JP2015022022A - フェルール付光ファイバ、光モジュール、及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの端面において生じる反射とフェルールの端面において生じる反射とを共に抑制する。
【解決手段】反射防止膜１３に関して、フェルール１２の端面１２ａを覆う部分１３２の膜構造を、フェルール１２に入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定め、光ファイバ１１の端面１１ａを覆う部分１３１の膜構造を、光ファイバ１１のコア１１１ａに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定める。
【選択図】図１

Description

本発明は、フェルール付光ファイバに関する。また、フェルール付光ファイバを備えた光モジュールに関する。また、フェルール付光ファイバを製造する製造方法に関する。

光通信及び光加工の分野では、光源（例えば、半導体レーザ素子）とフェルール付光ファイバとを備えた光モジュールが広く用いられている。ここで、フェルール付光ファイバとは、端部がフェルールに挿嵌された光ファイバのことを指す。

光モジュールは、光源から出射されたレーザ光が光ファイバのコアに入射するように設計される。しかしながら、光源から出力されたレーザ光の一部は、光ファイバの端面及びフェルールの端面において反射され、光源に再入射する。このように光源に再入射するレーザ光の光量が増えると、光源の寿命が短縮したり、光源の発振特性が不安定化したりする。

光ファイバの端面において生じる反射を抑制するための技術としては、光ファイバの端面に反射防止膜を形成する技術が広く知られている。反射防止膜は、１層の膜から構成される単層膜、又は、２層以上の膜が積層された多層膜である。反射防止膜の膜構造は、当該反射防止膜を介して光ファイバのコアに入射するレーザ光に対して低反射条件を満たすように定められる。なお、本明細書において「低反射条件を満たす」とは、反射率（エネルギー反射率）が１％以下になることを指す。

また、フェルールの端面において生じた反射光が光源に再入射することを防止するための技術としては、フェルールの先端を球面加工する技術（特許文献１参照）や、フェルールの先端を斜めにカットする技術などが知られている。

特開２０００−１２１８４６号公報（公開日：２０００年 ４月２８日）

しかしながら、光ファイバの端面に反射防止膜を形成するだけでは、フェルールの端面において生じる反射を抑制することができない。また、この反射防止膜の膜構造は、コアに入射するレーザ光に対して低反射条件を満たすように定められているので、この反射防止膜をフェルールの端面をも覆うように拡張したとしても、フェルールの端面において生じる反射を十分に抑制することはできない。

特に、マルチモードの半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、レンズを通してもコアに集光されずに拡散する成分を含む。このため、マルチモードの半導体レーザ素子を光源とする光モジュールにおいては、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の数％がフェルールの端面に入射する。したがって、フェルールの端面において生じる反射を十分に抑制することができないと、フェルールの端面において生じた反射光が半導体レーザ素子に深刻な悪影響を与える。

また、フェルールの先端を球面加工することによって、反射光が光源に再入射することを回避するためには、フェルールの先端の曲率半径をできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、フェルールの先端の曲率半径を小さくすると、光源と光ファイバとの結合効率が低下するという別の問題を生じる。フェルールの先端を斜めにカットする技術についても、同様の問題を生じる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバの端面において生じる反射とフェルールの端面において生じる反射とを共に抑制したフェルール付光ファイバを実現することにある。

本発明に係るフェルール付光ファイバは、フェルールと、上記フェルールに挿嵌された光ファイバと、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面の両方を覆う反射防止膜と、を備えており、上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定められており、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定められている、ことを特徴とする。ここで、低反射条件を満たすとは、上述したとおり、「低反射条件を満たす」とは、反射率（エネルギー反射率）が１％以下になることを指す。

上記の構成によれば、光ファイバの端面において生じる反射とフェルールの端面において生じる反射との両方が抑制されたフェルール付光ファイバを実現することができる。また、フェルールの先端を球面加工したり斜めにカットしたりする必要がないので、当該フェルール付光ファイバを光モジュールに搭載する場合に、光源と光ファイバとの結合効率の低下を招来することもない。

本発明に係るフェルール付光ファイバにおいて、上記反射防止膜は、１層の膜からなる単層膜、又は、２層以上の膜が積層された多層膜であり、上記フェルールの端面を覆う部分と上記光ファイバの端面を覆う部分とで、層数、各膜の膜厚、又は、各膜の屈折率の少なくとも何れかが異なっている、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たし、上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たす反射防止膜を容易かつ安価に実現することができる。

なお、上記の構成を採用する場合、上記反射防止膜のうち上記光ファイバの端面を覆う部分を構成する各膜の屈折率及び膜厚を、ｎを上記光ファイバの屈折率（コアの屈折率であってもよいし、クラッドの屈折率であってもよい）として、後述する式（３）〜（４）又は後述する式（５）〜（６）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜を介して上記光ファイバに入射する光に対して低反射条件を満たすことができる。また、上記反射防止膜のうち上記フェルールの端面を覆う部分を構成する各膜の屈折率及び膜厚を、ｎを上記フェルールの屈折率として、後述する式（３）〜（４）又は後述する式（５）〜（６）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜を介して上記フェルールに入射する光に対して低反射条件を満たすことができる。

本発明に係るフェルール付光ファイバにおいて、上記反射防止膜は、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面により構成される平坦面上に形成された第１の膜であって、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの両方を覆う第１の膜と、上記第１の膜の上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成された第２の膜であって、上記光ファイバの端面を覆い、かつ、上記フェルールの端面を覆わない第２の膜とにより構成されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たし、上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たす反射防止膜を容易かつ安価に実現することができる。

なお、上記の構成を採用する場合、上記第１の膜の屈折率ｎ２を、後述する式（７）を満たすように定め、上記第１の膜の膜厚Ｌ２を、後述する式（８）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすようになる。更に、上記第２の膜の屈折率ｎ１を、後述する式（９）を満たすように定め、上記第２の膜の膜厚Ｌ１を、後述する式（１０）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすようになる。

本発明に係るフェルール付光ファイバにおいて、上記反射防止膜は、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面により構成される平坦面上に形成された第１の膜であって、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの両方を覆う第１の膜と、上記第１の膜の上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成された第２の膜であって、上記フェルールの端面を覆い、かつ、上記光ファイバの端面を覆わない第２の膜とにより構成されており、ことが好ましい。

上記の構成によれば、上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たし、上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たす反射防止膜を容易かつ安価に実現することができる。

なお、上記の構成を採用する場合、上記第１の膜の屈折率ｎ２を、後述する式（１１）を満たすように定め、上記第１の膜の膜厚Ｌ２を、後述する式（１２）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすようになる。更に、上記第２の膜の屈折率ｎ１を、後述する式（１３）を満たすように定め、上記第２の膜の膜厚Ｌ１を、後述する式（１４）を満たすように定めることによって、上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすようになる。

なお、上記フェルール付光ファイバと、上記光ファイバに入射させる光を発する光源とを備えている光モジュールも、本発明の範疇に含まれる。

上記の構成によれば、上記光ファイバの端面又は上記フェルールの端面において生じた反射光が上記光源に再入射することを抑制することができる。これにより、上記光源の寿命が短縮したり、上記光源の発振特性が不安定化したりという問題の発生を未然に防止することができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る製造方法は、フェルールと、上記フェルールに挿嵌された光ファイバと、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面の両方を覆う反射防止膜と、を備えたフェルール付光ファイバの製造方法であって、上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造を、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定めると共に、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造を、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定める工程を含んでいる、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、光ファイバの端面において生じる反射とフェルールの端面において生じる反射との両方が抑制されたフェルール付光ファイバを製造することができる。また、フェルールの先端を球面加工したり斜めにカットしたりする必要がないので、当該製造方法を用いて製造されたフェルール付光ファイバを光モジュールに搭載する場合に、光源と光ファイバとの結合効率の低下を招来することもない。

本発明によって、光ファイバの端面において生じる反射とフェルールの端面において生じる反射とを共に抑制したフェルール付光ファイバが実現される。

本発明の実施形態に係るフェルール付光ファイバの構成を示す図面である。（ａ）は、同フェルール付光ファイバの側面図であり、（ｂ）は、同フェルール付光ファイバの断面図である。 低反射条件を満たす膜構造を示す図であり、反射防止膜が形成された物体の断面図である。 図１に示すフェルール付光ファイバの第１の具体例を示す図面である。左は、同具体例に係るフェルール付光ファイバの縦断面図であり、右は、同具体例に係るフェルール付光ファイバの横断面図である。 図１に示すフェルール付光ファイバの第２の具体例を示す図面である。左は、同具体例に係るフェルール付光ファイバの縦断面図であり、右は、同具体例に係るフェルール付光ファイバの横断面図である。 図１に示すフェルール付光ファイバを備えた光モジュールの構成を示す図面であり、同光モジュールの断面図である。

本発明の実施形態に係るフェルール付光ファイバについて、図面を参照して説明すれば以下の通りである。

〔フェルール付光ファイバの構成〕
まず、本実施形態に係るフェール付光ファイバ１の構成について、図１を参照して説明する。図１（ａ）は、フェルール付光ファイバ１の側面図であり、図１（ｂ）は、フェルール付光ファイバ１の断面図である。なお、図１（ｂ）に示した断面は、フェルール付光ファイバ１の断面のうち、フェルール付光ファイバ１の中心軸を通る縦断面である。

フェルール付光ファイバ１は、図１に示すように、光ファイバ１１と、フェルール１２と、反射防止膜１３と、スリーブ１４とを備えている。

光ファイバ１１は、ベアファイバ１１１の側面を被覆１１２で覆ったものである。本実施形態において、ベアファイバ１１１は、シリカガラス製であり、被覆１１２は、樹脂製である。なお、光ファイバ１１の先端部分においては、被覆１１２が除去され、ベアファイバ１１１が露出している。以下、光ファイバ１１において被覆１２が除去された区間を「被覆除去区間」と記載し、被覆１２が除去されていない区間を「被覆区間」と記載する。

フェルール１２は、貫通孔１２ｃが形成された円柱状の部材である。貫通孔１２ｃは、フェルール１２の中心軸を通り、フェルール１２の一方の端面１２ａから他方の端面１２ｂに至る。本実施形態において、フェルール１２は、セラミック製（具体的にはジルコニア製）である。ただし、フェルール１２の材料は、セラミックに限定されない。例えば、フェルール１２の材料は、誘電体（樹脂やガラスなど）であってもよいし、導体（金属など）であってもよいし、半導体であってもよい。

フェルール１２の貫通孔１２ｃには、光ファイバ１１の被覆除去区間が挿嵌される。このため、貫通孔１２ｃの孔径は、ベアファイバ１１１の外径と略一致するように設計されている。貫通孔１２ｃに挿入された光ファイバ１１の端面１１ａは、フェルール１２の端面１２ａと共に平坦面を構成する。なお、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａにより構成される面は、研磨によって平坦化してもよい。

反射防止膜１３は、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａにより構成される平坦面上に形成され、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａの両方を覆う。反射防止膜１３は、光ファイバ１１の端面１１ａを覆う部分１３１とフェルール１２の端面１２ａを覆う部分１３２とで膜構造が異なる点に特徴がある。もう少し具体的に言うと、（１）光ファイバ１１の端面１１ａを覆う部分１３１の膜構造が、当該部分１３１を介してベアファイバ１１１のコアに入射する光に対して低反射条件を満たすように定められており、（２）フェルール１２の端面１２ａを覆う部分１３２の膜構造が、当該部分１３２を介してフェルール１２に入射する光に対して低反射条件を満たすように定められている点に特徴がある。各部において低反射条件を満たす反射防止膜１３の構成及び具体例については、参照する図面を代えて後述する。

スリーブ１４は、光ファイバ１１及びフェルール１２を収容する筒状の部材である。本実施形態において、スリーブ１４は、金属製であり、（１）円筒状の小径部１４ａと、（２）中心軸が小径部１４ａと一致し、かつ、内径及び外径が小径部１４ａよりも大きい円筒状の大径部１４ｂと、（３）大径部１４ｂの外側面の端部（小径部１４ａ側と反対側の端部）に設けられた鍔部１４ｃとにより構成されている。

スリーブ１４の小径部１４ａには、光ファイバ１１の被覆区間が挿入される。このため、小径部１４ａの内径は、被覆区間における光ファイバ１１の外径よりも大きくなるように設計されている。なお、スリーブ１４の内側面と光ファイバ１１の外側面との間の隙間には、例えば樹脂が充填される。一方、スリーブ１４の大径部１４ｂには、フェルール１２が挿嵌される。このため、大径部１４ｂの内径は、フェルール１２の外径と略一致するように設計されている。

なお、図１においては、中心軸に沿って測ったフェルール１２の長さが、同中心軸に沿って測ったスリーブ１４の長さよりも短い構成を例示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、中心軸に沿って測ったフェルール１２の長さが、同中心軸に沿って測ったスリーブ１４の長さよりも長い構成を採用することもできる。

〔低反射条件を満たす反射防止膜の構成〕
次に、低反射条件を満たす反射防止膜１３の構成について、図２を参照して説明する。

ここでは、屈折率ｎ０の媒質（例えば空気など）を伝播した波長λの光が、Ｎ層膜を介して屈折率ｎの物体（例えばフェルールや光ファイバなど）に入射するものとする。Ｎ層膜とは、１層の膜からなる単層膜、又は、２層以上の膜が積層された多層膜のことを指す。以下の説明においては、Ｎ層膜を構成する各膜の屈折率を、入射媒質側から順にｎ₁，ｎ₂，…，ｎ_Nとし、Ｎ層膜を構成する各膜の膜厚を、入射媒質側から順にＬ₁，Ｌ₂，…，Ｌ_Nとする。

Ｎ層膜を介して物体に入射する光は、式（１）によって定義される転送行列Ｍを含む方程式（２）に従う。

式（１）において、ｋ_iは、媒質側からｉ番目の膜を伝播する光の波数ベクトルを表す。また、方程式（２）において、ｒは、Ｎ層膜の振幅反射率を表し、ｔは、Ｎ層膜の振幅透過率を表す。

Ｎ層膜の反射率（エネルギー反射率）Ｒは、Ｒ＝｜ｒ｜²により与えられる。Ｎ層膜が無反射条件を満たすとは、Ｎ層膜の反射率Ｒが０になること、すなわち、Ｎ層膜の振幅反射率ｒが０になることを指す。

例えば、Ｎ＝１である場合、膜の屈折率ｎ１を式（３）に従って定め、膜の膜厚Ｌ１を式（４）に従って定めることによって、Ｎ層膜（単層膜）の反射率ＲをＲ＝０とすることができる。すなわち、無反射条件を満たすことができる。

また、Ｎ≧２である場合、各膜の屈折率ｎ_jを式（５）に従って定め、膜の膜厚Ｌ_jを式（６）に従って定めることによって、Ｎ層膜（多層膜）の反射率ＲをＲ＝０とすることができる。すなわち、無反射条件を満たすことができる。

図１に示すフェルール付光ファイバ１において、光ファイバ１１の端面１１ａで生じる反射とフェルール１２の端面１２ａで生じる反射との双方を抑制するためには、反射防止膜１３の構成を以下のように定めればよい。すなわち、（ａ）反射防止膜１３のうち、光ファイバ１１の端面１１ａを覆う部分１３１を構成する各膜の屈折率及び膜厚を、ｎを光ファイバ１１の屈折率（コア１１１ａの屈折率であってもよいし、クラッド１１１ｂの屈折率であってもよい）として、上記式（３）〜（４）又は上記式（５）〜（６）を満たすように定め、（ｂ）反射防止膜１３のうち、フェルール１２の端面１２ａを覆う部分１３２を構成する各膜の屈折率及び膜厚を、ｎをフェルール１２の屈折率として、上記式（３）〜（４）又は上記式（５）〜（６）を満たすように定める。

ただし、反射防止膜１３の膜構造を設計するうえで、上記各等式が厳密に成立すること、すなわち、波長λの光に対して無反射条件を満たす（反射率が０になる）ことは、好ましい条件であるが、必須の条件ではない。つまり、上記各等式は、波長λの光に対して低反射条件を満たす（反射率が１％以下になる）程度に近似的に成立すれば十分である。

〔低反射条件を満たす反射防止膜の具体例〕
次に、低反射条件を満たす反射防止膜１３の２つの具体例について、図３〜図４を参照して説明する。

図３は、第１の具体例に係るフェルール付光ファイバ１の縦断面図（左側）及び横断面図（右側）である。なお、本具体例においては、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａに入射する光の波長λが０．９μｍであることを想定する。以下の説明における各部の屈折率は、波長λが０．９μｍの光に対する屈折率である。

本具体例において、ベアファイバ１１１は、円形状の横断面を有するコア１１１ａと、コア１１１ａを取り囲む円環状の横断面を有するクラッド１１１ｂとにより構成されている。クラッド１１１ｂの屈折率ｎ_cladは、コア１１１ａの屈折率ｎ_coreよりも低く、これにより光の閉じ込めが実現される。

また、本具体例において、反射防止膜１３は、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａにより構成される平坦面上に形成される第１の膜１３ａと、第１の膜１３ａの上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成される第２の膜１３ｂとにより構成される。

特に、本具体例においては、第１の膜１３ａは、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａの両方を覆う円形状の膜であるのに対して、第２の膜１３ｂは、光ファイバ１１の端面１１ａのみを覆う（光ファイバ１１の端面１１ａを覆い、かつ、フェール１２の端面１２ａを覆わない）円形状の膜である。

第１の膜１３ａの屈折率ｎ２及び膜厚Ｌ２は、第１の膜１３ａからなる単層膜が、当該単層膜を介してフェルール１２に入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定める。例えば、第１の膜１３ａの屈折率ｎ２は、下記式（７）に従って定め、第１の膜１３ａの膜厚Ｌ２は、下記式（８）に従って定める。ただし、下記式（７）及び下記式（８）が厳密に成立すること、すなわち、第１の膜１３ａからなる単層膜が波長λの光に対して無反射条件を満たす（反射率が０になる）ことは、好ましい条件であるが、必須の条件ではない。つまり、下記式（７）及び下記式（８）は、第１の膜１３ａからなる単層膜が波長λの光に対して低反射条件を満たす（反射率が１％以下になる）程度に近似的に成立すれば十分である。

例えば、フェルール１２の屈折率ｎ_feがｎ_fe≒２．１７である場合（すなわち、フェルール１２がジルコニア製である場合）、第１の膜１３ａの屈折率ｎ２は、ｎ２≒１．４７となり、第１の膜１３ａの膜厚Ｌ２は、Ｌ２≒λ／５．８９となる。屈折率が１．４７程度となる第１の膜１３ａの好適材料としては、例えば、シリカガラス（屈折率１．４５）が挙げられる。

一方、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１及び膜厚Ｌ１は、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が、当該２層膜を介してコア１１１ａに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定める。すなわち、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１は、下記式（９）に従って定め、第２の膜１３ｂの膜厚Ｌ１は、下記式（１０）に従って定める。ただし、下記式（９）及び下記式（１０）が厳密に成立すること、すなわち、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が波長λの光に対して無反射条件を満たす（反射率が０になる）ことは、好ましい条件であるが、必須の条件ではない。つまり、下記式（９）及び下記式（１０）は、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が波長λの光に対して低反射条件を満たす（反射率が１％以下になる）程度に近似的に成立すれば十分である。

例えば、コア１１１ａの屈折率ｎ_coreがｎ_core≒１．４５である場合、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１は、ｎ１≒１．２２になり、第２の膜１３ｂの膜厚Ｌ１は、Ｌ１≒λ／４．８８となる。屈折率が１．２２程度となる第２の膜１３ｂの好適材料としては、例えば、フッ化カルシウム（屈折率１．２３）が挙げられる。

図４は、第２の具体例に係るフェルール付光ファイバ１の縦断面図（左側）及び横断面図（右側）である。なお、本具体例においては、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａに入射する光の波長λが５００ｎｍであることを想定する。以下の説明における各部の屈折率は、波長λが５００ｎｍの光に対する屈折率である。

本具体例において、ベアファイバ１１１は、円形状の横断面を有するコア１１１ａと、コア１１１ａを取り囲む円環状の横断面を有するクラッド１１１ｂとにより構成されている。クラッド１１１ｂの屈折率ｎ_cladは、コア１１１ａの屈折率ｎ_coreよりも低く、これにより光の閉じ込めが実現される。

また、本具体例において、反射防止膜１３は、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａにより構成される平坦面上に形成される第１の膜１３ａと、第１の膜１３ａの上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成される第２の膜１３ｂとにより構成される。

特に、本具体例においては、第１の膜１３ａは、光ファイバ１１の端面１１ａ及びフェルール１２の端面１２ａの両方を覆う円形状の膜であるのに対して、第２の膜１３ｂは、フェルール１２の端面１２ａのみを覆う（フェール１２の端面１２ａを覆い、かつ、光ファイバ１１の端面１１ａを覆わない）円環状の膜である。

第１の膜１３ａの屈折率ｎ２及び膜厚Ｌ２は、第１の膜１３ａからなる単層膜が、当該単層膜を介してコア１１１ａに入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定める。例えば、第１の膜１３ａの屈折率ｎ２は、下記式（１１）に従って定め、第１の膜１３ａの膜厚Ｌ２は、下記式（１２）に従って定める。ただし、下記式（１１）及び下記式（１２）が厳密に成立すること、すなわち、第１の膜１３ａからなる単層膜が波長λの光に対して無反射条件を満たす（反射率が０になる）ことは、好ましい条件であるが、必須の条件ではない。つまり、下記式（１１）及び下記式（１２）は、第１の膜１３ａからなる単層膜が波長λの光に対して低反射条件を満たす（反射率が１％以下になる）程度に近似的に成立すれば十分である。

例えば、コア１１１ａの屈折率ｎ_coreがｎ_core≒１．４６である場合（すなわち、コア１１１ａがシリカガラス製である場合）、第１の膜１３ａの屈折率ｎ２は、式（１１）よりｎ２≒１．２１となり、第１の膜１３ａの膜厚Ｌ２は、式（１２）よりＬ２≒λ／４．８４≒１０１ｎｍとなる。波長５００ｎｍの光に対して屈折率が１．２１程度となる第１の膜１３ａの好適材料としては、例えば、フッ化カルシウムが挙げられる。

一方、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１及び膜厚Ｌ１は、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が、当該２層膜を介してフェルール１２に入射する波長λの光に対して低反射条件を満たすように定める。例えば、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１は、下記式（１３）に従って定め、第２の膜１３ｂの膜厚Ｌ１は、下記式（１４）に従って定める。ただし、下記式（１３）及び下記式（１４）が厳密に成立すること、すなわち、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が波長λの光に対して無反射条件を満たす（反射率が０になる）ことは、好ましい条件であるが、必須の条件ではない。つまり、下記式（１３）及び下記式（１４）は、第１の膜１３ａと第２の膜１３ｂとからなる２層膜が波長λの光に対して低反射条件を満たす（反射率が１％以下になる）程度に近似的に成立すれば十分である。

例えば、フェルール１２の屈折率ｎ_feがｎ_fe≒２．２２である場合（すなわち、フェルール１２がジルコニア製である場合）、第２の膜１３ｂの屈折率ｎ１は、式（１３）よりｎ１≒０．８１１になり、第２の膜１３ｂの膜厚Ｌ１は、式（１４）よりＬ１≒λ／３．２４≒１５４ｎｍとなる。波長５００ｎｍの光に対して屈折率が０．８１１程度となる第２の膜１３ｂの好適材料としては、例えば、金（Ａｕ）が挙げられる。

なお、上記２つの具体例においては、コア１１１ａを覆う部分における反射防止膜１３の膜構造と、クラッド１１１ｂを覆う部分における反射防止膜１３の膜構造とを同一としている。これは、クラッド１１１ｂの屈折率ｎ_cladは、コア１１１ａの屈折率ｎ_coreと大差がないため、このような膜構造でもクラッド１１１ｂに入射する光の反射率が著しく高くなることはないからである。ただし、本発明は、このような膜構造に限定されるものではない。すなわち、コア１１１ａを覆う部分における反射防止膜１３の膜構造を、コア１１１ａに入射する光に対して低反射条件を満たすように定めると共に、クラッド１１１ｂを覆う部分における反射防止膜１３の膜構造を、クラッド１１１ｂに入射する光に対して低反射条件を満たすように定めてもよい。

〔光モジュール〕
次に、フェルール付光ファイバ１を備えた光モジュール１００について、図５を参照して説明する。図５は、光モジュール１００の断面図である。

光モジュール４は、図５に示すように、上述したフェルール付光ファイバ１の他に、筐体２と、ＬＤ（Laser Diode）マウント３と、ＬＤ（Laser Diode）４と、電極５と、導線６と、レンズマウント７と、レンズ８とを備えている。

筐体２は、底板２ａ、前側壁２ｂ、後側壁２ｃ、右側壁（不図示）、左側壁（不図示）、及び天板２ｄにより構成される直方体の箱状の筐体である。

筐体２の底板２ａには、ＬＤマウント３が載置され、更に、ＬＤマウント３には、ＬＤ４が載置される。このＬＤ４は、波長λのレーザ光Ｌを出力する光源として機能する。また、筐体２の底板２ａには、レンズマウント７が載置され、更に、レンズマウント７には、レンズ８が載置される。このレンズ８は、ＬＤ４から出力されたレーザ光Ｌを集束する。

筐体２の前側壁２ｂには、反射防止膜１３が形成されたフェルール１２の端面がレンズ８を介してＬＤ４の出射端面と対向するように、フェルール付光ファイバ１が挿嵌される。レンズ８により集束されたレーザ光Ｌは、光ファイバ１１の端面及びフェルール１２の端面の両方に入射する。この際、光ファイバ１１の端面に入射したレーザ光は、当該端面において反射されることなく、光ファイバ１１の内部に入射する。また、フェルール１２の端面に入射したレーザ光Ｌは、当該端面において反射されることなく、フェルール１２の内部に入射する。これは、反射防止膜１３が例えば図３又は図４に示したように構成されているためである。

筐体２の後側壁２ｂには、電極５が挿嵌され、電極５には、導線６を介してＬＤ４が接続される。筐体２の外部において電極５を電流源と接続すれば、ＬＤ４に対して電流を供給することができる。

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、フェルール付光ファイバに広く適用することができる。例えば、通信用又は加工用の光モジュールに用いるフェルール付光ファイバに好適である。

１ フェルール付光ファイバ
１１ 光ファイバ
１１ａ 光ファイバの端面
１１１ ベアファイバ
１１１ａ コア
１１１ｂ クラッド
１１２ 被覆
１２ フェルール
１２ａ，１２ｂ フェルールの端面
１２ｃ 貫通孔
１３ 反射防止膜
１３ａ，１３ｃ 第１の膜
１３ｂ，１３ｄ 第２の膜
１４ スリーブ
１４ａ 小径部
１４ｂ 大径部
１４ｃ 鍔部
１００ 光モジュール
２ 筐体
３ ＬＤマウント
４ ＬＤ（光源）
５ 電極
６ 導線
７ レンズマウント
８ レンズ

Claims (9)

1. フェルールと、
   上記フェルールに挿嵌された光ファイバと、
   上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面の両方を覆う反射防止膜と、を備えており、
   上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定められており、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造が、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定められている、
   ことを特徴とするフェルール付光ファイバ。
2. 上記反射防止膜は、１層の膜からなる単層膜、又は、２層以上の膜が積層された多層膜であり、上記フェルールの端面を覆う部分と上記光ファイバの端面を覆う部分とで、層数、各膜の膜厚、又は、各膜の屈折率の少なくとも何れかが異なっている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のフェルール付光ファイバ。
3. 上記反射防止膜において、上記光ファイバの端面を覆う部分を構成する各膜の屈折率ｎ₁，ｎ₂，…，ｎ_N及び膜厚Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌ_Nが、ｎを上記光ファイバの屈折率として、Ｎ＝１の場合に下記式（ａ）及び（ｂ）を満たすか、又は、Ｎ≧２の場合に下記式（ｃ）及び（ｄ）を満たすように定められており、上記フェルールの端面を覆う分を構成する各膜の屈折率ｎ₁，ｎ₂，…，ｎ_N及び膜厚Ｌ₁，Ｌ₂，…，Ｌ_Nが、ｎを上記フェルールの屈折率として、Ｎ＝１の場合に下記式（ａ）及び（ｂ）を満たすか、又は、Ｎ≧２の場合に下記式（ｃ）及び（ｄ）を満たすように定められている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のフェルール付光ファイバ。
   

   

   

   

   
4. 上記反射防止膜は、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面により構成される平坦面上に形成された第１の膜であって、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの両方を覆う第１の膜と、上記第１の膜の上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成された第２の膜であって、上記光ファイバの端面を覆い、かつ、上記フェルールの端面を覆わない第２の膜とにより構成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のフェルール付光ファイバ。
5. 上記フェルールの屈折率をｎ_fe、上記光ファイバのコアの屈折率をｎ_coreとして、
   上記第１の膜の屈折率ｎ２は、下記式（ｅ）を満たすように定められており、
   上記第１の膜の膜厚Ｌ２は、下記式（ｆ）を満たすように定められており、
   上記第２の膜の屈折率ｎ１は、下記式（ｇ）を満たすように定められており、
   上記第２の膜の膜厚Ｌ１は、下記式（ｈ）を満たすように定められている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のフェルール付光ファイバ。
   

   

   

   

   
6. 上記反射防止膜は、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面により構成される平坦面上に形成された第１の膜であって、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの両方を覆う第１の膜と、上記第１の膜の上記平坦面に接する面と反対側の面上に形成された第２の膜であって、上記フェルールの端面を覆い、かつ、上記光ファイバの端面を覆わない第２の膜とにより構成されており、
   ことを特徴とする請求項２に記載のフェルール付光ファイバ。
7. 上記フェルールの屈折率をｎ_fe、上記光ファイバのコアの屈折率をｎ_coreとして、
   上記第１の膜の屈折率ｎ２は、下記式（ｉ）を満たすように定められており、
   上記第１の膜の膜厚Ｌ２は、下記式（ｊ）を満たすように定められており、
   上記第２の膜の屈折率ｎ１は、下記式（ｋ）を満たすように定められており、
   上記第２の膜の膜厚Ｌ１は、下記式（ｌ）を満たすように定められている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のフェルール付光ファイバ。
   

   

   

   

   
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載のフェルール付光ファイバと、上記光ファイバに入射させる光を発する光源とを備えている、ことを特徴とする光モジュール。
9. フェルールと、上記フェルールに挿嵌された光ファイバと、上記フェルールの端面及び上記光ファイバの端面の両方を覆う反射防止膜と、を備えたフェルール付光ファイバの製造方法であって、
   上記反射防止膜の上記フェルールの端面を覆う部分の膜構造を、当該部分を介して上記フェルールに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定めると共に、上記反射防止膜の上記光ファイバの端面を覆う部分の膜構造を、当該部分を介して上記光ファイバのコアに入射する波長λの光に対する反射率が１％以下となるように定める工程を含んでいる、
   ことを特徴とする製造方法。

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