WO2012172718A1 - 導光装置及び導光方法 - Google Patents

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大登　正敬
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富士電機株式会社
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    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends

Definitions

  • the present invention relates to a light guide device and a light guide method.
  • Patent Document 1 describes that light having different wavelengths is guided using a photonic crystal fiber.
  • Patent Document 2 describes that light generated by a plurality of light sources is guided by different optical fibers and then condensed through a lens.
  • Patent Document 3 describes that a single mode optical fiber is connected to an optical element via a photonic crystal fiber.
  • the light irradiation range can be narrowed, so that the optical system can be made smaller.
  • light having different wavelengths is emitted from the optical fiber in a collimated state with substantially the same mode field diameter and single mode. Is required.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to emit light having different wavelengths from an optical fiber in a collimated state with substantially the same mode field diameter and single mode. There is.
  • the light guide device includes a first single mode optical fiber, a photonic crystal fiber, and a graded index fiber.
  • the photonic crystal fiber is connected to the end surface on the emission side of the first single mode optical fiber.
  • the graded index fiber is connected to the end face on the emission side of the photonic crystal fiber.
  • the graded index fiber has a refractive index that changes in the radial direction in the direction in which light is collected.
  • a plurality of lights having different wavelengths are emitted through the first single mode optical fiber, the photonic crystal fiber, and the grade index fiber.
  • the plurality of lights have the same mode field diameter and single mode through the photonic crystal fiber.
  • the plurality of lights are collimated by passing through the graded index fiber after passing through the photonic crystal fiber.
  • a light guide device including a first single mode optical fiber, a photonic crystal fiber, and a graded index fiber is prepared.
  • the photonic crystal fiber is connected to the end face on the emission side of the first single mode optical fiber.
  • the graded index fiber is connected to the end face on the emission side of the photonic crystal fiber.
  • the graded index fiber has a refractive index that changes in the radial direction in the direction in which light is collected.
  • a plurality of lights having different wavelengths are guided by the first single mode optical fiber.
  • a single mode and a uniform mode field diameter are performed on the plurality of lights using a photonic crystal fiber.
  • chromatic aberration is corrected for a plurality of lights using a graded index fiber.
  • a plurality of lights are emitted from the graded index fiber.
  • light having different wavelengths can be emitted from the optical fiber in a collimated state with substantially the same mode field diameter and single mode.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light guide device according to the first embodiment.
  • the light guide device includes a first single-mode optical fiber 10, a photonic crystal fiber 20, and a graded index fiber (hereinafter referred to as GI fiber) 30.
  • the first single mode optical fiber 10 is a fiber for guiding light.
  • the photonic crystal fiber 20 and the GI fiber 30 constitute an emission part of the first single mode optical fiber 10.
  • the photonic crystal fiber 20 is connected to the end face on the emission side of the first single mode optical fiber 10.
  • the GI fiber 30 is connected to the end face on the emission side of the photonic crystal fiber 20.
  • the refractive index of the GI fiber 30 changes in the radial direction in the direction in which light is collected.
  • the lengths of the photonic crystal fiber 20 and the GI fiber 30 are designed such that the photonic crystal fiber 20 and the GI fiber 30 are accommodated in a mounting jig such as a ferrule.
  • the length of the photonic crystal fiber 20 is 0.5 mm or more and 5 mm or less
  • the length of the GI fiber 30 is 0.1 mm or more and 1 mm or less.
  • the first single mode optical fiber 10 is made of, for example, silica glass.
  • the first single mode optical fiber 10 has a core 12.
  • the core 12 is formed by doping impurities, for example, Ge, into the main body of the first single mode optical fiber 10.
  • the photonic crystal fiber 20 has a core 22.
  • the GI fiber 30 has a core 32.
  • the cores 12, 22, and 32 are all regions where light is guided.
  • the core 32 of the GI fiber 30 has a bending rate that changes in the radial direction.
  • the changing direction of the bending rate is a direction in which light transmitted through the core 32 is collected.
  • the core 32 has less impurities from the center toward the outside.
  • the impurity concentration is highest at the center of the core 32 and is inversely proportional to the square of the distance from the center.
  • the impurity doped in the core 32 is, for example, Ge.
  • connection part of the 1st single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20 is connected by fusion, for example.
  • the first single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20 may be connected using an adhesive.
  • the photonic crystal fiber 20 and the GI fiber 30 are connected by, for example, fusion.
  • an adhesive may be used for these connections.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the photonic crystal fiber 20.
  • the photonic crystal fiber 20 has a plurality of holes 24.
  • the holes 24 are regularly arranged in the core 22. That is, the region where the holes 24 are arranged becomes the core 22.
  • the plurality of holes 24 have substantially the same diameter, and are arranged at the same interval in the core 22.
  • the holes 24 are not arranged in the central portion of the core 22. That is, the hole 24 is missing in the center portion of the array of the holes 24.
  • the holes 24 are arranged in at least three or more rows around the missing region. In the example shown in the figure, the holes 24 are arranged in a regular hexagon. In this way, when passing through the photonic crystal fiber 20, a plurality of lights having different wavelengths have the same mode field diameter and single mode.
  • the light guide device shown in FIG. 1 is used, for example, in a multi-wavelength light source device to guide a plurality of laser beams emitted from a laser light source and having different wavelengths.
  • the plurality of laser beams may enter the light guide device at the same time, or may enter at different timings.
  • the wavelength of this laser beam is, for example, not less than 490 nm and not more than 630 nm.
  • the end of the first single-mode optical fiber 10 on the side where the photonic crystal fiber 20 is provided is located above the region where light should be guided, for example, the sample. In the first single mode optical fiber 10, light is incident on the end opposite to the photonic crystal fiber 20.
  • the light guided by the first single mode optical fiber 10 is emitted through the photonic crystal fiber 20 and the GI fiber 30.
  • a plurality of lights having different wavelengths have the same mode field diameter and a single mode.
  • the light transmitted through the photonic crystal fiber 20 is further transmitted through the GI fiber 30 to correct the collimation.
  • this embodiment it is possible to emit light having different wavelengths from one optical fiber in a collimated state with the same mode field diameter and single mode. And since the optical system required for light guide decreases by using the light guide device which concerns on this embodiment, a multiwavelength light source device can be reduced in size.
  • an antireflection coating may be applied to the end face on the emission side of the GI fiber 30.
  • the antireflection coating is, for example, a thin film having a lower refractive index than that of the GI fiber 30.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the light guide device according to the second embodiment.
  • This light guide device has the same configuration as that of the light guide device according to the first embodiment except that the GI fiber 30 has a recess 34.
  • the recess 34 is provided on the end face on the emission side of the GI fiber 30.
  • the recess 34 has a concave lens shape and is provided over at least the entire end surface of the core 32.
  • the concave portion 34 has a function of correcting chromatic aberration of light emitted from the GI fiber 30.
  • the recess 34 may be formed by polishing or may be formed by etching.
  • the concentration of impurities in the core 32 is highest at the center of the core 32 and becomes shallower toward the outside.
  • the strength of the GI fiber 30 is inversely proportional to the impurity concentration. For this reason, when the end surface of the core 32 is polished or etched, the center of the core 32 becomes deepest and becomes shallower toward the outside.
  • the impurity concentration of the core 32 is inversely proportional to the square of the distance from the center. Accordingly, the recess 34 has a concave lens shape.
  • an HF chemical solution is used as the etchant.
  • the recess 34 is formed by polishing, the capital investment is small. In addition, since a plurality of light guide devices can be processed at the same time, productivity is increased. On the other hand, when the concave portion 34 is formed by etching, the shape of the concave portion 34 can be monitored during processing, so that the processing accuracy of the concave portion 34 is increased.
  • a concave portion 34 having a concave lens shape is formed on the end face on the emission side of the GI fiber 30. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of chromatic aberration when a plurality of lights having different wavelengths are emitted from the GI fiber 30 without providing a lens outside.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the light guide device according to the third embodiment.
  • the light guide device according to the present embodiment has the same configuration as that of the light guide device according to the second embodiment except for the structure of the end portion 14 of the first single mode optical fiber 10.
  • the core 12 of the first single-mode optical fiber 10 gradually spreads at the end portion 14.
  • Such a structure can be obtained by thermally diffusing the impurities of the core 12 by heat-treating the end portion 14 (TEC treatment: Thermally Expanded Core processing).
  • the mode field diameter of the first single mode optical fiber 10 is the same as the mode field diameter of the photonic crystal fiber 20 at the joint surface with the photonic crystal fiber 20.
  • the recess 34 may not be provided.
  • the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
  • the core 12 of the first single-mode optical fiber 10 gradually spreads at the end portion 14.
  • the core 12 has the same diameter as the core 22 of the photonic crystal fiber 20 at the joint surface with the photonic crystal fiber 20. For this reason, it can suppress that the loss of light arises in the joint surface of the 1st single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20 resulting from the mismatch of a mode field diameter.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a light guide device according to the fourth embodiment.
  • the light guide device according to the present embodiment has the same configuration as that of the light guide device according to the second embodiment except that the light guide device includes the second single mode fiber 40.
  • the second single mode fiber 40 is provided between the first single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20.
  • the second single mode fiber 40 is low N.P. A. (Numerical Aperture) Fiber. That is, the diameter of the core 42 of the second single mode fiber 40 is larger than that of the core 12 of the first single mode optical fiber 10. That is, the mode field diameter of the second single mode fiber 40 is larger than the mode field diameter of the first single mode optical fiber 10. However, the mode field diameter of the second single mode fiber 40 is equal to or smaller than the mode field diameter of the photonic crystal fiber 20. Further, the refractive index difference between the core 42 and the clad portion in the second single mode fiber 40 is smaller than the refractive index difference between the core 12 and the clad portion in the first single mode optical fiber 10. In the first embodiment, the second single mode fiber 40 may be included.
  • a second single mode fiber 40 is located between the first single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20. For this reason, the mode field diameter of the light guided by the first single mode optical fiber 10 spreads while propagating through the second single mode fiber 40, and then enters the photonic crystal fiber 20. Accordingly, it is possible to suppress the loss of light due to the mismatch of the mode field diameter at the joint surface between the first single mode fiber 10 and the photonic crystal fiber 20.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical device according to the fifth embodiment.
  • the end portion on the emission side of the light guide device according to any one of the first to fourth embodiments is attached to the ferrule 60.
  • the light guide device according to the fourth embodiment is illustrated.
  • the first single mode optical fiber 10 is covered with a covering member 50.
  • the covering member 50 is not provided at the end of the first single mode optical fiber 10 on the emission side.
  • the output side end of the first single mode optical fiber 10 is inserted into the insertion port 62 of the ferrule 60 together with the end of the covering member 50.
  • the end of the first single mode optical fiber 10, the second single mode fiber 40, the photonic crystal fiber 20, and the GI fiber 30 are held by a ferrule 60.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an optical device according to the sixth embodiment.
  • a plurality of light guide devices according to any of the first to fourth embodiments are held by the holding member 70.
  • the light guide device according to the fourth embodiment is illustrated.
  • the holding member 70 is provided with a plurality of V-shaped grooves in parallel with each other.
  • the end portion of the first single mode optical fiber 10, the second single mode fiber 40, the photonic crystal fiber 20, and the GI fiber 30 are fitted in this groove. By doing in this way, the holding member 70 can hold
  • the light guide device shown in FIG. 4 was produced.
  • the first single mode optical fiber 10 a visible optical fiber having a cutoff wavelength of 430 nm was used.
  • the GI fiber 30 used was a core system having a diameter of 62.5 nm.
  • the end 14 of the first single mode optical fiber 10 was heat-treated. Then, the 1st single mode optical fiber 10 and the photonic crystal fiber 20 were heat-seal
  • FIG. 8 shows the collimator characteristics of the light guide device according to the example.
  • the vertical axis represents the beam diameter of the emitted light
  • the horizontal axis represents the distance from the recess 34.
  • good collimating characteristics were obtained for each of light having a wavelength of 540 nm and light having a wavelength of 560 nm. Further, the beam diameters were almost the same at these two wavelengths.

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Abstract

　フォトニック結晶ファイバー（２０）及びＧＩファイバー（３０）は、第１シングルモード光ファイバー（１０）の出射部を構成している。具体的には、フォトニック結晶ファイバー（２０）は、第１シングルモード光ファイバー（１０）の出射側の端面に接続している。ＧＩファイバー（３０）は、フォトニック結晶ファイバー（２０）の出射側の端面に接続している。ＧＩファイバー（３０）は、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化している。

Description

導光装置及び導光方法
　本発明は、導光装置及び導光方法に関する。
　光ファイバーは、従来は、近赤外域の光のみに利用されてきた。しかし、近年は、光ファイバーに関する技術が発達しており、その結果、紫外域から中赤外域までその利用範囲が広がりつつある。例えば特許文献１には、波長が互いに異なる光を、フォトニック結晶ファイバーを用いて導光することが記載されている。
　なお、特許文献２には、複数の光源で生成した光を互いに異なる光ファイバーで導光した上で、レンズを介して集光させることが記載されている。
　また特許文献３には、シングルモード光ファイバーを、フォトニック結晶ファイバーを介して光学素子に接続することが記載されている。
特開２００５－６２８５０号公報 特表２００９－５２２６０５号公報 特開２００４－６１８３０号公報
　光ファイバーを用いると、光の照射範囲を狭めることができるため、光学系を小さくすることができる。この特徴を生かしたまま、波長が互いに異なる光を光ファイバーで導光するためには、波長が互いに異なる光が、互いにほぼ同一のモードフィールド径かつシングルモードで、コリメートされた状態で光ファイバーから出射することが求められる。
　本発明は上記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、光ファイバーから、波長が互いに異なる光を、コリメートされた状態で、互いにほぼ同一のモードフィールド径かつシングルモードで出射させることにある。
　本発明に係る導光装置は、第１シングルモード光ファイバー、フォトニック結晶ファイバー、及びグレーデッドインデックスファイバーを備える。フォトニック結晶ファイバーは、第１シングルモード光ファイバーの出射側の端面に接続している。グレーデッドインデックスファイバーは、フォトニック結晶ファイバーの出射側の端面に接続している。グレーデッドインデックスファイバーは、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化している。
　この導光装置によれば、互いに波長が異なる複数の光は、第１シングルモード光ファイバー、フォトニック結晶ファイバー、及びグレードインデックスファイバーを介して出射される。複数の光は、フォトニック結晶ファイバーを経由することにより、互いに同一のモードフィールド径かつシングルモードを有する。複数の光は、フォトニック結晶ファイバーを経由した後、さらにグレーデッドインデックスファイバーを経由することにより、コリメートされる。
　本発明に係る導光方法では、まず、第１シングルモード光ファイバー、フォトニック結晶ファイバー、及びグレーデッドインデックスファイバーを備える導光装置を準備する。この導光装置において、フォトニック結晶ファイバーは、第１シングルモード光ファイバーの出射側の端面に接続している。グレーデッドインデックスファイバーは、フォトニック結晶ファイバーの出射側の端面に接続している。グレーデッドインデックスファイバーは、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化している。そして、互いに波長が異なる複数の光を、第１シングルモード光ファイバーで導光する。そしてこれら複数の光に対し、フォトニック結晶ファイバーを用いて、シングルモード化、及びモードフィールド径の均一化を行う。さらに、複数の光に対し、グレーデッドインデックスファイバーを用いて色収差の補正を行う。そして複数の光をグレーデッドインデックスファイバーから出射する。
　本発明によれば、光ファイバーから、波長が互いに異なる光を、コリメートされた状態で、互いにほぼ同一のモードフィールド径かつシングルモードで出射させることができる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
第１の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。 フォトニック結晶ファイバーの構成を示す断面図である。 第２の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。 第５の実施形態に係る光学装置の構成を示す図である。 第６の実施形態に係る光学装置の構成を示す図である。 実施例に係る導光装置のコリメータ特性を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。この導光装置は、第１シングルモード光ファイバー１０、フォトニック結晶ファイバー２０、及びグレーデッドインデックスファイバー（以下、ＧＩファイバーと記載）３０を備えている。第１シングルモード光ファイバー１０は、光を導光するためのファイバーである。
　フォトニック結晶ファイバー２０及びＧＩファイバー３０は、第１シングルモード光ファイバー１０の出射部を構成している。具体的には、フォトニック結晶ファイバー２０は、第１シングルモード光ファイバー１０の出射側の端面に接続している。ＧＩファイバー３０は、フォトニック結晶ファイバー２０の出射側の端面に接続している。ＧＩファイバー３０は、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化している。フォトニック結晶ファイバー２０及びＧＩファイバー３０の長さは、フォトニック結晶ファイバー２０及びＧＩファイバー３０がフェルール等の取付治具内に収容されるように設計される。例えばフォトニック結晶ファイバー２０の長さは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、ＧＩファイバー３０の長さは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
　第１シングルモード光ファイバー１０は、例えばシリカガラスにより形成されている。また第１シングルモード光ファイバー１０は、コア１２を有している。コア１２は、第１シングルモード光ファイバー１０の本体に不純物、例えばＧｅをドープすることにより、形成される。フォトニック結晶ファイバー２０は、コア２２を有している。ＧＩファイバー３０は、コア３２を有している。コア１２，２２，３２は、いずれも光が導光する領域である。
　ＧＩファイバー３０のコア３２は、径方向に屈曲率が変化している。この屈曲率の変化方向は、コア３２を透過する光が集光される方向である。例えばコア３２は、中心から外側に向けて不純物が少なくなっている。詳細には、不純物の濃度は、コア３２の中心が最も高く、中心からの距離の２乗に反比例している。なお、ＧＩファイバー３０がシリカガラスにより形成されている場合、コア３２にドープされている不純物は、例えばＧｅである。
　なお、第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０の接続部分は、例えば融着により接続されている。ただし第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０は、接着剤を用いて接続されていても良い。同様に、フォトニック結晶ファイバー２０とＧＩファイバー３０は、例えば融着により接続されている。ただし、これらの接続には、接着剤が用いられても良い。
　図２は、フォトニック結晶ファイバー２０の構成を示す断面図である。フォトニック結晶ファイバー２０は、複数の空孔２４を有している。空孔２４は、コア２２内に規則的に配列されている。すなわち、空孔２４が配列されている領域がコア２２になる。複数の空孔２４は、いずれもほぼ同径であり、かつコア２２の内部において同一間隔で配列されている。ただし、コア２２の中心部分では、空孔２４は配置されていない。すなわち空孔２４の配列の中央部分では、空孔２４が欠損している。そしてこの欠損している領域の周囲に、空孔２４は、少なくとも３列以上配列されている。本図に示す例では、空孔２４は、正六角形に配列されている。このようにすると、フォトニック結晶ファイバー２０を透過するとき、互いに波長が異なる複数の光は、互いに同一のモードフィールド径かつシングルモードを有するようになる。
　次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。図１に示した導光装置は、例えば、多波長光源装置において、レーザ光源が出射した、互いに波長が異なる複数のレーザ光を導光するために用いられる。この複数のレーザ光は、同時に導光装置に入射しても良いし、互いに異なるタイミングで入射しても良い。このレーザ光の波長は、例えば４９０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下である。
　第１シングルモード光ファイバー１０のうちフォトニック結晶ファイバー２０が設けられている側の端部は、光を導光すべき領域、例えば試料の上方に位置している。そして、第１シングルモード光ファイバー１０は、フォトニック結晶ファイバー２０とは逆側の端部に、光が入射される。
　第１シングルモード光ファイバー１０によって導光された光は、フォトニック結晶ファイバー２０及びＧＩファイバー３０を介して、出射される。そしてフォトニック結晶ファイバー２０を透過するとき、互いに波長が異なる複数の光は、互いに同一のモードフィールド径かつシングルモードを有するようになる。また、フォトニック結晶ファイバー２０を透過した光は、さらにＧＩファイバー３０を透過することにより、コリメートが補正される。
　従って、本実施形態によれば、一つの光ファイバーから、波長が互いに異なる光を、コリメートされた状態で、互いにほぼ同一のモードフィールド径かつシングルモードで出射させることができる。そして、本実施形態に係る導光装置を用いることにより、導光のために必要な光学系が少なくなるため、多波長光源装置を小型化することができる。
　なお、ＧＩファイバー３０の出射側の端面には、反射防止コーティング（Anti-reflection コーティング）が施されていても良い。反射防止コーティングは、例えばＧＩファイバー３０よりも低屈折率の薄膜である。反射防止コーティングを形成すると、ＧＩファイバー３０から光が出射するときに、ＧＩファイバー３０と外部の界面で光が反射することを抑制できる。
（第２の実施形態）
　図３は、第２の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。この導光装置は、ＧＩファイバー３０が凹部３４を有している点を除いて、第１の実施形態に係る導光装置と同様の構成である。
　凹部３４は、ＧＩファイバー３０の出射側の端面に設けられている。凹部３４は凹型のレンズ形状を有しており、少なくともコア３２の端面全体にわたって設けられている。凹部３４は、ＧＩファイバー３０から出射する光の色収差を補正する機能を有している。
　凹部３４は、研磨によって形成されても良いし、エッチングにより形成されても良い。コア３２の不純物の濃度は、コア３２の中心が最も高く、外側に向かうにつれて浅くなる。ＧＩファイバー３０の強度は、不純物の濃度に反比例する。このため、コア３２の端面を研磨又はエッチングすると、コア３２の中心が最も深くなり、外側に向かうにつれて浅くなる。また、コア３２の不純物の濃度は、中心からの距離の２乗に反比例している。従って、凹部３４は、凹型のレンズ形状になる。なお、コア３２をエッチングする際、エッチング液としては、例えばＨＦ系の薬液が用いられる。
　凹部３４を研磨により形成する場合、設備投資が少なくて済む。また、複数の導光装置を同時に処理することができるため、生産性が高くなる。一方、凹部３４をエッチングにより形成する場合、加工中に凹部３４の形状をモニタリングすることが可能になるため、凹部３４の加工精度が高くなる。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ＧＩファイバー３０の出射側の端面に、凹レンズ形状の凹部３４を形成している。このため、外部にレンズを設けなくても、ＧＩファイバー３０から互いに波長が異なる複数の光が出射する際に、色収差が生じることを抑制できる。
（第３の実施形態）
　図４は、第３の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。本実施形態に係る導光装置は、第１シングルモード光ファイバー１０の端部１４の構造を除いて、第２の実施形態に係る導光装置と同様の構成である。
　本実施形態において、第１シングルモード光ファイバー１０のコア１２は、端部１４において、コア１２が徐々に広がっている。このような構造は、端部１４を熱処理（ＴＥＣ処理：Thermally Expanded Core処理）して、コア１２の不純物を熱拡散させることにより、得られる。そして第１シングルモード光ファイバー１０のモードフィールド径は、フォトニック結晶ファイバー２０との接合面において、フォトニック結晶ファイバー２０のモードフィールド径と同径になっている。なお、本実施形態において、凹部３４を設けなくても良い。
　本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１シングルモード光ファイバー１０のコア１２は、端部１４において徐々に広がっている。そして、フォトニック結晶ファイバー２０との接合面において、コア１２はフォトニック結晶ファイバー２０のコア２２と同径になっている。このため、第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０の接合面において、モードフィールド径のミスマッチに起因して光の損失が生じることを抑制できる。
（第４の実施形態）
　図５は、第４の実施形態に係る導光装置の構成を示す図である。本実施形態に係る導光装置は、第２シングルモードファイバー４０を備えている点を除いて、第２の実施形態に係る導光装置と同様の構成である。
　第２シングルモードファイバー４０は、第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０の間に設けられている。第２シングルモードファイバー４０は、低Ｎ．Ａ．（Numerical Aperture）ファイバーである。すなわち、第２シングルモードファイバー４０のコア４２の径は、第１シングルモード光ファイバー１０のコア１２よりも大きい。すなわち第２シングルモードファイバー４０のモードフィールド径は、第１シングルモード光ファイバー１０のモードフィールド径よりも大きい。ただし、第２シングルモードファイバー４０のモードフィールド径は、フォトニック結晶ファイバー２０のモードフィールド径と等しいか、それよりも小さい。また第２シングルモードファイバー４０におけるコア４２とクラッド部分との屈折率差は、第１シングルモード光ファイバー１０におけるコア１２とクラッド部分との屈折率差よりも小さい。なお、第１の実施形態において、第２シングルモードファイバー４０を有していても良い。
　本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０の間に第２シングルモードファイバー４０が位置している。このため、第１シングルモード光ファイバー１０により導光された光のモードフィールド径は、第２シングルモードファイバー４０を伝播している間に広がり、その後フォトニック結晶ファイバー２０に入射する。従って、第１シングルモードファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０の接合面において、モードフィールド径のミスマッチに起因して光の損失が生じることを抑制できる。
（第５の実施形態）
　図６は、第５の実施形態に係る光学装置の構成を示す図である。本実施形態に係る光学装置は、第１～第４の実施形態のいずれかに係る導光装置の出射側の端部を、フェルール６０に取り付けたものである。本図に示す例では、第４の実施形態に係る導光装置を例示している。
　詳細には、第１シングルモード光ファイバー１０は、被覆部材５０によって被覆されている。ただし第１シングルモード光ファイバー１０のうち出射側の端部には、被覆部材５０が設けられていない。第１シングルモード光ファイバー１０の出射側の端部は、被覆部材５０の端部とともに、フェルール６０の差込口６２に差し込まれている。そして第１シングルモード光ファイバー１０の端部、第２シングルモードファイバー４０、フォトニック結晶ファイバー２０、及びＧＩファイバー３０は、フェルール６０によって保持されている。
（第６の実施形態）
　図７は、第６の実施形態に係る光学装置の構成を示す図である。本実施形態に係る光学装置は、第１～第４の実施形態のいずれかに係る導光装置を、複数、保持部材７０に保持させたものである。本図に示す例では、第４の実施形態に係る導光装置を例示している。
　保持部材７０には、複数のＶ時型の溝が互いに平行に設けられている。そして第１シングルモード光ファイバー１０の端部、第２シングルモードファイバー４０、フォトニック結晶ファイバー２０、及びＧＩファイバー３０は、この溝に填め込まれている。このようにすることで、保持部材７０は、複数の導光装置を互いに平行に保持することができる。
（実施例）
　図４に示した導光装置を作製した。第１シングルモード光ファイバー１０には、カットオフ波長が４３０ｎｍの可視光ファイバーを用いた。フォトニック結晶ファイバー２０には、モードフィールド径が１５μｍのものを使用した。また、ＧＩファイバー３０には、コア系が６２．５ｎｍのものを使用した。
　まず、第１シングルモード光ファイバー１０の端部１４を熱処理した。その後、第１シングルモード光ファイバー１０とフォトニック結晶ファイバー２０とを熱融着した。さらに、フォトニック結晶ファイバー２０とＧＩファイバー３０とを、熱融着した。その後、ＧＩファイバー３０に、ＨＦエッチングにより凹部３４を形成した。
　図８に、実施例に係る導光装置のコリメータ特性を示す。縦軸は、出射された光のビーム径であり、横軸には、凹部３４からの距離を示した。本図に示すように、波長が５４０ｎｍの光、及び波長が５６０ｎｍの光それぞれにおいて、良好なコリメート特性が得られた。また、これら２つの波長において、ビーム径はほぼ同じであった。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　この出願は、２０１１年６月１６日に出願された日本出願特願２０１１－１３３９１６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (6)

  1. 　第１シングルモード光ファイバーと、
    　前記第１シングルモード光ファイバーの出射側の端面に接続しているフォトニック結晶ファイバーと、
    　前記フォトニック結晶ファイバーの出射側の端面に接続しており、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化しているグレーデッドインデックスファイバーと、
    を備える導光装置。
  2. 　請求項１に記載の導光装置において、
    　前記グレーデッドインデックスファイバーは、出射側の端面に、レンズ状の凹部を有する導光装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の導光装置において、
    　前記第１シングルモード光ファイバーの出射側の端部は、他の部分と比較してモードフィールド径が大きくなっている導光装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の導光装置において、
    　前記第１シングルモード光ファイバーと、前記フォトニック結晶ファイバーとの間に、前記第１シングルモード光ファイバーよりもモードフィールド径が大きい第２シングルモード光ファイバーを備える導光装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の導光装置において、
    　波長が４９０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の光に対して使用される導光装置。
  6. 　第１シングルモード光ファイバーの出射側の端面に、フォトニック結晶ファイバー、及び、光を集光する方向に屈折率が径方向に変化しているグレーデッドインデックスファイバーをこの順に接続した導光装置を準備し、
    　前記第１シングルモード光ファイバーにより導光された互いに波長が異なる複数の光に対し、前記フォトニック結晶ファイバーを用いてシングルモード化及びモードフィールド径の均一化を行い、さらに、前記グレーデッドインデックスファイバーを用いて色収差の補正を行った後、前記複数の光を前記グレーデッドインデックスファイバーから出射する、導光方法。
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