JP4853648B2 - 光デバイス - Google Patents

Description

本発明は、光通信システムに用いられる光合分波器、光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光利得等価器等の光デバイス、及び、当該光デバイスに用いられるレンズアッセンブリに関する。

この種の光デバイスとしては、円筒状の収容スリーブの内部に、２つのレンズが光機能部品（光学フィルタ、光アイソレータコア等）を介して対向するように接着剤等で固定されたレンズアッセンブリが組み込まれるのが通例である。そして、光ファイバの端部が固定された毛細管が、このレンズアッセンブリの収容スリーブの内部に挿入された状態で、接着剤等で固定されたものが知られている（例えば、下記の特許文献１）。レンズは、光ファイバから出射された光を平行光にし、また、平行光を集光して光ファイバに入射させる機能を有するものである。レンズとしては、屈折率分布型の円柱状レンズ（いわゆるＧＲＩＮレンズ：一端は光軸と直交する垂直面、他端は傾斜面にする場合が多い）、同一の曲率中心を有する２つの部分球面状のレンズ面を両端に設けた均一屈折率の円柱状レンズ（いわゆるドラムレンズ）、部分球面状のレンズ面を一端に設けた均一屈折率の円柱状レンズ（いわゆるＣレンズ：他端は傾斜面にする場合が多い）、非球面レンズ等が用いられる。

特開２００２−１８２０６１号公報

上記の特許文献１に開示されているように、レンズ同士が光機能部品を介して対向するように収容スリーブ（保護チューブ）の内部に固定したレンズアッセンブリを備えた光デバイスでは、良好な光学特性を確保するために、レンズアッセンブリと、レンズアッセンブリに固定される毛細管とを、最適な光学調芯状態となるようにそれぞれの位置を調整する必要がある。特にレンズアッセンブリにおいては、光ファイバとの関係から最適な光学調芯状態を実現する上で、２つのレンズを収容スリーブに対して正確に位置調整して固定することが必要となる。そのため、このレンズの位置調整を可能にするために、収容スリーブの内周面と、各レンズの外周面との間に比較的大きな隙間（直径差）を確保して対応するのが通例である。その結果、各レンズの外周を収容スリーブの内周面に接着剤で固定する際、上記隙間に比較的多量の接着剤が入ることになり、該接着剤の硬化収縮や経年劣化に起因して位置調整されたレンズの固定位置に変位が生じ、完成品である光デバイスの光学特性や耐候性等の性能面において、高い信頼性が得られない場合があった。

特に、近年、光通信の分野では、マルチメディア情報社会の進展に伴い、高速度光通信や、波長多重通信（ＷＤＭ）、高密度波長多重通信（ＤＷＤＭ）などの必要性が高まっており、これら通信システムに用いられる光デバイスに対して、より高エネルギーの光が入出力される条件下での信頼性向上が要求されるようになってきた。この種の光デバイスにおける比較的多量の接着剤の使用は、高エネルギーの入出力光に起因する光デバイスの温度上昇に伴い、接着剤の熱劣化の懸念を増大させることになる。したがって、上記のレンズの固定位置に変位が生じるという問題がより顕著に現れることになる。

また、収容スリーブの内部でレンズを位置調整して、収容スリーブの内周に接着剤で固定する作業自体にも、面倒且つ煩雑な作業が強いられることになる。したがって、収容スリーブの内周面にレンズを固定するまでの工程数が不当に増大するなどして、結果的に完成品である光デバイスの製造コストが高くなる。

本発明の課題は、光学特性や耐候性等の性能面において、高い信頼性が得られる光デバイスを提供することである。

本発明の他の課題は、製造コストを低減できる光デバイスを提供することである。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る光デバイスは、一端面に球面部をそれぞれ有する第１レンズ及び第２レンズと、光機能部品と、該光機能部品を収容する収容スリーブとを備えたレンズアッセンブリを有し、前記収容スリーブの両端部に、光ファイバが挿入固定された毛細管を保持した第１保持スリーブ及び第２保持スリーブをそれぞれ固定してなる光デバイスであって、前記第１レンズが、その球面部を前記収容スリーブの一端側開口縁部に当接させた状態で該収容スリーブに固定され、且つ、前記第２レンズが、その球面部を前記収容スリーブの他端側開口縁部に当接させた状態で該収容スリーブに固定されると共に、前記第１保持スリーブの端面が、前記収容スリーブの一端面に固定され、且つ、前記第２保持スリーブの端面が、前記収容スリーブの他端面に固定されていることに特徴づけられる。なお、ここでいう光機能部品とは、光学フィルタ（バンドパスフィルタ、長波長透過／反射フィルタ、短波長透過／反射フィルム、補正用利得等価フィルタ等）や光アイソレータコア等を意味する（以下、同様）。

このような構成によれば、第１レンズ及び第２レンズのそれぞれの球面部の曲率中心を、収容スリーブの内周の中心軸に容易に一致させることができる。すなわち、各レンズの球面部を収容スリーブの開口縁部に当接させるだけで、その球面部の曲率中心を収容スリーブの内周の中心軸上に精度よく調芯することができる。また、収容スリーブの内周面とレンズの外周面との間に大きな隙間を確保して調芯する場合に比して、レンズを固定するために必要な接着剤の量を大幅に少なくすることができる。したがって、かかるレンズアッセンブリを光デバイスに組み込めば、接着剤の硬化収縮や経年劣化に起因する光デバイスの光学特性や耐候性等の低下を抑制しつつ最適な光学調芯状態を確保できるので、信頼性の高い光デバイスを構築することができる。すなわち、かかるレンズアッセンブリを、光合分波器、光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、光利得等価器等の光デバイスに組み込んだ場合には、光学特性や耐候性等の性能面において、高い信頼性を得ることができる。

また、各レンズは、それぞれの球面部を収容スリーブの開口縁部に当接するだけで、最適な位置に調芯されるので、レンズの調芯作業に面倒且つ煩雑な作業を強いられることはない。したがって、かかるレンズアッセンブリを光デバイスに組み込めば、上述の性能面における高い信頼性に加え、製造コストの低減をも同時に図ることができる。

なお、この場合には、第１レンズと第２レンズとが、共通の収容スリーブの両端開口縁部に固定されることになることになるので、この収容スリーブの軸方向寸法を管理することにより、第１レンズ及び第２レンズの相互間隔を簡易に精度よく設定することができる。

上記の構成において、前記収容スリーブの内周に内スリーブが嵌合されており、該内スリーブは、その一端側開口縁部を前記第１レンズ又は前記第２レンズのいずれか一方の球面部に当接させた状態で、該球面部又は前記収容スリーブの内周面のうち少なくとも一方に固定され、且つ、前記光機能部品は、前記内スリーブの他端面に固定されていることが好ましい。

このようにすれば、収容スリーブ、内スリーブ及び光機能部品のそれぞれの寸法（収容スリーブの軸方向における寸法）をそれぞれ管理するだけで、第１レンズ、第２レンズ、および光機能部品のそれぞれの相互間距離を簡易に精度よく設定することができる。なお、内スリーブの内部空間が光の光路となるので、内スリーブの端面に光機能部品を接着剤で固定する場合でも、この接着剤が光路中に入ることを可及的に抑制することができる。

上記の構成において、前記第１レンズが、前記第１保持スリーブの内周面から離間し、且つ、前記第２レンズが、前記第２保持スリーブの内周面から離間していることが好ましい。

以上の構成において、前記第１レンズ及び前記第２レンズは、上述したドラムレンズや、Ｃレンズであってもよいが、球レンズの一部を平面部に加工して製作されたもの（以下、このようにして製作されたレンズを「半球状レンズ」という）であることが好ましい。

このようにすれば、第１レンズの球面部及び第２レンズの球面部を、比較的容易に精度よく加工することができ、各レンズの最適な光学調芯状態をより確実に得ることができる。また、半球状レンズは、レンズアッセンブリを光デバイスに組み込んだ状態で、同じ屈折率と同じ焦点距離を有するドラムレンズに比べて、光ファイバの先端との間の空隙量を大きくすることができるので、光ファイバへと反射戻り光の影響を低減する上で有利である。また、平面部が光ファイバの光軸と直交するように半球状レンズを配置することにより、その平面部において該レンズを透過する光の屈折による光軸の傾きズレを防止又は抑制することができる。

この半球状レンズは、上記の平面部と、球レンズの球面の一部がそのまま残された球面部（部分球面）とを有している。球面部の球面頂点から曲率中心（Ｏ：元となる球レンズの球面中心）を通って平面部に至る線分の長さ（Ｌ）は、球面部の曲率半径（Ｒ：元となる球レンズの半径）と同じか、それよりも大きいことが好ましい。このようにすれば、球面部と平面部との境界に鋭角部が形成されなくなるので、半球状レンズに欠け等の損傷が生じにくくなる。なお、平面部は上記の線分と直交する面となる。

上記の半球状レンズは、ＧＲＩＮレンズ等に比べ、球面部の曲率半径（Ｒ：元となる球レンズの半径）や上記線分の長さ（Ｌ）等のレンズ形状や素材（材料の種類や組成）を変えるだけで、その光学特性を容易に変更できるという利点がある。また、素材となる球レンズが高精度で作製できるので、この球レンズを加工して得られた半球状レンズは精度が高く、しかも比較的安価に作製することができる。

本発明によれば、光学特性や耐候性等の性能面において、高い信頼性が得られる光デバイスを提供することができる。

また、本発明によれば、製造コストを低減して、より安価な光デバイスを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、第１の実施形態に係る光デバイス１の概略構成を示す横断面図であって、図１（ｂ）は、この光デバイス１の概略構成を示す縦断面図である。同図に示すように、この光デバイス１は、２芯のコリメータと単芯のコリメータとを組み合わせたもので、波長多重通信（ＷＤＭ）等に用いることができる。

光デバイス１は、第１毛細管アッセンブリ２と、第２毛細管アッセンブリ３と、レンズアッセンブリ４とを主要な要素として構成される。

第１毛細管アッセンブリ２は、２芯の内孔に２本の光ファイバ５、６がそれぞれ接着剤で固定されたガラス製の毛細管７と、毛細管７の外周に同軸状に外挿され、接着剤等で固定されたガラス製の保持スリーブ（毛細管保持部材）８とを備えている。光ファイバ５、６の先端面５ａ、６ａ及び毛細管７の先端面７ａは、光ファイバ５、６の光軸に対して傾斜した同一傾斜面に研磨加工され、これにより光ファイバ５、６の先端での反射戻り光が抑制されるようになっている（図１（ａ）参照）。また、光ファイバ５、６の先端面５ａ、６ａには、反射防止膜が形成されている。保持スリーブ８の一方の端面８ａは、光ファイバ５、６の光軸と直交する面に形成され、その直角度は、例えば、光ファイバ５、６の光軸を法線とする幾何学的な理想平面に対して±０．５度以下、好ましくは±０．２度以下の精度で管理される。

第２毛細管アッセンブリ３は、単芯の内孔に１本の光ファイバ９が接着剤で固定されたガラス製の毛細管１０と、毛細管１０の外周に同軸状に外挿され、接着剤等で固定されたガラス製の保持スリーブ１１とを備えている。光ファイバ９の先端面９ａ及び毛細管１０の先端面１０ａは、光ファイバ９の光軸に対して傾斜した同一傾斜面に研磨加工され、これにより光ファイバ９の先端での反射戻り光が抑制されるようになっている（図１（ａ）参照）。また、光ファイバ９の先端面９ａには、反射防止膜が形成されている。保持スリーブ１１の一方の端面１１ａは、光ファイバ９の光軸と直交する平面に形成され、その直角度は、例えば、光ファイバ９の光軸を法線とする幾何学的な理想平面に対して±０．５度以下、好ましくは±０．２度以下の精度で管理される。

レンズアッセンブリ４は、第１毛細管アッセンブリ２の光ファイバ５、６の先端面５ａ、６ａと空隙を介して対向する第１レンズ１２と、第２毛細管アッセンブリ３の光ファイバ９の先端面９ａと空隙を介して対向する第２レンズ１３と、第１レンズ１２と第２レンズ１３との間に介装された光機能部品、例えば光学フィルタ、特にバンドパスフィルタ１４と、これら部品を収容するガラス製の収容スリーブ１５とを主要な要素として構成される。

図２に拡大して示すように、この実施形態において、第１レンズ１２は、球レンズの一部を平面部に加工して製作されたレンズであり（半球状レンズ）、球レンズの一部を研磨加工等により切除して形成された平面部１２ａと、球レンズの残余の部分である球面部１２ｂとを有している。球面部１２ｂの球面頂点から曲率中心（Ｏ１：元となる球レンズの球面中心）を通って平面部１２ａに至る線分の長さ（Ｌ１）は、球面部１２ｂの曲率半径（Ｒ１：元となる球レンズの半径）よりも大きい。また、第２レンズ１３も、球レンズの一部を平面部に加工して製作されたレンズであり（半球状レンズ）、球レンズの一部を研磨加工等により切除して形成された平面部１３ａと、球レンズの残余の部分である球面部１３ｂとを有している。球面部１３ｂの球面頂点から曲率中心（Ｏ２：元となる球レンズの球面中心）を通って平面部１３ａに至る線分の長さ（Ｌ２）は、球面部１３ｂの曲率半径（Ｒ２：元となる球レンズの半径）よりも大きい。なお、この実施形態において、第１レンズ１２と第２レンズ１３は、上記線分の長さ（Ｌ１、Ｌ２）及び曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）が同じであり（Ｌ１＝Ｌ２、Ｒ１＝Ｒ２）、上記線分の長さ（Ｌ１、Ｌ２）と曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）とがＬ１（Ｌ２）＝１．２×Ｒ１（Ｒ２）の関係を有している。

第１レンズ１２と第２レンズ１３は、例えば、均一屈折率の光学ガラスからなり、そのような光学ガラスとして、屈折率が１．７以上のＭＫ−１８（日本電気硝子株式会社製）、屈折率が１．９以上のＲＨ−２１（日本電気硝子株式会社製）等を挙げることができる。なお、例えば、ＭＫ−１８により形成され、Ｌ１（Ｌ２）＝１．２×Ｒ１（Ｒ２）の関係を有する第１レンズ１２と第２レンズ１３は、同じ屈折率と同じ焦点距離を有するドラムレンズに比べて、光ファイバの先端との間の空隙量を約３．７倍程度大きくすることができるので、光ファイバへの反射戻り光を約１／１０以下に低減できる。また、第１レンズ１２と第２レンズ１３の平面部１２ａ、１３ａと球面部１２ｂ、１３ｂにおける光が透過する部分には、反射防止膜が形成されている。

第１レンズ１２は、その球面部１２ｂを収容スリーブ１５の一端側開口縁部に当接させた状態で、収容スリーブ１５の一端側に接着剤で固定されている。第２レンズ１３は、その球面部１３ｂを収容スリーブ１５の他端側開口縁部に当接させた状態で、収容スリーブ１５の他端側に接着剤で固定されている。

この実施形態において、光機能部品としてのバンドパスフィルタ１４は、内スリーブ１６を介して収容スリーブ１５の内周面に固定されている。内スリーブ１６は、ガラス、金属、又はセラミックス等により（この実施形態ではガラスにより）、円形リング状又は円筒状に形成されている。詳述すると、内スリーブ１６は、収容スリーブ１５の内周に嵌合され、その一端側開口縁部を第１レンズ１２の球面部１２ｂに当接させた状態で、収容スリーブ１５の内周面に接着剤で固定されている。なお、内スリーブ１６は、収容スリーブ１５の内周面ではなく第１レンズの球面部１２ｂに接着剤で固定されていても良い。そして、バンドパスフィルタ１４は、この内スリーブ１６の他端面１６ｂに接着剤で固定されている。この状態で、バンドパスフィルタ１４は、内スリーブ１６の内部空間を介して第１レンズ１２の球面部１２ｂと対向すると共に、収容スリーブ１５の内部空間を介して第２レンズ１３の球面部１３ｂに対向するようになっている。すなわち、第１レンズ１２、第２レンズ１３、及びバンドパスフィルタ１４のそれぞれの相互間距離を、収容スリーブ１５及び内スリーブ１６のそれぞれの軸方向寸法を管理することにより、簡易に精度よく設定することができる。なお、内スリーブ１６の他端側開口部を、第２レンズ１３の球面部１３ｂに当接させた状態で収容スリーブ１５の内周面に接着剤で固定して、該内スリーブ１６の一端面１６ａにバンドパスフィルタ１４を接着剤で固定するようにしてもよい。この場合、内スリーブ１６は、収容スリーブ１５の内周面ではなく第２レンズの球面部１３ｂに接着剤で固定されていても良い。

収容スリーブ１５の両端面１５ａ、１５ｂは、それぞれ、収容スリーブ１５の内周の中心軸と直交する平面に形成され、その直角度は、例えば、内周の中心軸を法線とする幾何学的な理想平面に対して±０．５度以下、好ましくは±０．２度以下の精度で管理される。そして、第１レンズ１２の平面部１２ａ及び第２レンズ１３の平面部１３ａは、収容スリーブ１５の両端面１５ａ、１５ｂと平行である。

また、内スリーブ１６の両端面１６ａ、１６ｂは、それぞれ、内スリーブ１６の内周の中心軸と直交する平面に形成され、その直角度は、例えば、内周の中心軸を法線とする幾何学的な理想平面に対して±０．５度以下、好ましくは±０．２度以下の精度で管理される。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１毛細管アッセンブリ２とレンズアッセンブリ４は、保持スリーブ８の一方の端面８ａと収容スリーブ１５の一端面１５ａとを突き合わせ状にして接着剤で固定され、第２毛細管アッセンブリ３とレンズアッセンブリ４は、保持スリーブ１１の一方の端面１１ａと収容スリーブ１５の他端面１５ｂとを突き合わせ状にして接着剤で固定される。第１レンズ１２の平面部１２ａは第１毛細管アッセンブリ２の光ファイバ５、６の先端面５ａ、６ａと空隙を介して対向し、第２レンズ１３の平面部１３ａは第２毛細管アッセンブリ３の光ファイバ９の先端面９ａと空隙を介して対向する。なお、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８の内周面には、レンズアッセンブリ４側から順に、大径部と、この大径部よりも相対的に小径となる小径部とが設けられている。そして、小径部に毛細管７が挿入固定されており、大径部内に隙間を介して第１レンズ１２が収容されている。同様に、第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１の内周面にも大径部と小径部とが設けられており、小径部に毛細管１０が挿入固定され、大径部内に隙間を介して第２レンズ１３が収容されている。

この実施形態の光デバイス１は、例えば次のようにして組み立てることができる。

まず、収容スリーブ１５の一端側に上述した態様で第１レンズ１２を接着剤で固定する。その際、適宜、位置決め治具で押圧して、第１レンズ１２の平面部１２ａと、収容スリーブ１５の中心軸に対する直角度が管理された一端面１５ａ、及び／又は、他端面１５ｂとが平行又は略平行になるように固定する。その後、バンドパスフィルタ１４が接着固定された内スリーブ１６を、収容スリーブ１５の他端側からその内周に挿入して、内スリーブ１６の一端側開口縁部を第１レンズ１２の球面部１２ｂに当接させた状態で、内スリーブ１６の外周面を収容スリーブ１５の内周面に接着剤で固定する。なお、内スリーブ１６は、収容スリーブ１５の内周面ではなく第１レンズ１２の球面部１２ｂに接着剤で固定しても良い。また、内スリーブ１６を収容スリーブ１５の内周にスムーズに挿入できるように、内スリーブ１６の外径と収容スリーブ１５の内径とを略一致させてある。具体的には、収容スリーブ１５の内周面と、内スリーブ１６の外周面との間のクリアランスは、例えば０．０３０ｍｍ以下、好ましくは０．０１５ｍｍ以下に設定される。

そして、このように第１レンズ１２、内スリーブ１６、及びバンドパスフィルタ１４が固定された収容スリーブ１５の他端側に上述した態様で第２レンズ１３を接着剤で固定することで、レンズアッセンブリ４を作製することができる。その際、適宜、位置決め治具で押圧して、第２レンズ１３の平面部１３ａと、収容スリーブ１５の中心軸に対する直角度が管理された他端面１５ｂ、及び／又は、一端面１５ａとが平行又は略平行になるように固定する。

このようにすれば、第１レンズ１２の球面部１２ｂの曲率中心Ｏ１を収容スリーブ１５の内周の中心軸と容易に一致又は略一致させることができる。また、第２レンズ１３の球面部１３ｂの曲率中心Ｏ２を収容スリーブ１５の内周の中心軸と一致又は略一致させることができる。そして、これら第１レンズ１２と第２レンズ１３とは、共通の収容スリーブ１５の両端開口縁部にそれぞれ固定されていることから、収容スリーブ１５の軸方向寸法を管理すれば、第１レンズ１２と第２レンズ１３との相互間距離を簡易に精度よく設定できる。また、バンドパスフィルタ１４は、内スリーブ１６の一端側開口縁部が第１レンズ１２の球面部１２ｂに当接した状態で、内スリーブ１６の他端面１６ｂに固定されていることから、この内スリーブ１６の軸方向寸法を管理すれば、バンドパスフィルタ１４と第１レンズ１２との相互間距離を簡易に精度よく設定できる。したがって、収容スリーブ１５、内スリーブ１６及びバンドパスフィルタ１４のそれぞれの軸方向寸法を管理すれば、第１レンズ１２、第２レンズ１３、及びバンドパスフィルタ１４のそれぞれの相互間距離を簡易に精度よく設定できる。

つぎに、上述のようにして製作されたレンズアッセンブリ４の収容スリーブ１５の一端面１５ａに、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８の一方の端面８ａを突き合わせ、両者の相対位置を、光ファイバ８、９の光軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に調整すると共に、その突き合わせた第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８内で毛細管７を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させて、毛細管７に固定された光ファイバ５、６の先端面５ａ、６ａの位置を調整し、例えば一方の光ファイバ５から出射された光がバンドパスフィルタ１４で反射して、他方の光ファイバ６に戻るように、最適な光学調芯状態で接着固定する。

さらに、上記のレンズアッセンブリ４の収容スリーブ１５の他端面１５ｂに、第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１の一方の端面１１ａを突き合わせ、両者の相対位置を、光ファイバ９の光軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に調整すると共に、その突き合わせた第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１内で毛細管１０を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させて、毛細管１０に固定された光ファイバ９の先端面９ａの位置を調整すると共に、毛細管１０を回転させて、毛細管１０に固定された光ファイバ９の光軸に対して傾斜した先端面９ａの傾斜方向を調整し、例えば第１毛細管アッセンブリ２の一方の光ファイバ５から出射された光がバンドパスフィルタ１４を透過して、光ファイバ９に入射するように、最適な光学調芯状態で接着固定する。

上述の光デバイス１の組立方法において、光デバイス１を構成する部材が全て透明材料（例えば樹脂、ガラス等）で形成されていると、接着剤としてＵＶ硬化型接着剤の使用が可能になるため、組立作業の作業性が向上する。また、保持スリーブ８（１１）と毛細管７（１０）との接着、及び／又は、毛細管アッセンブリ２（３）とレンズアッセンブリ４との接着において、ＵＶ硬化型接着剤で仮止めした後、信頼性の高い熱硬化接着剤で固定するようにしても良い。

つぎに、この実施形態の光デバイス１の一使用例を、光分波器として使用した場合を例に取って説明する。

例えば、第１毛細管アッセンブリ２の一方の光ファイバ５から相異なる波長λ１、λ２の光が出射される。バンドパスフィルタ１４は、波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過させる光学的特性を有している。第１毛細管アッセンブリ２の光ファイバ５から出射された波長λ１の光は、第１レンズ１２によって平行光にコリメートされ、バンドパスフィルタ１４で反射される。バンドパスフィルタ１４で反射された波長λ１の光は、第１レンズ１２によって集光されて、第１毛細管アッセンブリ２の他方の光ファイバ６に戻される。一方、第１毛細管アッセンブリ２の光ファイバ５から出射された波長λ２の光は、第１レンズ１２によって平行光にコリメートされ、バンドパスフィルタ１４に入る。そして、バンドパスフィルタ１４を透過し、第２レンズ１３によって集光されて、第２毛細管アッセンブリ３の光ファイバ９に入射する。

図３（ａ）は第１の参考例に係る光デバイス２１の概略構成を示す横断面図であって、図３（ｂ）はその縦断面図である。なお、第１の参考例に係る光デバイス１と、実質的に同一の部品及び部分には同一の参照数字を附して、重複する説明を省略する。

この参考例の光デバイス２１が、上記の第１の実施形態に係る光デバイス１と相違する点は、レンズアッセンブリ２２の構成と、このレンズアッセンブリ２２への第１毛細管アッセンブリ２及び第２毛細管アッセンブリ３の固定方法とにある。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、このレンズアッセンブリ２２は、収容スリーブ１５の内周に、第１内スリーブ２３と第２内スリーブ２４とが同軸状に嵌合固定されており、この嵌合固定された第１内スリーブ２３の他端面２３ｂと第２内スリーブ２４の一端面２４ａとの間に、それぞれの端面２３ｂ、２４ａに接触した状態でバンドパスフィルタ１４が固定されている。この際、バンドパスフィルタ１４は、第１内スリーブ２３の他端面２３ｂ及び第２内スリーブ２４の一端面２４ａの少なくとも一方に接着剤で固定される（この実施形態では第１内スリーブ２３の他端面２３ｂに接着剤で固定されている）。第１レンズ１２は、第１内スリーブ２３の一端側開口縁部に、その球面部１２ｂを当接させた状態で第１内スリーブ２３の一端側に接着剤で固定されていると共に、第２レンズ１３は、第２内スリーブ２４の他端側開口縁部に、その球面部１３ｂを当接させた状態で第２内スリーブ２４の他端側に接着剤で固定されている。

また、第１内スリーブ２３の一端面２３ａと第２内スリーブ２４の他端面２４ｂとは、収容スリーブ１５の両端から僅かに外方に突出している。そして、第１毛細管アッセンブリ２における保持スリーブ８が、第１内スリーブ２３の一端面２３ａに接着剤で固定されている。また、第２毛細管アッセンブリ３における保持スリーブ１１が、第２内スリーブ２４の他端面２４ｂに接着剤で固定されている。なお、第１内スリーブ２３の両端面２３ａ、２３ｂ及び第２内スリーブ２４の両端面２４ａ、２４ｂは、それぞれ第１内スリーブ２３及び第２内スリーブ２４の内周の中心軸と直交する平面に形成され、その直角度は、例えば、第１内スリーブ２３及び第２内スリーブ２４の内周の中心軸を法線とする幾何学的な理想平面に対して±０．５度以下、好ましくは±０．２度以下の精度で管理される。

このようにすれば、第１レンズ１２の球面部１２ｂの曲率中心を第１内スリーブ２３の内周の中心軸に容易に一致させることができると共に、第２レンズ１３の球面部１３ｂの曲率中心を第２内スリーブ２４の内周の中心軸に容易に一致させることができる。そして、これら両内スリーブ２３、２４は、共通の収容スリーブ１５の内周に同軸状にそれぞれ嵌合固定されていることから、第１レンズ１２及び第２レンズ１３の各球面部１２ｂ、１３ｂの曲率中心を、収納スリーブ１５の内周の中心軸に容易に一致させることができる。また、第１レンズ１２、第２レンズ１３及びバンドパスフィルタ１４は、第１内スリーブ２３と第２内スリーブ２４とを介して軸方向に連続していることから、第１内スリーブ２３、第２内スリーブ２４及びバンドパスフィルタ１４の軸方向寸法を管理することにより、第１レンズ１２、第２レンズ１３及びバンドパスフィルタ１４のそれぞれの相互間距離を簡易に精度よく設定することができる。

この参考例の光デバイス２１は、例えば次のようにして組み立てることができる。

まず、第１内スリーブ２３に上述した態様で第１レンズ１２とバンドパスフィルタ１４を接着剤で固定して、これら３部品からなる組付体を作製する。その際、適宜、位置決め治具で押圧して、第１レンズ１２の平面部１２ａと、第１内スリーブ２３の中心軸に対する直角度が管理された一端面２３ａ、及び／又は、他端面２３ｂとが平行又は略平行になるように固定する。そして、この組付体を収容スリーブ１５の内周に挿入し、その位置を調整した後、第１内スリーブ２３の外周を収容スリーブ１５の内周に接着剤で固定する。なお、組付体の第１内スリーブ２３を収容スリーブ１５の内周にスムーズに挿入できるように、第１内スリーブ２３の外周径と収容スリーブ１５の内周径とを略一致させてある。具体的には、収容スリーブ１５の内周面と、第１内スリーブ２３の外周面との間のクリアランスは、例えば０．０３０ｍｍ以下、好ましくは０．０１５ｍｍ以下に設定される。このようにすれば、第１レンズ１２の平面部１２ａが第１内スリーブ２３の一端面２３ａ、及び／又は、他端面２３ｂと平行で、かつ、収容スリーブ１５の内周の中心軸と直交した状態又はこれに近い状態となるように、上記の組付体を収容スリーブ１５に固定することができる。

つぎに、第２内スリーブ２４に上述した態様で第１レンズ１３を接着剤で固定して、これら２部品からなる組付体を作製する。その際、適宜、位置決め治具で押圧して、第２レンズ１３の平面部１３ａと、第２内スリーブ２４の中心軸に対する直角度が管理された他端面２４ｂ、及び／又は、一端面２４ａとが平行又は略平行になるように固定する。そして、この組付体を収容スリーブ１５の内周に挿入し、組付体の第２内スリーブ２４の一端面２４ａをバンドパスフィルタ１４に当接させた後、第２内スリーブ２４の外周を収容スリーブ１５の内周に接着剤で固定することで、レンズアッセンブリ２２を作製することができる。なお、組付体の第２内スリーブ２４を収容スリーブ１５の内周にスムーズに挿入できるように、第２内スリーブ２４の外径と収容スリーブ１５の内径とを略一致させてある。具体的には、収容スリーブ１５の内周面と、第２内スリーブ２４の外周面との間のクリアランスは、例えば０．０３０ｍｍ以下、好ましくは０．０１５ｍｍ以下に設定される。このようにすれば、第２レンズ１３の平面部１３ａが第２内スリーブ２４の他端面２４ｂ、及び／又は、一端面２４ａと平行で、かつ、収容スリーブ１５の内周の中心軸と直交した状態又はこれに近い状態となるように、上記の組付体を収容スリーブ１５に固定することができる。

つぎに、上記のように作製されたレンズアッセンブリ２２における第１内スリーブ２３の一端面２３ａに、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８を接着剤で固定し、第２内スリーブ２４の他端面２４ｂに第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１を接着剤で固定する。この際、レンズアッセンブリ２２に対する両毛細管アッセンブリ２、３の位置決め方法は、第１の実施形態と同様の方法によって行われる。

図４（ａ）は第２の参考例に係る光デバイス３１の概略構成を示す横断面図であって、図４（ｂ）はその縦断面図である。なお、第１の実施形態に係る光デバイス１、及び第１の参考例に係る光デバイス２１と、実質的に同一の部品及び部分には同一の参照数字を附して、重複する説明を省略する。

この参考例の光デバイス３１が、上記の第１の参考例に係る光デバイス２１と相違する点は、レンズアッセンブリ３２の構成にある。詳述すると、第１の相違点は、収容スリーブ１５を軸方向に伸長して、この収容スリーブ１５の内周に、第１内スリーブ２３と、第２内スリーブ２４とを完全に収容した点である。第２の相違点は、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８の先端部（一方の端面８ａ）を、収容スリーブ１５の内周に挿入した状態で、第１内スリーブ２３の一端面２３ａに接着剤で固定すると共に、第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１の先端部（一方の端面１１ａ）を、収容スリーブ１５の内周に挿入した状態で、第２内スリーブ２４の他端面２４ｂに接着剤で固定した点である。なお、各保持スリーブ８、１１の外周面と、収容スリーブ１５の内周面との間には、各毛細管アッセンブリ２、３とレンズアッセンブリ３２との光学的調芯状態を調整可能な隙間（例えば、０．１２５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度の隙間）が形成されている。また、この参考例では、各保持スリーブ８、１１は、固定力を補強、及び／又は、耐候性を更に向上するために、収容スリーブ１５の内周の一部に接着剤で固定されている。

図５（ａ）は第３の参考例に係る光デバイス４１の概略構成を示す横断面図であって、図５（ｂ）はその縦断面図である。なお、第１の実施形態に係る光デバイス１、第１の参考例に係る光デバイス２１、及び第２の参考例に係る光デバイス３１と、実質的に同一の部品及び部分には同一の参照数字を附して、重複する説明を省略する。

この参考例に係る光デバイス４１が、上記の第１、２の参考例に係る光デバイス２１、３１と相違する点は、レンズアッセンブリ４２の構成と、このレンズアッセンブリ４２への第１毛細管アッセンブリ２及び第２毛細管アッセンブリ３の固定方法とにある。詳述すると、第１の相違点は、第１レンズ１２の平面部１２ａと第２レンズ１３の平面部１３ａとを、収容スリーブ１５の両端から僅かに外方に突出させた点である。そして、第２の相違点は、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８の一方の端面８ａを第１レンズ１２の平面部１２ａに接着剤で固定すると共に、第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１の一方の端面１１ａを第２レンズ１３の平面部１３ａに接着剤で固定した点である。

図６（ａ）は第４の参考例に係る光デバイス５１の概略構成を示す横断面図であって、図６（ｂ）はその縦断面図である。なお、第１の実施形態に係る光デバイス１、及び第１〜３の参考例に係る光デバイス２１、３１、４１と、実質的に同一の部品及び部分には同一の参照数字を附して、重複する説明を省略する。

この参考例に係る光デバイス５１が、第３の参考例に係る光デバイス４１と相違する点は、レンズアッセンブリ５２の構成と、このレンズアッセンブリ５２への第１毛細管アッセンブリ２及び第２毛細管アッセンブリ３の固定方法とにある。詳述すると、第１の相違点は、収容スリーブ１５の軸方向寸法を伸長して、第１レンズ１２と、第２レンズ１３とを収容スリーブ１５の内周に完全に収容した点である。そして、第２の相違点は、第１毛細管アッセンブリ２の保持スリーブ８の先端部（一方の端面８ａ）を、収容スリーブ１５の内周に挿入された状態で、第１レンズ１２の平面部１２ａに接着剤で固定すると共に、第２毛細管アッセンブリ３の保持スリーブ１１の先端部（一方の端面１１ａ）を、収容スリーブ１５の内周に挿入された状態で、第２レンズ１３の平面部１３ａに接着剤で固定した点にある。なお、各保持スリーブ８、１１の外周面と、収容スリーブ１５の内周面との間には、各毛細管アッセンブリ２、３とレンズアッセンブリ５２との光学的調芯状態を調整可能な隙間（例えば、０．１２５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度の隙間）が形成されている。また、この実施形態では、各保持スリーブ８、１１は、固定力を補強、及び／又は、耐候性を更に向上するために、収容スリーブ１５の内周の一部に接着剤で固定されている。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、単芯のコリメータ同士を組み合わせると共に、光機能部品として光アイソレータコアを使用した構成としてもよい。すなわち、以上の第１の実施形態において、第２毛細管アッセンブリと同様に、第１毛細管アッセンブリの毛細管の内孔にも１本の光ファイバを接着剤で固定すると共に、バンドパスフィルタに代えて光アイソレータコアを固定した構成としてもよい。

また、上記の実施形態において、内周面に大径部と小径部とを有する保持スリーブを、内径が実質的に一定である保持スリーブに変更してもよい。また、これとは逆に、内径が実質的に一定である保持スリーブを、内周面に大径部と小径部とを有する保持スリーブに変更してもよい。

（ａ）は第１の実施形態に係る光デバイスの概略構成を示す横断面図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 第１実施形態に係る光デバイスのレンズアッセンブリの概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は第１の参考例に係る光デバイスの概略構成を示す横断面図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は第２の参考例に係る光デバイスの概略構成を示す横断面図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は第３の参考例に係る光デバイスの概略構成を示す横断面図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は第４の参考例に係る光デバイスの概略構成を示す横断面図であって、（ｂ）はその縦断面図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１ 光デバイス
２ 第１毛細管アッセンブリ
３ 第２毛細管アッセンブリ
４、２２、３２、４２、５２ レンズアッセンブリ
５、６、９ 光ファイバ
５ａ、６ａ、９ａ 先端面
７、１０ 毛細管
７ａ、１０ａ 先端面
８、１１ 保持スリーブ（毛細管保持部材）
８ａ、１１ａ 一方の端面
１２ 第１レンズ
１２ａ 平面部（他端面）
１２ｂ 球面部（一端面）
Ｏ１ 曲率中心
Ｌ１ 球面頂点から曲率中心を通って平面部に至る線分の長さ
Ｒ１ 球面部の曲率半径
１３ 第２レンズ
１３ａ 平面部（他端面）
１３ｂ 球面部（一端面）
Ｏ２ 曲率中心
Ｌ２ 球面頂点から曲率中心を通って平面部に至る線分の長さ
Ｒ２ 球面部の曲率半径
１４ バンドパスフィルタ（光機能部品）
１５ 収容スリーブ
１５ａ 一端面
１５ｂ 他端面
１６ 内スリーブ
１６ａ 一端面
１６ｂ 他端面
２３ 第１内スリーブ
２３ａ 一端面
２３ｂ 他端面
２４ 第２内スリーブ
２４ａ 一端面
２４ｂ 他端面

Claims (4)

1. 一端面に球面部をそれぞれ有する第１レンズ及び第２レンズと、光機能部品と、該光機能部品を収容する収容スリーブとを備えたレンズアッセンブリを有し、前記収容スリーブの両端部に、光ファイバが挿入固定された毛細管を保持した第１保持スリーブ及び第２保持スリーブをそれぞれ固定してなる光デバイスであって、
   前記第１レンズが、その球面部を前記収容スリーブの一端側開口縁部に当接させた状態で該収容スリーブに固定され、且つ、前記第２レンズが、その球面部を前記収容スリーブの他端側開口縁部に当接させた状態で該収容スリーブに固定されると共に、
   前記第１保持スリーブの端面が、前記収容スリーブの一端面に固定され、且つ、前記第２保持スリーブの端面が、前記収容スリーブの他端面に固定されていることを特徴とする光デバイス。
2. 前記第１レンズが、前記第１保持スリーブの内周面から離間し、且つ、前記第２レンズが、前記第２保持スリーブの内周面から離間していることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
3. 前記収容スリーブの内周に内スリーブが嵌合されており、該内スリーブは、その一端側開口縁部を前記第１レンズ又は前記第２レンズのいずれか一方の球面部に当接させた状態で、該球面部又は前記収容スリーブの内周面のうち少なくとも一方に固定され、且つ、前記光機能部品は、前記内スリーブの他端面に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
4. 前記第１レンズ及び前記第２レンズが、球レンズの一部を平面部に加工して製作されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイス。

Images