WO2020004354A1 - 光部品、屈折率分布型レンズ付光接続部品及び光部品の製造方法 - Google Patents

光部品、屈折率分布型レンズ付光接続部品及び光部品の製造方法 Download PDF

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WO2020004354A1
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lens
capillary
optical component
gradient index
optical
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基博 中原
和博 中原
克也 大友
昇平 小椋
正博 塩谷
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株式会社中原光電子研究所
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    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical component using a capillary lens array in which a plurality of gradient index lenses are arranged in a capillary, an optical connection component with a gradient index lens including the optical component, and a method for manufacturing an optical component. .
  • the refractive index distribution type lens has a function as an optical lens by continuously changing the refractive index of the glass in the radial direction while the input and output end faces are flat (for example, see Non-Patent Document 1). .
  • the refractive index distribution type lens can easily make outgoing light into a parallel beam, a focused image, a divergent light beam, and the like by designing the length and the like, so that an endoscope lens, an in vivo end microscope, a two-photon microscope, It is used in a wide range of fields such as brain imaging, coupling lenses of lasers and isolators and optical fibers, copiers, and scanner optical systems.
  • an object is observed at a predetermined magnification and resolution with an NA (Numerical Aperture) of an objective lens, and an image is formed with an eyepiece having a relatively small NA.
  • NA Numerical Aperture
  • an image is formed with an eyepiece having a relatively small NA.
  • NA numerical Aperture
  • n 0 is the refractive index at the optical axis of the gradient index lens
  • n 1 is the value of the lowest refractive index point at the outermost peripheral portion of the gradient index lens.
  • the NA of the gradient index lens there is a method of changing the refractive index of a glass material (for example, see Patent Documents 1 to 3). That is, in formula (1), the NA is fixed when the refractive index n 1 at the outermost peripheral portion is fixed and n 0 is increased, and the NA is decreased when n 0 is decreased. It is possible to change n 0 by changing the amount of the metal element contained in the glass material of the gradient index lens.
  • the metal element for this is germanium, titanium, zircon, boron, fluorine, etc. in the case of a quartz-based refractive index distributed lens, and a method of manufacturing a refractive index distributed lens by ion diffusion using multi-component glass. In this case, silver ions, lithium ions and the like are typical.
  • a gradient index lens having a changed NA is common, but more recently, a one-dimensional or two-dimensional array is used to obtain spatial information as well as a monocular gradient index lens.
  • the refractive index distribution type lens in which the NA is converted and arrayed is used, for example, when observing the intensity distribution depending on the position at a desired spatial resolution with respect to fluorescence in a living body.
  • an array of graded index lenses To manufacture an array of graded index lenses, first prepare as many as the number of arrays of graded index lenses, and place them on a V-groove substrate made of precisely cut glass or crystal. And arrange them. At this time, it is essential that the end surface of the gradient index lens is optically polished, and the length of the lens must be precisely controlled in relation to the focal length. Then, a glass or crystal lid is placed over the array of refractive index distribution type lenses, and the lens is fixed using an ultraviolet-curing adhesive or the like.
  • Fabricating a graded-index lens with different NAs on both sides of the graded-index lens is more complicated than fabricating a regular arrayed graded-index lens as described above. It must be based on a process in which dimensional control is difficult.
  • At least two types of gradient index lenses having different metal element contents and different n 0 are prepared, and these are precisely cut and polished according to the focal length of each NA or the design length.
  • a connection is made by an adhesive or a fusion splicing, etc. to form a gradient index lens having different NAs at both ends. These are made individually by the number of arrays.
  • these NA conversion type gradient index lenses are aligned using a V-groove substrate or the like, covered with a glass plate or the like, and then hardened with an adhesive. In this case, the dimensions must be precisely adjusted in both the lateral and longitudinal directions of the array.
  • the present disclosure is intended to enable an optical component having an NA conversion function to be arrayed without reducing the product yield because it is compact and simple in assembling process.
  • the optical component of the present disclosure is: An optical component using a capillary-type lens array in which a plurality of gradient index lenses are covered with glass in a circumferential direction, wherein the plurality of refractions at one end of the optical component in an optical axis direction of the gradient index lens.
  • the refractive index distribution constant of the gradient index lens is smaller than the refractive index distribution constant of the plurality of gradient index lenses at the other end of the optical component in the optical axis direction of the gradient index lens.
  • An optical connection component with a gradient index lens according to the present disclosure includes: an optical component according to the present disclosure; and a plurality of optical fibers connected to the gradient index lens disposed at the one end of the optical component. Prepare.
  • the optical connection component with a gradient index lens according to the present disclosure includes the optical component according to the present disclosure and a multi-core fiber connected to the other end of the optical component.
  • a method for manufacturing an optical component comprising manufacturing an optical component by connecting a plurality of capillary lens arrays in which the circumferential direction of a plurality of gradient index lenses is covered with glass,
  • the refractive index distribution constant of each of the gradient index lenses provided in the capillary type lens array is equal in the common capillary type lens array, differs for each capillary type lens array, and in the optical axis direction of the gradient index lens.
  • the outer shape of the capillary type lens array in a cross section perpendicular to is the same in each capillary type lens array, and each refractive index distribution type lens provided in the capillary type lens array is predetermined based on the outer shape.
  • Melt-drawing step which is produced by melt-drawing a rod of By connecting the capillary-type lens arrays in the optical axis direction of the gradient-index lens so that the outer shapes of the capillary-type lens array match, each of the gradient-index lenses provided in the capillary-type lens array Connecting, connecting process, Is provided.
  • an optical component having an NA conversion function it is possible to form an optical component having a small size and a simple assembly process without lowering the product yield.
  • 1 shows a first configuration example of an optical component according to the present disclosure.
  • 5 shows a second configuration example of the optical component according to the present disclosure.
  • 5 shows a third configuration example of the optical component according to the present disclosure.
  • 13 shows a fourth configuration example of the optical component according to the present disclosure.
  • 3 shows a first example of a refractive index distribution of a gradient index lens.
  • 7 shows a second example of a refractive index distribution of a gradient index lens.
  • 9 shows a third example of a refractive index distribution of a gradient index lens.
  • 4 shows an example of a ray trajectory in a gradient index lens.
  • FIG. 2 shows a configuration example of an optical component according to the first embodiment.
  • An example in which the optical component of the first embodiment is applied to a first configuration example will be described.
  • An example in which the optical component of the first embodiment is applied to a second configuration example will be described.
  • 2 shows a first example of a refractive index distribution of the gradient index lens according to the first embodiment.
  • 2 shows a second example of a refractive index distribution of the gradient index lens according to the first embodiment.
  • 4 illustrates an example of a ray trajectory of the gradient index lens according to the first embodiment.
  • taper of 2nd Embodiment shows a convex taper, (b) shows a concave taper, (c) shows a linear taper. 4 shows an analysis example of a ray trajectory when a taper angle is changed. 6 shows a configuration example in which optical components according to the first and second embodiments are combined. 13 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to a third embodiment. 13 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to a fourth embodiment. 13 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to a fifth embodiment. 1 illustrates an example of an optical fiber array and a multi-core fiber connected to an optical component according to the present disclosure.
  • the optical component 91 according to the first to fourth configuration examples is an optical component using a capillary type lens array in which a plurality of gradient index lenses 20 are covered with a capillary 10 in a circumferential direction.
  • the capillary 10 is a glass capillary mainly composed of silica such as quartz glass.
  • the refractive index distribution type lens 20 is a cylindrical lens having a refractive index distribution in a radial direction. In the present disclosure, a lens having silica as a main component and a metal component in a concentration distribution is used.
  • the plurality of gradient index lenses 20 are arranged along the long axis direction of the capillary 10.
  • n 2 (r) n 0 2 ⁇ 1- (gr) 2 ⁇
  • n (r) is the refractive index at a position distant from the optical axis by a distance r in the radial direction
  • n 0 is the refractive index on the optical axis
  • g is the refractive index distribution constant.
  • the gradient index lens 20 is transmitted through the gradient index lens 20 from one end P A of the optical component 91 Light converges on the optical axis of the gradient index lens 20 at every 0.5 pitch.
  • one end P A and the other end P B is the end P A and the other end P B of the optical component 91 in the optical axis direction of the respective gradient index lens 20.
  • the refractive index distribution constant g is represented by the following equation.
  • r 1 is the lens radius of the gradient index lens 20.
  • the refractive index distribution constant g increases as the refractive index n 0 on the optical axis increases, and increases as the lens radius r 1 of the refractive index distributed lens 20 decreases. Accordingly, the refractive index n 0 on the optical axis is increased, or the lens radius r 1 of the gradient index lens 20 is decreased, and the refractive index distribution constant g is increased by at least one of the above.
  • the NA of the distributed lens 20 can be effectively increased.
  • the present disclosure provides an optical component 91 with capillary-type lens array is a refractive index distribution constant g A region 90A of the length L A of the end P A to the point P C, and the other end from the point P C P If the refractive index distribution constant length L B of the region 90B to the B is g B, g B is larger than g a. In order to make g B larger than g A , the refractive index n 0 on the optical axis of the region 90B is made larger than that of the region 90A, or the lens radius of the gradient index lens 20 of the region 90B is made larger than that of the region 90A. May also be reduced.
  • n A (r) represents the refractive index distribution of the refractive index distribution type lens 20 at one end P A and the point P C.
  • n 0A represents the refractive index on the optical axis of the GRIN lens 20 at one end P A and the point P C.
  • n B (r) indicates the refractive index distribution of the gradient index lens 20 at the other end P B.
  • n 0B represents the refractive index on the optical axis of the GRIN lens 20 at the other end P B.
  • R A represents a radius of the lens of the plurality of gradient index lens 20 at one end of the optical component 91 P A and the point P C.
  • R B represents the radius of the lens of the plurality of gradient index lens 20 at the other end P B of the optical component 91.
  • the first configuration example of the optical component shown in FIG. 1 is a specific example of the first refractive index distribution example shown in FIG. 5, and the lens radius of the gradient index lens 20 in the regions 90A and 90B is equal.
  • g B is made larger than g A by making n 0B larger than n 0A .
  • the second configuration example of the optical component shown in FIG. 2 is a specific example of the second refractive index distribution example shown in FIG. 6 and the third refractive index distribution example shown in FIG. 7, and the refractive indices of the regions 90A and 90B.
  • the lens radius of the distributed lens 20 has a different constant value.
  • g B is made larger than g A by making R B smaller than R A.
  • n 0A and n 0B can be made equal.
  • the R B smaller than R A, further larger than the n 0B n 0A.
  • the third configuration example of the optical component shown in FIG. 3 and the fourth configuration example of the optical component shown in FIG. 4 are a second refractive index distribution example shown in FIG. 6 and a third refractive index distribution example shown in FIG. Is a tapered shape in which the lens radius of the gradient index lens 20 in the region 90B gradually decreases. That is, the second refractive index distribution example and the third refractive index profile example, by gradually decreasing the r region 90B from R A to R B, and g B larger than g A.
  • the outer diameter of the capillary 10 in the regions 90A and 90B is constant, but in the fourth configuration example of the optical component, the outer diameter of the capillary 10 in the region 90B is also tapered.
  • the manufacturing method of the first configuration example of the optical component to the fourth configuration example of the optical component is arbitrary.
  • the regions 90A and 90B are made as separate capillary lens arrays and connected to each other with an adhesive or melt.
  • a through hole is provided in the capillary 10 and the gradient index lens 20 is fixed in the through hole.
  • the outer diameter of the capillary 10 in the regions 90A and 90B is arbitrary, but is preferably constant from the viewpoint of product yield.
  • FIG. 8 shows an example of a ray trajectory of the gradient index lens 20.
  • the length L A of the region 90A when the optical axis of the GRIN lens 20 at one end P A of the optical component 91 and the light emitting point, transmitted through the gradient index lens 20 from one end P A of the optical component 91 The length of the light exceeds 1/4 pitch at which the focused light starts to converge.
  • the region 90A from one end P A of the optical component 91 to point P C is a constant refractive index distribution constant g A, switching the refractive index distribution constant at the point P C big g B than g A. Thus, it converges the light beam at the other end P B of the optical component 91, effectively increasing the NA.
  • the refractive index distribution constant at the point P C is switched to g B, when the optical axis of the GRIN lens 20 at one end P A of the optical component 91 and the light emitting point, one end of the optical component 91 light transmitted through the gradient index lens 20 from P a is converged in front than 1/2 pitches.
  • the length in the optical axis direction of the gradient index lens 20 of the optical component 91 (L A + L B) is a gradient index lens 20 at one end P A of the optical component 91 to the optical axis when the light-emitting point, than the length from the one end P a of the optical component 91 to the point of light transmitted through the gradient index lens 20 is first convergence (point of 1/2 pitch shown in FIG. 8), short. Therefore, the emission angle at the other end P B is larger than a point of 1/2 pitch, NA is increased.
  • FIGS. 9 and 10 show specific examples of the cross-sectional shape of the optical component according to the present disclosure.
  • FIG. 9 shows an example in which the gradient index lenses 20 are arranged in one row in one capillary 10.
  • the number of gradient index lenses 20 is arbitrary, and may be, for example, four as shown in FIG. 9 or eight as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Alternatively, the number may be any number greater than eight as shown in FIGS. 10C and 10D.
  • the outer shape of the cross section of the capillary 10 is arbitrary.
  • the shape may be a circle as shown in FIGS. 1 to 4, a shape in which a cutout 15 is provided in a part of the outer periphery as shown in FIG. It may be a square as shown in d).
  • the cross-sectional shape of the optical component according to the present disclosure may be a shape of a connector such as an MT (Mechanical Transfer) connector as shown in FIG.
  • the capillary 10 may be provided with a through hole 16 for inserting a guide pin.
  • the present disclosure is compared with the one end P A of the optical component 91, it is possible to increase the NA of the other end P B of the optical component 91.
  • the present disclosure uses a capillary lens array, arraying can be performed without using a glass substrate having a V-shaped groove.
  • the capillary-type lens array of the present disclosure can be manufactured with a high yield by using melt-stretching because the plurality of glass-made refractive index distribution lenses 20 are covered with the glass-made capillary 10. Therefore, the present disclosure enables an optical component having an NA conversion function to be arrayed without increasing the size of the component and reducing the product yield.
  • FIG. 11 shows a configuration example of an optical component according to the present embodiment.
  • the optical component 91 according to this embodiment a plurality of capillary-type lens array 91A, 91B, 91C is, in the optical axis direction of the gradient index lens 20, toward the one end P A of the optical component 91 at the other end P B They are connected in order.
  • Refractive index distribution constant of refractive index distribution type lens 20 provided in the capillary-type lens array 91A is g 21
  • the refractive index distribution constant of refractive index distribution type lens 20 provided in the capillary-type lens array 91B is g 22
  • capillary type refractive index distribution constant of refractive index distribution type lens 20 provided in the lens array 91C is g 23.
  • Refractive index distribution constant g 21, g 22, g 23 is the capillary type lens array 91A, vary 91B, 91, a g 21 ⁇ g 22 ⁇ g 23 .
  • the number of connected capillary type lens arrays is 3 is shown, but the number of connected capillary type lens arrays may be an arbitrary number of 2 or more.
  • one end P A side of the optical component 91 is disposed capillary-type lens array 91A.
  • the capillary lens array 91A functions as a first capillary lens array.
  • Connection surface of the capillary-type lens array 91A and 91B are disposed at a point P C.
  • the capillary lens array 91B functions as a second capillary lens array.
  • FIG. 12 shows an application example of the optical component according to the present embodiment to the first configuration example of the optical component shown in FIG.
  • FIG. 13 shows an application example of the optical component according to the present embodiment to the second configuration example of the optical component shown in FIG.
  • the capillary type lens arrays 91A, 91B, 91C the circumferential direction of the plurality of gradient index lenses 21, 22, 23 is covered with capillaries 11, 12, 13 respectively.
  • the positions of the gradient index lenses 21, 22, and 23 with respect to the outer circumferences of the capillaries 11, 12, and 13 are set so that the optical axes of the gradient index lenses 21, 22, and 23 are arranged on the same straight line. , 91B, and 91C.
  • the interval D 21 between the optical axes of the gradient index lens 21 the interval D 22 between the optical axes of the gradient index lens 22
  • the interval D 23 between the optical axes of the gradient index lens 23 are equal.
  • FIG. 14 shows an example of the refractive indices n 21 , n 22 and n 23 of the gradient index lenses 21 , 22 and 23 shown in FIG.
  • the lens radii R 21 , R 22 , and R 23 of the gradient index lenses 21 , 22 , and 23 are equal, and the outside of the capillaries 11, 12, and 13 are used.
  • the diameters ⁇ 11 , ⁇ 12 and ⁇ 13 are also equal.
  • the refractive indices n 021 , n 022 , and n 023 of the gradient index lenses 21, 22, and 23 on the optical axis increase in the order of the gradient index lenses 21, 22, and 23 (n 211 ⁇ n 022). ⁇ N 023 ).
  • FIG. 15 shows an example of the refractive index distributions n 21 (r), n 22 (r), and n 23 (r) of the gradient index lenses 21, 22 , and 23 shown in FIG.
  • the lens radii R 21 , R 22 , and R 23 of the gradient index lenses 21 , 22 , and 23 become smaller in order, and the capillaries 11 and 12 become smaller.
  • , 13 have the same outer diameter ⁇ 11 , ⁇ 12 , and ⁇ 13 .
  • the refractive indices n 021 , n 022 , n 023 on the optical axis of the gradient index lenses 21, 22, 23 may be equal as shown in FIG. 15 or may be different as shown in FIG. Good.
  • the outer diameters ⁇ 11 , ⁇ 12 , and ⁇ 13 of the capillaries 11, 12 , and 13 are equal, and the positions of the gradient index lenses 21, 22, and 23 with respect to the outer circumference of the capillaries 11, 12 , and 13.
  • the refractive index distribution type lenses 21, 22, and 23 are connected by connecting the capillary type lens arrays 91A, 91B, and 91C so that the outer peripheral shapes of the capillaries 11, 12, and 13 match. be able to.
  • FIG. 16 shows a ray trajectory in a combination in which the refractive index distribution type lenses 21 , 22 , and 23 have the same refractive index on the optical axis shown in FIG. 15 and the lens radius decreases in the order of R 21 , R 22 , and R 23.
  • the lens length in FIG z L
  • a region 3 indicates the gradient index lens 23.
  • the lengths L 1 , L 2 , L 3 of the capillary lens arrays 91A, 91B, 91C are determined in advance according to the ray trajectories.
  • the length L 1 is such that the light the optical axis of the GRIN lens 21 at one end P A of the optical component 91 and the light emitting point begins to converge, longer than 1/4 pitch.
  • L 1 is set such that the distance r C from the optical axis of the incident light from the gradient index lens 21 to the gradient index lens 22 at the point PC is smaller than the lens radius R 22 of the gradient index lens 22. Is set.
  • the length L 2 is such that the distance r D from the optical axis of the incident light from the gradient index lens 22 to the gradient index lens 23 at the point PD is greater than the lens radius R 23 of the gradient index lens 23. It is set to be smaller.
  • the length L 3 is, to the point where light the optical axis of the GRIN lens 21 at one end P A of the optical component 91 and the light emitting point is initially converge at the other end P B or the outside of the optical component 91 It is determined based on the ray trajectory.
  • the incident light considers the light propagating in the outermost peripheral portion farthest from the optical axis among the propagating lights of the gradient index lens 21.
  • the length L 3 has a length before its or converges to the optical axis incident light from the gradient index lens 22 is bent by the gradient index lens 23.
  • the light that the optical axis of the GRIN lens 21 at one end P A of the optical component 91 and the light emitting point can be converged at the other end P B or the outside of the optical component 91.
  • L 3 of the capillary-type lens array 91C, which is disposed at the other end P B of the optical component 91 is 0.1mm or more. This facilitates the fabrication of the capillary lens array 91C in the later-described melt drawing step and the connection of the capillary lens array 91C in the connection step.
  • the method for manufacturing an optical component according to the present embodiment is a method for manufacturing the optical component 91 according to the present embodiment, and includes a melt drawing step and a connection step.
  • the capillary type lens arrays 91A, 91B, 91C shown in FIG. 12 or FIG. 13 are manufactured.
  • the refractive index distribution constants g 21 , g 22 and g 23 of the gradient index lenses 21 , 22 and 23 shown in FIGS. 12 and 13 are different from each other.
  • the glass rods are melted and drawn to individually form the capillary lens arrays 91A, 91B and 91C.
  • the capillary lens arrays 91A, 91B, and 91C are manufactured using melt drawing, the capillary lens arrays 91A, 91B, and 91C can be mass-produced with high yield.
  • providing a gradient index lens having a diameter a is and greater diameter than corresponding to R 21.
  • a plurality of through holes corresponding to the number of arrays on a glass rod provided, insert the gradient index lens having a diameter corresponding to R 21 in each through hole, the outer diameter of the glass rod at [Phi 11 lens radius enabled with the gradient index lens 21 is melt-drawing so that the R 21.
  • the through hole for example, cutting is used.
  • the length of the capillary-type lens array 91A is polished cut into L 1. Thereby, the capillary lens array 91A can be manufactured. The same applies to the capillary lens arrays 91B and 91C.
  • capillary-type lens array 91A shown in FIG. 13
  • capillary lens array 91A, 91B, and glass rod serving as a base material of a capillary having a common outer diameter 91C a diameter corresponding to R 21 and A gradient index lens having a refractive index n 021 on the optical axis is prepared.
  • a plurality of through-holes corresponding to the number of arrays are provided in the glass rod, and a gradient index lens having a refractive index n 021 corresponding to the gradient index lens 21 is inserted into each through-hole.
  • the length of the capillary-type lens array 91A is polished cut into L 1. Thereby, the capillary lens array 91A can be manufactured. The same applies to the capillary lens arrays 91B and 91C.
  • the refractive index distribution type lens prepared in the melt stretching step is preferably manufactured using a VAD (Vapor-Phase Axial Deposition) method, thereby enabling a large base material and performing melt stretching. Even if it is performed, it is possible to make the transmission characteristics hardly affected.
  • VAD Vapor-Phase Axial Deposition
  • capillary-type lens arrays 91A, 91B, and 91C having the same outer shape in a cross section perpendicular to the optical axis direction of the gradient index lenses 21, 22, and 23 are manufactured.
  • the capillary type lens arrays 91A, 91B, and 91C having the same outer diameters ⁇ 11 , ⁇ 12 , and ⁇ 13 shown in FIGS. 12 and 13 are manufactured.
  • the through holes are arranged at predetermined positions based on the outer shapes of the capillaries 11, 12, and 13.
  • the capillary type lens arrays 91A, 91B, and 91C in the production of the capillary type lens arrays 91A, 91B, and 91C, an assembling process is not required, and the dimensional control is easy. Furthermore, in the capillary type lens array 91A, since the plurality of gradient index lenses 21 are fixed with glass without using an adhesive, the adhesive in the capillary type lens array 91A does not peel off. Easy to handle. The same applies to the capillary lens arrays 91B and 91C.
  • the capillary lens arrays 91A, 91B, and 91C are connected to each other in the optical axis direction of the gradient index lenses 21, 22, and 23 so that the outer shapes of the capillary lens arrays 91A, 91B, and 91C match.
  • the connection method of the capillary type lens arrays 91A, 91B, 91C is arbitrary, but for example, adhesion by an adhesive or fusion connection can be used.
  • the arrangement of the gradient index lenses 21, 22, and 23 is determined in advance with reference to the outer shape of the capillaries 11, 12, and 13, the respective refractive indices provided in the capillary lens arrays 91A, 91B, and 91C.
  • Distributed lenses 21, 22, 23 can be connected.
  • the notch 15 is provided at a predetermined position on the outer circumference of the capillaries 11, 12, 13 with respect to the gradient index lenses 21, 22, 23 as shown in FIG.
  • the connection step the capillary-type lens arrays 91A, 91B, and 91C are connected to each other in the optical axis direction of the gradient index lens so that the outer shape and the notch 15 of the capillary-type lens arrays 91A, 91B, and 91C match. I do.
  • the connection of the gradient index lenses 21, 22, and 23 in the connection step can be easily performed.
  • the lens diameter of the gradient index lens 20 may be tapered as in a region 90B shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the optical component according to the present embodiment.
  • the optical component 91 according to this embodiment at least a part, one end P A refractive index toward the other end P B side from the side profile type lens capillary lens array in the optical axis direction of the gradient index lens 20 20 radius of the lens has a taper continuously reduced to R B from R a shown in FIG.
  • the taper can be arranged at any position in the axial direction of the gradient index lens 20.
  • a region 90B shown in FIG. 4 showing an example that is disposed at the other end P B side of the optical component 91.
  • Refractive index profile example of one P A, gradient index lens 20 at the other end P B and the point P C of the optical component 91 is as described in FIG.
  • the ray trajectory of the optical component 91 is as described with reference to FIG.
  • the angle of the taper is arbitrary.
  • the method for manufacturing an optical component according to the present embodiment includes a melt drawing step.
  • a glass rod and a refractive index distribution type lens serving as a base material of the capillary are prepared, and a plurality of through holes according to the number of arrays are provided in the glass rod, and a refractive index distribution type A lens is inserted into each through-hole and melt-stretched.
  • the region 90A is stretched at a constant speed, and the stretching speed in the region 90B is made faster than that in the region 90A.
  • the region 90A is equal to the length L A, polished and cut to the area 90B becomes a length L B.
  • the refractive index distribution type lens prepared in the melt stretching step is manufactured using the VAD method.
  • FIG. 17A shows a form example of the first taper.
  • Embodiment of the first taper is a convex taper reducing the amount of lens radius of the gradient index lens 20 is increased toward the point P C which is disposed at one end P A side to the other P B side is there.
  • the NA can be further increased as described later.
  • FIG. 17B shows a form example of the second taper.
  • Embodiment of the second taper is a concave taper reducing the amount of lens radius of the gradient index lens 20 is decreased toward the point P C which is disposed at one end P A side to the other P B side .
  • the refractive index distribution changes in the constant g B at the other end P B becomes gentle, it is easy to adjust the refractive index distribution constant in polishing the other end P B. Therefore, the manufacture of the optical component 91 becomes easy.
  • FIG. 17C shows an example of the form of the third taper.
  • Embodiment of the third taper is reduced amount of the lens radius of the other end P B side gradient index lens 20 toward the from the point P C which is disposed at one end P A side at a constant linear taper is there.
  • the linear taper facilitates adjustment of the stretching speed in the region 90B in the melt stretching process. Therefore, the manufacture of the optical component 91 becomes easy.
  • FIG. 18 shows an analysis example of the ray trajectory when the amount of reduction in the lens radius of the gradient index lens 20 is changed.
  • L 0 is shown a case where keeping the lens radius of the gradient index lens 20 constant at 0.5 mm.
  • L 0.02 indicates a case where the lens radius of the gradient index lens 20 is reduced by 0.02 mm in the z direction.
  • L 0.05 indicates a case where the lens radius of the gradient index lens 20 is reduced to a constant value of 0.05 mm in the z direction.
  • L 0.069 indicates a case where the lens radius of the gradient index lens 20 is reduced by 0.069 mm in the z direction.
  • n 0 1.477 was used.
  • L 0.02 draws a sharper sine curve than L 0 .
  • the NA can be effectively increased by increasing the reduction amount of the lens radius of the gradient index lens 20.
  • L 0.02 , L 0.05 , and L 0.069 it can be seen that the NA is gradually increased effectively.
  • the ray trajectory is sharply curved. If the taper angle is made steeper than this, the ray may leak out of the gradient index lens 20. As described above, by setting the taper angle close to the limit at which the light ray leaks out of the gradient index lens 20, the NA can be further increased.
  • FIG. 19 shows an example of a combination of the first embodiment and the second embodiment.
  • the optical component 91 shown in FIG. 19 is different from the optical component 91 shown in FIG. 13 described in the first embodiment in FIG. 13 in that the optical component 91 shown in FIG. It is arranged as an array 91D.
  • the refractive index distribution constant and the length of the region 90A provided in the capillary-type lens array 91D is set similarly to the capillary-type lens array 91B to g 22 and L 2.
  • FIG. 20 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to this embodiment.
  • Gradient index lens with optical connection component according to the present disclosure functions as fiber array optical connection component, an optical fiber array 30 is connected to one end P A side of the optical component 91 according to the present disclosure.
  • the optical fiber array 30 is any optical fiber arrays arranged in the optical fiber 31 to the position of the gradient index lens 20 at one end P A of the optical component 91. Intervals of the gradient index lens 20 at one end P A of the optical component 91 is coincident with the spacing of the optical fiber provided in the optical fiber array.
  • the core interval of the optical fibers of the optical fiber array and the optical axis interval of the gradient index lens 20 are 125 ⁇ m.
  • the optical component 91 can adopt any configuration of the above-described embodiment.
  • FIG. 20 shows an example in which the configuration of the region 90B shown in FIG. 4 is adopted as an example of the optical component.
  • the optical component 91 of the present disclosure includes a configuration in which all regions of each of the gradient index lenses 20 have a tapered shape.
  • the optical component 91 has a tapered shape shown in FIG. 4 described in the second embodiment, by drawing, at the other end P B of the optical component 91, not only increasing the NA, the refractive index distribution type The distance between the lenses 20 can be reduced. Therefore, it is possible to distance the gradient index lens 20 at the other end P B of the optical component 91 to produce a light component 91 such that the 20 [mu] m.
  • the fiber array integrally connected to the gradient index lens is an extremely important optical component when extracting an optical image and information including spatial information using an optical fiber.
  • the present disclosure includes a mode in which a multi-core fiber having a core 32 or an optical circuit is connected instead of the optical fiber array 30.
  • FIG. 21 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to this embodiment.
  • Gradient index lens with optical connection component according to the present embodiment functions as a multi-core fiber optical connection component, multi-core fiber 40 is connected to the other end P B of the optical component 91.
  • Multicore fiber 40 is any of a multi-core fiber to the position of the gradient index lens 20 at the other end P B of the optical component 91 is disposed in the core 42. Intervals of the gradient index lens 20 at the other end P B of the optical component 91 is coincident with the spacing of the core 42 included in the multi-core fiber 40.
  • the present disclosure includes a mode in which an optical circuit having a core 42 is connected instead of the multi-core fiber 40.
  • FIG. 22 shows an example of an optical connection component with a gradient index lens according to this embodiment.
  • Gradient index lens with optical connection component according to the present embodiment the optical fiber array 30 is connected to one end PA side of the optical component 91, the multi-core fiber 40 is connected to the other end P B of the optical component 91.
  • the optical fiber array 30 and the multi-core fiber 40 can adopt the same configurations as those of the third and fourth embodiments.
  • the present disclosure can be applied to connection between the multi-core fiber 40 in which the diameter of the core 42 is 10 ⁇ m and the outer diameter is 150 ⁇ m and the optical fiber 31 in which the diameter of the core 32 is 10 ⁇ m and the outer diameter is 125 ⁇ m. . Accordingly, the present disclosure can fan out light from each core 42 included in the multi-core fiber 40 to the individual optical fiber 31 and fan-in light from each optical fiber 31 to the individual core 42.
  • the propagation mode of the optical fiber 31 and the multicore fiber 40 may be a single mode or a multimode.
  • a low-refractive-index layer (not shown) having a lower refractive index than the refractive index of the capillary 10 is disposed between the gradient-index lenses 20.
  • crosstalk in the optical component 91 can be prevented.
  • the low refractive index layer can be formed of an arbitrary member to which an arbitrary substance such as fluorine which lowers the refractive index is added.
  • the low refractive index layer may be arranged at an arbitrary position between the gradient index lenses 20, but is preferably provided around the gradient index lens 20.
  • a low refractive index layer is provided around the base material of the gradient index lens 20, and the low refractive index layer is arranged in a through hole of a glass rod serving as the base material of the capillary 10 and melt-stretched to obtain a low refractive index.
  • the optical component 91 provided with the layer can be manufactured.
  • the multi-core fiber 40 is also preferably a double-clad fiber in which a low-refractive-index layer 43 is disposed around a core 42 in order to prevent crosstalk.
  • the optical fiber 31 is also preferably a double clad fiber in which a low refractive index layer 33 is disposed around the core 32 in order to prevent crosstalk.
  • the present disclosure can be applied to medical / industrial endoscopes, in vivo analysis / observation, imaging of neural responses in the brain, and the information and communication industry.

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Abstract

本開示は、ＮＡ変換機能を有する光部品において、小型かつ組立工程が簡単で製品歩留まりを低下させることなくアレイ化を可能とすることを目的とする。 本開示の光部品（９１）は、複数の屈折率分布型レンズ（２０）の周方向がガラスキャピラリ（１０）で覆われたキャピラリ型レンズアレイを用いた光部品であって、屈折率分布型レンズ（２０）の光軸方向における光部品（９１）の一端（ＰＡ）の複数の屈折率分布型レンズ（２０）の屈折率分布定数（ｇＡ）が、屈折率分布型レンズ（２０）の光軸方向における光部品（９１）の他端（ＰＢ）の複数の屈折率分布型レンズ（２０）の屈折率分布定数（ｇＢ）よりも小さい。

Description

光部品、屈折率分布型レンズ付光接続部品及び光部品の製造方法
　本開示は、複数の屈折率分布型レンズがキャピラリ内に配列されたキャピラリ型レンズアレイを用いた光部品、当該光部品を備える屈折率分布型レンズ付光接続部品、及び光部品の製造方法に関する。
　屈折率分布型レンズは入出射端面が平面でありながらガラスの屈折率を半径方向で連続的に変化させることによって光学レンズとしての機能を備えたものである（例えば、非特許文献１参照。）。屈折率分布型レンズはその長さなどの設計によって容易に出射光を平行ビーム、焦点結像、発散光束などにすることができるため、内視鏡レンズ、生体内エンドマイクロスコープ、２光子顕微鏡、脳内イメージング、レーザやアイソレータ等と光ファイバの結合レンズ、複写機、スキャナー光学系などの広い分野で利用されている。
　一般に顕微鏡などの光学系においては、対物レンズのＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を所定の倍率や分解能にして対象物を観察し、比較的小さなＮＡの接眼レンズで結像させる。屈折率分布型レンズにおける光学系も同様であり、各種ＮＡの屈折率分布型レンズが現在市販されている。これらの異なるＮＡの屈折率分布型レンズを組み合わせて種々の光学装置を組み立てることが可能となっている。
　屈折率分布型レンズのＮＡは式（１）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここでｎ０は屈折率分布型レンズの光軸での屈折率、ｎ１は屈折率分布型レンズの最周辺部において屈折率が最も低い箇所の値である。
　屈折率分布型レンズのＮＡを変える方法としてガラス材料の屈折率を変える方法がある（例えば、特許文献１～３参照。）。つまり式（１）において最周辺部の屈折率ｎ１を固定して、ｎ０を大きくすればＮＡが大きくなり、ｎ０を小さくすればＮＡが小さくなる。ｎ０を変化させる事は屈折率分布型レンズのガラス材料中に含まれる金属元素の量を変えることによって可能となる。このための金属元素としては石英系の屈折率分布型レンズではゲルマニウム、チタン、ジルコン、ボロン、フッ素などであり、多成分系のガラスを用いてイオン拡散法で屈折率分布型レンズを作製する方法では、銀イオン、リチウムイオンなどが代表的である。
　上記のようにＮＡを変化させた屈折率分布型レンズは一般的であるがさらに最近では、単眼の屈折率分布型レンズのみでなく空間的な情報を得るために一次元または二次元のアレイ化された屈折率分布型レンズの必要性が高まっている。ＮＡが変換されかつアレイ化された屈折率分布型レンズは例えば生体内の蛍光について、位置による強度分布を所望の空間分解能で観察する際などに使用される。
　アレイ化された屈折率分布型レンズを作製するには、まずアレイの数だけの屈折率分布型レンズを用意し、これらを精密に切削加工されたガラスまたは結晶などを材料としたＶ溝基板上に置き整列させる。この際屈折率分布型レンズの端面は光学的に研磨されていることが必須でありまたレンズの長さも焦点距離との関連で精密に制御されていなくてはならない。ついでこれらアレイ状になった屈折率分布型レンズの上側からガラスまたは結晶の蓋をかぶせ、紫外線硬化の接着剤などを用いて固定する。
　屈折率分布型レンズの両サイドでＮＡが異なりかつアレイ化された屈折率分布型レンズを作製するには、上記のような通常のアレイ化された屈折率分布型レンズを作製するよりもさらに複雑で寸法制御が難しい工程によらなければならない。
　まず金属元素含有量を変えてｎ０が異なるようにした屈折率分布型レンズを少なくとも２種類以上用意し、これらを各ＮＡの焦点距離または設計の長さに応じて精密に切断研磨し、ＮＡの組み合わせ設計に応じて接着剤または融着接続などで接続して両端でのＮＡが異なる屈折率分布型レンズにする。これらはアレイの数だけ個別に作製する。ついで、Ｖ溝基板などを使ってこれらのＮＡ変換型屈折率分布型レンズを整列させ、ガラス板などで蓋をした後、接着剤で固めるなどの方法によっている。この際、アレイの横方向と長さ方向ともに寸法を精密に合わせなければならない。このため通常の屈折率分布型レンズアレイに比べて製造工程が複雑であり多数の要素部品の組み立てであるため、その寸法を精密にコントロールすることは難しく、製造歩留まりが極めて低いという問題があった。さらには工程が長くその分コストの上昇につながっていた。
特公昭５１－０２１５９４号公報 特公昭５９－０４１９３４号公報 特公平０７－０８８２３４号公報
西沢紘一、「屈折率分布型レンズの光学」、レーザー学会発行「レーザー研究」、第８巻、第５号、ｐｐ．７４８～７５８、（１９８０）
　本開示は、ＮＡ変換機能を有する光部品において、小型かつ組立工程が簡単で製品歩留まりを低下させることなくアレイ化を可能とすることを目的とする。
　本開示の光部品は、
　複数の屈折率分布型レンズの周方向がガラスで覆われたキャピラリ型レンズアレイを用いた光部品であって、前記屈折率分布型レンズの光軸方向における前記光部品の一端の前記複数の屈折率分布型レンズの屈折率分布定数が、前記屈折率分布型レンズの光軸方向における前記光部品の他端の前記複数の屈折率分布型レンズの屈折率分布定数よりも小さい。
　本開示の屈折率分布型レンズ付光接続部品は、本開示の光部品と、前記光部品の前記一端に配置されている前記屈折率分布型レンズに接続されている複数の光ファイバと、を備える。
　本開示の屈折率分布型レンズ付光接続部品は、本開示の光部品と、前記光部品の前記他端に接続されているマルチコアファイバと、を備える。
　本開示の光部品の製造方法は、
　複数の屈折率分布型レンズの周方向がガラスで覆われた複数のキャピラリ型レンズアレイを接続することで光部品を製造する、光部品の製造方法であって、
　前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズの屈折率分布定数が、共通のキャピラリ型レンズアレイ内では等しく、キャピラリ型レンズアレイごとに異なり、かつ、前記屈折率分布型レンズの光軸方向に垂直な断面での前記キャピラリ型レンズアレイの外形は、各キャピラリ型レンズアレイで等しく、かつ、前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズは、前記外形を基準とする予め定められた位置に配置され、かつ、前記キャピラリ型レンズアレイごとに予め定められた長さを有する、前記複数のキャピラリ型レンズアレイを、個々のキャピラリ型レンズアレイごとに、屈折率分布型レンズを配置したガラスのロッドを溶融延伸することで作製する、溶融延伸工程と、
　前記キャピラリ型レンズアレイの前記外形が一致するように、前記キャピラリ型レンズアレイ同士を前記屈折率分布型レンズの光軸方向で接続することで、前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズを接続する、接続工程と、
　を備える。
　本開示によれば、ＮＡ変換機能を有する光部品において、小型かつ組立工程が簡単で製品歩留まりを低下させることなくアレイ化を可能とすることができる。
本開示に係る光部品の第１の構成例を示す。 本開示に係る光部品の第２の構成例を示す。 本開示に係る光部品の第３の構成例を示す。 本開示に係る光部品の第４の構成例を示す。 屈折率分布型レンズの第１の屈折率分布例を示す。 屈折率分布型レンズの第２の屈折率分布例を示す。 屈折率分布型レンズの第３の屈折率分布例を示す。 屈折率分布型レンズでの光線軌跡の一例を示す。 ４本の屈折率分布型レンズが１列に配列されている光部品の断面形状の具体例を示す。 ８本以上の屈折率分布型レンズが配列されている光部品の断面形状の具体例を示す。 第１の実施形態に係る光部品の構成例を示す。 第１の実施形態の光部品の第１の構成例への適用例を示す。 第１の実施形態の光部品の第２の構成例への適用例を示す。 第１の実施形態の屈折率分布型レンズの第１の屈折率分布例を示す。 第１の実施形態の屈折率分布型レンズの第２の屈折率分布例を示す 第１の実施形態の屈折率分布型レンズでの光線軌跡の一例を示す。 第２の実施形態のテーパの形態例であり、（ａ）は凸状のテーパ、（ｂ）は凹状のテーパ、（ｃ）は直線状のテーパを示す。 テーパ角度を変化させた場合の光線軌跡の解析例を示す。 第１及び第２の実施形態に係る光部品の組み合わせた構成例を示す。 第３の実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品一例を示す。 第４の実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品一例を示す。 第５の実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品一例を示す。 本開示の光部品に接続される光ファイバアレイ及びマルチコアファイバの一例を示す。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（基本構成）
　図１～図４に、本開示に係る光部品の第１～第４の構成例を示す。第１～第４の構成例に係る光部品９１は、複数の屈折率分布型レンズ２０の周方向がキャピラリ１０で覆われたキャピラリ型レンズアレイを用いた光部品である。キャピラリ１０は、石英ガラスなどのシリカを主成分とするガラスキャピラリである。屈折率分布型レンズ２０は、半径方向に屈折率分布をもつ円筒状のレンズであり、本開示ではシリカを主成分とするガラスに金属成分を濃度分布させたものを用いる。複数の屈折率分布型レンズ２０は、キャピラリ１０の長軸方向に沿って配置されている。
　屈折率分布型レンズ２０の屈折率ｎの分布は次式で表される。
（数２）
　ｎ２（ｒ）＝ｎ０ ２｛１－（ｇｒ）２｝
　ここで、ｎ（ｒ）は光軸から半径方向に距離ｒ離れた位置での屈折率、ｎ０は光軸上での屈折率、ｇは屈折率分布定数である。
　光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２０の光軸を発光点としたとき、屈折率分布型レンズ２０は、光部品９１の一端ＰＡから屈折率分布型レンズ２０を透過した光が０．５ピッチごとに屈折率分布型レンズ２０の光軸に収束する。ここで、一端ＰＡ及び他端ＰＢは、それぞれ屈折率分布型レンズ２０の光軸方向における光部品９１の一端ＰＡ及び他端ＰＢである。
　屈折率分布型レンズ２０のピッチＰは、無次元の数であり、次式で表される。
（数３）
　Ｐ＝２π／ｇ
　式（３）より、ピッチＰは屈折率分布定数ｇが大きくなるにつれて小さくなることが分かる。
　また屈折率分布定数ｇは、次式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ｒ１は屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径である。
　式（４）より、屈折率分布定数ｇは、光軸上の屈折率ｎ０が大きくなれば大きくなり、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径ｒ１が小さくなれば大きくなることがわかる。したがって、光軸上の屈折率ｎ０を大きくするか、又は屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径ｒ１を小さくし、これらの少なくともいずれかによって屈折率分布定数ｇを大きくすることで、屈折率分布型レンズ２０のＮＡを実効的に大きくすることができる。
　本開示は、キャピラリ型レンズアレイを用いた光部品９１において、一端ＰＡから地点ＰＣまでの長さＬＡの領域９０Ａの屈折率分布定数がｇＡであり、地点ＰＣから他端ＰＢまでの長さＬＢの領域９０Ｂの屈折率分布定数がｇＢである場合、ｇＢがｇＡより大きい。ｇＢをｇＡより大きくするためには、領域９０Ｂの光軸上の屈折率ｎ０を領域９０Ａよりも大きくするか、又は、領域９０Ｂの屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を領域９０Ａよりも小さくすればよい。
　図５～図７に、屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布例を示す。図中における符号は以下のとおりである。ｎＡ（ｒ）は、一端ＰＡ及び地点ＰＣでの屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布を示す。ｎ０Ａは、一端ＰＡ及び地点ＰＣでの屈折率分布型レンズ２０の光軸上での屈折率を示す。ｎＢ（ｒ）は、他端ＰＢでの屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布を示す。ｎ０Ｂは、他端ＰＢでの屈折率分布型レンズ２０の光軸上での屈折率を示す。ＲＡは、光部品９１の一端ＰＡ及び地点ＰＣでの複数の屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を示す。ＲＢは、光部品９１の他端ＰＢでの複数の屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を示す。
　図１に示す光部品の第１の構成例は、図５に示す第１の屈折率分布例の具体例であり、領域９０Ａ及び９０Ｂの屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径が等しい。第１の屈折率分布例では、ｎ０Ｂをｎ０Ａよりも大きくすることで、ｇＢをｇＡよりも大きくする。
　図２に示す光部品の第２の構成例は、図６に示す第２の屈折率分布例及び図７に示す第３の屈折率分布例の具体例であり、領域９０Ａ及び９０Ｂの屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径が異なる一定値を有する。第２の屈折率分布例では、ＲＢをＲＡよりも小さくすることで、ｇＢをｇＡよりも大きくする。第２の屈折率分布例は、図６に示すように、ｎ０Ａ及びｎ０Ｂを等しくすることができる。第３の屈折率分布例では、ＲＢをＲＡよりも小さくし、さらにｎ０Ｂをｎ０Ａよりも大きくする。第３の屈折率分布例は、第２の屈折率分布例に比べてｇＢとｇＡの差をより大きくすることができる。さらに、第３の屈折率分布例では、図７に示すように、ｎＡ（ｒＣ）＝ｎＢ（ｒＣ）＝ｎＣとなる。このため、領域９０Ａからの光をｒＣの位置で領域９０Ｂに入射させることで、地点ＰＣでの光の反射を防ぐことができる。
　図３に示す光部品の第３の構成例及び図４に示す光部品の第４の構成例は、図６に示す第２の屈折率分布例及び図７に示す第３の屈折率分布例の具体例であり、領域９０Ｂの屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径が徐々に小さくなるテーパ状になっている。すなわち、第２の屈折率分布例及び第３の屈折率分布例において、領域９０ＢのｒをＲＡからＲＢに徐々に減少させることで、ｇＢをｇＡよりも大きくする。光部品の第３の構成例では領域９０Ａ及び９０Ｂのキャピラリ１０の外径が一定であるが、光部品の第４の構成例では領域９０Ｂのキャピラリ１０の外径もテーパ状になっている。
　光部品の第１の構成例～光部品の第４の構成例の製造方法は任意である。例えば、領域９０Ａ及び９０Ｂを個別のキャピラリ型レンズアレイとして作製し、接着剤又は溶融にて互いに接続する。個別のキャピラリ型レンズアレイは、例えば、キャピラリ１０に貫通孔を設け、貫通孔内で屈折率分布型レンズ２０を固定する。光部品の第１の構成例～光部品の第３の構成例について、領域９０Ａ及び９０Ｂのキャピラリ１０の外径は任意であるが、製品歩留まりの観点からは一定であることが好ましい。
　図８に、屈折率分布型レンズ２０での光線軌跡の一例を示す。領域９０Ａの長さＬＡは、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２０の光軸を発光点としたとき、光部品９１の一端ＰＡから屈折率分布型レンズ２０を透過した光が収束を始める１／４ピッチを超える長さである。光部品９１の一端ＰＡから地点ＰＣまでの領域９０Ａを一定の屈折率分布定数ｇＡとし、地点ＰＣで屈折率分布定数をｇＡよりも大きなｇＢに切り替える。これにより、光部品９１の他端ＰＢで光線を収束させ、実効的にＮＡを大きくする。
　本開示では、地点ＰＣで屈折率分布定数がｇＢに切り替わるため、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２０の光軸を発光点としたときの、光部品９１の一端ＰＡから当該屈折率分布型レンズ２０を透過した光が、１／２ピッチよりも手前で収束する。すなわち、本開示は、光部品９１の屈折率分布型レンズ２０の光軸方向における長さ（ＬＡ＋ＬＢ）が、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２０の光軸を発光点としたときの、光部品９１の一端ＰＡから当該屈折率分布型レンズ２０を透過した光が最初に収束する点（図８に示す１／２ピッチの地点）までの長さよりも、短い。したがって、他端ＰＢにおける出射角は１／２ピッチの地点より大きく、ＮＡが大きくなる。
　図９及び図１０に、本開示に係る光部品の断面形状の具体例を示す。図９では、１つのキャピラリ１０内に、屈折率分布型レンズ２０が１列に配列されている例を示す。屈折率分布型レンズ２０の本数は任意であり、例えば、図９に示すような４本であってもよいし、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すような８本であってもよいし、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）に示すような８本よりも多い任意の数であってもよい。
　キャピラリ１０の断面における外周形状は任意である。例えば、図１から図４に示すような円形であってもよいし、図９に示すような外周の一部に切り欠き１５が設けられていている形状であってもよいし、図１０（ｄ）に示すような方形であってもよい。
　本開示に係る光部品の断面形状は、図１０（ｄ）に示すようなＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ）コネクタなどのコネクタの形状であってもよい。またキャピラリ１０には、ガイドピンを挿入するための貫通孔１６が設けられていてもよい。
　以上説明したように、本開示は、光部品９１の一端ＰＡに比べ、光部品９１の他端ＰＢのＮＡを大きくすることができる。ここで、本開示は、キャピラリ型レンズアレイを用いているため、Ｖ溝を有するガラス基板を用いることなくアレイ化を行うことができる。さらに、本開示のキャピラリ型レンズアレイは、ガラス製の複数の屈折率分布型レンズ２０がガラス製のキャピラリ１０で覆われているため、溶融延伸を用いることで、歩留まりよく製造することができる。したがって、本開示は、ＮＡ変換機能を有する光部品において、部品を大型化させることなくかつ製品歩留まりを低下させることなくアレイ化を可能にすることができる。
（第１の実施形態）
　図１１に、本実施形態に係る光部品の構成例を示す。本実施形態に係る光部品９１は、複数のキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが、屈折率分布型レンズ２０の光軸方向に、光部品９１の一端ＰＡから他端ＰＢに向けて順に接続されている。キャピラリ型レンズアレイ９１Ａに備わる屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布定数はｇ２１であり、キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂに備わる屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布定数はｇ２２であり、キャピラリ型レンズアレイ９１Ｃに備わる屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布定数はｇ２３である。屈折率分布定数ｇ２１、ｇ２２、ｇ２３は、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１ごとに異なり、ｇ２１＜ｇ２２＜ｇ２３である。本実施形態では接続するキャピラリ型レンズアレイの数が３である場合を示すが、接続するキャピラリ型レンズアレイの数は２以上の任意の数を採用しうる。
　本実施形態では、光部品９１の一端ＰＡ側にはキャピラリ型レンズアレイ９１Ａが配置されている。このため、本実施形態では、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａが第１のキャピラリ型レンズアレイとして機能する。キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ及び９１Ｂの接続面が地点ＰＣに配置されている。このため、本実施形態では、キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂが第２のキャピラリ型レンズアレイとして機能する。
　図１２に、本実施形態に係る光部品の、図１に示す光部品の第１の構成例への適用例を示す。図１３に、本実施形態に係る光部品の、図２に示す光部品の第２の構成例への適用例を示す。キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃは、それぞれ、複数の屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の周方向がキャピラリ１１、１２、１３で覆われている。屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の光軸は同一直線上に配置されるよう、キャピラリ１１、１２、１３の外周に対する屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の位置はキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃで共通している。例えば、屈折率分布型レンズ２１の光軸の間隔Ｄ２１、屈折率分布型レンズ２２の光軸の間隔Ｄ２２、屈折率分布型レンズ２３の光軸の間隔Ｄ２３は等しい。
　図１４に、図１２に示す屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の屈折率ｎ２１、ｎ２２、ｎ２３の一例を示す。図１２に示す光部品の第１の構成例への適用例では、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３のレンズ半径Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３が等しく、キャピラリ１１、１２、１３の外径Φ１１、Φ１２、Φ１３も等しい。屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の光軸上での屈折率ｎ０２１、ｎ０２２、ｎ０２３は、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の順に大きくなっている（ｎ０２１＜ｎ０２２＜ｎ０２３）。
　図１５に、図１３に示す屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の屈折率分布ｎ２１（ｒ）、ｎ２２（ｒ）、ｎ２３（ｒ）の一例を示す。図１３に示す光部品の第２の構成例への適用例では、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３のレンズ半径Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３が順に小さくなっており、キャピラリ１１、１２、１３の外径Φ１１、Φ１２、Φ１３が等しい。屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の光軸上での屈折率ｎ０２１、ｎ０２２、ｎ０２３は、図１５に示すように等しくてもよいが、図１４に示すように異なっていてもよい。
　図１２及び図１３の構成では、キャピラリ１１、１２、１３の外径Φ１１、Φ１２、Φ１３が等しく、キャピラリ１１、１２、１３の外周に対する屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の位置はキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃで共通している。このため、本実施形態では、キャピラリ１１、１２、１３の外周形状が一致するようにキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを接続することで、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３を接続することができる。
　図１６に、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３が図１５に示す光軸上の屈折率が等しく、レンズ半径がＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３の順に小さくなっている組み合わせでの光線軌跡の一例を示す。図中のレンズ長ｚ＝Ｌ１の領域が屈折率分布型レンズ２１を示し、図中のレンズ長ｚ＝Ｌ２の領域が屈折率分布型レンズ２２を示し、図中のレンズ長ｚ＝Ｌ３の領域が屈折率分布型レンズ２３を示す。
　キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、光線軌跡に応じて予め定められる。例えば、長さＬ１は、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２１の光軸を発光点とする光が収束し始めるよう、１／４ピッチよりも長くする。さらに、地点ＰＣにおける屈折率分布型レンズ２１から屈折率分布型レンズ２２への入射光の光軸からの距離ｒＣが、屈折率分布型レンズ２２のレンズ半径Ｒ２２より小さくなるようにＬ１が設定される。
　同様に、長さＬ２は地点ＰＤにおける屈折率分布型レンズ２２から屈折率分布型レンズ２３への入射光の光軸からの距離ｒＤが、屈折率分布型レンズ２３のレンズ半径Ｒ２３より小さくなるように設定される。
　長さＬ３は、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２１の光軸を発光点とする光が光部品９１の他端ＰＢ又はその外側で最初に収束する点までの光線軌跡に基づいて定められる。ここでの入射光は、屈折率分布型レンズ２１の伝搬光のうちの光軸から最も離れた最周辺部を伝搬する光を考慮する。
　また、長さＬ３は、屈折率分布型レンズ２２からの入射光が屈折率分布型レンズ２３で湾曲されて光軸に収束するかその前の長さを有する。これにより、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２１の光軸を発光点とする光を、光部品９１の他端ＰＢ又はその外側で収束させることができる。
　ここで、光部品９１の他端ＰＢに配置されているキャピラリ型レンズアレイ９１Ｃの長さＬ３が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、後述する溶融延伸工程におけるキャピラリ型レンズアレイ９１Ｃの作製及び接続工程におけるキャピラリ型レンズアレイ９１Ｃの接続が容易になる。
　本実施形態に係る光部品の製造方法について説明する。本実施形態に係る光部品の製造方法は、本実施形態に係る光部品９１の製造方法であって、溶融延伸工程と、接続工程と、を備える。
　溶融延伸工程では、図１２又は図１３に示すキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを作製する。図１２及び図１３に示す屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の屈折率分布定数ｇ２１、ｇ２２、ｇ２３は、それぞれ異なる。そこで、ガラスのロッドを溶融延伸することで、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを個別に作製する。本開示は、溶融延伸を用いてキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを作製するため、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを歩留まりよく量産することができる。
　例えば、図１２に示すキャピラリ型レンズアレイ９１Ａの場合、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃに共通の外径を有するキャピラリの母材となるガラスのロッドと、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３に共通のｎ０を有しかつＲ２１に応じた径を有する屈折率分布型レンズを用意する。ここで、本開示では、溶融延伸を用いるため、Ｒ２１に応じた径でありかつそれよりも大きい径を有する屈折率分布型レンズを用意する。そして、ガラスのロッドにアレイの数に応じた複数の貫通孔を設け、Ｒ２１に応じた径を有する屈折率分布型レンズを各貫通孔に挿入し、ガラスのロッドの外径がΦ１１でありかつ屈折率分布型レンズ２１のレンズ半径がＲ２１になるように溶融延伸する。貫通孔は、例えば切削加工を用いる。そして、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａの長さがＬ１になるように切断し研磨する。これにより、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａを作製することができる。キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂ、９１Ｃについても同様である。
　例えば、図１３に示すキャピラリ型レンズアレイ９１Ａの場合、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃに共通の外径を有するキャピラリの母材となるガラスのロッドと、Ｒ２１に応じた径でありかつ光軸上での屈折率がｎ０２１の屈折率分布型レンズを用意する。ここで、本開示では、溶融延伸を用いるため、Ｒ２１＝Ｒ２２＝Ｒ２３に応じた径でありかつそれよりも大きい径を有する屈折率分布型レンズを用意する。そして、ガラスのロッドにアレイの数に応じた複数の貫通孔を設け、屈折率分布型レンズ２１に応じた屈折率ｎ０２１を有する屈折率分布型レンズを各貫通孔に挿入し、ガラスのロッドの外径がΦ１１でありかつ屈折率分布型レンズ２１のレンズ半径がＲ２１＝Ｒ２２＝Ｒ２３になるように溶融延伸する。そして、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａの長さがＬ１になるように切断し研磨する。これにより、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａを作製することができる。キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂ、９１Ｃについても同様である。
　ここで、溶融延伸工程において用意する屈折率分布型レンズは、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ－ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて作製されたものが好ましく、これにより大型の母材が可能になるとともに、溶融延伸を行っても透過特性への影響を受けにくくすることができる。
　また溶融延伸工程では、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の光軸方向に垂直な断面での外形の等しいキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを作製する。例えば、図１２及び図１３に示す外径Φ１１、Φ１２、Φ１３の等しいキャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを作製する。また、ガラスのロッドに複数の貫通孔を設ける際、キャピラリ１１、１２、１３の外形を基準とする予め定められた位置に貫通孔を配置する。
　したがって、本開示は、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの作製において、アレイ化の組立工程が不要であり、寸法制御も容易である。さらに、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ内において、複数の屈折率分布型レンズ２１が接着剤を用いずにガラスで固定されているため、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ内での接着剤はがれが生じることもなく、取り扱いが容易である。キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂ、９１Ｃについても同様である。
　接続工程では、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの外形が一致するように、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ同士を屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の光軸方向で接続する。キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの接続方法は、任意であるが、例えば、接着剤による接着や溶融接続を用いることができる。本実施形態では、キャピラリ１１、１２、１３の外形を基準として屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の配置が予め定められているため、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃに備わる各屈折率分布型レンズ２１、２２、２３を接続することができる。
　本実施形態では、溶融延伸工程において、複数のキャピラリ型レンズアレイのガラスの外周の予め定められた共通の位置に切り欠きを設けることが好ましい。これにより、図９に示すような、キャピラリ１１、１２、１３の外周のうちの、屈折率分布型レンズ２１、２２、２３に対する予め定められた位置に、切り欠き１５を設ける。この場合、接続工程において、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの外形及び切り欠き１５が一致するように、キャピラリ型レンズアレイ９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ同士を屈折率分布型レンズの光軸方向で接続する。これにより、接続工程における屈折率分布型レンズ２１、２２、２３の接続を容易に行うことができる。
　なお、本実施形態のキャピラリ型レンズアレイ９１Ｂ及び９１Ｃの少なくともいずれかは、図３に示す領域９０Ｂのように、屈折率分布型レンズ２０のレンズ径がテーパ状になっていてもよい。
（第２の実施形態）
　図４に、本実施形態に係る光部品の構成例を示す。本実施形態に係る光部品９１は、屈折率分布型レンズ２０の光軸方向におけるキャピラリ型レンズアレイの少なくとも一部に、一端ＰＡ側から他端ＰＢ側に向けて屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径が図６に示すＲＡからＲＢに連続的に縮小するテーパを有する。
　テーパは、屈折率分布型レンズ２０の軸方向の任意の位置に配置しうる。本実施形態では、その一例として、図４に示す領域９０Ｂのように、光部品９１の他端ＰＢ側に配置される例を示す。光部品９１の一端ＰＡ、他端ＰＢ及び地点ＰＣでの屈折率分布型レンズ２０の屈折率分布例は、図６で説明したとおりである。また光部品９１の光線軌跡は図８で説明したとおりである。テーパの角度は任意である。
　本実施形態に係る光部品の製造方法について説明する。本実施形態に係る光部品の製造方法は、溶融延伸工程を備える。本実施形態での溶融延伸工程は、キャピラリの母材となるガラスのロッドと屈折率分布型レンズを用意し、ガラスのロッドにアレイの数に応じた複数の貫通孔を設け、屈折率分布型レンズを各貫通孔に挿入し、溶融延伸する。このとき、領域９０Ａを一定の速度で延伸し、領域９０Ｂでの延伸速度を領域９０Ａよりも速くする。そして、領域９０Ａが長さＬＡになり、領域９０Ｂが長さＬＢになるように切断し研磨する。これにより、本実施形態の光部品９１を作製することができる。
　本実施形態においても、キャピラリ型レンズアレイの作製において、アレイ化の組立工程が不要であり、寸法制御も容易である。さらに、接着剤を用いずに屈折率分布型レンズ２０を配列して固定するため、接着剤はがれが生じることもない。なお、本実施形態においても、溶融延伸工程において用意する屈折率分布型レンズはＶＡＤ法を用いて作製されたものが好ましい。
　図１７（ａ）に、第１のテーパの形態例を示す。第１のテーパの形態例は、一端ＰＡ側に配置されている地点ＰＣから他端ＰＢ側に向けて屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径の縮小量が大きくなる凸状のテーパである。凸状のテーパとすることで、後述するように、ＮＡをより大きくすることができる。
　図１７（ｂ）に、第２のテーパの形態例を示す。第２のテーパの形態例は、一端ＰＡ側に配置されている地点ＰＣから他端ＰＢ側に向けて屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径の縮小量が小さくなる凹状のテーパである。凹状のテーパの場合、他端ＰＢでの屈折率分布定数ｇＢの変化がなだらかになるため、他端ＰＢを研磨する際の屈折率分布定数の調整が容易になる。このため、光部品９１の製造が容易になる。
　図１７（ｃ）に、第３のテーパの形態例を示す。第３のテーパの形態例は、一端ＰＡ側に配置されている地点ＰＣから他端ＰＢ側に向けて屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径の縮小量が一定の直線状のテーパである。直線状のテーパとすることで、溶融延伸工程における領域９０Ｂでの延伸速度の調整が容易になる。このため、光部品９１の製造が容易になる。
　図１８に、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径の縮小量を変化させた場合の光線軌跡の解析例を示す。図１８では、レンズ長ｚが１／４ピッチ以上の領域のみを表示する。Ｌ０は、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を０．５ｍｍで一定に保った場合を示す。Ｌ０．０２は、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を０．０２ｍｍずつｚ方向に一定に縮小した場合を示す。Ｌ０．０５は、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を０．０５ｍｍずつｚ方向に一定に縮小した場合を示す。Ｌ０．０６９は、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径を０．０６９ｍｍずつｚ方向に一定に縮小した場合を示す。Ｌ０、Ｌ０．０２、Ｌ０．０５、Ｌ０．０６９のいずれも、ｎ０＝１．４７７を用いた。
　図１８に示すように、Ｌ０と比較してＬ０．０２は急なサインカーブを描く。このため、屈折率分布型レンズ２０のレンズ半径の縮小量を増加させることで、ＮＡを実効的に大きくすることができることが分かる。また、Ｌ０．０２、Ｌ０．０５、Ｌ０．０６９を比較すると、次第にＮＡが実効的に大きくなっていることが分かる。ただし、Ｌ０．０６９では光線軌跡が急激に湾曲しており、これよりも急激なテーパ角度をつけると、光線が屈折率分布型レンズ２０から漏れ出す可能性がある。このように、光線が屈折率分布型レンズ２０から漏れ出す限界に近いテーパの角度とすることで、ＮＡをより大きくすることができる。
　図１９に、第１の実施形態と第２の実施形態との組み合わせの一例を示す。図１９に示す光部品９１は、第１の実施形態で説明した図１３に示すキャピラリ型レンズアレイ９１Ｂ、９１Ｃに代えて、第２の実施形態に係る図４に示す光部品９１がキャピラリ型レンズアレイ９１Ｄとして配置されている。この構成では、キャピラリ型レンズアレイ９１Ｄに備わる領域９０Ａの屈折率分布定数及び長さは、キャピラリ型レンズアレイ９１Ｂと同様にｇ２２及びＬ２に設定される。
（第３の実施形態）
　図２０に、本実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品の一例を示す。本開示に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品は、ファイバアレイ光接続部品として機能し、本開示に係る光部品９１の一端ＰＡ側に光ファイバアレイ３０が接続されている。
　光ファイバアレイ３０は、光部品９１の一端ＰＡでの屈折率分布型レンズ２０の位置に光ファイバ３１の配置されている任意の光ファイバアレイである。光部品９１の一端ＰＡでの各屈折率分布型レンズ２０の間隔は、光ファイバアレイに備わる光ファイバの間隔と一致している。例えば、光ファイバアレイの光ファイバのコア間隔及び屈折率分布型レンズ２０の光軸の間隔は１２５μｍである。
　光部品９１は、前述の実施形態の任意の構成を採用することができる。図２０では、光部品の一例として、図４に示す領域９０Ｂの構成を採用している例を示す。このように、本開示の光部品９１は、各屈折率分布型レンズ２０の全ての領域がテーパ形状を有する構成を含む。
　特に、第２の実施形態で説明した図４に示すテーパ形状を有する光部品９１では、延伸することで、光部品９１の他端ＰＢにおいて、ＮＡを大きくするだけでなく、屈折率分布型レンズ２０の間隔を狭めることができる。このため、光部品９１の他端ＰＢでの屈折率分布型レンズ２０の間隔が２０μｍになるような光部品９１を作製することができる。このように屈折率分布型レンズと一体接続されたファイバアレイは光ファイバで光学的像や情報を空間情報も含めて抽出する際に極めて重要な光部品となる。
　本開示は、光ファイバアレイ３０に代えて、コア３２を有するマルチコアファイバ又は光回路が接続されている形態を含む。
（第４の実施形態）
　図２１に、本実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品の一例を示す。本実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品は、マルチコアファイバ光接続部品として機能し、光部品９１の他端ＰＢにマルチコアファイバ４０が接続されている。
　マルチコアファイバ４０は、光部品９１の他端ＰＢでの屈折率分布型レンズ２０の位置にコア４２の配置されている任意のマルチコアファイバである。光部品９１の他端ＰＢでの各屈折率分布型レンズ２０の間隔は、マルチコアファイバ４０に備わるコア４２の間隔と一致している。
　本開示は、マルチコアファイバ４０に代えて、コア４２を有する光回路が接続されている形態を含む。
（第５の実施形態）
　図２２に、本実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品の一例を示す。本実施形態に係る屈折率分布型レンズ付光接続部品は、光部品９１の一端ＰＡ側に光ファイバアレイ３０が接続され、光部品９１の他端ＰＢにマルチコアファイバ４０が接続されている。
　光ファイバアレイ３０及びマルチコアファイバ４０は、第３の実施形態及び第４の実施形態と同様の構成を採用することができる。
　本開示は、コア４２の径が１０μｍでありかつ外径が１５０μｍのマルチコアファイバ４０と、コア３２の径が１０μｍでありかつ外径が１２５μｍの光ファイバ３１と、の接続に適用することができる。これにより、本開示は、マルチコアファイバ４０に備わる各コア４２からの光を個別の光ファイバ３１にファンアウトし、各光ファイバ３１からの光を個別のコア４２にファンインすることができる。光ファイバ３１及びマルチコアファイバ４０の伝搬モードはシングルモードであってもよいしマルチモードであってもよい。
　光部品９１は、屈折率分布型レンズ２０同士の間に、キャピラリ１０の屈折率よりも低屈折率の低屈折率層（不図示）が配置されていることが好ましい。これより、光部品９１内でのクロストークを防ぐことができる。
　低屈折率層は、フッ素などの屈折率を下げる任意の物質が添加されている任意の部材で形成することができる。また低屈折率層は、屈折率分布型レンズ２０同士の間の任意の位置に配置されていてもよいが、屈折率分布型レンズ２０の周囲に設けることが好ましい。この場合、屈折率分布型レンズ２０の母材の周囲に低屈折率層を設けた状態で、キャピラリ１０の母材となるガラスロッドの貫通孔に配置し、溶融延伸することで、低屈折率層の設けられた光部品９１を製造することができる。
　図２３に示すように、マルチコアファイバ４０についても、クロストークを防ぐため、コア４２の周囲に低屈折率層４３が配置されている、ダブルクラッドファイバであることが好ましい。また光ファイバ３１についても、クロストークを防ぐため、コア３２の周囲に低屈折率層３３が配置されている、ダブルクラッドファイバであることが好ましい。
　本開示は医療・工業用の内視鏡、生体内分析・観察、脳内神経反応のイメージング、情報通信産業に適用することができる。
１０、１１、１２、１３：キャピラリ
１５：切り欠き
１６：貫通孔
２０、２１、２２、２３：屈折率分布型レンズ
３０：光ファイバアレイ
３１：光ファイバ
３２、４２：コア
３３、４３：低屈折率層
４０：マルチコアファイバ
９０Ａ、９０Ｂ：領域
９１：光部品
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄ：キャピラリ型レンズアレイ

Claims (15)

  1. 　複数の屈折率分布型レンズの周方向がガラスで覆われたキャピラリ型レンズアレイを用いた光部品であって、
    　前記屈折率分布型レンズの光軸方向における前記光部品の一端の前記複数の屈折率分布型レンズの屈折率分布定数が、前記屈折率分布型レンズの光軸方向における前記光部品の他端の前記複数の屈折率分布型レンズの屈折率分布定数よりも小さい、
    　光部品。
  2. 　前記光部品の前記他端の前記複数の屈折率分布型レンズのレンズ半径が、前記光部品の前記一端の前記複数の屈折率分布型レンズのレンズ半径よりも小さい、
    　請求項１に記載の光部品。
  3. 　前記光部品の前記一端での前記複数の屈折率分布型レンズの屈折率分布定数が、前記光部品の前記一端から１／４ピッチまで一定である、
    　請求項１又は２に記載の光部品。
  4. 　前記光部品の前記屈折率分布型レンズの光軸方向における長さが、前記光部品の前記一端での前記屈折率分布型レンズの光軸を発光点としたときの、前記光部品の前記一端から当該屈折率分布型レンズを透過した光が最初に収束する点までの長さよりも、短い、
    　請求項１から３のいずれかに記載の光部品。
  5. 　複数の前記キャピラリ型レンズアレイが前記屈折率分布型レンズの光軸方向に接続されており、
    　複数の前記キャピラリ型レンズアレイのうちの互いに接続されている第１のキャピラリ型レンズアレイ及び第２のキャピラリ型レンズアレイの接続面において、前記第１のキャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズの端面と前記第２のキャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズの端面とが互いに接続されており、
    　前記光部品の前記一端側に配置されている前記第１のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズの屈折率分布定数は、一定であり、かつ、
    　前記光部品の前記他端側に配置されている前記第２のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズの屈折率分布定数は、一定でありかつ前記第１のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズの屈折率分布定数よりも大きい、
    　請求項１から４のいずれかに記載の光部品。
  6. 　前記第１のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズの光軸と前記第２のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズの光軸とは一致し、
    　前記光部品の前記一端での前記屈折率分布型レンズの光軸を発光点としたときの、前記光部品の前記一端から当該屈折率分布型レンズを透過した光の前記接続面での前記第１のキャピラリ型レンズアレイから前記第２のキャピラリ型レンズアレイへの入射光の光軸からの距離が、前記第２のキャピラリ型レンズアレイに備わる屈折率分布型レンズのレンズ半径より小さくなるように、前記第１のキャピラリ型レンズアレイの長さが設定されている、
    　請求項５に記載の光部品。
  7. 　複数の前記キャピラリ型レンズアレイのうちの最も前記光部品の前記他端側に配置されているキャピラリ型レンズアレイの前記屈折率分布型レンズの光軸方向の長さが０．１ｍｍ以上である、
    　請求項５又は６に記載の光部品。
  8. 　前記屈折率分布型レンズの光軸方向における前記キャピラリ型レンズアレイの少なくとも一部に、前記一端側から前記他端側に向けて前記屈折率分布型レンズのレンズ半径が縮小するテーパを有する、
    　請求項１から７のいずれかに記載の光部品。
  9. 　前記テーパは、前記屈折率分布型レンズの光軸の断面形状が凸状のテーパである、
    　請求項８に記載の光部品。
  10. 　前記テーパは、前記屈折率分布型レンズの光軸の断面形状が凹状のテーパである、
    　請求項８に記載の光部品。
  11. 　前記テーパは、前記屈折率分布型レンズの光軸の断面形状が直線状のテーパである、
    　請求項８に記載の光部品。
  12. 　請求項１から１１のいずれかに記載の光部品と、
    　前記光部品の前記一端に配置されている前記屈折率分布型レンズに接続されている複数の光ファイバと、
    　を備える屈折率分布型レンズ付光接続部品。
  13. 　請求項１から１１のいずれかに記載の光部品と、
    　前記光部品の前記他端に接続されているマルチコアファイバと、
    　を備える屈折率分布型レンズ付光接続部品。
  14. 　複数の屈折率分布型レンズの周方向がガラスで覆われた複数のキャピラリ型レンズアレイを接続することで光部品を製造する、光部品の製造方法であって、
    　前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズの屈折率分布定数が、共通のキャピラリ型レンズアレイ内では等しく、キャピラリ型レンズアレイごとに異なり、かつ、前記屈折率分布型レンズの光軸方向に垂直な断面での前記キャピラリ型レンズアレイの外形は、各キャピラリ型レンズアレイで等しく、かつ、前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズは、前記外形を基準とする予め定められた位置に配置され、かつ、前記キャピラリ型レンズアレイごとに予め定められた長さを有する、前記複数のキャピラリ型レンズアレイを、個々のキャピラリ型レンズアレイごとに、屈折率分布型レンズを配置したガラスのロッドを溶融延伸することで作製する、溶融延伸工程と、
    　前記キャピラリ型レンズアレイの前記外形が一致するように、前記キャピラリ型レンズアレイ同士を前記屈折率分布型レンズの光軸方向で接続することで、前記キャピラリ型レンズアレイに備わる各屈折率分布型レンズを接続する、接続工程と、
    　を備える光部品の製造方法。
  15. 　前記溶融延伸工程において、前記複数のキャピラリ型レンズアレイのガラスの外周の予め定められた共通の位置に切り欠きを設け、
    　前記接続工程において、前記キャピラリ型レンズアレイの前記外形及び前記切り欠きが一致するように、前記キャピラリ型レンズアレイ同士を前記屈折率分布型レンズの光軸方向で接続する、
    　請求項１４に記載の光部品の製造方法。
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