JP3563360B2 - 光学デバイス、光通信部品および光伝送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いられる光学デバイス、光学デバイスの製造方法、光通信部品および光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ通信システムの発展はめざましく、公衆通信やＣＡＴＶ、コンピュータネットワーク等において応用、実用化されている。光ファイバ通信システムにおいて、光ファイバーで伝送された信号を一部分離したり、信号強度を減衰させたりするための光通信部品が使用される。
【０００３】
例えば多チャンネルの信号を１本の光ファイバケーブルを介して伝送する波長多重光伝送方式における光合波・分波器がある。光送信機より各チャンネルの信号を波長の異なる光信号を用いて光合波器にて波長多重して１本の光ファイバケーブルで光受信機に伝送する。光受信機では、波長選択機能を有する光分波器にて所望の波長の光信号を分波して復調する。さらに、特定の波長の光信号のみをタップする一方、その他の光信号はそのまま通過させる光アド・ドロップ部品がある。
【０００４】
図７および８は、光通信部品である光合波器の１従来例であり、図７は外観図、図８は構造断面図である。入力ファイバー７１からの波長多重信号はレンズ８３にてコリメートされ信号分離のための光フィルタ８６に入射する。この光フィルタ８６によって特定の波長範囲の光が反射あるいは透過しておのおの出力ファイバー７３および光ファイバー７６にレンズ９３、８８を介して結合し、取り出される。各々光ファイバーとレンズはホルダーに固定され、光フィルタ等と光軸を調整して接着もしくは溶接固定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光通信部品の構成においては、結合損失を最小にするためには、各レンズを介して入力ファイバーと出力ファイバーの光軸調整をミクロンの精度で行う必要がある。そのため組立調整に時間がかかる。
【０００６】
また光軸調整を行った後に、ホルダー７４同士を部材を介して接着固定する必要があるが、この固定時に位置ずれが発生する場合もある。そのため歩留まりが悪い。
【０００７】
また、以上のようにして作製された光通信部品はコストが高くなってしまうために、これを用いた光通信伝送装置やシステムがコストアップになり安価な通信サービスが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光学デバイス、光通信部品並びに光通信伝送装置システムを提供することにある。
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の本発明（請求項１に対応）は、少なくとも２つの第１の光学部品と、
前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品と、
前記第１の光学部品および第２の光学部品を配置するための配置部材と、
前記配置部材と協動して、前記第１の光学部品および第２の光学部品を固定するクランプ部材とを備え、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
前記配置部材は、少なくとも前記第１の光学部品を載置する溝部を有し、
前記第１の光学部品の各部および前記溝部の各部は、前記第１の光学部品が全て前記溝部に載置された状態では、前記第１の光学部品により形成される光軸が、それぞれ同一平面内に位置するような形状および大きさを有し、
前記第１の光学部品および第２の光学部品は、前記クランプ部材と前記配置部材との間に挟まれ、
前記溝部内にて、前記レンズと前記光ファイバの端面とは、点接触または面接触により光学的に結合され、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバとは、接着剤で一体に成形されていることを特徴とする光学デバイスである。
【００１０】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記第１の光学部品の光軸は、該第１の光学部品の外部において、該第１の光学部品が載置されている前記溝部と平行となるよう形成されることを特徴とする上記本発明である。
【００１１】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記光学部品と前記溝部の内壁とは、前記溝部の断面において、少なくとも２点で点接触していることを特徴とする上記本発明である。
【００１２】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記配置部材上の、前記第２の光学部品が配置される位置には、所定形状の凸部または凹部が形成されており、
前記第２の光学部品の底面には、前記配置部材の所定形状の凸部または凹部に対応した形状の凹部または凸部が形成されている上記本発明である。
【００１３】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記所定形状は、多角錐、円錐、多角柱、円柱、または実質半球状のいずれかである上記本発明である。
【００１４】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記所定形状の凸部または凹部は、前記各溝部が延長され、前記第２の光学部品が配置される位置にて互いに交差することにより形成される上記本発明である。
【００１５】
また、第７の本発明（請求項７に対応）は、前記第１の光学部品は、前記溝部に載置された状態で、その上部が、前記配置部材の前記溝部以外の主面上に露出しており、
前記クランプ部材は、前記第１の光学部品の前記露出した上部と接合して固定されていることを特徴とする上記本発明である。
【００１７】
また、第８の本発明（請求項８に対応）は、前記第１または第２の光学部品は、少なくとも前記光ファイバの端部に設けられたフェルールを含むことを特徴とする上記発明である。
【００１９】
また、第９の本発明（請求項９に対応）は、前記レンズの焦点は、前記光ファイバの端面に位置することを特徴とする上記本発明である。
【００２０】
また、第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記レンズは、両凸面または片凸面の円筒レンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２１】
また、第１１の本発明（請求項１１に対応）は、前記レンズは、屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２２】
また、第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記屈折率が２またはそれに近い屈折率を有する球レンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２３】
また、第１３の本発明（請求項１３に対応）は、第１から第１４のいずれかの本発明の記載の光学デバイスを用いた光通信部品であって、
前記第２の光学部品は、少なくとも光機能素子を含むことを特徴とする光通信部品ことを特徴とする光通信部品である。
【００２４】
また、第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記光機能素子は、波長分離および／または結合機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２５】
また、第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記光機能素子は、偏光分離および／または合成機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２６】
また、第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記光機能素子は、光減衰機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２７】
また、第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記光機能素子は、光アイソレータを有することを特徴とする上記本発明である。
【００２８】
また、第１８の本発明（請求項１８に対応）は、前記光機能素子は、光サーキュレータを有することを特徴とする上記本発明である。
【００２９】
また、第１９の本発明（請求項１９に対応）は、前記光機能素子は、光終端機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３０】
また、第２０の本発明（請求項２０に対応）は、前記光機能素子は、光変調機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３１】
また、第２１の本発明（請求項２１に対応）は、前記光機能素子は、光分岐および／または合成機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３２】
また、第２２の本発明（請求項２２に対応）は、前記光機能素子は、光スイッチ機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３３】
また、第２３の本発明（請求項２３に対応）は、前記光機能素子は、光増幅機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３４】
また、第２４の本発明（請求項２４に対応）は、前記光機能素子は、波長変換機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３５】
また、第２５の本発明（請求項２５に対応）は、前記光機能素子は、発光機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３６】
また、第２６の本発明（請求項２６に対応）は、前記光機能素子は、受光機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３７】
また、第２７の本発明（請求項２７に対応）は、前記光機能素子は、変更変換機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３８】
また、第２８の本発明（請求項２８に対応）は、第１３ないし第２７のいずれかの本発明の光通信部品と、
光送信手段と、
光受信手段とを備え、
前記光送信手段と、前記光受信手段とは、前記光通信部品を介して接続されていることを特徴とする光伝送装置である。
【００３９】
また、第２９の本発明（請求項２９に対応）は、少なくとも２つの第１の光学部品と、前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品とを有する光学デバイスの製造方法であって、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
配置部材本体上に溝部を形成する工程と、
前記配置部材本体上に配置部を形成する工程と、
前記溝部に第１の光学部品を配置、固定する工程と、
前記配置部に第２の光学部品を配置する工程と、
前記レンズと前記光ファイバの端面とを点接触または面接触により光学的に結合させる工程と、
前記調整された第２の光学部品をクランプ部材を用いて固定する工程と、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバを接着剤で一体に成形する工程と、を備えた光学デバイスの製造方法
である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態である光通信部品の構成を示す斜視図である。図１において、１は入力ファイバー、２、９、１２はフェルール、３、８、１１はレンズ、４はＶ溝基板、６は光機能素子、７はＶ溝、１０、１３は出力ファイバーである。また光通信部品の例として、光分波器１０６であるとした。
【００４２】
以上のような構成を有する本発明の第１の実施の形態である光通信部品の動作は次のようなものである。信号光が入力ファイバー１から入射される。入力ファイバー１の先端はフェルール２に固定されており、入力ファイバー１の先端から出た入射光はレンズ３を介して光機能素子６に入射する。以下の説明においては光機能素子６は光フィルターであるとして、同一符号を付して説明する。
【００４３】
レンズ３はその端面が両凸もしくは片凸形状を有しており、フェルール端と接触している。光フィルター６は例えば波長分離機能を有しており、特定波長の信号光で反射されたものがレンズ１１を介してフェルール１２に固定された出力ファイバー１３に結合される。なお、光フィルター６は、逆方向に光の入力を受けると、波長結合機能を有するものとして動作する。
【００４４】
さらに光フィルタ６をそのまま透過した光はレンズ８を介してフェルール９に固定された出力ファイバー１０に結合され、所望の光が分離される。
【００４５】
ここで用いられるレンズ３、８、１１は、図２に示されるようにいずれも両端が凸形状を有しており、各フェルール２，９、１２の端面と物理的接触状態にある。各フェルールの端面は物理的接触するように球面研磨加工されている。
【００４６】
レンズ３、８、１１はその屈折率が光ファイバー１、１０、１３のコア部の屈折率、たとえば石英系光ファイバーであれば屈折率１．４５程度のガラス材料を用いる。こうすればフェルールとの接触面でのフレネル反射が低減され損失が少なく反射減衰量が高くできる。
【００４７】
レンズ３、８、１１の焦点をこのレンズ端面にすることによってファイバーもしくはフェルールとレンズの焦点位置調整をする必要がなく、フェルールとレンズをつきあわせるだけで光学調整ができる。
【００４８】
さらに、レンズ３、８、１１およびフェルール２，９、１２といったこれらの光部品は、いずれもＶ溝７を有した基板４上に配置されている。各フェルールとレンズの外径とを一致させることによってＶ溝７にレンズとフェルールを配置するだけで光軸が一致し、入力ファイバー１の光軸と出力ファイバー１０、１３の光軸とを無調整で合わせることができる。このため個々のファイバーの光学的な位置合わせを行わなくても、Ｖ溝付き基板４と、フェルール２，９、１２およびレンズ３，８，１１の大きさや寸法といった機械的精度のみに依存して光通信部品の組立調整が行える。
【００４９】
次に、光機能素子６の配置に関しては、Ｖ溝基板４の、一本のＶ溝７上の所定の場所、もしくは複数のＶ溝７が交差する位置に光機能素子６を載置するための載置部を設ける。載置部は、光機能素子６を填めあわせによって固定する填め合わせ構造として実現すればよく、例えば図１１（ａ）の点線部に示す、Ｖ溝７が交差することにより形成される角錐凹形状２０１や、図１１（ｂ）に示すように、交差位置に設けられた円形の穴２０２として形成し、光機能素子６の底部が填め込み可能なようにする。一方、光機能素子６の底部の填め合わせ構造部３００は、図１２（ａ）に示すように角錐凹形状２０１に対応して埋め込まれるような４角錐凸形状３０１や、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、穴２０２に対応して埋め込まれるような円柱形状３０２や半球形状３０３として形成する。
【００５０】
これにより、入力ファイバー１および出力ファイバー１０，１３のような光ファイバーと光機能素子６との光軸の設定もまた、光学的位置あわせを必要とせず、Ｖ溝付き基板４と、フェルール２，９、１２およびレンズ３，８，１１の大きさや寸法といった機械的精度のみに依存して行うことができる。
【００５１】
このような本実施の形態の光学デバイスは、以下のようにして作成される。図１３は、本実施の光学デバイスの製造方法を説明するための図である。はじめに、（ａ）に示す配置部材本体４００に、互いに交差するＶ溝４０１を形成する（図１３（ｂ））。
【００５２】
次にレンズ４０２および、光ファイバ４０３が接続されたフェルール４０４をＶ溝４０１上に載置する（図１３（ｃ））。
【００５３】
最後に、Ｖ溝４０１の交差部分に光機能素子４０５を配置し、二つのレンズ４０２との光軸あわせを行ったあと、固定する。
【００５４】
なお、上記の説明においては、載置部の構成は、角錐凹形状２０１または円形の穴２０２であるとして説明を行ったが、穴の形状は円形に限定する必要はなく、光機能素子６の底部の形状が、穴２０２の形状に対応して填り込むようなものであれば、三角形以上の多角形もしくは所定の形状であればよく、また、填め合わせ構造部３００の形状は、その断面が載置部の形状に対応したものであれば、円柱状や多角形柱状に限定するものではなく、図１２（ｄ）に示す多角錐状や、円錐状、または半球状であってもよい。また、完全に半球として成形する必要はなく、球の所定の一部を切り取った形状であってもよい。なお、本発明の円柱および円錐の円とは、完全な円ではなくともよく、断面が楕円形状を含むものであってもよい。
【００５５】
また、本実施の形態においては、レンズが屈折率分布型ロッドレンズを用いてもよい。屈折率分布型ロッドレンズはレンズの屈折率がレンズの軸方法あるいはそれに垂直な方向に対して所定の屈折率分布を持たせることによってガラスロッドにレンズ効果を持たせたものである。
【００５６】
同様にロッドレンズの端面に回折レンズを形成したものであってもよい。
【００５７】
望ましくは本発明におけるレンズのファイバーとの接触面の曲率半径は２０から６０ｍｍとフェルールの研磨曲率半径とあわせると良好な接触が得られる。
【００５８】
図３（ａ）、（ｂ）はＶ溝基板４とそれに配置されたレンズ２の断面を示したものである。図３（ａ）は浅いＶ溝３４を用いた実施例、図３（ｂ）は深いＶ溝３５の場合である。
【００５９】
図６（ａ）、（ｂ）は図３（ａ）、（ｂ）に対応した実装形態を示したものである。ここでは光部品クランプ用基板５１，５３を用いることによって、光ファイバーのフェルールを基板に固定する必要がなく取り外しが可能になる。
【００６０】
この構成によって光ファイバーが簡単に外せるために、装置への組み込み時において作業性がよい利点がある。また光通信部品を直接装置基板へリフロー固定できる。クランプ基板５１はＶ溝付き基板を用いた例で、クランプ基板５３は平板を用いた例である。なお、クランプ基板５３は、本発明のクランプ部材の一例であるが、形状は図３（ａ）、（ｂ）に示す例に限定する必要はなく、Ｖ溝基板４と協動して光ファイバを挿抜可能に固定できる形状ならば何でもよい。
【００６１】
次に、Ｖ溝基板とクランプ基板とを用いた他の構成例を図１４に示す。図１４（ａ）に示す実施例は、先に図３（ａ）に示したＶ溝基板３４の浅いＶ溝と、図３（ｂ）に示したＶ溝基板３５の深いＶ溝との中間程度の深さのＶ溝を有するＶ溝基板５００を用いて、載置されたレンズ２の上部が、基板の上部主面より僅かにはみ出るようになっている。
【００６２】
図１４（ｂ）に示す実装形態は、この状態で、本発明のクランプ部材の一例であるクランプ基板５０２をＶ溝基板５００上に配置し、レンズ２の上面がクランプ基板５０２と接するようにして、クランプ基板５０２の重みでレンズ２を固定する。
【００６３】
さらに、クランプ基板５０２とＶ溝基板５００の上部主面との接合部分の全面に接着剤５０１を充填して仮止めを行い、最後に全体を封止する。これにより、Ｖ溝基板、クランプ基板、およびレンズを一体に成形した光通信部品が得られる。なお、上記の説明においては接着剤５０１により仮止めを行うとして説明を行ったが、半田付けにて行ってもよい。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る第２の実施の形態である光通信部品の構成を示す上面図である。図において、図１と同一符号は同一部または相当部である。また４１，４３，４８は、本発明の球レンズの一例であるボールレンズである。
【００６５】
以上のような構成を有する本発明の第２の実施の形態である光通信部品は、その基本的な構成や動作は第１の実施の形態に準ずるが、レンズにボールレンズを用いた点が異なる。
【００６６】
図５は入力ファイバー１の拡大図である。ボールレンズ４３はその屈折率が２であれば、光ファイバー１の端面、ファイバー２をボールレンズ４３の端面に接するだけで光ファイバー１からの光が平行光になる作用を有する。したがって、係るボールレンズを用いることにより、レンズ焦点の調整の必要がなく、またボールレンズの大きさに関わらず、光機能素子６に入出力する光が平行光として得られる。
【００６７】
従ってボールレンズ直径の許容公差が緩くなるためレンズの値段が安くなる効果がある。
【００６８】
なお、屈折率は厳密に２である必要はなく、それに近い値を示すものたとえばガラス材料として、独ショット社製の型番ＬａＳＦｎ９、ＬａＳＦｎ１８、ＬａＳＦｎ３５、ＴａＦＤ４３、ＬａＨ７１、ＬａＨ７９の製品などを用いればよい。
【００６９】
（第３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として偏光分離および／または合成機能を有するもの、例えば偏光ビームスプリターを用いれば簡単な構成で偏光分離部品を得ることができる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光減衰機能を有するものを用いれば簡単な構成で光減衰器を得ることができる。図９に光減衰器を構成した場合の光通信部品の斜視図を示す。この場合は入出力ファイバーは一対でよい。
【００７１】
（第５の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として磁石、光磁気効果素子たとえばＹＩＧなどと偏光子もしくはルチル結晶などの光方向性機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光アイソレータもしくは構成によっては光サーキュレータを得ることができる。
【００７２】
なお、光アイソレータの場合は図９の構成、光サーキュレータの場合は図１と同様の構成になる。
【００７３】
（第６の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光吸収もしくは光散乱機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光終端器部品を得ることができる。ただし光終端器とは、使用しない光ファイバー端からの反射戻り光を発生させないのもである。
【００７４】
（第７の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光変調機能を有するもの、たとえば電気光学素子であるリチウムナイオベート結晶や光吸収型半導体素子などを用いれば、簡単な構成で光減衰器を得ることができる。
【００７５】
ここで図９は、本発明の第７の実施の形態による光減衰器の構成図であり、図に示すように、この場合は入出力ファイバーは一対でよい。外部から変調信号を与えることによって入力ファイバーからの信号光に変調をかけ出力ファイバーより取り出すことができる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光分岐および／または機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光合波・分波器を得ることができる。この場合、入出力ファイバーはその合波もしくは分岐数に応じた数にすれば良い。
【００７７】
（第９の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光切り替え機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光スイッチ器を得ることができる。
【００７８】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光増幅機能を有するもの、たとえば半導体素子や光励起型希度類元素添加ガラスもしくはファイバーなどを用いれば、簡単な構成で光増幅器を得ることができる。
【００７９】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として波長変換機能を有するもの、たとえば半導体素子などを用いれば簡単な構成で波長変換器を得ることができる。なお、半導体素子の例としては、半導体レーザ、半導体光増幅素子などを用いればよい。
【００８０】
（第１２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として発光機能を有するもの、たとえば半導体レーザ素子やＬＥＤなどを用いれば、簡単な構成で光送信機用光通信部品を得ることができる。
【００８１】
（第１３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として受光機能を有するもの、たとえばフォトダイオードなどを用いれば簡単な構成で光受信機用光通信部品を得ることができる。
【００８２】
（第１４の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として偏光変換機能を有するもの、たとえば検光子や旋光子などを用いれば簡単な構成で偏光制御光通信部品を得ることができる。
【００８３】
（第１５の実施の形態）
本発明の第１５の実施の形態における光伝送装置を図１０を用いて示す。図に示すように、本実施の形態の伝送装置は、２つの送信信号１１５、１１６は波長の異なる送信光源１１１、１１２によって光信号に変換された後光合波器１０５によって１つに合波され伝送ファイバー１０７で受信側に伝送される。
【００８４】
伝送ファイバー１０７によって伝送された波長多重信号光は光分波器１０６によって信号分離され各信号は受信器１１３、１１４によりもとの電気信号１１７、１１８に変換される。
【００８５】
ここで光合波器１０５および光分波器１０６は第１の実施の形態にて示したものと同様のものである。本発明の実施の形態による光伝送装置では、１本の伝送ファイバー１０７をもちいて、さらに光合波器１０５、光分波器１０６を用いることによって大容量の情報を簡単な構成でコスト安く伝送できる利点がある。
【００８６】
なお、本発明の光伝送装置においては波長多重システムに関して実施例を示したが、本発明における光通信部品を用いた光伝送装置であればこれに限定されるものではなく、システムに応じた光通信部品を組み込んだ光伝送装置を構成すればよい。
【００８７】
なお、上記の各実施の形態において、レンズ２やフェレール２，９，１２等がが載置される溝部はＶ溝として説明を行ったが、本発明の溝部は、第１の光学部品を載置した状態で、その光学部品と溝部の内壁とが、その断面方向にて、少なくとも２点で接触するような構成であればよい。例えば、図１５（ａ）に示すように、断面は五角形でもよいし、（ｂ）に示すように底部が湾曲した略Ｕ字型でもよいし、（ｃ）に示すように底部が平面である台形でもよい。また、図１５（ｄ）に示すように、底部が凸部を有するような形状であってもよい。この場合、光学部品と溝部とが接する部分は３点であり、本発明はこれ以上の部分で光学部品と溝部の内壁とが接する構成であってもよいが、作成の容易さおよび載置時に簡単に安定を取る点では、２点とするのが望ましい。
【００８８】
また、本発明の配置部材は、各実施の形態において、Ｖ溝基板４、３４、３５等に相当するものであり、本発明の光学デバイスは、各実施の形態において、光機能素子６を含む各部分によって構成されるものに相当するものである。
【００８９】
以上詳述したように、本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、光機能素子と両凸もしくは片凸面レンズと溝を有する基板からなり前記光機能素子と前記レンズの光軸を前記基板の溝と平行に配置する。従って、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光通信部品を提供することができる。
【００９０】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、入力ファイバーと出力ファイバーを有し、前記ファイバーもしくは前記ファイバーを保持するフェルールとレンズ外径とが等しくすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９１】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、レンズとファイバー端が接触することによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９２】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが両凸もしくは片凸面円筒レンズにすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９３】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが屈折率分布型ロッドレンズであることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９４】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが屈折率が２もしくはそれに近い屈折率を有するレンズにすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９５】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が波長分離および結合機能を有することによって簡単な構成で安価な光合波器もしくは光分波器を提供できる。
【００９６】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が偏光分離および合成機能を有することによって簡単な構成で安価な光偏光合成・分離器を提供できる。
【００９７】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光減衰機能を有することによって簡単な構成で安価な光減衰器を提供できる。
【００９８】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光アイソレータを有することによって簡単な構成で安価な光アイソレータを提供できる。
【００９９】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光サーキュレータを有することによって簡単な構成で安価な光サーキュレータを提供できる。
【０１００】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光終端機能を有することによって簡単な構成で安価な光終端器を提供できる。
【０１０１】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光変調機能を有することによって簡単な構成で安価な光変調器を提供できる。
部品における光機能素子が光分岐および合成機能を有することによって簡単な構成で安価な光分岐もしくは合成器を提供できる。
【０１０２】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光スイッチ機能を有することによって簡単な構成で安価な光スイッチを提供できる。
【０１０３】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光増幅機能を有することによって簡単な構成で安価な光増幅器を提供できる。
【０１０４】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が波長変換機能を有することによって簡単な構成で安価な波長変換器を提供できる。
【０１０５】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が発光機能を有することによって簡単な構成で安価な光送信器を提供できる。
【０１０６】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が受光機能を有することによって簡単な構成で安価な光受信器を提供できる。
【０１０７】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が偏光変換機能を有することによって簡単な構成で安価な偏光変換器を提供できる。
【０１０８】
また、他の本発明の実施の形態に係る光伝送装置においては、本発明の光通信部品のいずれかをを備えることにより、簡単な構成で伝送容量を大幅に増大させることができ、しかも安価な光伝送装置を提供できる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光通信部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態である光通信部品の構成を示す斜視図
【図２】図１における光通信部品の構造を示すブロック図
【図３】図１の光通信部品の断面図
【図４】本発明に係る第２の実施の形態である光通信部品の構成を示すブロック図
【図５】図２の光通信部品のコリメータ部品図
【図６】図１の光通信部品の実施例における外観図
【図７】従来例における光通信部品の外観図
【図８】図８における従来例である光通信部品の断面構造図
【図９】本発明に係る第３の実施の形態である光通信部品の斜視図
【図１０】本発明における光伝送装置の構成図
【図１１】本発明における光通信部品の光機能素子の配置部の斜視図
【図１２】本発明における光通信部品の光機能素子の填め合わせ構造部の斜視図
【図１３】本発明における光通信部品の製造工程を示す図
【図１４】本発明における光通信部品の実施例における図構成図
【図１５】本発明における光通信部品の溝の他の構成例を示す図
【符号の説明】
１ 入力ファイバー
２、９、１２ フェルール
３、８、１１ レンズ
４ Ｖ溝付き基板
６ 光機能素子
７ Ｖ溝
１０、１３ 出力ファイバー
４１、４３、４８ ボールレンズ
５１、５３ クランプ基板
１０５ 光合波器
１０６ 光分波器
１１９ 光伝送装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いられる光学デバイス、光学デバイスの製造方法、光通信部品および光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ通信システムの発展はめざましく、公衆通信やＣＡＴＶ、コンピュータネットワーク等において応用、実用化されている。光ファイバ通信システムにおいて、光ファイバーで伝送された信号を一部分離したり、信号強度を減衰させたりするための光通信部品が使用される。
【０００３】
例えば多チャンネルの信号を１本の光ファイバケーブルを介して伝送する波長多重光伝送方式における光合波・分波器がある。光送信機より各チャンネルの信号を波長の異なる光信号を用いて光合波器にて波長多重して１本の光ファイバケーブルで光受信機に伝送する。光受信機では、波長選択機能を有する光分波器にて所望の波長の光信号を分波して復調する。さらに、特定の波長の光信号のみをタップする一方、その他の光信号はそのまま通過させる光アド・ドロップ部品がある。
【０００４】
図７および８は、光通信部品である光合波器の１従来例であり、図７は外観図、図８は構造断面図である。入力ファイバー７１からの波長多重信号はレンズ８３にてコリメートされ信号分離のための光フィルタ８６に入射する。この光フィルタ８６によって特定の波長範囲の光が反射あるいは透過しておのおの出力ファイバー７３および光ファイバー７６にレンズ９３、８８を介して結合し、取り出される。各々光ファイバーとレンズはホルダーに固定され、光フィルタ等と光軸を調整して接着もしくは溶接固定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の光通信部品の構成においては、結合損失を最小にするためには、各レンズを介して入力ファイバーと出力ファイバーの光軸調整をミクロンの精度で行う必要がある。そのため組立調整に時間がかかる。
【０００６】
また光軸調整を行った後に、ホルダー７４同士を部材を介して接着固定する必要があるが、この固定時に位置ずれが発生する場合もある。そのため歩留まりが悪い。
【０００７】
また、以上のようにして作製された光通信部品はコストが高くなってしまうために、これを用いた光通信伝送装置やシステムがコストアップになり安価な通信サービスが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光学デバイス、光通信部品並びに光通信伝送装置システムを提供することにある。
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の本発明（請求項１に対応）は、少なくとも２つの第１の光学部品と、
前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品と、
前記第１の光学部品および第２の光学部品を配置するための配置部材と、
前記配置部材と協動して、前記第１の光学部品および第２の光学部品を固定するクランプ部材とを備え、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
前記配置部材は、少なくとも前記第１の光学部品を載置する溝部を有し、
前記第１の光学部品の各部および前記溝部の各部は、前記第１の光学部品が全て前記溝部に載置された状態では、前記第１の光学部品により形成される光軸が、それぞれ同一平面内に位置するような形状および大きさを有し、
前記第１の光学部品および第２の光学部品は、前記クランプ部材と前記配置部材との間に挟まれ、
前記溝部内にて、前記レンズと前記光ファイバの端面とは、点接触または面接触により光学的に結合され、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバとは、接着剤で一体に成形されていることを特徴とする光学デバイスである。
【００１０】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記第１の光学部品の光軸は、該第１の光学部品の外部において、該第１の光学部品が載置されている前記溝部と平行となるよう形成されることを特徴とする上記本発明である。
【００１１】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記光学部品と前記溝部の内壁とは、前記溝部の断面において、少なくとも２点で点接触していることを特徴とする上記本発明である。
【００１２】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記配置部材上の、前記第２の光学部品が配置される位置には、所定形状の凸部または凹部が形成されており、
前記第２の光学部品の底面には、前記配置部材の所定形状の凸部または凹部に対応した形状の凹部または凸部が形成されている上記本発明である。
【００１３】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記所定形状は、多角錐、円錐、多角柱、円柱、または実質半球状のいずれかである上記本発明である。
【００１４】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記所定形状の凸部または凹部は、前記各溝部が延長され、前記第２の光学部品が配置される位置にて互いに交差することにより形成される上記本発明である。
【００１５】
また、第７の本発明（請求項７に対応）は、前記第１の光学部品は、前記溝部に載置された状態で、その上部が、前記配置部材の前記溝部以外の主面上に露出しており、
前記クランプ部材は、前記第１の光学部品の前記露出した上部と接合して固定されていることを特徴とする上記本発明である。
【００１７】
また、第８の本発明（請求項８に対応）は、前記第１または第２の光学部品は、少なくとも前記光ファイバの端部に設けられたフェルールを含むことを特徴とする上記発明である。
【００１９】
また、第９の本発明（請求項９に対応）は、前記レンズの焦点は、前記光ファイバの端面に位置することを特徴とする上記本発明である。
【００２０】
また、第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記レンズは、両凸面または片凸面の円筒レンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２１】
また、第１１の本発明（請求項１１に対応）は、前記レンズは、屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２２】
また、第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記屈折率が２またはそれに近い屈折率を有する球レンズであることを特徴とする上記本発明である。
【００２３】
また、第１３の本発明（請求項１３に対応）は、第１から第１４のいずれかの本発明の記載の光学デバイスを用いた光通信部品であって、
前記第２の光学部品は、少なくとも光機能素子を含むことを特徴とする光通信部品ことを特徴とする光通信部品である。
【００２４】
また、第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記光機能素子は、波長分離および／または結合機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２５】
また、第１５の本発明（請求項１５に対応）は、前記光機能素子は、偏光分離および／または合成機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２６】
また、第１６の本発明（請求項１６に対応）は、前記光機能素子は、光減衰機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００２７】
また、第１７の本発明（請求項１７に対応）は、前記光機能素子は、光アイソレータを有することを特徴とする上記本発明である。
【００２８】
また、第１８の本発明（請求項１８に対応）は、前記光機能素子は、光サーキュレータを有することを特徴とする上記本発明である。
【００２９】
また、第１９の本発明（請求項１９に対応）は、前記光機能素子は、光終端機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３０】
また、第２０の本発明（請求項２０に対応）は、前記光機能素子は、光変調機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３１】
また、第２１の本発明（請求項２１に対応）は、前記光機能素子は、光分岐および／または合成機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３２】
また、第２２の本発明（請求項２２に対応）は、前記光機能素子は、光スイッチ機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３３】
また、第２３の本発明（請求項２３に対応）は、前記光機能素子は、光増幅機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３４】
また、第２４の本発明（請求項２４に対応）は、前記光機能素子は、波長変換機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３５】
また、第２５の本発明（請求項２５に対応）は、前記光機能素子は、発光機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３６】
また、第２６の本発明（請求項２６に対応）は、前記光機能素子は、受光機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３７】
また、第２７の本発明（請求項２７に対応）は、前記光機能素子は、変更変換機能を有することを特徴とする上記本発明である。
【００３８】
また、第２８の本発明（請求項２８に対応）は、第１３ないし第２７のいずれかの本発明の光通信部品と、
光送信手段と、
光受信手段とを備え、
前記光送信手段と、前記光受信手段とは、前記光通信部品を介して接続されていることを特徴とする光伝送装置である。
【００３９】
また、第２９の本発明（請求項２９に対応）は、少なくとも２つの第１の光学部品と、前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品とを有する光学デバイスの製造方法であって、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
配置部材本体上に溝部を形成する工程と、
前記配置部材本体上に配置部を形成する工程と、
前記溝部に第１の光学部品を配置、固定する工程と、
前記配置部に第２の光学部品を配置する工程と、
前記レンズと前記光ファイバの端面とを点接触または面接触により光学的に結合させる工程と、
前記調整された第２の光学部品をクランプ部材を用いて固定する工程と、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバを接着剤で一体に成形する工程と、を備えた光学デバイスの製造方法
である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態である光通信部品の構成を示す斜視図である。図１において、１は入力ファイバー、２、９、１２はフェルール、３、８、１１はレンズ、４はＶ溝基板、６は光機能素子、７はＶ溝、１０、１３は出力ファイバーである。また光通信部品の例として、光分波器１０６であるとした。
【００４２】
以上のような構成を有する本発明の第１の実施の形態である光通信部品の動作は次のようなものである。信号光が入力ファイバー１から入射される。入力ファイバー１の先端はフェルール２に固定されており、入力ファイバー１の先端から出た入射光はレンズ３を介して光機能素子６に入射する。以下の説明においては光機能素子６は光フィルターであるとして、同一符号を付して説明する。
【００４３】
レンズ３はその端面が両凸もしくは片凸形状を有しており、フェルール端と接触している。光フィルター６は例えば波長分離機能を有しており、特定波長の信号光で反射されたものがレンズ１１を介してフェルール１２に固定された出力ファイバー１３に結合される。なお、光フィルター６は、逆方向に光の入力を受けると、波長結合機能を有するものとして動作する。
【００４４】
さらに光フィルタ６をそのまま透過した光はレンズ８を介してフェルール９に固定された出力ファイバー１０に結合され、所望の光が分離される。
【００４５】
ここで用いられるレンズ３、８、１１は、図２に示されるようにいずれも両端が凸形状を有しており、各フェルール２，９、１２の端面と物理的接触状態にある。各フェルールの端面は物理的接触するように球面研磨加工されている。
【００４６】
レンズ３、８、１１はその屈折率が光ファイバー１、１０、１３のコア部の屈折率、たとえば石英系光ファイバーであれば屈折率１．４５程度のガラス材料を用いる。こうすればフェルールとの接触面でのフレネル反射が低減され損失が少なく反射減衰量が高くできる。
【００４７】
レンズ３、８、１１の焦点をこのレンズ端面にすることによってファイバーもしくはフェルールとレンズの焦点位置調整をする必要がなく、フェルールとレンズをつきあわせるだけで光学調整ができる。
【００４８】
さらに、レンズ３、８、１１およびフェルール２，９、１２といったこれらの光部品は、いずれもＶ溝７を有した基板４上に配置されている。各フェルールとレンズの外径とを一致させることによってＶ溝７にレンズとフェルールを配置するだけで光軸が一致し、入力ファイバー１の光軸と出力ファイバー１０、１３の光軸とを無調整で合わせることができる。このため個々のファイバーの光学的な位置合わせを行わなくても、Ｖ溝付き基板４と、フェルール２，９、１２およびレンズ３，８，１１の大きさや寸法といった機械的精度のみに依存して光通信部品の組立調整が行える。
【００４９】
次に、光機能素子６の配置に関しては、Ｖ溝基板４の、一本のＶ溝７上の所定の場所、もしくは複数のＶ溝７が交差する位置に光機能素子６を載置するための載置部を設ける。載置部は、光機能素子６を填めあわせによって固定する填め合わせ構造として実現すればよく、例えば図１１（ａ）の点線部に示す、Ｖ溝７が交差することにより形成される角錐凹形状２０１や、図１１（ｂ）に示すように、交差位置に設けられた円形の穴２０２として形成し、光機能素子６の底部が填め込み可能なようにする。一方、光機能素子６の底部の填め合わせ構造部３００は、図１２（ａ）に示すように角錐凹形状２０１に対応して埋め込まれるような４角錐凸形状３０１や、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、穴２０２に対応して埋め込まれるような円柱形状３０２や半球形状３０３として形成する。
【００５０】
これにより、入力ファイバー１および出力ファイバー１０，１３のような光ファイバーと光機能素子６との光軸の設定もまた、光学的位置あわせを必要とせず、Ｖ溝付き基板４と、フェルール２，９、１２およびレンズ３，８，１１の大きさや寸法といった機械的精度のみに依存して行うことができる。
【００５１】
このような本実施の形態の光学デバイスは、以下のようにして作成される。図１３は、本実施の光学デバイスの製造方法を説明するための図である。はじめに、（ａ）に示す配置部材本体４００に、互いに交差するＶ溝４０１を形成する（図１３（ｂ））。
【００５２】
次にレンズ４０２および、光ファイバ４０３が接続されたフェルール４０４をＶ溝４０１上に載置する（図１３（ｃ））。
【００５３】
最後に、Ｖ溝４０１の交差部分に光機能素子４０５を配置し、二つのレンズ４０２との光軸あわせを行ったあと、固定する。
【００５４】
なお、上記の説明においては、載置部の構成は、角錐凹形状２０１または円形の穴２０２であるとして説明を行ったが、穴の形状は円形に限定する必要はなく、光機能素子６の底部の形状が、穴２０２の形状に対応して填り込むようなものであれば、三角形以上の多角形もしくは所定の形状であればよく、また、填め合わせ構造部３００の形状は、その断面が載置部の形状に対応したものであれば、円柱状や多角形柱状に限定するものではなく、図１２（ｄ）に示す多角錐状や、円錐状、または半球状であってもよい。また、完全に半球として成形する必要はなく、球の所定の一部を切り取った形状であってもよい。なお、本発明の円柱および円錐の円とは、完全な円ではなくともよく、断面が楕円形状を含むものであってもよい。
【００５５】
また、本実施の形態においては、レンズが屈折率分布型ロッドレンズを用いてもよい。屈折率分布型ロッドレンズはレンズの屈折率がレンズの軸方法あるいはそれに垂直な方向に対して所定の屈折率分布を持たせることによってガラスロッドにレンズ効果を持たせたものである。
【００５６】
同様にロッドレンズの端面に回折レンズを形成したものであってもよい。
【００５７】
望ましくは本発明におけるレンズのファイバーとの接触面の曲率半径は２０から６０ｍｍとフェルールの研磨曲率半径とあわせると良好な接触が得られる。
【００５８】
図３（ａ）、（ｂ）はＶ溝基板４とそれに配置されたレンズ２の断面を示したものである。図３（ａ）は浅いＶ溝３４を用いた実施例、図３（ｂ）は深いＶ溝３５の場合である。
【００５９】
図６（ａ）、（ｂ）は図３（ａ）、（ｂ）に対応した実装形態を示したものである。ここでは光部品クランプ用基板５１，５３を用いることによって、光ファイバーのフェルールを基板に固定する必要がなく取り外しが可能になる。
【００６０】
この構成によって光ファイバーが簡単に外せるために、装置への組み込み時において作業性がよい利点がある。また光通信部品を直接装置基板へリフロー固定できる。クランプ基板５１はＶ溝付き基板を用いた例で、クランプ基板５３は平板を用いた例である。なお、クランプ基板５３は、本発明のクランプ部材の一例であるが、形状は図３（ａ）、（ｂ）に示す例に限定する必要はなく、Ｖ溝基板４と協動して光ファイバを挿抜可能に固定できる形状ならば何でもよい。
【００６１】
次に、Ｖ溝基板とクランプ基板とを用いた他の構成例を図１４に示す。図１４（ａ）に示す実施例は、先に図３（ａ）に示したＶ溝基板３４の浅いＶ溝と、図３（ｂ）に示したＶ溝基板３５の深いＶ溝との中間程度の深さのＶ溝を有するＶ溝基板５００を用いて、載置されたレンズ２の上部が、基板の上部主面より僅かにはみ出るようになっている。
【００６２】
図１４（ｂ）に示す実装形態は、この状態で、本発明のクランプ部材の一例であるクランプ基板５０２をＶ溝基板５００上に配置し、レンズ２の上面がクランプ基板５０２と接するようにして、クランプ基板５０２の重みでレンズ２を固定する。
【００６３】
さらに、クランプ基板５０２とＶ溝基板５００の上部主面との接合部分の全面に接着剤５０１を充填して仮止めを行い、最後に全体を封止する。これにより、Ｖ溝基板、クランプ基板、およびレンズを一体に成形した光通信部品が得られる。なお、上記の説明においては接着剤５０１により仮止めを行うとして説明を行ったが、半田付けにて行ってもよい。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る第２の実施の形態である光通信部品の構成を示す上面図である。図において、図１と同一符号は同一部または相当部である。また４１，４３，４８は、本発明の球レンズの一例であるボールレンズである。
【００６５】
以上のような構成を有する本発明の第２の実施の形態である光通信部品は、その基本的な構成や動作は第１の実施の形態に準ずるが、レンズにボールレンズを用いた点が異なる。
【００６６】
図５は入力ファイバー１の拡大図である。ボールレンズ４３はその屈折率が２であれば、光ファイバー１の端面、ファイバー２をボールレンズ４３の端面に接するだけで光ファイバー１からの光が平行光になる作用を有する。したがって、係るボールレンズを用いることにより、レンズ焦点の調整の必要がなく、またボールレンズの大きさに関わらず、光機能素子６に入出力する光が平行光として得られる。
【００６７】
従ってボールレンズ直径の許容公差が緩くなるためレンズの値段が安くなる効果がある。
【００６８】
なお、屈折率は厳密に２である必要はなく、それに近い値を示すものたとえばガラス材料として、独ショット社製の型番ＬａＳＦｎ９、ＬａＳＦｎ１８、ＬａＳＦｎ３５、ＴａＦＤ４３、ＬａＨ７１、ＬａＨ７９の製品などを用いればよい。
【００６９】
（第３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として偏光分離および／または合成機能を有するもの、例えば偏光ビームスプリターを用いれば簡単な構成で偏光分離部品を得ることができる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光減衰機能を有するものを用いれば簡単な構成で光減衰器を得ることができる。図９に光減衰器を構成した場合の光通信部品の斜視図を示す。この場合は入出力ファイバーは一対でよい。
【００７１】
（第５の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として磁石、光磁気効果素子たとえばＹＩＧなどと偏光子もしくはルチル結晶などの光方向性機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光アイソレータもしくは構成によっては光サーキュレータを得ることができる。
【００７２】
なお、光アイソレータの場合は図９の構成、光サーキュレータの場合は図１と同様の構成になる。
【００７３】
（第６の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光吸収もしくは光散乱機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光終端器部品を得ることができる。ただし光終端器とは、使用しない光ファイバー端からの反射戻り光を発生させないのもである。
【００７４】
（第７の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光変調機能を有するもの、たとえば電気光学素子であるリチウムナイオベート結晶や光吸収型半導体素子などを用いれば、簡単な構成で光減衰器を得ることができる。
【００７５】
ここで図９は、本発明の第７の実施の形態による光減衰器の構成図であり、図に示すように、この場合は入出力ファイバーは一対でよい。外部から変調信号を与えることによって入力ファイバーからの信号光に変調をかけ出力ファイバーより取り出すことができる。
【００７６】
（第８の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光分岐および／または機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光合波・分波器を得ることができる。この場合、入出力ファイバーはその合波もしくは分岐数に応じた数にすれば良い。
【００７７】
（第９の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光切り替え機能を有するものを用いれば、簡単な構成で光スイッチ器を得ることができる。
【００７８】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として光増幅機能を有するもの、たとえば半導体素子や光励起型希度類元素添加ガラスもしくはファイバーなどを用いれば、簡単な構成で光増幅器を得ることができる。
【００７９】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として波長変換機能を有するもの、たとえば半導体素子などを用いれば簡単な構成で波長変換器を得ることができる。なお、半導体素子の例としては、半導体レーザ、半導体光増幅素子などを用いればよい。
【００８０】
（第１２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として発光機能を有するもの、たとえば半導体レーザ素子やＬＥＤなどを用いれば、簡単な構成で光送信機用光通信部品を得ることができる。
【００８１】
（第１３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として受光機能を有するもの、たとえばフォトダイオードなどを用いれば簡単な構成で光受信機用光通信部品を得ることができる。
【００８２】
（第１４の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態において光機能部品６として光フィルタを用いた例を示したが、第１または第２の実施の形態と同様の構成において光機能素子６として偏光変換機能を有するもの、たとえば検光子や旋光子などを用いれば簡単な構成で偏光制御光通信部品を得ることができる。
【００８３】
（第１５の実施の形態）
本発明の第１５の実施の形態における光伝送装置を図１０を用いて示す。図に示すように、本実施の形態の伝送装置は、２つの送信信号１１５、１１６は波長の異なる送信光源１１１、１１２によって光信号に変換された後光合波器１０５によって１つに合波され伝送ファイバー１０７で受信側に伝送される。
【００８４】
伝送ファイバー１０７によって伝送された波長多重信号光は光分波器１０６によって信号分離され各信号は受信器１１３、１１４によりもとの電気信号１１７、１１８に変換される。
【００８５】
ここで光合波器１０５および光分波器１０６は第１の実施の形態にて示したものと同様のものである。本発明の実施の形態による光伝送装置では、１本の伝送ファイバー１０７をもちいて、さらに光合波器１０５、光分波器１０６を用いることによって大容量の情報を簡単な構成でコスト安く伝送できる利点がある。
【００８６】
なお、本発明の光伝送装置においては波長多重システムに関して実施例を示したが、本発明における光通信部品を用いた光伝送装置であればこれに限定されるものではなく、システムに応じた光通信部品を組み込んだ光伝送装置を構成すればよい。
【００８７】
なお、上記の各実施の形態において、レンズ２やフェレール２，９，１２等がが載置される溝部はＶ溝として説明を行ったが、本発明の溝部は、第１の光学部品を載置した状態で、その光学部品と溝部の内壁とが、その断面方向にて、少なくとも２点で接触するような構成であればよい。例えば、図１５（ａ）に示すように、断面は五角形でもよいし、（ｂ）に示すように底部が湾曲した略Ｕ字型でもよいし、（ｃ）に示すように底部が平面である台形でもよい。また、図１５（ｄ）に示すように、底部が凸部を有するような形状であってもよい。この場合、光学部品と溝部とが接する部分は３点であり、本発明はこれ以上の部分で光学部品と溝部の内壁とが接する構成であってもよいが、作成の容易さおよび載置時に簡単に安定を取る点では、２点とするのが望ましい。
【００８８】
また、本発明の配置部材は、各実施の形態において、Ｖ溝基板４、３４、３５等に相当するものであり、本発明の光学デバイスは、各実施の形態において、光機能素子６を含む各部分によって構成されるものに相当するものである。
【００８９】
以上詳述したように、本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、光機能素子と両凸もしくは片凸面レンズと溝を有する基板からなり前記光機能素子と前記レンズの光軸を前記基板の溝と平行に配置する。従って、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光通信部品を提供することができる。
【００９０】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、入力ファイバーと出力ファイバーを有し、前記ファイバーもしくは前記ファイバーを保持するフェルールとレンズ外径とが等しくすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９１】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、レンズとファイバー端が接触することによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９２】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが両凸もしくは片凸面円筒レンズにすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９３】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが屈折率分布型ロッドレンズであることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９４】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、前記レンズが屈折率が２もしくはそれに近い屈折率を有するレンズにすることによって光学調整が簡単で、製造コストを低減できる。
【００９５】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が波長分離および結合機能を有することによって簡単な構成で安価な光合波器もしくは光分波器を提供できる。
【００９６】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が偏光分離および合成機能を有することによって簡単な構成で安価な光偏光合成・分離器を提供できる。
【００９７】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光減衰機能を有することによって簡単な構成で安価な光減衰器を提供できる。
【００９８】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光アイソレータを有することによって簡単な構成で安価な光アイソレータを提供できる。
【００９９】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光サーキュレータを有することによって簡単な構成で安価な光サーキュレータを提供できる。
【０１００】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光終端機能を有することによって簡単な構成で安価な光終端器を提供できる。
【０１０１】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光変調機能を有することによって簡単な構成で安価な光変調器を提供できる。
部品における光機能素子が光分岐および合成機能を有することによって簡単な構成で安価な光分岐もしくは合成器を提供できる。
【０１０２】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光スイッチ機能を有することによって簡単な構成で安価な光スイッチを提供できる。
【０１０３】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が光増幅機能を有することによって簡単な構成で安価な光増幅器を提供できる。
【０１０４】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が波長変換機能を有することによって簡単な構成で安価な波長変換器を提供できる。
【０１０５】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が発光機能を有することによって簡単な構成で安価な光送信器を提供できる。
【０１０６】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が受光機能を有することによって簡単な構成で安価な光受信器を提供できる。
【０１０７】
また、他の本発明の実施の形態に係る光通信部品においては、本発明の光通信部品における光機能素子が偏光変換機能を有することによって簡単な構成で安価な偏光変換器を提供できる。
【０１０８】
また、他の本発明の実施の形態に係る光伝送装置においては、本発明の光通信部品のいずれかをを備えることにより、簡単な構成で伝送容量を大幅に増大させることができ、しかも安価な光伝送装置を提供できる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、従来例に比較して簡単な構成で組立が容易で製造コストの安い光通信部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態である光通信部品の構成を示す斜視図
【図２】図１における光通信部品の構造を示すブロック図
【図３】図１の光通信部品の断面図
【図４】本発明に係る第２の実施の形態である光通信部品の構成を示すブロック図
【図５】図２の光通信部品のコリメータ部品図
【図６】図１の光通信部品の実施例における外観図
【図７】従来例における光通信部品の外観図
【図８】図８における従来例である光通信部品の断面構造図
【図９】本発明に係る第３の実施の形態である光通信部品の斜視図
【図１０】本発明における光伝送装置の構成図
【図１１】本発明における光通信部品の光機能素子の配置部の斜視図
【図１２】本発明における光通信部品の光機能素子の填め合わせ構造部の斜視図
【図１３】本発明における光通信部品の製造工程を示す図
【図１４】本発明における光通信部品の実施例における図構成図
【図１５】本発明における光通信部品の溝の他の構成例を示す図
【符号の説明】
１ 入力ファイバー
２、９、１２ フェルール
３、８、１１ レンズ
４ Ｖ溝付き基板
６ 光機能素子
７ Ｖ溝
１０、１３ 出力ファイバー
４１、４３、４８ ボールレンズ
５１、５３ クランプ基板
１０５ 光合波器
１０６ 光分波器
１１９ 光伝送装置
Claims (29)
- 少なくとも２つの第１の光学部品と、
前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品と、
前記第１の光学部品および第２の光学部品を配置するための配置部材と、
前記配置部材と協動して、前記第１の光学部品および第２の光学部品を固定するクランプ部材とを備え、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
前記配置部材は、少なくとも前記第１の光学部品を載置する溝部を有し、
前記第１の光学部品の各部および前記溝部の各部は、前記第１の光学部品が全て前記溝部に載置された状態では、前記第１の光学部品により形成される光軸が、それぞれ同一平面内に位置するような形状および大きさを有し、
前記第１の光学部品および第２の光学部品は、前記クランプ部材と前記配置部材との間に挟まれ、
前記溝部内にて、前記レンズと前記光ファイバの端面とは、点接触または面接触により光学的に結合され、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバとは、接着剤で一体に成形されていることを特徴とする光学デバイス。 - 前記第１の光学部品の光軸は、該第１の光学部品の外部において、該第１の光学部品が載置されている前記溝部と平行となるよう形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
- 前記光学部品と前記溝部の内壁とは、前記溝部の断面において、少なくとも２点で点接触していることを特徴とする請求項１に記載の光学デバイス。
- 前記配置部材上の、前記第２の光学部品が配置される位置には、所定形状の凸部または凹部が形成されており、
前記第２の光学部品の底面には、前記配置部材の所定形状の凸部または凹部に対応した形状の凹部または凸部が形成されている請求項１に記載の光学デバイス。 - 前記所定形状は、多角錐、円錐、多角柱、円柱、または実質半球状のいずれかである請求項４に記載の光学デバイス。
- 前記所定形状の凸部または凹部は、前記各溝部が延長され、前記第２の光学部品が配置される位置にて互いに交差することにより形成される請求項４に記載の光学デバイス。
- 前記第１の光学部品は、前記溝部に載置された状態で、その上部が、前記配置部材の前記溝部以外の主面上に露出しており、
前記クランプ部材は、前記第１の光学部品の前記露出した上部と接合して固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学デバイス。 - 前記第１または第２の光学部品は、少なくとも前記光ファイバの端部に設けられたフェルールを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学デバイス。
- 前記レンズの焦点は、前記光ファイバの端面に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学デバイス。
- 前記レンズは、両凸面または片凸面の円筒レンズであることを特徴とする請求項９に記載の光学デバイス。
- 前記レンズは、屈折率分布型ロッドレンズであることを特徴とする請求項９に記載の光学デバイス。
- 前記レンズは、屈折率が２またはそれに近い屈折率を有する球レンズであることを特徴とする請求項９に記載の光学デバイス。
- 請求項１から１２のいずれかに記載の光学デバイスを用いた光通信部品であって、
前記第２の光学部品は、少なくとも光機能素子を含むことを特徴とする光通信部品。 - 前記光機能素子は、波長分離および／または結合機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、偏光分離および／または合成機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光減衰機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光アイソレータを有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光サーキュレータを有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光終端機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光変調機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光分岐および／または合成機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光スイッチ機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、光増幅機能を有することを特徴とする請求項１５に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、波長変換機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、発光機能を有することを特徴とする請求項１３記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、受光機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 前記光機能素子は、偏光変換機能を有することを特徴とする請求項１３に記載の光通信部品。
- 請求項１３ないし２７のいずれかに記載の光通信部品と、
光送信手段と、
光受信手段とを備え、
前記光送信手段と、前記光受信手段とは、前記光通信部品を介して接続されていることを特徴とする光伝送装置。 - 少なくとも２つの第１の光学部品と、前記第１の光学部品の間、または前記第１の光学部品により形成される光軸の交点に配置された第２の光学部品とを有する光学デバイスの製造方法であって、
前記第１または第２の光学部品は、少なくともレンズと光ファイバを含んでおり、
配置部材本体上に溝部を形成する工程と、
前記配置部材本体上に配置部を形成する工程と、
前記溝部に第１の光学部品を配置、固定する工程と、
前記配置部に第２の光学部品を配置する工程と、
前記レンズと前記光ファイバの端面とを点接触または面接触により光学的に結合させる工程と、
前記調整された第２の光学部品をクランプ部材を用いて固定する工程と、
前記クランプ部材と前記配置部材と前記レンズと前記光ファイバを接着剤で一体に成形する工程と、を備えた光学デバイスの製造方法。
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