JP2002131589A - 光源−光ファイバ結合器 - Google Patents
光源−光ファイバ結合器Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザと単一モード光ファイバを低損
失で結合でき、小型で安価且つ容易に製造可能とする。 【解決手段】 光源（例えば、半導体レーザ１０）から
出射する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズ１２によ
って光ファイバ（例えば単一モード光ファイバ１４）端
面に結合する光源−光ファイバ結合器である。屈折率分
布型ロッドレンズは、光源側端面を平面、光ファイバ側
端面を凸球面とする形状をなし、光源側開口率ＮＡ2 は
０．４０〜０．７５、レンズ有効半径ｒ0 は０．３〜
１．０mm、球面曲率半径Ｒ1 は１．２〜２．０mmであ
る。
失で結合でき、小型で安価且つ容易に製造可能とする。 【解決手段】 光源（例えば、半導体レーザ１０）から
出射する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズ１２によ
って光ファイバ（例えば単一モード光ファイバ１４）端
面に結合する光源−光ファイバ結合器である。屈折率分
布型ロッドレンズは、光源側端面を平面、光ファイバ側
端面を凸球面とする形状をなし、光源側開口率ＮＡ2 は
０．４０〜０．７５、レンズ有効半径ｒ0 は０．３〜
１．０mm、球面曲率半径Ｒ1 は１．２〜２．０mmであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの出射光
を屈折率分布型ロッドレンズによって光ファイバ端面に
結合する光源−光ファイバ結合器に関し、更に詳しく述
べると、屈折率分布型ロッドレンズの光源側端面を平
面、光ファイバ側端面を球面とし、光源と屈折率分布型
ロッドレンズとを近接配置することで小型化を可能とし
た光源−光ファイバ結合器に関するものである。
を屈折率分布型ロッドレンズによって光ファイバ端面に
結合する光源−光ファイバ結合器に関し、更に詳しく述
べると、屈折率分布型ロッドレンズの光源側端面を平
面、光ファイバ側端面を球面とし、光源と屈折率分布型
ロッドレンズとを近接配置することで小型化を可能とし
た光源−光ファイバ結合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムなどにおいては、半導体
レーザなどの光源からの拡散光束をレンズによって光フ
ァイバのコアに伝送することが行われている。この光結
合を目的とするレンズとしては、従来、球レンズ、非球
面レンズ、屈折率分布型ロッドレンズなどが用いられて
いる。
レーザなどの光源からの拡散光束をレンズによって光フ
ァイバのコアに伝送することが行われている。この光結
合を目的とするレンズとしては、従来、球レンズ、非球
面レンズ、屈折率分布型ロッドレンズなどが用いられて
いる。
【０００３】球レンズは最も安価に製作できるが、半導
体レーザと単一モード光ファイバを低損失で光結合する
には特性的に不十分である。単一モード光ファイバはコ
ア径が微小であるため、光結合効率を高めるにはレンズ
の収差について厳しい性能が要求されるからである。そ
こで、現在、高結合レンズとしては非球面レンズの使用
が一般的となっている。
体レーザと単一モード光ファイバを低損失で光結合する
には特性的に不十分である。単一モード光ファイバはコ
ア径が微小であるため、光結合効率を高めるにはレンズ
の収差について厳しい性能が要求されるからである。そ
こで、現在、高結合レンズとしては非球面レンズの使用
が一般的となっている。
【０００４】他方、屈折率分布型ロッドレンズを用いる
場合には、半導体レーザの出射光の結合に高開口率（Ｎ
Ａ）が要求されるために、半導体レーザ側の端面を凸球
面にし、光ファイバ側の端面を平面にした状態で使用さ
れている（例えば、特開昭６１−１０７２０７号公報参
照）。これは、凸球面で集光パワーを得、凸球面で発生
する収差を屈折率分布形状で打ち消すという考え方に基
づいている。
場合には、半導体レーザの出射光の結合に高開口率（Ｎ
Ａ）が要求されるために、半導体レーザ側の端面を凸球
面にし、光ファイバ側の端面を平面にした状態で使用さ
れている（例えば、特開昭６１−１０７２０７号公報参
照）。これは、凸球面で集光パワーを得、凸球面で発生
する収差を屈折率分布形状で打ち消すという考え方に基
づいている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、非球面レン
ズの製作には、品種毎に金型を必要とし、それには耐熱
材料及び超精密加工が要求される。そのために、特に少
量多品種生産の場合にはレンズコストが高くなる問題が
ある。
ズの製作には、品種毎に金型を必要とし、それには耐熱
材料及び超精密加工が要求される。そのために、特に少
量多品種生産の場合にはレンズコストが高くなる問題が
ある。
【０００６】他方、半導体レーザ側を凸球面にした屈折
率分布型ロッドレンズの場合には、屈折率分布の制御範
囲が狭いために高開口率のレンズの製作が困難である。
またレンズ長が長くなるばかりでなく、そのため素材コ
ストが高くなる。
率分布型ロッドレンズの場合には、屈折率分布の制御範
囲が狭いために高開口率のレンズの製作が困難である。
またレンズ長が長くなるばかりでなく、そのため素材コ
ストが高くなる。
【０００７】本発明の目的は、半導体レーザと単一モー
ド光ファイバを低損失で結合でき、小型で安価に且つ容
易に製作可能な光源−光ファイバ結合器を提供すること
である。
ド光ファイバを低損失で結合でき、小型で安価に且つ容
易に製作可能な光源−光ファイバ結合器を提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源から出射
する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズによって光フ
ァイバ端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
ここで、屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を平
面、光ファイバ側端面を凸球面とする形状をなし、光源
側開口率ＮＡ2 が０．４０〜０．７５、レンズ有効半径
ｒ0 が０．３〜１．０mm、球面曲率半径Ｒ1 が１．２〜
２．０mmに設定されている。
する拡散光束を屈折率分布型ロッドレンズによって光フ
ァイバ端面に結合する光源−光ファイバ結合器である。
ここで、屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を平
面、光ファイバ側端面を凸球面とする形状をなし、光源
側開口率ＮＡ2 が０．４０〜０．７５、レンズ有効半径
ｒ0 が０．３〜１．０mm、球面曲率半径Ｒ1 が１．２〜
２．０mmに設定されている。
【０００９】本発明において、光源としては、通常、半
導体レーザが用いられる。光結合の相手となる光ファイ
バとしては、コア径が小さい単一モード光ファイバの場
合に特に顕著な高効率光結合効果が生じる。本発明で
は、半導体レーザ側を平面、光ファイバ側を凸球面とす
ることにより、高開口率化を図り、収差補正を屈折率分
布形状で実施可能としている。これによって、レンズ径
が細い屈折率分布型ロッドレンズを用い、光モジュール
の小型化を実現できる。
導体レーザが用いられる。光結合の相手となる光ファイ
バとしては、コア径が小さい単一モード光ファイバの場
合に特に顕著な高効率光結合効果が生じる。本発明で
は、半導体レーザ側を平面、光ファイバ側を凸球面とす
ることにより、高開口率化を図り、収差補正を屈折率分
布形状で実施可能としている。これによって、レンズ径
が細い屈折率分布型ロッドレンズを用い、光モジュール
の小型化を実現できる。
【００１０】本発明で用いる屈折率分布型ロッドレンズ
は、その中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・
ｇ・ｒ0 を０．４０〜０．６５（但しｇは２次の屈折率
分布係数）、Ｚ／Ｒ1 （但しＺはレンズ長）を１．１〜
２．５とするのがよい。また、ｇを０．３８〜０．５
０、ｈ4 を−０．２〜１．８、ｈ6 を−０．５〜１０、
ｈ8 を−２５〜４５（但しｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 は屈折率分
布高次係数）とするのが好ましい。
は、その中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・
ｇ・ｒ0 を０．４０〜０．６５（但しｇは２次の屈折率
分布係数）、Ｚ／Ｒ1 （但しＺはレンズ長）を１．１〜
２．５とするのがよい。また、ｇを０．３８〜０．５
０、ｈ4 を−０．２〜１．８、ｈ6 を−０．５〜１０、
ｈ8 を−２５〜４５（但しｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 は屈折率分
布高次係数）とするのが好ましい。
【００１１】実際の光モジュールの構造としては、光源
として半導体レーザを用い、そのレーザチップと屈折率
ロッドレンズを近接配置した状態でハウジングで保持す
ると共に、該ハウジングによって接続相手の光プラグの
単一モード光ファイバを保持しているフェルールが嵌合
保持可能とするのがよい。
として半導体レーザを用い、そのレーザチップと屈折率
ロッドレンズを近接配置した状態でハウジングで保持す
ると共に、該ハウジングによって接続相手の光プラグの
単一モード光ファイバを保持しているフェルールが嵌合
保持可能とするのがよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に係る光源−光フ
ァイバ結合器の基本構成図を示す。半導体レーザ（レー
ザダイオード）１０からの出射光（拡散光束）を屈折率
分布型ロッドレンズ１２によって単一モード光ファイバ
１４の端面に結合する。ここで屈折率分布型ロッドレン
ズ１２は、光源側端面１２ａを平面、光ファイバ側端面
１２ｂを凸球面とする形状をなし、その向きで配置され
ている。そして、光源側開口率ＮＡ2 が０．４０〜０．
７５、レンズ有効半径ｒ0 が０．３〜１．０mm、球面曲
率半径Ｒ1 が１．２〜２．０mmに設定されている。
ァイバ結合器の基本構成図を示す。半導体レーザ（レー
ザダイオード）１０からの出射光（拡散光束）を屈折率
分布型ロッドレンズ１２によって単一モード光ファイバ
１４の端面に結合する。ここで屈折率分布型ロッドレン
ズ１２は、光源側端面１２ａを平面、光ファイバ側端面
１２ｂを凸球面とする形状をなし、その向きで配置され
ている。そして、光源側開口率ＮＡ2 が０．４０〜０．
７５、レンズ有効半径ｒ0 が０．３〜１．０mm、球面曲
率半径Ｒ1 が１．２〜２．０mmに設定されている。
【００１３】半導体レーザ側開口率ＮＡ2 を０．４０〜
０．７５とするのは、半導体レーザの特性に適合させる
ためである。レンズ有効半径ｒ0 を０．３〜１．０mmと
しているのは、できるだけ細径化するためと、０．３mm
が球面加工を施す上でほぼ限界であるためである。球面
曲率半径Ｒ1 は、それに対応して１．２〜２．０mmとし
ている。
０．７５とするのは、半導体レーザの特性に適合させる
ためである。レンズ有効半径ｒ0 を０．３〜１．０mmと
しているのは、できるだけ細径化するためと、０．３mm
が球面加工を施す上でほぼ限界であるためである。球面
曲率半径Ｒ1 は、それに対応して１．２〜２．０mmとし
ている。
【００１４】ところで、屈折率分布型ロッドレンズの半
径方向屈折率分布は、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ＋ｈ6 （ｇ・ｒ） 6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式により表される。但し、 ｒ：中心軸からの距離 ｎ（ｒ）：中心軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：中心軸上での屈折率 ｇ：２次の屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，・・・：屈折率分布高次係数
径方向屈折率分布は、 ｎ（ｒ）2 ＝ｎ0 2 ・｛１−（ｇ・ｒ）2 ＋ｈ4 （ｇ・
ｒ）4 ＋ｈ6 （ｇ・ｒ） 6 ＋ｈ8 （ｇ・ｒ）8 ＋・・
・｝ の式により表される。但し、 ｒ：中心軸からの距離 ｎ（ｒ）：中心軸からの距離ｒの位置での屈折率 ｎ0 ：中心軸上での屈折率 ｇ：２次の屈折率分布係数 ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 ，・・・：屈折率分布高次係数
【００１５】本発明では、屈折率分布型ロッドレンズの
中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・ｇ・ｒ0
を０．４０〜０．６５、Ｚ／Ｒ1 を１．１〜２．５と
し、ｇを０．３８〜０．５０、ｈ4 を−０．２〜１．
８、ｈ6 を−０．５〜１０、ｈ8を−２５〜４５とする
のが好ましい。これらの数値範囲は、後述する設計計算
の結果から導き出されたものである。
中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・ｇ・ｒ0
を０．４０〜０．６５、Ｚ／Ｒ1 を１．１〜２．５と
し、ｇを０．３８〜０．５０、ｈ4 を−０．２〜１．
８、ｈ6 を−０．５〜１０、ｈ8を−２５〜４５とする
のが好ましい。これらの数値範囲は、後述する設計計算
の結果から導き出されたものである。
【００１６】このような光源−光ファイバ結合器を具体
化した例を図２に示す。半導体レーザ側の開口率ＮＡ2
をできるだけ大きくするためにカバーガラス無しの半導
体レーザ（レーザダイオードチップ）を用いることを前
提に、レーザチップと屈折率ロッドレンズを近接配置し
た状態でハウジングによって保持している。
化した例を図２に示す。半導体レーザ側の開口率ＮＡ2
をできるだけ大きくするためにカバーガラス無しの半導
体レーザ（レーザダイオードチップ）を用いることを前
提に、レーザチップと屈折率ロッドレンズを近接配置し
た状態でハウジングによって保持している。
【００１７】この光源−光ファイバ結合器は、半導体レ
ーザ１０と、屈折率分布型ロッドレンズ１２と、それら
を保持すると共に接続相手の光プラグのフェルール（図
示するのを省略する）を嵌合保持するハウジング２０を
具備し、光プラグ接続時に前記半導体レーザ１０とフェ
ルールによって保持された単一モード光ファイバとが前
記屈折率分布型ロッドレンズ１２によって光学的に結合
するレセプタクル型の構造である。
ーザ１０と、屈折率分布型ロッドレンズ１２と、それら
を保持すると共に接続相手の光プラグのフェルール（図
示するのを省略する）を嵌合保持するハウジング２０を
具備し、光プラグ接続時に前記半導体レーザ１０とフェ
ルールによって保持された単一モード光ファイバとが前
記屈折率分布型ロッドレンズ１２によって光学的に結合
するレセプタクル型の構造である。
【００１８】半導体レーザ１０は、前記のように、カバ
ーガラス無しの構造であり、レーザチップ（素子本体）
１０ａがチップキャリア（ヒートシンク）１０ｂ上に搭
載されてベース部１０ｃに装着されており、該ベース部
１０ｃをリード１０ｄが貫通している。これによって、
発光点となるレーザチップ１０ａに非常に近接して屈折
率分布型ロッドレンズを配置することを可能にしてい
る。
ーガラス無しの構造であり、レーザチップ（素子本体）
１０ａがチップキャリア（ヒートシンク）１０ｂ上に搭
載されてベース部１０ｃに装着されており、該ベース部
１０ｃをリード１０ｄが貫通している。これによって、
発光点となるレーザチップ１０ａに非常に近接して屈折
率分布型ロッドレンズを配置することを可能にしてい
る。
【００１９】ここでハウジング２０は、中心軸に沿って
内径の異なる複数の穴が形成され、それらが連なって貫
通構造になっている樹脂製の一体成形品である。その一
方の端部（図２で左側の端部）２０ａで半導体レーザ１
０を保持し、内部中央寄りの部分に屈折率分布型ロッド
レンズ１２を装着する。ハウジング２０の中央付近から
反対側の端部（図２で右側の端部）にかけてはレセプタ
クル部２２となっており、このレセプタクル部２２が、
接続相手の光プラグのフェルールが丁度嵌入するボア
（空洞部）２４を有する部分である。
内径の異なる複数の穴が形成され、それらが連なって貫
通構造になっている樹脂製の一体成形品である。その一
方の端部（図２で左側の端部）２０ａで半導体レーザ１
０を保持し、内部中央寄りの部分に屈折率分布型ロッド
レンズ１２を装着する。ハウジング２０の中央付近から
反対側の端部（図２で右側の端部）にかけてはレセプタ
クル部２２となっており、このレセプタクル部２２が、
接続相手の光プラグのフェルールが丁度嵌入するボア
（空洞部）２４を有する部分である。
【００２０】この光源−光ファイバ結合器に組み込む屈
折率分布型ロッドレンズ１２は、前記したように、半導
体レーザ側端面を平面、光ファイバ側端面を凸球面とす
る形状をなし、半導体レーザ側端面がレーザチップの発
光点に対して近接（例えばレーザチップ−レンズ間距離
０．２mm程度）配置される。屈折率分布型ロッドレンズ
１２を貫通穴に挿入した状態で、周囲を接着剤などで固
定する。
折率分布型ロッドレンズ１２は、前記したように、半導
体レーザ側端面を平面、光ファイバ側端面を凸球面とす
る形状をなし、半導体レーザ側端面がレーザチップの発
光点に対して近接（例えばレーザチップ−レンズ間距離
０．２mm程度）配置される。屈折率分布型ロッドレンズ
１２を貫通穴に挿入した状態で、周囲を接着剤などで固
定する。
【００２１】このように屈折率分布型ロッドレンズ１２
を内蔵したハウジング２０に半導体レーザ１０を調芯し
結合する。ハウジング２０のレセプタクル部２２内に光
プラグのフェルールを装着した状態で、半導体レーザ１
０のベース部１０ｃがハウジング２０の端部２０ａに当
接するように組み合わせ、半導体レーザ１０からの出射
を光プラグの単一モード光ファイバでモニタしながら調
芯し、位置決めした状態でベース部１０ｃの周囲を樹脂
接着剤２６で固定する。
を内蔵したハウジング２０に半導体レーザ１０を調芯し
結合する。ハウジング２０のレセプタクル部２２内に光
プラグのフェルールを装着した状態で、半導体レーザ１
０のベース部１０ｃがハウジング２０の端部２０ａに当
接するように組み合わせ、半導体レーザ１０からの出射
を光プラグの単一モード光ファイバでモニタしながら調
芯し、位置決めした状態でベース部１０ｃの周囲を樹脂
接着剤２６で固定する。
【００２２】
【実施例】半導体レーザ側の開口率ＮＡ２をできるだけ
大きくとるため、カバーガラス無しの半導体レーザを使
用することを前提に、レーザチップと屈折率分布型ロッ
ドレンズ端面の距離Ｌ2 をＬ2 ＝０．２mmとする。また
単一モード光ファイバ側のＮＡ1 を０．１５とし、レン
ズと光ファイバ端面の距離Ｌ1 をＬ1 ＝４．５mmとする
（結果として、レンズの有効半径ｒ0 は約０．６８mmと
なる。
大きくとるため、カバーガラス無しの半導体レーザを使
用することを前提に、レーザチップと屈折率分布型ロッ
ドレンズ端面の距離Ｌ2 をＬ2 ＝０．２mmとする。また
単一モード光ファイバ側のＮＡ1 を０．１５とし、レン
ズと光ファイバ端面の距離Ｌ1 をＬ1 ＝４．５mmとする
（結果として、レンズの有効半径ｒ0 は約０．６８mmと
なる。
【００２３】設計手順は次の通りである。屈折率分布型
ロッドレンズの中心軸上屈折率ｎ0及び２次の屈折率分
布係数ｇを与え、レンズ端面の球面曲率半径を変化させ
て光線収差が最小になるように最適化して、レンズ長
Ｚ、屈折率分布高次係数ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 、半導体レー
ザ側開口率ＮＡ2 を求めた。
ロッドレンズの中心軸上屈折率ｎ0及び２次の屈折率分
布係数ｇを与え、レンズ端面の球面曲率半径を変化させ
て光線収差が最小になるように最適化して、レンズ長
Ｚ、屈折率分布高次係数ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 、半導体レー
ザ側開口率ＮＡ2 を求めた。
【００２４】設計例を表１及び図３に示す。これらの例
では、有効レンズ半径ｒ0 ＝０．７mm、中心軸上屈折率
ｎ0 ＝１．６３６、２次の屈折率分布係数ｇ＝０．４３
（ｌ／mm）とした。表１の例００はレンズ両端が平面の
場合を示す比較例、例１１〜１５は半導体レーザ側凸球
面の場合を示す従来例、例２１〜２５は光ファイバ側凸
球面の場合を示す本発明の実施例である。なお、図３の
Ａは従来の半導体レーザ側凸球面の場合（表１の例１３
に相当）であり、Ｂは本発明の光ファイバ側凸球面の場
合（表１の例２５に相当）である。表１から、本発明に
よればレンズ長Ｚを短縮できることが分かる。
では、有効レンズ半径ｒ0 ＝０．７mm、中心軸上屈折率
ｎ0 ＝１．６３６、２次の屈折率分布係数ｇ＝０．４３
（ｌ／mm）とした。表１の例００はレンズ両端が平面の
場合を示す比較例、例１１〜１５は半導体レーザ側凸球
面の場合を示す従来例、例２１〜２５は光ファイバ側凸
球面の場合を示す本発明の実施例である。なお、図３の
Ａは従来の半導体レーザ側凸球面の場合（表１の例１３
に相当）であり、Ｂは本発明の光ファイバ側凸球面の場
合（表１の例２５に相当）である。表１から、本発明に
よればレンズ長Ｚを短縮できることが分かる。
【００２５】
【表１】
【００２６】次に、有効な数値範囲を求めるために、光
ファイバ側開口率ＮＡ1 は０．１と０．１５の２通りと
し、中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、２次の屈折
率分布係数ｇを０．３８９〜０．５００の範囲で変化さ
せて設計計算を行った。その結果得られたｎ0 ・ｇ・ｒ
0 、Ｚ／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係、ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 の関係
を図４及び図５に示す。なお、図４はＮＡ1 ＝０．１０
の場合、図５はＮＡ1＝０．１５の場合である。
ファイバ側開口率ＮＡ1 は０．１と０．１５の２通りと
し、中心軸上屈折率ｎ0 を１．５〜１．８、２次の屈折
率分布係数ｇを０．３８９〜０．５００の範囲で変化さ
せて設計計算を行った。その結果得られたｎ0 ・ｇ・ｒ
0 、Ｚ／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係、ｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8 の関係
を図４及び図５に示す。なお、図４はＮＡ1 ＝０．１０
の場合、図５はＮＡ1＝０．１５の場合である。
【００２７】これらの設計計算結果から、光源側開口率
ＮＡ2 は０．４０〜０．７５、ｎ0・ｇ・ｒ0 は０．４
０〜０．６５、Ｚ／Ｒ1 は１．１〜２．５、ｈ4 は−
０．２〜１．８、ｈ6 は−０．５〜１０、ｈ8 は−２５
〜４５となることが分かる。
ＮＡ2 は０．４０〜０．７５、ｎ0・ｇ・ｒ0 は０．４
０〜０．６５、Ｚ／Ｒ1 は１．１〜２．５、ｈ4 は−
０．２〜１．８、ｈ6 は−０．５〜１０、ｈ8 は−２５
〜４５となることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記のように、屈折率分布型ロ
ッドレンズの光源側端面を平面、光ファイバ側端面を凸
球面とする形状をなし、光源側開口率、レンズ有効半
径、球面曲率半径などを規定の範囲とした光源−光ファ
イバ結合器であるので、球面と光線のなす角度が半導体
レーザ側凸球面の場合よりも小さくなり、発生する球面
収差も小さくなるので、収差補正が容易となる。そのた
め、屈折率分布制御範囲が広くなり、高開口率レンズの
製作が容易に行える。
ッドレンズの光源側端面を平面、光ファイバ側端面を凸
球面とする形状をなし、光源側開口率、レンズ有効半
径、球面曲率半径などを規定の範囲とした光源−光ファ
イバ結合器であるので、球面と光線のなす角度が半導体
レーザ側凸球面の場合よりも小さくなり、発生する球面
収差も小さくなるので、収差補正が容易となる。そのた
め、屈折率分布制御範囲が広くなり、高開口率レンズの
製作が容易に行える。
【００２９】また、非球面ではなく球面でよいために、
従来から行われている球面加工方法を利用でき、プレス
型が不要であるため、容易に低コストで量産することが
可能となる。しかも、レンズ長が短くなるため、素材コ
ストも安価となる。これによって、半導体レーザと単一
モード光ファイバを低損失で（高効率で）結合できる小
型で安価な光源−光ファイバ結合器を提供することがで
きる。
従来から行われている球面加工方法を利用でき、プレス
型が不要であるため、容易に低コストで量産することが
可能となる。しかも、レンズ長が短くなるため、素材コ
ストも安価となる。これによって、半導体レーザと単一
モード光ファイバを低損失で（高効率で）結合できる小
型で安価な光源−光ファイバ結合器を提供することがで
きる。
【図１】本発明に係る光源−光ファイバ結合器の基本構
成図。
成図。
【図２】本発明に係る光源−光ファイバ結合器を具体化
した例を示す構造説明図。
した例を示す構造説明図。
【図３】設計例における実光線追跡の説明図。
【図４】ＮＡ1 ＝０．１０におけるｎ0 ・ｇ・ｒ0 、Ｚ
／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係及びｈ4、ｈ6 、ｈ8 の関係を示
す説明図。
／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係及びｈ4、ｈ6 、ｈ8 の関係を示
す説明図。
【図５】ＮＡ1 ＝０．１５におけるｎ0 ・ｇ・ｒ0 、Ｚ
／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係及びｈ4、ｈ6 、ｈ8 の関係を示
す説明図。
／Ｒ1 、ＮＡ2 の関係及びｈ4、ｈ6 、ｈ8 の関係を示
す説明図。
１０ 半導体レーザ １２ 屈折率分布型ロッドレンズ １４ 単一モード光ファイバ
Claims (4)
- 【請求項１】 光源から出射する拡散光束を屈折率分布
型ロッドレンズによって光ファイバ端面に結合する光源
−光ファイバ結合器において、 該屈折率分布型ロッドレンズは、光源側端面を平面、光
ファイバ側端面を凸球面とする形状をなし、光源側開口
率ＮＡ2 が０．４０〜０．７５、レンズ有効半径ｒ0 が
０．３〜１．０mm、球面曲率半径Ｒ1 が１．２〜２．０
mmであることを特徴とする光源−光ファイバ結合器。 - 【請求項２】 屈折率分布型ロッドレンズの中心軸上屈
折率ｎ0 を１．５〜１．８、ｎ0 ・ｇ・ｒ0 を０．４０
〜０．６５（但しｇは２次の屈折率分布係数）、Ｚ／Ｒ
1 （但しＺはレンズ長）を１．１〜２．５とする請求項
１記載の光源−光ファイバ結合器。 - 【請求項３】 屈折率分布型ロッドレンズのｇを０．３
８〜０．５０、ｈ4を−０．２〜１．８、ｈ6 を−０．
５〜１０、ｈ8 を−２５〜４５（但しｈ4 ，ｈ6 ，ｈ8
は屈折率分布高次係数）とする請求項２記載の光源−光
ファイバ結合器。 - 【請求項４】 光源として半導体レーザを用い、そのレ
ーザチップと屈折率ロッドレンズを近接配置した状態で
ハウジングで保持すると共に、該ハウジングによって接
続相手となる光プラグの単一モード光ファイバを保持し
ているフェルールが嵌合保持可能な構造をなしている請
求項１乃至３のいずれかに記載の光源−光ファイバ結合
器。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000326471A JP2002131589A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 光源−光ファイバ結合器 |
| US09/983,395 US6776537B2 (en) | 2000-10-26 | 2001-10-24 | Light source-optical fiber coupler |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000326471A JP2002131589A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 光源−光ファイバ結合器 |
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|---|---|---|---|
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- 2000-10-26 JP JP2000326471A patent/JP2002131589A/ja active Pending
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2001
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