光ファイバ端面保護構造
【課題】複数の光ファイバの端面を一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造を提供する。
【解決手段】光ファイバ端面保護構造１は、入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバ２と、光ファイバ２のコア材と略同一の屈折率を有し、複数の光ファイバ２の光出射端２１から出射された光を光入射端３１から入射させて出射させる透光性光学部材３と、複数の光ファイバ２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１との間に介在し、光出射端２１と光入射端３１との接着を抑止する保護媒体１０とを有する。透光性光学部材３の光入射端面３１ａは、複数の光ファイバ２の光出射端面２１ａ以上の大きさを有し、複数の光ファイバ２と透光性光学部材３とが前記保護媒体１０を介して着脱可能である。
【解決手段】光ファイバ端面保護構造１は、入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバ２と、光ファイバ２のコア材と略同一の屈折率を有し、複数の光ファイバ２の光出射端２１から出射された光を光入射端３１から入射させて出射させる透光性光学部材３と、複数の光ファイバ２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１との間に介在し、光出射端２１と光入射端３１との接着を抑止する保護媒体１０とを有する。透光性光学部材３の光入射端面３１ａは、複数の光ファイバ２の光出射端面２１ａ以上の大きさを有し、複数の光ファイバ２と透光性光学部材３とが前記保護媒体１０を介して着脱可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの光出射端の保護構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送媒体として広く利用されている光ファイバは、高出力光の伝送の際に光ファイバの出射端面へのごみや汚れの付着による伝送損失低下や付着物の焼き付きによる端面損傷を生じやすく、安定性やビーム品質を低下させるという問題を有している。特に４５０ｎｍ以下のエネルギー密度の高い短波長光等を伝送する場合には出射端面が汚染されやすい。
【０００３】
また、光ファイバに光を導光させると、光出射端面において導波光の一部が反射されて光ファイバ内を逆行するいわゆる戻り光を生じる。この戻り光は、入射光のパワーに比例してそのパワーが高くなるため、高出力の入射光を用いる場合には、光出射端面に反射防止用の特殊処理を施しても光ファイバ自身及び接続されている光学デバイスにも悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００４】
特に、複数の光ファイバを用いて複数の光源からの光を一括して出射するファイババンドル等の場合は、複数の光源のパワーが光出射端面において集められて出射されるため、光出射端面における汚染物の付着速度及び戻り光パワーがより大きくなる。また、ファイババンドルにおいては、ファイバを束ねるのに用いられる接着剤等に対しても戻り光が影響を及ぼしてダメージを与える可能性があるため、できるだけ戻り光量を少なくすることが好ましい。
【０００５】
特許文献１には、光ファイバの出射端面にコアレスファイバが融着接続され、コアレスファイバの周囲にコアレスファイバの屈折率より高い屈折率を有する被覆材が設けられた光ファイバ端面構造が開示されている。特許文献１には、コアレスファイバにより端面損傷を防止でき、かつ、コアレスファイバ長を制御することにより、コアレスファイバの周囲にコアレスファイバの屈折率より高い屈折率を有する被覆材部分から効果的に戻り光を出射させて、光ファイバ中での戻り光の逆行を防げることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、コアークラッド構造の光ファイバの端面に、コアと略同一で均一な屈折率を有する材料からなるコアレスファイバの一端面が接合された光ファイバ端末において、光ファイバからコアレスファイバに入射された光がコアレスファイバの出射端の外径以内のビーム径で出射されるようにコアレスファイバの光路長を設定した光ファイバ端末が開示されている。かかる構成によって、効果的に光ファイバからの出射光を拡げて出射させることができ、反射損失を増やして戻り光量を低減させられる事が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３０３１６６号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０５３５４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光ファイバ端面構造及び特許文献２の光ファイバ端末は、光ファイバの出射端に取り付けられる端面保護部材（コアレスファイバ）はいずれも融着等により接着されている。融着により光ファイバと端面保護部材とを接着する場合には、それぞれの口径差が制限される。融着する光ファイバと端面保護部材との口径差が大きいと、双方の熱容量の差が大きいため、軟化速度の差が大きくなり、その結果、端面保護部材の軟化中に細い径を有する光ファイバのコア中のドーパントがクラッド部へ拡散してしまう。ドーパントがクラッド部へ拡散すると、光ファイバは、光の閉じ込め効果が弱まって放射損失が増加し、光ファイバ自身の伝送特性の劣化を生じる。従って、融着により接着させる場合は、光ファイバと端面保護部材との口径差は制限され、2倍以上の口径を有する端面保護部材を融着することは難しい。
【０００８】
複数の光ファイバの端面やファイババンドルの端面を一括して保護するためには、1本１本の光ファイバの口径の2倍以上の端面保護部材と融着させることになる。そのため、融着により端面保護部材を接着させた構成とすることは難しく、特許文献１及び特許文献２にも、複数の光ファイバの端面を対象とした記載は一切ない。
【０００９】
更に、汚染物の付着については、光ファイバ出射端を保護したとしても、汚染速度は遅くなるものの端面保護部材の出射端においても同様に生じる現象である。従って、端面保護部材はメンテナンスが可能なように着脱可能な構造であることが好ましい。
【００１０】
融着技術等の熱による軟化工程を要さずに、光ファイバの光出射端面と端面保護部材とを接続させ、かつ、端面保護部材を着脱可能とする接続方法としては、オプティカルコンタクトが挙げられるが、オプティカルコンタクトには、エネルギー密度の高い光、特に４５０ｎｍ以下の短波長光を導光させる場合や、光ファイバの出射端の汚染物質の除去に用いるＵＶクリーニング処理を行う場合等に、当接部において光ファイバと端面保護部材の構成材料（石英、ＳｉＯ２等）が何らかの反応を起こして張り付き、着脱の際に互いの当接面を破損してしまうため、着脱可能構造とすることが難しいことが本出願人により確認されている。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の光ファイバの端面を一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造及びそれを有するファイババンドルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバと、
該複数の光ファイバのコア材と略同一の屈折率を有し、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光を光入射端から入射させて出射させる透光性光学部材と、
前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端との間に介在し、前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体とを有する光ファイバ端面保護構造であって、
前記透光性光学部材の光入射端面は、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさを有し、
前記複数の光ファイバと前記透光性光学部材とが前記保護媒体を介して着脱可能とされていることを特徴とするものである。
【００１３】
本明細書において、「透光性光学部材」とは、光学部材に入射される光の波長において透過率９０％以上を有する光学部材と定義する。
【００１４】
またここで、「前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体」とは、常温で物理的に当接状態にある光出射端と光入射端とが、当接部においてそれぞれの構成材料が化学反応を起こし、融着等によって接着されることを防ぐ保護媒体を意味し、光出射端と光入射端とを５００ｇ重の荷重で当接させた後に離間させた、あるいは当接部から相対的に動かした場合に、当接部において両端面において発生した付着物あるいは付着物による表面凹凸がλ／２以下（λは入射された光の発振波長）となるように接着を抑止するものと定義する。
【００１５】
また、「透光性光学部材の光入射端面が、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさである」とは、透光性光学部材の光入射端面が、複数の光ファイバの全ての光出射端面と少なくとも当接される大きさであることを意味する。
【００１６】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、前記入射光が波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光である場合にも着脱可能とすることができる。
【００１７】
前記保護媒体は、前記入射光の発振波長に対して透光性を有するものであることが好ましく、光導波方向の光路長がλ／２の整数倍であることが好ましい。
本明細書において、「前記保護媒体が前記入射光の発振波長に対して透光性を有する」とは、入射光の発振波長に対する透過率が９０％以上であることと定義する。
【００１８】
前記保護媒体としては、単層膜又は複数の膜が積層された多層膜からなる膜体であり、前記複数の光ファイバの光出射端及び／又は前記透光性光学部材の光入射端の表面に形成されているものが挙げられる。
【００１９】
前記保護媒体が、フッ化物を含むものであることが好ましく、ＹＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮａＦ，ＬａＦ３，ＢａＦ２，ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも1種のフッ化物を含むものであることがより好ましい。
【００２０】
また、本発明の光ファイバ端面保護構造は、前記複数の光ファイバが、該複数の光ファイバに入射された複数の光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられたファイババンドルである場合に好ましく適用することができる。
【００２１】
本発明のファイババンドルは、上記本発明の光ファイバ端面保護構造を有するものである。
【００２２】
本発明のファイババンドルの好適な態様としては、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部と、
該集積機能ファイババンドル部からの出射光を均一化させて出射させる均一機能ファイバ部とを有する第1のファイババンドルと、
複数の該第１のファイババンドルを集積させて出射させるように前記第1のファイババンドルが該第1のファイババンドルの出射端側で配列されて束ねられた第2のファイババンドルからなるファイババンドルであって
該均一機能ファイバ部は、少なくとも該均一機能ファイバ部の光入射端面において、前記集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有する光ファイバからなり、
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とは当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが着脱可能なファイババンドルが挙げられる。
【００２３】
また、本発明のファイババンドルのその他の好適な態様としては、前記集積機能ファイババンドル部を構成する複数の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの光入射端に、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように該複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端が、該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記少なくとも一つの光ファイバは、該光ファイバの光入射端面において、前記第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有するものであり、
前記少なくとも一つの光ファイバと前記第２の集積機能ファイババンドル部とが着脱可能なファイババンドルが挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、複数の光ファイバの光出射端と透光性光学部材の光入射端とが、接着を抑止する保護媒体を介して当接された構造を有しており、端面保護部材である透光性光学部材が着脱可能なものである。かかる構成では、複数の光ファイバ光出射端面を一括して保護可能であり、かつ、透光性光学部材と複数の光ファイバの光出射端面との接着を抑止する保護媒体を介して当接されているので、着脱の際に端面同士が張り付いて破損しやすい４５０ｎｍ以下の短波長の光やエネルギー密度の高い光を導波させる場合やＵＶクリーニング処理を端面に施した場合にも、端面を破損することなく透光性光学部材を着脱させることができる。従って、本発明によれば、複数の光ファイバの光出射端面を一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
「光ファイバ端面保護構造、ファイババンドル」
図面を参照して、本発明の一実施形態の光ファイバ端面保護構造及びファイババンドルについて説明する。図１は、本実施形態の光ファイバ端面保護構造１の光導波方向断面図である。本明細書において、図面は、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２６】
図１に示されるように、光ファイバ端面保護構造１は、ファイババンドル（複数の光ファイバ）２の端面保護構造であり、ファイババンドル２と、透光性光学部材３と、スリーブ（保持部材）４等によって構成されており、透光性光学部材３によってファイババンドル２の光出射端面が保護されている。
【００２７】
ファイババンドル２の光出射端２１側は、フェルール２ａに挿入されており、光出射端面２１ａは研磨されて加工されている。光出射端面２１ａの端面形状は、接続損失が少なくなる形状であれば特に制限されず、半球面状や平面状等に加工されていてもよい。透光性光学部材３の光入射端面３１ａには、保護膜（保護媒体）１０が成膜されており、スリーブ４内において、ファイババンドル２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１とが保護膜１０を介してオプティカルコンタクトにより当接されている。当接部における接圧は、４．９Ｎ〜１１．８Ｎ程度が好ましい。ファイババンドル２と透光性光学部材３とがオプティカルコンタクトにより当接されているので、光ファイバ端面保護構造１は、ファイババンドル２と透光性光学部材３とが着脱可能である。
【００２８】
ファイババンドル２中を導波してきた光Ｌ１は、ファイババンドル２の光出射端２１より出射され、保護膜１０を介して光入射端３１より透光性光学部材３内に入射され、光出射端３２より出射される（Ｌ２）。
【００２９】
ファイババンドル２の材質は特に制限されず、導光させる光の波長に応じて好適な材料を選択すればよい。例えば、紫外光を導光させる場合は、ファイババンドル２を構成する光ファイバは、ＳｉＯ２や石英等を主成分とするガラス系光ファイバが好ましい。
【００３０】
透光性光学部材３の材質は、ファイババンドル２のコア材と略同一の屈折率を有するものであればよく、ファイババンドル２と同様に導光させる光の波長に応じて好適な材料を選択することができる。
【００３１】
保護膜１０は、光入射端面３１ａ上に成膜された膜体であり、ファイババンドル２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１との接着を抑止するものである。保護膜１０は、光入射端面３１ａ上に直接成膜されてもよいし、アシスト膜を介して成膜されてもよい。ＳｉＯ２や石英等のガラス系光学部材同士をオプティカルコンタクトにより当接させる際、導光させる光がエネルギー密度の高い光や紫外光、例えば、発振波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光の場合や、当接面にＵＶクリーニング処理を施した場合等に、当接部において、両方の当接面の酸化物がなんらかの反応を起こして反応部分が一体化して張り付き、その後離間させた場合に張り付いていた部分が破損して光損失が増加し、更には再使用不可能な状態になることが以下のようにして本出願人により確認されている。
【００３２】
図２に、光ファイバとガラスをＵＶクリーニングした後、該光ファイバの断面とガラスを約５００［ｇ］の加重で当接し、約１００時間放置したときの光ファイバ１００の当接面を示す。１０１はクラッド、１０２はコアである。１０３は洗浄後に光ファイバ１００とガラス（図示略）とを当接、圧着したことによって、光ファイバ１００とガラスに含まれる石英や酸化物が反応を起こした箇所であり、光ファイバ１００とガラスとが一体化した部分である。このように反応箇所が一体化すると、光ファイバ１００とガラスとを離間させたときに反応箇所が大きく損傷してしまい、或いは反応箇所が光ファイバ１００の断面又はガラスに付着してしまっていた。尚、当接前のファイバの表面粗さはＲａ＝２［ｎｍ］である。このような現象が光ファイバをオプティカルコンタクトによって当接させた場合においても発生していた。また上記現象は、表面粗さがＲａ＜５［ｎｍ］以下で生じやすく、また更にエネルギー密度の高い短波長の光を導光した場合に生じやすい。
【００３３】
保護膜１０は以上のような現象を防ぐためのものであるので、入射光Ｌ１の発振波長λに対して透光性を有し、且つファイババンドル２及び透光性光学部材３がＳｉＯ２や石英等を主成分とするガラス材料からなる場合に、これらを常温において物理的に当接させた時に光出射端２１と光入射端３１との接着を抑止するものであることが好ましい。従って、保護膜１０としては、ファイババンドル２及び透光性光学部材３に含まれるＳｉＯ２や石英と容易に反応せず、波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光に不活性なものが好ましく、フッ化物を含むものが挙げられる。フッ化物としては、酸素（O）を含まないものが好ましく、ＹＦ３、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＮａＦ、ＬａＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも１種のフッ化物がより好ましい。これらのフッ化物は波長１９０ｎｍ〜４１０ｎｍの光に対して不活性であり、４１０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長に対してもその活性度は少ない。また、波長が長くなるに従ってそのエネルギー密度も小さくなることから、４１０ｎｍ以上の波長の光に対しても好適な保護膜１０を形成することができる。
【００３４】
保護膜１０は、単層膜であってもよいし多層膜であってもよい。多層膜である場合は、保護膜１０の最上層が上記材料を含むものであることが望ましく、最上層膜以外の下層膜は、Ｓｉを含まない酸化物を含むことが好ましい。
【００３５】
更に、保護膜１０の存在による光損失は、より少ない方が好ましいため、導光させる光の波長に対して光吸収の少ない材料である方が好ましい。図３は、波長２４８ｎｍのパルスレーザを用いた場合の種々のフッ化物膜及び酸化物膜の吸収係数とその損傷閾値との関係を示したものである（"High damage threshold fluoride UV mirrors made by Ion Beam Sputtering",J.Dijion,et.,al.,SPIE Vol.3244,pp406-418,1998”より引用）。このグラフより、紫外光に対してはフッ化物膜は損傷閾値が高く、従って光吸収の点でも保護膜１０の材料としてフッ化物は好ましいことがわかる。更に、導波される光が紫外光の場合は、グラフに示されるようにフッ化物膜の中でもＹＦ３やＬｉＦ等が損傷閾値が高く、より好ましい。
【００３６】
上記のような構成の保護膜１０とすることにより、ファイババンドル２と透光性光学部材３との当接部における化学反応を防いで当接部の損傷を抑制することができる。例えば、当接部に対して５０ｇ重以上１ｋｇ重以下（より好ましくは５００ｇ重以下）の荷重で圧着した後に離間させてもファイババンドル２と透光性光学部材３とが再使用可能とする、つまり着脱可能とすることができる。
【００３７】
当接部において、ファイババンドル２の光出射端２１から出射された光がすべて透光性光学部材３の光入射端３１に入射されるように、光入射端面３１ａは、光出射端面２１ａ以上の大きさを有している。図４は、透光性光学部材３の形状がロッド状であり、ファイババンドル２が出射端において複数の光ファイバがライン状（１次元状）に配列されて束ねられた場合（図４（ａ））及び同心円状（２次元状）に束ねられた場合（図４（ｂ））を例に、光出射端面２１ａと光入射端面３１ａの断面を示したものである。図４において、光出射端面２１ａにおける光出射領域及び光入射端面３１ａの光入射領域を斜線で示してある。光出射端面２１ａは、光入射端面３１ａの斜線部分よりも大きい領域を有していればよいが、透光性光学部材３がロッド状である場合は光入射端面３１ａの形状は円形となることから、図示されるように光出射領域すべてを含む光出射端２１ａの外接円以上の大きさを有している。
【００３８】
透光性光学部材３は、入射された光Ｌ１をすべて光出射端３２から出射できることが好ましい。導波方向の厚みが大きくなるほど光の拡がりが大きくなるので、光出射端面３２ａの大きさは、ファイババンドル２の開口数及び厚みを考慮して決定することが好ましい。
【００３９】
ファイババンドル２の光出射端面２１が透光性光学部材３によって保護された場合、出射端面２１ａへのごみや汚れの付着はほとんど起こらなくなるが、そのかわりに光出射端面３２ａがごみや汚れの付着面となる。ごみや汚れの付着は、光のパワー密度が低いほど起こりにくくなるので、透光性光学部材３の導波方向の厚みが大きく、光出射端面３２ａの大きさは大きい方が、光のパワーが分散されて汚染速度を遅くすることができる。従って、光出射端面３２ａが大きい方が好ましい。
【００４０】
上記のような光出射端面３２ａを有していれば、透光性光学部材３の形状は特に制限されないが、汎用性の高く安価な光学部材の形状としては、光入射端面３１ａと光出射端面３２ａが略同一であるロッド状の光学部材が挙げられる。ロッド状である場合、光出射端面３２ａを大きくしようとした場合は、光入射端面３１ａも大きなものとなる。
【００４１】
背景技術において述べたように、融着されている場合は端面保護部材の光入射端面の大きさは制限されるが、本実施形態の光ファイバ端面保護構造１は、端面保護部材である透光性光学部材３とファイババンドル２とが融着されておらず、当接されて着脱可能な構成としている。従って、端面保護部材である透光性光学部材３の光入射端面３１ａの大きさに制限がなく、例えば、図４において、ファイババンドル２の光出射端面２１ａにおける光出射領域の外接円の径の２倍以上の径を有する透光性光学部材３を当接させることも可能である。従って、ファイババンドル２のような複数のファイバを一括して保護する光ファイバ端面保護構造とすることができたわけであるが、更に光入射端面３１ａを大きくして、光出射端面３２ａの汚染速度を充分に低下させうるように、透光性光学部材３を設計することができる。
【００４２】
また、背景技術において、高出力光を伝送する場合、光ファイバは、光出射端面において導波光の一部が反射されて光ファイバ内を逆行するいわゆる戻り光を生じて、光ファイバ自身及び接続されている光学デバイスにも悪影響を及ぼすことがあることも述べた。従って、光出射端面３２ａは、反射防止の特殊処理が施されていることが好ましい。しかしながら、光のパワーが大きくなると、反射防止の特殊処理を施しても戻り光量は光ファイバ等への影響を無視できる範囲を超えてしまうため、光出射端面における反射光をできるだけ光ファイバ内に再入射させずに、端面保護部材から外部へ出射させることができることが好ましい。上記のように、端面保護部材である透光性光学部材３の口径を大きくすることが可能であれば、より多くの反射光を効果的に光ファイバに再入射させずに端面保護部材から外部へ出射させることが可能であるので、本実施形態によれば、戻り光による影響も少なくすることができる。
【００４３】
本実施形態において保護膜１０は透光性光学部材３の光入射端面３１ａ上に成膜されているが、ファイババンドル２の光出射端面２１ａ上に成膜されてもよいし、光入射端面３１ａ及び光出射端面２１ａの両方に成膜されてもよい。
【００４４】
保護膜１０は、透光性光学部材３とファイババンドル２とを着脱させる際に成膜された端面から剥離しないことが好ましい。従って、保護膜１０が、光出射端面２１ａ又は光入射端面３１ａのどちらか一方に成膜されている場合は、保護膜１０が成膜されている端面と保護膜１０との密着性が、保護膜１０が成膜されていない方の端面と保護膜１０との密着性より高い方が好ましい。また、両端面に成膜されている場合は、保護膜１０が成膜されている端面と保護膜１０との密着性が、両端面に成膜された膜同士の密着性より高い方が好ましい。更に、保護膜１０が多層膜である場合は、多層膜を構成する膜同士についても同様に密着性が高い方が好ましい。
【００４５】
保護膜１０の存在による光損失は、上記した保護膜１０の材料以外に、膜厚によって影響される。従って、保護膜１０の膜厚は、光損失に影響のない膜厚とすることが好ましい。保護膜１０における光損失の要因としては、反射による損失と、吸収による損失とが挙げられる。従って、保護膜１０の膜厚は、反射及び吸収による光損失への影響を考慮して決定することが好ましい。
【００４６】
反射による損失を最小にするためには、保護膜１０の膜厚は、光損失に影響のない膜厚とすることが好ましい。光入射端面３１ａ又はファイババンドル２の光出射端面２１ａのどちらか一方に保護膜１０が成膜されている場合は、保護膜１０の光導波方向の光路長（ｄ×Ｎ，ここでｄは光導波方向の膜厚、Ｎは保護膜１０の屈折率）と導光させる光の波長λとが下記式（１）を充足することが好ましい。
ｄ×Ｎ＝（λ／２）×ｎ ・・・（１）
（但し、ｎは１以上の整数）
【００４７】
光入射端面３１ａ又はファイババンドル２の光出射端面２１ａの両方に保護膜１０が成膜されている場合は、両方に成膜される保護膜１０が同一の屈折率を有する場合は、（１）式においてｄを保護膜１０の総膜厚とすればよい。しかしながら、両方に成膜する場合、両端面に成膜された保護膜同士が当接により反応や一体化等を生じないように、各端面に成膜される保護膜１０は、少なくとも最表面にある最上層が異種材料により構成されることが好ましい。その場合、ファイババンドル２の光出射端２１ａ上に成膜された保護膜１０の膜厚をｄｆ、同じく屈折率をＮｆとし、透光性光学部材３の光入射端３１ａ上に成膜された保護膜１０の膜厚をｄｇ、同じく屈折率をＮｇとすると、これらが下記式（２）を充足することが好ましい。
（ｄｆ×Ｎｆ）＋（ｄｇ×Ｎｇ）＝（λ／２）×ｎ ・・・（２）
（但し、ｎは１以上の整数）
【００４８】
吸収による損失を小さくするためには、保護膜１０は、膜厚が薄い方が好ましい。膜厚が大きいほど膜の光エネルギー吸収が大きいため、吸収されたエネルギーによって保護膜１０が熱劣化し、それに伴う変色やひび割れ等を生じやすくなる。従って上記式（１）及び（２）においてｎは１であることが好ましい。しかしながら、吸収による損失への影響の度合いによっては、反射による影響に比して吸収による影響の方が大きくなる。その場合は、上記式（１）及び（２）において、ｎ＝１とした時の膜厚よりも薄い膜厚においてより光損失を小さくすることができる。
【００４９】
保護膜１０の好適な膜厚を調べるために、図５に示される光デバイス１１０を作製し、異なる膜厚の保護膜１０を使用した場合の出射光の光出力の経時変化を測定した。図示されるように光デバイス１１０は、光ファイバ１１１ａ，１１１ｂと、フェルール１１２ａ，１１２ｂと、スリーブ１１３等によって構成されており、スリーブ１１３内で各フェルールに挿入された光ファイバ１１１ａ，１１１ｂとが膜厚ｄの保護膜１０を介して当接されている。当接面においてフェルールの端部は半球面状に研磨されており、保護膜１０は光ファイバ１１１ａ側の端面に成膜されている。
【００５０】
保護膜１０の膜厚ｄをλ／２、λ／４、λ／６とした光デバイス１１０を用い、波長４０５ｎｍ、出力１６０ｍＷのレーザ光を光ファイバ９１ａに入射したときの光ファイバ９１ｂからの出射光の光出力の経時変化を測定した。保護膜１０の成膜方法としては蒸着法を用いた。図６は、その測定結果を示した図であり、縦軸は、入射光の出力値に対する出射光の出力値の割合を示している。このとき、各膜における直径約６０μｍの領域をレーザ光が通過する。
【００５１】
図６に示されるように、膜厚ｄが小さいほど、出射光の光出力の低下は少ない（即ち、光損失が少ない）。また、実験後のそれぞれの保護膜１０を顕微鏡観察したところ、ｄ＝λ／６の膜の外観変化はほとんど見られなかったが、ｄ＝λ／４及びλ／２の膜はレーザ光の通過部分と思われる領域の変色が確認された。更に、ｄ＝λ／２の膜は、変色した部分の周辺に膜のひび割れが確認された。ｄ＝λ／２及びｄ＝λ／４の膜に見られた変色は、レーザ光の熱によって膜が融解したため（熱劣化）と考えられる。この結果より、膜厚ｄが大きいほど、膜によるレーザ光のエネルギー吸収が大きく、この吸収によって膜質が変化し、光損失が大きくなると考えられる。
【００５２】
また図７は、保護膜１０の膜厚を、ｄ＝λ／６及びλ／１２のＭｇＦ２膜とし、上記測定と同様にして光損失値の経時変化を測定した結果を示したものである。保護膜１０の成膜はイオンアシスト法により行った。図７に示されるように、ｄ＝λ／６とｄ＝λ／１２の膜とでは、光出力の変化の仕方がほぼ同じであり、いずれも１０００時間後の出射光の光出力の低下率は１０％未満である。
【００５３】
これらの結果より、保護膜１０がＭｇＦ２膜であり、入射される光が波長４０５ｎｍ、出力１６０ｍＷのレーザ光の場合は、光損失に対する影響が、反射による影響に比して吸収による影響の方が大きく、保護膜１０の膜厚ｄがλ／６以下であれば、１０００時間後の出射光の光出力の低下率は１０％未満に抑えることができ、好ましいと考えられる。
【００５４】
光損失に対する反射による影響と吸収による影響との比率は、レーザ光の出力や波長、また保護膜１０の材質によって異なり、式（１）又は式（２）を充足する膜厚である場合が好適な場合もあるし、膜厚ｄがλ／６以下であることが好適な場合もある。しかしながら、波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光はエネルギー密度が高いため、出力にもよるが、保護膜１０の膜厚ｄはλ／６以下であることが好適であると考えられる。なお、当接部において光入射端面及び光出端面の両方に保護膜１０が成膜されている場合は、膜厚は両方に成膜されている保護膜１０の膜厚の合計とする（ｄ＝ｄｆ＋ｄｇ）。
【００５５】
保護膜１０の成膜方法は制限されないが、保護膜１０と成膜される端面との界面での光損失を少なくするためには、成膜前に被成膜面のクリーニングが可能な成膜方法が好ましい。また、膜の緻密性が高いほど、光エネルギー密度の高い光を導波させた際に保護膜１０自身の光のエネルギー吸収による膜質変化が少なくなることから、より緻密な膜を成膜可能な成膜方法が好ましい。成膜前に被成膜面のクリーニング成膜前に被成膜面のクリーニングが可能であり、かつ、緻密性の高い膜を成膜可能な成膜方法としては、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。
【００５６】
成膜前に被成膜面のクリーニング成膜前に被成膜面のクリーニングが可能であり、かつ、緻密性の高い膜を成膜可能な成膜方法としては、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。
【００５７】
図８は、蒸着法とイオンアシスト法のそれぞれの方法で成膜された膜厚λ／６の保護膜１０（ＭｇＦ２膜）を使用し、上記測定と同様にして光損失値の経時変化を測定した結果を示したものである。図８に示されるように、蒸着法よりイオンアシスト法で成膜した保護膜１０を用いた方が、光出力の低下が少なく好ましいことがわかる。
【００５８】
ファイババンドル２において、バンドルされる光ファイバ２０の数や、バンドル部における配列パターンは特に制限されない。バンドル部の配列としては、1次元状（ライン状）、2次元状（同心円状を含む）等があげられ、要求される出射パターンに応じて配列されたものでよい。図９（ａ）〜（ｄ）に配列パターンの例を示す。
【００５９】
ファイババンドル２の好適な態様としては、図１０に示されるファイババンドル４が挙げられる。図１０を参照してファイババンドル４について説明する。図１０はファイババンドル４の光導波方向の概略断面図である。
【００６０】
ファイババンドル４は、複数の光ファイバ５０に個別に入射させた複数の入射光Ｌ１を集積させて出射させるように複数の光ファイバ５０が光出射端５２側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部５と、集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化させて出射させる光ファイバ６０を備えた均一機能ファイバ部６とを有する第１のファイババンドル部７と、複数の第１のファイババンドル部７からの出射光を集積させて出射させるように複数の第１のファイババンドル部の均一機能ファイバ部７が光出射端８２側で配列されて束ねられた第２のファイババンドル部８を備えたものである。
【００６１】
図１０において、集積機能ファイババンドル部５の光出射端５２と均一機能ファイバ部６の光入射端６１とは、それぞれフェルール６０ａ、７０ａ（図１０では図示略）に挿入されて、スリーブ８０（保持部材）内において保護膜１０を介してオプティカルコンタクトにより当接されている。従って、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とは着脱可能である。
【００６２】
フェルール５０ａ及び６０ａに挿入された両端面は研磨加工されており、その端面形状は、接続損失が少なくなる形状であれば特に制限されず、半球面状や平面状等が挙げられる。フェルール５０ａ及び６０ａとしてＳＣフェルールを使用する場合は、スリーブ８０としてＳＣコネクタを使用することができる。
【００６３】
図１１は、図１０の集積機能ファイババンドル部５の光出射端５２と均一機能ファイバ部６の光入射端６１の当接部における拡大断面図、図１２は図１０の集積機能ファイババンドル部５の光出射端面５２ａと均一機能ファイバ部６の光入射端６１ａの概略図である。図１２に示されるように、均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０は、少なくとも光入射端面６１ａにおいて、集積機能ファイババンドル部５の光出端面５２ａにおける光出射領域５２ｒと同等以上の大きさのコア部６１ｒを有するものである。かかる構成とすることにより、均一機能ファイバ部６は、集積機能ファイババンドル部５からの出射光すべてを受光して、均一化させて出射させることができる。
【００６４】
複数の光ファイバ５０の材料系は特に制限なく、ＳｉＯ２や石英を主成分とするガラス系光ファイバ等が挙げられ、入射光Ｌ１の波長によって好適な材料を選択することができる。光ファイバの種類は特に制限されないが、光源等への利用を考えた場合は、マルチモード光ファイバが好ましい。
【００６５】
複数の光ファイバ５０は、集積機能ファイババンドル部５を構成するものであるので、より高密度に集積可能となるように、そのファイバ径はより細径であることが好ましい。しかしながら、光ファイバは細径化すればするほど、取り扱い性が困難となり、ファイバ長もその取り扱いの困難性、生産上の歩留まりの点からも短くせざるを得なくなる等、設計自由度が制限されてしまう。また、背景技術において述べたように、非常に細径な光ファイバを高密度に集積させたファイババンドルはケーブル化処理が非常に難しい。従って、できるだけ径の太い光ファイバにより集積構造を形成できることが好ましい。ファイババンドル５は、集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化して出射させる均一機能ファイバ部６を更に束ねて集積させる２段集積構造としている。従って、要求される光量が決まっている場合、このような２段集積構造は、通常の単一集積構造のものに比して一度に集積させる光ファイバの数が少なくてよいことになる。つまり、単一集積構造のものに比して大口径の光ファイバにより集積機能ファイババンドル部５を形成することが可能である。例えば、単一集積構造の場合において、外径が５０μｍ程度の光ファイバを集積させる場合、図１０に示される構成では外径８０μｍ程度にすることが可能である。この程度のファイバ径を有していれば、ファイバ長も取り扱い性の容易な５０ｃｍ〜１ｍ程度とすることができる。
【００６６】
また、集積させる光ファイバの本数が多い場合、例えば２０本を超えるような場合は、取り扱い性が容易でないため、ファイバを束ねる際に用いる接着剤の量にむらが生じやすく、この接着むらによりファイババンドルの光出射端面を研磨する際に影響を及ぼして研磨状態を不安定にする可能性がある。上記したように、ファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５で集積させる光ファイバの数を少なくすることができるので、接着むらを生じにくくすることもできる。更に、集積度の高密度化の要求に対しても、後記するような集積機能ファイババンドル部を多段構造とすることにより、一つの集積本数を取り扱い性の容易な本数に維持したまま集積度を高くすることが可能である。
【００６７】
集積機能ファイババンドル部５において、複数の光ファイバ５０の配列パターンは特に制限ないが、図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるような同心円状（２次元状）に密接させて束ねた配列とすると細経の光ファイバを束ねやすく好ましい。最終的な出射パターンは、第２のファイババンドル部８の光出射端８２における均一機能ファイバ部６の配列パターンによって決まるので、ファイババンドル４においては、集積させやすい同心円状の配列で束ねることが可能である。
【００６８】
均一機能ファイバ部６は、１本のマルチモード光ファイバ６０からなり、その材料系は特に制限されないが、複数の光ファイバ５０が束ねられた集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化させて出射させるものであるので、複数の光ファイバ５０と同一の材料系の光ファイバであることが好ましい。
【００６９】
上記したように、集積機能ファイババンドル部５は細経ファイバを集積させたものであるので、高密度に集積させた場合は取り扱い性の困難性からファイバ長をあまり長くすることができない。均一機能ファイバ部６は、複数の光からなる集積機能ファイババンドル部５からの出射光を、マルチモードファイバからなる光ファイバ６０を導光中に生じる光の干渉やモード間の相互作用等により均一化させて出射させるものであるので、光ファイバ６０の長さは長い方が好ましい。したがって、均一機能ファイバ部６によりファイババンドル全体の長さを調整することができる。導光中の光損失を考慮すると、光ファイバ６０の長さは１０ｃｍ以上５ｍ以下であることが好ましく、１ｍ以上５ｍ以下であることがより好ましい。
【００７０】
均一機能ファイバ部６からの出射光は、ニアフィールドパターンによりその強度分布を測定しても均一性の高いものとなる。図１４は、集積機能ファイババンドル部５を構成する複数の光ファイバ５０としてコア径６０μm、外径８０μmの石英系マルチモード光ファイバ４本を用い、均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０としてコア径２３０μm、外径２５０μmの石英系マルチモード光ファイバを用いて作製した第1のファイババンドル部７に光を入射させた時の出射光のニアフィールドパターンである。図１４において、縦軸は、出射光の最大値を１．０とし、各位置での出力光の最大値に対する強度比を示している。図１４に示されるように、第1のファイババンドル部７からの出射光パターンはコア部において略均一な強度分布を有している。従って、第１のファイババンドル部７のみの構成としても、出射光の均一性の高いファイババンドルを提供することができる。
【００７１】
ファイババンドル４の光出射端は、第２のファイババンドル部８の光出射端８２である。従って、ファイババンドル４からの出射光Ｌ２の出射パターンは、光出射端８２における均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０の配列により変化させることができる（図９（ａ）〜（ｄ）を参照。）。
【００７２】
例えば、長四角のミラー全体を照射する光源として使用するような場合は、図９（ａ）又は（ｂ）のように１次元状に密接させた配列パターンで光ファイバ６０を配列すればよい。図９（ａ）又は（ｂ）に示されるパターンを細径ファイバのみで集積させようとした場合は、その取り扱い性の難しさから、無効エリアの多い出射パターンとなりやすく、その結果均一性の悪い光源となりやすい。上記したように、本実施形態のファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５においては、集積させやすい同心円状の配列とし、取り扱い性の容易な口径の大きい均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０を所望の配列にして束ねることにより出射パターンを形成することができるので、製造が簡易であり、かつ、均一性の良好な光を出射させることができる。
また、図９（ｄ）に示されるように、離間された出射位置から複数の光を出射させる場合などは、各出射点において、均一性の高い光を出射させることができる。
【００７３】
ファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とがオプティカルコンタクトにより当接された構成としている。従って、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とを容易に着脱することができる。従来の単一集積構造の場合等は、ファイババンドルを構成する複数の光ファイバのうち１本に故障や機能低下を生じた場合や、光源としての仕様が変更された場合等はファイババンドル毎交換しなければならず、ファイババンドルからの出射光を入射させる光学素子等との位置合わせ等をその都度やり直す必要がある。本実施形態のファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５のみを着脱して取り替えることが可能であるため、光学素子等との位置合わせがされている均一機能ファイバ部６側を動かすことなくメンテナンスすることができる。
【００７４】
例えば、図９（ｄ）に示されるように２点を同時に光らせてそれぞれを別の光学系に入射させるような場合のように、各点毎に出射光強度や波長等を設定したい場合も、各点に接続される第１のファイババンドル部７の集積機能ファイババンドル部５のみを仕様にあったものに変更するだけでよいため、各点の光学系への位置調整等をその都度行わずに、自由に各点から出射させる光の特性を変更することが可能である。
【００７５】
ファイババンドル４は、図１５に示されるように、ファイババンドル４の集積機能ファイババンドル部５を構成する複数の光ファイバ５０のうち少なくとも一つの光ファイバ５０の光入射端５１に、複数の光ファイバ９０に個別に入射させた複数の入射光Ｌ１を集積させて出射させるように複数の光ファイバ９０が光ファイバ９０の出射端９２側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部９の光出射端９２が当接された構成とし（図１６）、集積機能ファイババンドル部を多段化した構成とすることができる。図１５は、集積機能ファイババンドル部を２段構造にした場合を例に示してある。このとき、少なくとも一つの光ファイバ５０は、光ファイバ５０の光入射端面５１ａにおいて、第２の集積機能ファイババンドル部９の光出射端面９２ａにおける光出射領域９２ｒより大きいコア部５１ｒを有するものである（図１２を参照）。
【００７６】
第２の集積ファイババンドル部９は、ファイババンドル４の集積機能ファイババンドル部５と同様の構成としており、また、多段化する際の当接部の構成もファイババンドル４と同様である。従って、ファイババンドル４と同様着脱可能であり、更に、集積機能ファイババンドル部が多段化されていることから、より高密度に光を集積させることができる。図１５では集積機能ファイババンドル部を２段構造とした場合を示しているが、同様の構成により集積機能ファイババンドル部を増やして更に多段化することが可能である。
【００７７】
ファイババンドル４においても、導光させる光が、光エネルギー密度の高い短波長の光等の場合は、上記した、当接部において着脱の際に端面を損傷する現象を同様に生じる。従って、その場合は、当接箇所には、保護膜１０を介在させることが好ましい。
【００７８】
ファイババンドル４のように、集積構造が多段化されているような場合は、戻り光の影響が各集積部に対して生じることから、影響を受ける箇所が多く存在することになる。従って、光ファイバ端面保護構造１はファイババンドル４に好適に利用することができる。
光ファイバ端面保護構造１は以上のように構成されている。
【００７９】
光ファイバ端面保護構造は１、ファイババンドル（複数の光ファイバ）２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１とが、接着を抑止する保護媒体１０を介して当接された構造を有しており、端面保護部材である透光性光学部材３が着脱可能なものである。かかる構成では、ファイババンドル２の光出射端面２１ａを一括して保護可能であり、かつ、透光性光学部材３と光出射端面２１ａとの接着を抑止する保護媒体１０を介して当接されているので、着脱の際に端面同士が張り付いて破損しやすい４５０ｎｍ以下の短波長の光やエネルギー密度の高い光を導波させる場合やＵＶクリーニング処理を端面に施した場合にも、端面を破損することなく透光性光学部材３を着脱させることができる。従って、本発明によれば、ファイババンドル２の光出射端面２１ａを一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造１を提供することができる。
【００８０】
（設計変更）
本実施形態において、複数の光ファイバ２としてファイババンドルを例に説明したが、ファイババンドル以外のもの、例えば、ファイバアレイ等にも適用可能である。
また、保護媒体１０が膜体である場合について説明したが、膜体には限定されない。
【実施例】
【００８１】
本発明に係る実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示される光ファイバ端面保護構造を以下のようにして作製した。
まず、図１０に示される２段集積構造を有するファイババンドルを作製した。集積機能ファイババンドル部の光ファイバとして、ファイバ長１ｍ、コア径６０μm、外径８０μmの石英系マルチモードガラス光ファイバ１２本を用意し、光ファイバを４本ずつ一方の端部で束ねてバンドル化して３本の集積機能ファイババンドル部を作製した。バンドル化は、図９（ａ）に示されるように４本の光ファイバが２次元状に密接して配列されるように束ねた後接着剤により固定することにより行った。
【００８２】
次に、均一機能ファイバ部の光ファイバとして、コア径２０５μm、外径２５０μmの石英系マルチモード光ファイバを３本用意し、同様に３本の光ファイバの一端を束ねてバンドル化した。バンドル化における配列は、集積機能ファイババンドル部と異なり、図１３に示されるライン状（１次元状）に密接させた配列とし、出射端にＦＣフェルールを装着した。各均一機能ファイバ部の光入射端面にはＭｇＦ２からなる保護膜を成膜した。
【００８３】
集積機能ファイババンドル部の光入射端及び光出射端、均一機能ファイバ部の光入射端にＳＣフェルールに挿入した後、集積機能ファイババンドル部の光出射端と均一機能ファイバ部の光入射端とをＳＣコネクタにより当接させて、総チャンネル数１２のファイババンドルを得た。
【００８４】
次に、６．５ｍｍ径、長さ１０ｍｍの石英ガラスロッドを用意し、一端面に反射防止膜を配し、もう一方の端面にＭｇＦ２膜からなる保護膜を成膜して端面保護部材とし、ファイババンドルの光出射端面と端面保護部材の保護膜が成膜されている面とを、スリーブ内において当接させて光ファイバ端面保護構造を作製した。図１７は、得られた光ファイバ端面保護構造において、当接面におけるファイババンドルの出射端面を、光ファイバ端面保護構造の出射端側から観察したものである。
【００８５】
得られた光ファイバ端面保護構造のファイババンドルの１２本の光入射端に、波長４０５ｎｍ、出力１００ｍＷのレーザ光を入射させて出射光パワーの経時変化を測定した（総入力パワー１．２Ｗ）。
【００８６】
（実施例２）
均一機能ファイバ部の光ファイバとして、実施例１よりもコア径の大きな光ファイバ（コア径２３０μm、外径２５０μm）を用いて同様にファイババンドルを作製し、同様の端面保護部材により光ファイバ端面保護構造を作製した。実施例１と同様にして出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８７】
（実施例３）
実施例１と同様の光ファイバ端面保護構造を用い、入射光の総入力パワーを４．１３Ｗとして同様に、出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８８】
（比較例１）
実施例１と同様のファイババンドルにおいて、光ファイバ端面保護構造を有さないものについて実施例１と同様に出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８９】
（評価）
図１８は、実施例１及び比較例１における出射光パワーの経時変化を示したものである。図１８において、縦軸は、出射光の最大値を１．０とし、各位置での出力光の最大値に対する強度比を示している。実施例２は、ファイババンドルとして、均一機能ファイバ部を実施例１より大口径化したもの用いたものであり、実施例１とほぼ同様の結果が得られたため、図示を省略した。図に示されるように、実施例１の光ファイバ端面保護構造を備えたものは、３００時間後も出力光パワーにほとんど変化がみられないが、光ファイバ端面保護構造を備えていない比較例１では、直後より出力が不安定である上、出射光パワーが時間と共に低下している。これらの結果より、光ファイバ端面保護構造によりファイババンドルの出射端面が保護されて、端面汚染による出射光パワー低下を効果的に遅らせることが確認された。また、実施例１ではほとんど出力低下がみられないことから、光ファイバ端面保護構造により戻り光によるファイババンドルの劣化も効果的に抑制できていると考えられる。
【００９０】
また図１９は、実施例３における出射光パワーの経時変化を示したものである。図１９は図１８と異なり、縦軸は出射光の出力値を示している。図１９においても出射光パワーの低下は６００時間後においてもほとんどみられない。総入力パワーが４．０Ｗを超える場合においても、光ファイバ端面保護構造により端面汚染による出射光パワー低下を効果的に遅らせることが確認された。
以上の結果より、本発明の光ファイバ端面保護構造の有用性が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、特に紫外光用の光ファイバ及びファイババンドルの端面保護構造として好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る実施形態の光ファイバ端面保護構造の構成を示す断面図
【図２】当接部が接合した光ファイバの当接部の断面図
【図３】酸化物膜及びフッ化物膜の波長２４８ｎｍのパルスレーザ光の吸収係数と損傷閾値の関係を示す図
【図４】ファイババンドルの光出射端面と透光性光学部材の光入射端面
【図５】保護膜の違いによる出射光の光出力特性の評価に用いた光デバイスの要部概略断面図
【図６】保護膜の膜厚をλ／２，λ／４，λ／６とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図７】保護膜の膜厚をλ／６及びλ／１２とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図８】保護膜の成膜方法を蒸着法及びイオンアシスト法とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図９】（ａ）〜（ｄ）はファイババンドルの光出射端面における均一機能ファイバ部の配列を示す図
【図１０】本発明に係る実施形態の光ファイバ端面保護構造における好適な態様のファイババンドルの構成を示す断面図
【図１１】図１０に示されるファイババンドルの集積機能ファイババンドル部の光出射端と均一機能ファイバ部の光入射端の当接部における拡大断面図
【図１２】図１０に示されるファイババンドルの集積機能ファイババンドル部の光出射端面と均一機能ファイバ部の光入射端面の概略図
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は集積機能ファイババンドル部の光出射端面における配列を示す図
【図１４】均一機能ファイバ部からの出射光のニアフィールドパターンの強度分布
【図１５】図１０のファイババンドルの集積機能ファイババンドル部を多段構造にした場合の構成を示す断面図
【図１６】図１５に示されるファイババンドルの第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端と集積機能ファイババンドル部の光入射端の当接部における拡大断面図、
【図１７】実施例１の光ファイバ端面保護構造の光出射端側から観察した、当接面におけるファイババンドルの出射端面
【図１８】実施例１及び比較例１における出射光パワーの経時変化を示す図
【図１９】実施例３における出射光パワーの経時変化を示す図
【符号の説明】
【００９３】
１ 光ファイバ端面保護構造
１０ 保護膜（保護部材）
２ ファイババンドル（複数の光ファイバ）
２１ ファイババンドル（複数の光ファイバ）の光出射端
２１ａ ファイババンドル（複数の光ファイバ）の光出射端面
３ 透光性光学部材
３１ 透光性光学部材の光入射端
３１ａ 透光性光学部材の光入射端面
４ ファイババンドル
５ 集積機能ファイババンドル部
５０、６０、９０ 光ファイバ
５１、９１ 光入射端
５１ｒ、６１ｒ コア部
５２ 光出射端（集積機能ファイババンドル部の光出射端）
５２ａ 集積機能ファイババンドル部の光出射端面
５２ｒ 集積機能ファイババンドル部の光出射領域
６ 均一機能ファイバ部
６１ 均一機能ファイバ部の光入射端
６２ 均一機能ファイバ部の光出射端
６１ａ 均一機能ファイバ部の光入射端面
７ 第１のファイババンドル部
８ 第２のファイババンドル部
８２ 第２のファイババンドル部の光出射端
８２ａ 第２のファイババンドル部の光出射端面
９ 第２の集積機能ファイババンドル部
９２ 第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端
９２ｒ 第２の集積機能ファイババンドル部の光出射領域
Ｌ１ 入射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの光出射端の保護構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送媒体として広く利用されている光ファイバは、高出力光の伝送の際に光ファイバの出射端面へのごみや汚れの付着による伝送損失低下や付着物の焼き付きによる端面損傷を生じやすく、安定性やビーム品質を低下させるという問題を有している。特に４５０ｎｍ以下のエネルギー密度の高い短波長光等を伝送する場合には出射端面が汚染されやすい。
【０００３】
また、光ファイバに光を導光させると、光出射端面において導波光の一部が反射されて光ファイバ内を逆行するいわゆる戻り光を生じる。この戻り光は、入射光のパワーに比例してそのパワーが高くなるため、高出力の入射光を用いる場合には、光出射端面に反射防止用の特殊処理を施しても光ファイバ自身及び接続されている光学デバイスにも悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００４】
特に、複数の光ファイバを用いて複数の光源からの光を一括して出射するファイババンドル等の場合は、複数の光源のパワーが光出射端面において集められて出射されるため、光出射端面における汚染物の付着速度及び戻り光パワーがより大きくなる。また、ファイババンドルにおいては、ファイバを束ねるのに用いられる接着剤等に対しても戻り光が影響を及ぼしてダメージを与える可能性があるため、できるだけ戻り光量を少なくすることが好ましい。
【０００５】
特許文献１には、光ファイバの出射端面にコアレスファイバが融着接続され、コアレスファイバの周囲にコアレスファイバの屈折率より高い屈折率を有する被覆材が設けられた光ファイバ端面構造が開示されている。特許文献１には、コアレスファイバにより端面損傷を防止でき、かつ、コアレスファイバ長を制御することにより、コアレスファイバの周囲にコアレスファイバの屈折率より高い屈折率を有する被覆材部分から効果的に戻り光を出射させて、光ファイバ中での戻り光の逆行を防げることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、コアークラッド構造の光ファイバの端面に、コアと略同一で均一な屈折率を有する材料からなるコアレスファイバの一端面が接合された光ファイバ端末において、光ファイバからコアレスファイバに入射された光がコアレスファイバの出射端の外径以内のビーム径で出射されるようにコアレスファイバの光路長を設定した光ファイバ端末が開示されている。かかる構成によって、効果的に光ファイバからの出射光を拡げて出射させることができ、反射損失を増やして戻り光量を低減させられる事が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３０３１６６号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０５３５４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光ファイバ端面構造及び特許文献２の光ファイバ端末は、光ファイバの出射端に取り付けられる端面保護部材（コアレスファイバ）はいずれも融着等により接着されている。融着により光ファイバと端面保護部材とを接着する場合には、それぞれの口径差が制限される。融着する光ファイバと端面保護部材との口径差が大きいと、双方の熱容量の差が大きいため、軟化速度の差が大きくなり、その結果、端面保護部材の軟化中に細い径を有する光ファイバのコア中のドーパントがクラッド部へ拡散してしまう。ドーパントがクラッド部へ拡散すると、光ファイバは、光の閉じ込め効果が弱まって放射損失が増加し、光ファイバ自身の伝送特性の劣化を生じる。従って、融着により接着させる場合は、光ファイバと端面保護部材との口径差は制限され、2倍以上の口径を有する端面保護部材を融着することは難しい。
【０００８】
複数の光ファイバの端面やファイババンドルの端面を一括して保護するためには、1本１本の光ファイバの口径の2倍以上の端面保護部材と融着させることになる。そのため、融着により端面保護部材を接着させた構成とすることは難しく、特許文献１及び特許文献２にも、複数の光ファイバの端面を対象とした記載は一切ない。
【０００９】
更に、汚染物の付着については、光ファイバ出射端を保護したとしても、汚染速度は遅くなるものの端面保護部材の出射端においても同様に生じる現象である。従って、端面保護部材はメンテナンスが可能なように着脱可能な構造であることが好ましい。
【００１０】
融着技術等の熱による軟化工程を要さずに、光ファイバの光出射端面と端面保護部材とを接続させ、かつ、端面保護部材を着脱可能とする接続方法としては、オプティカルコンタクトが挙げられるが、オプティカルコンタクトには、エネルギー密度の高い光、特に４５０ｎｍ以下の短波長光を導光させる場合や、光ファイバの出射端の汚染物質の除去に用いるＵＶクリーニング処理を行う場合等に、当接部において光ファイバと端面保護部材の構成材料（石英、ＳｉＯ２等）が何らかの反応を起こして張り付き、着脱の際に互いの当接面を破損してしまうため、着脱可能構造とすることが難しいことが本出願人により確認されている。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の光ファイバの端面を一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造及びそれを有するファイババンドルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバと、
該複数の光ファイバのコア材と略同一の屈折率を有し、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光を光入射端から入射させて出射させる透光性光学部材と、
前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端との間に介在し、前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体とを有する光ファイバ端面保護構造であって、
前記透光性光学部材の光入射端面は、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさを有し、
前記複数の光ファイバと前記透光性光学部材とが前記保護媒体を介して着脱可能とされていることを特徴とするものである。
【００１３】
本明細書において、「透光性光学部材」とは、光学部材に入射される光の波長において透過率９０％以上を有する光学部材と定義する。
【００１４】
またここで、「前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体」とは、常温で物理的に当接状態にある光出射端と光入射端とが、当接部においてそれぞれの構成材料が化学反応を起こし、融着等によって接着されることを防ぐ保護媒体を意味し、光出射端と光入射端とを５００ｇ重の荷重で当接させた後に離間させた、あるいは当接部から相対的に動かした場合に、当接部において両端面において発生した付着物あるいは付着物による表面凹凸がλ／２以下（λは入射された光の発振波長）となるように接着を抑止するものと定義する。
【００１５】
また、「透光性光学部材の光入射端面が、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさである」とは、透光性光学部材の光入射端面が、複数の光ファイバの全ての光出射端面と少なくとも当接される大きさであることを意味する。
【００１６】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、前記入射光が波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光である場合にも着脱可能とすることができる。
【００１７】
前記保護媒体は、前記入射光の発振波長に対して透光性を有するものであることが好ましく、光導波方向の光路長がλ／２の整数倍であることが好ましい。
本明細書において、「前記保護媒体が前記入射光の発振波長に対して透光性を有する」とは、入射光の発振波長に対する透過率が９０％以上であることと定義する。
【００１８】
前記保護媒体としては、単層膜又は複数の膜が積層された多層膜からなる膜体であり、前記複数の光ファイバの光出射端及び／又は前記透光性光学部材の光入射端の表面に形成されているものが挙げられる。
【００１９】
前記保護媒体が、フッ化物を含むものであることが好ましく、ＹＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮａＦ，ＬａＦ３，ＢａＦ２，ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも1種のフッ化物を含むものであることがより好ましい。
【００２０】
また、本発明の光ファイバ端面保護構造は、前記複数の光ファイバが、該複数の光ファイバに入射された複数の光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられたファイババンドルである場合に好ましく適用することができる。
【００２１】
本発明のファイババンドルは、上記本発明の光ファイバ端面保護構造を有するものである。
【００２２】
本発明のファイババンドルの好適な態様としては、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部と、
該集積機能ファイババンドル部からの出射光を均一化させて出射させる均一機能ファイバ部とを有する第1のファイババンドルと、
複数の該第１のファイババンドルを集積させて出射させるように前記第1のファイババンドルが該第1のファイババンドルの出射端側で配列されて束ねられた第2のファイババンドルからなるファイババンドルであって
該均一機能ファイバ部は、少なくとも該均一機能ファイバ部の光入射端面において、前記集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有する光ファイバからなり、
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とは当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが着脱可能なファイババンドルが挙げられる。
【００２３】
また、本発明のファイババンドルのその他の好適な態様としては、前記集積機能ファイババンドル部を構成する複数の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの光入射端に、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように該複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端が、該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記少なくとも一つの光ファイバは、該光ファイバの光入射端面において、前記第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有するものであり、
前記少なくとも一つの光ファイバと前記第２の集積機能ファイババンドル部とが着脱可能なファイババンドルが挙げられる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、複数の光ファイバの光出射端と透光性光学部材の光入射端とが、接着を抑止する保護媒体を介して当接された構造を有しており、端面保護部材である透光性光学部材が着脱可能なものである。かかる構成では、複数の光ファイバ光出射端面を一括して保護可能であり、かつ、透光性光学部材と複数の光ファイバの光出射端面との接着を抑止する保護媒体を介して当接されているので、着脱の際に端面同士が張り付いて破損しやすい４５０ｎｍ以下の短波長の光やエネルギー密度の高い光を導波させる場合やＵＶクリーニング処理を端面に施した場合にも、端面を破損することなく透光性光学部材を着脱させることができる。従って、本発明によれば、複数の光ファイバの光出射端面を一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
「光ファイバ端面保護構造、ファイババンドル」
図面を参照して、本発明の一実施形態の光ファイバ端面保護構造及びファイババンドルについて説明する。図１は、本実施形態の光ファイバ端面保護構造１の光導波方向断面図である。本明細書において、図面は、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２６】
図１に示されるように、光ファイバ端面保護構造１は、ファイババンドル（複数の光ファイバ）２の端面保護構造であり、ファイババンドル２と、透光性光学部材３と、スリーブ（保持部材）４等によって構成されており、透光性光学部材３によってファイババンドル２の光出射端面が保護されている。
【００２７】
ファイババンドル２の光出射端２１側は、フェルール２ａに挿入されており、光出射端面２１ａは研磨されて加工されている。光出射端面２１ａの端面形状は、接続損失が少なくなる形状であれば特に制限されず、半球面状や平面状等に加工されていてもよい。透光性光学部材３の光入射端面３１ａには、保護膜（保護媒体）１０が成膜されており、スリーブ４内において、ファイババンドル２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１とが保護膜１０を介してオプティカルコンタクトにより当接されている。当接部における接圧は、４．９Ｎ〜１１．８Ｎ程度が好ましい。ファイババンドル２と透光性光学部材３とがオプティカルコンタクトにより当接されているので、光ファイバ端面保護構造１は、ファイババンドル２と透光性光学部材３とが着脱可能である。
【００２８】
ファイババンドル２中を導波してきた光Ｌ１は、ファイババンドル２の光出射端２１より出射され、保護膜１０を介して光入射端３１より透光性光学部材３内に入射され、光出射端３２より出射される（Ｌ２）。
【００２９】
ファイババンドル２の材質は特に制限されず、導光させる光の波長に応じて好適な材料を選択すればよい。例えば、紫外光を導光させる場合は、ファイババンドル２を構成する光ファイバは、ＳｉＯ２や石英等を主成分とするガラス系光ファイバが好ましい。
【００３０】
透光性光学部材３の材質は、ファイババンドル２のコア材と略同一の屈折率を有するものであればよく、ファイババンドル２と同様に導光させる光の波長に応じて好適な材料を選択することができる。
【００３１】
保護膜１０は、光入射端面３１ａ上に成膜された膜体であり、ファイババンドル２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１との接着を抑止するものである。保護膜１０は、光入射端面３１ａ上に直接成膜されてもよいし、アシスト膜を介して成膜されてもよい。ＳｉＯ２や石英等のガラス系光学部材同士をオプティカルコンタクトにより当接させる際、導光させる光がエネルギー密度の高い光や紫外光、例えば、発振波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光の場合や、当接面にＵＶクリーニング処理を施した場合等に、当接部において、両方の当接面の酸化物がなんらかの反応を起こして反応部分が一体化して張り付き、その後離間させた場合に張り付いていた部分が破損して光損失が増加し、更には再使用不可能な状態になることが以下のようにして本出願人により確認されている。
【００３２】
図２に、光ファイバとガラスをＵＶクリーニングした後、該光ファイバの断面とガラスを約５００［ｇ］の加重で当接し、約１００時間放置したときの光ファイバ１００の当接面を示す。１０１はクラッド、１０２はコアである。１０３は洗浄後に光ファイバ１００とガラス（図示略）とを当接、圧着したことによって、光ファイバ１００とガラスに含まれる石英や酸化物が反応を起こした箇所であり、光ファイバ１００とガラスとが一体化した部分である。このように反応箇所が一体化すると、光ファイバ１００とガラスとを離間させたときに反応箇所が大きく損傷してしまい、或いは反応箇所が光ファイバ１００の断面又はガラスに付着してしまっていた。尚、当接前のファイバの表面粗さはＲａ＝２［ｎｍ］である。このような現象が光ファイバをオプティカルコンタクトによって当接させた場合においても発生していた。また上記現象は、表面粗さがＲａ＜５［ｎｍ］以下で生じやすく、また更にエネルギー密度の高い短波長の光を導光した場合に生じやすい。
【００３３】
保護膜１０は以上のような現象を防ぐためのものであるので、入射光Ｌ１の発振波長λに対して透光性を有し、且つファイババンドル２及び透光性光学部材３がＳｉＯ２や石英等を主成分とするガラス材料からなる場合に、これらを常温において物理的に当接させた時に光出射端２１と光入射端３１との接着を抑止するものであることが好ましい。従って、保護膜１０としては、ファイババンドル２及び透光性光学部材３に含まれるＳｉＯ２や石英と容易に反応せず、波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光に不活性なものが好ましく、フッ化物を含むものが挙げられる。フッ化物としては、酸素（O）を含まないものが好ましく、ＹＦ３、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＮａＦ、ＬａＦ３、ＢａＦ２、ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも１種のフッ化物がより好ましい。これらのフッ化物は波長１９０ｎｍ〜４１０ｎｍの光に対して不活性であり、４１０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長に対してもその活性度は少ない。また、波長が長くなるに従ってそのエネルギー密度も小さくなることから、４１０ｎｍ以上の波長の光に対しても好適な保護膜１０を形成することができる。
【００３４】
保護膜１０は、単層膜であってもよいし多層膜であってもよい。多層膜である場合は、保護膜１０の最上層が上記材料を含むものであることが望ましく、最上層膜以外の下層膜は、Ｓｉを含まない酸化物を含むことが好ましい。
【００３５】
更に、保護膜１０の存在による光損失は、より少ない方が好ましいため、導光させる光の波長に対して光吸収の少ない材料である方が好ましい。図３は、波長２４８ｎｍのパルスレーザを用いた場合の種々のフッ化物膜及び酸化物膜の吸収係数とその損傷閾値との関係を示したものである（"High damage threshold fluoride UV mirrors made by Ion Beam Sputtering",J.Dijion,et.,al.,SPIE Vol.3244,pp406-418,1998”より引用）。このグラフより、紫外光に対してはフッ化物膜は損傷閾値が高く、従って光吸収の点でも保護膜１０の材料としてフッ化物は好ましいことがわかる。更に、導波される光が紫外光の場合は、グラフに示されるようにフッ化物膜の中でもＹＦ３やＬｉＦ等が損傷閾値が高く、より好ましい。
【００３６】
上記のような構成の保護膜１０とすることにより、ファイババンドル２と透光性光学部材３との当接部における化学反応を防いで当接部の損傷を抑制することができる。例えば、当接部に対して５０ｇ重以上１ｋｇ重以下（より好ましくは５００ｇ重以下）の荷重で圧着した後に離間させてもファイババンドル２と透光性光学部材３とが再使用可能とする、つまり着脱可能とすることができる。
【００３７】
当接部において、ファイババンドル２の光出射端２１から出射された光がすべて透光性光学部材３の光入射端３１に入射されるように、光入射端面３１ａは、光出射端面２１ａ以上の大きさを有している。図４は、透光性光学部材３の形状がロッド状であり、ファイババンドル２が出射端において複数の光ファイバがライン状（１次元状）に配列されて束ねられた場合（図４（ａ））及び同心円状（２次元状）に束ねられた場合（図４（ｂ））を例に、光出射端面２１ａと光入射端面３１ａの断面を示したものである。図４において、光出射端面２１ａにおける光出射領域及び光入射端面３１ａの光入射領域を斜線で示してある。光出射端面２１ａは、光入射端面３１ａの斜線部分よりも大きい領域を有していればよいが、透光性光学部材３がロッド状である場合は光入射端面３１ａの形状は円形となることから、図示されるように光出射領域すべてを含む光出射端２１ａの外接円以上の大きさを有している。
【００３８】
透光性光学部材３は、入射された光Ｌ１をすべて光出射端３２から出射できることが好ましい。導波方向の厚みが大きくなるほど光の拡がりが大きくなるので、光出射端面３２ａの大きさは、ファイババンドル２の開口数及び厚みを考慮して決定することが好ましい。
【００３９】
ファイババンドル２の光出射端面２１が透光性光学部材３によって保護された場合、出射端面２１ａへのごみや汚れの付着はほとんど起こらなくなるが、そのかわりに光出射端面３２ａがごみや汚れの付着面となる。ごみや汚れの付着は、光のパワー密度が低いほど起こりにくくなるので、透光性光学部材３の導波方向の厚みが大きく、光出射端面３２ａの大きさは大きい方が、光のパワーが分散されて汚染速度を遅くすることができる。従って、光出射端面３２ａが大きい方が好ましい。
【００４０】
上記のような光出射端面３２ａを有していれば、透光性光学部材３の形状は特に制限されないが、汎用性の高く安価な光学部材の形状としては、光入射端面３１ａと光出射端面３２ａが略同一であるロッド状の光学部材が挙げられる。ロッド状である場合、光出射端面３２ａを大きくしようとした場合は、光入射端面３１ａも大きなものとなる。
【００４１】
背景技術において述べたように、融着されている場合は端面保護部材の光入射端面の大きさは制限されるが、本実施形態の光ファイバ端面保護構造１は、端面保護部材である透光性光学部材３とファイババンドル２とが融着されておらず、当接されて着脱可能な構成としている。従って、端面保護部材である透光性光学部材３の光入射端面３１ａの大きさに制限がなく、例えば、図４において、ファイババンドル２の光出射端面２１ａにおける光出射領域の外接円の径の２倍以上の径を有する透光性光学部材３を当接させることも可能である。従って、ファイババンドル２のような複数のファイバを一括して保護する光ファイバ端面保護構造とすることができたわけであるが、更に光入射端面３１ａを大きくして、光出射端面３２ａの汚染速度を充分に低下させうるように、透光性光学部材３を設計することができる。
【００４２】
また、背景技術において、高出力光を伝送する場合、光ファイバは、光出射端面において導波光の一部が反射されて光ファイバ内を逆行するいわゆる戻り光を生じて、光ファイバ自身及び接続されている光学デバイスにも悪影響を及ぼすことがあることも述べた。従って、光出射端面３２ａは、反射防止の特殊処理が施されていることが好ましい。しかしながら、光のパワーが大きくなると、反射防止の特殊処理を施しても戻り光量は光ファイバ等への影響を無視できる範囲を超えてしまうため、光出射端面における反射光をできるだけ光ファイバ内に再入射させずに、端面保護部材から外部へ出射させることができることが好ましい。上記のように、端面保護部材である透光性光学部材３の口径を大きくすることが可能であれば、より多くの反射光を効果的に光ファイバに再入射させずに端面保護部材から外部へ出射させることが可能であるので、本実施形態によれば、戻り光による影響も少なくすることができる。
【００４３】
本実施形態において保護膜１０は透光性光学部材３の光入射端面３１ａ上に成膜されているが、ファイババンドル２の光出射端面２１ａ上に成膜されてもよいし、光入射端面３１ａ及び光出射端面２１ａの両方に成膜されてもよい。
【００４４】
保護膜１０は、透光性光学部材３とファイババンドル２とを着脱させる際に成膜された端面から剥離しないことが好ましい。従って、保護膜１０が、光出射端面２１ａ又は光入射端面３１ａのどちらか一方に成膜されている場合は、保護膜１０が成膜されている端面と保護膜１０との密着性が、保護膜１０が成膜されていない方の端面と保護膜１０との密着性より高い方が好ましい。また、両端面に成膜されている場合は、保護膜１０が成膜されている端面と保護膜１０との密着性が、両端面に成膜された膜同士の密着性より高い方が好ましい。更に、保護膜１０が多層膜である場合は、多層膜を構成する膜同士についても同様に密着性が高い方が好ましい。
【００４５】
保護膜１０の存在による光損失は、上記した保護膜１０の材料以外に、膜厚によって影響される。従って、保護膜１０の膜厚は、光損失に影響のない膜厚とすることが好ましい。保護膜１０における光損失の要因としては、反射による損失と、吸収による損失とが挙げられる。従って、保護膜１０の膜厚は、反射及び吸収による光損失への影響を考慮して決定することが好ましい。
【００４６】
反射による損失を最小にするためには、保護膜１０の膜厚は、光損失に影響のない膜厚とすることが好ましい。光入射端面３１ａ又はファイババンドル２の光出射端面２１ａのどちらか一方に保護膜１０が成膜されている場合は、保護膜１０の光導波方向の光路長（ｄ×Ｎ，ここでｄは光導波方向の膜厚、Ｎは保護膜１０の屈折率）と導光させる光の波長λとが下記式（１）を充足することが好ましい。
ｄ×Ｎ＝（λ／２）×ｎ ・・・（１）
（但し、ｎは１以上の整数）
【００４７】
光入射端面３１ａ又はファイババンドル２の光出射端面２１ａの両方に保護膜１０が成膜されている場合は、両方に成膜される保護膜１０が同一の屈折率を有する場合は、（１）式においてｄを保護膜１０の総膜厚とすればよい。しかしながら、両方に成膜する場合、両端面に成膜された保護膜同士が当接により反応や一体化等を生じないように、各端面に成膜される保護膜１０は、少なくとも最表面にある最上層が異種材料により構成されることが好ましい。その場合、ファイババンドル２の光出射端２１ａ上に成膜された保護膜１０の膜厚をｄｆ、同じく屈折率をＮｆとし、透光性光学部材３の光入射端３１ａ上に成膜された保護膜１０の膜厚をｄｇ、同じく屈折率をＮｇとすると、これらが下記式（２）を充足することが好ましい。
（ｄｆ×Ｎｆ）＋（ｄｇ×Ｎｇ）＝（λ／２）×ｎ ・・・（２）
（但し、ｎは１以上の整数）
【００４８】
吸収による損失を小さくするためには、保護膜１０は、膜厚が薄い方が好ましい。膜厚が大きいほど膜の光エネルギー吸収が大きいため、吸収されたエネルギーによって保護膜１０が熱劣化し、それに伴う変色やひび割れ等を生じやすくなる。従って上記式（１）及び（２）においてｎは１であることが好ましい。しかしながら、吸収による損失への影響の度合いによっては、反射による影響に比して吸収による影響の方が大きくなる。その場合は、上記式（１）及び（２）において、ｎ＝１とした時の膜厚よりも薄い膜厚においてより光損失を小さくすることができる。
【００４９】
保護膜１０の好適な膜厚を調べるために、図５に示される光デバイス１１０を作製し、異なる膜厚の保護膜１０を使用した場合の出射光の光出力の経時変化を測定した。図示されるように光デバイス１１０は、光ファイバ１１１ａ，１１１ｂと、フェルール１１２ａ，１１２ｂと、スリーブ１１３等によって構成されており、スリーブ１１３内で各フェルールに挿入された光ファイバ１１１ａ，１１１ｂとが膜厚ｄの保護膜１０を介して当接されている。当接面においてフェルールの端部は半球面状に研磨されており、保護膜１０は光ファイバ１１１ａ側の端面に成膜されている。
【００５０】
保護膜１０の膜厚ｄをλ／２、λ／４、λ／６とした光デバイス１１０を用い、波長４０５ｎｍ、出力１６０ｍＷのレーザ光を光ファイバ９１ａに入射したときの光ファイバ９１ｂからの出射光の光出力の経時変化を測定した。保護膜１０の成膜方法としては蒸着法を用いた。図６は、その測定結果を示した図であり、縦軸は、入射光の出力値に対する出射光の出力値の割合を示している。このとき、各膜における直径約６０μｍの領域をレーザ光が通過する。
【００５１】
図６に示されるように、膜厚ｄが小さいほど、出射光の光出力の低下は少ない（即ち、光損失が少ない）。また、実験後のそれぞれの保護膜１０を顕微鏡観察したところ、ｄ＝λ／６の膜の外観変化はほとんど見られなかったが、ｄ＝λ／４及びλ／２の膜はレーザ光の通過部分と思われる領域の変色が確認された。更に、ｄ＝λ／２の膜は、変色した部分の周辺に膜のひび割れが確認された。ｄ＝λ／２及びｄ＝λ／４の膜に見られた変色は、レーザ光の熱によって膜が融解したため（熱劣化）と考えられる。この結果より、膜厚ｄが大きいほど、膜によるレーザ光のエネルギー吸収が大きく、この吸収によって膜質が変化し、光損失が大きくなると考えられる。
【００５２】
また図７は、保護膜１０の膜厚を、ｄ＝λ／６及びλ／１２のＭｇＦ２膜とし、上記測定と同様にして光損失値の経時変化を測定した結果を示したものである。保護膜１０の成膜はイオンアシスト法により行った。図７に示されるように、ｄ＝λ／６とｄ＝λ／１２の膜とでは、光出力の変化の仕方がほぼ同じであり、いずれも１０００時間後の出射光の光出力の低下率は１０％未満である。
【００５３】
これらの結果より、保護膜１０がＭｇＦ２膜であり、入射される光が波長４０５ｎｍ、出力１６０ｍＷのレーザ光の場合は、光損失に対する影響が、反射による影響に比して吸収による影響の方が大きく、保護膜１０の膜厚ｄがλ／６以下であれば、１０００時間後の出射光の光出力の低下率は１０％未満に抑えることができ、好ましいと考えられる。
【００５４】
光損失に対する反射による影響と吸収による影響との比率は、レーザ光の出力や波長、また保護膜１０の材質によって異なり、式（１）又は式（２）を充足する膜厚である場合が好適な場合もあるし、膜厚ｄがλ／６以下であることが好適な場合もある。しかしながら、波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光はエネルギー密度が高いため、出力にもよるが、保護膜１０の膜厚ｄはλ／６以下であることが好適であると考えられる。なお、当接部において光入射端面及び光出端面の両方に保護膜１０が成膜されている場合は、膜厚は両方に成膜されている保護膜１０の膜厚の合計とする（ｄ＝ｄｆ＋ｄｇ）。
【００５５】
保護膜１０の成膜方法は制限されないが、保護膜１０と成膜される端面との界面での光損失を少なくするためには、成膜前に被成膜面のクリーニングが可能な成膜方法が好ましい。また、膜の緻密性が高いほど、光エネルギー密度の高い光を導波させた際に保護膜１０自身の光のエネルギー吸収による膜質変化が少なくなることから、より緻密な膜を成膜可能な成膜方法が好ましい。成膜前に被成膜面のクリーニング成膜前に被成膜面のクリーニングが可能であり、かつ、緻密性の高い膜を成膜可能な成膜方法としては、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。
【００５６】
成膜前に被成膜面のクリーニング成膜前に被成膜面のクリーニングが可能であり、かつ、緻密性の高い膜を成膜可能な成膜方法としては、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。
【００５７】
図８は、蒸着法とイオンアシスト法のそれぞれの方法で成膜された膜厚λ／６の保護膜１０（ＭｇＦ２膜）を使用し、上記測定と同様にして光損失値の経時変化を測定した結果を示したものである。図８に示されるように、蒸着法よりイオンアシスト法で成膜した保護膜１０を用いた方が、光出力の低下が少なく好ましいことがわかる。
【００５８】
ファイババンドル２において、バンドルされる光ファイバ２０の数や、バンドル部における配列パターンは特に制限されない。バンドル部の配列としては、1次元状（ライン状）、2次元状（同心円状を含む）等があげられ、要求される出射パターンに応じて配列されたものでよい。図９（ａ）〜（ｄ）に配列パターンの例を示す。
【００５９】
ファイババンドル２の好適な態様としては、図１０に示されるファイババンドル４が挙げられる。図１０を参照してファイババンドル４について説明する。図１０はファイババンドル４の光導波方向の概略断面図である。
【００６０】
ファイババンドル４は、複数の光ファイバ５０に個別に入射させた複数の入射光Ｌ１を集積させて出射させるように複数の光ファイバ５０が光出射端５２側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部５と、集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化させて出射させる光ファイバ６０を備えた均一機能ファイバ部６とを有する第１のファイババンドル部７と、複数の第１のファイババンドル部７からの出射光を集積させて出射させるように複数の第１のファイババンドル部の均一機能ファイバ部７が光出射端８２側で配列されて束ねられた第２のファイババンドル部８を備えたものである。
【００６１】
図１０において、集積機能ファイババンドル部５の光出射端５２と均一機能ファイバ部６の光入射端６１とは、それぞれフェルール６０ａ、７０ａ（図１０では図示略）に挿入されて、スリーブ８０（保持部材）内において保護膜１０を介してオプティカルコンタクトにより当接されている。従って、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とは着脱可能である。
【００６２】
フェルール５０ａ及び６０ａに挿入された両端面は研磨加工されており、その端面形状は、接続損失が少なくなる形状であれば特に制限されず、半球面状や平面状等が挙げられる。フェルール５０ａ及び６０ａとしてＳＣフェルールを使用する場合は、スリーブ８０としてＳＣコネクタを使用することができる。
【００６３】
図１１は、図１０の集積機能ファイババンドル部５の光出射端５２と均一機能ファイバ部６の光入射端６１の当接部における拡大断面図、図１２は図１０の集積機能ファイババンドル部５の光出射端面５２ａと均一機能ファイバ部６の光入射端６１ａの概略図である。図１２に示されるように、均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０は、少なくとも光入射端面６１ａにおいて、集積機能ファイババンドル部５の光出端面５２ａにおける光出射領域５２ｒと同等以上の大きさのコア部６１ｒを有するものである。かかる構成とすることにより、均一機能ファイバ部６は、集積機能ファイババンドル部５からの出射光すべてを受光して、均一化させて出射させることができる。
【００６４】
複数の光ファイバ５０の材料系は特に制限なく、ＳｉＯ２や石英を主成分とするガラス系光ファイバ等が挙げられ、入射光Ｌ１の波長によって好適な材料を選択することができる。光ファイバの種類は特に制限されないが、光源等への利用を考えた場合は、マルチモード光ファイバが好ましい。
【００６５】
複数の光ファイバ５０は、集積機能ファイババンドル部５を構成するものであるので、より高密度に集積可能となるように、そのファイバ径はより細径であることが好ましい。しかしながら、光ファイバは細径化すればするほど、取り扱い性が困難となり、ファイバ長もその取り扱いの困難性、生産上の歩留まりの点からも短くせざるを得なくなる等、設計自由度が制限されてしまう。また、背景技術において述べたように、非常に細径な光ファイバを高密度に集積させたファイババンドルはケーブル化処理が非常に難しい。従って、できるだけ径の太い光ファイバにより集積構造を形成できることが好ましい。ファイババンドル５は、集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化して出射させる均一機能ファイバ部６を更に束ねて集積させる２段集積構造としている。従って、要求される光量が決まっている場合、このような２段集積構造は、通常の単一集積構造のものに比して一度に集積させる光ファイバの数が少なくてよいことになる。つまり、単一集積構造のものに比して大口径の光ファイバにより集積機能ファイババンドル部５を形成することが可能である。例えば、単一集積構造の場合において、外径が５０μｍ程度の光ファイバを集積させる場合、図１０に示される構成では外径８０μｍ程度にすることが可能である。この程度のファイバ径を有していれば、ファイバ長も取り扱い性の容易な５０ｃｍ〜１ｍ程度とすることができる。
【００６６】
また、集積させる光ファイバの本数が多い場合、例えば２０本を超えるような場合は、取り扱い性が容易でないため、ファイバを束ねる際に用いる接着剤の量にむらが生じやすく、この接着むらによりファイババンドルの光出射端面を研磨する際に影響を及ぼして研磨状態を不安定にする可能性がある。上記したように、ファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５で集積させる光ファイバの数を少なくすることができるので、接着むらを生じにくくすることもできる。更に、集積度の高密度化の要求に対しても、後記するような集積機能ファイババンドル部を多段構造とすることにより、一つの集積本数を取り扱い性の容易な本数に維持したまま集積度を高くすることが可能である。
【００６７】
集積機能ファイババンドル部５において、複数の光ファイバ５０の配列パターンは特に制限ないが、図１３（ａ）及び（ｂ）に示されるような同心円状（２次元状）に密接させて束ねた配列とすると細経の光ファイバを束ねやすく好ましい。最終的な出射パターンは、第２のファイババンドル部８の光出射端８２における均一機能ファイバ部６の配列パターンによって決まるので、ファイババンドル４においては、集積させやすい同心円状の配列で束ねることが可能である。
【００６８】
均一機能ファイバ部６は、１本のマルチモード光ファイバ６０からなり、その材料系は特に制限されないが、複数の光ファイバ５０が束ねられた集積機能ファイババンドル部５からの出射光を均一化させて出射させるものであるので、複数の光ファイバ５０と同一の材料系の光ファイバであることが好ましい。
【００６９】
上記したように、集積機能ファイババンドル部５は細経ファイバを集積させたものであるので、高密度に集積させた場合は取り扱い性の困難性からファイバ長をあまり長くすることができない。均一機能ファイバ部６は、複数の光からなる集積機能ファイババンドル部５からの出射光を、マルチモードファイバからなる光ファイバ６０を導光中に生じる光の干渉やモード間の相互作用等により均一化させて出射させるものであるので、光ファイバ６０の長さは長い方が好ましい。したがって、均一機能ファイバ部６によりファイババンドル全体の長さを調整することができる。導光中の光損失を考慮すると、光ファイバ６０の長さは１０ｃｍ以上５ｍ以下であることが好ましく、１ｍ以上５ｍ以下であることがより好ましい。
【００７０】
均一機能ファイバ部６からの出射光は、ニアフィールドパターンによりその強度分布を測定しても均一性の高いものとなる。図１４は、集積機能ファイババンドル部５を構成する複数の光ファイバ５０としてコア径６０μm、外径８０μmの石英系マルチモード光ファイバ４本を用い、均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０としてコア径２３０μm、外径２５０μmの石英系マルチモード光ファイバを用いて作製した第1のファイババンドル部７に光を入射させた時の出射光のニアフィールドパターンである。図１４において、縦軸は、出射光の最大値を１．０とし、各位置での出力光の最大値に対する強度比を示している。図１４に示されるように、第1のファイババンドル部７からの出射光パターンはコア部において略均一な強度分布を有している。従って、第１のファイババンドル部７のみの構成としても、出射光の均一性の高いファイババンドルを提供することができる。
【００７１】
ファイババンドル４の光出射端は、第２のファイババンドル部８の光出射端８２である。従って、ファイババンドル４からの出射光Ｌ２の出射パターンは、光出射端８２における均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０の配列により変化させることができる（図９（ａ）〜（ｄ）を参照。）。
【００７２】
例えば、長四角のミラー全体を照射する光源として使用するような場合は、図９（ａ）又は（ｂ）のように１次元状に密接させた配列パターンで光ファイバ６０を配列すればよい。図９（ａ）又は（ｂ）に示されるパターンを細径ファイバのみで集積させようとした場合は、その取り扱い性の難しさから、無効エリアの多い出射パターンとなりやすく、その結果均一性の悪い光源となりやすい。上記したように、本実施形態のファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５においては、集積させやすい同心円状の配列とし、取り扱い性の容易な口径の大きい均一機能ファイバ部６の光ファイバ６０を所望の配列にして束ねることにより出射パターンを形成することができるので、製造が簡易であり、かつ、均一性の良好な光を出射させることができる。
また、図９（ｄ）に示されるように、離間された出射位置から複数の光を出射させる場合などは、各出射点において、均一性の高い光を出射させることができる。
【００７３】
ファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とがオプティカルコンタクトにより当接された構成としている。従って、集積機能ファイババンドル部５と均一機能ファイバ部６とを容易に着脱することができる。従来の単一集積構造の場合等は、ファイババンドルを構成する複数の光ファイバのうち１本に故障や機能低下を生じた場合や、光源としての仕様が変更された場合等はファイババンドル毎交換しなければならず、ファイババンドルからの出射光を入射させる光学素子等との位置合わせ等をその都度やり直す必要がある。本実施形態のファイババンドル４は、集積機能ファイババンドル部５のみを着脱して取り替えることが可能であるため、光学素子等との位置合わせがされている均一機能ファイバ部６側を動かすことなくメンテナンスすることができる。
【００７４】
例えば、図９（ｄ）に示されるように２点を同時に光らせてそれぞれを別の光学系に入射させるような場合のように、各点毎に出射光強度や波長等を設定したい場合も、各点に接続される第１のファイババンドル部７の集積機能ファイババンドル部５のみを仕様にあったものに変更するだけでよいため、各点の光学系への位置調整等をその都度行わずに、自由に各点から出射させる光の特性を変更することが可能である。
【００７５】
ファイババンドル４は、図１５に示されるように、ファイババンドル４の集積機能ファイババンドル部５を構成する複数の光ファイバ５０のうち少なくとも一つの光ファイバ５０の光入射端５１に、複数の光ファイバ９０に個別に入射させた複数の入射光Ｌ１を集積させて出射させるように複数の光ファイバ９０が光ファイバ９０の出射端９２側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部９の光出射端９２が当接された構成とし（図１６）、集積機能ファイババンドル部を多段化した構成とすることができる。図１５は、集積機能ファイババンドル部を２段構造にした場合を例に示してある。このとき、少なくとも一つの光ファイバ５０は、光ファイバ５０の光入射端面５１ａにおいて、第２の集積機能ファイババンドル部９の光出射端面９２ａにおける光出射領域９２ｒより大きいコア部５１ｒを有するものである（図１２を参照）。
【００７６】
第２の集積ファイババンドル部９は、ファイババンドル４の集積機能ファイババンドル部５と同様の構成としており、また、多段化する際の当接部の構成もファイババンドル４と同様である。従って、ファイババンドル４と同様着脱可能であり、更に、集積機能ファイババンドル部が多段化されていることから、より高密度に光を集積させることができる。図１５では集積機能ファイババンドル部を２段構造とした場合を示しているが、同様の構成により集積機能ファイババンドル部を増やして更に多段化することが可能である。
【００７７】
ファイババンドル４においても、導光させる光が、光エネルギー密度の高い短波長の光等の場合は、上記した、当接部において着脱の際に端面を損傷する現象を同様に生じる。従って、その場合は、当接箇所には、保護膜１０を介在させることが好ましい。
【００７８】
ファイババンドル４のように、集積構造が多段化されているような場合は、戻り光の影響が各集積部に対して生じることから、影響を受ける箇所が多く存在することになる。従って、光ファイバ端面保護構造１はファイババンドル４に好適に利用することができる。
光ファイバ端面保護構造１は以上のように構成されている。
【００７９】
光ファイバ端面保護構造は１、ファイババンドル（複数の光ファイバ）２の光出射端２１と透光性光学部材３の光入射端３１とが、接着を抑止する保護媒体１０を介して当接された構造を有しており、端面保護部材である透光性光学部材３が着脱可能なものである。かかる構成では、ファイババンドル２の光出射端面２１ａを一括して保護可能であり、かつ、透光性光学部材３と光出射端面２１ａとの接着を抑止する保護媒体１０を介して当接されているので、着脱の際に端面同士が張り付いて破損しやすい４５０ｎｍ以下の短波長の光やエネルギー密度の高い光を導波させる場合やＵＶクリーニング処理を端面に施した場合にも、端面を破損することなく透光性光学部材３を着脱させることができる。従って、本発明によれば、ファイババンドル２の光出射端面２１ａを一括して保護可能であり、端面保護部材が着脱可能な光ファイバ端面保護構造１を提供することができる。
【００８０】
（設計変更）
本実施形態において、複数の光ファイバ２としてファイババンドルを例に説明したが、ファイババンドル以外のもの、例えば、ファイバアレイ等にも適用可能である。
また、保護媒体１０が膜体である場合について説明したが、膜体には限定されない。
【実施例】
【００８１】
本発明に係る実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示される光ファイバ端面保護構造を以下のようにして作製した。
まず、図１０に示される２段集積構造を有するファイババンドルを作製した。集積機能ファイババンドル部の光ファイバとして、ファイバ長１ｍ、コア径６０μm、外径８０μmの石英系マルチモードガラス光ファイバ１２本を用意し、光ファイバを４本ずつ一方の端部で束ねてバンドル化して３本の集積機能ファイババンドル部を作製した。バンドル化は、図９（ａ）に示されるように４本の光ファイバが２次元状に密接して配列されるように束ねた後接着剤により固定することにより行った。
【００８２】
次に、均一機能ファイバ部の光ファイバとして、コア径２０５μm、外径２５０μmの石英系マルチモード光ファイバを３本用意し、同様に３本の光ファイバの一端を束ねてバンドル化した。バンドル化における配列は、集積機能ファイババンドル部と異なり、図１３に示されるライン状（１次元状）に密接させた配列とし、出射端にＦＣフェルールを装着した。各均一機能ファイバ部の光入射端面にはＭｇＦ２からなる保護膜を成膜した。
【００８３】
集積機能ファイババンドル部の光入射端及び光出射端、均一機能ファイバ部の光入射端にＳＣフェルールに挿入した後、集積機能ファイババンドル部の光出射端と均一機能ファイバ部の光入射端とをＳＣコネクタにより当接させて、総チャンネル数１２のファイババンドルを得た。
【００８４】
次に、６．５ｍｍ径、長さ１０ｍｍの石英ガラスロッドを用意し、一端面に反射防止膜を配し、もう一方の端面にＭｇＦ２膜からなる保護膜を成膜して端面保護部材とし、ファイババンドルの光出射端面と端面保護部材の保護膜が成膜されている面とを、スリーブ内において当接させて光ファイバ端面保護構造を作製した。図１７は、得られた光ファイバ端面保護構造において、当接面におけるファイババンドルの出射端面を、光ファイバ端面保護構造の出射端側から観察したものである。
【００８５】
得られた光ファイバ端面保護構造のファイババンドルの１２本の光入射端に、波長４０５ｎｍ、出力１００ｍＷのレーザ光を入射させて出射光パワーの経時変化を測定した（総入力パワー１．２Ｗ）。
【００８６】
（実施例２）
均一機能ファイバ部の光ファイバとして、実施例１よりもコア径の大きな光ファイバ（コア径２３０μm、外径２５０μm）を用いて同様にファイババンドルを作製し、同様の端面保護部材により光ファイバ端面保護構造を作製した。実施例１と同様にして出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８７】
（実施例３）
実施例１と同様の光ファイバ端面保護構造を用い、入射光の総入力パワーを４．１３Ｗとして同様に、出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８８】
（比較例１）
実施例１と同様のファイババンドルにおいて、光ファイバ端面保護構造を有さないものについて実施例１と同様に出射光パワーの経時変化を測定した。
【００８９】
（評価）
図１８は、実施例１及び比較例１における出射光パワーの経時変化を示したものである。図１８において、縦軸は、出射光の最大値を１．０とし、各位置での出力光の最大値に対する強度比を示している。実施例２は、ファイババンドルとして、均一機能ファイバ部を実施例１より大口径化したもの用いたものであり、実施例１とほぼ同様の結果が得られたため、図示を省略した。図に示されるように、実施例１の光ファイバ端面保護構造を備えたものは、３００時間後も出力光パワーにほとんど変化がみられないが、光ファイバ端面保護構造を備えていない比較例１では、直後より出力が不安定である上、出射光パワーが時間と共に低下している。これらの結果より、光ファイバ端面保護構造によりファイババンドルの出射端面が保護されて、端面汚染による出射光パワー低下を効果的に遅らせることが確認された。また、実施例１ではほとんど出力低下がみられないことから、光ファイバ端面保護構造により戻り光によるファイババンドルの劣化も効果的に抑制できていると考えられる。
【００９０】
また図１９は、実施例３における出射光パワーの経時変化を示したものである。図１９は図１８と異なり、縦軸は出射光の出力値を示している。図１９においても出射光パワーの低下は６００時間後においてもほとんどみられない。総入力パワーが４．０Ｗを超える場合においても、光ファイバ端面保護構造により端面汚染による出射光パワー低下を効果的に遅らせることが確認された。
以上の結果より、本発明の光ファイバ端面保護構造の有用性が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の光ファイバ端面保護構造は、特に紫外光用の光ファイバ及びファイババンドルの端面保護構造として好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る実施形態の光ファイバ端面保護構造の構成を示す断面図
【図２】当接部が接合した光ファイバの当接部の断面図
【図３】酸化物膜及びフッ化物膜の波長２４８ｎｍのパルスレーザ光の吸収係数と損傷閾値の関係を示す図
【図４】ファイババンドルの光出射端面と透光性光学部材の光入射端面
【図５】保護膜の違いによる出射光の光出力特性の評価に用いた光デバイスの要部概略断面図
【図６】保護膜の膜厚をλ／２，λ／４，λ／６とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図７】保護膜の膜厚をλ／６及びλ／１２とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図８】保護膜の成膜方法を蒸着法及びイオンアシスト法とした時の出射光の光出力の経時変化を示す図
【図９】（ａ）〜（ｄ）はファイババンドルの光出射端面における均一機能ファイバ部の配列を示す図
【図１０】本発明に係る実施形態の光ファイバ端面保護構造における好適な態様のファイババンドルの構成を示す断面図
【図１１】図１０に示されるファイババンドルの集積機能ファイババンドル部の光出射端と均一機能ファイバ部の光入射端の当接部における拡大断面図
【図１２】図１０に示されるファイババンドルの集積機能ファイババンドル部の光出射端面と均一機能ファイバ部の光入射端面の概略図
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は集積機能ファイババンドル部の光出射端面における配列を示す図
【図１４】均一機能ファイバ部からの出射光のニアフィールドパターンの強度分布
【図１５】図１０のファイババンドルの集積機能ファイババンドル部を多段構造にした場合の構成を示す断面図
【図１６】図１５に示されるファイババンドルの第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端と集積機能ファイババンドル部の光入射端の当接部における拡大断面図、
【図１７】実施例１の光ファイバ端面保護構造の光出射端側から観察した、当接面におけるファイババンドルの出射端面
【図１８】実施例１及び比較例１における出射光パワーの経時変化を示す図
【図１９】実施例３における出射光パワーの経時変化を示す図
【符号の説明】
【００９３】
１ 光ファイバ端面保護構造
１０ 保護膜（保護部材）
２ ファイババンドル（複数の光ファイバ）
２１ ファイババンドル（複数の光ファイバ）の光出射端
２１ａ ファイババンドル（複数の光ファイバ）の光出射端面
３ 透光性光学部材
３１ 透光性光学部材の光入射端
３１ａ 透光性光学部材の光入射端面
４ ファイババンドル
５ 集積機能ファイババンドル部
５０、６０、９０ 光ファイバ
５１、９１ 光入射端
５１ｒ、６１ｒ コア部
５２ 光出射端（集積機能ファイババンドル部の光出射端）
５２ａ 集積機能ファイババンドル部の光出射端面
５２ｒ 集積機能ファイババンドル部の光出射領域
６ 均一機能ファイバ部
６１ 均一機能ファイバ部の光入射端
６２ 均一機能ファイバ部の光出射端
６１ａ 均一機能ファイバ部の光入射端面
７ 第１のファイババンドル部
８ 第２のファイババンドル部
８２ 第２のファイババンドル部の光出射端
８２ａ 第２のファイババンドル部の光出射端面
９ 第２の集積機能ファイババンドル部
９２ 第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端
９２ｒ 第２の集積機能ファイババンドル部の光出射領域
Ｌ１ 入射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバと、
該複数の光ファイバのコア材と略同一の屈折率を有し、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光を光入射端から入射させて出射させる透光性光学部材と、
前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端との間に介在し、前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体とを有する光ファイバ端面保護構造であって、
前記透光性光学部材の光入射端面は、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさを有し、
前記複数の光ファイバと前記透光性光学部材とが前記保護媒体を介して着脱可能とされていることを特徴とする光ファイバ端面保護構造。
【請求項２】
前記透光性光学部材は、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光をすべて入射可能な大きさを有する光入射端面と、該光入射端面に入射された光をすべて出射可能な大きさを有する光出射端面とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項３】
前記保護媒体は、前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端とが５００ｇ重の荷重で当接させた後に離間させても、該光出射端と該光入射端とが再使用可能なように接着を抑止するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項４】
前記入射光が波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項５】
前記保護媒体が、前記入射光の発振波長に対して透光性を有するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項６】
前記保護媒体が、単層膜又は複数の膜が積層された多層膜からなる膜体であり、前記複数の光ファイバの光出射端及び／又は前記透光性光学部材の光入射端の表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項７】
前記保護媒体の光導波方向の光路長が、λ／２の整数倍（但し、λは前記入射光の発振波長）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項８】
前記保護媒体の光導波方向の厚みがλ／２以下（但し、λは前記入射光の発振波長）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項９】
前記保護媒体が、フッ化物を含むものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１０】
前記保護媒体が、ＹＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮａＦ，ＬａＦ３，ＢａＦ２，ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも1種のフッ化物を含むものであることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１１】
前記複数の光ファイバが、該複数の光ファイバに入射された複数の光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられたファイババンドルであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光ファイバ端面保護構造を有するファイババンドル。
【請求項１３】
複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部と、
該集積機能ファイババンドル部からの出射光を均一化させて出射させる均一機能ファイバ部とを有する第1のファイババンドルと、
複数の該第１のファイババンドルを集積させて出射させるように前記第1のファイババンドルが該第1のファイババンドルの出射端側で配列されて束ねられた第2のファイババンドルからなるファイババンドルであって
該均一機能ファイバ部は、少なくとも該均一機能ファイバ部の光入射端面において、前記集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有する光ファイバからなり、
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とは当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが着脱可能なファイババンドルであることを特徴とする請求項１２に記載のファイババンドル。
【請求項１４】
前記集積機能ファイババンドル部を構成する複数の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの光入射端に、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように該複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端が、該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記少なくとも一つの光ファイバは、該光ファイバの光入射端面において、前記第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有するものであり、
前記少なくとも一つの光ファイバと前記第2の集積機能ファイババンドル部とが着脱可能なファイババンドルであることを特徴とする請求項１２に記載のファイババンドル。
【請求項１５】
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とが該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが前記保護媒体を介して着脱可能であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のファイババンドル。
【請求項１】
入射された光を光出射端から出射させる複数の光ファイバと、
該複数の光ファイバのコア材と略同一の屈折率を有し、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光を光入射端から入射させて出射させる透光性光学部材と、
前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端との間に介在し、前記光出射端と前記光入射端との接着を抑止する保護媒体とを有する光ファイバ端面保護構造であって、
前記透光性光学部材の光入射端面は、前記複数の光ファイバの光出射端面以上の大きさを有し、
前記複数の光ファイバと前記透光性光学部材とが前記保護媒体を介して着脱可能とされていることを特徴とする光ファイバ端面保護構造。
【請求項２】
前記透光性光学部材は、前記複数の光ファイバの光出射端から出射された光をすべて入射可能な大きさを有する光入射端面と、該光入射端面に入射された光をすべて出射可能な大きさを有する光出射端面とを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項３】
前記保護媒体は、前記複数の光ファイバの光出射端と前記透光性光学部材の光入射端とが５００ｇ重の荷重で当接させた後に離間させても、該光出射端と該光入射端とが再使用可能なように接着を抑止するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項４】
前記入射光が波長１９０ｎｍ〜５３０ｎｍの光であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項５】
前記保護媒体が、前記入射光の発振波長に対して透光性を有するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項６】
前記保護媒体が、単層膜又は複数の膜が積層された多層膜からなる膜体であり、前記複数の光ファイバの光出射端及び／又は前記透光性光学部材の光入射端の表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項７】
前記保護媒体の光導波方向の光路長が、λ／２の整数倍（但し、λは前記入射光の発振波長）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項８】
前記保護媒体の光導波方向の厚みがλ／２以下（但し、λは前記入射光の発振波長）であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項９】
前記保護媒体が、フッ化物を含むものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１０】
前記保護媒体が、ＹＦ３，ＬｉＦ，ＭｇＦ２，ＮａＦ，ＬａＦ３，ＢａＦ２，ＣａＦ２及びＡｌＦ３からなる群より選ばれる少なくとも1種のフッ化物を含むものであることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１１】
前記複数の光ファイバが、該複数の光ファイバに入射された複数の光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられたファイババンドルであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ端面保護構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光ファイバ端面保護構造を有するファイババンドル。
【請求項１３】
複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように前記複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた集積機能ファイババンドル部と、
該集積機能ファイババンドル部からの出射光を均一化させて出射させる均一機能ファイバ部とを有する第1のファイババンドルと、
複数の該第１のファイババンドルを集積させて出射させるように前記第1のファイババンドルが該第1のファイババンドルの出射端側で配列されて束ねられた第2のファイババンドルからなるファイババンドルであって
該均一機能ファイバ部は、少なくとも該均一機能ファイバ部の光入射端面において、前記集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有する光ファイバからなり、
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とは当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが着脱可能なファイババンドルであることを特徴とする請求項１２に記載のファイババンドル。
【請求項１４】
前記集積機能ファイババンドル部を構成する複数の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの光入射端に、複数の光ファイバに個別に入射させた複数の入射光を集積させて出射させるように該複数の光ファイバが該光ファイバの出射端側で配列されて束ねられた第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端が、該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記少なくとも一つの光ファイバは、該光ファイバの光入射端面において、前記第２の集積機能ファイババンドル部の光出射端面における光出射領域より大きいコア部を有するものであり、
前記少なくとも一つの光ファイバと前記第2の集積機能ファイババンドル部とが着脱可能なファイババンドルであることを特徴とする請求項１２に記載のファイババンドル。
【請求項１５】
前記集積機能ファイババンドル部の光出射端と前記均一機能ファイバ部の光入射端とが該光出射端と該光入射端との接着を抑止する保護媒体を介して当接されており、
前記集積機能ファイババンドル部と前記均一機能ファイバ部とが前記保護媒体を介して着脱可能であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のファイババンドル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−２５６７６６（Ｐ２００８−２５６７６６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９６０７１（Ｐ２００７−９６０７１）
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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