JP2002267861A - 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置 - Google Patents
光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置Info
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
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- G02B27/0994—Fibers, light pipes
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12195—Tapering
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの出射領域幅が広い場合にも高
効率で光ファイバに光結合することが可能な光導波路を
提案する。 【解決手段】 出射領域幅が広い半導体レーザ104と
光ファイバ105を光接続する場合、光導波路本体10
1の入射寸法を半導体レーザ104の出射寸法に、光導
波路本体101の出射寸法を光ファイバ105の入射寸
法にそれぞれ合わせるとともに、光導波路本体101の
側面の一部を半導体レーザ104の出射領域の幅方向、
高さ方向に対し斜めにする。これにより、光導波路本体
101を用いて光のスポットサイズを半導体レーザ10
4から光ファイバ105のスポットサイズに変換すると
ともに、光導波路本体101から出射された光の広がり
角を抑え、高効率で半導体レーザ104と光ファイバ1
05を光接続することが可能となる。
効率で光ファイバに光結合することが可能な光導波路を
提案する。 【解決手段】 出射領域幅が広い半導体レーザ104と
光ファイバ105を光接続する場合、光導波路本体10
1の入射寸法を半導体レーザ104の出射寸法に、光導
波路本体101の出射寸法を光ファイバ105の入射寸
法にそれぞれ合わせるとともに、光導波路本体101の
側面の一部を半導体レーザ104の出射領域の幅方向、
高さ方向に対し斜めにする。これにより、光導波路本体
101を用いて光のスポットサイズを半導体レーザ10
4から光ファイバ105のスポットサイズに変換すると
ともに、光導波路本体101から出射された光の広がり
角を抑え、高効率で半導体レーザ104と光ファイバ1
05を光接続することが可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光部品間を光接続
する光導波路の構造に関し、この光導波路を用いた光部
品とを光接続するための光モジュールおよびこの光モジ
ュールを利用した光ファイバレーザ装置に関する。
する光導波路の構造に関し、この光導波路を用いた光部
品とを光接続するための光モジュールおよびこの光モジ
ュールを利用した光ファイバレーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザから出射された光を、高効
率で光ファイバと光接続するために、光導波路本体を用
いて半導体レーザのスポットサイズを光ファイバのスポ
ットサイズに変換する方法がある。この従来の光導波路
について図9〜図11を用いて説明する。
率で光ファイバと光接続するために、光導波路本体を用
いて半導体レーザのスポットサイズを光ファイバのスポ
ットサイズに変換する方法がある。この従来の光導波路
について図9〜図11を用いて説明する。
【0003】図9において、901は半導体レーザを示
し、この半導体レーザ901の幅w、高さhの出射領域
902からレーザ光を出射する。図10において、10
01は光ファイバを示し、径dの領域1002が光の受
光領域である。半導体レーザ901の出射領域902と
光ファイバ1001の受光領域1002は一致しないた
め、これらを直接光結合したのでは光の結合効率は低下
する。そのため、図11に示す光導波路本体1101を
介して半導体レーザ901と光ファイバ1001とを光
結合する。
し、この半導体レーザ901の幅w、高さhの出射領域
902からレーザ光を出射する。図10において、10
01は光ファイバを示し、径dの領域1002が光の受
光領域である。半導体レーザ901の出射領域902と
光ファイバ1001の受光領域1002は一致しないた
め、これらを直接光結合したのでは光の結合効率は低下
する。そのため、図11に示す光導波路本体1101を
介して半導体レーザ901と光ファイバ1001とを光
結合する。
【0004】半導体レーザ901から出射された光は、
全反射しながら伝播していくが、ここで光導波路本体1
101の入射側1102の寸法を半導体レーザの出射領
域902の寸法に合わせ、光導波路本体1101の出射
側1103の寸法を光ファイバの受光領域1002の寸
法に合わせておくことで、光導波路本体1101が半導
体レーザ901から出射された光のスポットサイズを、
光ファイバ1001のスポットサイズに変換する機能を
有し、高効率で半導体レーザ901から出射された光を
光ファイバ1001に入力することができる。
全反射しながら伝播していくが、ここで光導波路本体1
101の入射側1102の寸法を半導体レーザの出射領
域902の寸法に合わせ、光導波路本体1101の出射
側1103の寸法を光ファイバの受光領域1002の寸
法に合わせておくことで、光導波路本体1101が半導
体レーザ901から出射された光のスポットサイズを、
光ファイバ1001のスポットサイズに変換する機能を
有し、高効率で半導体レーザ901から出射された光を
光ファイバ1001に入力することができる。
【0005】ただし、スポット形状が一致しただけでは
光が結合されない。すなわち、光導波路本体1101か
ら出射される光の広がり角が光ファイバ1001の受光
角以内である必要がある。光導波路本体1101から出
射される光の広がり角は、半導体レーザ901から出射
される光の広がり角と光導波路本体1101の形状によ
って決定される。
光が結合されない。すなわち、光導波路本体1101か
ら出射される光の広がり角が光ファイバ1001の受光
角以内である必要がある。光導波路本体1101から出
射される光の広がり角は、半導体レーザ901から出射
される光の広がり角と光導波路本体1101の形状によ
って決定される。
【0006】ここで図9に示すように、半導体レーザ9
01から出射される光の広がり角903を幅方向でSx_
LD、高さ方向でSy_LD、光導波路本体入射面の幅をw、
高さh、光導波路本体の出射面を幅dx、高さとdyとす
ると、図11に示すように光導波路本体1101から出
射される光の広がり角1104の幅方向Sx_WG、高さ方
向Sy_WGは、光導波路本体の側面が半導体レーザの出射
領域の幅方向と高さ方向に対し垂直な場合、近似的にそ
れぞれの軸を独立に扱うことができ、次式(1)の正弦
条件を満たす。
01から出射される光の広がり角903を幅方向でSx_
LD、高さ方向でSy_LD、光導波路本体入射面の幅をw、
高さh、光導波路本体の出射面を幅dx、高さとdyとす
ると、図11に示すように光導波路本体1101から出
射される光の広がり角1104の幅方向Sx_WG、高さ方
向Sy_WGは、光導波路本体の側面が半導体レーザの出射
領域の幅方向と高さ方向に対し垂直な場合、近似的にそ
れぞれの軸を独立に扱うことができ、次式(1)の正弦
条件を満たす。
【0007】 Sin(Sx_WG)=sin(Sx_LD)・(w/dx) Sin(Sy_WG)=sin(Sy_LD)・(h/dy) … (1) 一般に、半導体レーザの出射幅wは高さhに対して大き
いため、光導波路本体から出射される光の広がり角11
04は、高さ方向Sy_WGよりも幅方向Sx_WGが大きくな
る。その結果、幅方向の光の広がり角Sx_WGが光ファイ
バの受光角S_FBを超えてしまい、超えてしまった光は
光ファイバに結合することができない。半導体レーザは
高出力になるほど出射領域の幅wは大きくなるため、こ
の傾向はより顕著になり、半導体レーザと光ファイバの
結合効率は低下する。
いため、光導波路本体から出射される光の広がり角11
04は、高さ方向Sy_WGよりも幅方向Sx_WGが大きくな
る。その結果、幅方向の光の広がり角Sx_WGが光ファイ
バの受光角S_FBを超えてしまい、超えてしまった光は
光ファイバに結合することができない。半導体レーザは
高出力になるほど出射領域の幅wは大きくなるため、こ
の傾向はより顕著になり、半導体レーザと光ファイバの
結合効率は低下する。
【0008】
【発明が解決しようとする手段】上記したように、従来
のスポットサイズ変換型の光導波路を用いて半導体レー
ザから出射される光を光ファイバに光結合する場合、半
導体レーザの出射領域幅が広いと結合効率が低下する。
のスポットサイズ変換型の光導波路を用いて半導体レー
ザから出射される光を光ファイバに光結合する場合、半
導体レーザの出射領域幅が広いと結合効率が低下する。
【0009】この発明の目的は、半導体レーザの出射領
域幅が広い場合にも高効率で光ファイバに光結合するこ
とが可能な光導波路およびこの光導波路と半導体レーザ
等の光部品とを組み合わせた光モジュールおよびこの光
モジュールを利用した光ファイバレーザ装置を提供する
ことにある。
域幅が広い場合にも高効率で光ファイバに光結合するこ
とが可能な光導波路およびこの光導波路と半導体レーザ
等の光部品とを組み合わせた光モジュールおよびこの光
モジュールを利用した光ファイバレーザ装置を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明では出射領域幅が広い光部品と光ファ
イバを光接続する光導波路にあって、コアと該コアの光
の進行方向を残して周辺を囲んだクラッドとからなる光
導波路のコアの入射寸法を前記光部品の出射領域の寸法
に、前記光導波路のコアの出射寸法を前記光ファイバの
入射寸法とにそれぞれ合わせるとともに、前記光導波路
のコアの側面の一部を前記光部品の出射領域の幅方向、
高さ方向に対して斜めに形成する。
ために、この発明では出射領域幅が広い光部品と光ファ
イバを光接続する光導波路にあって、コアと該コアの光
の進行方向を残して周辺を囲んだクラッドとからなる光
導波路のコアの入射寸法を前記光部品の出射領域の寸法
に、前記光導波路のコアの出射寸法を前記光ファイバの
入射寸法とにそれぞれ合わせるとともに、前記光導波路
のコアの側面の一部を前記光部品の出射領域の幅方向、
高さ方向に対して斜めに形成する。
【0011】この光導波路と光部品との組み合わせて光
モジュールを構成し、この光モジュールと光ファイバレ
ーザとを組み合わせて光ファイバレーザ装置を構成す
る。
モジュールを構成し、この光モジュールと光ファイバレ
ーザとを組み合わせて光ファイバレーザ装置を構成す
る。
【0012】これにより、光のスポットサイズが光部品
から光ファイバのスポットサイズへ変換されるととも
に、光が斜めの側面で反射された際に、広がり角の幅方
向成分と高さ方向成分が変換されるため、光導波路のコ
アから出射された光の広がり角が特定の方向のみ大きく
なるのを防ぐことができる。また、出射領域幅が広い光
部品から出射した光と高効率で光ファイバに光接続する
ことが可能となる。
から光ファイバのスポットサイズへ変換されるととも
に、光が斜めの側面で反射された際に、広がり角の幅方
向成分と高さ方向成分が変換されるため、光導波路のコ
アから出射された光の広がり角が特定の方向のみ大きく
なるのを防ぐことができる。また、出射領域幅が広い光
部品から出射した光と高効率で光ファイバに光接続する
ことが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】図1は、この発明の光導波路の第1の実施
の形態について説明するための斜視図である。図1にお
いて、101は光導波路本体を示し、光導波路本体10
1はコア102とクラッド103より構成する。コア1
02の屈折率をクラッド103の屈折率よりも高くして
おくことで、コア102に入射された光はコア102と
クラッド103の境界付近で反射を繰り返しながらコア
102内を伝播していく。104は半導体レーザ、10
5は光ファイバを示す。
の形態について説明するための斜視図である。図1にお
いて、101は光導波路本体を示し、光導波路本体10
1はコア102とクラッド103より構成する。コア1
02の屈折率をクラッド103の屈折率よりも高くして
おくことで、コア102に入射された光はコア102と
クラッド103の境界付近で反射を繰り返しながらコア
102内を伝播していく。104は半導体レーザ、10
5は光ファイバを示す。
【0015】この例では半導体レーザ104から出射さ
れた光を、光ファイバ105に結合するために光導波路
本体101を利用する。光導波路本体101において1
07はコア102の入射面を示し、この入射面107の
寸法は半導体レーザ出射領域106の幅wと高さhに合
わせてある。108はコア102の出射面を示し、この
出射面108の寸法は光ファイバ105の受光領域10
9の寸法dx,dyに合わせてある。
れた光を、光ファイバ105に結合するために光導波路
本体101を利用する。光導波路本体101において1
07はコア102の入射面を示し、この入射面107の
寸法は半導体レーザ出射領域106の幅wと高さhに合
わせてある。108はコア102の出射面を示し、この
出射面108の寸法は光ファイバ105の受光領域10
9の寸法dx,dyに合わせてある。
【0016】ここで、光導波路本体101の入射側幅方
向をx軸とし、高さ方向をy軸とし、伝播方向をz軸と
すると、コア側面を入射面107に接するとともにx軸
y軸に垂直な4側面と、出射面に接するとともにx軸y
軸と45度の角度をなす4側面から構成する。
向をx軸とし、高さ方向をy軸とし、伝播方向をz軸と
すると、コア側面を入射面107に接するとともにx軸
y軸に垂直な4側面と、出射面に接するとともにx軸y
軸と45度の角度をなす4側面から構成する。
【0017】図2を用いながらコア102内を光が伝播
される様子について説明する。図2の201と203
は、それぞれコア102の断面図を示す。
される様子について説明する。図2の201と203
は、それぞれコア102の断面図を示す。
【0018】図2(a)に示すように、コア102の断
面の側面がx軸y軸に対し垂直な場合、側面で反射して
も光線202のx成分とy成分の値は、それぞれ符号が
反転するのみである。
面の側面がx軸y軸に対し垂直な場合、側面で反射して
も光線202のx成分とy成分の値は、それぞれ符号が
反転するのみである。
【0019】一方(b)に示すように、側面がx軸y軸
と45度の角度をなしている場合、側面で反射すると光
線204のx成分とy成分の値が入れ替わる。光導波路
本体101の入射面の寸法w、hと出射面の寸法dx、
dyを比較して、w>dxおよびh<dyの関係にあると
き、光導波路本体を伝播中の光の広がり角はx方向でよ
り大きくなり、y方向でより小さくなるように作用す
る。このため光導波路本体の側面がx軸y軸に垂直な場
合、光導波路本体から出射する光の広がり角は伝播前に
比べx方向に大きく、y方向に小さくなる。
と45度の角度をなしている場合、側面で反射すると光
線204のx成分とy成分の値が入れ替わる。光導波路
本体101の入射面の寸法w、hと出射面の寸法dx、
dyを比較して、w>dxおよびh<dyの関係にあると
き、光導波路本体を伝播中の光の広がり角はx方向でよ
り大きくなり、y方向でより小さくなるように作用す
る。このため光導波路本体の側面がx軸y軸に垂直な場
合、光導波路本体から出射する光の広がり角は伝播前に
比べx方向に大きく、y方向に小さくなる。
【0020】しかし、図1のように側面が傾いている場
合は、伝播中に広がり角のx成分とy成分の値が入れ替
わるため、x方向の広がり角を大きくする作用とy成分
の広がり角を小さくする作用が相殺される。このため光
導波路本体101から出射される光の広がり角111
は、x方向とy方向で均一の大きさをもち、特定の方向
のみ広がり角が大きくなるのを防ぐことができる。
合は、伝播中に広がり角のx成分とy成分の値が入れ替
わるため、x方向の広がり角を大きくする作用とy成分
の広がり角を小さくする作用が相殺される。このため光
導波路本体101から出射される光の広がり角111
は、x方向とy方向で均一の大きさをもち、特定の方向
のみ広がり角が大きくなるのを防ぐことができる。
【0021】図3(a)〜(e)は、この発明の第1の
実施の形態のコアの変形例を示すものであり、301、
303、305、307、309はそれぞれの斜視図を
示し、302、304、306、308、310はそれ
ぞれA−A´断面図を示す。
実施の形態のコアの変形例を示すものであり、301、
303、305、307、309はそれぞれの斜視図を
示し、302、304、306、308、310はそれ
ぞれA−A´断面図を示す。
【0022】すなわち、図1のコア102の側面は、光
導波路本体101の入射幅と高さ方向に対して45度の
傾きを持つものとしたが、45度の傾きをもっている必
要はない。図3(a)〜(e)に示すように、幅(x)
方向と高さ(y)方向に対して側面が垂直以外なら良
く、反射により光線の広がり角x成分とy成分の値が入
れ替わる状態にあれば良い。側面が45度の傾きでない
場合、複数回反射することによってx成分とy成分の値
が入れ替わることになる。
導波路本体101の入射幅と高さ方向に対して45度の
傾きを持つものとしたが、45度の傾きをもっている必
要はない。図3(a)〜(e)に示すように、幅(x)
方向と高さ(y)方向に対して側面が垂直以外なら良
く、反射により光線の広がり角x成分とy成分の値が入
れ替わる状態にあれば良い。側面が45度の傾きでない
場合、複数回反射することによってx成分とy成分の値
が入れ替わることになる。
【0023】また、垂直以外の側面が一部含まれていれ
ば良い。さらに、光導波路本体は屈折率の違うコアとク
ラッドから構成する他に、コア側面に相当する部分を光
を反射するミラーで構成したものでもよく、コア側面に
相当する部分で反射を繰り返しながら光を伝播していく
構成の光導波路であれば、この発明を適用することが可
能である。
ば良い。さらに、光導波路本体は屈折率の違うコアとク
ラッドから構成する他に、コア側面に相当する部分を光
を反射するミラーで構成したものでもよく、コア側面に
相当する部分で反射を繰り返しながら光を伝播していく
構成の光導波路であれば、この発明を適用することが可
能である。
【0024】図4は、この発明の第2の実施の形態につ
いて説明するための斜視図であり、この図は光導波路本
体のコア部分だけを示したものである。図1の実施の形
態では光導波路本体の入射幅wと高さhに対し、出射寸
法dx,dy が、w>dxかつh<dyの場合について示
したが、この実施の形態は、w>dxかつh=dyの場合
に適用したものである。
いて説明するための斜視図であり、この図は光導波路本
体のコア部分だけを示したものである。図1の実施の形
態では光導波路本体の入射幅wと高さhに対し、出射寸
法dx,dy が、w>dxかつh<dyの場合について示
したが、この実施の形態は、w>dxかつh=dyの場合
に適用したものである。
【0025】まず、図4(a)を用い、入射面401a
から出射面401bまでテーパ状に形成されたコア40
1の入射面401aの入射幅wと高さh方向に対し、垂
直な形状であるものについて考える。この場合、コア4
01と図示しないクラッドを光が入射面401aから出
射面401bまで伝播される光の広がり角403は、入
射時の広がり角402に対し、幅方向のみ大きくなる。
から出射面401bまでテーパ状に形成されたコア40
1の入射面401aの入射幅wと高さh方向に対し、垂
直な形状であるものについて考える。この場合、コア4
01と図示しないクラッドを光が入射面401aから出
射面401bまで伝播される光の広がり角403は、入
射時の広がり角402に対し、幅方向のみ大きくなる。
【0026】これに対し、図4(b)のコア404は、
入射面404aから出射面404bまでテーパ状に形成
され、入射面404aの入射幅wと高さh方向に対し、
傾斜面404cを有する。
入射面404aから出射面404bまでテーパ状に形成
され、入射面404aの入射幅wと高さh方向に対し、
傾斜面404cを有する。
【0027】コア404の光導波路本体を光が伝播する
場合、傾斜面404cでの反射によってx成分とy成分
の入れ替えが起こるため、幅方向で広がり角が大きくな
る作用を高さ方向にも分散できる。そのため入射時の広
がり角402に対し、光導波路本体を伝播された後の広
がり角405は幅方向と高さ方向ともに大きくなるが、
幅方向の広がり角は小さくすることができる。
場合、傾斜面404cでの反射によってx成分とy成分
の入れ替えが起こるため、幅方向で広がり角が大きくな
る作用を高さ方向にも分散できる。そのため入射時の広
がり角402に対し、光導波路本体を伝播された後の広
がり角405は幅方向と高さ方向ともに大きくなるが、
幅方向の広がり角は小さくすることができる。
【0028】なお、上記した第1と第2の実施の形態で
は、光導波路本体の入射寸法の幅と高さの違いが大き
く、出射寸法の幅と高さの違いが小さい場合のスポット
サイズ変換例について説明したが、この発明は光の伝播
方向を逆にした場合でも適用可能である。
は、光導波路本体の入射寸法の幅と高さの違いが大き
く、出射寸法の幅と高さの違いが小さい場合のスポット
サイズ変換例について説明したが、この発明は光の伝播
方向を逆にした場合でも適用可能である。
【0029】光導波路本体の入射寸法の幅と高さの違い
が小さく、出射寸法の幅と高さの違いが大きい場合で
も、光導波路本体の側面の一部を出射寸法の幅方向と高
さ方向に対し垂直以外の傾きとすることで、光導波路本
体伝播後の光の広がり角が特定の方向のみ大きくなるの
を防ぐことができる。つまり光導波路本体の入射寸法と
出射寸法を変えてスポットサイズを変換する機能を有す
る光導波路であればこの発明は適用可能である。
が小さく、出射寸法の幅と高さの違いが大きい場合で
も、光導波路本体の側面の一部を出射寸法の幅方向と高
さ方向に対し垂直以外の傾きとすることで、光導波路本
体伝播後の光の広がり角が特定の方向のみ大きくなるの
を防ぐことができる。つまり光導波路本体の入射寸法と
出射寸法を変えてスポットサイズを変換する機能を有す
る光導波路であればこの発明は適用可能である。
【0030】次に、この発明の第3の実施の形態につい
て説明する。第1と第2の実施の形態の光導波路本体で
は側面での反射によって光の広がり角のx成分とy成分
が入れ替わる。そのため導波路出射後の光の広がり角を
小さくするためには、予め光導波路本体に入射される前
に光の広がり角のx成分とy成分の値を等しくしておく
のが好ましい。一般的に半導体レーザから出射する光の
広がり角は幅方向よりも高さ方向のほうが大きい。その
ため第3の実施の形態では、第1と第2の光導波路本体
の入射側に光の広がり角を対称にする機能を付加する。
て説明する。第1と第2の実施の形態の光導波路本体で
は側面での反射によって光の広がり角のx成分とy成分
が入れ替わる。そのため導波路出射後の光の広がり角を
小さくするためには、予め光導波路本体に入射される前
に光の広がり角のx成分とy成分の値を等しくしておく
のが好ましい。一般的に半導体レーザから出射する光の
広がり角は幅方向よりも高さ方向のほうが大きい。その
ため第3の実施の形態では、第1と第2の光導波路本体
の入射側に光の広がり角を対称にする機能を付加する。
【0031】図5は、この発明の光導波路の第3の実施
の形態について説明するための斜視図であり、ここでは
コア部分のみの斜視図を示す。図5においてB部分の構
成部分は、第1および第2の実施の形態のコア部分と同
様である。
の形態について説明するための斜視図であり、ここでは
コア部分のみの斜視図を示す。図5においてB部分の構
成部分は、第1および第2の実施の形態のコア部分と同
様である。
【0032】ここで、コア501と図示しないクラッド
から構成される光導波路本体に広がり角502の光が入
射されると仮定する。広がり角502は幅方向よりも高
さ方向で広がりが大きい非対称な分布をもつ。そのため
A部分を用いてB部分に入射される前に広がり角が光軸
に対し対称になるように整形する。A部分の側面は幅と
高さ方向に対し垂直であり、入射広がり角502をx方
向Sx0、y方向Sy0、A部分の出射広がり角をS1、A
部分の入力側の幅w0、高さh0、A部分の出力側の幅w
1、高さh1とすると、 sin(S1)=sin(Sx0)・(w0/w1) =sin(Sy0)・(h0/h1) … (2) の関係を満たすとともに、A部分の出射広がり角S1が
光導波路本体の受光角以内になるように、A部分の出力
側の幅w1とh1の値を決定する。なお、A部分とB部分
と別体に形成しても一体形成しても差し支えない。
から構成される光導波路本体に広がり角502の光が入
射されると仮定する。広がり角502は幅方向よりも高
さ方向で広がりが大きい非対称な分布をもつ。そのため
A部分を用いてB部分に入射される前に広がり角が光軸
に対し対称になるように整形する。A部分の側面は幅と
高さ方向に対し垂直であり、入射広がり角502をx方
向Sx0、y方向Sy0、A部分の出射広がり角をS1、A
部分の入力側の幅w0、高さh0、A部分の出力側の幅w
1、高さh1とすると、 sin(S1)=sin(Sx0)・(w0/w1) =sin(Sy0)・(h0/h1) … (2) の関係を満たすとともに、A部分の出射広がり角S1が
光導波路本体の受光角以内になるように、A部分の出力
側の幅w1とh1の値を決定する。なお、A部分とB部分
と別体に形成しても一体形成しても差し支えない。
【0033】この実施の形態では光導波路本体を用い
て、光の広がり角が光軸に対し対称になるように整形し
たが、図6はシリンドリカルレンズ601、602とこ
の発明の光導波路本体を用いた光モジュールの一実施の
形態について説明するための斜視図である。図6はコア
102とシリンドリカルレンズ601、602について
示している。この実施の形態はシリンドリカルレンズ6
01、602を用いて光の広がり角を整形したものであ
る。
て、光の広がり角が光軸に対し対称になるように整形し
たが、図6はシリンドリカルレンズ601、602とこ
の発明の光導波路本体を用いた光モジュールの一実施の
形態について説明するための斜視図である。図6はコア
102とシリンドリカルレンズ601、602について
示している。この実施の形態はシリンドリカルレンズ6
01、602を用いて光の広がり角を整形したものであ
る。
【0034】また、出射時にx方向とy方向で違う広が
り角を得たい場合には、この発明の光導波路の第3の実
施の形態において光の伝播方向を逆にすれば所望の広が
り角を得ることも可能である。
り角を得たい場合には、この発明の光導波路の第3の実
施の形態において光の伝播方向を逆にすれば所望の広が
り角を得ることも可能である。
【0035】次に、図7を用いてこの発明の光モジュー
ルの一実施の形態について説明する。この実施の形態
は、この発明の光導波路を使用して、半導体レーザと光
ファイバを光接続する光モジュールに関するものであ
る。
ルの一実施の形態について説明する。この実施の形態
は、この発明の光導波路を使用して、半導体レーザと光
ファイバを光接続する光モジュールに関するものであ
る。
【0036】図7において、701は基板、702は半
導体レーザ、703は第1から第3の実施の形態で説明
した光導波路本体、704は光ファイバを示す。
導体レーザ、703は第1から第3の実施の形態で説明
した光導波路本体、704は光ファイバを示す。
【0037】この発明の光導波路を用いることで、半導
体レーザ702から出射された光のスポットサイズを光
ファイバ704のスポットサイズに変換するとともに、
スポットサイズ変換後の光の広がり角を小さくすること
が可能となり、高効率で半導体レーザ702から光ファ
イバ704に光接続することが可能となる。
体レーザ702から出射された光のスポットサイズを光
ファイバ704のスポットサイズに変換するとともに、
スポットサイズ変換後の光の広がり角を小さくすること
が可能となり、高効率で半導体レーザ702から光ファ
イバ704に光接続することが可能となる。
【0038】図8は、この発明の光ファイバレーザ装置
の一実施の形態について説明するためのシステム図であ
る。この実施の形態は、この発明の光導波路及び光モジ
ュールを用いて光ファイバレーザを構成したものであ
る。
の一実施の形態について説明するためのシステム図であ
る。この実施の形態は、この発明の光導波路及び光モジ
ュールを用いて光ファイバレーザを構成したものであ
る。
【0039】図8において、801はコア800にレー
ザ活性物質が添加された光ファイバであり、端面に反射
要素802、803が付加してある。ファイバレーザの
動作について説明する。半導体レーザ702から出射さ
れた光は光導波路本体703を介して光ファイバ801
のコアに入力する。半導体レーザ702から出射された
光は励起光としてコア800内のレーザ活性物質に吸収
され、誘導放出を行う。反射要素802と803は、誘
導放出された光の一部を反射するように設定しておくこ
とで、反射要素802と803間で共振器を形成しレー
ザ光となって803より出射する。高出力のレーザ光を
得るためには、高出力の励起光を光ファイバに入力する
必要がある。励起光となる半導体レーザ702の出力を
高くするために半導体レーザ702の出射領域はより幅
広になるが、この発明の光導波路を用いることによって
出射領域が幅広になっても高効率で光ファイバ801に
光接続することが可能となる。
ザ活性物質が添加された光ファイバであり、端面に反射
要素802、803が付加してある。ファイバレーザの
動作について説明する。半導体レーザ702から出射さ
れた光は光導波路本体703を介して光ファイバ801
のコアに入力する。半導体レーザ702から出射された
光は励起光としてコア800内のレーザ活性物質に吸収
され、誘導放出を行う。反射要素802と803は、誘
導放出された光の一部を反射するように設定しておくこ
とで、反射要素802と803間で共振器を形成しレー
ザ光となって803より出射する。高出力のレーザ光を
得るためには、高出力の励起光を光ファイバに入力する
必要がある。励起光となる半導体レーザ702の出力を
高くするために半導体レーザ702の出射領域はより幅
広になるが、この発明の光導波路を用いることによって
出射領域が幅広になっても高効率で光ファイバ801に
光接続することが可能となる。
【0040】なお、この例では光ファイバがシングルク
ラッド構成のためコアに励起光を入力しているが、ダブ
ルクラッドの光ファイバを用いる場合には、内側クラッ
ドに励起光を入力すれば良い。
ラッド構成のためコアに励起光を入力しているが、ダブ
ルクラッドの光ファイバを用いる場合には、内側クラッ
ドに励起光を入力すれば良い。
【0041】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明では、光導
波路本体を用いて光のスポットサイズが半導体レーザか
ら光ファイバのスポットサイズに変換するとともに、光
導波路本体から出射された光の広がり角を抑え、高効率
で半導体レーザと光ファイバの光接続を行うことが可能
となる。
波路本体を用いて光のスポットサイズが半導体レーザか
ら光ファイバのスポットサイズに変換するとともに、光
導波路本体から出射された光の広がり角を抑え、高効率
で半導体レーザと光ファイバの光接続を行うことが可能
となる。
【図1】この発明の光導波路の第1の実施の形態につい
て説明するための斜視図。
て説明するための斜視図。
【図2】図1の光の伝播について説明するための説明
図。
図。
【図3】この発明の第1の実施の形態の光導波路コアの
変形例について説明するための説明図。
変形例について説明するための説明図。
【図4】この発明の光導波路の第2の実施の形態につい
て説明するための斜視図。
て説明するための斜視図。
【図5】この発明の光導波路の第3の実施の形態につい
て説明するための斜視図。
て説明するための斜視図。
【図6】この発明の光導波路の第4の実施の形態につい
て説明するための斜視図。
て説明するための斜視図。
【図7】この発明の光モジュールの一実施の形態につい
て説明するためのシステム図。
て説明するためのシステム図。
【図8】この発明の光ファイバレーザ装置の一実施の形
態について説明するためのシステム図。
態について説明するためのシステム図。
【図9】従来の半導体レーザの出射領域と広がり角につ
いて説明するための説明図。
いて説明するための説明図。
【図10】従来の光ファイバの入射領域と受光角につい
て説明するための説明図。
て説明するための説明図。
【図11】従来の光導波路について説明するための斜視
図。
図。
101,703…光導波路本体 102,404,501,800…コア 103…クラッド 104,702…半導体レーザ 105,704,801…光ファイバ 106…出射領域 107,404a…入射面 108,404b…出射面 404c…傾斜面 601,602…シリンドリカルレンズ 802,803…反射要素
Claims (8)
- 【請求項1】 光を発生させる光部品から出射された光
のスポットサイズを変換するために、光が入射される部
分の幅および高さをスポットサイズ変換前の寸法に、光
が出射される部分の幅および高さをスポットサイズ変換
後の寸法にそれぞれ合わせる光導波路において、 前記光導波路の側面の少なくとも一部を、前記光が入射
または出射する幅方向と高さ方向に対して垂直以外とし
てなることを特徴とする光導波路。 - 【請求項2】 所望のスポットサイズに光を変換すると
きの前記光部品から出射された光の広がり角が光の伝播
方向の軸に対して非対称としたい場合の光が入射される
側の側面は、入射側幅方向と高さ方向に対して垂直と
し、その垂直部分の寸法は、入射側幅方向でw0、高さ
方向でh0、出射側幅方向でw1、高さ方向でh1、また
前記光部品から出射される光の幅方向の広がり角をS
w、高さ方向の広がり角をShとしたとき、 sin(Sw)・(w0/w1)=sin(Sh)・(h0/h1) の関係を満たすように垂直部分の光導波路寸法を設定し
たことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 - 【請求項3】 所望のスポットサイズに光を変換すると
きの前記光部品から出射された光の広がり角が光の伝播
方向の軸に対して非対称としたい場合の光が出射される
側の側面は、出射側幅方向と高さ方向に対して垂直と
し、その垂直部分の光導波路径は、入射側幅方向でw
0、高さ方向でh0、出射側幅方向でw1、高さ方向でh
1、また出射される光の幅方向の広がり角をSw、高さ方
向の広がり角をShとしたとき、 sin(Sw)・(w0/w1)=sin(Sh)・(h0/h1) の関係を満たすように垂直部分の光導波路寸法を設定し
たことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 - 【請求項4】 光を発生させる光部品から出射された光
のスポットサイズを、所望のスポットサイズに変換する
光モジュールにおいて、 前記光部品から出射された光の広がり角が光の伝播方向
の軸に対し非対称な場合には、広がり角を対称にするた
めの前記光部品を、請求項1記載の光導波路の入射部分
に付加することを特徴とする光モジュール。 - 【請求項5】 光を発生させる光部品から出射された光
のスポットサイズを、所望のスポットサイズに変換する
光モジュールにおいて、 前記光部品を半導体レーザとして該半導体レーザから出
射された光を光ファイバに請求項1から3記載の光導波
路を用いて光接続してなることを特徴とする光モジュー
ル。 - 【請求項6】 光部品から出射された光のスポットサイ
ズを、所望のスポットサイズに変換する光モジュールに
おいて、 前記光部品を半導体レーザとし、該半導体レーザの光の
スポットサイズから光ファイバの光のスポットサイズ
に、請求項1から3記載の光導波路を用いて変換するこ
とを特徴とする光モジュール。 - 【請求項7】 光ファイバのコア内にレーザ活性物質を
添加し、励起光をレーザ活性物質に吸収させレーザ発振
を行う光ファイバレーザ装置において、 前記励起光源として半導体レーザを使用し、該半導体レ
ーザと前記光ファイバとの間を請求項1から3記載のい
ずれかの光導波路を用いて光接続したことを特徴とする
光ファイバレーザ装置。 - 【請求項8】 光ファイバのコア内にレーザ活性物質を
添加し、励起光をレーザ活性物質に吸収させレーザ発振
を行う光ファイバレーザ装置において、 前記励起光源として半導体レーザを使用し、該半導体レ
ーザと前記光ファイバとの間を請求項4または5の光モ
ジュールを用いて光接続したことを特徴とする光ファイ
バレーザ装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001069784A JP3607211B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置 |
KR10-2002-0013202A KR100422231B1 (ko) | 2001-03-13 | 2002-03-12 | 스폿 사이즈 컨버터, 이를 이용한 반도체 레이저 모듈 및광섬유 레이저 장치 |
US10/095,038 US6834071B2 (en) | 2001-03-13 | 2002-03-12 | Spot size converter, semiconductor laser module and optical fiber laser device |
DE60201617T DE60201617T2 (de) | 2001-03-13 | 2002-03-13 | Konverter zur Anpassung der Leuchtfleckgrösse, Halbleiter-Laser-Modul und optischer Faserlaser |
EP02005766A EP1241510B1 (en) | 2001-03-13 | 2002-03-13 | Spot size converter, semiconductor laser module and optical fiber laser device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001069784A JP3607211B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002267861A true JP2002267861A (ja) | 2002-09-18 |
JP3607211B2 JP3607211B2 (ja) | 2005-01-05 |
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ID=18927773
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001069784A Expired - Fee Related JP3607211B2 (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置 |
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---|---|
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EP (1) | EP1241510B1 (ja) |
JP (1) | JP3607211B2 (ja) |
KR (1) | KR100422231B1 (ja) |
DE (1) | DE60201617T2 (ja) |
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