JP4300221B2 - フィルタモジュール - Google Patents

Description

本発明は、高密度波長多重（ＤＷＤＭ）伝送方式等の光通信システムに用いる分波・合波モジュールとして構成されるフィルタモジュールに関する。

上記光通信システムでは、波長の異なる複数の光信号を一本の光ファイバに合波（結合）する合波モジュールや、光ファイバを伝送されてきた波長多重信号を各波長毎に分波（分離）する分波モジュールが用いられる。

図１４は、そのような分波・合波モジュールとして使用される従来のフィルタモジュールを示している。このフィルタモジュールは、単芯光ファイバコリメータ（単芯ＦＣ）２１と、２芯光ファイバコリメータ（２芯ＦＣ）２２と、両ＦＣ２１，２２を一体に保持する円筒状のチューブ２３とを備えている。単芯ＦＣ２１の前面に、別部品として作製された波長選択性を有するフィルタ２４が接着剤で接合されている。

単芯ＦＣ２１は、１本の光ファイバ２５を保持する単芯キャピラリ２６と、屈折率分布型ロッドレンズ２７と、これら両部材を一体に保持するチューブ２８とを備えている。光ファイバ２５の出射端および単芯キャピラリ２６の一端面は傾斜面に研磨されている。この傾斜面に対向するロッドレンズ２７の端面も傾斜面に研磨されている。単芯キャピラリ２６とロッドレンズ２７は、軸合わせや角度ずれについて調芯され、この調芯された位置を保つようにチューブ２８内に接着剤でそれぞれ固定されている。

一方、２芯ＦＣ２２は、２本の光ファイバ３０，３１を保持する２芯キャピラリ３２と、屈折率分布型ロッドレンズ３３と、これら両部材を一体に保持するチューブ３４とを備えている。２芯キャピラリ３２とロッドレンズ３３の対向する各端面はそれぞれ傾斜面に研磨されている。２芯キャピラリ３２とロッドレンズ３３は、軸合わせや角度ずれについて調芯され、この調芯された位置を保つように、両傾斜面の隙間に環状に塗布された接着剤３５で接合されている。さらに、その接合部は、同接合部を覆う補強用の接着剤３６で接合されている。こうして一体的に保持された２芯キャピラリ３２とロッドレンズ３３は、２芯キャピラリ３２の端部に嵌合した短いチューブ３７をチューブ３４に嵌合させ、チューブ３４内の空間に接着剤３８を充填することでチューブ３４内に保持されている。

このようにして両ＦＣ２１，２２を作製した後、単芯ＦＣ２１の前面、すなわちロッドレンズ２７の端面に、フィルタ２４が接着剤で接合されるとともに、ロッドレンズ３３の端面にフィルタ等の光学素子３９を接着剤が接合される。

この後、両ＦＣ２１，２２相互の軸合わせや角度ずれについて調芯され、この調芯された位置を保つように、両ＦＣ２１，２２がチューブ２３内に接着剤４０で接合される。こうして図１４に示すフィルタモジュールが出来上がる。

ところで、上記従来のフィルタモジュールでは、以下のような問題点がある。
（１）調芯・固定工程が多い。すなわち、次の４回の調芯・固定工程（ａ）〜（ｄ）が必要となるので、その分フィルタモジュールの製造に時間がかかるとともに信頼性が低くなり、さらに製造コストが増大してしまう。（ａ）単芯ＦＣ２１を作製するのに、光ファイバ２５とロッドレンズ２７を調芯して固定する工程。（ｂ）２芯ＦＣ２２を作製するのに、２芯キャピラリ３２とロッドレンズ３３を調芯して固定する工程。（ｃ）ロッドレンズ２７の端面にフィルタ２４を接合する際に、ロッドレンズ２７にフィルタ２４を調芯して固定する工程。（ｄ）単芯ＦＣ２１と２芯ＦＣ２２をチューブ２３内に固定する際に、両ＦＣ２１，２２を調芯してチューブ２３に固定する工程。（２）部品点数が多い。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、構成の簡略化および製造の容易化を図り、安価で信頼性の高いフィルタモジュールを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明のフィルタモジュールは、光ファイバを保持する光ファイバチップとロッドレンズをそれぞれ有する２つの光ファイバコリメータを備え、前記両光ファイバコリメータの一方は１本の光ファイバを保持する単芯光ファイバチップを有する単芯光ファイバコリメータであり、その他方は２本以上の光ファイバを保持する多芯光ファイバチップを有する多芯光ファイバコリメータである合波・分波モジュールとして構成されるフィルタモジュールにおいて、前記２つのロッドレンズの対向する端面の間にフィルタを備え、前記各ロッドレンズを保持する小径孔及び大径孔が形成された円筒状をなす２つのレンズホルダを備え、前記各レンズホルダの小径孔にロッドレンズが挿入され接着により固定された前記各レンズホルダを互いに嵌合し一体化することで、前記２つのロッドレンズが同軸に配置されてなるセンターピースを備え、前記両光ファイバチップは、その端面をそれぞれロッドレンズの端面に隙間が形成されるように、前記各レンズホルダの大径孔の端面にそれぞれ固定された接続部材を介して前記センターピースの両レンズホルダに調芯して固定され、前記光ファイバチップの端面と前記ロッドレンズの端面とは前記レンズホルダの大径孔内で対向していることを要旨とする。

本発明によれば、両光ファイバコリメータの各レンズを調芯して一体化したセンターピースを作製し、このセンターピースに、両光ファイバコリメータの各キャピラリをそれぞれ調芯して固定することでフィルタモジュールが出来上がる。したがって、構成の簡略化および製造の容易化を図ることができ、安価で信頼性の高いフィルタモジュールを得ることができる。

以下、本発明を具体化したフィルタモジュールの各実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のフィルタモジュールは、波長分割多重（ＷＤＭ）や高密度波長多重（ＤＷＤＭ）伝送方式等の光通信システムに用いる分波・合波モジュールとして使用される。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るフィルタモジュール５０を示している。このフィルタモジュール５０は、２つの光ファイバコリメータ５１，５２と、該両コリメータの２つのレンズ５３，５４間にあるフィルタとしての波長選択性反射膜５５とを備え、合波・分波用モジュールとして構成されている。レンズ５３，５４は、それぞれ屈折率分布型ロッドレンズ（以下、単に「ロッドレンズ」という。）である。

光ファイバコリメータ５１は、１本の単一モード光ファイバ５６（以下、単に「光ファイバ」という。）を保持する単芯キャピラリ５７とロッドレンズ５３とを有する単芯光ファイバコリメータ（以下、「単芯ＦＣ」という。）である。光ファイバ５６と単芯キャピラリ５７とで、光ファイバ５６を保持する単芯光ファイバチップ７１が構成されている。

光ファイバコリメータ５２は、２本の光ファイバ５８，５９を保持する２芯キャピラリ６０とロッドレンズ５４を有する２芯光ファイバコリメータ（以下、「２芯ＦＣ」という。）である。光ファイバ５８，５９と２芯キャピラリ６０とで、光ファイバ５８，５９を保持する２芯光ファイバチップ７２が構成されている。本明細書では、「光ファイバチップ」は、上記単芯光ファイバチップ７１および２芯光ファイバチップ７２のように、光ファイバ先端をキャピラリに付けて固定したものをいう。

フィルタモジュール５０は、ＦＣ５１，５２の２つのロッドレンズ５３，５４を同軸に配置して一体化したセンターピース６１を備えている。ここにいう「センターピース」は、一対のコリメータの間に光機能部品を配置した光モジュールにおいて、２つの対向するレンズと光機能部品を一体化し、光軸を一致させて固定する部材をいう。本実施形態では、一対のコリメータとして光ファイバコリメータ５１，５２が、２つの対向するレンズとしてロッドレンズ５３，５４が、そして、その光機能部品として波長選択性反射膜５５がそれぞれ使用されている。また、フィルタモジュール５０は、センターピース６１に、単芯光ファイバチップ７１と２芯光ファイバチップ７２とをそれぞれ調芯して固定することで作製される。

ロッドレンズ５３の一端面（図１で右端面）は光軸に垂直な平坦面に研磨されており、その他端面は光軸に対して所定角度（例えば８度）傾斜した斜め面に研磨されている。ロッドレンズ５４は、ロッドレンズ５３と同じものが使用されている。

ロッドレンズ５３，５４としては、例えばレンズ径が１．８ｍｍで、ピッチが０．２４５のものが使用されている。ロッドレンズ５３の一端面（右端面）には、波長選択性を有する誘電体薄膜である波長選択性反射膜５５が形成されている。この波長選択性反射膜５５は、例えば、通常光通信分野で用いられる波長領域のなかで１．５５μｍ付近の波長（例えば、１．５３〜１．５８μｍ、波長領域λ１）の光をすべて透過し、１．４８μｍ付近の波長（例えば１．４５〜１．４９μｍ、波長領域λ２）の光をすべて反射するフィルタ（いわゆるエッジフィルタ）である。または、波長選択性反射膜５５は、例えば、光通信領域の波長で数ｎｍから数１０ｎｍの波長帯域しか透過（もしくは反射）しないフィルタ（バンドパスフィルタ）である。また、ロッドレンズ５３の斜め面、およびロッドレンズ５４の両端面には、それぞれ反射防止膜が形成されている。

なお、波長選択性反射膜５５は、ロッドレンズ５３，５４の対向する一端面のいずれに形成しても性能に重大な影響はない。しかし、ロッドレンズ５３，５４のピッチが０．２４５ピッチ以下の場合には、単芯ＦＣ５１のロッドレンズ５３の一端面に形成した方が構造上合理的で、好ましい。

光ファイバ５６の出射端と単芯キャピラリ５７の一端面（右端面）は、同光ファイバ５６のコア中心軸に対して所定角度（例えば８度）傾斜した斜め面に面一に研磨されている。単芯光ファイバチップ７１は、単芯キャピラリ５７の斜め面がロッドレンズ５３の斜め面と対向するように、センターピース６１に調芯して固定される。同様に、２芯光ファイバチップ７２は、２芯キャピラリ６０の斜め面がロッドレンズ５４の斜め面と対向するように、センターピース６１に調芯して固定される。

センターピース６１は、ロッドレンズ５３，５４を円筒状のレンズホルダ６２に挿入し、ロッドレンズ５３，５４を所定のレンズ間距離Ｄ１に調整した位置で接着剤により固定することで一体化される。レンズホルダ６２の内周面は、ロッドレンズ５３，５４を同軸に保持できるように高精度に加工されている。これにより、ロッドレンズ５３，５４をレンズホルダ６２内に挿入するだけで、ロッドレンズ５３，５４が同軸に配置される。また、レンズホルダ６２内でロッドレンズ５３，５４を所定のレンズ間距離Ｄ１に調整するために、ロッドレンズ５３，５４とレンズホルダ６２の両方にマーク等を設けておくと、その調整が容易になる。

また、センターピース６１に光ファイバチップ７１，７２を調芯して固定する際には、これら３部材６１，７１，７２を一緒に調芯（３体調芯）する。こうして調芯されたその３部材を一体化することでフィルタモジュール５０が出来上がる。また、その３部材を調芯して一体化する際には、２芯光ファイバチップ７２を単芯光ファイバチップ７１よりも先に調芯してセンターピース６１に固定するのが好ましい。

ここでの調芯として、単芯光ファイバチップ７１については、ロッドレンズ５３の光軸と光ファイバ５６のコア中心軸を一致させる軸合わせの調整、両軸の角度ずれ（アオリ）の調整、およびレンズ・光ファイバ間距離Ｄ２の調整を行う。すなわち、ロッドレンズ５３の光軸と光ファイバ５６の出射端との相対位置を、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向（図１３参照）の三次元的に調整する（三次元調芯）。ここでレンズ・光ファイバ間距離Ｄ２は、ロッドレンズ５３と光ファイバ５６の出射端との距離である。また、ここでの三次元調芯は、例えば次のようにして行う。光ファイバ５８側から波長選択性反射膜５５を透過する波長の光を同反射膜５５に入射させる。この状態で、センターピース６１に対して単芯光ファイバチップ７１を三次元的に動かして、波長選択性反射膜５５を透過して光ファイバ５６から出射される光の強度が最大になるように調整する。この調芯位置では、ロッドレンズ５３と光ファイバ５６とが最大の結合効率で結合するようになる。

同様に、２芯光ファイバチップ７２についても、ロッドレンズ５４の光軸と、光ファイバ５８，５９の各出射端との相対位置を三次元調芯する。ここでのレンズ・光ファイバ間距離Ｄ３は、ロッドレンズ５４と両光ファイバ５８，５９の各出射端との距離である。また、ここでの三次元調芯は、例えば次のようにして行う。光ファイバ５８側から波長選択性反射膜５５で反射する波長の光を同反射膜５５に入射させる。この状態で、センターピース６１に対して２芯光ファイバチップ７２を三次元的に動かして、波長選択性反射膜５５で反射して光ファイバ５９から出射される光の強度が最大になるように調整する。この調芯位置では、ロッドレンズ５３，５４と、光ファイバ５８，５９とが最大の結合効率で結合するようになる。

なお、前記３部材を一体化するには、例えば光ファイバチップ７１，７２をそれぞれ接続部材（図示略）を介してセンターピース６１に固定する。また、レンズ間距離Ｄ１、およびレンズ・光ファイバ間距離Ｄ２，Ｄ３は、それぞれ使用されるロッドレンズ５３，５４のピッチによって自由に設定できる。

このように構成されたフィルタモジュール５０では、例えば波長領域λ１，λ２内に中心波長をもつ光が混在している光信号が光ファイバ５８により入射されると、波長領域λ１内に中心波長をもつ光のみが波長選択性反射膜５５を透過する。この透過光は、ロッドレンズ５３により集光されて光ファイバ５６に結合する。その残りの光、すなわち波長領域λ２内に中心波長をもつ光は波長選択性反射膜５５で反射され、この反射光はロッドレンズ５４により集光されて光ファイバ５９に結合する。こうして、波長領域λ１内に中心波長をもつ光信号が分波される（エッジフィルタの場合）。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（イ）両ＦＣ５１，５２の２つのロッドレンズ５３，５４を同軸に配置して一体化したセンターピースを作製する。そして、このセンターピースに、光ファイバチップ７１，７２をそれぞれ調芯して固定することでフィルタモジュール５０が出来上がる。このため、上記従来技術で必要となる上記３回の調芯・固定工程（ａ），（ｂ）および（ｄ）を２回に減らすことができる。すなわち、モジュール化するのに、センターピース６１に光ファイバチップ７１，７２をそれぞれ調芯して固定する２回の調芯・固定工程を行えばよい。このように調芯・固定工程数が減るので、その分製造時間が短縮されるとともに、モジュール化が容易になり、その結果、製造コストが低減される。また、部品点数が少なくなり、モジュール全体の構成が簡略化され、製造コストが低減される。したがって、構成の簡略化および製造の容易化を図ることができ、安価で信頼性の高いフィルタモジュールが得られる。

（ロ）ロッドレンズ５３の一端面に波長選択性反射膜５５が形成されているので、上記従来技術で行っている調芯・固定工程（ｃ）が不要になる。このため、その分製造時間がさらに短縮されてモジュール化がさらに容易になり、より安価でより信頼性の高いフィルタモジュールが得られる。

（ハ）センターピース６１と、光ファイバチップ７１，７２の３部材を一緒に調芯して固定することで、調芯・固定作業の効率が向上し、製造時間がさらに短縮される。
（ニ）前記３部材を調芯する際に、調芯・固定のトレランスが厳しい２芯光ファイバチップ７２を単芯光ファイバチップ７１よりも先にセンターピース６１に調芯して固定する。このため、調芯・固定作業の効率が向上し、製造時間が短縮されるとともに、高い調芯精度が得られ結合効率が向上する。

（ホ）同じ構成のロッドレンズ５３，５４を円筒状のレンズホルダ６２内に挿入するだけで両ロッドレンズ５３，５４が同軸に配置されるので、センターピース６１の作製がより一層容易になる。

（ヘ）レンズ間距離Ｄ１、およびレンズ・光ファイバ間距離Ｄ２，Ｄ３は、それぞれ使用されるロッドレンズ５３，５４のピッチによって自由に設定できる。このため、そのピッチを変えることで、フィルタモジュール５０の構成の自由度を拡大できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るフィルタモジュール５０Ａを図２に基づいて説明する。このフィルタモジュール５０Ａは、センターピース６１Ａを備え、このセンターピース６１Ａに、単芯光ファイバチップ７１Ａと２芯光ファイバチップ７２Ａとをそれぞれ調芯して固定することで作製される。本実施形態で用いるロッドレンズ５３，５４は、ピッチが０．２３ピッチである点を除き上記第１実施形態で用いたロッドレンズ５３，５４と同じである。

センターピース６１Ａは、ロッドレンズ５３を保持する円筒状の第１レンズホルダ６３と、ロッドレンズ５４を保持する円筒状の第２レンズホルダ６４とを備える。第１レンズホルダ６３には、小径孔６３ａ、大径孔６３ｂ、および環状筒部６３ｃが同心的に形成されている。ロッドレンズ５３は、小径孔６３ａに挿入され、接着剤で固定される。また、第１レンズホルダ６３の両端面は、同レンズホルダ６３の中心軸に垂直な平坦面である。一方、第２レンズホルダ６４には、小径孔６４ａ、大径孔６４ｂ、および、前記環状筒部６３ｃに嵌合する外周部６４ｃが同心的に形成されている。ロッドレンズ５４は、小径孔６４ａに挿入され、接着剤で固定される。また、第２レンズホルダ６４の両端面は、同レンズホルダ６４の中心軸に垂直な平坦面である。そして、レンズホルダ６３，６４は、ステンレスやコバール等の金属でそれぞれ作られている。

センターピース６１Ａは、第１レンズホルダ６３の環状筒部６３ｃを第２レンズホルダ６４の外周部６４ｃに嵌合させ、この状態でロッドレンズ５３，５４のレンズ間距離を調整し、両レンズホルダ６３，６４を一体化することで作製される。すなわち、両ロッドレンズ５３，５４を両レンズホルダ６３，６４にそれぞれ挿入して接合固定し、両レンズホルダ６３，６４を嵌合させることで、ロッドレンズ５３，５４が同軸に配置される。この後、第１レンズホルダ６３の環状筒部６３ｃと第２レンズホルダ６４の外周部６４ｃをＹＡＧレーザ溶接により固定することで、センターピース６１Ａが出来上がる。

また、両光ファイバチップ７１Ａ，７２Ａは、それぞれ接続部材６９，７０を介してセンターピース６１Ａの両レンズホルダ６３，６４に調芯して固定されるようになっている。

単芯光ファイバチップ７１Ａは、光ファイバ５６を保持する単芯キャピラリ５７と、同キャピラリ５７を保持するチューブ６５とを備えている。同様に、２芯光ファイバチップ７２Ａは、光ファイバ５８，５９を保持する２芯キャピラリ６０と、同キャピラリ６０を保持するチューブ６６とを備えている。

また、キャピラリ５７、６０はそれぞれ、斜め面側の端部が一方の開口端から突出するように、チューブ６５，６６に嵌合させて接着剤で固定されている。各チューブ６５，６６の他端側の開口端は、エンドキャップ６７，６８でそれぞれ封止されている。なお、キャピラリ５７、６０は、パイレックス（登録商標）等のガラス、或いはジルコニア、アルミナ等の金属で作られている。また、各チューブ６５，６６は、ステンレスやコバール等の金属でそれぞれ作られている。

そして、接続部材６９，７０は、レンズホルダ６３，６４の各端面に固定される環状の端面と、キャピラリ５７，６０がそれぞれ内周に嵌合する円筒部６９ａ，７０ａとが形成された円筒体である。接続部材６９，７０は、ステンレスやコバール等の金属でそれぞれ作られている。

そして、フィルタモジュール５０Ａは、チューブ６５，６６をそれぞれレンズホルダ６３，６４に接続部材６９，７０を介して固定した状態で、ＦＣ５１，５２を構成する全ての光学部品が密封されるようになっている。

次に、フィルタモジュール５０Ａの作製手順を図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
まず、ロッドレンズ５３を第１レンズホルダ６３の小径孔６３ａに挿入して接着剤で固定するとともに、ロッドレンズ５４を第２レンズホルダ６４の小径孔６４ａに挿入して接着剤で固定する（図３（ａ）参照）。ここで用いる接着剤は熱硬化性接着剤である。熱硬化性接着剤としては、例えば、エポテック３５３ＮＤ（エポキシ・テクノロジー社製）等の熱硬化性エポキシ接着剤を使用する。

次に、図３（ａ）に示すように、第１レンズホルダ６３の環状筒部６３ｃを第２レンズホルダ６４の外周部６４ｃに嵌合させる。この状態で、レンズホルダ６３，６４をＺ軸まわりに相対回転させることで、ロッドレンズ５３，５４の斜め面の位相を合致させる。これとともに、レンズホルダ６３，６４をＺ軸方向に相対変位させることで、ロッドレンズ５３，５４のレンズ間距離の調整を行う。このＺ軸方向の調整は、レンズホルダ６３，６４間にスペーサ（図示略）を介在させる等、構造に工夫を加えことで、その調整が容易になる。本例では、そのレンズ間距離はほぼ０．２５ｍｍに設定される。

このような調整を行った後、図３（ａ）の三角印で示す個所にＹＡＧレーザ溶接を行ってレンズホルダ６３，６４を固定する。これによりセンターピース６１Ａが出来上がる（図３（ａ）参照）。

次に、センターピース６１Ａに対して光ファイバチップ７１Ａ，７２Ａを調芯する。すなわち、これら３部材を一緒に調芯（３体調芯）して固定する。このとき、まず、図３（ｂ）に示すように、２芯光ファイバチップ７２Ａをセンターピース６１Ａに対して三次元的に動かして上記三次元調芯を行い、この後、２芯光ファイバチップ７２Ａをセンターピース６１Ａに固定する。この固定は、接続部材７０と第２レンズホルダ６４の接合部をＹＡＧレーザ溶接によって固定するとともに、接続部材７０の円筒部７０ａとチューブ６６を同溶接によって固定する。これらの溶接個所を、図３（ｂ）の三角印で示してある（以下、同様）。

次に、図３（ｃ）に示すように、単芯光ファイバチップ７１Ａをセンターピース６１Ａに対して三次元的に動かして上記三次元調芯を行う。この後、単芯光ファイバチップ７１Ａを、上記２芯光ファイバチップ７２Ａの場合と同様にセンターピース６１Ａに固定する。これにより、フィルタモジュール５０Ａが出来上がる（図３（ｄ）参照）。

以上のように構成された第２実施形態によれば、上記作用効果（イ）〜（ニ）および（ヘ）に加えて以下の作用効果を奏する。
（ト）センターピース６１Ａは、第１レンズホルダ６３の環状筒部６３ｃを第２レンズホルダ６４の外周部６４ｃに嵌合させ、ロッドレンズ５３，５４のレンズ間距離を調整し、レンズホルダ６３，６４を固定することで作製される。このため、剛性の高いセンターピース６１Ａが得られ、フィルタモジュール５０Ａの耐久性が向上する。

（チ）レンズホルダ６３，６４をＹＡＧレーザ溶接により固定するので、より剛性の高いセンターピース６１Ａが得られる。これとともに、同溶接による接合部を接着剤で固定する場合と比べて、耐候性、温度依存性、耐光パワー特性などの点で信頼性が向上する。

（リ）両光ファイバチップ７１Ａ，７２Ａは、それぞれ接続部材６９，７０を介してセンターピース６１Ａの両レンズホルダ６３，６４に調芯して固定される。このため、フィルタモジュール５０Ａ全体の強度が高くなり、耐久性に優れたフィルタモジュール５０Ａが得られる。

（ヌ）フィルタモジュール５０Ａは、チューブ６５，６６をそれぞれレンズホルダ６３，６４に接続部材６９，７０を介して固定した状態で、ＦＣ５１，５２を構成する全ての光学部品が密封されるようになっている。このため、それら光学部品の劣化を抑制でき、これによっても耐久性が向上する。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るフィルタモジュール５０Ｂを図４〜図９に基づいて説明する。本実施形態の主な特徴は、次の２点である。（１）フィルタモジュール５０Ｂは、光ファイバチップ７１Ｂ，７２Ｂがセンターピース６１Ｂにそれぞれ固定されて一体化されたＦＣ５１，５２が、アウターチューブ７４内に密封状態で収納される。（２）フィルタモジュール５０Ｂは、光ファイバチップ７１Ｂ，７２Ｂが上記接続部材６９，７０（図２）を使わずにロッドレンズ５３，５４に直接固定される。

このような特徴点を中心にフィルタモジュール５０Ｂの構成を説明する。なお、本実施形態で用いるロッドレンズ５３，５４は、ピッチが０．２５ピッチである点を除き、上記第１実施形態のものと同じである。そのピッチが０．２５ピッチ（０．２５ピッチより大きい）ため、波長選択性反射膜５５がロッドレンズ５４の一端面に形成されている（図５参照）。

フィルタモジュール５０Ｂは、図４に示すように、センターピース６１Ｂを備え、このセンターピース６１Ｂに、単芯光ファイバチップ７１Ｂと２芯光ファイバチップ７２Ｂとをそれぞれ調芯して固定することで作製される。

センターピース６１Ｂは、ロッドレンズ５３，５４を円筒状のレンズホルダ６２Ｂに挿入し、その端面同士が波長選択性反射膜５５を介して当接する位置で接着剤により固定することで一体化される。また、２つのロッドレンズ５３，５４を同軸に保持するレンズホルダ６２は、アウターチューブ７４の内周に嵌合して接着剤で固定される。レンズホルダ６２とアウターチューブ７４は、ガラス特にパイレックス（登録商標）のような熱膨張率の低いもの、或いはステンレスやコバール等の金属で作られている。

単芯光ファイバチップ７１Ｂは、光ファイバ５６を保持する単芯キャピラリ５７と、同キャピラリ５７を保持する円筒状のキャピラリホルダ６５Ｂとを備えている。キャピラリホルダ６５Ｂのロッドレンズ側の環状端面（一側環状端面）は、ロッドレンズ５３の斜め面と同じ角度の斜め面に研磨されている。また、単芯キャピラリ５７は、その斜め面がキャピラリホルダ６５Ｂの斜め面よりロッドレンズ側に突出しない位置でキャピラリホルダ６５Ｂに接着剤で固定されている。そして、キャピラリホルダ６５Ｂの環状端面（斜め面）は、ロッドレンズ５３の端面に接着剤で固定される。その接着剤が光ファイバ５６とロッドレンズ５３の間の光路内に浸入しないようにするために、キャピラリホルダ６５Ｂの環状端面の内周端に環状の樹脂ダム（ザグリ穴）７５が設けられている（図６（ａ）参照）。

２芯光ファイバチップ７２Ｂは、単芯光ファイバチップ７１Ｂと同様の構成を有し、キャピラリホルダ６６Ｂの環状端面（斜め面）の内周端に環状の樹脂ダム７６が設けられている（図６（ｂ）参照）。キャピラリ５７，６０は、熱膨張率の低いガラス材料、又はジルコニア、アルミナ等のセラミックス、又は金属で作られている。また、キャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂは、コバールやステンレス等の金属で作られている。

そして、アウターチューブ７４の両側開口端には、金属製或いはプラスチック製のエンドキャップ７７，７８がそれぞれ装着される。エンドキャップ７７に設けた貫通孔には、光ファイバ５６を通した保持部材７９を嵌合させてある。同様に、エンドキャップ７８に設けた貫通孔には、光ファイバ５８，５９を通した保持部材８０を嵌合させてある。そして、保持部材７９，８０がそれぞれ嵌合したエンドキャップ７７，７８をアウターチューブ７４の両側開口端にそれぞれ装着することで、ＦＣ５１，５２がアウターチューブ７４内に密封状態で収納されるようになっている。エンドキャップ７７，７８は、金属製或いはプラスチック製である。

次に、フィルタモジュール５０Ｂの作製手順を図５〜図９に基づいて説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、斜め面の位相を合致させるための基準マーク５３ａ，５４ａを外周面に設けたロッドレンズ５３，５４を用意する。次に、ロッドレンズ５３，５４を、図５（ｂ）に示すように、対向する一端面同士が波長選択性反射膜５５を介して当接するまでレンズホルダ６２Ｂに挿入する。このとき、基準マーク５３ａ，５４ａが一直線上に並ぶようにしてロッドレンズ５３，５４の斜め面の位相を合致させる。この後、ロッドレンズ５３，５４をレンズホルダ６２Ｂに紫外線硬化性接着剤や熱硬化性接着剤等で固定する。これにより、センターピース６１Ｂが出来上がる。

次に、図６（ａ）に示すように、単芯キャピラリ５７をキャピラリホルダ６５Ｂに所定位置まで挿入して接着剤で固定することで、単芯光ファイバチップ７１Ｂを作製する。同様にして２芯光ファイバチップ７２Ｂを作製する（図６（ｂ）参照）。なお、キャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂの外周には、上記斜め面の位相を合致させるための基準線８１，８２を設けてある（図７（ａ），図８（ａ）参照）。

次に、図８（ａ）に示すように、ロッドレンズ５４の基準マーク５４ａにキャピラリホルダ６６Ｂの基準線８２を合致させる。この状態で、２芯光ファイバチップ７２Ｂをロッドレンズ５４に対して上記第２実施形態と同様に三次元調芯する。この調芯位置を保持した状態で、ロッドレンズ５４とキャピラリホルダ６６Ｂの隙間に光学接着剤８３（熱硬化性エポキシ接着剤等）を塗布して、２芯光ファイバチップ７２Ｂをロッドレンズ５４に固定する。その塗布作業は、光学接着剤８３をマイクロ・スパテュラ８４でごく少量採り、その隙間に塗布することで行う。両部材５４，６６Ｂの隙間間隔は数十μｍであるので、その隙間に光学接着剤８３を滴下すれば、毛細管現象によって光学接着剤８３がキャピラリホルダ６６Ｂの環状端面上を内周側へ浸透していく。

このとき、その環状端面の内周端に達した光学接着剤８３は樹脂ダム７６に入り込むので、光学接着剤８３がロッドレンズ５４の光路内に入るのを樹脂ダム７６で確実に阻止できる。光学接着剤８３が前記隙間全体に浸透して環状にまわった状態が、図８（ｂ），（ｃ）で示されている。

次に、図８（ｃ）に示すように、キャピラリホルダ６５Ｂを、キャピラリホルダ６６Ｂと同様にロッドレンズ５３に光学接着剤８３で固定し、単芯光ファイバチップ７１Ｂをロッドレンズ５３に固定する。これにより、図８（ｃ）に示すように、一体化されたＦＣ５１，５２が出来上がる。

次に、図９（ａ）に示すように、一体化されたＦＣ５１，５２をアウターチューブ７４内に収納する。
そして、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、アウターチューブ７４の両側開口端にエンドキャップ７７，７８をそれぞれ装着する。これにより、フィルタモジュール５０Ｂが出来上がる。

以上のように構成された第３実施形態によれば、上記作用効果（イ）〜（ニ）および（ヘ）に加えて以下の作用効果を奏する。
（ル）フィルタモジュール５０Ｂは、一体化された光ファイバコリメータ５１，５２がアウターチューブ７４内に密封状態で収納される。このため、光学部品の劣化を抑制でき、耐久性に優れたフィルタモジュール５０Ｂが得られる。また、アウターチューブ７４によりＦＣ５１，５２の各光学部品が外力等から保護される。

（ヲ）２つのロッドレンズ５３，５４を保持するレンズホルダ６２は、アウターチューブ７４の内周に嵌合して接着剤で固定されるので、アウターチューブ７４内での振動の発生を抑制でき、耐久性などの点で有利になる。

（ワ）光ファイバチップ７１Ｂ，７２Ｂのキャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂが、上記接続部材６９，７０（図２）を使わずにロッドレンズ５３，５４に接着剤により直接固定される。このため、接続部材６９，７０の分だけ部品点数が削減され、製造コストがさらに低減される。

（カ）キャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂの各環状端面に樹脂ダム７５，７６を設けてあるので、両キャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂとロッドレンズ５３，５４をそれぞれ接合する際に、光学接着剤８３が両ロッドレンズの光路内に入るのを樹脂ダムで阻止できる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るフィルタモジュール５０Ｃを図１０〜図１３に基づいて説明する。本実施形態の主な特徴は、次の２点にある。（１）上記ロッドレンズ５３，５４に代えて、外周面に金属メッキが施されたロッドレンズ５３´，５４´を用いている（図１０，図１１（ａ），（ｂ）参照）。また、センターピース６１Ｃは、ロッドレンズ５３´，５４´が挿入される内周面６２ａにＮｉ−Ａｕメッキ加工を施した円筒状のレンズホルダ６２Ｃを備えている（図１０，図１１（ｃ）参照）。そして、ロッドレンズ５３´，５４´をレンズホルダ６２Ｃ内に挿入してロッドレンズ５３´，５４´の外周面とレンズホルダ６２Ｃの内周面６２ａとを金属半田で固定するようになっている。（２）センターピース６１Ｃは、レンズホルダ６２Ｃの外周に嵌合して固定されるアウターチューブ９０を備えている（図１０，図１１（ｄ）参照）。

このような特徴点を中心にフィルタモジュール５０Ｃの構成を説明する。なお、本実施形態で用いるロッドレンズ５３´，５４´は、ピッチが０．２４５ピッチである、波長選択性反射膜５５がロッドレンズ５３´の一端面に形成されている（図１１（ａ）参照）。

レンズホルダ６２Ｃは、図１１（ｃ）に示すように、円筒状のチューブであり、上記レンズホルダ６２と同様の材料で作られている。レンズホルダ６２Ｃの内周面６２ａはロッドレンズ５３´，５４´を同軸に保持できるように高精度に加工されている。また、レンズホルダ６２Ｃの外周面６２ｂは、中心軸に平行に、かつ、アウターチューブ９０の内周面９０ａと精度良く嵌合するように加工されている。その外周面６２ｂの端部には、アウターチューブ９０の一方の開口端９０ｂが当接する環状の突部６２ｃが形成されている。その突部６２ｃのあるレンズホルダ６２Ｃの端面６２ｄが、接続部材７０（図１１（ｅ）参照）の端面と接合される接合面になっている。そして、レンズホルダ６２Ｃには、その外周壁を貫通するように、金属線半田の投入口６２ｅが必要数穿設されている。

アウターチューブ９０は、図１１（ｄ）に示すように、円筒状のチューブであり、レンズホルダ６２Ｃと同様の材料で作られている。アウターチューブ９０の内周面９０ａは、中心軸に平行に、かつ、レンズホルダ６２Ｃの外周面６２ｂと精度良く嵌合するように加工されている。また、アウターチューブ９０の他方の開口端には、内周側に突出した突部９０ｃが形成されている。そして、その突部９０ｃのあるアウターチューブ９０の端面９０ｄが、接続部材６９（図１１（ｅ）参照）の端面と接合される接合面になっている。

単芯光ファイバチップ７１Ｃは、図１０に示すように、単芯キャピラリ５７と、同キャピラリ５７を保持する円筒状のキャピラリホルダ６５Ｃとを備えている。キャピラリホルダ６５Ｃの両端面はそれぞれ平坦面である。また、図１１（ｆ）に示すキャピラリホルダ６５Ｃの内周面は、単芯キャピラリ５７が圧入される内径に加工されている。また、単芯キャピラリ５７は、図１２（ｅ）に示すように、斜め面がキャピラリホルダ６５Ｃの一側開口端から突出し、平坦面がその他側開口端より内側に引っ込むようにキャピラリホルダ６５Ｃに圧入される。これにより、キャピラリホルダ６５Ｃ内にできる空間には、バックフィル用樹脂９１が充填されている（図１２（ｅ）参照）。

２芯光ファイバチップ７２Ｃの各構成部品も、単芯光ファイバチップ７１Ｃと同様の構成を有している。また、図１２（ｄ）に示すように、キャピラリホルダ６６Ｃ内にできる空間にも、バックフィル用樹脂９２が充填されている。

次に、フィルタモジュール５０Ｃの作製手順を図１２および図１３に基づいて説明する。
まず、図１２（ａ）に示すように、斜め面の位相を合致させたロッドレンズ５３´，５４´をレンズホルダ６２Ｃに挿入する。次に、図１２（ｂ）に示すように、２５０°Ｃ以下の雰囲気中（例えばオーブン内）で、レンズホルダ６２Ｃの各投入口６２ｅからＳｎ系の金属線半田を投入してロッドレンズ５３´，５４´とレンズホルダ６２Ｃを固定する。

次に、図１２（ｃ）に示すように、レンズホルダ６２Ｃの外周面６２ｂにアウターチューブ９０の内周面９０ａを嵌合させ、ＹＡＧレーザ溶接によりレンズホルダ６２Ｃとアウターチューブ９０を固定する。これにより、ロッドレンズ５３´，５４´を同軸に配置して一体化したセンターピース６１Ｃが出来上がる。

次に、図１２（ｄ）に示す２芯光ファイバチップ７２Ｃと、図１２（ｅ）に示す単芯光ファイバチップ７１Ｃとを用意する。ここでは、キャピラリ５７，６０は、それぞれキャピラリホルダ６５Ｃ，６６Ｃに圧入できるようにジルコニアセラミックスで作製する。

次に、図１３（ａ）に示すように、２芯光ファイバチップ７２Ｃをロッドレンズ５４´に対して三次元調芯する。こうして調芯された２芯光ファイバチップ７２Ｃを同図の矢印で示すように適当な治具で保持する。この状態で、図１３（ｂ）に示すように、レンズホルダ６２Ｃと、接続部材７０と、キャピラリホルダ６６Ｃとの３部材をＹＡＧレーザ溶接により固定して一体化する。

次に、図１３（ｃ）に示すように、単芯光ファイバチップ７１Ｃをロッドレンズ５３´に対して三次元調芯する。こうして調芯された単芯光ファイバチップ７１Ｃを上記と同様に適当な治具で保持する。この状態で、アウターチューブ９０と、接続部材６９と、キャピラリホルダ６５Ｃとの３部材をＹＡＧレーザ溶接により固定して一体化する。これにより、フィルタモジュール５０Ｃが出来上がる（図１３（ｄ）参照）。

以上のように構成された第４実施形態によれば、上記作用効果（イ）〜（ニ）および（ヘ）に加えて以下の作用効果を奏する。
（ヨ）外周面に金属メッキが施されたロッドレンズ５３´，５４´を用いている。また、レンズホルダ６２Ｃの内周面６２ａには、Ｎｉ−Ａｕメッキ加工を施してある。そして、ロッドレンズ５３´，５４´の外周面とレンズホルダ６２Ｃの内周面６２ａとを金属半田で固定する。このため、センターピース６１Ｃの剛性がより向上し、より信頼性の高いフィルタモジュール５０Ｃを実現できる。

（タ）センターピース６１Ｃは、レンズホルダ６２Ｃの外周に嵌合して固定されるアウターチューブ９０を備えている。このため、センターピース６１Ｃの剛性がさらに向上し、より一層信頼性の高いフィルタモジュール５０Ｃを実現できる。

（変形例）
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記第１，第３および第４実施形態において、２つのロッドレンズに代えて、２つの光学レンズを同軸に配置して一体化することで、センターピースを構成するようにしてもよい。

・上記第３実施形態において、キャピラリホルダ６５Ｂ，６６Ｂの外周に、基準線８１，８２に代えて切り欠き、或いは図７（ｂ）に示すような基準マーク８１´を設けてもよい。

・上記第２実施形態で説明した、ロッドレンズ５３，５４の斜め面の位相を合致させる方法は、上記他の実施形態にも適用されることは言うまでもない。

第１実施形態に係るフィルタモジュールの概略構成を示す縦断面図。 第２実施形態に係るフィルタモジュールの概略構成を縦断面図。 （ａ）〜（ｄ）は同フィルタモジュールの製造手順を示す説明図。 第３実施形態に係るフィルタモジュールの概略構成を示す縦断面図。 （ａ），（ｂ）は同フィルタモジュールの製造手順を示す説明図。 （ａ），（ｂ）は同製造手順の続きを示す説明図。 （ａ），（ｂ）は同製造手順の続きを示す説明図。 （ａ）〜（ｃ）は同製造手順の続きを示す説明図。 （ａ）〜（ｃ）は同製造手順の続きを示す説明図。 第４実施形態に係るフィルタモジュールの概略構成を示す縦断面図。 （ａ）〜（ｆ）は同フィルタモジュールの各構成部品を示す部品図。 （ａ）〜（ｅ）は同フィルタモジュールの製造手順を示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）は同製造手順の続きを示す説明図。 従来のフィルタモジュールの概略構成を示す縦断面図。

符号の説明

５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…フィルタモジュール、５１…単芯光ファイバコリメータ、５２…２芯光ファイバコリメータ、５３，５４，５３´，５４´…ロッドレンズ（レンズ）、５３ａ，５４ａ…基準マーク、５５…フィルタとしての波長選択性反射膜、５６，５８，５９…光ファイバ、５７…単芯キャピラリ、６０…２芯キャピラリ、６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ…センターピース、６２，６２Ｂ，６２Ｃ…レンズホルダ、６３…第１レンズホルダ、６４…第２レンズホルダ、６５，６６…チューブ、６５Ｂ，６６Ｂ…キャピラリホルダ、６９，７０…接続部材、７１，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ…単芯光ファイバチップ、７２，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ…多芯光ファイバチップとしての２芯光ファイバチップ、７４…アウターチューブ、９０…アウターチューブ。

Claims (1)

1. 光ファイバを保持する光ファイバチップとロッドレンズをそれぞれ有する２つの光ファイバコリメータを備え、前記両光ファイバコリメータの一方は１本の光ファイバを保持する単芯光ファイバチップを有する単芯光ファイバコリメータであり、その他方は２本以上の光ファイバを保持する多芯光ファイバチップを有する多芯光ファイバコリメータである合波・分波モジュールとして構成されるフィルタモジュールにおいて、
   前記２つのロッドレンズの対向する端面の間にフィルタを備え、前記各ロッドレンズを保持する小径孔及び大径孔が形成された円筒状をなす２つのレンズホルダを備え、前記各レンズホルダの小径孔にロッドレンズが挿入され接着により固定された前記各レンズホルダを互いに嵌合し一体化することで、前記２つのロッドレンズが同軸に配置されてなるセンターピースを備え、前記両光ファイバチップは、その端面をそれぞれロッドレンズの端面に隙間が形成されるように、前記各レンズホルダの大径孔の端面にそれぞれ固定された接続部材を介して前記センターピースの両レンズホルダに調芯して固定され、前記光ファイバチップの端面と前記ロッドレンズの端面とは前記レンズホルダの大径孔内で対向していることを特徴とするフィルタモジュール。

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