JP5858838B2 - 光学装置の製造方法 - Google Patents
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Description
そこで本発明の目的は、レンズ部材と中空光ファイバを融着接合して光を導波する構成において、融着時に中空光ファイバの空孔部が融解し塞がれてしまう遷移領域があっても、導波特性を劣化させることのない光学装置を提供することである。
中空光ファイバとレンズ部材とを接合する光学装置の製造方法であって、中空光ファイバの接合面側を予め融解して遷移領域を設ける工程と、遷移領域を所定の長さに形成する工程と、遷移領域の端面及びレンズ部材の端面の表面のみを融解して接合する接合工程と
を有し、遷移領域の長さは、レンズ部材が遷移領域を越えて中空光ファイバの空孔端部で合焦する長さとなるように形成することを特徴としている。
以下、本発明の好適な実施形態として第1実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。図1は本発明による光学装置20の断面構成を示し、図2はその斜視Aを示す。図3はレンズ部材と中空光ファイバの融着接合においてガラス化した遷移領域7ができる工程を示す。
図1において、光学装置20は、レンズ部材1として本実施形態では屈折率分布型のGIレンズ(以下GIレンズ1とする)を使用し、GIレンズ1と中空光ファイバ2(以下、PCFと略記する)が接合面8で融着接合されている。遷移領域7はPCF2の接合部側においてそのクラッド部5が、融着時の加熱溶融によって空孔6が塞がれガラス化した領域である。GIレンズ1の焦点位置は予めGIレンズ1の外側に設定されており、GIレンズ1に入射した光はGIレンズ1によって屈折され、PCF2のガラス化した遷移領域7を越えてPCF2の空孔端部9に焦点が結ばれるように設計されている。次に、図2は図1の光学装置20の矢視Aを示す。光学装置20において、融着接合されたPCF2は中央部にコア部4を有し、その周囲のクラッド部5には複数の空孔6が周期的に配設されている。この中空構造において、コア部4と配設された空孔6により光を閉じ込めて導波できるようになっている。
以上説明した図1に示す光学装置20の構成において、GIレンズ1側から入射した光はGIレンズ1によって屈折されPCF2側へ入る。そしてPCF2において長さが規定値に制御された遷移領域7を越えて空孔端部9に焦点を結ぶため、遷移領域7で拡散されること無くPCF2へ導波することができる。
次に、図3は前述のガラス化した遷移領域7が形成される工程を示す。図3(a)において、GIレンズ1とPCF2が融着接合する初期の状態を示す。GIレンズ1とPCF2のそれぞれの接合端面を製造装置(図示なし)に配設された2つのアーク電極10の間に所定の間隔をもって配置し、2つの電極10間にアーク放電を開始することにより、放電プラズマ11を発生させる。次に、図3(b)において、所定の放電時間を経過したあとGIレンズ1とPCF2を互いに近づける方向に移動させ融着させる。この融着する過程で、PCF2は放電プラズマ11の熱により空孔6が融解して塞がり、ガラス化して遷移領域7が形成される。一方、GIレンズ1側は表面が融解してPCF2と接合面8で融着接合し、光学装置20が完成する。
上記光学装置20の構成によれば、所定の条件下でアーク放電の放電時間を管理することによりPCF2に形成される遷移領域7の長さを規定値に制御することが可能となった。これにより、GIレンズ1の焦点位置をPCF2の遷移領域7を越えてPCF2の空孔端部9に合致させることが可能になり、導波特性を劣化させることのない光学装置20を提供できる。
次に、図5を参照して第2実施形態について説明する。図5に示す光学装置30は、図1に示す第1実施形態の光学装置20に対応しており、同一構成要素には同一番号を付している。図5において、光学装置30は第1実施形態の光学装置20に対して、GIレンズを2連のGIレンズ1aとGIレンズ1bにしたものであり又、別の光ファイバとの接続構成を図示したものである。
図5に示す光学装置30において、PCF2とGIレンズ1aは接合面8で融着接合されている。遷移領域7はPCF2の接合部側におけるクラッド部5において、融着時の加熱溶融によって空孔6が塞がれガラス化した領域である。次に、レンズ部はGIレンズとして第1のGIレンズ1aと第2のGIレンズ1bを組合せて使用し、総合的なGIレンズとしての焦点距離を設定し、その焦点位置は予めGIレンズ1aの外側に設定されている。次に、SMF3はGIレンズ1bと光学結合されており、SMF3から入射した光は、総合的なGIレンズとしてGIレンズ1bとGIレンズ1aによって屈折され、PCF2のガラス化した遷移領域7を越えてPCF2の空孔端部9に焦点が結ばれるように設計されている。
以上説明した光学装置30の構成において、SMF3側から入射した光はGIレンズ1bにおいて屈折され、GIレンズ1aに入射する。次にGIレンズ1aにおいてさらに屈
折され、GIレンズ1aとPCF2の接合面8を通過し、PCF2のガラス化した遷移領域7を通過し、PCF2の空孔端部9に焦点を結ぶ。PCF2のガラス化した遷移領域7の長さを考慮してGIレンズ1bとGIレンズ1aを総合した焦点距離を設計しPCF2の空孔端部9に焦点を結ぶように設定してあるので、SMF3からPCF2へ効率よく導波することができる。
以上説明した第2実施形態によれば、2つのGIレンズ(GIレンズ1a、GIレンズ1b)を組み合わせることにより、レンズ系の焦点距離やNA(開口数)に関する設計の自由度が増し、異なる種類の光ファイバ間を接続することが容易になり、SMF3とPCF2の間の導波を効率良く行うことができる光学装置30を提供できる。
次に、図6を参照して第3実施形態について説明する。図6は光学装置40を示し、図1に示す光学装置20に対応し、同一構成要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。第3実施形態の光学装置40が第1実施形態の光学装置20と異なるところは、PCF2を挟んで両側にGIレンズ1が融着接合されている点である。図6においてPCF2の両側の接合面8近傍には第1実施形態の融着と同様に、ガラス化した遷移領域7が形成されている。第1実施形態の融着と同様にそれぞれの遷移領域7の長さを考慮してあり、それぞれのGIレンズ1の焦点位置を外側に設け、接合状態において遷移領域7を越えてそれぞれの空孔端部9に焦点位置を設定した構成になっている。これにより光学装置40が完成する。
以上説明した第3実施形態によれば、PCF2を挟んでGIレンズ1を融着接合した構成とすることにより、2つのレンズ1の外側端部に光ファイバを配設すれば、両光ファイバ間を結ぶ非接触コネクタとして利用できる光学装置40を提供できる。
次に、図7(a)〜(d)を参照して、第4実施形態における光学装置21の製造方法について説明する。図7に示す光学装置21の製造方法が第1実施形態の図3に示す光学装置20の製造方法と異なるところは、PCF2の融着する端面を予め融解させて遷移領域7を作り出しておき、遷移領域7の端面を研磨してカットすることで空孔端部9までの距離を規定値にそろえて精度を高めておくことである。
図7(a)はPCF2を単独で接合端面を融解させる工程を示す。単独でPCF2の接合端面を製造装置(図示なし)に配設された2つのアーク電極10の間に所定の位置に配置する。2つの電極10間にアーク放電を開始することにより、放電プラズマ11を発生し
PCF2の端部を加熱する。次に図7(b)は遷移領域7の形成工程を示す。この工程において、所定のアーク放電時間が経過するとPCF2の端部の空孔6が融解し塞がりガラス化して遷移領域7が形成される。このとき、遷移領域7の長さが規定値より少し長くなる様に放電条件を設定する。
以上説明した図7に示す形態の光学装置21の製造方法によれば、PCF2の融着端面を予め融解させて、遷移領域7を作り出しておき、端面を研磨することで空孔端部9までの距離を規定値にそろえることができる。これによりGIレンズ1と高い精度の遷移領域7の長さを持つPCF2aとを融着した光学装置21を得て、GIレンズ1の焦点位置を、より正確にPCF2の空孔端部9に合致させることができる。これにより安定した導波特性を有する光学装置21の製造方法を提供できる。
1a、1b GIレンズ
2 PCF(中空光ファイバ)
2a 先端を研磨したPCF
3 SMF
4 コア(部)
5 クラッド(部)
6 空孔(部)
7 遷移領域(ガラス化)
7a 遷移領域の規定値より長い部分
8 接合面
9 空孔端部
10 アーク電極
11 放電プラズマ
12 砥石
20、21、30、40、100 光学装置
Claims (2)
- 中空光ファイバとレンズ部材とを接合する光学装置の製造方法であって、
前記中空光ファイバの接合面側を予め融解して遷移領域を設ける工程と、
前記遷移領域を所定の長さに形成する工程と、
該形成する工程の後に、前記遷移領域の端面及び前記レンズ部材の端面の表面のみを融解して接合する接合工程とを有し、
前記遷移領域の長さは、前記レンズ部材が前記遷移領域を越えて前記中空光ファイバの空孔端部で合焦する長さとなるように形成する
ことを特徴とする光学装置の製造方法。 - 前記遷移領域を所定の長さに形成する工程は、所定の長さに形成された前記遷移領域の端面を研磨する工程であることを特徴とする請求項1に記載の光学装置の製造方法。
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