JPH1090553A - コリメータ付光ファイバおよび光アイソレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シングルモード光ファイバと光コリメート素
子との微妙な位置調整や、他の光ファイバとの高効率な
光結合にあたっての微妙な調心作業を必要としないコリ
メータ付光ファイバを提供する。 【解決手段】 信号光を導波するシングルモード光ファ
イバ１１０と、シングルモード光ファイバ１１０の端面
１１１と端面２１１とが接合されるとともに、端面２１
２の法線方向がシングルモード光ファイバの光軸Ｘの方
向と角度θ₂で交差し、軸Ｘと平行な軸について軸対象
の分布型屈折率分布を有するとともに、シングルモード
光ファイバ１１０を介して端面１１１から信号光を入射
した場合に、端面２１２からシングルモード光ファイバ
１１０の光軸Ｘ方向と平行な方向へ信号光を出射するフ
ァイバ型コリメート部材２１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルモード光
ファイバを介した信号光をコリメートして出射するコリ
メータ付光ファイバおよび一方向にのみ光を透過する光
アイソレータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信の進展に伴って、様々な
光機能部品を光伝送路中に挿入することが必要となって
いる。こうした光機能部品は光導波路型であることが好
ましいが、機能によっては光導波路型とすることが困難
なものがある。例えば、光アイソレータは、光路中に、
偏光子、ファラデー回転素子、および、検光子を配設す
るが、これらの素子を光導波路型で構成することは困難
である。

【０００３】したがって、光ファイバによる光伝送を途
中で中断し、光機能部品を経由した後、再び光ファイバ
による光伝送を行うことになる。こうした、光伝送系で
は、光が光ファイバから出射されるときの出射面での反
射による反射光成分が、光ファイバを逆進するのを防止
するために、光ファイバの出射端面を斜めにする、すな
わち、出射端面の法線方向と光ファイバの光軸方向とが
有限の角度を形成する手法が多用されている。

【０００４】一方、光ファイバを介した光が光ファイバ
から出射されると、一般に放射状に広がる光となる。し
たがって、光機能部品の小型化や、次段の光ファイバへ
の効率的光結合のために、光ファイバから出射された光
をコリメートする光学系である光コリメータが提案され
ている。

【０００５】なお、光コリメータは、光ファイバからの
出射光をコリメートするとともに、光ファイバ側とは反
対側から光を入射した場合には、入射光を光ファイバの
コア部端面に集光する集光光学系の機能を果たす。

【０００６】こうした光コリメータに関して、球レンズ
を使用した技術（例えば、特開平４−２４６６１５号公
報（以後、従来例１と呼ぶ））や屈折率分布型レンズ
（Gradient Index Lens；ＧＲＩＮレンズ）を使用した
技術（例えば、特開昭６２−１９６６２２号公報（以
後、従来例２と呼ぶ））が開示されている。

【０００７】従来例１では、光アイソレータで用いられ
る光コリメータが開示されており、この光コリメータ
は、先端が斜めカットされた光ファイバの先端面が焦点
位置となる位置に配置された球レンズを備える。そし
て、光ファイバの斜めカットされた先端面により、光フ
ァイバからの光の出射時に発生する反射光の光ファイバ
での逆進を防止するとともに、光ファイバからの出射光
を球レンズでコリメートする。

【０００８】従来例２では、半導体レーザ光源から出射
された光をコリメートする光コリメータが開示されてお
り、この光コリメータは、半導体レーザ光源の位置を焦
点位置とする、光の出射端面が斜めにカットされた屈折
率分布型ロッドレンズを備える。そして、半導体レーザ
光源から出射された光を屈折率分布型ロッドレンズに入
射して、コリメートするとともに、光軸に対して斜めに
カットされた出射端面によって、出射時に発生する出射
端面での反射光の半導体レーザへの戻りを防止してい
る。

【０００９】なお、従来例２の光コリメータは、半導体
レーザ光源を光ファイバに替えた場合にも同様に作用す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の光コリメータは
上記のように構成されるので、以下のような問題があっ
た。

【００１１】従来例１では、光ファイバと光コリメータ
とを夫々離散的に組合せているので、光コリメータで使
用するレンズ素子の焦点位置に光ファイバの出射面の位
置あるいは光源の位置に置くために、製造時における、
微妙な位置調整が必須となる。したがって、光コリメー
タの生産性を高くすることは困難である。

【００１２】また、従来例２では、光源を光ファイバに
替えてコリメータ付光ファイバを構成した場合、屈折率
分布型ロッドレンズの出射端面が光軸に対して斜めにカ
ットされているので、コリメータ出射端における光の屈
折によって、光軸方向とは異なる方向に光が出射される
ことになる。この結果、光機能部品を経由した後、次段
の光ファイバと高効率で光結合させるには、微妙な調心
が必須となる。

【００１３】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、シングルモード光ファイバと光コリメート素子との
微妙な位置調整や、他の光ファイバとの高効率な光結合
にあたっての微妙な調心作業を必要としないコリメータ
付光ファイバを提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、入射光ファイバと出射光
ファイバとの高効率な光結合にあたって、微妙な位置調
整や微妙な調心作業を必要としない光アイソレータを提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１のコリメータ付
光ファイバは、（ａ）信号光を導波するシングルモード
光ファイバと、（ｂ）シングルモード光ファイバを介し
て信号光を入射した場合に、シングルモード光ファイバ
の光軸方向と平行な方向へ信号光を出射するファイバ型
コリメート部材であって、シングルモード光ファイバの
光出射端面または光入射端面のいずれか一方とこのファ
イバ型コリメート部材の第１の端面とが接合されるとと
もに、このファイバ型コリメート部材の第２の端面の法
線方向がシングルモード光ファイバの光軸である第１の
軸の方向と第１の角度で交差するグレーデッドインデッ
クス型マルチモード光ファイバから成るファイバ型コリ
メート部材とを備えることを特徴とする。

【００１６】シングルモード光ファイバ中を出射面に向
かって光が進行する場合を想定する。

【００１７】この場合、シングルモード光ファイバを介
した光が出射面に到達し、ファイバ型コリメート部材の
入射面（ファイバ型コリメート部材の第１の端面）から
ファイバ型コリメート部材に放射状に入射する。そし
て、ファイバ型コリメート部材に入射した光は、ファイ
バ型コリメート部材への入射角に応じた光路を辿って、
ファイバ型コリメート部材の出射面（ファイバ型コリメ
ート部材の第２の端面）から出射される。

【００１８】ファイバ型コリメート部材の出射面は、法
線方向が、シングルモード光ファイバの光軸である第１
の軸およびファイバ型コリメート部材の屈折率の中心軸
である第２の軸と交差しているので、ファイバ型コリメ
ート部材の出射面での反射光は、出射面への入射光の光
路とは異なる光路を進行する。この結果、反射光のシン
グルモード光ファイバへの入射が有効に防止される。

【００１９】ファイバ型コリメート部材の出射面から出
射される光は、ファイバ型コリメート部材の出射点にお
ける屈折率と出射後の屈折率（通常は、空気の屈折率）
とに応じた屈折をするが、ファイバ型コリメート部材
は、こうした屈折を考慮した上で、ファイバ型コリメー
ト部材からの出射光が第１の軸と平行な方向へ進行する
ように構成されている。したがって、ファイバ型コリメ
ート部材を出射した光は、第１の軸と平行に進行する。

【００２０】次に、第１の軸と平行に進行する光が、フ
ァイバ型コリメート部材の第２の面に入射した場合を想
定する。

【００２１】この場合には、入射光は、上記の説明の場
合と逆方向に進行して、シングルモード光ファイバの入
射面へ進行して、シングルモード光ファイバのコア部に
集光される。こうして、シングルモード光ファイバに入
射した光は、シングルモード光ファイバ中を進行する。

【００２２】請求項１のコリメータ付光ファイバは、シ
ングルモード光ファイバとファイバ型コリメート部材と
が接合される構成なので、シングルモード光ファイバと
ファイバ型コリメート部材との位置調整が全く必要無
い。したがって、従来の光コリメータの場合のような、
微妙な位置調整を行わなくとも済むので、生産性良く製
造が可能である。

【００２３】更に、請求項１のコリメータ付光ファイバ
では、ファイバ型コリメート部材をグレーディドインデ
ックス型マルチモード光ファイバで構成するので、シン
グルモード光ファイバとファイバ型コリメート部材との
接合が容易であり、生産性良くコリメータ付光ファイバ
を製造することができる。

【００２４】また、請求項１のコリメータ付光ファイバ
を２つ用い、ファイバ型コリメート部材の第２の端面同
士を対向させて、第１のコリメータ付光ファイバから光
を出射し、第２のコリメータ付光ファイバで受光して光
結合を図ることを想定する。第１のコリメータ付光ファ
イバから出射される光は、第１のコリメータ付光ファイ
バのシングルモード光ファイバの光軸と平行であり、ま
た、第２のコリメータ付光ファイバのシングルモード光
ファイバの光軸と平行な方向に進行する光を入射する
と、効率良く第２のコリメータ付光ファイバのシングル
モード光ファイバに入射する。したがって、夫々のシン
グルモード光ファイバの光軸を平行に設定した後、比較
的容易な光軸に垂直な面内での調心を行うことにより、
第１のコリメータ付光ファイバと第２のコリメータ付光
ファイバとについて、高効率の光結合を実現することが
できる。

【００２５】請求項２のコリメータ付光ファイバは、請
求項１のコリメータ付光ファイバにおいて、第１の角度
は０．１°以上であることを特徴とする。

【００２６】ファイバ型コリメート部材の第２の端面か
ら光を出射する場合に、この端面（出射面）で発生する
反射光のシングルモード光ファイバへの戻り光量を有効
に抑制するには、第１の角度を一定以上の値に設定する
必要がある。請求項２のコリメータ付光ファイバでは、
第１の角度を０．１°以上とするので、ファイバ型コリ
メート部材の出射面で発生する反射光のシングルモード
光ファイバへの戻り光量を有効に抑制することができ
る。

【００２７】なお、第１の角度は大きい程、シングルモ
ード光ファイバへの戻り光量を低減できる。

【００２８】請求項３のコリメータ付光ファイバは、請
求項１のコリメータ付光ファイバにおいて、ファイバ型
コリメータの第１の端面と接合するシングルモード光フ
ァイバの光出射端面または光入射端面のいずれか一方
は、法線方向がシングルモード光ファイバの光軸方向と
第２の角度で交差することを特徴とする。

【００２９】シングルモード光ファイバのコア部の屈折
率と、コア部と接合されるファイバ型コリメート部材の
部分の屈折率が異なると、この境界面で反射が発生す
る。請求項３のコリメータ付光ファイバでは、シングル
モード光ファイバからファイバ型コリメート部材に光が
進行する場合に、境界面が、その法線方向がシングルモ
ード光ファイバの光軸方向と第２の角度で交差するの
で、シングルモード光ファイバにシングルモード光ファ
イバの開口数以内で入射する光量が抑制される。したが
って、シングルモード光ファイバとファイバ型コリメー
ト部材との境界面で発生した反射光の内、シングルモー
ド光ファイバに導波される光が有効に低減される。

【００３０】請求項４のコリメータ付光ファイバは、請
求項３のコリメータ付光ファイバにおいて、第２の角度
は０．１°以上であることを特徴とする。

【００３１】シングルモード光ファイバの光出射端面か
ら光を出射する場合に、この端面（出射面）で発生する
反射光の内、シングルモード光ファイバで導波される光
量を有効に抑制するには、第１の角度を一定以上の値に
設定する必要がある。請求項４のコリメータ付光ファイ
バでは、第２の角度を０．１°以上とするので、シング
ルモード光ファイバの出射面で発生する反射光の内、シ
ングルモード光ファイバで導波される光量を有効に抑制
することができる。

【００３２】請求項５のコリメータ付光ファイバは、請
求項３のコリメータ付光ファイバにおいて、シングルモ
ード光ファイバを介して第１の端面から信号光を入射し
た場合における、ファイバ型コリメート部材の第２の端
面の光出射領域の中心は、ほぼ第１の軸の延長線上に存
在することを特徴とする。

【００３３】請求項５のコリメータ付光ファイバを２つ
用い、ファイバ型コリメート部材の第２の端面同士を対
向させて、第１のコリメータ付光ファイバから光を出射
し、第２のコリメータ付光ファイバで受光して光結合を
図ることを想定する。第１のコリメータ付光ファイバか
ら出射される光は、第１のコリメータ付光ファイバのシ
ングルモード光ファイバの光軸と平行であり、また、第
２のコリメータ付光ファイバのシングルモード光ファイ
バの光軸と平行な方向に進行する光を入射すると、効率
良く第２のコリメータ付光ファイバのシングルモード光
ファイバに入射する。更に、第１のコリメータ付光ファ
イバから出射される光の出射領域の中心は、ほぼ、第１
のコリメータ付光ファイバのシングルモード光ファイバ
の光軸の延長線上に存在する。したがって、夫々のシン
グルモード光ファイバの光軸を一直線状に設定すること
のみで、第１のコリメータ付光ファイバと第２のコリメ
ータ付光ファイバとについて、高効率の光結合を実現す
ることができる。

【００３４】請求項６のコリメータ付光ファイバは、請
求項１のコリメータ付光ファイバにおいて、（i）第２
の軸は前記第１の軸とは異なるとともに、シングルモー
ド光ファイバの第１の端面は、法線方向が第１の軸と平
行であり、（ii）シングルモードのコアの屈折率は、コ
アに接合されるファイバ型コリメート部材の部分の屈折
率と略同一であることを特徴とする。

【００３５】請求項６のコリメータ付光ファイバでは、
シングルモード光ファイバのコア部の屈折率と、コア部
と接合されるファイバ型コリメート部材の部分の屈折率
が略同一とするので、境界面での反射が発生しない。し
たがって、端面処理として、最も容易である境界面が第
１の軸と直交させる構成しても、シングルモード光ファ
イバでの戻り光の問題は発生しない。すなわち、請求項
３のコリメータ付光ファイバよりも光の出射率が向上す
る。

【００３６】しかし、ファイバ型コリメート部材の第２
の端面では反射が発生するので、その法線方向を光軸に
対して交差させる必要がある。この結果、ファイバ型コ
リメート部材の第２の端面からの出射光の方向を第１の
軸と平行な方向とするには、第１の軸と第２の軸とを一
直線状とすることはできない。したがって、シングルモ
ード光ファイバとファイバ型コリメート部材との接合に
あたって、第１の軸と垂直な面内での調心が必要とな
る。

【００３７】請求項７のコリメータ付光ファイバは、請
求項１のコリメータ付光ファイバにおいて、グレーディ
ドインデックス型マルチモード光ファイバが、０．３％
以上、かつ、３．０％以下の比屈折率差を有することを
特徴とする。

【００３８】ファイバ型コリメート部材であるグレーデ
ィドインデックス型マルチモード光ファイバの集光能力
は、グレーディドインデックス型マルチモード光ファイ
バとしての、コアとクラッドとの比屈折率差に依存す
る。

【００３９】請求項７の光ファイバでは、ファイバ型コ
リメート部材であるグレーディドインデックス型マルチ
モード光ファイバが、０．３％〜３．０％の比屈折率差
を有するので、ファイバ型コリメート部材とし、好適な
集光効果を奏する。

【００４０】請求項８の光アイソレータは、（ａ）信号
光を導波して出射するコリメータ付光ファイバと、
（ｂ）コリメータ付光ファイバから出射された信号光を
第１の側から入射し、透過させて第２の側から出射する
とともに、前記第２の側から入射した光を阻止する光ア
イソレータ部とを備える光アイソレータであって、コリ
メータ付光ファイバが、（i）信号光を導波するシング
ルモード光ファイバと、（ii）シングルモード光ファイ
バを介して光を入射した場合に、シングルモード光ファ
イバの光軸方向と平行な方向へ光を出射するファイバ型
コリメート部材であって、シングルモード光ファイバの
信号光の出射端面とこのファイバ型コリメート部材の第
１の端面とが接合されるとともに、このファイバ型コリ
メート部材の第２の端面の法線方向がシングルモード光
ファイバの光軸の方向と交差するグレーデッドインデッ
クス型マルチモード光ファイバから成るファイバ型コリ
メート部材とを備えることを特徴とする。

【００４１】請求項８の光アイソレータでは、請求項１
のコリメータ付光ファイバであるコリメータ付光ファイ
バから出射された信号光は、シングルモード光ファイバ
の光軸と平行な方向に進行し、光アイソレータ部に第１
の側から入射する。そして、光アイソレータ部を経由し
た信号光は、平行光として第２の側から出射されるの
で、この出射光の収集には簡易な光学系が採用可能であ
るとともに、この収集光学系の調心が容易である。した
がって、光アイソレート機能を果たすとともに、コリメ
ータ付光ファイバのシングルモード光ファイバを経由し
た信号光が、効率良く、簡易にその後も伝送光学系と光
結合される。

【００４２】請求項９の光アイソレータは、（ａ）第１
の側から信号光を入射し、透過させて第２の側から出射
するとともに、第２の側から入射した光を阻止する光ア
イソレータ部と、（ｂ）光アイソレータ部の第２の側か
ら出射された光を入射し、導波するコリメータ付光ファ
イバとを備える光アイソレータであって、コリメータ付
光ファイバが、（i）信号光を導波するシングルモード
光ファイバと、（ii）シングルモード光ファイバを介し
て光を入射した場合に、シングルモード光ファイバの光
軸方向と平行な方向へ光を出射するファイバ型コリメー
ト部材であって、シングルモード光ファイバの信号光の
入射端面とこのファイバ型コリメート部材の第１の端面
とが接合されるとともに、このファイバ型コリメート部
材の第２の端面の法線方向が前記シングルモード光ファ
イバの光軸の方向と交差するグレーデッドインデックス
型マルチモード光ファイバから成るファイバ型コリメー
ト部材とを備えることを特徴とする。

【００４３】請求項９の光アイソレータでは、ファイバ
型コリメート部材が、光アイソレータ部の第２の側から
出射された信号光をシングルモード光ファイバに効率良
く集光し、その後、シングルモード光ファイバが信号光
を導波する。したがって、光アイソレート機能を果たす
とともに、光アイソレータ部に第１の側から入射した信
号光が、効率良く、シングルモード光ファイバで導波さ
れる。

【００４４】更に、請求項１のコリメータ付光ファイバ
を２つ使用し、それらを対向して配設するとともに、そ
れらの間に、光アイソレータ部を配設した場合には、第
１の光コリメータから出射された信号光は、光アイソレ
ータ部を経由し、第２のコリメータ付光ファイバに入射
するので、光アイソレート機能を果たすとともに、第１
のコリメータ付光ファイバのシングルモード光ファイバ
を経由した信号光が、効率良く第２のコリメータ付光フ
ァイバのシングルモード光ファイバで導波される。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
のコリメータ付光ファイバと光アイソレータの実施の形
態を説明する。なお、図面の説明にあたって同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００４６】［コリメータ付光ファイバの実施形態］ （第１実施形態）図１は、本発明のコリメータ付光ファ
イバの第１実施形態の構成図である。図１に示すよう
に、このコリメータ付光ファイバ６１０は、（ａ）信号
光を導波する、端面１１１の法線が軸Ｘと角度θ１で交
差する、外径が１２５μｍのシングルモード光ファイバ
１１０と、（ｂ）シングルモード光ファイバ１１０の端
面１１１と端面２１１とが融着接続されるとともに、端
面２１２の法線が軸Ｘと角度θ２で交差し、軸Ｘについ
て軸対象の分布型屈折率分布を有するとともに、シング
ルモード光ファイバ１１０を介して端面２１１から信号
光を入射した場合に、端面２１２から軸Ｘと平行な方向
へ信号光を、軸Ｘと端面２１２との交点Ｐ１を中心とす
る領域から出射する、長さがＬ、比屈折率差がΔｎ１、
外径が１２５μｍのグレーディッドインデックス型マル
チモード光ファイバ（ＧＩ型マルチモード光ファイバ）
２１０と、（ｃ）シングルモード光ファイバ１１０とＧ
Ｉ型光ファイバ２１０とを収納するファイバ保護管３１
０とを備える。なお、シングルモード光ファイバ１００
のコアの屈折率は、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１
０の最大屈折率よりも大きいとして、以下の説明を行
う。

【００４７】角度θ１、角度θ２、長さＬ、比屈折率差
Δｎ１の好適な組合せとしては、 θ１＝４°，θ２＝４°，Ｌ＝７９０μｍ，Δｎ１＝１
％ θ１＝４°，θ２＝４°，Ｌ＝１３５０μｍ，Δｎ１＝
３％ θ１＝４°，θ２＝４°，Ｌ＝９００μｍ，Δｎ１＝
０．３％ などがある。

【００４８】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６１
０は以下のように作用する。

【００４９】シングルモード光ファイバ１１０中を出射
面１１１に向かって信号光が進行する場合を想定する。
図２は、この場合での信号光の進行の説明図である。

【００５０】この場合、シングルモード光ファイバ１１
０を介した光が出射面１１１に到達し、ＧＩ型マルチモ
ード光ファイバ２１０の入射面２１１からＧＩ型マルチ
モード光ファイバ２１０に放射状に入射する。このＧＩ
型マルチモード光ファイバ２１０への入射にあたって、
シングルモード光ファイバ１１０のコア部の屈折率と、
コア部と接合されるＧＩ型マルチモード光ファイバ２１
０の部分の屈折率が異なると、シングルモード光ファイ
バ１１０の出射面１１１で反射が発生する。本実施形態
のコリメータ付光ファイバ６１０では、シングルモード
光ファイバ１１０の出射面１１１が軸Ｘに対して角度θ
１だけ傾いているので、反射光が入射光の光路を逆進す
ることが防止される。この結果、反射光の内、シングル
モード光ファイバ１１０にシングルモード光ファイバ１
００の開口数以内の角度で入射する光量が抑制される。

【００５１】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０に入
射した信号光は、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０
への入射角に応じた光路を辿って、ＧＩ型マルチモード
光ファイバ２１０の出射面２１２から出射される。

【００５２】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０の出
射面２１２は、軸Ｘに対して角度θ２だけ傾いているの
で、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０の出射面２１
２での反射光が入射光の光路を逆進することが防止され
る。この結果、反射光のシングルモード光ファイバへの
入射が有効に防止される。

【００５３】また、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１
０から出射された光が光部品に入射し、その入射面で反
射され、反射光が本実施形態のコリメータ付光ファイバ
６１０に入射してきた場合には、入射面であるＧＩ型マ
ルチモード光ファイバ２１０の端面２１２が軸Ｘに対し
て傾いているので、入射面２１２での反射光が入射光の
光路を逆進することが防止される。この結果、入射面２
１２での反射光の光部品への戻りが抑制される。

【００５４】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０の出
射面２１２から出射される光は、ＧＩ型マルチモード光
ファイバ２１０の出射点における屈折率と出射後の屈折
率（通常は、空気の屈折率）とに応じた屈折をするが、
ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０は、こうした屈折
を考慮した上で、出射光が軸Ｘと平行な方向へ進行する
ように、角度θ１、角度θ２、長さＬ、比屈折率差Δｎ
１が選択されている。したがって、ＧＩ型マルチモード
光ファイバ２１０を出射した光は、第１の軸と平行に進
行する。

【００５５】次に、軸Ｘと平行に進行する光が、ＧＩ型
マルチモード光ファイバ２１０の端面２１２に入射した
場合を想定する。図３は、この場合での信号光の進行の
説明図である。

【００５６】この場合には、信号光は、図２の場合と逆
方向に進行して、シングルモード光ファイバ１１０の入
射面１１１へ進行して、シングルモード光ファイバ１１
０のコア部に集光される。こうして、シングルモード光
ファイバ１１０に入射した光は、シングルモード光ファ
イバ１１０中で導波される。

【００５７】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６１
０は、シングルモード光ファイバ１１０とファイバ型コ
リメート部材であるＧＩ型マルチモード光ファイバ２１
０とが融着接続されて構成されるので、事後において、
シングルモード光ファイバ１１０とＧＩ型マルチモード
光ファイバ２１０との位置調整が全く必要無い。したが
って、生産性良く製造が可能である。

【００５８】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６１
０を２つ用い、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０の
端面２２０を対向させて、コリメータ付光ファイバ６１
０₁から信号光を出射し、コリメータ付光ファイバ６１
０₂で受光して光結合を図ることを想定する。なお、コ
リメータ付光ファイバ６１０₁における軸Ｘ１とコリメ
ータ付光ファイバ６１０₂における軸Ｘ２とは、同一直
線上に有るように設定する。こうした設定は、例えば、
基板表面に形成した直線状のＶ溝に、コリメータ付光フ
ァイバ６１０₁およびコリメータ付光ファイバ６１０₂の
双方のＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０および少な
くともＧＩ型マルチモード光ファイバ２１０の近傍のシ
ングルモード光ファイバ１１０の部分を搭載することに
よって達成される。図４は、この場合の光の進行の説明
図である。

【００５９】図２に示した進行光路を経由して、コリメ
ータ付光ファイバ６１０₁から軸Ｘに平行な方向に出射
された信号光は、コリメータ付光ファイバ６１０₂に入
射する。その後は、図３に示した進行光路を経由して、
コリメータ付光ファイバ６１０₂のシングルモード光フ
ァイバ１１０に入射して、導波される。したがって、微
妙な調心作業を行わなくとも高効率的の光結合を実現で
きる。

【００６０】（第２実施形態）図５は、本発明のコリメ
ータ付光ファイバの第２実施形態の構成図である。図５
に示すように、このコリメータ付光ファイバ６２０は、
（ａ）信号光を導波する、端面１０１の法線が軸Ｘと角
度θ１で交差する、外径が１２５μｍのシングルモード
光ファイバ１１０と、（ｂ）シングルモード光ファイバ
１１０の端面１０１と端面２２１とが融着接続されると
ともに、端面２２２の法線が軸Ｘと角度θ２で交差し、
軸Ｘについて軸対象の分布型屈折率分布を有するととも
に、シングルモード光ファイバ１１０を介して端面２２
１から信号光を入射した場合に、端面２２２から軸Ｘと
平行な方向へ信号光を、軸Ｘと端面２２２との交点Ｐ１
を中心とする領域から出射する、長さがＬ、比屈折率差
がΔｎ１であり、外径２Ｒが１２５μｍよりも大きなグ
レーディッドインデックス型マルチモード光ファイバ
（ＧＩ型マルチモード光ファイバ）２２０と、（ｃ）シ
ングルモード光ファイバ１１０とＧＩ型マルチモード光
ファイバ２２０とを収納するファイバ保護管３２０とを
備える。そして、保護管３２０内のシングルモード光フ
ァイバ１１０の周囲には、充填材４２０が充填される。

【００６１】すなわち、本実施形態は、第１実施形態と
比べて、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２２０の外径が
シングルモード光ファイバ１１０の外径よりも大きな点
が異なる。例えば、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２２
０の外径２Ｒとして１５０μｍを好適に採用できる。

【００６２】角度θ１、角度θ２、長さＬ、比屈折率差
Δｎ１の好適な組合せとしては、 θ１＝４°，θ２＝４°，Ｌ＝９９０μｍ，Δｎ１＝１
％ などがある。

【００６３】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６２
０は、第１実施形態と同様に作用して、同様の効果を奏
する。

【００６４】（第３実施形態）図６は、本発明のコリメ
ータ付光ファイバの第３実施形態の構成図である。図６
に示すように、このコリメータ付光ファイバ６３０は、
（ａ）信号光を導波する、端面１０１の法線が軸Ｘと角
度θ１で交差するシングルモード光ファイバ１１０と、
（ｂ）シングルモード光ファイバ１１０の端面１０１と
法線が軸Ｘと角度θ３で交差した端面２２１とが接着剤
５３０によって接着接続されるとともに、端面２３２の
法線が軸Ｘと角度θ２で交差し、軸Ｘについて軸対象の
分布型屈折率分布を有するとともに、シングルモード光
ファイバ１１０を介して端面２３１から信号光を入射し
た場合に、端面２３２から軸Ｘと平行な方向へ信号光
を、軸Ｘと端面２３２との交点Ｐ１を中心とする領域か
ら出射する、長さがＬ、比屈折率差がΔｎ１であるグレ
ーディッドインデックス型マルチモード光ファイバ（Ｇ
Ｉ型マルチモード光ファイバ）２３０と、（ｃ）シング
ルモード光ファイバ１１０とＧＩ型マルチモード光ファ
イバ２３０とを収納するファイバ保護管３３０とを備え
る。

【００６５】すなわち、本実施形態は、第１実施形態ま
たは第２実施形態と比べて、シングルモード光ファイバ
１１０とＧＩ型マルチモード光ファイバ２３０との光学
的結合が接着剤を介してなされる点が異なる。

【００６６】なお、接着接続は、第２実施形態のよう
に、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２３０の外径がの外
径がシングルモード光ファイバ１１０の外径よりも大き
く、ガラス管などの収納部材内で接合させる場合に特に
有効である。この場合には、第２実施形態と同様に、保
護管３３０内のシングルモード光ファイバ１１０の周囲
には、充填材が充填されることが好適である。

【００６７】角度θ１、角度θ２、角度θ３、長さＬ、
比屈折率差Δｎ１の好適な組合せとしては、 θ１＝２°，θ２＝４°，θ３＝３°，Ｌ＝９２０μ
ｍ，Δｎ１＝１％、 θ１＝５°，θ２＝５°，θ３＝５°，Ｌ＝９９０μ
ｍ，Δｎ１＝１％ などがある。

【００６８】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６３
０は、第１実施形態と同様に作用して、同様の効果を奏
する。

【００６９】（第４実施形態）図７は、本発明のコリメ
ータ付光ファイバの第４実施形態の構成図である。図７
に示すように、このコリメータ付光ファイバ６４０は、
（ａ）信号光を導波し、軸Ｘと直交する端面１４１を有
するシングルモード光ファイバ１４０と、（ｂ）シング
ルモード光ファイバ１４０の端面１４１と接合され、端
面２４２の法線が軸Ｘと角度θ２で交差し、軸Ｘと平行
な軸Ｙについて軸対象の分布型屈折率分布を有するとと
もに、シングルモード光ファイバ１４０を介して、軸Ｘ
と直交する端面２４１から信号光を入射した場合に、端
面２４２から軸Ｘと平行な方向へ信号光を出射する、長
さがＬ、比屈折率差がΔｎ１であるグレーディッドイン
デックス型マルチモード光ファイバ（ＧＩ型マルチモー
ド光ファイバ）２４０と、（ｃ）シングルモード光ファ
イバ１１０とＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０とを
収納するファイバ保護管３４０とを備える。そして、保
護管３４０内のシングルモード光ファイバ１１０および
ＧＩ型マルチモード光ファイバ）２４０の周囲には、充
填材４４０が充填される。

【００７０】すなわち、本実施形態は、第１実施形態ま
たは第２実施形態と比べて、シングルモード光ファイバ
１４０の光軸ＸとＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０
の屈折率分布の中心軸Ｙとが異なる点、および、シング
ルモード光ファイバ１４０とＧＩ型マルチモード光ファ
イバ２４０との接合面が軸Ｘと直交している点が異な
る。なお、接合にあたっては、第１実施形態や第２実施
形態のように融着接続を採用してもよいし、第３実施形
態のように接着剤による接着接続を採用してもよい。

【００７１】角度θ２、長さＬ、比屈折率差Δｎ１、Ｘ
軸とＹ軸との距離Ｄの好適な組合せとしては、 θ２＝３°，Ｌ＝９７０μｍ，Δｎ１＝１％，Ｄ＝５．
０μｍ などがある。

【００７２】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６４
０は以下のように作用する。

【００７３】シングルモード光ファイバ１４０中を出射
面１４１に向かって信号光が進行する場合を想定する。
図８は、この場合での信号光の進行の説明図である。

【００７４】この場合、シングルモード光ファイバ１４
０を介した光が出射面１４１に到達し、ＧＩ型マルチモ
ード光ファイバ２４０の入射面２４１からＧＩ型マルチ
モード光ファイバ２１０に放射状に入射する。このＧＩ
型マルチモード光ファイバ２４０への入射にあたって、
シングルモード光ファイバ１４０のコア部の屈折率と、
コア部と接合されるＧＩ型マルチモード光ファイバ２４
０の部分の屈折率が同一なので、シングルモード光ファ
イバ１４０の出射面１４１で反射は発生しない。

【００７５】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０に入
射した信号光は、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０
への入射角に応じた光路を辿って、ＧＩ型マルチモード
光ファイバ２４０の出射面２４２から出射される。

【００７６】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０の出
射面２４２は、軸Ｘに対して角度θ２だけ傾いているの
で、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０の出射面２４
２での反射光が入射光の光路を逆進することが防止され
る。この結果、反射光のシングルモード光ファイバへの
入射が有効に防止される。

【００７７】また、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４
０から出射された光が光部品に入射し、その入射面で反
射され、反射光が本実施形態のコリメータ付光ファイバ
に入射してきた場合には、入射面であるＧＩ型マルチモ
ード光ファイバ２４０の端面２４２が軸Ｘに対して傾い
ているので、入射面２４２での反射光が入射光の光路を
逆進することが防止される。この結果、入射面２４２で
の反射光の光部品への戻りが抑制される。

【００７８】ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０の出
射面２４２から出射される光は、ＧＩ型マルチモード光
ファイバ２４０の出射点における屈折率と出射後の屈折
率（通常は、空気の屈折率）とに応じた屈折をするが、
ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０は、こうした屈折
を考慮した上で、出射光が軸Ｘと平行な方向へ進行する
ように、角度θ２、長さＬ、比屈折率差Δｎ１、距離Ｄ
が選択されている。したがって、ＧＩ型マルチモード光
ファイバ２４０を出射した光は、第１の軸と平行に進行
する。

【００７９】なお、本実施形態のコリメータ付光ファイ
バでは、端面１４１および端面２４１が軸Ｘと直交し、
端面２４２が軸Ｘに対して傾いているので、端面２４２
の光出射領域の中心をＸ軸上に設定することはできな
い。

【００８０】次に、軸Ｘと平行に進行する光が、ＧＩ型
マルチモード光ファイバ２４０の端面２４２（入射面）
に入射した場合を想定する。図９は、この場合での信号
光の進行の説明図である。

【００８１】この場合には、信号光は、図８の場合と逆
方向に進行して、シングルモード光ファイバ１４０の入
射面１４１へ進行して、シングルモード光ファイバ１４
０のコア部に集光される。こうして、シングルモード光
ファイバ１４０に入射した光は、シングルモード光ファ
イバ１４０中で導波される。

【００８２】本実施形態のコリメータ付光ファイバ６４
０は、シングルモード光ファイバ１４０とファイバ型コ
リメート部材であるＧＩ型マルチモード光ファイバ２４
０とが融着接続または接着接続されて構成されるので、
シングルモード光ファイバ１４０とＧＩ型マルチモード
光ファイバ２４０との位置調整が全く必要無い。したが
って、生産性良く製造が可能である。

【００８３】本実施形態のコリメータ付光ファイバを２
つ用い、ＧＩ型マルチモード光ファイバ２４０の端面２
４２を対向させて、コリメータ付光ファイバ６４０₁か
ら信号光を出射し、コリメータ付光ファイバ６４０₂で
受光して光結合を図ることを想定する。図１０は、この
場合の光の進行の説明図である。なお、図１０に示すよ
うに、コリメータ付光ファイバ６４０₂は、コリメータ
付光ファイバ６４０₁の出射光の光軸上の点Ｑを基準と
して、コリメータ付光ファイバ６４０₁の点対称の位置
に配設される。

【００８４】図１０に示すように、図８に示した進行光
路を経由して、コリメータ付光ファイバ６４０₁から軸
Ｘに平行な方向に出射された信号光は、コリメータ付光
ファイバ６４０₂に入射する。その後は、図９に示した
進行光路を経由して、コリメータ付光ファイバ６４０₂
のシングルモード光ファイバ１４０に入射して、導波さ
れる。したがって、角度調整などの微妙な調心作業を行
わなくとも高効率的の光結合を実現できる。

【００８５】［光アイソレータの実施形態］図１１は、
本発明の光アイソレータの一実施形態の構成図である。
図１１に示すように、この装置は、（ａ）入射した信号
光をコリメートして出射するコリメータ付光ファイバ６
１０₁と、（ｂ）コリメータ付光ファイバ６１０₁から出
射された信号光を端面７０１から入射し、コリメータ付
光ファイバ６１０₂にとって透過させて端面７０２から
出射するとともに、端面７０２から入射した光をコリメ
ータ付光ファイバ６１０₁から見て阻止する光アイソレ
ータ部７００と、（ｃ）光アイソレータ部の端面７０２
から出射された光を入射し、集光して導波するコリメー
タ付光ファイバ６１０₂とを備える。

【００８６】すなわち、本実施形態の光アイソレータ
は、図４に示した、対向して配置されたコリメータ付光
ファイバ６１０₁とコリメータ付光ファイバ６１０₂との
間に光アイソレータ部３００を配設したものである。

【００８７】光アイソレータ部７００は、（i）端面７
０１から入射した光を入射する偏光子７１１と、（ii）
磁界の発生時、偏光子７１１から出射された光の偏光方
向を４５°回転するファラデー回転子７２１と、（ii
i）ファラデー回転子７２１から出射された光を入射す
る検光子７３１と、（iv）検光子７３１から出射された
光を入射する偏光子７１２と、（v）磁界の発生時、偏
光子７１２から出射された光の偏光方向を４５°回転す
るファラデー回転子７２２と、（vi）ファラデー回転子
７２２から出射された光を入射する検光子７３２と、
（vii）ファラデー回転子７２１およびファラデー回転
子７２２に磁界を発生させる円筒磁石７４０とを備え
る。

【００８８】本実施形態の光アイソレータでは、上記の
コリメータ付光ファイバ６１０を２つ（６１０₁および
６１０₂）使用し、それらを対向して配設するととも
に、それらの間に、光アイソレータ部７００を配設す
る。したがって、光コリメータ６１０₁と光コリメータ
６１０₂の軸Ｘを平行に配設することによって、光コリ
メータ６１０₁から出射された光は、光アイソレータ部
７００を経由し、コリメータ付光ファイバ６１０₂に効
率良く入射するとともに、コリメータ付光ファイバ６１
０₂から出射された光は、光アイソレータ部７００を経
由後、コリメータ付光ファイバ６１０₁には到達しない
という、光アイソレート機能を果たす。

【００８９】すなわち、光コリメータ６１０₁光軸と光
コリメータ６１０₂の光軸との角度調整を必要としない
ので、生産性良く本実施形態の光アイソレータを製造す
ることができる。

【００９０】図１２は、光アイソレータ部の変形例の構
成図である。

【００９１】図１２（ａ）は、円筒磁石７４０に替え
て、テーパ状の平板磁石７４１およびテーパ状の平板磁
石７４２を使用している。図１２（ａ）の構成の光アイ
ソレータによれば、収納部材７５０の内部で、平板磁石
７４１を紙面の左方向へ押込むとともに、平板磁石７４
２を紙面の右方向へ押込むことにより、固定が容易にで
きる。この場合にも、入射光と出射光との平行性は維持
される。

【００９２】図１２は（ｂ）は、光アイソレータ部７０
０を入射光の方向に対して傾けたものである。この場合
にも、入射光と出射光との平行性は維持される。

【００９３】図１１では、２つのコリメータ付光ファイ
バとして、共に、コリメータ付光ファイバ６１０を使用
したが、上記の他のコリメータ付光ファイバ６２０、６
３０、および、６４０を使用してもよい。また、異なる
種類のコリメータ付光ファイバを組合せて使用してもよ
い。なお、少なくとも一方にコリメータ付光ファイバ６
４０を使用する場合には、光軸方向に垂直な方向に関し
ての調心が必要となる。

【００９４】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく変形が可能である。例えば、上記の実施形態
の光アイソレータでは、１つの光信号の場合を示した
が、多心化することが可能である。

【００９５】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明のコ
リメータ付光ファイバによれば、シングルモード光ファ
イバの一方の端面と第１の端面とが接合されるととも
に、第２の端面の法線方向がシングルモード光ファイバ
の光軸である第１の軸の方向と第１の角度で交差し、第
１の軸と平行な第２の軸について軸対象の分布型屈折率
分布を有するとともに、シングルモード光ファイバを介
して第１の端面から信号光を入射した場合に、第２の端
面からシングルモード光ファイバの光軸方向と平行な方
向へ信号光を出射するファイバ型コリメート部材を備え
るので、シングルモード光ファイバと光コリメート素子
との微妙な位置調整や、他の光ファイバとの高効率な光
結合にあたっての微妙な調心作業を必要としないコリメ
ータ付光ファイバを実現することができる。

【００９６】また、本発明の光アイソレータによれば、
本発明のコリメータ付光ファイバを対向配置し、これら
の間に光アイソレータ部を配設するので、入射光ファイ
バと出射光ファイバとの高効率な光結合にあたって、微
妙な位置調整や微妙な調心作業を必要としない光アイソ
レータを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のコリメータ付光ファイ
バの構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態のコリメータ付光ファイ
バでの光の進行態様（出射時）の説明図である。

【図３】本発明の第１実施形態のコリメータ付光ファイ
バでの光の進行態様（入射時）の説明図である。

【図４】本発明の第１実施形態のコリメータ付光ファイ
バでの光の進行態様（光結合時）の説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態のコリメータ付光ファイ
バの構成図である。

【図６】本発明の第３実施形態のコリメータ付光ファイ
バの構成図である。

【図７】本発明の第４実施形態のコリメータ付光ファイ
バの構成図である。

【図８】本発明の第４実施形態のコリメータ付光ファイ
バでの光の進行態様（出射時）の説明図である。

【図９】本発明の第４実施形態のコリメータ付光ファイ
バでの光の進行態様（入射時）の説明図である。

【図１０】本発明の第４実施形態のコリメータ付光ファ
イバでの光の進行態様（光結合時）の説明図である。

【図１１】本発明の一実施形態の光アイソレータの構成
図である。

【図１２】アイソレータ部の変形例の構成図である。

【符号の説明】

１１０…シングルモード光ファイバ、２１０，２２０，
２３０，２４０…ＧＩ型マルチモード光ファイバ、３１
０，３２０，３３０，３４０…ファイバ保護管、４２
０，４４０…充填材、５３０…接着材、６１０，６２
０，６３０，６４０…コリメータ付光ファイバ、７００
…光アイソレータ部、７１１，７１２…偏光子、７２
１，７２２…ファラデー回転子、７３１，７３２…検光
子、７４０…円筒磁石、７４１，７４２…平板磁石、７
５０…収納部材。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光を導波するシングルモード光ファ
   イバと、 前記シングルモード光ファイバを介して信号光を入射し
   た場合に、前記シングルモード光ファイバの光軸方向と
   平行な方向へ前記信号光を出射するファイバ型コリメー
   ト部材であって、前記シングルモード光ファイバの光出
   射端面または光入射端面のいずれか一方とこのファイバ
   型コリメート部材の第１の端面とが接合されるととも
   に、このファイバ型コリメート部材の第２の端面の法線
   方向が前記シングルモード光ファイバの光軸である第１
   の軸の方向と第１の角度で交差するグレーデッドインデ
   ックス型マルチモード光ファイバから成るファイバ型コ
   リメート部材と、 を備えることを特徴とするコリメータ付光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記第１の角度は０．１°以上である、
   ことを特徴とする請求項１記載のコリメータ付光ファイ
   バ。
3. 【請求項３】 前記ファイバ型コリメータの第１の端面
   と接合する前記シングルモード光ファイバの光出射端面
   または光入射端面のいずれか一方は、法線方向が前記シ
   ングルモード光ファイバの光軸方向と第２の角度で交差
   する、ことを特徴とする請求項１記載のコリメータ付光
   ファイバ。
4. 【請求項４】 前記第２の角度は０．１°以上である、
   ことを特徴とする請求項３記載のコリメータ付光ファイ
   バ。
5. 【請求項５】 前記シングルモード光ファイバを介して
   前記ファイバ型コリメート部材の第１の端面から信号光
   を入射した場合における、前記ファイバ型コリメート部
   材の第２の端面の光出射領域の中心は、ほぼ前記第１の
   軸の延長線上に存在する、ことを特徴とする請求項３記
   載のコリメータ付光ファイバ。
6. 【請求項６】 前記第２の軸は前記第１の軸とは異なる
   とともに、前記シングルモード光ファイバの光出射端面
   は、法線方向が前記第１の軸とが平行であり、 前記シングルモード光ファイバのコアの屈折率は、前記
   コアに接合される前記ファイバ型コリメート部材の部分
   の屈折率と略同一である、 ことを特徴とする請求項１記載のコリメータ付光ファイ
   バ。
7. 【請求項７】 前記グレーディドインデックス型マルチ
   モード光ファイバは、０．３％以上、かつ、３％以下の
   非屈折率差を有する、ことを特徴とする請求項１記載の
   コリメータ付光ファイバ。
8. 【請求項８】 信号光を導波して出射するコリメータ付
   光ファイバと、 前記コリメータ付光ファイバから出射された信号光を第
   １の側から入射し、透過させて第２の側から出射すると
   ともに、前記第２の側から入射した光を阻止する光アイ
   ソレータ部と、 を備える光アイソレータであって、 前記コリメータ付光ファイバは、 信号光を導波するシングルモード光ファイバと、 前記シングルモード光ファイバを介して光を入射した場
   合に、前記シングルモード光ファイバの光軸方向と平行
   な方向へ光を出射するファイバ型コリメート部材であっ
   て、前記シングルモード光ファイバの信号光の出射端面
   とこのファイバ型コリメート部材の第１の端面とが接合
   されるとともに、このファイバ型コリメート部材の第２
   の端面の法線方向が前記シングルモード光ファイバの光
   軸の方向と交差するグレーデッドインデックス型マルチ
   モード光ファイバから成るファイバ型コリメート部材
   と、 を備えることを特徴とする光アイソレータ。
9. 【請求項９】 第１の側から信号光を入射し、透過させ
   て第２の側から出射するとともに、前記第２の側から入
   射した光を阻止する光アイソレータ部と、 前記光アイソレータ部の第２の側から出射された光を入
   射し、導波するコリメータ付光ファイバとを備える光ア
   イソレータであって、 前記コリメータ付光ファイバは、 信号光を導波するシングルモード光ファイバと、 前記シングルモード光ファイバを介して光を入射した場
   合に、前記シングルモード光ファイバの光軸方向と平行
   な方向へ光を出射するファイバ型コリメート部材であっ
   て、前記シングルモード光ファイバの信号光の入射端面
   とこのファイバ型コリメート部材の第１の端面とが接合
   されるとともに、このファイバ型コリメート部材の第２
   の端面の法線方向が前記シングルモード光ファイバの光
   軸の方向と交差するグレーデッドインデックス型マルチ
   モード光ファイバから成るファイバ型コリメート部材
   と、 を備えることを特徴とする光アイソレータ。