイバに戻る反射成分を低減するためである。

図２は、図１に示す光ファイバ１０１および１０２の先端の斜めカットされた部分の断面構造を示す概念図である。光ファイバ１０２は、光ファイバ１０１に対して、その光軸回りに１８０度回転させた状態とされている。こうすることで、斜面１０１ａと斜面１０１ｂの向きが互いに逆方向に設定されたものとされている。

斜面の向きは、以下のようにして定義される。まず斜面１０１ａの斜面の向きは、斜面１０１ａの面方向（法線方向）（ベクトルＡ１で表示）の光ファイバ１０１の光軸１０１ｂ方向への正弦方向（ベクトルＢ１の方向）として定義される。図２の例示の場合、斜面１０１ａの法線方向のベクトルＡ１（大きさは任意）は、Ｘ−Ｙ平面内にあり、光ファイバ１０１の光軸１０１ｂに対して、角度θだけ方向がずれている。すなわち、ベクトルＡ１は、Ｘ成分ベクトルとＹ成分ベクトルに分解でき、そのＸ成分ベクトル（余弦方向）の向きが光軸１０１ｂに一致する関係にあり、そのＹ成分ベクトルＢ１（正弦方向）の向きが斜面１０１ａの向きとして定義される。なお、角度θは、１〜１０度程度の範囲から選択することができる。

また、斜面１０２ａの斜面の向きは、斜面１０２ａの面方向（法線方向）（ベクトルＡ２で表示）の光ファイバ１０２の光軸１０２ｂ方向への正弦方向（ベクトルＢ２の方向）として定義される。当然のことであるが、光ファイバ１０１は、光ファイバ１０２に対してその光軸回りに１８０度回転させた状態にあるので、斜面１０１ａの方向と斜面１０２ａの方向とは、逆方向（１８０度異なる方向）になっている。すなわち、ベクトルＢ１とベクトルＢ２とは逆方向を向いている。

なお、一方の光ファイバに対する他方の光ファイバの回転角度は、１８０度が理想的であるが、その値には許容範囲がある。この許容範囲は、１６０度〜２００度、好ましくは１７０度〜１９０度である。換言ずれば、この角度範囲の許容範囲は、１８０度±２０度、好ましくは１８０度±１０度の範囲である。

図１に戻り、図１には、多成分ガラス（例えばホウ珪酸系の多成分ガラス）を主成分としたコリメータレンズ１０３が示されている。コリメータレンズ１０３は、屈折面１０３ａとそこに対向した透過平面１０３ｂとを備えている。なお、符号１０４は、コリメータレンズ１０３に対する光ファイバ１０１および１０２の光軸合わせを行う際に利用される反射面である。

以下、光ファイバコリメータの製造方法の一例を説明する。まず、図１に示す状態において、斜面１０１ａと１０１ｂの向きを逆向きに設定する調整を行う。この調整には、専用の補助具を利用する。図３は、斜面の向きを調整するための補助具およびその利用方法を示す概念図である。図３には、補助具３０１の側断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）および利用状態を示す概念図（Ｃ）が示されている。補助具３０１は、略円筒形状であり、その軸方向に平行な２つの穴３０１ａと３０１ｂが形成されている。

斜面１０１ａと１０１ｂの向きを逆向きに設定するには、まず先端を斜めカットした光ファイバ１０１と１０２とを用意する。次にそれらを図３（Ｃ）に示すように補助具３０１に通し、斜面側の先端を補助具３０１の外側に出す。また、各光ファイバには、光ファイバを光軸回りに回転させる回転装置３０２と３０３を取り付ける。そして、光ファイバ１０１と１０２を平行に近接して並べ、その斜めカットされた端面（斜面）部分をＣＣＤカメラで撮像し、その拡大画像を見ながら、回転装置３０２と３０３を動かし、図２に示す状態に調整する。すなわち、斜面１０１ａと斜面１０２ａの向きが互いに逆方向になるように光ファイバ１０１と１０２を回転させる調整を行う。

斜面の向きの調整が終了したら、光ファイバ１０１と１０２が相対的に動かないように接着剤等による仮固定を行う。この後、補助具３０１を取り外してもよいし、そのまま装着したままとしてもよい。なお、回転装置３０２と３０３は取り外す。

次に図１（Ａ）に示すように、仮固定された光ファイバ１０１と１０２の斜面側をコリメータレンズ１０３に近接（または軽く接触）させる。そして、光ファイバ１０１と１０２の他端側を試験装置（図示省略）に接続し、この試験装置から試験光を光ファイバ１０１に入力する。そして仮固定された光ファイバ１０１と１０２を、コリメータレンズ１０３に対して図１中のＸ軸に垂直な面内で動かす。この際、コリメータレンズ１０３から反射面１０４に出射され、そこで反射されて再びコリメータレンズ１０３に入り、光ファイバ１０２に戻る反射光の強度が最大になるように調整を行う。

この調整が終了したら、光ファイバ１０１、１０２とコリメータレンズ１０３との相対位置を固定し、両者の近接位置（または接触位置）に電極１０５ａと１０５ｂとを近づけ、アーク放電を行う。この放電により、より低融点であるコリメータレンズ１０３の透過平面１０３ｂの表面が膨張されるとともに溶融され、毛細管現象により光ファイバ１０１、１０２とコリメータレンズ１０３との楔形の隙間がこの膨張および熔融された材料によって埋められる形となる。これにより、融着が行われて接続が完了する。図４は、上述した接続工程の概要を示す概念図であり、（Ａ）は側面から見た状態を示し、（Ｂ）はコリメータレンズの光軸方向（Ｘ軸方向）から見た状態を示す。図４には、完成したコリメータレンズ１０８が示されている。

この接続工程において、光ファイバ１０１の先端（斜面１０１ａが形成されている端部）は、Ｙ軸の−方向（矢印１０６の方向）に少し動く可能性が高く、また、光ファイバ１０２の先端（斜面１０２ａが形成されている端部）は、Ｙ軸の＋方向（矢印１０７の方向）に少し動く可能性が高い。これは、膨張および熔融状態にある多成分ガラスが楔形の隙間を埋める際に、斜面の向き（図２のベクトルＢ１やＢ２の方向）と逆の方向への力が光ファイバに加わる可能性が高いからである。

本実施形態では、後述する理由により、この光ファイバ先端位置の移動が発生してもそれが光ファイバコリメータ１０８の性能に与える悪影響を少なくすることができる。なお、以上の実施形態の説明において、光ファイバ１０１と１０２は同じものでなくてもよい。また、光ファイバは、２本以上の複数であってもよい。これは、他の実施形態においても同じである。

（光ファイバコリメータの利用例）
図４に示す光ファイバコリメータ１０８の利用例を説明する。図５は、光ファイバコリメータ１０８を利用した光機能素子の例を示す概念図である。図５（Ａ）には第１の例が示され、図５（Ｂ）には第２の例が示されている。

図５（Ａ）には、一つめの光学機能素子１１０が示されている。光学機能素子１１０には、図４に示す光ファイバコリメータ１０８が接続されている。光学機能素子１１０は、機能素子として光アッテネータ１１２を備え、また反射面１１３を備えている。光ファイバ１０１から光学機能素子１１０に入射した光信号は、光アッテネータ１１２で所定の減衰を受け、反射面１１３で反射され、さらに光アッテネータ１１２で所定の減衰を受けた後に光ファイバ１０２に戻り、素子外に出力される。つまり、光学機能素子１１０は、光ファイバ１０１を伝送される光信号を減衰させ、減衰後の光信号を光ファイバ１０２に出力する光アッテネータ素子として機能する。なお、符号１１２の部分を光アッテネータではなく、光スイッチ等にすることで、他の機能を有する光学機能素子とすることができる。

図５（Ｂ）には、二つめの光学機能素子１２０が示されている。光学機能素子１２０には、図４に示す光ファイバコリメータ１０８と光ファイバコリメータ１２２が接続されている。光ファイバコリメータ１２２は、一本の光ファイバ１２３が接続された通常の光ファイバコリメータである。光学機能素子１２０は、機能素子として波長選択反射ミラー１２１を備えている。この波長選択反射ミラー１２１は、第１の波長の光を透過し、第２の波長の光を反射する性質を備えている。

この構成によれば、光ファイバ１０１から光学機能素子１２０に入る光信号の内、第１の波長の光信号は、波長選択反射ミラー１２１を透過し、光信号１２５として光ファイバ１２３から出力される。一方、光ファイバ１０１から光学機能素子１２０に入る光信号の内、第２の波長を有する光信号１２６は、波長選択反射ミラー１２１で反射され、光信号１２７として光ファイバ１０２から出力される。こうして、光学機能素子は、異なる波長を有する光信号を分離する光信号分離装置として機能する。

（作用および優位性）
以下、本発明を利用した光ファイバコリメータの製造過程において、図４に示すように、斜めカットされた光ファイバの先端位置にずれが発生しても、それが光ファイバコリメータの性能に与える悪影響を少なくすることができる理由について説明する。図６は、光ファイバ先端の位置ずれの影響を説明する概念図である。

図６には、レンズ１３１と反射面１３２が示されている。ここで、図６（Ａ）は、入射光の光軸にずれが発生しない場合の状態を示し、図６（Ｂ）は、入射光の光軸にずれが発生した場合の状態を示す。なお、レンズ１３１は、凸レンズのような集光する光学機能のあるレンズであるとする。また、このレンズ１３１の焦点に光軸に対して垂直に反射面１３２が位置しているものとする。

図６（Ａ）には、レンズ１３１の光軸中心からオフセットした位置に入射した光線１３３がレンズ１３１で屈折し、入射光１３４として反射面１３２に入射する様子が示されている。また、入射光１３４が反射面１３２で反射され、反射光１３５としてレンズ１３１に再入射し、それがレンズ１３１で屈折して光線１３３と平行で向きが逆の光線１３６となる様子が示されている。

ここで、入射光１３３の光軸がレンズの光軸側（図のＹ軸の−側）に平行に動いた場合を想定する。この状況は、図４の光ファイバ１０１の動きに対応する。この場合、図６（Ｂ）に示すように、光線１３３がΔＹだけ−Ｙ軸方向に動き光線１３７となる。そしてこれに伴い、反射光１３６は、ΔＹだけ＋Ｙ軸方向に動き光線１３８となる。また逆に、光線１３３の光軸を＋Ｙ方向に平行に動かすと、光線１３６の光軸は−Ｙ方向に平行移動する。つまり、図６に示すような光学系においては、入射光の光軸をレンズの光軸中心によせれば、反射光もレンズの光軸中心により、入射光の光軸をレンズの光軸中心から離せば、反射光もレンズの光軸中心により離れる。

図１、図２および図４に示す構成を採用した場合、その製造時において、光ファイバ１０１と１０２がコリメータレンズ１０３の光軸に対して、それぞれ近寄る方向に動く。この際、図６（Ｂ）に示す場合の原理により、２つの光ファイバの移動が生じても、光ファイバ１０１に入射した光の反射光の戻ってくる位置の変化に、光ファイバ１０２の端部の位置の変化が追従することになる。そのため、光軸のずれに起因する損失の発生を抑えることができる。この作用は、図４に示す場合と逆の方向に２つの光ファイバが動いた場合でも同様に働く。

このように、コリメータレンズに接続される２本の光ファイバの端部の斜面の向きを逆方向に設定することで、コリメータレンズへの接続時における当該端部部分の動きが、逆方向に動くこととなる。そして、この動きに伴うコリメータレンズの透過面における入／反射光の光軸位置の動きは、光ファイバ端部の動きに略一致する。このため、一方の光ファイバからコリメータレンズに入射した光線を他方の光ファイバに効率良く導くことができ、光ファイバコリメータで扱う光信号の損失を少なくすることができる。

（２） 第２の実施形態
コリメータレンズに接続される２本の光ファイバの斜面の向きのバリエーションは、第１の実施形態に例示した内容に限定されない。以下、他の態様について説明する。図７は、２本の光ファイバの斜面の向きの組み合わせの例を示す概念図である。図７は、先端を斜めカットし、斜面とした光ファイバをコリメータレンズに接続した状態を、コリメータレンズの透過面側（図４の例でいうとＸ軸の−方向側）から見た状態が概念的に示されている。図７において、矢印の方向が、斜面の方向を示している。また、以下の説明において、斜面の方向は、図２を用いて説明した内容で定義されている。

図７（Ａ）には、コリメータレンズ７０３に光ファイバ７０１と７０２を接続した状態が示されている。この例では、光ファイバ７０１の斜面の方向がＸ軸の−方向に設定され、光ファイバ７０２の斜面の方向がＸ軸の＋方向に設定されている。この例は、第１の実施形態の場合と逆に、２つの斜面が２本の光ファイバの配列方向７０４において互いに外側の方向を向くようにした例である。

図７（Ｂ）には、光ファイバ７０１の斜面の方向がＹ軸の−方向に設定され、光ファイバ７０２の斜面の方向がＹ軸の＋方向に設定されている。この例は、２つの斜面が２本の光ファイバの配列方向７０４に対して直交し、且つ互いに逆の方向となるようにした例である。

図７（Ｃ）には、光ファイバ７０１の斜面の方向が２本の光ファイバの配列方向７０４に対して反時計回りに１８０度＋４５度の方向、光ファイバ７０２の斜面の方向が２本の光ファイバの配列方向７０４に対して反時計回りに４５度の方向である例が示されている。

図７（Ｄ）には、光ファイバ７０１の斜面の方向が２本の光ファイバの配列方向７０４に対して反時計回りに９０度＋４５度の方向、光ファイバ７０２の斜面の方向が２本の光ファイバの配列方向７０４に対して反時計回りに２７０度＋４５度の方向である例が示されている。

図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す例の全てにおいて、一方の光ファイバの斜面の向きは、その光ファイバを光軸回りに１８０度回転させることで、他方の光ファイバの斜面の向きに一致する関係とされている。

また、図７（Ｃ）および（Ｄ）に示す例では、斜面の向きが光ファイバの配列方向７０４に対して４５度の角度をなしている。こうすることで、放電による融着時における斜面に起因する光ファイバのずれが、２本の光ファイバにおいて同じＸ成分およびＹ成分を持つことになる。このため、光ファイバがずれたとしても、Ｘ成分及びＹ成分で互いに逆方向に移動することになり、発生する結合効率の低下を少なくすることができる。

すなわち、図７（Ａ）の場合に、何らかの要因によりＹ軸方向へのずれが発生し、しかもそれが２本の光ファイバにおいて同方向であるとすると、２本の光ファイバが同時に上下（Ｙ軸方向）に移動することになる。すると、結合効率の低下、つまり損失の増大が発生する。これに対して、図７（Ｃ）や（Ｄ）の構成を採用した場合、斜面があることで光ファイバが強制的にＸおよびＹ成分を持った方向に移動する。またこの移動の方向が互いに逆方向となる。このため、上述した２本の光ファイバが同一方向に移動することによる影響を相対的に低減することができ、結合効率の低下（損失増大）を少なくすることができる。

図７（Ｃ）や（Ｄ）の構成を上位の概念で表現すると、２本の光ファイバは、斜面の向きが略１８０度相違しており、且つその配列方向を基準とした位置から所定の角度だけ光軸を軸として回転させた状態にあり、この角度が、略（４５度＋９０度×ｎ）（ｎ＝０，１，２，３）である構成ということができる。例えば、図７（Ｃ）の場合、光ファイバ７０１の斜面の向きは、角度を逆時計回りに考えるとして、上記式でｎ＝２の場合であり、光ファイバ７０２の斜面の向きは、上記式でｎ＝０の場合である。また、図７（Ｄ）の場合、光ファイバ７０１の斜面の向きは、上記式でｎ＝１の場合であり、光ファイバ７０２の斜面の向きは、上記式でｎ＝３の場合である。

また、上記の角度設定範囲にも許容範囲がある。この許容範囲は、規定される角度から±２０度の範囲、より好ましくは規定される角度から±１０度の範囲である。なお、前記実施例では、光ファイバをコリメータレンズに近接、或いは、接触させた状態で放電融着をさせ、光ファイバの表面が膨張されるとともに溶融され毛細管現象により光ファイバとコリメータレンズとの楔形の隙間を埋める形になって、融着が行われる例を示したが、それに限らず、コリメータレンズだけを溶融させた状態で、光ファイバをコリメータレンズに対し押し入れて融着する方法、或いは、押し入れた後、光ファイバを引っ張り戻して融着する方法においても、本発明は適用することができる。

本発明は、光ファイバコリメータおよびその製造技術に利用することができる。

発明を利用した光ファイバコリメータの製造工程を示す概念図である。 光ファイバ端部の斜面の向きの状態を示す概念図である。 光ファイバ端部の斜面の向きを調整する補助具およびその利用状態を示す概念図である。 発明を利用した光ファイバコリメータの概要を示す概念図である。 発明を利用した光学機能素子の例を示す概念図である。 発明の原理を説明する概念図である。 発明の他の実施形態を説明する概念図である。 従来技術を説明する概念図である。

符号の説明

１０１…光ファイバ、１０１ａ…斜面、１０１ｂ…光軸、１０２…光ファイバ、１０２ａ…斜面、１０２ｂ…光軸、１０３…コリメータレンズ、１０３ａ…屈折面、１０３ｂ…透過平面、１０４…反射面、１０５ａ…電極、１０５ｂ…電極、１０８…光ファイバコリメータ、１１０…光学機能素子、１２０…光学機能素子。

Claims (7)

1. 屈折面と該屈折面に対向した透過平面とを備えたコリメータレンズと、
   前記透過平面に融着された少なくとも２本の光ファイバと
   を備え、
   前記２本の光ファイバの融着される端面は、当該光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面を有し、
   前記２本の光ファイバの一方は、他方の光ファイバに対してその光軸を軸として略１８０度回転させた状態にあることを特徴とする光ファイバコリメータ。
2. 前記回転の角度は、１６０度〜２００度であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコリメータ。
3. 前記２本の光ファイバは、その配列方向を基準とした位置から所定の角度だけ光軸を軸として回転させた状態にあり、
   この角度が、略（４５度＋９０度×ｎ）（ｎ＝０，１，２，３）であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバコリメータ。
4. 屈折面と該屈折面に対向した透過平面とを備えたコリメータレンズの前記透過平面に少なくとも２本の光ファイバを近接または接触させる工程と、
   放電により前記光ファイバを前記透過平面に融着させる工程と
   を備え、
   前記２本の光ファイバの融着される端面は、当該光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面を有し、
   前記２本の光ファイバの一方は、他方の光ファイバに対してその光軸を軸として略１８０度回転させた状態にあることを特徴とする光ファイバコリメータの製造方法。
5. 前記回転の角度は、１６０度〜２００度であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバコリメータの製造方法。
6. 前記２本の光ファイバは、その配列方向を基準とした位置から所定の角度だけ光軸を軸として回転させた状態にあり、
   この角度が、略（４５度＋９０度×ｎ）（ｎ＝０，１，２，３）であることを特徴とする請求項４または５に記載の光ファイバコリメータの製造方法。
7. 前記２本の光ファイバを、２つの穴を有する位置決め用補助具の前記２つの穴に挿入した状態で前記回転の角度の調整を行うステップをさらに備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の光ファイバコリメータの製造方法。

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