WO2016103899A1 - レンズ付光ファイバの製造方法 - Google Patents

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WO2016103899A1
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lens
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wedge
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航 清山
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株式会社フジクラ
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    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an optical fiber with a lens.
  • FIG. 6A is a top view of the optical fiber 120 with a lens
  • FIG. 6B is a side view of the optical fiber 120 with a lens.
  • 6A and 6B also show a semiconductor laser 110 serving as a light source.
  • the spread of the light 130 emitted from the semiconductor laser 110 depends on the emitter width of the semiconductor laser 110. More specifically, the spread angle of the light 130 is small in the direction in which the emitter width is wide (lateral direction) shown in FIG. 6A, and the direction in which the emitter width is narrow as shown in FIG. 6B. Large in (vertical direction).
  • the optical fiber 120 with a lens was developed to efficiently receive such light 130.
  • the optical fiber with lens 120 includes a lens part 121 and an optical fiber part 122.
  • the lens portion 121 is formed by processing the tip of the optical fiber portion 122 into a wedge shape when viewed in the direction shown in FIG. 6B, and then processing the vicinity of the wedge-shaped ridge line into a lens shape.
  • the light 130 enters the lens unit 121, is collected by the lens unit 121, and then guided to the optical fiber unit 122.
  • the radius of curvature of the lens unit 121 is, for example, 20 ⁇ m.
  • the optical system including the optical fiber with lens 120 it is not necessary to use a lens system in order to cause the optical fiber with lens 120 to receive the light 130 emitted from the semiconductor laser 110. For this reason, compared with the optical system containing the normal optical fiber in which the lens process is not given to the front-end
  • Patent Document 1 discloses a technique in which the end of an optical fiber is processed into a wedge shape, and then the vicinity of the wedge-shaped ridge line is curved by hot melt molding by discharge. .
  • the tip of an optical fiber processed into a wedge shape is processed into a smooth lens shape by melting its surface, the following phenomenon occurs. That is, the wedge-shaped ridgeline is not only curved so that the optical fiber profile seen from the side is smooth, but also the optical fiber profile seen from the top surface is smoothed. The vicinity of both ends is curved.
  • the bluntness generated near both ends of the wedge-shaped ridge line reaches the core of the optical fiber, and the light from the semiconductor laser is There has been a problem that it is difficult to efficiently couple to an optical fiber.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical fiber with a lens that enables efficient optical coupling by reducing coupling loss.
  • a method for manufacturing an optical fiber with a lens according to the present invention includes a polishing step in which polishing of the tip of an optical fiber is performed twice or more by changing an inclination angle of the axis of the optical fiber with respect to a polishing surface. And a lens forming step of melting the wedge shape formed by the polishing step and processing the vicinity of the edge of the wedge shape into a lens shape.
  • tip of the optical fiber before implementing a lens formation process is performed to patent document 1 by performing grinding
  • the shape can be closer to the lens shape than the disclosed technology.
  • the wedge-shaped ridgeline vicinity can be curved.
  • the present invention has an effect that an optical fiber with a lens that enables efficient light reception can be manufactured.
  • (A)-(d) is a figure which shows the manufacturing method of the optical fiber with a lens which concerns on embodiment of this invention.
  • (A) is a figure which compares the front-end
  • (b) is an optical fiber with a lens which concerns on this invention. It is a figure which compares the path
  • FIGS. 1A to 1D are diagrams showing a method of manufacturing the optical fiber with lens 120 according to the present embodiment.
  • the first polishing polishing step
  • the second polishing polishing step
  • the formation of a lens shape by hot melt molding by discharge lens forming step
  • An attached optical fiber 120 is shown.
  • the tip of the optical fiber portion (optical fiber) 122 is polished using the polishing plate 140.
  • the polishing plate 140 is a flat plate.
  • a polishing plate made of diamond and having a particle diameter of 0.1 ⁇ m to 0.3 ⁇ m is preferably used.
  • the surface of the polishing plate 140 pressed against the optical fiber portion 122 during polishing is the polishing surface.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the axis ax of the optical fiber portion 122 with respect to the polishing surface of the polishing plate 140 is, for example, 95/2 ° (that is, the angle formed by the polishing locus is 95 °).
  • the surface of the optical fiber portion 122 obtained by the process shown in FIG. 1A (first polishing) is referred to as a first surface 123 to be polished.
  • the tip of the optical fiber portion 122 is polished using the polishing plate 140.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the axis ax of the optical fiber portion 122 with respect to the polishing surface of the polishing plate 140 is, for example, 160/2 ° (that is, the angle formed by the polishing locus is 160 °).
  • the inclination angle ⁇ 2 is larger than the inclination angle ⁇ 1 (the inclination angle ⁇ 1 and the inclination angle ⁇ 2 are different from each other).
  • the surface of the optical fiber portion 122 obtained by the step shown in FIG. 1B (second polishing) is referred to as a second polished surface 124.
  • the shape 125 is melted.
  • the wedge shape 125 has the first polished surface 123 and the second polished surface 124 as surfaces.
  • the vicinity of the ridgeline of the wedge shape 125 is rounded by being melted and processed into a lens shape.
  • the discharge time is 500 ms.
  • the lens portion 121 is formed, and the optical fiber 120 with a lens is completed.
  • the step shown in FIG. 1C by applying hot melt molding by discharge, the surface roughness of the lens portion 121 can be reduced and the lens portion 121 having a desired smoothness can be formed.
  • the tip of the optical fiber portion 122 is processed into a lens shape easily and in a short time by applying hot melt molding by discharge. Can do.
  • the melting depth can be freely adjusted by changing the discharge time, the discharge power, and the like. For this reason, the vicinity of the ridgeline of the wedge shape 125 can be sufficiently curved, and the melting to the extent that the dullness that occurs in the vicinity of both ends of the ridgeline of the wedge shape 125 does not reach the core can be easily realized.
  • polishing is performed a plurality of times with different inclination angles of the axis ax of the optical fiber portion 122 with respect to the polishing surface of the polishing plate 140.
  • tip of the optical fiber part 122 before implementing the process shown to (c) of FIG. 1 can be made into the shape nearer a lens shape.
  • the vicinity of the edge of the wedge shape 125 can be curved even if the depth at which the surface of the optical fiber portion 122 is melted is shallow.
  • the inclination angle of the axis ax of the optical fiber portion 122 with respect to the polishing surface of the polishing plate 140 is increased as the polishing is closer to the axis ax of the optical fiber portion 122. is doing.
  • the angle of the top of the wedge shape 125 becomes larger, and the shape near the ridge line of the wedge shape 125 becomes closer to a circular shape in a side view. This is because the number of corners is increased by forming the first polished surface 123 and the second polished surface 124 as compared with the case where only the first polished surface 123 is formed. Therefore, the vicinity of the ridge line of the wedge shape 125 can be preferably made close to the lens shape.
  • hot melt molding may be performed by a method other than discharge.
  • FIG. 2A is a diagram comparing the tip shape of the lens-attached optical fiber 120 and the tip shape of a lens-attached optical fiber (hereinafter referred to as a lens-attached optical fiber 120c) according to a comparative example.
  • FIG. 2B is a diagram comparing the path of the light 130 incident on the optical fiber 120 with a lens and the path of the light 130 incident on the optical fiber 120c with a lens.
  • the optical fiber with lens 120c is manufactured by omitting the process shown in FIG. 1B from the manufacturing method of the optical fiber with lens 120 shown in FIGS. That is, in the manufacturing method of the optical fiber with lens 120c, the tip of the optical fiber portion 122 is polished only once. Accordingly, the manufacturing method of the optical fiber with lens 120c requires a discharge power (discharge current) about 2.5 mA larger than that of the manufacturing method of the optical fiber with lens 120, and the discharge time is 500 ms. Molding is performed.
  • the wedge shape 125 When the vicinity of the edge of the wedge shape 125 (see (c) in FIG. 1) is processed into a lens shape by hot melt molding, the wedge shape is caused by heat during melting and surface tension acting at the tip of the optical fiber portion 122 during melting. Blurring occurs in the vicinity of both ends of the 125 ridge lines. The dullness in the vicinity of both ends of the ridge line of the wedge shape 125 proceeds so as to gradually draw an arc having a large radius from the end portion of the optical fiber portion 122 in the width direction W at the end of the optical fiber portion 122.
  • the melting temperature of the optical fiber with lens 120 is lower than the melting temperature of the optical fiber with lens 120c.
  • the melting depth in the optical fiber with lens 120 is shallower than the melting depth in the optical fiber with lens 120c.
  • the dullness near the both ends of the ridge line of the wedge shape 125 in the optical fiber 120 with a lens is the dullness near both ends of the ridge line of the wedge shape 125 in the optical fiber with lens 120c (circle 126c). This occurs in a narrower range.
  • the optical fiber portion 122 includes a core 127 and a clad 128 surrounding the core 127.
  • the thickness of the optical fiber portion 122 along the width direction W is, for example, 120 ⁇ m, and the thickness of the core 127 along the same direction is, for example, 105 ⁇ m.
  • the dullness in the vicinity of both ends of the edge of the wedge shape 125 in the optical fiber 120c with a lens reaches the core 127.
  • the light 130 enters from the blunt portion of the core 127, the light 130 is greatly bent at the blunt portion. Then, the light 130 is guided to the core 127 at an angle exceeding the propagation angle of the optical fiber portion 122, and as a result, the light 130 may leak to the outside of the optical fiber portion 122.
  • the dullness in the vicinity of both ends of the ridge line of the wedge shape 125 in the optical fiber 120 with a lens shown in FIG. 2A does not reach the core 127. For this reason, the light 130 can be prevented from entering from the blunt portion of the core 127.
  • the blunt curvature radius 126r generated in the vicinity of both ends of the ridge line of the wedge shape 125 is equal to or less than the thickness of the cladding 128.
  • the blunt curvature radius 126r generated near both ends of the edge of the wedge shape 125 is, for example, 10 ⁇ m or less and the blunt does not reach the core 127.
  • FIG. 3 is a graph comparing the shape of the tip of an optical fiber with a lens with two rounds of polishing and the shape of the tip of an optical fiber with a lens of one round of polishing.
  • “twice polishing” indicates an optical fiber with a lens manufactured by the same manufacturing method as the optical fiber with lens 120
  • “single polishing” indicates a manufacturing with the same manufacturing method as the optical fiber with lens 120c.
  • 1 shows an optical fiber with a lens.
  • “height” in FIG. 3 indicates the position (the negative direction corresponds to the light transmission direction) with reference to the top of each optical fiber with a lens.
  • fiber diameter” in FIG. 3 indicates the thickness of each optical fiber with a lens. Further, the measurement was performed for a height equal to or higher than the “measurement limit height” in FIG.
  • the change in the fiber diameter with respect to the height in the optical fiber with a lens for two times of polishing is more gradual than the change in the fiber diameter with respect to the height in the optical fiber with a lens for one time of polishing. That is, the dullness generated near the both ends of the ridge line of the wedge shape 125 is smaller in the optical fiber with a lens of two times of polishing than the optical fiber with a lens of one time of polishing.
  • the change (estimation) of the fiber diameter with respect to the height of the optical fiber with a single lens that is less than the measurement limit height and cannot be measured is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 4 is a graph comparing the NA (Numerical Aperture: numerical aperture) of the optical fiber with lens 2 times of polishing and the NA of the optical fiber with lens 1 time of polishing.
  • NA Numerical Aperture: numerical aperture
  • NA is the NA of light propagating through the optical fiber.
  • the NA of light propagating through an optical fiber is defined by n ⁇ sin ⁇ , where ⁇ is the angle between the light propagation direction and the central axis of the optical fiber, and n is the relative refractive index of the core of the optical fiber. Refers to the quantity. Therefore, if the NA of light propagating through the optical fiber does not exceed the NA of the optical fiber, the light is confined in the optical fiber.
  • NA of light propagating through the optical fiber exceeds the NA of the optical fiber, the light will leak from the optical fiber. Strictly speaking, light of various NAs propagates through the optical fiber. Therefore, in FIG. 4, as a representative value of NA, the light of the element is adjusted with the created lensed fiber (see FIG. 5). When the light was emitted, “NA containing 95% of the total light output of the emitted light as the LD module” is shown. If the NA is large, heat will be generated when fused with another optical fiber.
  • the optical fiber with a lens with two polishings is less likely to leak light than the optical fiber with a lens with one polishing.
  • the manufacturing method of the optical fiber with a lens which concerns on this Embodiment performs the said lens formation process by the hot melt molding by discharge.
  • the tip of the optical fiber can be processed into a lens shape easily and in a short time. Further, the melting depth can be freely adjusted by changing the discharge time, the discharge power, and the like. For this reason, the vicinity of the wedge-shaped ridge line can be sufficiently curved, and the melting to the extent that the dullness that occurs in the vicinity of both ends of the wedge-shaped ridge line does not reach the core can be easily realized.
  • the inclination angle of the axis of the optical fiber with respect to the polishing surface is increased in the polishing step as the polishing is closer to the axis of the optical fiber. Enlarge.
  • the wedge-shaped ridge line vicinity can be made close to the lens shape.
  • the number of times of polishing in the polishing step is two.
  • the lens forming step is performed so that the blunt curvature radius generated near both ends of the wedge-shaped ridge line is equal to or less than the thickness of the cladding of the optical fiber. It is preferable to carry out.
  • the lens forming step so that the radius of curvature of dullness generated in the vicinity of both ends of the wedge-shaped ridge line is 10 ⁇ m or less.
  • the present invention can be used in a method of manufacturing an optical fiber with a lens.

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Abstract

　結合損失を低減して効率良い光結合を可能とするレンズ付光ファイバを製造する。光ファイバ部（１２２）の先端に対する研磨を研磨面に対する光ファイバ部（１２２）の軸心（ａｘ）の傾斜角度を変えて２回以上行う研磨工程と、研磨工程により形成されたクサビ形状（１２５）を溶融して、クサビ形状（１２５）の稜線近傍をレンズ形状に加工するレンズ形成工程とを含んでいる。

Description

レンズ付光ファイバの製造方法
　本発明は、レンズ付光ファイバの製造方法に関する。
　半導体レーザから出射された光を伝送するための光ファイバとして、先端にレンズ加工が施されたレンズ付光ファイバが広く用いられている。このようなレンズ付光ファイバの一例を図６に示す。図６の（ａ）は、レンズ付光ファイバ１２０の上面図であり、図６の（ｂ）は、レンズ付光ファイバ１２０の側面図である。図６の（ａ）および（ｂ）においては、光源となる半導体レーザ１１０を併せて示している。
　半導体レーザ１１０から出射された光１３０の拡がりは、半導体レーザ１１０のエミッタ幅に依存する。より具体的に言うと、光１３０の拡がりの角度は、図６の（ａ）に示す該エミッタ幅が広い方向（横方向）において小さく、図６の（ｂ）に示す該エミッタ幅が狭い方向（縦方向）において大きい。
　レンズ付光ファイバ１２０は、このような光１３０を効率良く受光するために開発されたものである。レンズ付光ファイバ１２０は、レンズ部１２１および光ファイバ部１２２を備えている。レンズ部１２１は、光ファイバ部１２２の先端を図６の（ｂ）に示す方向に見てクサビ形状に加工した後、該クサビ形状の稜線近傍をレンズ形状に加工することにより形成されている。光１３０は、レンズ部１２１に入射し、レンズ部１２１にて集光された後、光ファイバ部１２２に導かれる。レンズ部１２１の曲率半径は例えば２０μｍである。
　レンズ付光ファイバ１２０を含む光学系においては、半導体レーザ１１０から出射された光１３０をレンズ付光ファイバ１２０に受光させるために、レンズ系を用いる必要が無い。このため、先端にレンズ加工が施されていない通常の光ファイバを含む光学系に比べて、サイズを小さくすることができ、また、製造コストを抑えることができる。
　レンズ付光ファイバの製造方法として、特許文献１には、光ファイバの先端をクサビ形状に加工した後、放電による熱溶融成形により、該クサビ形状の稜線近傍を曲面化する技術が開示されている。
日本国公開特許公報「特開２００２－３４１１７３号公報（２００２年１１月２７日公開）」
　しかしながら、クサビ形状に加工された光ファイバの先端を、その表面を溶融することによって滑らかなレンズ形状に加工する場合、下記の現象が生じる。すなわち、側面から見た光ファイバの輪郭が滑らかになるように、クサビ形状の稜線近傍が曲面化されるのみならず、上面から見た光ファイバの輪郭が滑らかになるように、クサビ形状の稜線の両端近傍が曲面化されてしまう。特許文献１に開示されている技術を用いて、光ファイバの先端をレンズ形状に加工する場合、クサビ形状の稜線の両端近傍に生じた鈍りが光ファイバのコアに及び、半導体レーザからの光が光ファイバへ効率良く結合することが難しくなるという問題が生じていた。
　本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、結合損失を低減して効率良い光結合を可能とするレンズ付光ファイバの製造方法を提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明のレンズ付光ファイバの製造方法は、光ファイバの先端に対する研磨を研磨面に対する上記光ファイバの軸心の傾斜角度を変えて２回以上行う研磨工程と、上記研磨工程により形成されたクサビ形状を溶融して、該クサビ形状の稜線近傍をレンズ形状に加工するレンズ形成工程とを含んでいることを特徴としている。
　上記の構成によれば、研磨面に対する光ファイバの軸心の傾斜角度が互いに異なる複数回の研磨を行うことにより、レンズ形成工程を実施する前の光ファイバの先端の形状を、特許文献１に開示されている技術よりもレンズ形状に近い形状とすることができる。これにより、レンズ形成工程において、光ファイバの先端においてその表面を溶融する深さを浅くしても、クサビ形状の稜線近傍を曲面化することができる。この結果、クサビ形状の稜線の両端近傍に溶融に起因した鈍りが生じることを抑制することができる。従って、結合損失を低減して効率良い光結合が可能なレンズ付光ファイバを製造することが可能となる。
　本発明は、効率良い受光を可能とするレンズ付光ファイバを製造することができるという効果を奏する。
（ａ）～（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法を示す図である。 （ａ）は、本発明に係るレンズ付光ファイバの先端形状と比較例に係るレンズ付光ファイバの先端形状とを比較する図であり、（ｂ）は、本発明に係るレンズ付光ファイバに入射される光の経路と比較例に係るレンズ付光ファイバに入射される光の経路とを比較する図である。 研磨２回のレンズ付光ファイバの先端形状と研磨１回のレンズ付光ファイバの先端形状とを比較するグラフである。 研磨２回のレンズ付光ファイバのＮＡ（Numerical Aperture：開口数）と研磨１回のレンズ付光ファイバのＮＡとを比較するグラフである。 レンズドファイバを示す写真である。 （ａ）は、レンズ付光ファイバの上面図であり、（ｂ）は、レンズ付光ファイバの側面図である。
　図１の（ａ）～（ｄ）は、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバ１２０の製造方法を示す図である。図１の（ａ）～（ｄ）では順に、１回目の研磨（研磨工程）、２回目の研磨（研磨工程）、放電による熱溶融成形によるレンズ形状の形成（レンズ形成工程）、完成したレンズ付光ファイバ１２０を示している。
　図１の（ａ）に示す工程では、研磨板１４０を用いて、光ファイバ部（光ファイバ）１２２の先端を研磨する。研磨板１４０は平板であり、研磨板１４０として例えば、ダイアモンドを材質とした、０．１μｍ～０．３μｍの粒子径の研磨板が好適に用いられる。研磨の際に光ファイバ部１２２に押し当てられる研磨板１４０の面が、研磨面である。研磨板１４０の研磨面に対する光ファイバ部１２２の軸心ａｘの傾斜角度θ１は例えば９５／２°（すなわち、研磨の軌跡がなす角度が９５°）とする。図１の（ａ）に示す工程（１回目の研磨）により得られた光ファイバ部１２２の表面を、第１の被研磨面１２３と称する。
　図１の（ｂ）に示す工程では、研磨板１４０を用いて、光ファイバ部１２２の先端を研磨する。研磨板１４０の研磨面に対する光ファイバ部１２２の軸心ａｘの傾斜角度θ２は例えば１６０／２°（すなわち、研磨の軌跡がなす角度が１６０°）とする。このように、傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１より大きい（傾斜角度θ１と傾斜角度θ２とが互いに異なっている）。図１の（ｂ）に示す工程（２回目の研磨）により得られた光ファイバ部１２２の表面を、第２の被研磨面１２４と称する。
　図１の（ｃ）に示す工程では、電極１５０を用いて、放電による熱溶融成形により、図１の（ａ）および（ｂ）に示す工程により形成された、光ファイバ部１２２の先端におけるクサビ形状１２５を溶融する。クサビ形状１２５は、第１の被研磨面１２３および第２の被研磨面１２４を表面とする。クサビ形状１２５の稜線近傍は、溶融されることで丸みを帯び、レンズ形状に加工される。放電による熱溶融成形の一例として、放電時間は５００ｍｓが挙げられる。
　このようにして、図１の（ｄ）に示すとおり、レンズ部１２１が形成され、レンズ付光ファイバ１２０が完成する。図１の（ｃ）に示す工程において、放電による熱溶融成形を適用することにより、レンズ部１２１の表面粗さを低減させ、所望の平滑度を有するレンズ部１２１を形成することができる。より具体的に言うと、図１の（ｃ）に示す工程において、放電による熱溶融成形を適用することにより、容易に、かつ、短時間で光ファイバ部１２２の先端をレンズ形状に加工することができる。また、放電時間や放電パワー等を変化させることにより、溶融深度を自由に調節することができる。このため、クサビ形状１２５の稜線近傍が十分に曲面化すると共に、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に生じる鈍りがコアに及ばない程度の溶融を、簡単に実現することができる。
　図１の（ａ）および（ｂ）に示す各工程にて、研磨板１４０の研磨面に対する光ファイバ部１２２の軸心ａｘの傾斜角度が互いに異なる複数回の研磨を行う。これにより、図１の（ｃ）に示す工程を実施する前の光ファイバ部１２２の先端の形状を、よりレンズ形状に近い形状とすることができる。これにより、図１の（ｃ）に示す工程において、光ファイバ部１２２の先端においてその表面を溶融する深さを浅くしても、クサビ形状１２５の稜線近傍を曲面化することができる。この結果、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に溶融に起因した鈍りが生じることを抑制することができる。従って、結合損失を低減して効率良い光結合が可能なレンズ付光ファイバ１２０を製造することが可能となる。また、仕上げ研磨が不要となり、工数の削減が期待できる。
　図１の（ａ）および（ｂ）に示す工程では、光ファイバ部１２２の軸心ａｘに近い位置の研磨ほど、研磨板１４０の研磨面に対する光ファイバ部１２２の軸心ａｘの傾斜角度を大きくしている。
　これにより、軸心ａｘに近い位置ほど、クサビ形状１２５の頂部の角度が大きくなり、クサビ形状１２５の稜線近傍の形状が側面視円形に近くなる。これは、第１の被研磨面１２３および第２の被研磨面１２４を形成することにより、第１の被研磨面１２３のみを形成する場合に比べて、角の数が多くなることによる。従って、好適に、クサビ形状１２５の稜線近傍をレンズ形状に近づけることができる。
　研磨の度に、研磨板１４０の研磨面に対する光ファイバ部１２２の軸心ａｘの傾斜角度を小さくすることも可能である。但し、この場合、２回目以降の研磨においては、研磨の度に、研磨の箇所をクサビ形状１２５の頂部から離していく、すなわち、クサビ形状１２５の頂部の研磨は、１回目の研磨のみとする必要がある。
　ここでは、図１の（ａ）および（ｂ）に示す工程に基づいて、研磨の回数が２回である例について説明している。研磨の回数を２回とすることにより、研磨の回数を最小限にし、図１の（ａ）～（ｄ）に係るレンズ付光ファイバ１２０の製造方法による効果を得つつ、製造工程の増加を最小限とすることが可能である。
　一方、研磨の回数を増やすと、製造工程の増加の懸念こそあるが、クサビ形状１２５の稜線近傍をよりレンズ形状に近い形状とすることができる。このため、図１の（ａ）～（ｄ）に係るレンズ付光ファイバ１２０の製造方法による効果がより顕著となる。
　また、光ファイバ部１２２の把持が可能な冶具（例えば、ファイバホルダー）等によって光ファイバ部１２２を保持した状態を維持したまま、図１の（ａ）～（ｃ）に示す各工程を続けざまに行ってもよい。
　さらに、図１の（ｃ）に示す工程では、放電以外の方法によって、熱溶融成形を行ってもよい。
　図２の（ａ）は、レンズ付光ファイバ１２０の先端形状と比較例に係るレンズ付光ファイバ（以下、レンズ付光ファイバ１２０ｃと称する）の先端形状とを比較する図である。図２の（ｂ）は、レンズ付光ファイバ１２０に入射される光１３０の経路とレンズ付光ファイバ１２０ｃに入射される光１３０の経路とを比較する図である。
　レンズ付光ファイバ１２０ｃは、図１の（ａ）～（ｄ）に示すレンズ付光ファイバ１２０の製造方法から、図１の（ｂ）に示す工程を省いて製造されたものである。すなわち、レンズ付光ファイバ１２０ｃの製造方法においては、光ファイバ部１２２の先端に対する研磨が１回のみである。これに伴い、レンズ付光ファイバ１２０ｃの製造方法においては、レンズ付光ファイバ１２０の製造方法より２．５ｍＡ程大きな放電パワー（放電電流）が必要であり、放電時間は５００ｍｓとして、放電による熱溶融成形が行われる。
　熱溶融成形により、クサビ形状１２５の稜線近傍（図１の（ｃ）参照）をレンズ形状に加工すると、溶融時の熱および溶融時に光ファイバ部１２２の先端にて作用する表面張力により、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に鈍りが生じる。クサビ形状１２５の稜線の両端近傍の鈍りは、光ファイバ部１２２の先端における、光ファイバ部１２２の幅方向Ｗの端部から、徐々に大きな半径の円弧を描くように進行する。
　レンズ付光ファイバ１２０における溶融の温度は、レンズ付光ファイバ１２０ｃにおける溶融の温度より低い。換言すれば、レンズ付光ファイバ１２０における溶融の深さは、レンズ付光ファイバ１２０ｃにおける溶融の深さより浅い。このため、レンズ付光ファイバ１２０におけるクサビ形状１２５の稜線の両端近傍の鈍り（円１２６の円周の一部）は、レンズ付光ファイバ１２０ｃにおけるクサビ形状１２５の稜線の両端近傍の鈍り（円１２６ｃの円周の一部）より狭い範囲に生じる。
　図２の（ｂ）に示すとおり、光ファイバ部１２２は、コア１２７と、コア１２７を囲うクラッド１２８とを備えている。幅方向Ｗに沿った光ファイバ部１２２の厚みは例えば１２０μｍ、同方向に沿ったコア１２７の厚みは例えば１０５μｍである。
　図２の（ａ）に示した、レンズ付光ファイバ１２０ｃにおけるクサビ形状１２５の稜線の両端近傍の鈍りは、コア１２７にまで至っている。このコア１２７における鈍り部分から光１３０が入射すると、この鈍り部分で光１３０が大きく曲げられる。そして、光ファイバ部１２２の伝搬角を超えた角度で光１３０がコア１２７に導かれ、この結果、光１３０が光ファイバ部１２２の外部に漏れてしまう虞がある。
　一方、図２の（ａ）に示した、レンズ付光ファイバ１２０におけるクサビ形状１２５の稜線の両端近傍の鈍りは、コア１２７にまで至っていない。このため、このコア１２７における鈍り部分から光１３０が入射することを防ぐことができる。
　つまり、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径１２６ｒが、クラッド１２８の厚み以下となるように、図１の（ｃ）に示す工程を行うことが好ましい。
　また、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径１２６ｒを例えば１０μｍ以下とし、鈍りがコア１２７に達しないように、図１の（ｃ）に示す工程を行うことが好ましい。
　これにより、クサビ形状１２５の稜線の両端近傍に生じる鈍りが、コア１２７にまで至ることを抑制するため、効率良い受光が可能なレンズ付光ファイバ１２０を製造することが可能となる。
　図３は、研磨２回のレンズ付光ファイバの先端形状と研磨１回のレンズ付光ファイバの先端形状とを比較するグラフである。図３中「研磨２回」はレンズ付光ファイバ１２０と同様の製造方法により製造されたレンズ付光ファイバを示しており、「研磨１回」はレンズ付光ファイバ１２０ｃと同様の製造方法により製造されたレンズ付光ファイバを示している。また、図３中「高さ」は各レンズ付光ファイバの頂部を基準とした位置（負の方向が光の伝送方向に相当）を示している。また、図３中「ファイバ径」は各レンズ付光ファイバの厚みを示している。さらに、測定は、図３中「測定限界高さ」以上の高さについて実施した。
　研磨２回のレンズ付光ファイバにおける高さに対するファイバ径の変化は、研磨１回のレンズ付光ファイバにおける高さに対するファイバ径の変化より緩やかである。つまり、研磨２回のレンズ付光ファイバのほうが、研磨１回のレンズ付光ファイバより、上述したクサビ形状１２５の稜線の両端近傍に生じる鈍りが小さい。図３には、測定不能であった、測定限界高さ未満の、研磨１回のレンズ付光ファイバにおける高さに対するファイバ径の変化（推定）を二点鎖線で示した。
　図４は、研磨２回のレンズ付光ファイバのＮＡ（Numerical Aperture：開口数）と研磨１回のレンズ付光ファイバのＮＡとを比較するグラフである。図４中「ＮＡ」は、光ファイバを伝播する光のＮＡである。光ファイバを伝播する光のＮＡとは、その光の伝播方向とその光ファイバの中心軸との成す角をθ、その光ファイバのコアの比屈折率をｎとして、ｎ×ｓｉｎθにより定義される量のことを指す。従って、光ファイバを伝播する光のＮＡが光ファイバのＮＡを超えなければ、その光は光ファイバに閉じ込められることになる。一方、光ファイバを伝播する光のＮＡが光ファイバのＮＡを超えれば、その光は光ファイバから漏れてしまうことになる。なお、厳密には、光ファイバには様々なＮＡの光が伝播するので、図４には、ＮＡの代表値として、素子の光に対して、作成したレンズドファイバ（図５参照）で調光した際の、「ＬＤモジュールとしての出射光の全光出力の９５％が含まれるＮＡ」を示した。ＮＡが大きいと、別の光ファイバと融着した時に発熱の原因になってしまう。
　上記の説明から、光ファイバを伝播する光のＮＡが小さいほうが、光が光ファイバから漏れにくいことは明らかである。そして、研磨２回のレンズ付光ファイバを伝播する光のＮＡは、研磨１回のレンズ付光ファイバを伝播する光のＮＡより小さい。従って、研磨２回のレンズ付光ファイバは、研磨１回のレンズ付光ファイバより光が漏れにくい。
　〔まとめ〕
　また、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法は、放電による熱溶融成形により、上記レンズ形成工程を行うことが好ましい。
　上記の構成によれば、容易に、かつ、短時間で光ファイバの先端をレンズ形状に加工することができる。また、放電時間や放電パワー等を変化させることにより、溶融深度を自由に調節することができる。このため、クサビ形状の稜線近傍が十分に曲面化すると共に、クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りがコアに及ばない程度の溶融を、簡単に実現することができる。
　また、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法は、上記研磨工程にて、上記光ファイバの軸心に近い位置の研磨ほど、上記研磨面に対する上記光ファイバの軸心の傾斜角度を大きくする。
　上記の構成によれば、光ファイバの軸心に近い位置ほど、クサビ形状の頂部の角度が大きくなり、クサビ形状の稜線近傍の形状が側面視円形に近くなる。換言すれば、好適に、クサビ形状の稜線近傍をレンズ形状に近づけることができる。
　また、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法は、上記研磨工程における研磨の回数が２回であることが好ましい。
　上記の構成によれば、研磨の回数を最小限にすることにより、本発明の効果を得つつ、製造工程の増加を最小限とすることが可能である。
　また、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法は、上記クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径が、上記光ファイバのクラッドの厚み以下となるように、上記レンズ形成工程を行うことが好ましい。
　また、本実施の形態に係るレンズ付光ファイバの製造方法は、上記クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径が１０μｍ以下となるように、上記レンズ形成工程を行うことが好ましい。
　上記の構成によれば、クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りが、光ファイバのコアにまで至ることを抑制するため、効率良い受光が可能なレンズ付光ファイバを製造することが可能となる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、レンズ付光ファイバの製造方法に利用することができる。
１２０　レンズ付光ファイバ
１２１　レンズ部
１２２　光ファイバ部（光ファイバ）
１２５　クサビ形状
１２７　コア
１２８　クラッド
Ｗ　光ファイバの幅方向
ａｘ　光ファイバの軸心
θ１　傾斜角度
θ２　傾斜角度

Claims (6)

  1. 　光ファイバの先端に対する研磨を研磨面に対する上記光ファイバの軸心の傾斜角度を変えて２回以上行う研磨工程と、
    　上記研磨工程により形成されたクサビ形状を溶融して、該クサビ形状の稜線近傍をレンズ形状に加工するレンズ形成工程とを含んでいることを特徴とするレンズ付光ファイバの製造方法。
  2. 　放電による熱溶融成形により、上記レンズ形成工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ付光ファイバの製造方法。
  3. 　上記研磨工程にて、上記光ファイバの軸心に近い位置の研磨ほど、上記研磨面に対する上記光ファイバの軸心の傾斜角度を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ付光ファイバの製造方法。
  4. 　上記研磨工程における研磨の回数が２回であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ付光ファイバの製造方法。
  5. 　上記クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径が、上記光ファイバのクラッドの厚み以下となるように、上記レンズ形成工程を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズ付光ファイバの製造方法。
  6. 　上記クサビ形状の稜線の両端近傍に生じる鈍りの曲率半径が１０μｍ以下となるように、上記レンズ形成工程を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ付光ファイバの製造方法。
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