JP5369046B2 - 光ファイバアレイ、光スイッチ、光ファイバ及び端面加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバアレイ、光スイッチ、光ファイバ及び端面加工方法に関する。

従来、光アイソレータや光スイッチでは、光ファイバの端面から出力光を取り出し、光ファイバの端面に再び光を入力することが行われている。光の入出力が行われる光ファイバの端面では、反射戻り光の影響を軽減する目的で端面を傾斜させたり、波長選択の目的で端面にフィルタを形成したりすることがある。

例えば、特許文献１では、シングルモード光ファイバの先にグレイデッドインデックス光ファイバとコアレス光ファイバを設けるとともに、コアレス光ファイバの端面を光軸に対して傾斜させている。このグレイデッドインデックス光ファイバは、中心軸から外周に向かって徐々に屈折率が変化したＧＲＩＮレンズ（屈折率分布型レンズ）と等価な構造であり、ここでは、シングルモード光ファイバの光を平行光に変換するコリメータレンズとして機能している。グレイデッドインデックス光ファイバの端面を傾斜させてしまうと、レンズとしての光学特性が変わってしまうため、グレイデッドインデックス光ファイバの先にコアレス光ファイバを接続し、このコアレス光ファイバの端面を光軸に対して傾斜させている。

特開２００６−４７９５１号公報

従来、光の入出力が行われる光ファイバの端面において、反射戻り光の影響を軽減する目的で端面を傾斜させようとすると、端面を斜めに研磨する必要があった。例えば特許文献１では、光ファイバの先に位置するコアレス光ファイバの端面を斜めに研磨する必要があった。

しかし、端面を斜めに研磨する処理は、研磨加工のための工数を要するため、製造コストがかかってしまう。また、端面を斜め研磨する場合に限らず、例えば光ファイバの端面にフィルタを形成する場合などのように、光の入出力が行われる光ファイバの端面を加工する場合には製造コストがかかっている。

本発明は、光の入出力が行われる光ファイバの端面の加工を低コストにすることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、複数の光ファイバと、複数の前記光ファイバを支持する基板と、前記基板に支持された複数の前記光ファイバを押さえるための押さえ板と、前記光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板であって、一方の面が複数の前記光ファイバの端面の側を向き、他方の面が外側に向くように、複数の前記光ファイバの端面に対して固定された平板とを有し、複数の前記光ファイバの端面と前記平板との間に、前記平板を接着固定する接着剤となる屈折率整合剤が充填されており、前記平板の一方の面と前記平板の他方の面とが平行であり、前記基板に傾斜面が形成されており、前記押さえ板に傾斜面が形成されており、前記基板の前記傾斜面及び前記押さえ板の前記傾斜面を固定面として前記平板が固定されることによって、前記平板の一方の面及び他方の面が、複数の前記光ファイバの光軸に対して斜めになるように、前記平板が固定されていることを特徴とする光ファイバアレイである。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、光ファイバの端面の加工を低コストにすることができる。

第１実施形態の光ファイバアレイ１の分解図である。 第１実施形態の光ファイバアレイ１の製造方法のフロー図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、レンズドファイバをＶ溝に載せる手順の説明図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、比較用の説明図である。図４Ｄは、第１実施形態の光ファイバアレイ１における光ファイバの端面の説明図である。 図５Ａは、比較用の図４Ｃの光ファイバの端面を前から見た図である。図５Ｂは、図４Ｃの光ファイバを複数配列させた様子の説明図である。 図６Ａは、第１実施形態の第１変形例の光ファイバアレイ１の分解図である。図６Ｂは、第１変形例における光ファイバの端面の説明図である。 図７Ａは、第２変形例の光ファイバアレイ１の分解図である。図７Ｂは、第２変形例における光ファイバの端面の説明図である。 第２実施形態の光ファイバアレイ１の分解図である。 第２実施形態の光ファイバアレイ１の製造方法のフロー図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、光ファイバアレイ１の使用例の説明図である。図１０Ａは、１×８の光スイッチ３の説明図である。図１０Ｂは、発光レーザモジュール５の説明図である。 光アイソレータ７の説明図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光ファイバと、前記光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板であって、一方の面が前記光ファイバの端面の側を向き、他方の面が外側に向くように、前記光ファイバの端面に対して固定された平板とを有することを特徴とする光ファイバアレイが明らかになる。このような光ファイバアレイによれば、光の入出力が行われる光ファイバの端面の加工を低コストにすることができる。

前記光ファイバを複数備え、前記平板は、一方の面が複数の前記光ファイバの端面の側を向き、他方の面が外側に向くように、複数の前記光ファイバの端面に対して固定されていることが望ましい。これにより、どの光ファイバの出射面（又は入射面）も、その向きを揃えることができる。

前記光ファイバの端面と前記平板との間に、屈折率整合剤が充填されていることが望ましい。これにより、フレネル反射を抑えることができる。

前記屈折率整合剤は、前記平板を接着固定する接着剤であることが望ましい。これにより、平板を接着しながら、屈折率整合剤を充填できる。

前記平板の他方の面が、前記光ファイバの光軸に対して斜めになるように、前記平板が固定されていることが望ましい。これにより、反射戻り光の影響を軽減することができる。

また、前記平板の一方の面と前記平板の他方の面とが平行であり、前記光ファイバの光軸に対して斜めに設けられた固定面に前記平板が固定されていることによって、前記平板の他方の面が、前記光ファイバの光軸に対して斜めになっていることが望ましい。また、前記平板の他方の面は前記平板の一方の面に対して傾斜しており、前記光ファイバの光軸に対して垂直に設けられた固定面に前記平板が固定されていることによって、前記平板の他方の面が、前記光ファイバの光軸に対して斜めになっていることが望ましい。これにより、低コストで反射戻り光の影響を軽減することができる。

成膜処理が施された前記平板が前記光ファイバの端面に対して固定されていることが望ましい。これにより、例えば反射防止膜やフィルターなどを設けることができる。

前記光ファイバは、ＧＲＩＮレンズを有することが望ましい。これにより、平行光を入出力できる。

また、このような光ファイバアレイを備えた光スイッチも明らかになる。このような光スイッチによれば、複数の光ファイバから出射される光の光軸の向きが揃っているため、組立作業が容易になる。

光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板であって、一方の面が前記光ファイバの端面の側を向き、他方の面が外側に向くように、前記光ファイバの端面に対して固定された平板を有することを特徴とする光ファイバが明らかになる。このような光ファイバによれば、光の入出力が行われる光ファイバの端面の加工を低コストにすることができる。

光ファイバを用意する工程と、前記光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板を用意する工程と、前記平板の一方の面が前記光ファイバの端面の側を向き、前記平板の他方の面が外側に向くように、前記光ファイバの端面に対して前記平板を固定する工程とを有することを特徴とする端面加工方法が明らかとなる。このような方法によれば、光ファイバの端面の加工を低コストで行うことができる。

複数の光ファイバが用意され、前記平板の一方の面が前記複数の光ファイバの端面の側に向くように、前記複数の光ファイバの端面に対して前記平板が固定されることが望ましい。これにより、複数の光ファイバの端面を一括して加工できるので、低コストである。

前記平板を固定する工程の前に、前記平板に成膜処理を予め施すことが望ましい。また、成膜装置に複数の平板をセットして、前記複数の平板に対して一度に成膜処理を施すことが望ましい。これにより、光ファイバの端面の加工を低コストで行うことができる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜全体構成＞
図１は、第１実施形態の光ファイバアレイ１の分解図である。

以下の説明において、単に「光ファイバ」と記載した場合は、光を伝搬するコアとその周辺を覆うクラッドから構成されたものを意味するが、光を伝搬する他の部材（例えばＧＲＩＮレンズ）が一体的に融着接続されている場合には、その部材も含めたものを意味する。融着接続以外の方法（例えば接着剤による接着）によって接続された部材は、一体的に融着接続されていないので、「光ファイバ」には含まれないことになる。

また、「光ファイバの端面」とは、光ファイバを伝搬する光が入出力する端面を意味する。例えばシングルモード光ファイバの先にＧＲＩＮレンズが一体的に融着接続されていれば、ＧＲＩＮレンズの端面が「光ファイバの端面」となる。

また、以下の説明では、図に示すように、前後、上下、左右を定義する。すなわち、光ファイバに沿って「前後方向」を定義し、光ファイバから見て端面の側を「前」、逆側を「後」とする。また、複数の光ファイバの並ぶ方向を「左右方向」と定義し、前側から見て「右」と「左」を定義する。また、前後方向及び左右方向と垂直な方向を「上下方向」とし、光ファイバから見てＶ溝の側を「下」、逆側を「上」とする。

光ファイバアレイ１は、複数のレンズドファイバ１０と、Ｖ溝基板２０と、押さえ板３０と、平板４０とを有する。また、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間には、接着剤（不図示）が充填されている。この光ファイバアレイ１は、コリメータアレイとして機能する。

レンズドファイバ１０は、シングルモード光ファイバ１１の先にＧＲＩＮレンズ１２（屈折率分布型レンズ）を設けた光ファイバである。ＧＲＩＮレンズ１２は、中心軸から外周に向かって徐々に屈折率が小さくなっている。グレイデッドインデックス光ファイバも中心軸から外周に向かって徐々に屈折率が小さいので、ＧＲＩＮレンズ１２としてグレイデッドインデックス光ファイバが用いられている。また、ＧＲＩＮレンズ１２がコリメータレンズとして機能するように所定の長さになっている。具体的には、ＧＲＩＮレンズ１２は、ＧＲＩＮレンズ１２内に１周期の定在波が立つのに必要な長さであるピッチ長を（２ｎ＋１）／４倍した長さになっている（なお、ｎ＝０，１，２，・・・）。これにより、シングルモード光ファイバ１１からＧＲＩＮレンズ１２に入射する光は、ＧＲＩＮレンズ１２内で平行光に変換されて、ＧＲＩＮレンズ１２から出力される。逆に、ＧＲＩＮレンズ１２に入射する平行光は、ＧＲＩＮレンズ１２内で収束して、ＧＲＩＮレンズ１２からシングルモード光ファイバ１１に入力される。
なお、レンズドファイバ１０のシングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２は、融着接続されている。シングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２は同じ径（例えば１２５μｍ）であるが、融着点ではファイバ径よりも若干太くなっている。但し、シングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２の径は同じである必要はなく、シングルモード光ファイバ１１よりもＧＲＩＮレンズ１２の径が太くても良い。

Ｖ溝基板２０は、レンズドファイバ１０を配列させるための部材である。Ｖ溝基板２０には、複数のＶ溝２１が形成されている。各レンズドファイバ１０は、Ｖ溝基板２０のＶ溝２１によって支持されて、配列させられる。レンズドファイバ１０におけるシングルモード光ファイバ１１の部分がＶ溝２１によって支持されており、ＧＲＩＮレンズ１２の部分はＶ溝２１から前側に突出している。

Ｖ溝基板２０の前面は、接着面２２になる。図中では接着面２２にハッチングが施されている。この接着面２２に平板４０が接着固定されることになるので、接着面２２は平板４０を固定するための固定面になる。接着面２２は光ファイバの光軸に対して約８度程度斜めになっている。このため、Ｖ溝基板２０の接着面２２に平板４０が接着されると、平板４０が光ファイバの光軸に対して斜めに取り付けられる。

Ｖ溝２１の前側には、接着剤を充填するための受け部２３が形成されている。Ｖ溝２１から突出しているＧＲＩＮレンズ１２は、受け部２３の上に位置している。受け部２３の前後方向の長さは、ＧＲＩＮレンズ１２の長さよりも長くなっている。このため、ＧＲＩＮレンズ１２の先がＶ溝基板２０の接着面２２よりも前に突出することはない。受け部２３に接着剤が充填されることによって、レンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）と平板４０との間に接着剤が充填される。

押さえ板３０は、Ｖ溝基板２０に支持されたレンズドファイバ１０を押さえるための部材である。レンズドファイバ１０の断面を前から見たとき、Ｖ溝２１の２点と押さえ板３０の１点の計３点によってレンズドファイバ１０が固定される。押さえ板３０の前面も接着面３１（固定面）になる。図中では接着面３１にハッチングが施されている。押さえ板３０の接着面３１も、光ファイバの光軸に対して斜めになっている。このため、押さえ板３０の接着面３１に平板４０が接着されると、平板４０が光ファイバの光軸に対して斜めに取り付けられる。

平板４０は、光の入出射面となる内平面４１と外平面４２を有する光透過性の光学部材である。平板４０は石英で構成されており、レンズドファイバ１０を伝搬する光を透過可能である。平板４０の内平面４１はレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の側を向いており、外平面４２は光ファイバアレイ１の外側を向いている。これにより、レンズドファイバ１０を伝搬した光が平板４０を介して外側に出射し、逆に、外側から入射した光が平板４０を介してレンズドファイバ１０に入射する。

平板４０の形状は、左右方向に長い直方体状である。このため、左右方向から見た平板４０の断面は長方形になっており、平板４０の内平面４１と外平面４２は平行になっている。但し、平板４０の形状は、この形状に限られるものではなく、例えば前後方向から見て丸型、台形、菱形などの種々の形状でも良い。

平板４０は、光ファイバの光軸に対して斜めに配置されている。Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１が斜めに形成されているため、これらの接着面に平板４０が接着固定されることによって、平板４０が光軸に対して斜めに配置されている。平板４０の内平面４１及び外平面４２が光軸に対して斜めになっているため、平板４０の端面での反射戻り光の影響を軽減することができる。

Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０は、レンズドファイバ１０と同じ材質の石英から構成されている。これにより、温度変化による伸縮の影響を小さくすることができる。

レンズドファイバ１０、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０は、接着剤によって接着固定されている。また、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間には、接着剤が充填される（図１では接着剤は不図示）。言い換えると、Ｖ溝基板２０の受け部２３には接着剤が充填される。これにより、レンズドファイバ１０の端面と平板４０の内平面４１との間にも接着剤が充填される。

接着剤の屈折率は、レンズドファイバ１０や平板４０の屈折率（石英の屈折率）と同程度に調整されている。言い換えると、接着剤の屈折率は、空気の屈折率よりも、レンズドファイバ１０や平板４０の屈折率と近くなるように調整されている。このため、レンズドファイバ１０の端面と平板４０の内平面４１との間に接着剤を充填することによって、接着剤を充填しない場合と比べてフレネル反射を抑えることができる。つまり、接着剤は、屈折率整合剤を兼ねている。
また、光の損失を抑えるため、接着剤には光の透過性の良いものが用いられる。

第１実施形態によれば、レンズドファイバ１０の端面を斜め研磨する代わりに、平板４０を光ファイバの光軸に対して斜めに配置することによって、反射戻り光の影響を軽減している。言い換えると、第１実施形態では、平板４０を光ファイバの光軸に対して斜めに配置することによって、光ファイバの端面の斜め研磨が不要な構成になっている。

＜製造方法＞
図２は、第１実施形態の光ファイバアレイ１の製造方法のフロー図である。

まず、レンズドファイバ１０を用意する（Ｓ１０１）。既に説明した通り、レンズドファイバ１０では、シングルモード光ファイバ１１の先にＧＲＩＮレンズ１２が融着接続されている。シングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２は同じ径（例えば１２５μｍ）であるが、融着点ではファイバ径よりも若干太くなっている。

なお、レンズドファイバ１０の先にはコアレス光ファイバは不要である。また、レンズドファイバ１０の端面は斜め研磨されていなくて良い。

次に、レンズドファイバ１０をＶ溝基板２０のＶ溝２１に載せる（Ｓ１０２）。既に説明した通り、レンズドファイバ１０におけるシングルモード光ファイバ１１の部分がＶ溝２１によって支持されており、ＧＲＩＮレンズ１２の部分はＶ溝２１から前側に突出している。但し、この段階では、図１に示す状態よりもＧＲＩＮレンズ１２が前側に位置するように、レンズドファイバ１０をＶ溝基板２０のＶ溝２１に載せる。これにより、レンズドファイバ１０のシングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２との融着点は、Ｖ溝２１の前側端部よりも前側に位置している（図３Ａ参照）。

次に、Ｖ溝基板２０と押さえ板３０とでレンズドファイバ１０を把持する（Ｓ１０３）。このとき、まず押さえ板３０をレンズドファイバ１０の上に軽く置き、その後、シングルモード光ファイバ１１を軽く後側に引っ張り、レンズドファイバ１０の前後方向の位置決めを行う。レンズドファイバ１０のシングルモード光ファイバ１１とＧＲＩＮレンズ１２との融着点が若干太くなっているため、シングルモード光ファイバ１１を後側に引っ張ったとき、融着点がＶ溝２１の前側端部にぶつかり、レンズドファイバ１０の前後方向が位置決めされる（図３Ｂ参照）。なお、Ｓ１０２において図１に示す状態よりもＧＲＩＮレンズ１２を前側に位置させたのは、このためである。これにより、複数のレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の前後方向の位置を揃えることができる。

また、上記のＳ１０１〜Ｓ１０３の処理と並行して、平板４０を準備する（Ｓ２０４）。既に説明した通り、用意すべき平板４０は、左右方向に長い直方体状の石英からなる光学部材である。左右方向から見た平板４０の断面は長方形になっており、平板４０の内平面４１と外平面４２は平行になっている。

次に、接着剤を塗布して、レンズドファイバ１０、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０を接着固定する（Ｓ１０５）。Ｖ溝２１とレンズドファイバ１０の間には隙間があるため、この隙間に接着剤が入り込み、Ｖ溝基板２０とレンズドファイバ１０が接着される。また、平板４０の内平面４１がレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の側を向き、外平面４２が光ファイバアレイ１の外側を向くように、レンズドファイバ１０の端面に対して平板４０を接着固定する。このとき、平板４０は、Ｖ溝基板２０の接着面２２及び押さえ板３０の接着面３１に接着固定される。Ｖ溝基板２０の接着面２２及び押さえ板３０の接着面３１が光ファイバの光軸に対して斜めになっているため、平板４０が光ファイバの光軸に対して斜めに接着固定される。これにより、平板４０の内平面４１及び外平面４２が光ファイバの光軸に対して斜めになり、反射戻り光の影響を軽減することができる。

なお、Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１が予め斜めに形成されているため、平板４０を所望の角度（ここでは約８度）でＶ溝基板２０に接着固定することが容易になっている。もし仮にＶ溝基板２０や押さえ板３０の接着面３１が斜めに形成されていなければ、治具などで平板４０を斜めにしながら接着する必要が生じるが、この場合、接着剤の硬化収縮によって平板４０を所望の角度に保つことが難しい。

また、平板４０などを接着固定する際に、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間に接着剤が充填される（受け部２３に接着剤が充填される）。これにより、レンズドファイバ１０の端面と平板４０の内平面４１との間に接着剤が充填され、フレネル反射を抑えることができる。

接着剤には、例えば紫外線硬化型接着剤が用いられる。接着面に接着剤が塗布され、受け部２３の空間に接着剤が充填された後、紫外線が照射されて接着剤が硬化する。但し、紫外線硬化型接着剤の代わりに、熱硬化型接着剤が用いられても良い。

接着剤が固化すれば、図１に示した光ファイバアレイ１が完成する。

第１実施形態の製造方法によれば、光ファイバの端面の斜め研磨が不要であるため、低コストで行うことができる。また、１枚の平板４０を接着固定するだけで複数の光ファイバの端面を一括して加工できるので、工数を減らすことができ、低コストである。

＜比較１＞
図４Ａ〜図４Ｃは、比較用の説明図である。

図４Ａでは、シングルモード光ファイバ１１の先にＧＲＩＮレンズ１２が設けられており、ＧＲＩＮレンズ１２によってシングルモード光ファイバ１１の光が平行光に変換されている。但し、この構成では、ＧＲＩＮレンズ１２の端面が光軸に対して傾斜していないため、端面での反射戻り光が問題になる。

図４Ｂでは、ＧＲＩＮレンズ１２の端面が光軸に対して傾斜している。この構成では、端面での反射戻り光の問題は軽減されたとしても、ＧＲＩＮレンズ１２の中心軸からの距離に応じてＧＲＩＮレンズ１２の長さが異なってしまう。この結果、ＧＲＩＮレンズ１２の光学特性が変わってしまい、ＧＲＩＮレンズ１２がコリメータレンズとしての機能を果たせなくなるため、シングルモード光ファイバ１１の光を平行光に変換できなくなる。

図４Ｃでは、ＧＲＩＮレンズ１２の先にコアレス光ファイバ１３が設けられており、コアレス光ファイバ１３の端面が光軸に対して傾斜している。この構成であれば、端面での反射戻り光の影響が軽減されると共に、ＧＲＩＮレンズ１２はコリメータレンズとして機能できる。但し、この構成では、ＧＲＩＮレンズ１２の先にコアレス光ファイバ１３を接続する必要があるため、融着接続のための工数を要する。また、コアレス光ファイバ１３の端面を斜めに研磨する必要があり、研磨加工のための工数を要する。

図４Ｄは、第１実施形態の光ファイバアレイ１における光ファイバの端面の説明図である。シングルモード光ファイバ１１の先にＧＲＩＮレンズ１２が設けられており、ＧＲＩＮレンズ１２の先に斜め配置された平板４０が接着固定されている。また、ＧＲＩＮレンズ１２と平板４０との間には、屈折率整合剤として機能する接着剤が充填されている。

第１実施形態では、ＧＲＩＮレンズ１２の端面は斜め研磨されておらず、ＧＲＩＮレンズ１２がコリメータレンズとしての機能を果たすことができる。また、ＧＲＩＮレンズ１２の端面を斜めに研磨する必要がないため、研磨加工の工数を減らすことができる。なお、第１実施形態では端面を斜め研磨する代わりに平板４０を斜めに配置して接着固定するだけなので、コアレス光ファイバの融着処理や斜め研磨処理と比べると低コストで行うことができる。

＜比較２＞
図５Ａは、前述の比較用の図４Ｃの光ファイバの端面を前から見た図である。図中の矢印は、端面の向きを示すための記号であり、斜め研磨された端面上の最後部（最も後に位置する縁）から最前部（最も前に位置する縁）に向かう方向を示している。

図５Ｂは、前述の図４Ｃの光ファイバを複数配列させた様子の説明図である。このように、斜め研磨された光ファイバを個々に配置させると、端面の向きがバラバラになってしまう。また、それぞれの光ファイバの端面の向きを精度良く合わせようとすると、加工処理に時間やコストがかかってしまう。

図５Ｃは、前述の図４Ｄの光ファイバアレイ１（第１実施形態の光ファイバアレイ１）における光の出射面（又は入射面）の説明図である。図中の円は、平板４０の外平面４２における光ファイバの光の出射面（又は入射面）を示している。つまり、光ファイバに入出力する光は、図中の円の内部を通過することになる。図中の矢印は、外平面４２における光の出射面（又は入射面）の最後部から最前部に向かう方向を示している。なお、説明の簡略化のため、光ファイバの数を８本から４本に減らしている。

図に示すとおり、第１実施形態では、１枚の平板４０を斜めに配置するだけなので、どの光ファイバの光の出射面（又は入射面）も平板４０の外平面４２上に位置するため、それぞれの光ファイバの光の出射面（又は入射面）は向きが揃っている。そして、第１実施形態の光ファイバアレイ１を用いて光スイッチなどの光部品を構成すれば、それぞれの光ファイバからの出射光（又は入射面）の光軸の向きが揃っているため、光ファイバアレイ１に入出力する光との光軸調整が容易になり、光部品の組立作業が容易になる（後述）。

また、第１実施形態では、１枚の平板４０を斜めに配置して接着固定するだけなので、それぞれの光ファイバの光の出射面（又は入射面）の向きを揃えることが容易である。

＜第１変形例＞
上記の説明では、平板４０の形状は、断面が長方形状であり、内平面４１と外平面４２が平行であった。但し、平板４０の形状は、このような形状に限られるものではない。

図６Ａは、第１実施形態の第１変形例の光ファイバアレイ１の分解図である。図６Ｂは、第１変形例における光ファイバの端面の説明図である。第１変形例では、平板４０の形状は三角柱状である。

Ｖ溝基板２０の接着面２２は、光ファイバの光軸に対して垂直な面になっている。同様に、押さえ板３０の接着面３１も、光ファイバの光軸に対して垂直な面になっている。前述の図１の構成と比較すると、第１変形例では、Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１を斜めに形成する必要がないため、Ｖ溝基板２０と押さえ板３０の形状を簡素化できる。

平板４０は、三角柱状をしている。このため、左右方向から見た平板４０の断面は、三角形になっている。第１変形例においても、平板４０の内平面４１はレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の側を向いており、外平面４２は光ファイバアレイ１の外側を向いている。但し、第１変形例では、平板４０の外平面４２は、内平面４１に対して斜めになっている。

Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１が光ファイバの光軸に垂直であるため、平板４０をＶ溝基板２０及び押さえ板３０に接着固定すると、平板４０の内平面４１は光ファイバの光軸に対して垂直に配置される。一方、平板４０の外平面４２は内平面４１に対して斜めになっているため、平板４０の外平面４２は、光ファイバの光軸に対して斜めに配置される。このため、平板４０の端面での反射戻り光の影響を軽減することができる。

Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間には、接着剤が充填される（図６Ａでは接着剤は不図示）。言い換えると、Ｖ溝基板２０の受け部２３には接着剤が充填される。これにより、レンズドファイバ１０の端面と平板４０の内平面４１との間に接着剤が充填される。

この第１変形例の光ファイバアレイ１によれば、レンズドファイバ１０の端面を斜め研磨する代わりに、平板４０の外平面４２を光ファイバの光軸に対して斜めに配置できる。言い換えると、第１変形例の光ファイバアレイ１は、光ファイバの端面の斜め研磨が不要な構成になっている。

また、この変形例によれば、Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１を斜めに形成しなくても、平板４０の外平面４２を光ファイバの光軸に対して斜めに配置できる。このため、平板４０をＶ溝基板２０や押さえ板３０に接着固定する作業が容易になる。

＜第２変形例＞
図７Ａは、第２変形例の光ファイバアレイ１の分解図である。図７Ｂは、第２変形例における光ファイバの端面の説明図である。第１変形例と比べると、平板４０の形状が異なっている。

第１変形例では、平板４０が三角柱状であるため、平板４０の内平面４１と外平面４２との角度が小さい場合、平板４０が薄くなってしまう。これに対し、第２変形例では、平板４０の形状を台形柱状にしているため、平板４０の内平面４１と外平面４２との角度が小さくても、平板４０を所望の厚さに設定できる。これにより、平板４０を所望の強度に設定できる。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
＜本体構成＞
図８は、第２実施形態の光ファイバアレイ１の分解図である。第２実施形態の平板４０の表面には、反射防止膜４２Ａがコーティングされている。

Ｖ溝基板２０の接着面２２は、光ファイバの光軸に対して垂直な面になっている。同様に、押さえ板３０の接着面３１も、光ファイバの光軸に対して垂直な面になっている。前述の図１の構成と比較すると、第１変形例では、Ｖ溝基板２０の接着面２２と押さえ板３０の接着面３１を斜めに形成する必要がないため、Ｖ溝基板２０と押さえ板３０の形状を簡素化できる。

平板４０は、光の入出射面となる内平面４１と外平面４２を有する光透過性の光学部材である。平板４０の内平面４１はレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の側を向いており、外平面４２は光ファイバアレイ１の外側を向いている。これにより、レンズドファイバ１０を伝搬した光が平板４０を介して外側に出射し、逆に、外側から入射した光が平板４０を介してレンズドファイバ１０に入射する。

平板４０の外平面４２には反射防止膜４２Ａがコーティングされている。図中では反射防止膜４２Ａが形成された面を黒く塗りつぶしている。光ファイバを伝搬する光は、この黒い面を通過することになる。反射防止膜４２Ａは、屈折率の異なる２種類の薄膜を積層したものである。これにより、平板４０の端面での反射戻り光の影響を軽減することができる。

Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間には、接着剤が充填される（図６Ａでは接着剤は不図示）。言い換えると、Ｖ溝基板２０の受け部２３には接着剤が充填される。これにより、レンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）と平板４０の内平面４１との間に接着剤が充填される。

第２実施形態によれば、レンズドファイバ１０の端面に反射防止膜を形成する代わりに、反射防止膜４２Ａを有する平板４０を配置することによって、反射戻り光の影響を軽減している。言い換えると、第２実施形態では、反射防止膜４２Ａを有する平板４０を配置することによって、光ファイバの端面に反射防止膜を形成する処理が不要な構成になっている。

＜製造方法＞
図９は、第２実施形態の光ファイバアレイ１の製造方法のフロー図である。図中のＳ２０１〜Ｓ２０３は、第１実施形態の図２のＳ１０１〜Ｓ１０３と同じであるので、説明を省略する。

第２実施形態では、反射防止膜４２Ａが予めコーティングされた平板４０を用意する（Ｓ２０４）。反射防止膜４２Ａは、蒸着装置などの成膜装置に平板４０をセットし、屈折率の異なる２種類の薄膜を積層することによって形成される。成膜装置が１度に処理できる容積には限りがあるが、成膜処理の対象物は平板４０単体であるため、成膜装置に多数の平板４０をセットすることができる。つまり、成膜装置は多数の平板４０に対して１度に成膜処理を施すことができるので、製造コストを下げることができる。

そして、接着剤を塗布して、レンズドファイバ１０、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０を接着固定する（Ｓ２０５）。Ｖ溝２１とレンズドファイバ１０の間には隙間があるため、この隙間に接着剤が入り込み、Ｖ溝基板２０とレンズドファイバ１０が接着される。また、平板４０の内平面４１がレンズドファイバ１０の端面（ＧＲＩＮレンズ１２の端面）の側を向き、外平面４２が光ファイバアレイ１の外側を向くように、レンズドファイバ１０の端面に対して平板４０を接着固定する。このとき、平板４０は、Ｖ溝基板２０の接着面２２及び押さえ板３０の接着面３１に接着固定される。

また、平板４０などを接着固定する際に、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０によって囲まれた空間に接着剤が充填される（受け部２３に接着剤が充填される）。これにより、レンズドファイバ１０の端面と平板４０の内平面４１との間に接着剤が充填され、フレネル反射を抑えることができる。

第２実施形態の製造方法によれば、光ファイバの端面に反射防止膜を形成する処理が不要であるため、低コストで行うことができる。また、１枚の平板４０を接着固定するだけで複数の光ファイバの端面を一括して加工できるので、工数を減らすことができ、低コストである。

また、第２実施形態では、平板４０をＶ溝基板２０等に接着してから平板４０の外平面４２に反射防止膜４２Ａをコーティングするのではなく、反射防止膜４２Ａが予めコーティングされた平板４０を用意し、このような平板４０をＶ溝基板２０等に接着している。これにより、光が入出力する光ファイバの端面に、反射防止膜４２Ａを低コストで形成できる。

＜比較１＞
反射防止膜４２Ａを有しない平板４０をＶ溝基板２０等に接着してから平板４０に反射防止膜４２Ａを形成することが考えられる。但し、この場合、容積に限りのある成膜装置に光ファイバアレイ１（レンズドファイバ１０、Ｖ溝基板２０、押さえ板３０及び平板４０）をセットする必要があるため、成膜装置が１度に処理できる数が少なくなってしまう。
このため、平板４０をＶ溝基板２０等に接着してから平板４０に反射防止膜４２Ａを形成する方法では、製造コストが高くなってしまう。

＜比較２＞
光ファイバの端面に反射防止膜を直接形成することも考えられる。但し、この場合、反射防止膜を形成する光ファイバの端面の面積は小さいものの、ある程度の長さの光ファイバを成膜装置にセットする必要があるため、成膜装置が１度に処理できる量は少ない。また、光ファイバの端部を例えばフェルールに保持させて、フェルールごと成膜装置にセットする場合には、成膜装置が１度に処理できる量は更に少なくなってしまう。
このため、光ファイバの端面に反射防止膜を直接形成する方法では、製造コストが高くなってしまう。

＜変形例＞
上記の説明では、平板４０に反射防止膜４２Ａが形成されていた。但し、平板４０に形成される薄膜は、これに限られるものではない。例えば、波長選択フィルタが平板４０に形成されていても良いし、他の機能を果たす薄膜が平板４０に形成されても良い。また、薄膜ではなく厚膜であっても良い。

＝＝＝使用例＝＝＝
図１０Ａ及び図１０Ｂは、光ファイバアレイ１の使用例の説明図である。

図１０Ａは、１×８の光スイッチ３の説明図である。光スイッチ３は、固定部３Ａと可動部３Ｂとを有する。固定部３Ａは、前述の光ファイバアレイ１と同様の構成であり、８本の光ファイバが固定されている。可動部３Ｂも、前述の光ファイバアレイ１とほぼ同様の構成であり、１本の光ファイバを保持しつつ、固定部３Ａに対向しながら図中の矢印の方向に移動可能である。

固定部３Ａが前述の光ファイバアレイ１と同様の構成であれば、前述の図５Ｃで説明したように、固定部３Ａのそれぞれの光ファイバの光の出射面（又は入射面）の向きが揃っている。このため、例えば、可動部３Ｂの光ファイバの光軸と、固定部３Ａの図中の１番上及び１番下の２本の光ファイバの光軸との位置を調整するだけで、固定部３Ａの他の光ファイバの光軸との位置も調整することができる。このように、固定部３Ａのそれぞれの光ファイバの光の出射面（又は入射面）の向きが揃っているので、固定部３Ａと可動部３Ｂとの組み立てが容易になる。

また、仮に光ファイバの光の出射面（又は入射面）の向きがバラバラな場合、いくら位置調整しても、固定部３Ａの全ての光ファイバの光軸を可動部３Ｂの光ファイバの光軸に合わせられない場合が生じ得る。この場合、光スイッチの製造時の歩留まりが悪くなってしまう。これに対し、固定部３Ａが前述の光ファイバアレイ１と同様の構成であれば、固定部３Ａのそれぞれの光ファイバの光の出射面（又は入射面）の向きが揃っているため、固定部３Ａの全ての光ファイバの光軸を可動部３Ｂの光ファイバの光軸に合わせることができ、光スイッチ３の製造時の歩留まりが向上する。

図１０Ｂは、発光レーザモジュール５の説明図である。発光レーザモジュール５は、発光レーザアレイ５Ａと、受光側光ファイバアレイ５Ｂとを有する。発光レーザアレイ５Ａは、複数の面発光レーザと、それぞれの面発光レーザに対応して設けられた複数のレンズとから構成されている。受光側光ファイバアレイ５Ｂは、前述の光ファイバアレイ１と同様の構成であり、発光レーザアレイ５Ａに対向して設けられている。

このように、発光レーザモジュール５に前述の光ファイバアレイ１を用いることによって、光スイッチ３の場合と同様に、光部品の組み立てが容易になる。また、発光レーザモジュール５に前述の光ファイバアレイ１を用いることによって、光スイッチ３の場合と同様に、発光レーザモジュール５の製造時の歩留まりが向上する。

以上説明した通り、前述の光ファイバアレイ１を用いることによって、光スイッチ３及び発光レーザモジュール５などの光部品の組み立てが容易になり、光部品を安価に製造することが可能である。
また、前述の光ファイバアレイ１は、比較例の図５Ｂのように端面の向きがバラバラになっていないため、光スイッチ３及び発光レーザモジュール５などの光部品の製造時の歩留まりを向上させることもできる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、例えば以下のように変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

＜光ファイバの配置について＞
前述の実施形態では、複数の光ファイバが左右方向に１列（一次元的）に並んでいた。但し、これに限られるものではない。例えば、複数の光ファイバが並ぶ列を２列に配列するなど、光ファイバを二次元的に配列しても良い。光ファイバを二次元的に配列する場合、例えば複数の光ファイバを円形に配列しても良い。

＜光ファイバの数について＞
前述の実施形態では、複数の光ファイバに対して、平板４０が接着固定されていた。但し、これに限られるものではない。例えば、１本の光ファイバに対して、平板が接着固定されていても良い。

図１１は、このような構成を採用した光アイソレータ７の説明図である。光アイソレータ７は、入射側光ファイバを保持する入射部７Ａと、出射側光ファイバを保持する出射部７Ｂと、光アイソレータ素子７Ｃとを有する。入射部７Ａと出射部７Ｂは、１本の光ファイバに対して平板が接着固定された構成になっている。光アイソレータ素子７Ｃは、入射側光ファイバから出射側光ファイバに向かって光を伝送させるが、出射側光ファイバから入射側光ファイバには光を伝送させない光素子である。

このような光アイソレータ７においても、１本の光ファイバに対して平板が接着固定された構成にすることによって、光スイッチ３の場合と同様に、組み立てが容易になる。

＜光ファイバについて＞
前述の実施形態では、シングルモード光ファイバ１１の先にＧＲＩＮレンズ１２が設けられた光ファイバ（レンズドファイバ１０）が用いられていた。但し、光ファイバの構成は、これに限られるものではない。

例えば、シングルモード光ファイバの先にＧＲＩＮレンズが無くても良い（つまり、光ファイバアレイがコリメータアレイでなくても良い）。このような光ファイバの場合、光路にゴミ等があったり、光軸がずれたりすると接続損失が大きくなってしまう。但し、このような構成であっても、光ファイバの先に斜めに平板を配置したり、光ファイバの先に反射防止膜を有する平板を配置したりすることができる。そして、光ファイバの先に平板を接着固定するだけならば、光の入出力が行われる光ファイバの端面の加工を低コストで行うことができる。

また、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の先ではなく、マルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）、分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）、分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）、偏波保持光ファイバなどの光ファイバの先に平板を接着固定しても良い。また、これらの光ファイバやシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）が１種類で単独で用いられる場合だけでなく、２種類以上の光ファイバが融着接続などにより組み合わされて用いられる場合にも、その光ファイバの先に平板を接着固定しても良い。この場合も、光の入出力が行われる光ファイバの端面の加工を低コストで行うことができる。

＜接着剤について＞
前述の実施形態の接着剤は屈折率整合剤を兼ねており、光ファイバの端面と平板との間に接着剤が充填されていた。但し、光ファイバの端面と平板との間に、接着剤とは別の屈折率整合剤を充填しても良い。この場合、接着剤と屈折率整合剤の両方を用意する必要があるものの、フレネル反射を抑えることができる。

＜接着面について＞
前述の実施形態では、Ｖ溝基板２０と押さえ板３０の両方にそれぞれ接着面が設けられていた。但し、いずれか一方の接着面が設けられていても良い。また、光ファイバの端面に対して平板を接着固定できるのであれば、Ｖ溝基板２０や押さえ板３０とは別の部材に接着面を設けても良い。

＜固定方法について＞
前述の実施形態では、接着剤を用いて、光ファイバの端面に対して平板を接着固定していた。但し、固定方法は、接着に限られるものではなく、他の方法でも良い。但し、接着による固定であれば、簡単な工程で光ファイバの端面に対して平板を固定できるので、低コストで行うことができる。

また、光ファイバの端面に対して平板を直接固定する必要性はなく、間接的に固定しても良い。例えば、光ファイバの側面をＶ溝基板に固定しつつ、平板をＶ溝基板に固定することによって、光ファイバの端面と平板とが間接的に固定されても良い。この場合、光ファイバの端面と平板との間に屈折率整合剤を充填すると良い。

１ 光ファイバアレイ、
３ 光スイッチ、３Ａ 固定部、３Ｂ 可動部、
５ 発光レーザモジュール、５Ａ 発光レーザアレイ、５Ｂ 受光側光ファイバアレイ、
７ 光アイソレータ、７Ａ 入射部、７Ｂ 出射部、７Ｃ 光アイソレータ素子、
１０ レンズドファイバ、１１ シングルモード光ファイバ、１２ ＧＲＩＮレンズ、
１３ コアレス光ファイバ、
２０ Ｖ溝基板、２１ Ｖ溝、２２ 接着面（固定面）、２３ 受け部、
３０ 押さえ板、３１ 接着面（固定面）、
４０ 平板、４１ 内平面、４２ 外平面、４２Ａ 反射防止膜

Claims (7)

1. 複数の光ファイバと、
   複数の前記光ファイバを支持する基板と、
   前記基板に支持された複数の前記光ファイバを押さえるための押さえ板と、
   前記光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板であって、一方の面が複数の前記光ファイバの端面の側を向き、他方の面が外側に向くように、複数の前記光ファイバの端面に対して固定された平板と
   を有し、
   複数の前記光ファイバの端面と前記平板との間に、前記平板を接着固定する接着剤となる屈折率整合剤が充填されており、
   前記平板の一方の面と前記平板の他方の面とが平行であり、
   前記基板に傾斜面が形成されており、前記押さえ板に傾斜面が形成されており、前記基板の前記傾斜面及び前記押さえ板の前記傾斜面を固定面として前記平板が固定されることによって、前記平板の一方の面及び他方の面が、複数の前記光ファイバの光軸に対して斜めになるように、前記平板が固定されている
   ことを特徴とする光ファイバアレイ。
2. 請求項１に記載の光ファイバアレイであって、
   成膜処理が施された前記平板が前記光ファイバの端面に対して固定されていることを特徴とする光ファイバアレイ。
3. 請求項１又は２に記載の光ファイバアレイであって、
   前記光ファイバは、ＧＲＩＮレンズを有することを特徴とする光ファイバアレイ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバアレイを備えた光スイッチ。
5. 複数の光ファイバを用意する工程と、
   複数の前記光ファイバを支持する基板を用意する工程と、
   前記基板に支持された複数の前記光ファイバを押さえるための押さえ板を用意する工程と、
   一方の面と他方の面とが平行であり、前記光ファイバを伝搬する光を透過可能な平板を用意する工程と、
   前記平板の一方の面が複数の前記光ファイバの端面の側を向き、前記平板の他方の面が外側に向くように、複数の前記光ファイバの端面に対して前記平板を固定する工程と
   を有し、
   複数の前記光ファイバの端面と前記平板との間に、前記平板を接着固定する接着剤となる屈折率整合剤を充填させ、
   前記基板に傾斜面が形成されており、前記押さえ板に傾斜面が形成されており、前記基板の前記傾斜面及び前記押さえ板の前記傾斜面を固定面として前記平板が固定されることによって、前記平板の一方の面及び他方の面が、複数の前記光ファイバの光軸に対して斜めになるように、前記平板を固定する
   ことを特徴とする端面加工方法。
6. 請求項５に記載の端面加工方法であって、
   前記平板を固定する工程の前に、前記平板に成膜処理を予め施すことを特徴とする端面加工方法。
7. 請求項６に記載の端面加工方法であって、
   成膜装置に複数の平板をセットして、前記複数の平板に対して一度に成膜処理を施すことを特徴とする端面加工方法。

Images