JPH10142446A - レンズ付き光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチモード光ファイバ製のロッドレンズを
用いて簡易な組立性を確保しつつ、光学素子との光学的
結合の高効率化を図る。 【解決手段】 シングルモード（ＳＭ）光ファイバ１と
マルチモード光ファイバ製のロッドレンズ２との間に、
ＳＭ光ファイバとロッドレンズとの両開口数を整合させ
るガラスロッド３を介装し、ガラスロッドによりＳＭ光
ファイバとロッドレンズとを互いに連結する。ガラスロ
ッドの軸方向長さを、ロッドレンズの軸方向長さとの組
み合わせにおいて、ガラスロッドとロッドレンズとの界
面におけるロッドレンズコア２１の開口数ＮＡgiと、Ｓ
Ｍ光ファイバのコア１１の開口数ＮＡsmとが略等しくな
るよう設定し、ロッドレンズの屈折率分布に基づくガラ
スロッドへの入射角と、ＳＭ光ファイバのコア１１の開
口数に基づくガラスロッドの受光角とが略等しくなるよ
うにする。ロッドレンズのコアの断面形状をレーザダイ
オード４の出射パターンに対応するよう楕円形状に形成
してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
等の光学素子との光結合に用いられるものであって、光
ファイバの先端にロッドレンズを付けて結合効率を高め
るようにしたレンズ付き光ファイバに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のレンズ付き光ファイ
バとして、マルチモード光ファイバにより形成されたロ
ッドレンズを用いたものが知られている（例えば、特開
平８−４３６８０号公報参照）。このものでは、マルチ
モード光ファイバを所定の長さに切断して集光機能を持
たせるようにしたロッドレンズを用い、シングルモード
光ファイバに被せたキャピラリ（毛細管）の先端開口か
らロッドレンズを挿入固定して上記シングルモード光フ
ァイバの先端に接触させた状態にし、これにより、シン
グルモード光ファイバとロッドレンズとの組み立てを簡
易に行ない得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
レンズ付き光ファイバにおいては、図５に示すように、
レーザダイオード４から出射された光を受けたロッドレ
ンズ２″の集光ポイント、すなわち、マルチモード光フ
ァイバのコア２１の集光ポイントにおける開口数ＮＡgi
が、シングルモード光ファイバ１のコア１１の開口数Ｎ
Ａsmよりも大きくなってしまうことになる（ＮＡsm＜Ｎ
Ａgi）。このため、開口数（ＮＡ）の整合性が悪く、結
合効率を低下させる要因となっている。

【０００４】また、上記のレーザダイオードからの光は
横断面が楕円形状パターンで出射されるのに対し、この
光を受ける上記マルチモード光ファイバ（ロッドレン
ズ）のコアは一般に円形断面であるため、この形状の相
違に起因しても結合効率の低下を招くことになる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、マルチモード
光ファイバ製のロッドレンズを用いて簡易な組立性を確
保しつつ、光学素子との光学的結合の高効率化を図るこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、シングルモード光ファイバ
と、マルチモード光ファイバにより形成されたロッドレ
ンズとを備えたレンズ付き光ファイバを前提とする。こ
のものにおいて、上記シングルモード光ファイバとロッ
ドレンズとの間に介装されて上記シングルモード光ファ
イバとロッドレンズとの両開口数を整合させる整合部材
を備える。そして、上記整合部材を光を透過可能な媒質
により形成し、上記シングルモード光ファイバとロッド
レンズとを上記整合部材により互いに連結する構成とす
るものである。

【０００７】上記の構成の場合、シングルモード光ファ
イバとロッドレンズとの間に整合部材が介装され、この
整合部材を介して上記シングルモード光ファイバとロッ
ドレンズとが接続，固定されることになる。そして、上
記整合部材によりシングルモード光ファイバとロッドレ
ンズとの両開口数の整合が図られるため、レーザダイオ
ード等の光学素子とシングルモード光ファイバとの光学
的結合の高効率化が図られる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における整合部材を、シングルモード光ファイバ及び
ロッドレンズと同じ外径を有するロッド状ガラスにより
形成し、この整合部材の両端をシングルモード光ファイ
バ及びロッドレンズに対しそれぞれ融着により同軸に固
定する構成とするものである。

【０００９】上記の構成の場合、整合部材が具体的に特
定される。そして、レンズ付き光ファイバとして、シン
グルモード光ファイバ、整合部材及びロッドレンズが互
いに同じ外径で延びた状態に一体化される。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明における整合部材の軸方向長さを、ロッドレンズの軸
方向長さとの組み合わせにおいて、上記整合部材とロッ
ドレンズとの界面におけるロッドレンズの開口数と、シ
ングルモード光ファイバの開口数とが略等しくなるよう
設定するものである。

【００１１】上記の構成の場合、ロッド状ガラスを用い
た場合の整合部材の軸方向長さが具体的に特定される。
そして、ロッドレンズの前方に配置されたレーザダイオ
ード等の光学素子からの光をシングルモード光ファイバ
に結合させる場合、マルチモード光ファイバのコアの屈
折率分布及びそのコアの軸方向長さにより定まる光の伝
播特性に基づきロッドレンズから整合部材への光の入射
角と、シングルモード光ファイバの開口数に基づく整合
部材の受光角とがほぼ合致することになり、光学的結合
の高効率化が図られる。

【００１２】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の発明において、ロッドレンズのコアの断面形状を、
そのロッドレンズと所定距離を隔てて相対向するように
配置された光学素子の出射パターンの断面形状と対応す
るよう楕円形状に形成する構成とするものである。

【００１３】上記の構成の場合、ロッドレンズの入射端
におけるコア断面が楕円形状とされて光学素子の出射パ
ータンと合致するため、光学素子から出射した光を効率
よく受光することが可能になり、これにより、整合部材
による開口数の整合と相俟って光学的結合のより一層の
高効率化が可能になる。

【００１４】さらに、請求項５記載の発明は、シングル
モード光ファイバと、集光機能を有するよう所定の長さ
に切断されたマルチモード光ファイバにより構成され上
記シングルモード光ファイバの先端に結合されたロッド
レンズとを備えたレンズ付き光ファイバを前提とする。
このものにおいて、上記ロッドレンズを構成するマルチ
モード光ファイバのコアの断面形状を、そのロッドレン
ズと所定距離を隔てて相対向するように配置された光学
素子の出射パターンの断面形状と対応するよう楕円形状
に形成する構成とするものである。

【００１５】上記の構成の場合、ロッドレンズの入射端
におけるコア断面が楕円形状とされて光学素子の出射パ
ータンと合致するため、光学素子から出射した光を効率
よく受光することが可能になり、これにより、ロッドレ
ンズを整合部材を介さずにシングルモード光ファイバに
直接的に接続した場合であっても、レーザダイオード等
の光学素子とシングルモード光ファイバとの光学的結合
の高効率化が可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１７】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係るレンズ付き光ファイバを示し、１はシング
ルモード光ファイバ、２はロッドレンズ、３はシングル
モード光ファイバ１の前端とロッドレンズ２の後端との
間に介装された整合部材としてのガラスロッド、４は光
源としての光学素子であるレーザダイオード（以下「Ｌ
Ｄ」と略称する）である。

【００１８】上記シングルモード光ファイバ１は軸線に
沿って延びファイバ径に比べ極めて小径で均一な屈折率
ｎ_s0を有するコア１１と、このコア１１を覆う比較的厚
肉でコア１１よりも低い屈折率ｎ_s1を有するクラッド１
２とを有するものである。そして、上記ガラスロッド３
の側からシングルモード光ファイバ１の前端面のコア１
１に入射する光の内、コア１１内を伝播し得る光の最大
入射角を規定する開口数ＮＡsmが次式で表される。

【００１９】ＮＡsm＝√（ｎ_s0 ² −ｎ_s1 ² ） 上記ロッドレンズ２は、マルチモード光ファイバとして
のグレーデッドインデックス（ＧＩ）形光ファイバを所
定の長さに切断したものにより構成されている。上記Ｇ
Ｉ形光ファイバは、図２及び図３に示すように、軸線に
沿って延びる比較的太径で二乗分布の屈折率分布（図２
の右側部分に示す）を有するコア２１と、このコア２１
を覆う比較的薄肉でコア２１よりも低い屈折率ｎ_g1を有
するクラッド２２とを有するものである。そして、上記
ＧＩ形光ファイバ２ａのコア２１においては、軸中心で
最大屈折率ｎ_g0を有し、その軸中心から径方向に離れる
に従いその距離の二乗に比例して屈折率が減少するた
め、光は上記コア２１内を一定の周期Ｐで蛇行しながら
伝播することになる（図２の中央部分の矢印参照）。こ
の内、図２にＬ1 ，Ｌ2 で示すカットライン位置で切断
することにより上記ＧＩ形光ファイバ２ａの例えばＰ／
４の周期の軸方向長さの部分を取り出し、ロッドレンズ
２とする。この場合のロッドレンズ２ではその前端位置
（カットラインＬ1 位置）から入射した光が湾曲して拡
がって軸と平行になった後にすぼまって上記の開口数Ｎ
Ａsmで規定される入射角で整合部材３の前端面に入射す
るように伝播するものとなる。このロッドレンズ２のコ
ア２１の後端位置（カットラインＬ2 位置）における開
口数ＮＡgiは次式で表される。

【００２０】ＮＡgi＝√（ｎ_g0 ² −ｎ_g1 ² ） また、上記ガラスロッド３は、シングルモード光ファイ
バ７のコア７１と同種の石英ガラスにより上記シングル
モード光ファイバ１及びＧＩ形光ファイバ２ａと同じ外
径を有するように形成された所定の屈折率ｎ_r0の円柱状
のガラス体である。

【００２１】以下、上記シングルモード光ファイバ１の
コア１１の屈折率ｎ_s0（比屈折率差Δ_s0）及びクラッド
１２の屈折率ｎ_s1（比屈折率差Δ_s1）と、上記ガラスロ
ッド３の屈折率ｎ_r0（比屈折率差Δ_r0）と、上記ロッド
レンズ２のコア２１の屈折率ｎ_g0（比屈折率差Δ_g0）及
びクラッド２２の屈折率ｎ_g1（比屈折率差Δ_g1）との各
値の設定及び関係について説明する。ただし、上記の各
比屈折率差Δ_i （Δ_i＝Δ_s0，Δ_s1Δ_r0，Δ_g0，Δ_g1）
は、次式で定義するように、それぞれ対象とする屈折率
ｎ_i に対する、その屈折率ｎ_i と純石英ガラスの屈折率
ｎ_q との差の比率を１００分率で表したものとする。

【００２２】Δ_i ＝１００×（ｎ_i −ｎ_q ）／ｎ_i つまり、上記各クラッド１２，２２が共にほぼ純石英ガ
ラスにより形成されているものとして上記ガラスロッド
３等の各屈折率を上記純石英ガラスを基準として表すよ
うにしたものである。

【００２３】そして、設定の原則としては、上記ｎ_s0は
シングルモード光ファイバ１として要求される通信分野
での性能から定まり、上記ｎ_g0はロッドレンズ２として
の要求される光学特性（集光特性）から定まり、上記ｎ
_r0はｎ_s1とｎ_g0との中間の値が採用される。

【００２４】例えば、Δ_s1＝Δ_g1＝０（％）とすると、 Δ_s0＝０．３（％） Δ_g0＝１．０〜２．０（％） Δ_r0＝０〜１．０（％） になるように設定すればよい。つまり、 ｎ_g1＝ｎ_s1＜ｎ_s0＜ｎ_g0 ｎ_s1≦ｎ_r0，かつ，ｎ_r0≦ｎ_g0 という関係になるように設定すればよい。

【００２５】この場合、上記シングルモード光ファイバ
１とガラスロッド３との接続による損失，反射を極力減
らす観点からは上記ｎ_r0の値をｎ_s0に接近させて両者の
差をなくすように設定することが好ましく、また、ロッ
ドレンズ２による伝播特性、すなわち、レンズ効果を強
める観点からは上記ｎ_g0の値を大きめに設定することが
好ましい。さらに、本レンズ付き光ファイバの製造を、
上記シングルモード光ファイバ１に対しガラスロッド３
及びロッドレンズ２を融着させることにより行う場合に
は、その製造時の熱的歪みによる影響を考慮して上記ｎ
_r0をｎ_g0よりも僅かに小さくなるように設定することが
好ましい。つまり、上記ｎ_r0はレンズ付き光ファイバの
製造時の熱的歪みによる影響を考慮して定められる。

【００２６】そして、上記ガラスロッド３は、上記のガ
ラス体の長尺ものを上記ロッドレンズ２の軸方向長さ
（光軸方向長さ）との関係で所定の軸方向長さに切断し
て形成されるようになっている。すなわち、図２に実線
Ｓ1 で示すようにロッドレンズ２の後端面からガラスロ
ッド３に出射する光の最大出射角（カットラインＬ2 位
置から出射する角度）と、同図に一点鎖線Ｓ2 で示すよ
うにガラスロッド３を通してシングルモード光ファイバ
１のコア１１に入射する光の最大入射角とが合致するこ
とになるような軸方向長さに上記ガラスロッド３は設定
されている。つまり、上記ガラスロッド３の入射端（ガ
ラスロッド３とロッドレンズ２と境界面）において、ロ
ッドレンズの開口数ＮＡgiと、シングルモード光ファイ
バ１の開口数ＮＡsmとが合致するようにガラスロッド３
の軸方向長さが定められる（図１参照）。

【００２７】次に、上記構成のレンズ付き光ファイバの
製造手順の一例について説明すると、まず、シングルモ
ード光ファイバ１の前端面に対しガラスロッド３の素材
である長尺の円柱状ガラス体の端面を電気放電法により
融着し、その融着されたガラス体を上記シングルモード
光ファイバ１の前端面から所定の軸方向長さ位置で切断
する。次に、その切断されたガラスロッド３の前端面に
対しＧＩ形光ファイバ２ａの端面を上記と同様に電気放
電法により融着し、その融着されたＧＩ形光ファイバ２
ａを上記ガラスロッド３の前端面から所定の軸方向長さ
位置で切断する。これにより、シングルモード光ファイ
バ１，ガラスロッド３及びロッドレンズ２が同軸上に一
体化されて固定され、上記シングルモード光ファイバ１
からロッドレンズ２の入射端まで同外径のレンズ付き光
ファイバが製造される。

【００２８】このレンズ付き光ファイバは、そのロッド
レンズ２の入射端（コア２１の開放端）２３がＬＤ４に
対し所定間隔をあけて相対向するように位置固定されて
ＬＤ４と光結合される。この場合、上記ＬＤ４から所定
の出射角で出射される光がロッドレンズ２の入射端２３
から入射され、その入射光が図１に破線で示すようにロ
ッドレンズ２のコア２１内でクラッド２２側の外方に拡
がり、軸と平行になった後に軸側の内方に湾曲してガラ
スロッド３に伝播する。そして、ガラスロッド３内を直
進してシングルモード光ファイバ１のコア１１に入射す
る。この際、シングルモード光ファイバ１とロッドレン
ズ２との間にガラスロッド３が介装されて、ガラスロッ
ド３とロッドレンズ２との境界面においてロッドレンズ
２の開口数ＮＡgiとシングルモード光ファイバ１の開口
数ＮＡsmとの整合が図られているため、ガラスロッド３
のない従来の場合（図５参照）と比べ、ＬＤ４からの光
の出射パワーに対するシングルモード光ファイバ１の受
光パワーの百分率で表される結合効率の向上を図ること
ができる。このため、同出力のＬＤ４を用いてもシング
ルモード光ファイバ１に取り出し得る受光パワーを従来
ものよりも高くすることができ、一方、同じシングルモ
ード光ファイバ１により同出力の受光パワーを得るため
にＬＤ４の小型化もしくは省電力化を図ることができ
る。しかも、ロッドレンズ２をガラスロッド３を介して
シングルモード光ファイバ１と容易に一体化することが
でき、別体のレンズを用いる場合と比べ部品点数の低減
化及び組み立て工数の低減化により簡易に組み立てを行
うことができる。

【００２９】＜第２実施形態＞第２実施形態として、構
造等は第１実施形態と同じでロッドレンズ２としてコア
断面を楕円形状としたＧＩ形光ファイバを用いるものが
挙げられる。

【００３０】すなわち、第４図に示すようにコア２１′
の横断面形状を略楕円形にしたＧＩ形光ファイバを所定
の軸方向長さに切断してロッドレンズ２′を形成し、こ
のロッドレンズ２′をガラスロッド３（図１参照）の先
端に固定するものである。

【００３１】そして、上記のロッドレンズ２′の楕円形
状のコア２１′をＬＤ４に対しその出射パターンに対応
するように位置付けて用いるものである。

【００３２】この第２実施形態の場合、ＬＤ４からの光
が横断面で見ると楕円形状の出射パターンで出射され、
この出射光が上記の楕円形状のロッドレンズ２′のコア
２１′に入射されるため、ＬＤ４からの出射光をロッド
レンズ２に対し効率よく入射させることができ、その
分、シングルモード光ファイバ１に対するＬＤ４との光
学的結合の効率を第１実施形態の場合よりも高くするこ
とができる。

【００３３】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記第１
及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種
々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第
１及び第２実施形態では、整合部材としてガラスロッド
３を用いているが、これに限らず、シングルモード光フ
ァイバ１とロッドレンズ２とを固定し得るものであれば
他の媒質のもの、例えばアクリル系合成樹脂もしくはエ
ポキシ系合成樹脂等を用いて整合部材を構成してもよ
い。

【００３４】上記第１及び第２実施形態では、シングル
モード光ファイバ１に対しガラスロッド３を融着し、こ
のガラスロッド３に対しロッドレンズ２を融着している
が、融着による一体化ではなくそれぞれ接着により一体
化してもよく、さらに、互いの境界面を互いに単に接合
（密着接触）させるように他の何等かの部材により一体
化させてもよい。

【００３５】また、上記第２実施形態では、コア２１′
の断面形状を楕円形状としたロッドレンズ２′をガラス
ロッド３を介してシングルモード光ファイバ１に連結し
ているが、これに限らず、上記ガラスロッド３を省略し
て上記ロッドレンズ２′をシングルモード光ファイバ１
に対し直接に接続するようにしてもよい。この場合で
も、断面形状が円形のコアを有するマルチモード光ファ
イバ製のロッドレンズを用いる従来のロッドレンズ付き
光ファイバよりも結合効率の向上を図ることができる。

【００３６】さらに、光源である光学素子としては、Ｌ
Ｄ４に限らず、他の半導体素子、例えば発光ダイオード
（ＬＥＤ）等を用いてもよい。

【００３７】

【実施例】

＜最適軸方向長さの決定＞以下に、第１実施形態におけ
るガラスロッド３と、ロッドレンズ２との各最適軸方向
長さの定め方について具体的に説明する。

【００３８】計算の方針としては、シングルモード光フ
ァイバ１，ガラスロッド３の素材であるガラス体，ロッ
ドレンズ２の素材であるＧＩ形光ファイバ２ａ，及び，
ＬＤ４等の基本諸元、例えばＬＤ４から出射する光の開
口数、シングルモード光ファイバ１の開口数、ＧＩ形光
ファイバ２ａのコア２１の屈折率分布、及び、各部の屈
折率の値等を既知量とし、これらの既知量に基づいてガ
ラスロッド３の軸方向長さ（ガラスロッド長）と、ロッ
ドレンズ２の軸方向長さ（ロッドレンズ長）との最適な
組み合わせを定めるようにする。ここで、最適な組み合
わせとはガラスロッド３の介在によりロッドレンズ２の
ガラスロッド３側端面における開口数ＮＡgiとシングル
モード光ファイバ１の開口数ＮＡsmとを合致させて結合
効率の最大化を図り得る組み合わせであるため、その結
合効率が最大値となるガラスロッド長とロッドレンズ長
との組み合わせとする。

【００３９】上記ガラスロッド長とロッドレンズ長との
組み合わせは直接求めることはできないため、次の手順
により求める。例えば図６に示すモデルにおいて、球レ
ンズ付きＬＤ４′の球レンズ４１の光学的特性Ｍb を行
列式（１）により、また、ロッドレンズ２の光学的特性
Ｍg を行列式（２）により個別に定義する。

【００４０】

【数１】

【数２】 ここで、行列式（１）中、ｎ1 は球レンズ４１の周囲
（空気）の屈折率、ｎ2 はガラスの屈折率、Ｒは球レン
ズ４１の半径（Ｒ＝Ｘ2 ，Ｘ3 ）である。また、行列式
（２）中、Ａ0 はロッドレンズ２のコア２１の屈折率分
布を表し、ｄg はロッドレンズ２の軸方向長さ（＝Ｘ6
）に相当する。

【００４１】次に、図６のモデル全体について、ＬＤ
４′のチップ４２から出射されてロッドレンズ２及びガ
ラスロッド３を通してシングルモード光ファイバ１まで
伝播する光が上記シングルモード光ファイバ１の前端面
位置のどの位置で結合するかの入射位置を表す関数ｆ
（ｒ，θ）と、どの角度で結合するかの入射角度を表す
関数ｇ（ｒ，θ）を、 ｆ（ｒ，θ）＝ａ・ｒ＋ｂ・θ ……（３） ｇ（ｒ，θ）＝ｃ・ｒ＋ｄ・θ ……（４） により定義し、各式中のａ，ｂ，ｃ，ｄを上記のＭb ，
Ｍg を用いて行列式（５）で定義する。なお、ｒはシン
グルモード光ファイバ１のコア１１の軸心位置からの半
径方向距離、θはＬＤ４′のチップ４２からの出射角で
ある。

【００４２】

【数３】 ここで、ｄ3 はガラスロッド３の軸方向長さ（＝Ｘ7 ）
に相当し、ｄ2 は図６のＸ4 に球レンズ４１の主平面ま
での長さを加えたものに相当する。

【００４３】次に、上記の式（３），（４）及び行列式
（５）によりＬＤ４から出射光の内、シングルモード光
ファイバ１のコア１１の前端面に入射する光の角度ｇを
求め、この角度ｇ及びシングルモード光ファイバ１の開
口数ＮＡsmに基づいて結合効率ηを次式（６）で導出す
る。

【００４４】

【数４】 ここで、角度ｇは図７に一例を示すようにＬＤ４からの
出射角度θに対するｇ（ｒ，θ）値の最大と最小との間
隔として得られるものであり、また、θ_ftypは次式
（７）で定義されるように上記開口数ＮＡsmをコア１１
の屈折率ｎ_s0に基づいて角度に直したものである。

【００４５】

【数５】 さらに、η_φはロッドレンズ２の入射端面で受光可能な
スポット径φ_g とロッドレンズ２のコア２１の直径（２
・ｒ_g ）との関係で定まる受光効率であり、φ_g≦２・
ｒ_g の時にはη_φ＝１となり、φ_g ＞２・ｒ_g の時には
η_φ＝２・ｒ_g ／φ_g となる。

【００４６】そして、上記の手順の各式に具体的な既知
量を代入して、結合効率ηが最大値を示すロッドレンズ
長（Ｘ6 ）とガラスロッド長（Ｘ7 ）との組み合わせを
決定する。

【００４７】図８は、上記のロッドレンズ長（Ｘ6 ）及
びガラスロッド長（Ｘ7 ）の内の一方であるガラスロッ
ド長を６００μｍと仮定してロッドレンズ長を変化させ
た場合の結合効率ηの値を求めて図示したものである。
この場合ではガラスロッド長が６００μｍのものに対し
ロッドレンズ長が２１０μｍのものを組み合わせること
により最大の結合効率ηが得られ、ガラスロッド３によ
りロッドレンズ２及びシングルモード光ファイバ１の両
開口数の整合を図り得るロッドレンズ長（Ｘ6）及びガ
ラスロッド長（Ｘ7 ）の最適な組み合わせが得られる。
なお、図８中破線はガラスロッド２を介在させない従来
構造のロッドレンズ付き光ファイバの場合の結合効率を
示す。

【００４８】図９は、ロッドレンズ長及びガラスロッド
長の相互関係において、上記の手順により種々の組み合
わせで最大の結合効率を示す組み合わせ交点を概略的に
直線Ｙで結んで、ロッドレンズ長及びガラスロッド長の
内の一方に基づいて他方を決定し得るようにしたもので
ある。これによれば、上記の図８の場合の組み合わせを
決定するには、ガラスロッド長を表す縦軸の６００μｍ
の位置から横軸に平行線（破線参照）を延ばし、次に、
直線Ｙとの交点から上に縦軸に平行線を延ばしてロッド
レンズ長を表す横軸との交点位置のロッドレンズ長（２
１０μｍ）を読み取れば、ロッドレンズ２の最適軸方向
長さを簡易に決定することができる。

【００４９】＜比較試験＞図６に示すように球レンズ付
きＬＤ４′を用いてシングルモード光ファイバ（ＳＭ
Ｆ）との光結合試験を行った。本発明例として１．３μ
ｍシングルモード光ファイバ（１．３μｍＳＭＦ）１に
対しガラスロッド長（ＧＲ長）が６００μｍのガラスロ
ッド（ＧＲ）３及びロッドレンズ長（ＧＩ長）が２１０
μｍのロッドレンズ（ＧＩ）２を接続したものを用い
た。これに対し、比較例１として上記のシングルモード
光ファイバ（１．３μｍＳＭＦ）１のみを用い、比較例
２として上記のシングルモード光ファイバ（１．３μｍ
ＳＭＦ）１に対しロッドレンズ長（ＧＩ長）が２１０μ
ｍのロッドレンズ（ＧＩ）２を接続したものを用いた。
そして、それぞれのシングルモード光ファイバ１の出口
での光パワーレベル（受光パワー）を光パワーメータで
測定し、上記ＬＤ４′からの光の出射パワーに対する上
記受光パワーの比率を百分率で表して結合効率を求め
た。その結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】 この比較試験結果によれば、比較例１が最大で２８％、
比較例２が２０％の結合効率であったのに対し、本発明
例では最大で４０％と高い結合効率が得られた。なお、
表１中、比較例１及び本発明例の場合の結合効率は同条
件で複数回行った内の最大値を示したものであるのに対
し、比較例２の場合の結合効率は十分な回数の光結合試
験に基づくものではなく、このため、比較例１の場合よ
りも低い値になったものと考えられる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるレンズ付き光ファイバによれば、シングルモ
ード光ファイバとロッドレンズとを両者間に介装された
整合部材により接続，固定させることができ、加えて、
上記整合部材によりシングルモード光ファイバとロッド
レンズとの両開口数の整合を図ることができるため、マ
ルチモード光ファイバ製のロッドレンズを用いて簡易な
組立性を確保しつつ、レーザダイオード等の光学素子と
シングルモード光ファイバとの光学的結合の高効率化を
図ることができる。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明による効果に加え、整合部材が具体的に特定さ
れて、シングルモード光ファイバ、整合部材及びロッド
レンズを互いに同じ外径で同軸に延びた状態に一体化さ
せることを容易に行うことができる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明による効果に加え、ロッド状ガラスを用いた場
合の整合部材の軸方向長さを具体的に特定することがで
き、光学的結合の高効率化をより確実に図ることができ
る。

【００５４】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１記載の発明による効果に加え、ロッドレンズの入射
端におけるコア断面が楕円形状とされて光学素子の出射
パータンと合致するため、光学素子から出射した光を効
率よく受光することができ、整合部材による開口数の整
合と相俟って光学的結合のより一層の高効率化を図るこ
とができる。

【００５５】さらに、請求項５記載の発明によれば、ロ
ッドレンズの入射端におけるコア断面が楕円形状とされ
て光学素子の出射パータンと合致するため、光学素子か
ら出射した光を効率よく受光することができ、請求項１
記載の発明の整合部材を用いなくても、マルチモード光
ファイバ製のロッドレンズを用いて簡易な組立性を確保
しつつ、レーザダイオード等の光学素子とシングルモー
ド光ファイバとの光学的結合の高効率化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１，第２実施形態を示す拡大断面説
明図である。

【図２】ロッドレンズ用のマルチモード光ファイバの屈
折率分布及び光の伝播経路を示す説明図である。

【図３】図１のＸ−Ｘ線における第１実施形態の断面図
である。

【図４】図１のＸ−Ｘ線における第２実施形態の断面図
である。

【図５】従来のロッドレンズ付き光ファイバを示す図１
対応図である。

【図６】解析モデルを示す模式図である。

【図７】ＬＤからの出射角と、シングルモード光ファイ
バに入射する位置の関数ｆ及び角度の関数ｇとの関係に
ついての計算結果例を示す図である。

【図８】特定長さのガラスロッドについてのロッドレン
ズ長と結合効率との関係についての計算結果例を示す図
である。

【図９】ガラスロッド長とロッドレンズ長との最適組み
合わせを示す図である。

【符号の説明】

１ シングルモード光ファイバ ２，２′ ロッドレンズ ２ａ マルチモード光ファイバ ３ ガラスロッド（整合部材） ４，４′ ＬＤ（レーザダイオード；光学素子） １１ シングルモード光ファイバのコア １２ シングルモード光ファイバのクラッド ２１，２１′ マルチモード光ファイバ（ロッドレン
ズ）のコア ２２，２２′ マルチモード光ファイバ（ロッドレン
ズ）のクラッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シングルモード光ファイバと、マルチモ
   ード光ファイバにより形成されたロッドレンズとを備え
   たレンズ付き光ファイバにおいて、 上記シングルモード光ファイバとロッドレンズとの間に
   介装されて上記シングルモード光ファイバとロッドレン
   ズとの両開口数を整合させる整合部材を備えており、 上記整合部材は光を透過可能な媒質により形成され、上
   記シングルモード光ファイバとロッドレンズとが上記整
   合部材により互いに連結されていることを特徴とするレ
   ンズ付き光ファイバ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 整合部材はシングルモード光ファイバ及びロッドレンズ
   と同じ外径を有するロッド状ガラスにより形成され、こ
   の整合部材の両端がシングルモード光ファイバ及びロッ
   ドレンズに対しそれぞれ融着により同軸に固定されてい
   ることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
3. 【請求項３】 請求項２において、 整合部材の軸方向長さが、ロッドレンズの軸方向長さと
   の組み合わせにおいて、上記整合部材とロッドレンズと
   の界面におけるロッドレンズの開口数と、シングルモー
   ド光ファイバの開口数とが略等しくなるよう設定されて
   いることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
4. 【請求項４】 請求項１において、 ロッドレンズのコアの断面形状が、そのロッドレンズと
   所定距離を隔てて相対向するように配置された光学素子
   の出射パターンの断面形状と対応するよう楕円形状に形
   成されていることを特徴とするレンズ付き光ファイバ。
5. 【請求項５】 シングルモード光ファイバと、集光機能
   を有するよう所定の長さに切断されたマルチモード光フ
   ァイバにより構成され上記シングルモード光ファイバの
   先端に結合されたロッドレンズとを備えたレンズ付き光
   ファイバにおいて、 上記ロッドレンズを構成するマルチモード光ファイバの
   コアの断面形状が、そのロッドレンズと所定距離を隔て
   て相対向するように配置された光学素子の出射パターン
   の断面形状と対応するよう楕円形状に形成されているこ
   とを特徴とするレンズ付き光ファイバ。