JP2009237374A - 光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】C,H,Oなどの化合物が光ファイバの端面、特にそのコア部分に付着するのを防止し、光ファイバの光伝搬特性を長期に渡り維持される長寿命の光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジュールを提供する。
【解決手段】光ファイバ部品1は、光を伝搬する光ファイバ10と、その端面10aに接続され、端面10aに異物が付着するのを防止するコアレスファイバ20と、を備える。光ファイバ10とコアレスファイバ20は、コアレスファイバ20の一方の端面20aを光ファイバ10の端面10aに融着して接続されている。光ファイバ10の端面10aにおけるコア部分が空気に曝されなくなる。また、光ファイバ10のコア11での入射光のパワー密度は、コアレスファイバ20が無い場合よりも著しく低減されるので、C,H,Oなどの化合物が光ファイバのコアに付着することが無くなる。
【選択図】図1
【解決手段】光ファイバ部品1は、光を伝搬する光ファイバ10と、その端面10aに接続され、端面10aに異物が付着するのを防止するコアレスファイバ20と、を備える。光ファイバ10とコアレスファイバ20は、コアレスファイバ20の一方の端面20aを光ファイバ10の端面10aに融着して接続されている。光ファイバ10の端面10aにおけるコア部分が空気に曝されなくなる。また、光ファイバ10のコア11での入射光のパワー密度は、コアレスファイバ20が無い場合よりも著しく低減されるので、C,H,Oなどの化合物が光ファイバのコアに付着することが無くなる。
【選択図】図1
Description
本発明は、レーザ顕微鏡、バイオ医療用の分析装置、精密測定装置等に使用されるSHG(第2高調波)、THG(第3高調波)方式の光源に使用する光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジューに関する。
従来、図6に示すような光モジュールが知られている。この光モジュールは、レーザ光、例えば、波長375μm〜波長650μmのレーザ光を生成して出力するレーザモジュール100と、このレーザモジュールに接続された入射側の光ファイバ101と、出射側の光ファイバ102と、光ファイバ101,102間に配置されたコリメート系103と、コリメート系103の2つのコリメートレンズ(集光レンズ)104,105間に配置された光機能部品106とを備える。
ところで、図6に示すような従来の光モジュールでは、入射側の光ファイバ101の端面および出射側の光ファイバ102の端面は、それぞれ空気に曝されているため、各光ファイバ101,102の端面、特にそのコアにC,H,Oの化合物(異物)が付着する。つまり、図6のA部を拡大した図7に示すように、コア107とクラッド108とからなる光ファイバ101の端面101aに、特にそのコア107部分の端面に、C,H,Oの化合物109が付着する。この化合物109の厚さtは100nm程度、その大きさは5μm以下である。
このような化合物109は、使用時間が3000h(時間)位になると、各光ファイバ101,102の端面に付着する。その結果、出射側の光ファイバ102を伝搬する光の強度が極端に落ち、使用不能になる。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、C,H,Oなどの化合物が光ファイバの端面、特にそのコア部分に付着するのを防止し、光ファイバの光伝搬特性が長期に渡り維持される長寿命の光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る光ファイバ部品は、光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバの端面に接続され、該端面に異物が付着するのを防止するコアレスファイバと、を備えることを。
請求項2に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバと前記コアレスファイバは、前記コアレスファイバの一方の端面を前記光ファイバの端面に融着して接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、以下の2つの理由により、C,H,Oなどの化合物が光ファイバの端面、特にそのコア部分に付着するのを防止できる。
(1)光ファイバの端面にコアレスファイバの一方の端面が融着されているので、光ファイバの端面におけるコア部分が空気に曝されなくなる。
(2)コアレスファイバの外径を例えば光ファイバの外径(ファイバ径)Dと同じにした場合、コアレスファイバの長さをL、コアレスファイバの他方の端面の中心からの距離をH(H=D/2)、光ファイバの最大受光角である開口数をNAとしたとき、距離Hは、
となる。
(1)光ファイバの端面にコアレスファイバの一方の端面が融着されているので、光ファイバの端面におけるコア部分が空気に曝されなくなる。
(2)コアレスファイバの外径を例えば光ファイバの外径(ファイバ径)Dと同じにした場合、コアレスファイバの長さをL、コアレスファイバの他方の端面の中心からの距離をH(H=D/2)、光ファイバの最大受光角である開口数をNAとしたとき、距離Hは、
例えば、D=125μm、光ファイバのコア径を4μm(0.002mm)、NA=0.1、L=0.3mmとすると、
H=NA×L=0.03mmとなるので、入射光のビーム面積SHはSH=9×10-4mm2、光ファイバのコア面積SdはSd=(0.002mm)2=4×10-6mm2となり、ビーム面積SHはコア面積Sdの約200倍以上になる。
H=NA×L=0.03mmとなるので、入射光のビーム面積SHはSH=9×10-4mm2、光ファイバのコア面積SdはSd=(0.002mm)2=4×10-6mm2となり、ビーム面積SHはコア面積Sdの約200倍以上になる。
この場合、光ファイバのコアでの入射光のパワー密度は、コアレスファイバが無い場合の入射光のパワー密度の約1/200以下になり、光ファイバのコアに入射する光のパワー密度を著しく低減させることができる。コアに入射する光のパワー密度を著しく低減されるので、C,H,Oなどの化合物が光ファイバのコアに付着することが無くなる。
このように、C,H,Oなどの化合物が光ファイバのコアに付着するのを防止することができるので、光ファイバの光伝搬特性を長期に渡り維持される長寿命の光ファイバ部品を実現できる。
請求項3に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバは、波長375nm以上、波長650nm以下用の光ファイバであることを特徴とする。
請求項4に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバは、波長375nm以上、波長565nm以下用の光ファイバであることを特徴とする。
請求項5に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバは、波長375nm以上、波長488nm以下用の光ファイバであることを特徴とする。
請求項6に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバは、そのコアが石英(SiO2)からなり、そのクラッドが石英(SiO2)にフッ素(F)をドープした単一モード光ファイバであることを特徴とする。
請求項7に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記コアレスファイバの他方の端面は、反射戻り光を防止するために傾斜面になっていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明に係る光ファイバ部品は、前記光ファイバの端面および前記コアレスファイバの一方の端面はそれぞれ凸状曲面に形成されており、前記光ファイバと前記コアレスファイバは、前記コアレスファイバの一方の端面の頂部を前記光ファイバの端面の頂部をなすコア部分に接触させて接続されていることを特徴とする。
請求項9に記載の発明に係る光ファイバ部品は、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の光ファイバ部品を用い、入射側に配置された前記光ファイバ部品と、出射側に配置された前記光ファイバ部品と、入射側の前記光ファイバ部品と出射側の前記光部品との間に配置されたコリメート光学系と、該コリメート光学系を構成する2つの集光レンズの間に配置された光機能部品と、を備えた1組の光学系を1組以上備えていることを特徴とする。
本発明によれば、C,H,Oなどの化合物(異物)が光ファイバの端面、特にそのコア部分に付着するのを防止することができ、光ファイバの光伝搬特性が長期に渡り維持される長寿命の光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジュールを実現することができる。
次に、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は一実施形態に係る光ファイバ部品1の概略構成を示している。
この光ファイバ部品1は、図1に示すように、光を伝搬する光ファイバ10と、光ファイバ10の端面10aに接続され、この端面10aに異物が付着するのを防止するコアレスファイバ20と、を備える。光ファイバ10は、コア11とクラッド12とを単一モード光ファイバである。
図1は一実施形態に係る光ファイバ部品1の概略構成を示している。
この光ファイバ部品1は、図1に示すように、光を伝搬する光ファイバ10と、光ファイバ10の端面10aに接続され、この端面10aに異物が付着するのを防止するコアレスファイバ20と、を備える。光ファイバ10は、コア11とクラッド12とを単一モード光ファイバである。
光ファイバ10とコアレスファイバ20は、コアレスファイバ20の一方の端面20aを光ファイバ10の端面10aに融着して接続されている。コアレスファイバ20は、光ファイバ10と同じ外径(例えば125μm)を有し、光ファイバ10のクラッド12と同じ屈折率を有する。
光ファイバ10は、波長375nm以上、波長650nm以下用の光ファイバである。
光ファイバ10は、波長375nm以上、波長565nm以下用の光ファイバであるのが好ましい。より好ましくは、光ファイバ10は、波長375nm以上、波長488nm以下用の光ファイバである。
光ファイバ10は、波長375nm以上、波長565nm以下用の光ファイバであるのが好ましい。より好ましくは、光ファイバ10は、波長375nm以上、波長488nm以下用の光ファイバである。
また、光ファイバ10は、そのコア11が石英(SiO2)からなり、そのクラッド12が石英(SiO2)にフッ素(F)をドープした単一モード光ファイバである。
このような構成を有する光ファイバ部品1では、以下の2つの理由により、C,H,Oなどの化合物が光ファイバの端面、特にそのコア部分(コア11の端面)に付着するのを防止できる。
(1)光ファイバ10の端面10aにコアレスファイバ20の一方の端面20aが融着されているので、光ファイバ10の端面10aにおけるコア11部分が空気に曝されなくなる。
(2)コアレスファイバ20の外径を例えば光ファイバ10の外径(ファイバ直径)Dと同じにした場合、コアレスファイバ20の長さ(コアレスファイバ長)をL、コアレスファイバ20の他方の端面20bの中心からの距離をH(H=D/2)、光ファイバの最大受光角である開口数をNAとしたとき、距離Hは、
となる。
(1)光ファイバ10の端面10aにコアレスファイバ20の一方の端面20aが融着されているので、光ファイバ10の端面10aにおけるコア11部分が空気に曝されなくなる。
(2)コアレスファイバ20の外径を例えば光ファイバ10の外径(ファイバ直径)Dと同じにした場合、コアレスファイバ20の長さ(コアレスファイバ長)をL、コアレスファイバ20の他方の端面20bの中心からの距離をH(H=D/2)、光ファイバの最大受光角である開口数をNAとしたとき、距離Hは、
また、この光ファイバ部品1では、光源からの光、例えばレーザ光をコアレスファイバ20の他方の端面20b側から入射させて光ファイバ10のコア11に集光させる場合、コアレスファイバ20の他方の端面20bでのビーム面積SHは、
となる。
例えば、D=125μm、光ファイバのコア径を4μm(0.002mm)、NA=0.1、L=0.3mmとすると、
H=NA×L=0.03mmとなるので、入射光のビーム面積SHはSH=9×10-4mm2、光ファイバのコア面積SdはSd=(0.002mm)2=4×10-6mm2となり、ビーム面積SHはコア面積Sdの約200倍以上になる。
H=NA×L=0.03mmとなるので、入射光のビーム面積SHはSH=9×10-4mm2、光ファイバのコア面積SdはSd=(0.002mm)2=4×10-6mm2となり、ビーム面積SHはコア面積Sdの約200倍以上になる。
この場合、光ファイバ10のコア11での入射光のパワー密度は、コアレスファイバ20が無い場合の入射光のパワー密度の約1/200以下になり、光ファイバ10のコア11に入射する光のパワー密度を著しく低減させることができる。コア11に入射する光のパワー密度を著しく低減されるので、C,H,Oなどの化合物が光ファイバ10のコア11に付着することが無くなる。
このように、C,H,Oなどの化合物が光ファイバのコアに付着するのを防止することができるので、光ファイバの光伝搬特性が長期に渡り維持される長寿命の光ファイバ部品を実現できる。
一般的な光ファイバを使う場合、NAは0.1でファイバ直径Dは125μmで、コア径dは、3〜5μmである。
光ファイバ10としてこのような一般的な光ファイバを使う場合、経験的にはコアレスファイバ20の長さLは0.3mm以下で、かつコア面積Sdに対するコアレスファイバ20の端面20bでのビーム面積SHが150倍以上(=パワー密度が150分の1以下)になる。
コアレスファイバ長Lは、0.1mm以上、0.3mm以下の範囲内内で設定される。好ましくは、コアレスファイバ長Lは、0.244 mm以上、0.3mm以下の範囲内で設定される。
次に、図1に示す光ファイバ部品1を用いた光モジュールを図3に基づいて説明する。
図3に示す光モジュール30は、レーザ光、例えば、波長375μm〜波長650μmのレーザ光を生成して出力するレーザモジュール31と、このレーザモジュール31に接続された入射側の光ファイバ10Aと、出射側の光ファイバ10Bと、光ファイバ10A,10B間に配置されたコリメート系32と、コリメート系32の2つのコリメートレンズ(集光レンズ)33,34間に配置された光機能部品35とを備える。
図3に示す光モジュール30は、レーザ光、例えば、波長375μm〜波長650μmのレーザ光を生成して出力するレーザモジュール31と、このレーザモジュール31に接続された入射側の光ファイバ10Aと、出射側の光ファイバ10Bと、光ファイバ10A,10B間に配置されたコリメート系32と、コリメート系32の2つのコリメートレンズ(集光レンズ)33,34間に配置された光機能部品35とを備える。
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・図1に示す光ファイバ部品1では、一方の端面20aと他方の端面20bとが平行であるコアレスファイバ20を用いているが、このコアレスファイバ20に代えて、図4に示すように、その他方の端面を、反射戻り光を防止するために傾斜面、例えば8°程度の傾斜面20cにしたコアレスファイバ20Aを用いてもよい。
・図1に示す光ファイバ部品1では、一方の端面20aと他方の端面20bとが平行であるコアレスファイバ20を用いているが、このコアレスファイバ20に代えて、図4に示すように、その他方の端面を、反射戻り光を防止するために傾斜面、例えば8°程度の傾斜面20cにしたコアレスファイバ20Aを用いてもよい。
・図1に示す光ファイバ1のコアレスファイバ20に代えて、図5に示すように、その他方の端面を凹曲面20dにしたコアレスファイバ20Bを用いてもよい。
・また、図1に示す光ファイバ部品1では、光ファイバ10とコアレスファイバ20は、コアレスファイバ20の一方の端面20aを光ファイバ10の端面10aに融着して接続されているが、本発明はこのような構成の光ファイバ部品に限らない。
例えば、光ファイバの端面およびコアレスファイバの一方の端面はそれぞれ凸状曲面に形成されており、光ファイバとコアレスファイバは、コアレスファイバの一方の端面の頂部を光ファイバの端面の頂部をなすコア部分に接触させて接続されている光ファイバ部品にも本発明は適用可能である。
1:光ファイバ部品
10,10A,10B:光ファイバ
10a:端面
11:コア
12:クラッド
20,20A,20B:コアレスファイバ
20a:一方の端面
20b:他方の端面
20c:傾斜面
20d:凹曲面
30:光モジュール
32:コリメート系
33,34:コリメートレンズ
10,10A,10B:光ファイバ
10a:端面
11:コア
12:クラッド
20,20A,20B:コアレスファイバ
20a:一方の端面
20b:他方の端面
20c:傾斜面
20d:凹曲面
30:光モジュール
32:コリメート系
33,34:コリメートレンズ
Claims (9)
- 光を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバの端面に接続され、該端面に異物が付着するのを防止するコアレスファイバと、を備えることを特徴とする光ファイバ部品。 - 前記光ファイバと前記コアレスファイバは、前記コアレスファイバの一方の端面を前記光ファイバの端面に融着して接続されていることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ部品。
- 前記光ファイバは、波長375nm以上、波長650nm以下用の光ファイバであることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ部品。
- 前記光ファイバは、波長375nm以上、波長565nm以下用の光ファイバであることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ部品。
- 前記光ファイバは、波長375nm以上、波長488nm以下用の光ファイバであることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ部品。
- 前記光ファイバは、そのコアが石英(SiO2)からなり、そのクラッドが石英(SiO2)にフッ素(F)をドープした単一モード光ファイバであることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一つに記載の光ファイバ部品。
- 前記コアレスファイバの他方の端面は、反射戻り光を防止するために傾斜面になっていることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一つに記載の光ファイバ部品。
- 前記光ファイバの端面および前記コアレスファイバの一方の端面はそれぞれ凸状曲面に形成されており、前記光ファイバと前記コアレスファイバは、前記コアレスファイバの一方の端面の頂部を前記光ファイバの端面の頂部をなすコア部分に接触させて接続されていることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ部品。
- 請求項1乃至8のいずれか一つに記載の光ファイバ部品を用い、
入射側に配置された前記光ファイバ部品と、出射側に配置された前記光ファイバ部品と、入射側の前記光ファイバ部品と出射側の前記光部品との間に配置されたコリメート光学系と、該コリメート光学系を構成する2つの集光レンズの間に配置された光機能部品と、を備えた1組の光学系を1組以上備えていることを特徴とする光モジュール。
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