WO2006080143A1

WO2006080143A1 - 光パワーモニター及びその製造方法

Info

Publication number: WO2006080143A1
Application number: PCT/JP2005/022521
Authority: WO
Inventors: Shinji Furuichi; Masaru Suzuki
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2006-08-03
Also published as: KR20070099672A; JP3852709B2; EP1847863A1; US20080044135A1; US7421161B2; JP2006208929A; KR100884231B1; CN101107552A; EP1847863A4

Abstract

　お互いに間隙を介して対向するとともに軸に関して傾斜した端面（傾斜面）を持ったピッグテイルファイバーとＧＲＩＮレンズとを持ち、反射損失が低く組み立ての容易な光パワーモニター。ピッグテイルファイバーとＧＲＩＮレンズ夫々が、互いに接着固定された軸方向端面を持ったスリーブ内に固定されている。ピッグテイルファイバーとＧＲＩＮレンズとの少なくとも一方が、傾斜面先端に軸方向の円弧状端面を持ち、円弧状端面が当該一方のスリーブの軸方向端面と同じ平面上に位置していて、当該一方の軸を当該一方のスリーブの軸方向端面に垂直に保つ。それらのうち他方の軸方向先端が、前記一方のスリーブ内に入り込み、前記一方のスリーブ内壁と接触するのを防ぐことができるので、それらの相対位置の調整にかかる組み立て工数が低減できるとともに、組み立て歩留まりの向上ができる。

Description

明細書

光パワーモニター及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、光ファイバ一内の光信号の強度もしくは光量を測定する光パワーモニタ一、特に組み立てが容易な構造を持った光パワーモニターに関する。

背景技術

[0002] 光ファイバ一内を伝播する光信号の一部を分岐して強度を検出する装置に光パヮ一モニターがある。光パワーモニターは特許文献 1、特許文献 2、特許文献 3などに開示されている。開示されている光パワーモニターの基本構成は同じなので、特許文献 1の図 3に記載されているものを図 8に示し、図 8を参照しながらその構造を説明する。

[0003] 図 8に示す光パワーモニター 800は、入力側光ファイバ一 812と、出力側光フアイバー 813、 2芯キヤビラリ一 (本発明における「ビッグティルファイバー」に相当する。 ) 810、 2芯キヤピラリー 810と同じ直径の円筒形状の屈折率分布レンズ (本発明における「Graded Index Lens」すなわち「GRINレンズ」に相当する。） 820、ドットミラ一 (本発明における「タップ膜」に相当する。）830、フォトディテクター (本発明における「フォトダイオード」に相当する。）840、受光回路 844、表示器 846から構成されている。

[0004] 入力側光ファイバ一 812から入力された光信号は、 2芯キヤピラリー 810を通り屈折率分布レンズ 820でドットミラー 830に集光される。集光された光の大部分はドットミラ一 830の表面で反射され、屈折率分布レンズ 820に戻り、 2芯キヤピラリー 810を通して出力側光ファイバ一 813により出力される。ドットミラー 830を透過した光はフォトディテクター 840で検出され、光信号が電気信号に変換される。電気信号は受光回路 844を介し、表示器 846に光強度として表示される。この明細書では、特に断わりのない限り光量と光強度は同義語として使用する。

[0005] 2芯キヤビラリ一すなわちビッグティルファイバーある!/、はキヤビラリ一ガラスフェルールと屈折率分布レンズすなわち GRINレンズとは所定の間隔を持つて対向して!/ヽる。特許文献 1、特許文献 5及び特許文献 6に示されているビッグティルファイバーと GRINレンズとは夫々の対向端面が軸 (光軸）に関して約 8° となっており、特許文献 2〜4にはそれらの対向端面が軸に関して垂直となっているビッグティルファイバーと GRINレンズとが開示されている。特許文献 2〜4に示されているような、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの軸に関して垂直の端面をそれらの間に所定間隙を介して対向させるには、対向する端面を平行になる様に調整するので、組み立てが簡単である。し力し、ビッグティルファイバーと GRINレンズの端面で光の一部が反射してコア内を逆戻りして、後から進行してくる光と干渉し合い光の反射損失が発生する。反射損失を低減するために、特許文献 5, 6に開示されている様に、対向面に約 6° 力も約 10° で平均 8° の傾斜を設ける。対向する面を軸に関して傾斜にすることで、反射損失は 50〜55 (dB)まで低下させることができる。しかし、ビッグティルファイバ一と GRINレンズとの組み立てが非常に難しくなる。

特許文献 1：特開 2003 - 202262号公報

特許文献 2：特開昭 62 - 269909号公報

特許文献 3：米国特許第 6603906号明細書

特許文献 4:米国特許第 5790314号明細書

特許文献 5 :特開 2001— 013362号公報

特許文献 6：特表平 10— 511476号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、対向する端面が軸に関して傾斜面となったビッグティルファイバーと GRINレンズとを持ち、反射損失が低ぐ組み立てが容易な光パワーモニター及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明の光パワーモニターは、小さな間隔で平行に並べられた 2本の光ファイバ一と、それら 2本の光ファイバ一の端が設けられた端面とを持つビッグティルファイバーであって、その端面がビッグティルファイバー軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面であるものと、

互いに対向した 2つの端面を持ち、それらのうち一方の端面がビッグティルファイバ一傾斜面との間に所定の間隙をもってビッグティルファイバー傾斜面と対向していて、他の端面がその上に形成されたタップ膜を有する円柱状 GRINレンズであって、前記一方の端面が円柱状 GRINレンズ軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面であるちのと、

円柱状 GRINレンズが内部に固定されている通孔と、円柱状 GRINレンズの傾斜面がある側に設けられていて、その軸方向の垂線を持つ端面とを持つ第一のスリーブとビッグティルファイバーが内部に固定されている通孔と、ビッグティルファイバーの傾斜面がある側に設けられていて、その軸方向の垂線を持つ端面とを持つ第二のスリーブであって、その端面が第一のスリーブの前記端面に当接して固定されているものと、

円柱状 GRINレンズのタップ膜と対向して設けられているフォトダイオードとを有する。そして、ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの少なくとも一方が当該少なくとも一方の軸方向の垂線を持つ円弧状端面を持ち、その円弧状端面が当該少なくとも一方の傾斜面の軸方向先端の一部を切り除、て設けられて、る。

[0008] 本発明の光パワーモニターの光信号の入出力には、 2本の光ファイバ一と 2芯キヤピラリーを用いることができるが、取扱いが容易な、光ファイバ一と保持部とがー体ィ匕されて!/、るビッグティルファイバーを用いることが好まし!/、。ビッグティルファイバーを通して入力された光信号は、 GRINレンズ後端面に形成されたタップ膜で大部分の光がビッグティルファイバーに反射され、入力した光の一部がタップ膜を透過してフオトダイオードに到達する。タップ膜は SiO

2、 TiO など力もなる誘電体多層 2、 Ta O

2 5

膜で、真空蒸着などにより形成されている。各層の膜厚構成を変えることで、光信号の反射と透過の強度比（タップ率)を変えることができる。

[0009] GRINレンズを透過してフォトダイオードに到達する光の強度がビッグティルフアイバーに入射する光の強度の 0. 5%以上 20%以下であることが好ましい。フォトダイォードに到達する光の強度が入射光強度の 0. 5%未満であると、フォトダイオードは精度良く光の強度を検出することが困難である。フォトダイオードに到達する光の強度が入射光強度の 20%超であると、タップ膜で反射しビッグティルファイバーから出力されて光信号として用いる光量が減衰し過ぎる。また、フォトダイオードに入る光強度が大き過ぎ、その検出能力を超えて飽和する惧れがある。タップ膜の代わりにドットミラーのようなハーフミラーを用いることができる。そして、フォトダイオードが光信号の強度を効率よく検知するために、フォトダイオードの前面にレンズが設けられていることが好ましい。

[0010] ビッグティルファイバーと、タップ膜を有する GRINレンズとは、略円筒形をしたスリーブ内に接着剤で接着固定されている。スリーブは、ガラスやセラミックスで作られているのが好ましい。ガラス製のスリーブは、その熱膨張係数がビッグティルファイバーや GRINレンズの熱膨張係数に近いので、温度変化に対する光学的誤差が生じにくいと言う利点がある。ビッグティルファイバー、 GRINレンズ、およびスリーブの接着固定にはエポキシ系榭脂を用いることが好ましい。エポキシ系榭脂は取扱いが容易で、温度変化に対する熱膨張が比較的小さヽ。 GRINレンズとレンズ付きフォトダイォードとは、円筒状の外形を有する別のスリーブに接着剤で接着固定されている。スリーブの材質は、ビッグティルファイバーや GRINレンズと組み合わせられて!/、るスリーブと同様にガラスやセラミックスであるのが好ましぐ接着固定にはエポキシ系榭脂を用いるのが好ましい。

[0011] ビッグティルファイバーと GRINレンズとの対向する端面は、約 6° から約 10° 、好ましくは約 8° の傾斜面となっているとビッグティルファイバーと GRINレンズとの端面で反射した光が逆戻りするのを防ぐことができる。 GRINレンズを固定しビッグティルファイバーを X, Y, Z方向に微動させ、また X軸、 Y軸、 Z軸の周りに微回転させて、反射損失が最小になって出力光の強度が最大となるように位置を調整する。 GRIN レンズとビッグティルファイバーとの調整した位置を保ちながら、第一のスリーブと第二のスリーブを介しエポキシ榭脂でこれらを接着固定する。 GRINレンズとビッグティルファイバーとのいずれか一方もしくは両方に円弧状端面を設けることができる。

[0012] 前記本発明の光パワーモニターにおいて、ビッグティルファイバーと円柱状 GRIN レンズとの少なくとも一方に設けられた円弧状端面が、当該少なくとも一方に対応するスリーブの端面と同じ平面上にあることが好ま、。

[0013] GRINレンズが第一のスリーブの通孔に接着剤で接着固定され、ビッグティルファィバーが第二のスリーブの通孔に接着剤で接着固定され、更に第一のスリーブの端面が第二のスリーブの端面に接着固定されて、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの位置を固定している。第一のスリーブと第二のスリーブとの端面同士を接着固定するとき、第一のスリーブの端面力も GRINレンズの軸方向先端が突出していると、その先端が第二のスリーブ内に入り込む。 GRINレンズの軸方向先端が第二のスリーブ内に入り込むと、 GRINレンズの先端が第二のスリーブの内壁に接触し、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの間隙を所定の値とすることができなくなる。また、 GRI Nレンズ軸方向先端が欠けて、破片がビッグティルファイバーと GRINレンズとの間に入る惧れがある。 GRINレンズ軸方向先端が第二のスリーブ内に入り込まないようにすることで組み立て易くなるとともに、 GRINレンズ軸方向先端の欠けを防ぐことができる。ビッグティルファイバーも同様で、ビッグティルファイバー軸方向先端が第一のスリーブに入り込まな、ようにすることが好ま、。

[0014] GRINレンズ傾斜面に設けた円弧状端面と第一のスリーブの端面とを同一平面とすることで、第一のスリーブの端面に対して GRINレンズの中心線 (光軸）を垂直にして組み立てることが容易となる。 GRINレンズと第一のスリーブとが精度良く垂直に組み立てられるので、ビッグティルファイバーと第二のスリーブとの組み立ても容易となる。精度良く組み立られるため、 GRINレンズ外径と第一のスリーブの内径との差を小さくすることができ、接着剤の厚みを薄くすることができ、外部温度が変化しても熱膨張差による各部品の位置変動を最小限に抑えることができる。ビッグティルフアイバーと第二のスリーブとに関しても同様である。

[0015] 前記本発明の光パワーモニターにおいて、ビッグティルファイバーと円柱状 GRIN レンズとの少なくとも一方に設けられた円弧状端面の、その円弧中心とその弦との距離で定義される高さが当該少なくとも一方の直径の 20〜40%であることが好ましい。

[0016] 円弧状端面高さが GRINレンズ直径の 20%未満では、 GRINレンズの円弧状端面と第一のスリーブ端面とを同一平面としていても、 GRINレンズの円弧状端面とビッグティルファイバー傾斜面との間隙を所定の値にするには、ビッグティルファイバー傾斜面の軸方向先端が第一のスリーブ内に入ることがある。円弧状端面高さが GRINレンズ直径の 40%超とすると傾斜面にした効果が無くなる惧れがある。ビッグティルフアイバーもしくは GRINレンズのいずれか一方に円弧状端面を設ける場合はその高さが直径の 30〜40%、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの両方いずれにも円弧状端面を設ける場合はその高さが直径の 20〜30%であることがより好ましい。

本発明の光パワーモニターの製造方法は、小さな間隔で平行に並べられた 2本の光ファイバ一と、それら 2本の光ファイバ一の端が設けられているとともに、ビッグティルファイバー軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面である端面とを持つビッグティルファイバーと、互いに対向した 2つの端面を持ち、それらのうち一方の端面が円柱状 GRINレンズ軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面であり、他の端面がその上に形成されたタップ膜を有する円柱状 GRINレンズとであって、それらのうち少なくとも一方にその傾斜面の軸方向先端の一部を切り除いて設けられているとともに、その軸方向の垂線を持つ円弧状端面を有するものと、

円柱状 GRINレンズをそのなかに挿入することができる通孔と、その軸方向の垂線を持つ端面とを持つ第一のスリーブと、

ビッグティルファイバーをそのなかに挿入することができる通孔と、その軸方向の垂線を持つ端面とを持つ第二のスリーブと、

円柱状 GRINレンズのタップ膜と対向して設けることができるフォトダイオードとを用いる。そして、ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとのうち円弧状端面を持つものの一方をそれに対応するスリーブに組み合わせて、当該一方をそのスリーブの通孔に挿入して当該一方の円弧状端面がそのスリーブの端面と同じ平面上になるようにして当該一方をそのスリーブに固定する。ビッグティルファイバーと円柱状 GRIN レンズとのうち他方を当該他方に対応するスリーブに組み合わせて、当該他方の傾斜面がある側にそのスリーブの端面が設けられるようにして当該他方をそのスリーブの通孔に揷入する。ビッグティルファイバーの傾斜面と円柱状 GRINレンズの傾斜面とが対向するようにビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとを位置させて、ピッグティルファイバーに設けられた 2本の光ファイバ一の一方力も入力光を入れて他方力も出力光をモニターしてビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの好ましい位置関係を決めてその位置にビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとを保持する。その位置でビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとのうち当該他方を、それに対応するスリーブの通孔内に固定するとともに、そのスリーブの端面を当該一方に対応するスリーブの端面に固定して、ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの組み立てを行って、円柱状 GRINレンズのタップ膜に対向するようにフォトダイオードを設ける。

[0018] 光パワーモニターを製作した後、外部力もの光の影響を避けるために光パワーモ- ターの外側を、光を通さない材料で覆うことが好ましい。金属ケースで光パワーモニタ一を被覆し、遮光性のある塗料を塗布する、あるいは遮光性の熱収縮チューブを光ノヮ一モニターに被覆する等を行うことができる。

発明の効果

[0019] GRINレンズとビッグティルファイバーのいずれか一方の傾斜面、あるいは両方の対向する傾斜面に円弧状端面が設けられて、第一のスリーブあるいは第二のスリーブの端面と円弧状端面とを同一平面にして、 GRINレンズを第一のスリーブに、ピッグティルファイバーを第二のスリーブに接着固定した構造を有する光パワーモニターは、 GRINレンズあるいはビッグティルファイバーの傾斜面の軸方向先端が第二のスリーブ/第一のスリーブの内壁と接触することなく組み立てることができるため、組み立て工数の低減、組み立て歩留まりの向上が得られた。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]図 1は、本発明の実施例 1による光パワーモニターを示す断面図である。

[図 2]図 2は、実施例 1の光パワーモニターに用いられている円柱状 GRINレンズの斜視図である。

[図 3]図 3は、実施例 1の光パワーモニターのファイバーレンズユニットを示す断面図である。

[図 4]図 4 (A)から図 4 (F)は実施例 1の光パワーモニターの組み立て説明図である。

[図 5]図 5 (A)と図 5 (B)とは比較例の光パワーモニターのファイバーレンズユニットを示す断面図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施例 2の光パワーモニターのファイバーレンズユニットを示す断面図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施例 3の光パワーモニターのファイバーレンズユニットを示す断面図である。

[図 8]図 8は、特許文献 1に説明された光パワーモニターの説明図である。

符号の説明

[0021] 10, 10' ビッグティルファイバー

11, 11 軸

12, 13 光ファイバ一

14 端面

14a, 14a 傾斜面

16' 円弧状端面

20, 2〇z (円柱状） GRINレンズ

21 軸

24, 27 端

24a, 24a' 傾斜面

25, 25' (軸方向）先端

26 円弧状端面

30 タップ膜

40 フォトダイオード

50 第一のスリーブ

54 端面

58 通孔

60 第二のスリーブ

64 tsf

68 通孔

100, 200, 300 光ノヮ一モニター

発明を実施するための最良の形態

[0022] 本発明を以下に図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。図 1は本発明の実施例 1による光パワーモニターを断面図で示し、図 2は実施例 1の光パワーモ二ターに用いられている円柱状 GRINレンズの斜視図で、図 3は実施例 1の光パワーモニターのファイバーレンズユニットの断面図で、そして図 4 (A)から図 4 (F)は実施例 1の光パワーモニターの組み立て説明図である。図 5 (A)と図 5 (B)とは比較例の光パワーモニターのファイバーレンズユニットの断面図である。また、図 6と図 7とは、それぞれ本発明の実施例 2と実施例 3との光パワーモニターのファイバーレンズュニットを示す断面図である。

実施例 1

図 1から図 3を参照して、本発明の実施例 1による光パワーモニター 100は、小さな間隔をもって軸 11に沿って平行に並べられた 2本の光ファイバ一 12, 13を持つピッグティルファイバー 10と、互いに対向している 2つの端面 24, 27を持ち、それらのうち一方の端面 24がビッグティルファイバー後端面 14との間に所定の間隙を持ってピッグティルファイバー後端面 14と対向しており、他の端面 27がその上に形成されたタップ膜 30を有する円柱状 GRINレンズ 20と、円柱状 GRINレンズ 20のタップ膜 30と対向して設けられているフォトダイオード 40とを有する。ビッグティルファイバー 10は円柱状をしたガラスで作られていてそれに 2本の光ファイバ一が挿入固定されており、光ファイバ一付き 2芯キヤビラリ一あるいは光ファイバ一付き 2芯キヤビラリ一ガラスフエルールと呼ばれることがある。ビッグティルファイバー 10が持つ 2本の光ファイバ一 12, 13は、それらの一方の光ファイバ一 12が入力光ファイバ一のとき、他方の光ファィバー 13が出力光ファイバ一となり、ビッグティルファイバー先端力もその軸 11に沿つて開けられた細穴 18を通ってビッグティルファイバー後端面 14にそれらの端を持つ。ビッグティルファイバー後端面 14と、所定の間隙を持ってビッグティルファイバー後端面 14と対向している円柱状 GRINレンズ 20の端面 24とは、それぞれの軸 11, 2 1に関して 6° 〜10° 、好ましくは 8° の角度を持つ垂線を持った傾斜面 14a, 24aとなっていて、光ファイバ一端から出た光が対向する円柱状 GRINレンズ端面 24で反射して同じ光ファイバ一に戻されることを防いでいる。以下の説明の中で，面の方向は特に説明のないときはその面に立てた垂線の方向で定義する。ビッグティルフアイバー後端面 14とそれに対向している円柱状 GRINレンズの端面 24との間隙は 100 μ m力ら 300 μ m、好ましくは 200 μ mである。

[0024] 円柱状 GRINレンズ 20は、 graded index lensを意味しており、レンズ 20の軸 21 力も半径方向外方に向かって連続的に屈折率が変化している。 GRINレンズ 20の軸 21から離れた位置を軸 21に平行に進む光はレンズの中心方向に曲げられるので、 GRINレンズ 20の一方の端面 24から入った光は他方端面 27の中心付近からコリメートされて出る。 GRINレンズ端面 27に設けたタップ膜 30は、 SiOと TiOとを周期

2 2 的に積層した誘電体多層膜で、光の透過率を表すタップ率は 1%であった。 GRINレンズ 20を通ってタップ膜 30に達した光の大部分をタップ膜表面で反射し GRINレンズ 20を通ってビッグティルファイバー 10へ返す。タップ膜 30に達した光の一部をタツプ膜 30が透過する。タップ膜 30を透過した光がフォトダイオード 40によって検出される。

[0025] この実施例の光パワーモニター 100では図 2に示すように、 GRINレンズ 20の傾斜面 24aの軸 21方向先端 25の一部力 GRINレンズ 20の傾斜面 24aに設けた円弧状端面 26によって切り除かれている。円弧状端面 26はその垂線が GRINレンズ 20の軸 21の方向となっている。円弧状端面 26は、その円弧中心とその弦との距離で定義される高さが GRINレンズ直径の 20〜40%であることが好ましい。実施例 1の光パヮ一モニター 100では、 GRINレンズ 20の直径が約 1.8mmで、円弧状端面 26の高さ力 S約 540 μ mなので直径の 30%となっている。

[0026] GRINレンズ 20の傾斜面 24aを持つ端部力ガラスあるいはセラミックで作られたスリーブ（「第一のスリーブ」と言う） 50の通孔 58内に挿入されている。第一のスリーブ 5 0はその一端に軸方向の垂線を持つ端面 54を持っており、その端面 54が GRINレンズ 20の円弧状端面 26と同じ平面上に位置するようにして、 GRINレンズ 20の外周面 29が第一のスリーブ 50の内周面に接着固定されている。ここで、第一のスリーブ 50 の端面 54と GRINレンズ 20の円弧状端面 26とが同一平面上にあるとは、第一のスリーブ 50の端面 54がある平面からの円弧状端面 26の突出が 20 m以内、へつこみ力 0 m以内を意味している。このように GRINレンズ 20を第一のスリーブ 50の通孔 58内に固定しているので、 GRINレンズ 20の軸 21が第一のスリーブ 50のその端面 54と垂直、実際上は直角から ± 1° 以内となっている。 [0027] 図 1と図 3とを参照して、ガラスあるいはセラミックで作られた別のスリーブ（「第二のスリーブ」と言う） 60がその軸方向の垂線を持つ端面 64を一端に持っており、その端面 64がビッグティルファイバー 10の傾斜面 14a側に来るようにして、その通孔 68内にビッグティルファイバー 10が固定されている。そして、第一のスリーブ 50と第二のスリーブ 60とがそれらの端面 54, 64同士を接着固定して、ビッグティルファイバー 10 の傾斜面 14aと GRINレンズ 20の傾斜面 24aとがその間に所定の間隙を持って対向させられている。

[0028] ビッグティルファイバー 10の傾斜面 14aと GRINレンズ 20の傾斜面 24aとの間が所定の間隙になるようにして、第一のスリーブ 50と第二のスリーブ 60との端面 54, 64同士を接着固定した場合、ビッグティルファイバー 10の傾斜面 14a先端が第一のスリーブ 50内に入り込むことがない。と言うのは、 GRINレンズ傾斜面 24a先端 25が円弧状端面 26によって切り除かれているので、切り除かれた軸方向距離だけビッグティルフアイバー 10を第二のスリーブ 60の端面 64からビッグティルファイバー先端側へ後退させた位置になるためである。

[0029] 先に、円弧状端面 26の高さが GRINレンズ直径の 20〜40%であることが好ましいと述べたが、その高さが 20%未満であると円弧状端面と第一のスリーブ端面とを同じ平面上に位置させるのが困難となるだけでなぐビッグティルファイバーを第二のスリ一ブ端面力も後退させる長さが短くなつてビッグティルファイバー傾斜面先端が数 10 μ m第二のスリーブ端面力も突出する惧れがある。円弧状端面 26の高さが GRINレンズ直径の 40%超となると、ビッグティルファイバーの光ファイバ一端カゝら放出された光が軸方向を向いた円弧状端面 26で反射される割合が多くなる。

[0030] GRINレンズ 20の後端に形成されたタップ膜 30と対向するようにフォトダイオード 4 0が設けられている。フォトダイオード 40と GRINレンズ 20とは更に別のスリーブ（「第三のスリーブ」と言う） 70で接続されて、第三のスリーブ 70先端近くの内面に GRINレンズ 20後端近くの外周面 29が接着され、また第三のスリーブ 70の後端にフォトダイオード 40が接着固定されている。タップ膜 30を透過した光がフォトダイオード 40に焦点を結ぶようにフォトダイオード 40の前面に集光レンズ 42が取り付けられて、る。フオトダイオード 40で検出された光信号は電気信号に変換されて光量が測定される。 [0031] 図 4を参照して実施例 1の光パワーモニター 100の組み立て工程を説明する。図 4 ( A)に示すように、第一のスリーブ 50の通孔 58に GRINレンズ 20を挿入して、 GRIN レンズ 20の傾斜面 24aにある円弧状端面 26と第一のスリーブ 50の端面 54とが同一平面上に位置するようにして接着剤で GRINレンズ 20に第一のスリーブ 50を固定して、図 4 (B)に示すレンズユニット 82を作る。別に、図 4 (C)に示すようにビッグティルファイバー 10を第二のスリーブ 60の通孔 68に挿入してファイバーユニット 84とする。第二のスリーブ 60はビッグティルファイバー 10にまだ接着されていない。別途、図 4 ( D)に示すように第三のスリーブ 70にフォトダイオード 40を挿入して接着固定してダイオードユニット 86を準備しておくことが望ましい。そして、図 4 (E)にあるように、組み立て冶具 90上にレンズユニット 82を取り付けて、 GRINレンズ 20の傾斜面 24aとピッグティルファイバー 10の傾斜面 14aとがそれらの間に所定の間隙を持って対向するように、ファイバーユニット 84をテーブル 95上に取り付ける。図 4 (E)では、組み立て冶具 90の 3軸直交座標系の X軸が GRINレンズ 20の軸 21とビッグティルファイバー 10の軸 11とに略揃っている。ビッグティルファイバー 10の一方の光ファイバ一から光を入れて GRINレンズ 20の後端にあるタップ膜 30で反射して、他方の光ファイバ一力も出てくる光の強度を図示しない光度計で測定しながら、ファイバーユニット 84を載せたテーブル 95を X軸、 Y軸、 Z軸方向に移動し、 X軸の周りに回転させて、また Y 軸の周りにまた Z軸の周りに微回転させて、出力光の強度力もっとも大きくなるようにビッグティルファイバー 10の位置を調節する。ビッグティルファイバー 10が GRINレンズ 20に対して最適位置になった状態で、第二のスリーブ 60の端面 64を第一のスリーブ 50の端面 54に接着固定して、第二のスリーブ 60の通孔 68内にビッグティルフアイバー 10を接着固定して、図 4 (F)のようにファイバーレンズユニット 88が完成する。このファイバーレンズユニット 88を予め作ってあるダイオードユニット 86と組み合わせて接着して実施例 1の光パワーモニター 100となる。光パワーモニター 100の外周には遮光性の熱収縮チューブを被覆する。

[0032] 上で説明した光パワーモニター 100の組み立て工程では、 GRINレンズ 20の円弧状端面 26を第一のスリーブ 50の端面 54と同一平面上に位置するようにして GRINレンズ 20に第一のスリーブ 50を固定し、第二のスリーブ 60はビッグティルファイバー 1 0にまだ接着されて!、な!/、状態で、 GRINレンズ 20に対してビッグティルファイバー 1 0の位置調整を行った。しかし、ビッグティルファイバーに円弧状端面が設けられている場合には、ビッグティルファイバーの円弧状端面を第二のスリーブの端面と同一平面上に位置するようにしてビッグティルファイバーに第二のスリーブを固定し、第一のスリーブが GRINレンズにまだ接着されて、な、状態で、ビッグティルファイバーに対して GRINレンズの位置調整をすることができる。

[0033] 比較例の光パワーモニター 500の主要部（ファイバーレンズユニット）を図 5 (A)に断面図で示している。比較例の光パワーモニター 500は、実施例 1の光パワーモニタ一 100と同じ寸法と構造をしている。ただし、光パワーモニター 500ではその GRINレンズ 20' にもビッグティルファイバー 10にも傾斜面 24a' , 14aに円弧状端面を持たず、傾斜面 24a' , 14aが完全な楕円となっている。図 5 (A)では、 GRINレンズ 20 ' の傾斜面 24 の軸方向先端 25^ が第一のスリーブ 50の端面 54で作る平面上に位置するように GRINレンズ 20' が第一のスリーブ 50の通孔 58内に接着固定されている。 GRINレンズ 2( の傾斜面 24a' とビッグティルファイバー 10の傾斜面 1 4aとの間隙の大きさ wを実施例 1の光パワーモニター 100と同じ 200 mとしているので、ビッグティルファイバー 10の傾斜面 14a先端が第二のスリーブ 60の中に収まりきらないで、第二のスリーブ 60の端面 64から突出して第一のスリーブ 50の中まで入り込んでいる。

[0034] 比較例の光パワーモニター 500では、その GRINレンズ 20' の傾斜面 24a' が円弧状端面を持たないために、図 5 (B)に示すように GRINレンズ 20' の傾斜面先端 2 5' を第一のスリーブ 50の端面 54と同じ平面上に位置させていても、第一のスリーブ 50の軸から GRINレンズ 2( の軸 21/ が傾いて、 GRINレンズ 2( の軸 21/ が第一のスリーブ 50の端面 54と直角にならな!、ことがある。第二のスリーブ 60の端面 64 を第一のスリーブ 50の端面 54に合わせて固定したときに、ビッグティルファイバー 10 の最適位置を見出すためにそれを第一のスリーブ 50と第二のスリーブ 60に対して傾ける必要があり、ビッグティルファイバー 10をこれらスリーブ 50, 60に対して傾けると、図 5 (B)に示すように点 zゃ点でビッグティルファイバー 10がスリーブ 50, 60と接触して傾斜面 14a, 24a' 間に所定の間隙が得られなくなることがある。 [0035] 実施例 1の光パワーモニター 100と比較例の光パワーモニター 500とをそれぞれ 2 00個作製して、それらの組み立て工数と特性歩留まりとを比較した。組み立て工数はファイバーユニット 84とレンズユニット 82とを所定の間隙（200 μ m)を保って調芯する工程の 200個の平均工数であって、比較例の場合の平均工数を 1として比率をとった。特性歩留まりは、図 4 (E)に示す工程において、ビッグティルファイバー 10と GRINレンズ 20との間隙の大きさ wが所定の値とならなかった光パワーモニターの数と完成後の特性検査で不合格となった物の数の合計を製作数 200で除し百分率で表した。平均工数と特性歩留まりとを表 1に示す。 GRINレンズに円弧状端面を設けることで GRINレンズの原価は 10〜20%上昇した力表 1にあるように、組み立てェ数の低下、特性歩留まりの向上で十分に GRINレンズの原価上昇分を吸収することが出来た。

[0036] [表 1]

実施例 2

[0037] 実施例 2の光パワーモニター 200の主要部（ファイバーレンズユニット）を図 6に断面図で示す。光パワーモニター 200は、実施例 1の光パワーモニター 100と同じ寸法、同じ構造をしている。し力し、光パワーモニター 100では GRINレンズ 20の傾斜面先端 25に円弧状端面 26を有していたのに代えて、光パワーモニター 200ではビッグティルファイバー 1(/ の傾斜面 14a' 先端にビッグティルファイバー 1( の軸方向の円弧状端面 1 を持っている。ビッグティルファイバー 10' の円弧状端面 1 力ビッグティルファイバー 10' に取り付けられた第二のスリーブ 60の端面 64と同一平面上に位置していて、ビッグティルファイバー 1( の軸 11/ が第二のスリーブ 60 の端面 64と垂直になっている。 GRINレンズ 2( の傾斜面 24a' の先端 25' が第一のスリーブ 50の端面 54から奥に入り込んだ位置になっている。この構造をした光パワーモニター 200は実施例 1の光パワーモニター 100と同じ効果のあることが理解されるであろう。

実施例 3

[0038] 実施例 3の光パワーモニター 300の主要部（ファイバーレンズユニット）を図 7に断面図で示す。光パワーモニター 300では、ビッグティルファイバー 1( と GRINレンズ 20とが共にそれらの傾斜面 14 , 24a先端にそれぞれ円弧状端面 1 , 26を有している。ここでは、 GRINレンズ 20の円弧状端面 26が第一のスリーブ 50の端面 54と同じ平面上に位置していて、 GRINレンズ 20の軸 21が第一のスリーブ 50の端面 54と垂直となっている。実施例 3の光パワーモニター 300で、 GRINレンズ 20に代えて、ビッグティルファイバー 10' の円弧状端面 W を第二のスリーブ 60の端面 6 4と同じ平面上に位置させることができる。光パワーモニター 300は実施例 1の光パヮ一モニター 100と同じ効果のあることが理解されるであろう。

産業上の利用可能性

[0039] 光通信に用いられている光ファイバ一内を伝播する光信号強度を測定するために光パワーモニターが用いられる。光パワーモニターは、お互いに所定の間隙を介して対向するとともに軸に関して傾斜した端面 (傾斜面)を持ったビッグティルファイバーと GRINレンズとを有する。光パワーモニターの組み立て時に、ビッグティルファイバ一と GRINレンズとを最適位置となるように、すなわちビッグティルファイバーの一方の光ファイバ一から入った光信号強度に対して、他方の光ファイバ一から出る光信号強度力 Sもっとも強くなる位置関係にそれらを調整して接着固定する。本発明による光パワーモニターでは、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの少なくとも一方力傾斜面先端に軸方向の円弧状端面を持ち、その円弧状端面を当該一方のスリーブの軸方向端面と同じ平面に位置させて、当該一方の軸を当該一方のスリーブの軸方向端面に垂直としている。そのために、ビッグティルファイバーと GRINレンズとのうち他方の軸方向先端が前記一方のスリーブ内に入り込んで前記一方のスリーブ内壁と接触することがな、ので、ビッグティルファイバーと GRINレンズとの相対位置の調整に力かる組み立て工数が低減できるとともに、組み立て歩留まりの向上となる。

Claims

請求の範囲

[1] 小さな間隔で平行に並べられた 2本の光ファイバ一と、それら 2本の光ファイバ一の端が設けられた端面とを持つビッグティルファイバーであって、その端面がビッグティルファイバー軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面であるものと、

円柱状 GRINレンズのタップ膜と対向して設けられているフォトダイオードとを有し、ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの少なくとも一方が当該少なくとも一方の軸方向の垂線を持つ円弧状端面を持ち、その円弧状端面が当該少なくとも一方の傾斜面の軸方向先端の一部を切り除いて設けられている光パワーモニター。

[2] ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの少なくとも一方に設けられた前記円弧状端面が、当該少なくとも一方に対応するスリーブの端面と同じ平面上にある請求項 1記載の光パワーモニター。

[3] ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの少なくとも一方に設けられた前記円弧状端面の、その円弧中心とその弦との距離で定義される高さが当該少なくとも一方の直径の 20〜40%である請求項 1記載の光パワーモニター。

[4] ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの少なくとも一方に設けられた前記円弧状端面の、その円弧中心とその弦との距離で定義される高さが当該少なくとも一方の直径の 20〜40%である請求項 2記載の光パワーモニター。

小さな間隔で平行に並べられた 2本の光ファイバ一と、それら 2本の光ファイバ一の端が設けられているとともに、ビッグティルファイバー軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面である端面とを持つビッグティルファイバーと、互いに対向した 2つの端面を持ち、それらのうち一方の端面が円柱状 GRINレンズ軸に関してある角度をした垂線を持つ傾斜面であり、他の端面がその上に形成されたタップ膜を有する円柱状 GRINレンズとであって、それらのうち少なくとも一方にその傾斜面の軸方向先端の一部を切り除いて設けられているとともに、その軸方向の垂線を持つ円弧状端面を有するものと、

円柱状 GRINレンズのタップ膜と対向して設けることができるフォトダイオードとを用いて、

ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとのうち円弧状端面を持つものの一方をそれに対応するスリーブに組み合わせて、当該一方をそのスリーブの通孔に挿入して当該一方の円弧状端面がそのスリーブの端面と同じ平面上になるようにして当該一方をそのスリーブに固定し、

ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとのうち他方を当該他方に対応するスリーブに組み合わせて、当該他方の傾斜面がある側にそのスリーブの端面が設けられるようにして当該他方をそのスリーブの通孔に挿入して、

ビッグティルファイバーの傾斜面と円柱状 GRINレンズの傾斜面とが対向するようにビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとを位置させて、ビッグティルファイバーに設けられた 2本の光ファイバ一の一方力入力光を入れて他方から出力光をモニターしてビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの好ましい位置関係を決めてその位置にビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとを保持して、

その位置でビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとのうち当該他方を、それに対応するスリーブの通孔内に固定するとともに、そのスリーブの端面を当該一方に対応するスリーブの端面に固定して、ビッグティルファイバーと円柱状 GRINレンズとの組み立てを行い、

円柱状 GRINレンズのタップ膜に対向するようにフォトダイオードを設ける光パワーモニターの製造方法。