JP4118752B2 - ２心ファイバコリメータの製造方法、２心ファイバコリメータの製造装置、２心ファイバコリメータ、光合分波器 - Google Patents
２心ファイバコリメータの製造方法、２心ファイバコリメータの製造装置、２心ファイバコリメータ、光合分波器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本の光ファイバとレンズとが接続された２心ファイバコリメータの製造方法とその２心ファイバコリメータの製造装置、及び２心ファイバコリメータとそれを用いた光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重伝送システムでは、異なる波長の信号光を合波したり、また波長毎に信号光を分波する必要があり、波長選択性を有する誘電体多層膜と２心ファイバコリメータを用いた光合分波器が広く利用されている。
図７は、従来の光合分波器を示す断面図である。この光合分波器２００は、２心ファイバコリメータ２０１と単心ファイバコリメータ２０２とが、それぞれ対向するように筐体２０３内に収容されて構成されている。２心ファイバコリメータ２０１と単心ファイバコリメータ２０２との間には誘電体多層膜フィルタ２０４が設けられている。
従来の２心ファイバコリメータ２０１は、２心ファイバピグテイル２１１とＧＲＩＮレンズ２１２とから構成されている（特許文献１〜４参照。）。２心ファイバピグテイル２１１は、２本の光ファイバ素線２１３のそれぞれの先端から数ｍｍ程度の被覆層が除去された状態でガラスチューブ２１４の細孔に貫入され、接着剤２１５で固定されたものである。２本の光ファイバ素線２１３を２心ファイバピグテイル２１１とすることによって、２本の光ファイバ素線２１３の端面は位置決めされる。
前記２心ファイバピグテイルの端面は、ＧＲＩＮレンズ２１２に接続されている。
【０００３】
前記したように従来の２心ファイバコリメータ２０１では、２本の光ファイバ素線２１３の端面を位置決めするために、２心ファイバピグテイル２１１を形成するため、ガラスチューブ２１４などを必要とする。また、光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２との接続面にて、信号光が反射して戻り光となって信号発信側に到達し信号を劣化させないように、光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とを接続する前に、予め光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２の端面を研磨し、長手方向に対して傾斜した状態にする必要がある。このため、２心ファイバピグテイル２１１を用いた場合、部品数が多くなり、また製造工程も増加することとなり、２心ファイバコリメータ２０１の製造コストが高くなる。
また、２心ファイバピグテイル２１１とＧＲＩＮレンズ２１２は、それぞれの主面のほぼ全面が接触した状態で接続されるため接続面積が大きく、レーザ光などを用いた融着接続が行えず、接着剤２１５で固定することとなる。接着剤２１５は高温多湿の環境に非常に弱く、接着性が低下し、強度低下や剥れが生じてしまう。更に温度変化によって光学特性が変動するため、光学特性の安定性に欠ける。また高強度の信号光が入射したときの耐光性に劣る問題もある。
【０００４】
図８は、図７に示した従来の光合分波器に用いられる２心ファイバピグテイル２１１の他の一例を示す概略図である。テーパ状の細孔が形成されたガラスチューブ２２４を用いることによって、２本の光ファイバ素線２１３の端面を接近させた状態で固定できる。この状態で図７に示すようにＧＲＩＮレンズ２１２に接続することによって、ＧＲＩＮレンズ２１２の中心軸付近に２本の光ファイバ素線２１３の端面がくるように接続することができる。
しかし、光ファイバ素線２１３をガラスチューブ２２４の細孔に貫入する際、光ファイバ素線２１３の端面に傷を付けることなく、かつ正確な位置精度で光ファイバ素線２１３を貫入する必要があり、歩留まり良く製造することが難しく、製造コストが高くなってしまう。
【０００５】
光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とを接続する方法として、接続面をアーク放電やレーザ光を用いて加熱し、融着接続する方法も挙げられる。しかし、アーク放電により加熱する場合、レンズ半径が光ファイバ素線２１３の半径の２倍以上であるとき、ＧＲＩＮレンズ２１２と光ファイバ素線２１３との熱容量の差が大きく、ＧＲＩＮレンズ２１２と光ファイバ素線２１３との接続面のうち、ＧＲＩＮレンズ２１２側が溶融する前に、光ファイバ素線２１３の先端部が熱により形状が保てない状態まで溶融してしまい、光ファイバ素線２１３とレンズ２１２とを融着接続することが困難である。
また、レーザ光を用いて融着接続する方法も挙げられるが、上述の２心ファイバコリメータを製造する場合のように、複数の光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とをレーザ光を用いて融着接続する方法は知られていない。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６２８２３３９Ｂ１号明細書
【特許文献２】
米国特許第６３４７１７０Ｂ１号明細書
【特許文献３】
米国特許第６１６８３１９Ｂ１号明細書
【特許文献４】
米国特許第６４５４４６５Ｂ１号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものであり、２本の光ファイバ素線の端面を接近させた状態でＧＲＩＮレンズの中心軸付近に融着接続し、これにより信号光がＧＲＩＮレンズ中心付近を伝搬でき、また外気温度が変動しても光学特性が変化することの無い２心ファイバコリメータを安価で簡便に製造する方法と、光ファイバ素線とＧＲＩＮレンズを融着接続する際、接続面に温度勾配が生じずに広範囲を均一に加熱でき、２本の光ファイバ素線を同時に融着接続できる２心ファイバコリメータの製造装置、及び信号光がＧＲＩＮレンズ中心付近を伝搬でき、また外気温度が変動しても光学特性が安定な２心ファイバコリメータと、この２心ファイバコリメータを用い、優れた光学特性を有する光合分波器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造方法であって、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバを同時に前記レンズに融着接続され、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項２にかかる発明は、２本の光ファイバを並列に配置して固定した状態で、レンズに融着接続することを特徴とする請求項１に記載の２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項３にかかる発明は、前記２本の光ファイバを、Ｖ溝が設けられた光ファイバホルダに固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項４にかかる発明は、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔は１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であるとともに、２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造装置であって、レーザ発振源と、該レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐して照射する分岐機構と、前記２本の光ファイバを並列に配置して固定するとともに、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触するように、前記２本の光ファイバの端面側を固定するためのＶ溝が２つ設けられた端面位置決め用アレイ基板を備えた光ファイバホルダを有し、前記光ファイバホルダに固定された前記２本の光ファイバを前記レンズに接触させた状態で前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、分岐機構からのレーザ光を照射できるようにしたことを特徴とする２心ファイバコリメータの製造装置である。
請求項５にかかる発明は、２本の光ファイバがレンズの中心軸近傍に接続された２心ファイバコリメータであって、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバが同時に前記レンズに融着接続されてなり、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータである。
請求項６にかかる発明は、前記光ファイバの半径に対するレンズ半径が２倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の２心ファイバコリメータである。
請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載の２心ファイバコリメータと、光ファイバとレンズとが接続されたファイバコリメータが対向した状態で固定されたことを特徴とする光合分波器である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［２心ファイバコリメータの製造方法、２心ファイバコリメータの製造装置］
本実施形態の２心ファイバコリメータの製造方法及び製造装置について説明する。
図１は、２心ファイバコリメータの製造装置の一例を示す。この製造装置１は、レーザ装置１１、出射されたレーザ光２を２方向に分岐する分岐機構１２、光ファイバホルダ１３を有する。レーザ装置１１は、ＣＯ２レーザと呼ばれる波長１０．６μｍの赤外線レーザ光２等を照射できる装置である。
【００１０】
レーザ光２を分岐する分岐機構１２は、レーザ装置１１のレーザ出射口と対向するように設置されたハーフミラー１２ａと、全反射ミラー１２ｂと、対物レンズ１２ｃから構成されている。ハーフミラー１２ａは、レーザ装置１１から出射されたレーザ光２を二分するように機能する。全反射ミラー１２ｂは、二分されたレーザ光２のそれぞれの進行経路に設置されており、レーザ光２の進行経路を調整できるようになっている。対物レンズ１２ｃは、進行経路が調整された各レーザ光２を、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍に集光するものである。
前記光ファイバホルダ１３は、２本の光ファイバ素線３を固定するＶ溝が２つ設けられたアレイ基板１３ａと、光ファイバ素線３の端面３１側を固定するためのＶ溝が２つ設けられた端面位置決め用アレイ基板１３ｂとから構成される。
【００１１】
レーザ装置１１からレーザ光２を出射すると、このレーザ光２は、分岐機構１２のハーフミラー１２ａにて２方向に分岐され、更に全反射ミラー１２ｂによって進行経路が調整される。そして、レーザ光２は、対物レンズ１２ｃによって集光され、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とのそれぞれの接続面に、照射される。
【００１２】
前記製造装置１を用いて、２心ファイバコリメータを製造する方法を以下に示す。まず、光ファイバ素線３の端面３１から所定の範囲の被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した光ファイバ素線３を２本用意する。
ここで、光ファイバ素線３のうち、被覆層３２を除去する範囲は、例えば、クラッド径が８０μｍの光ファイバ素線３の場合、２〜３ｍｍ程度であり、クラッド径が１２５μｍの光ファイバ素線３の場合、３〜５ｍｍ程度である。
【００１３】
次にアレイ基板１３ａのＶ溝に光ファイバ素線３を固定し、更に露出した光ファイバ裸線３３を端面位置決め用アレイ基板１３ｂのＶ溝に固定する。
通常、光ファイバ素線３は、製造条件によってクラッド径にばらつきがあるため、このクラッド径のばらつきを考慮し、２つの光ファイバ裸線３３同士が接触しないように、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに設けられた２つのＶ溝の間隔を設ける必要がある。
また、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに設けられた２つのＶ溝の間隔によって、融着接続後の２本の光ファイバ素線３の端面３１の間隔が定まるため、予め端面位置決め用アレイ基板１３ｂのＶ溝は、融着接続後の光ファイバ素線３の端面３１の所定の間隔と同一の間隔となるように設けておく。
例えば、クラッド径が１２５μｍの光ファイバ素線３の場合、２つの光ファイバ裸線３３が１μｍ以上離れた位置に平行に並ぶように、端面位置決め用アレイ基板１３ｂにＶ溝を設ける。
【００１４】
次に、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに固定された２本の光ファイバ素線３のそれぞれの端面３１の中心を結んだ線分の中点が、レンズ用固定台（図示省略）に固定されたＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１の延長線上となるように、２本の光ファイバ素線３の端面３１とＧＲＩＮレンズ４とを近接もしくは接触させる。
【００１５】
そして、レーザ装置１１よりレーザ光２を出射する。レーザ光２は、その一部がハーフミラー１２ａで反射され、また一部はハーフミラー１２ａを透過し、これにより、レーザ光２は透過方向と反射方向の２方向に二分される。そして、二分された各レーザ光２は、その進行経路が全反射ミラー１２ｂにて調整され、更に対物レンズ１２ｃにてそれぞれ集光されて、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との２つの接続面近傍にそれぞれ照射される。
このようにして、一方の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面に、二分されたレーザ光２の一方を集光照射し、同時に、他方の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面に、二分されたレーザ光２の他方を集光照射する。
【００１６】
図２は、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍のレーザ光２の照射強度の分布を示す。二分された各レーザ光２を、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面のそれぞれに同時に集光照射することによって、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から広い範囲にわたって、レーザ光２の照射強度が平坦となり、２つの接続面近傍が同時に、かつ均一に加熱される。以上により、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とのそれぞれの接続面は、同時に溶融接続される。
そして、ＧＲＩＮレンズ４と、２本の光ファイバ素線３のうち少なくとも光ファイバ裸線３３が露出した部分を筐体５内に収容し、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４をそれぞれ筐体５に接着剤６で固定し、２心ファイバコリメータ７とする。
【００１７】
本実施形態では、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とをレーザ光２により融着接続するため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面にて信号光が反射され、戻り光となることがほとんど無く、従来のように光ファイバ素線３の接続端面３１とＧＲＩＮレンズ４の端面とを研磨し傾斜面とする必要が無い。このため、製造工程を簡略化でき、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、二分されたそれぞれのレーザ光２を、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との２つの接続面のそれぞれに同時に集光照射することによって、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍の広い範囲にわたって、同時にかつ均一に加熱できる。
このように、接続面近傍を均一に加熱できるため、２本の光ファイバ素線３のうち、被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した状態の接続端面の間隔が１μｍ以上であり、かつ光ファイバ裸線３３の半径以下となるように２本の光ファイバ素線３を接近した状態で、２本の光ファイバ素線３をＧＲＩＮレンズ４に一度に融着接続でき、製造工程が簡略化でき、簡便に製造できる。更に、接続面近傍を均一に加熱できるため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００１９】
また、レーザ光２の照射強度は、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から広い範囲にわたって平坦であるため、レンズ半径が光ファイバ素線３の半径の２〜１０倍のように大面積の主面を有するＧＲＩＮレンズ４に、２本の光ファイバ素線３を同時に融着接続する場合であっても、接続面近傍を均一に加熱でき、これにより接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００２０】
更に、Ｖ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂに、２本の光ファイバ素線３の被覆層３２の部分と光ファイバ裸線３３が露出した部分とを固定した状態で、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とを融着接続するため、従来のように高価なガラスチューブを使用する必要がなく、またアレイ基板１３ａ，１３ｂは繰り返して使用することができるため、部品数が少なく製造コストを低減できる。また、従来のガラスチューブを使用する場合のように、ガラスチューブに光ファイバ素線３を精度良く貫入する作業が無く、歩留まり良く製造できる。
【００２１】
更に、２本の光ファイバ素線３をＶ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂに固定することによって、優れた平行度で２本の光ファイバ素線３を固定できる。また、光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを精度良く行うことができる。更に、各光ファイバ素線３は、アレイ基板１３ａ，１３ｂに設けられた各Ｖ溝にてそれぞれが独立して固定されているため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面が溶融したとき、表面張力によって２本の光ファイバ素線３の端面３１が引き合って接続面の位置がずれてしまうことがない。
以上により、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００２２】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本実施形態ではレーザ光２を２方向から照射したが、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍の広い範囲を同時にかつ均一に加熱できれば、特に限定されず、３方向以上の複数の方向からレーザ光２を照射しても構わない。
【００２３】
また、光ファイバホルダ１３として、Ｖ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂを用いたが、アレイ基板１３ａ，１３ｂに限定されず、種々の態様が適用できる。図３は、光ファイバホルダの他の一例を示す図である。この光ファイバホルダ８は、上方に開口部を向けたコの字形の位置決め板８１と、略くさび形の押さえ板８２を有する。
位置決め板８１の開口部の両斜面は下方に向かって間隔が狭くなるように傾斜しており、開口部の最下端には２つのＶ溝が設けられている。また、押さえ板８２は、頂部が平坦な略くさび形であり、押さえ板８２の側方に設けられた斜面は位置決め板８１の開口部の斜面と整合するようになっている。
【００２４】
図３（ｂ）の２点鎖線８２’に示されたように、位置決め板８１の開口部にある程度の空間を設けて、押さえ板８２を設置する。この位置決め板８１と押さえ板８２との間に、符号３３’で示されたように光ファイバ裸線３３を通し、次に位置決め板８１と押さえ板８２とを接近させて光ファイバ裸線３３を挟み込み固定する。これにより、光ファイバ裸線３３は、位置決め板８１に設けられたＶ溝に収容され、かつ押さえ板８２によって押圧固定されることとなり、光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを行うことができる。
【００２５】
図４は、光ファイバホルダの更に他の一例を示す図である。この光ファイバホルダ９は、Ｖ溝が設けられた矩形状の位置決め板９１を２つ有し、それぞれのＶ溝が対向するように前記位置決め板９１は配置されている。
図４（ｂ）の２点鎖線９１’で示されたように、符号３３’で示された光ファイバ裸線３３を、位置決め板９１に設けられたＶ溝に接触させた状態で、２つの位置決め板９１同士を対向させて接近させて、２本の光ファイバ裸線３３を挟み込む。これにより光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを行うことができる。
【００２６】
［２心ファイバコリメータ］
図５は、本実施形態の２心ファイバコリメータ７を示す断面図である。この２心ファイバコリメータ７は、２本の光ファイバ素線３、ＧＲＩＮレンズ４、円筒状の筐体５から構成される。
２本の光ファイバ素線３は、それぞれの端面３１から所定の範囲の被覆層３２が除去され、光ファイバ裸線３３が露出した状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。
前記ＧＲＩＮレンズ４のレンズ半径は、光ファイバ素線３の半径の２〜１０倍である。
【００２７】
前記２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４は、少なくとも前記光ファイバ裸線３３が筐体５内に収容された状態で、それぞれ筐体５に接着剤６で固定されている。
なお、筐体５内が接着剤６で充填され、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４が筐体５にそれぞれ接着固定され、更に、光ファイバ素線３のうち光ファイバ裸線３３が露出した部分が接着剤６で被覆された状態としても構わない。
【００２８】
２本の光ファイバ素線３は、その端面３１がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１近傍にある。
また、２本の光ファイバ素線３のうち、被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した状態の接続端面の外周の間隔ｄが、１μｍ以上、かつ光ファイバ裸線３３の半径以下となるようにそれぞれの接続端面３１を接近させた状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。
以上により、伝搬損失が少なく光学特性の優れたＧＲＩＮレンズ４の中心軸３１周辺にて信号光を伝搬することができ、これにより信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。
更に、ＧＲＩＮレンズ４から出射された信号光は、その光軸がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から大きく外れることが無い。このため、例えば２心ファイバコリメータ７と単心ファイバコリメータとを対向させて、それぞれのＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１がほぼ一致するように配置することによって、２心ファイバコリメータ７から出射された信号光を単芯ファイバコリメータで受光できるようにすることができ、容易に光合分波器が形成できる。
【００２９】
また、本実施形態の２心ファイバコリメータ７は、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とが融着接続されており、信号光が伝搬する際、この接続面にて反射され、戻り光となることがほとんど無い。このため、信号光が戻り光とならないように予め光ファイバ素線３の端面３１やＧＲＩＮレンズ４の端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。
また、従来のように接着剤により光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とを接続する場合とは異なり、温度変化によって接続強度が低下することが無く、これにより接続損失などの光学特性の温度変化を非常に小さくすることが可能となる。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３０】
［光合分波器］
図６は、本実施形態の光合分波器を示す。この光合分波器１００は、前述した本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２が２つ、それぞれのＧＲＩＮレンズ４が対向するように配置され、筐体１０５に接着固定されている。
一方の２心ファイバコリメータ７１のＧＲＩＮレンズ４の外方に面した主面には誘電体多層膜フィルタ１０１が設けられている。また、他方の２心ファイバコリメータ７２においては、２本の光ファイバ素線３のうち一方の光ファイバ素線３は斜めに切断されている。これにより、１入力２出力形又は２入力１出力形の光合分波器１００として使用でき、かつ切断された光ファイバ素線３では信号光が反射することが無く、信号光の一部が反射され、戻り光となって信号発信側に到達し信号を劣化させることがない。
【００３１】
本実施形態では、前述した本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２を使用しているため、２心ファイバコリメータ７１，７２の２本の光ファイバ素線３は、その端面３１がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１近傍にあり、かつそれぞれの端面３１を接近させた状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。このため、ＧＲＩＮレンズ４から出射された信号光は、その光軸がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から大きく外れることが無い。
以上により２つの２心ファイバコリメータ７１，７２を対向させて、それぞれのＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１がほぼ一致するように配置することによって、一方の２心ファイバコリメータ７１から出射された信号光を他方の２心ファイバコリメータ７２で受光できるようにすることができ、容易に光合分波器１００とすることができる。
【００３２】
また、本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２の優れた光学特性を利用することができる。このため、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１周辺にて信号光を伝搬することができ、これにより信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明による２心ファイバコリメータの製造方法は、２本の光ファイバとレンズとの接続面に、レーザ光を照射して融着接続することによって、接続面にて信号光が反射され、戻り光となることがほとんど無く、接続端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。このため、製造工程を簡略化できる。また、２本の光ファイバを同時にレンズに融着接続することによって、製造工程が簡略化でき、更に簡便に製造できる。
【００３４】
また、２本の光ファイバをそれぞれＶ溝に固定した状態で、レンズに融着接続することによって、従来のように高価なガラスチューブを使用する必要がなく、部品数が少なく、かつ歩留まり良く製造でき、製造コストを低減できる。
更に、優れた平行度で２本の光ファイバを固定でき、また、光ファイバの端面の位置決めを精度良く行うことができる。また、各光ファイバは、各Ｖ溝にてそれぞれ独立して固定されているため、光ファイバとレンズとの接続面が溶融したとき、表面張力によって２本の光ファイバの端面が引き合って接続面の位置がずれてしまうことがない。
以上により、光ファイバとレンズとの接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータを製造できる。
【００３５】
本発明による２心ファイバコリメータの製造装置によれば、光ファイバとレンズを融着接続する際、接続面に温度勾配が生じずに広範囲を均一に加熱でき、２本の光ファイバを同時に融着接続できる。
【００３６】
本発明による２心ファイバコリメータは、２本の光ファイバとレンズとが融着接続されており、信号光が伝搬する際、この接続面にて反射され、戻り光となることがほとんど無い。このため、信号光が戻り光とならないように、予め接続端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。
更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３７】
これに加えて、２本の光ファイバが、それぞれの端面を接近させた状態で、レンズの中心軸付近に融着接続されており、これによりレンズの中心軸周辺にて信号光を伝搬することができる。このため、信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、レンズから出射された信号光は、その光軸がレンズの中心軸から大きく外れることが無い。
【００３８】
本発明による光合分波器は、本発明の２心ファイバコリメータの優れた光学特性を利用することができる。このため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２心ファイバコリメータの製造装置を示す概略図である。
【図２】 光ファイバ素線とＧＲＩＮレンズとの接続面近傍のレーザ光の照射強度の分布を示す図である。
【図３】 光ファイバホルダの他の一例を示す概略図である。
【図４】 光ファイバホルダの更に他の一例を示す概略図である。
【図５】 本実施形態の２心ファイバコリメータを示す断面図である。
【図６】 本実施形態の光合分波器を示す概略図である。
【図７】 従来の光合分波器の一例を示す断面図である。
【図８】 従来の２心ファイバピグテイルの他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１‥‥２心ファイバコリメータの製造装置、２‥‥レーザ光、３‥‥光ファイバ素線（光ファイバ）、４‥‥レンズ、７，７１，７２‥‥２心ファイバコリメータ、１１‥‥レーザ装置（レーザ発振源）、１２‥‥分岐機構、１３‥‥光ファイバホルダ、４１‥‥レンズの中心軸、１００‥‥光合分波器
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本の光ファイバとレンズとが接続された２心ファイバコリメータの製造方法とその２心ファイバコリメータの製造装置、及び２心ファイバコリメータとそれを用いた光合分波器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重伝送システムでは、異なる波長の信号光を合波したり、また波長毎に信号光を分波する必要があり、波長選択性を有する誘電体多層膜と２心ファイバコリメータを用いた光合分波器が広く利用されている。
図７は、従来の光合分波器を示す断面図である。この光合分波器２００は、２心ファイバコリメータ２０１と単心ファイバコリメータ２０２とが、それぞれ対向するように筐体２０３内に収容されて構成されている。２心ファイバコリメータ２０１と単心ファイバコリメータ２０２との間には誘電体多層膜フィルタ２０４が設けられている。
従来の２心ファイバコリメータ２０１は、２心ファイバピグテイル２１１とＧＲＩＮレンズ２１２とから構成されている（特許文献１〜４参照。）。２心ファイバピグテイル２１１は、２本の光ファイバ素線２１３のそれぞれの先端から数ｍｍ程度の被覆層が除去された状態でガラスチューブ２１４の細孔に貫入され、接着剤２１５で固定されたものである。２本の光ファイバ素線２１３を２心ファイバピグテイル２１１とすることによって、２本の光ファイバ素線２１３の端面は位置決めされる。
前記２心ファイバピグテイルの端面は、ＧＲＩＮレンズ２１２に接続されている。
【０００３】
前記したように従来の２心ファイバコリメータ２０１では、２本の光ファイバ素線２１３の端面を位置決めするために、２心ファイバピグテイル２１１を形成するため、ガラスチューブ２１４などを必要とする。また、光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２との接続面にて、信号光が反射して戻り光となって信号発信側に到達し信号を劣化させないように、光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とを接続する前に、予め光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２の端面を研磨し、長手方向に対して傾斜した状態にする必要がある。このため、２心ファイバピグテイル２１１を用いた場合、部品数が多くなり、また製造工程も増加することとなり、２心ファイバコリメータ２０１の製造コストが高くなる。
また、２心ファイバピグテイル２１１とＧＲＩＮレンズ２１２は、それぞれの主面のほぼ全面が接触した状態で接続されるため接続面積が大きく、レーザ光などを用いた融着接続が行えず、接着剤２１５で固定することとなる。接着剤２１５は高温多湿の環境に非常に弱く、接着性が低下し、強度低下や剥れが生じてしまう。更に温度変化によって光学特性が変動するため、光学特性の安定性に欠ける。また高強度の信号光が入射したときの耐光性に劣る問題もある。
【０００４】
図８は、図７に示した従来の光合分波器に用いられる２心ファイバピグテイル２１１の他の一例を示す概略図である。テーパ状の細孔が形成されたガラスチューブ２２４を用いることによって、２本の光ファイバ素線２１３の端面を接近させた状態で固定できる。この状態で図７に示すようにＧＲＩＮレンズ２１２に接続することによって、ＧＲＩＮレンズ２１２の中心軸付近に２本の光ファイバ素線２１３の端面がくるように接続することができる。
しかし、光ファイバ素線２１３をガラスチューブ２２４の細孔に貫入する際、光ファイバ素線２１３の端面に傷を付けることなく、かつ正確な位置精度で光ファイバ素線２１３を貫入する必要があり、歩留まり良く製造することが難しく、製造コストが高くなってしまう。
【０００５】
光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とを接続する方法として、接続面をアーク放電やレーザ光を用いて加熱し、融着接続する方法も挙げられる。しかし、アーク放電により加熱する場合、レンズ半径が光ファイバ素線２１３の半径の２倍以上であるとき、ＧＲＩＮレンズ２１２と光ファイバ素線２１３との熱容量の差が大きく、ＧＲＩＮレンズ２１２と光ファイバ素線２１３との接続面のうち、ＧＲＩＮレンズ２１２側が溶融する前に、光ファイバ素線２１３の先端部が熱により形状が保てない状態まで溶融してしまい、光ファイバ素線２１３とレンズ２１２とを融着接続することが困難である。
また、レーザ光を用いて融着接続する方法も挙げられるが、上述の２心ファイバコリメータを製造する場合のように、複数の光ファイバ素線２１３とＧＲＩＮレンズ２１２とをレーザ光を用いて融着接続する方法は知られていない。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６２８２３３９Ｂ１号明細書
【特許文献２】
米国特許第６３４７１７０Ｂ１号明細書
【特許文献３】
米国特許第６１６８３１９Ｂ１号明細書
【特許文献４】
米国特許第６４５４４６５Ｂ１号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した事情に鑑みなされたものであり、２本の光ファイバ素線の端面を接近させた状態でＧＲＩＮレンズの中心軸付近に融着接続し、これにより信号光がＧＲＩＮレンズ中心付近を伝搬でき、また外気温度が変動しても光学特性が変化することの無い２心ファイバコリメータを安価で簡便に製造する方法と、光ファイバ素線とＧＲＩＮレンズを融着接続する際、接続面に温度勾配が生じずに広範囲を均一に加熱でき、２本の光ファイバ素線を同時に融着接続できる２心ファイバコリメータの製造装置、及び信号光がＧＲＩＮレンズ中心付近を伝搬でき、また外気温度が変動しても光学特性が安定な２心ファイバコリメータと、この２心ファイバコリメータを用い、優れた光学特性を有する光合分波器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造方法であって、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバを同時に前記レンズに融着接続され、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項２にかかる発明は、２本の光ファイバを並列に配置して固定した状態で、レンズに融着接続することを特徴とする請求項１に記載の２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項３にかかる発明は、前記２本の光ファイバを、Ｖ溝が設けられた光ファイバホルダに固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の２心ファイバコリメータの製造方法である。
請求項４にかかる発明は、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔は１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であるとともに、２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造装置であって、レーザ発振源と、該レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐して照射する分岐機構と、前記２本の光ファイバを並列に配置して固定するとともに、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触するように、前記２本の光ファイバの端面側を固定するためのＶ溝が２つ設けられた端面位置決め用アレイ基板を備えた光ファイバホルダを有し、前記光ファイバホルダに固定された前記２本の光ファイバを前記レンズに接触させた状態で前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、分岐機構からのレーザ光を照射できるようにしたことを特徴とする２心ファイバコリメータの製造装置である。
請求項５にかかる発明は、２本の光ファイバがレンズの中心軸近傍に接続された２心ファイバコリメータであって、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバが同時に前記レンズに融着接続されてなり、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータである。
請求項６にかかる発明は、前記光ファイバの半径に対するレンズ半径が２倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の２心ファイバコリメータである。
請求項７にかかる発明は、請求項５又は６に記載の２心ファイバコリメータと、光ファイバとレンズとが接続されたファイバコリメータが対向した状態で固定されたことを特徴とする光合分波器である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［２心ファイバコリメータの製造方法、２心ファイバコリメータの製造装置］
本実施形態の２心ファイバコリメータの製造方法及び製造装置について説明する。
図１は、２心ファイバコリメータの製造装置の一例を示す。この製造装置１は、レーザ装置１１、出射されたレーザ光２を２方向に分岐する分岐機構１２、光ファイバホルダ１３を有する。レーザ装置１１は、ＣＯ２レーザと呼ばれる波長１０．６μｍの赤外線レーザ光２等を照射できる装置である。
【００１０】
レーザ光２を分岐する分岐機構１２は、レーザ装置１１のレーザ出射口と対向するように設置されたハーフミラー１２ａと、全反射ミラー１２ｂと、対物レンズ１２ｃから構成されている。ハーフミラー１２ａは、レーザ装置１１から出射されたレーザ光２を二分するように機能する。全反射ミラー１２ｂは、二分されたレーザ光２のそれぞれの進行経路に設置されており、レーザ光２の進行経路を調整できるようになっている。対物レンズ１２ｃは、進行経路が調整された各レーザ光２を、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍に集光するものである。
前記光ファイバホルダ１３は、２本の光ファイバ素線３を固定するＶ溝が２つ設けられたアレイ基板１３ａと、光ファイバ素線３の端面３１側を固定するためのＶ溝が２つ設けられた端面位置決め用アレイ基板１３ｂとから構成される。
【００１１】
レーザ装置１１からレーザ光２を出射すると、このレーザ光２は、分岐機構１２のハーフミラー１２ａにて２方向に分岐され、更に全反射ミラー１２ｂによって進行経路が調整される。そして、レーザ光２は、対物レンズ１２ｃによって集光され、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とのそれぞれの接続面に、照射される。
【００１２】
前記製造装置１を用いて、２心ファイバコリメータを製造する方法を以下に示す。まず、光ファイバ素線３の端面３１から所定の範囲の被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した光ファイバ素線３を２本用意する。
ここで、光ファイバ素線３のうち、被覆層３２を除去する範囲は、例えば、クラッド径が８０μｍの光ファイバ素線３の場合、２〜３ｍｍ程度であり、クラッド径が１２５μｍの光ファイバ素線３の場合、３〜５ｍｍ程度である。
【００１３】
次にアレイ基板１３ａのＶ溝に光ファイバ素線３を固定し、更に露出した光ファイバ裸線３３を端面位置決め用アレイ基板１３ｂのＶ溝に固定する。
通常、光ファイバ素線３は、製造条件によってクラッド径にばらつきがあるため、このクラッド径のばらつきを考慮し、２つの光ファイバ裸線３３同士が接触しないように、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに設けられた２つのＶ溝の間隔を設ける必要がある。
また、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに設けられた２つのＶ溝の間隔によって、融着接続後の２本の光ファイバ素線３の端面３１の間隔が定まるため、予め端面位置決め用アレイ基板１３ｂのＶ溝は、融着接続後の光ファイバ素線３の端面３１の所定の間隔と同一の間隔となるように設けておく。
例えば、クラッド径が１２５μｍの光ファイバ素線３の場合、２つの光ファイバ裸線３３が１μｍ以上離れた位置に平行に並ぶように、端面位置決め用アレイ基板１３ｂにＶ溝を設ける。
【００１４】
次に、端面位置決め用アレイ基板１３ｂに固定された２本の光ファイバ素線３のそれぞれの端面３１の中心を結んだ線分の中点が、レンズ用固定台（図示省略）に固定されたＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１の延長線上となるように、２本の光ファイバ素線３の端面３１とＧＲＩＮレンズ４とを近接もしくは接触させる。
【００１５】
そして、レーザ装置１１よりレーザ光２を出射する。レーザ光２は、その一部がハーフミラー１２ａで反射され、また一部はハーフミラー１２ａを透過し、これにより、レーザ光２は透過方向と反射方向の２方向に二分される。そして、二分された各レーザ光２は、その進行経路が全反射ミラー１２ｂにて調整され、更に対物レンズ１２ｃにてそれぞれ集光されて、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との２つの接続面近傍にそれぞれ照射される。
このようにして、一方の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面に、二分されたレーザ光２の一方を集光照射し、同時に、他方の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面に、二分されたレーザ光２の他方を集光照射する。
【００１６】
図２は、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍のレーザ光２の照射強度の分布を示す。二分された各レーザ光２を、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面のそれぞれに同時に集光照射することによって、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から広い範囲にわたって、レーザ光２の照射強度が平坦となり、２つの接続面近傍が同時に、かつ均一に加熱される。以上により、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とのそれぞれの接続面は、同時に溶融接続される。
そして、ＧＲＩＮレンズ４と、２本の光ファイバ素線３のうち少なくとも光ファイバ裸線３３が露出した部分を筐体５内に収容し、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４をそれぞれ筐体５に接着剤６で固定し、２心ファイバコリメータ７とする。
【００１７】
本実施形態では、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とをレーザ光２により融着接続するため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面にて信号光が反射され、戻り光となることがほとんど無く、従来のように光ファイバ素線３の接続端面３１とＧＲＩＮレンズ４の端面とを研磨し傾斜面とする必要が無い。このため、製造工程を簡略化でき、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、二分されたそれぞれのレーザ光２を、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との２つの接続面のそれぞれに同時に集光照射することによって、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍の広い範囲にわたって、同時にかつ均一に加熱できる。
このように、接続面近傍を均一に加熱できるため、２本の光ファイバ素線３のうち、被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した状態の接続端面の間隔が１μｍ以上であり、かつ光ファイバ裸線３３の半径以下となるように２本の光ファイバ素線３を接近した状態で、２本の光ファイバ素線３をＧＲＩＮレンズ４に一度に融着接続でき、製造工程が簡略化でき、簡便に製造できる。更に、接続面近傍を均一に加熱できるため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００１９】
また、レーザ光２の照射強度は、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から広い範囲にわたって平坦であるため、レンズ半径が光ファイバ素線３の半径の２〜１０倍のように大面積の主面を有するＧＲＩＮレンズ４に、２本の光ファイバ素線３を同時に融着接続する場合であっても、接続面近傍を均一に加熱でき、これにより接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００２０】
更に、Ｖ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂに、２本の光ファイバ素線３の被覆層３２の部分と光ファイバ裸線３３が露出した部分とを固定した状態で、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とを融着接続するため、従来のように高価なガラスチューブを使用する必要がなく、またアレイ基板１３ａ，１３ｂは繰り返して使用することができるため、部品数が少なく製造コストを低減できる。また、従来のガラスチューブを使用する場合のように、ガラスチューブに光ファイバ素線３を精度良く貫入する作業が無く、歩留まり良く製造できる。
【００２１】
更に、２本の光ファイバ素線３をＶ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂに固定することによって、優れた平行度で２本の光ファイバ素線３を固定できる。また、光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを精度良く行うことができる。更に、各光ファイバ素線３は、アレイ基板１３ａ，１３ｂに設けられた各Ｖ溝にてそれぞれが独立して固定されているため、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面が溶融したとき、表面張力によって２本の光ファイバ素線３の端面３１が引き合って接続面の位置がずれてしまうことがない。
以上により、光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータ７を製造できる。
【００２２】
なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本実施形態ではレーザ光２を２方向から照射したが、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４との接続面近傍の広い範囲を同時にかつ均一に加熱できれば、特に限定されず、３方向以上の複数の方向からレーザ光２を照射しても構わない。
【００２３】
また、光ファイバホルダ１３として、Ｖ溝が設けられたアレイ基板１３ａ，１３ｂを用いたが、アレイ基板１３ａ，１３ｂに限定されず、種々の態様が適用できる。図３は、光ファイバホルダの他の一例を示す図である。この光ファイバホルダ８は、上方に開口部を向けたコの字形の位置決め板８１と、略くさび形の押さえ板８２を有する。
位置決め板８１の開口部の両斜面は下方に向かって間隔が狭くなるように傾斜しており、開口部の最下端には２つのＶ溝が設けられている。また、押さえ板８２は、頂部が平坦な略くさび形であり、押さえ板８２の側方に設けられた斜面は位置決め板８１の開口部の斜面と整合するようになっている。
【００２４】
図３（ｂ）の２点鎖線８２’に示されたように、位置決め板８１の開口部にある程度の空間を設けて、押さえ板８２を設置する。この位置決め板８１と押さえ板８２との間に、符号３３’で示されたように光ファイバ裸線３３を通し、次に位置決め板８１と押さえ板８２とを接近させて光ファイバ裸線３３を挟み込み固定する。これにより、光ファイバ裸線３３は、位置決め板８１に設けられたＶ溝に収容され、かつ押さえ板８２によって押圧固定されることとなり、光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを行うことができる。
【００２５】
図４は、光ファイバホルダの更に他の一例を示す図である。この光ファイバホルダ９は、Ｖ溝が設けられた矩形状の位置決め板９１を２つ有し、それぞれのＶ溝が対向するように前記位置決め板９１は配置されている。
図４（ｂ）の２点鎖線９１’で示されたように、符号３３’で示された光ファイバ裸線３３を、位置決め板９１に設けられたＶ溝に接触させた状態で、２つの位置決め板９１同士を対向させて接近させて、２本の光ファイバ裸線３３を挟み込む。これにより光ファイバ素線３の端面３１の位置決めを行うことができる。
【００２６】
［２心ファイバコリメータ］
図５は、本実施形態の２心ファイバコリメータ７を示す断面図である。この２心ファイバコリメータ７は、２本の光ファイバ素線３、ＧＲＩＮレンズ４、円筒状の筐体５から構成される。
２本の光ファイバ素線３は、それぞれの端面３１から所定の範囲の被覆層３２が除去され、光ファイバ裸線３３が露出した状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。
前記ＧＲＩＮレンズ４のレンズ半径は、光ファイバ素線３の半径の２〜１０倍である。
【００２７】
前記２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４は、少なくとも前記光ファイバ裸線３３が筐体５内に収容された状態で、それぞれ筐体５に接着剤６で固定されている。
なお、筐体５内が接着剤６で充填され、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４が筐体５にそれぞれ接着固定され、更に、光ファイバ素線３のうち光ファイバ裸線３３が露出した部分が接着剤６で被覆された状態としても構わない。
【００２８】
２本の光ファイバ素線３は、その端面３１がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１近傍にある。
また、２本の光ファイバ素線３のうち、被覆層３２が除去されて光ファイバ裸線３３が露出した状態の接続端面の外周の間隔ｄが、１μｍ以上、かつ光ファイバ裸線３３の半径以下となるようにそれぞれの接続端面３１を接近させた状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。
以上により、伝搬損失が少なく光学特性の優れたＧＲＩＮレンズ４の中心軸３１周辺にて信号光を伝搬することができ、これにより信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。
更に、ＧＲＩＮレンズ４から出射された信号光は、その光軸がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から大きく外れることが無い。このため、例えば２心ファイバコリメータ７と単心ファイバコリメータとを対向させて、それぞれのＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１がほぼ一致するように配置することによって、２心ファイバコリメータ７から出射された信号光を単芯ファイバコリメータで受光できるようにすることができ、容易に光合分波器が形成できる。
【００２９】
また、本実施形態の２心ファイバコリメータ７は、２本の光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とが融着接続されており、信号光が伝搬する際、この接続面にて反射され、戻り光となることがほとんど無い。このため、信号光が戻り光とならないように予め光ファイバ素線３の端面３１やＧＲＩＮレンズ４の端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。
また、従来のように接着剤により光ファイバ素線３とＧＲＩＮレンズ４とを接続する場合とは異なり、温度変化によって接続強度が低下することが無く、これにより接続損失などの光学特性の温度変化を非常に小さくすることが可能となる。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３０】
［光合分波器］
図６は、本実施形態の光合分波器を示す。この光合分波器１００は、前述した本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２が２つ、それぞれのＧＲＩＮレンズ４が対向するように配置され、筐体１０５に接着固定されている。
一方の２心ファイバコリメータ７１のＧＲＩＮレンズ４の外方に面した主面には誘電体多層膜フィルタ１０１が設けられている。また、他方の２心ファイバコリメータ７２においては、２本の光ファイバ素線３のうち一方の光ファイバ素線３は斜めに切断されている。これにより、１入力２出力形又は２入力１出力形の光合分波器１００として使用でき、かつ切断された光ファイバ素線３では信号光が反射することが無く、信号光の一部が反射され、戻り光となって信号発信側に到達し信号を劣化させることがない。
【００３１】
本実施形態では、前述した本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２を使用しているため、２心ファイバコリメータ７１，７２の２本の光ファイバ素線３は、その端面３１がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１近傍にあり、かつそれぞれの端面３１を接近させた状態で、ＧＲＩＮレンズ４に融着接続されている。このため、ＧＲＩＮレンズ４から出射された信号光は、その光軸がＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１から大きく外れることが無い。
以上により２つの２心ファイバコリメータ７１，７２を対向させて、それぞれのＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１がほぼ一致するように配置することによって、一方の２心ファイバコリメータ７１から出射された信号光を他方の２心ファイバコリメータ７２で受光できるようにすることができ、容易に光合分波器１００とすることができる。
【００３２】
また、本実施形態の２心ファイバコリメータ７１，７２の優れた光学特性を利用することができる。このため、ＧＲＩＮレンズ４の中心軸４１周辺にて信号光を伝搬することができ、これにより信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明による２心ファイバコリメータの製造方法は、２本の光ファイバとレンズとの接続面に、レーザ光を照射して融着接続することによって、接続面にて信号光が反射され、戻り光となることがほとんど無く、接続端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。このため、製造工程を簡略化できる。また、２本の光ファイバを同時にレンズに融着接続することによって、製造工程が簡略化でき、更に簡便に製造できる。
【００３４】
また、２本の光ファイバをそれぞれＶ溝に固定した状態で、レンズに融着接続することによって、従来のように高価なガラスチューブを使用する必要がなく、部品数が少なく、かつ歩留まり良く製造でき、製造コストを低減できる。
更に、優れた平行度で２本の光ファイバを固定でき、また、光ファイバの端面の位置決めを精度良く行うことができる。また、各光ファイバは、各Ｖ溝にてそれぞれ独立して固定されているため、光ファイバとレンズとの接続面が溶融したとき、表面張力によって２本の光ファイバの端面が引き合って接続面の位置がずれてしまうことがない。
以上により、光ファイバとレンズとの接続面での信号光の接続損失が０．１ｄＢ以下の低損失の２心ファイバコリメータを製造できる。
【００３５】
本発明による２心ファイバコリメータの製造装置によれば、光ファイバとレンズを融着接続する際、接続面に温度勾配が生じずに広範囲を均一に加熱でき、２本の光ファイバを同時に融着接続できる。
【００３６】
本発明による２心ファイバコリメータは、２本の光ファイバとレンズとが融着接続されており、信号光が伝搬する際、この接続面にて反射され、戻り光となることがほとんど無い。このため、信号光が戻り光とならないように、予め接続端面を研磨し傾斜面とする必要が無い。
更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【００３７】
これに加えて、２本の光ファイバが、それぞれの端面を接近させた状態で、レンズの中心軸付近に融着接続されており、これによりレンズの中心軸周辺にて信号光を伝搬することができる。このため、信号光の収差を低減できるため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、レンズから出射された信号光は、その光軸がレンズの中心軸から大きく外れることが無い。
【００３８】
本発明による光合分波器は、本発明の２心ファイバコリメータの優れた光学特性を利用することができる。このため、低い伝搬損失で信号光を伝搬できる。更に、温度変化によって接続強度が低下することが無く、また接続損失などの光学特性が温度変化によって変動することが無い。更に、高温多湿の環境であっても接続強度が低下することが無く、耐環境性に優れ安定して一定の光学特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２心ファイバコリメータの製造装置を示す概略図である。
【図２】 光ファイバ素線とＧＲＩＮレンズとの接続面近傍のレーザ光の照射強度の分布を示す図である。
【図３】 光ファイバホルダの他の一例を示す概略図である。
【図４】 光ファイバホルダの更に他の一例を示す概略図である。
【図５】 本実施形態の２心ファイバコリメータを示す断面図である。
【図６】 本実施形態の光合分波器を示す概略図である。
【図７】 従来の光合分波器の一例を示す断面図である。
【図８】 従来の２心ファイバピグテイルの他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１‥‥２心ファイバコリメータの製造装置、２‥‥レーザ光、３‥‥光ファイバ素線（光ファイバ）、４‥‥レンズ、７，７１，７２‥‥２心ファイバコリメータ、１１‥‥レーザ装置（レーザ発振源）、１２‥‥分岐機構、１３‥‥光ファイバホルダ、４１‥‥レンズの中心軸、１００‥‥光合分波器
Claims (7)
- ２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造方法であって、
前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、
レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバを同時に前記レンズに融着接続され、前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータの製造方法。 - ２本の光ファイバを並列に配置して固定した状態で、レンズに融着接続することを特徴とする請求項１に記載の２心ファイバコリメータの製造方法。
- 前記２本の光ファイバを、Ｖ溝が設けられた光ファイバホルダに固定することを特徴とする請求項１又は２に記載の２心ファイバコリメータの製造方法。
- ２本の光ファイバとレンズとからなる２心ファイバコリメータの製造装置であって、
前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔は１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であるとともに、レーザ発振源と、該レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐して照射する分岐機構と、前記２本の光ファイバを並列に配置して固定するとともに、前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触するように、前記２本の光ファイバの端面側を固定するためのＶ溝が２つ設けられた端面位置決め用アレイ基板を備えた光ファイバホルダを有し、前記光ファイバホルダに固定された前記２本の光ファイバを前記レンズに接触させた状態で前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、分岐機構からのレーザ光を照射できるようにしたことを特徴とする２心ファイバコリメータの製造装置。 - ２本の光ファイバがレンズの中心軸近傍に接続された２心ファイバコリメータであって、
前記２本の光ファイバのそれぞれの端面の中心を結んだ線分の中点が、前記レンズの中心軸の延長線上となるように、前記２本の光ファイバの端面と前記レンズとを近接もしくは接触させた後、レーザ発振源から出射されたレーザ光を２方向以上に分岐し、前記２本の光ファイバと前記レンズとの接続面に、前記分岐したレーザ光をそれぞれ同時に集光照射して、前記２本の光ファイバが同時に前記レンズに融着接続されてなり、
前記２本の光ファイバの接続端面の外周の間隔が、１μｍ以上であり、かつ光ファイバの半径以下であることを特徴とする２心ファイバコリメータ。 - 前記光ファイバの半径に対するレンズ半径が２倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の２心ファイバコリメータ。
- 請求項５又は６に記載の２心ファイバコリメータと、光ファイバとレンズとが接続されたファイバコリメータが対向した状態で固定されたことを特徴とする光合分波器。
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