JP2002341191A - 光素子モジュール - Google Patents
光素子モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光軸調整などの手間を低減した光素子モジュ
ールを提供する。 【解決手段】 光素子モジュールは、半導体レーザ素子
１と、この半導体レーザ素子１から出射した光を受け入
れるように配置された１枚のアスペクト比補正レンズと
してのシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズ１１と、こ
のＧＲＩＮロッドレンズ１１から出射した光を受け入れ
るように配置された光ファイバ２とを備える。アスペク
ト比補正レンズとは、半導体レーザ素子１から出射した
ビームのアスペクト比を約１に補正して光ファイバ２に
入射させることができるように鉛直方向と水平方向とで
それぞれ異なる倍率を有するレンズである。
ールを提供する。 【解決手段】 光素子モジュールは、半導体レーザ素子
１と、この半導体レーザ素子１から出射した光を受け入
れるように配置された１枚のアスペクト比補正レンズと
してのシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズ１１と、こ
のＧＲＩＮロッドレンズ１１から出射した光を受け入れ
るように配置された光ファイバ２とを備える。アスペク
ト比補正レンズとは、半導体レーザ素子１から出射した
ビームのアスペクト比を約１に補正して光ファイバ２に
入射させることができるように鉛直方向と水平方向とで
それぞれ異なる倍率を有するレンズである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いられる光素子モジュールに関するものである。
用いられる光素子モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムに用いられる光素子モジ
ュールとは、半導体レーザ素子から出射された光を光フ
ァイバに取り込んで送り出す役割を担うものである。そ
のために、半導体レーザ素子から拡散して出射されるレ
ーザ光を効率良く光ファイバに取り込むことが望まれ
る。しかし、半導体レーザ素子の中には、光軸方向に垂
直な面における鉛直方向と水平方向とで互いに異なるビ
ーム広がり角を有する構造（以下、「非対称構造」とい
う。）のものもある。これに対して、光ファイバは、光
軸方向に垂直な面において点対称な構造（以下、「対称
構造」という。）であるので、非対称構造の半導体レー
ザ素子から対称構造の光ファイバへと光学的結合を行な
う際には、アスペクト比の差に起因して光学的結合損失
が生じる。なお、本明細書において、「アスペクト比」
とは、ビームの光軸方向に垂直な面で切ったビーム断面
形状を見たときに、水平方向のビーム径を鉛直方向のビ
ーム径で割った値をいうものとする。
ュールとは、半導体レーザ素子から出射された光を光フ
ァイバに取り込んで送り出す役割を担うものである。そ
のために、半導体レーザ素子から拡散して出射されるレ
ーザ光を効率良く光ファイバに取り込むことが望まれ
る。しかし、半導体レーザ素子の中には、光軸方向に垂
直な面における鉛直方向と水平方向とで互いに異なるビ
ーム広がり角を有する構造（以下、「非対称構造」とい
う。）のものもある。これに対して、光ファイバは、光
軸方向に垂直な面において点対称な構造（以下、「対称
構造」という。）であるので、非対称構造の半導体レー
ザ素子から対称構造の光ファイバへと光学的結合を行な
う際には、アスペクト比の差に起因して光学的結合損失
が生じる。なお、本明細書において、「アスペクト比」
とは、ビームの光軸方向に垂直な面で切ったビーム断面
形状を見たときに、水平方向のビーム径を鉛直方向のビ
ーム径で割った値をいうものとする。
【０００３】そこで、その解決方法として、図１０、図
１１に示すような光学系を有する光素子モジュールが提
案されている。図１０と図１１は、同一の光学系をそれ
ぞれ互いに垂直な異なる向きから見た図である。アスペ
クト比が１でないレーザ光を出射する半導体レーザ素子
１から出射したレーザ光は、コリメートレンズ６を経
て、コリメート光となる。このコリメート光は、この時
点では、アスペクト比は１ではない。次に、鉛直方向シ
リンドリカルレンズ８によって鉛直方向のビーム径が変
換され、引き続き、水平方向シリンドリカルレンズ９に
よって水平方向のビーム径が変換される。鉛直方向シリ
ンドリカルレンズ８および水平方向シリンドリカルレン
ズ９の曲率半径は、変換後のビーム径が光ファイバ２の
モードフィールド径に合うように設定する。こうして、
半導体レーザ素子１のレーザ光のアスペクト比を１にな
るように補正することができる。以下、アスペクト比を
１に補正することは、約１に補正することを含むものと
する。
１１に示すような光学系を有する光素子モジュールが提
案されている。図１０と図１１は、同一の光学系をそれ
ぞれ互いに垂直な異なる向きから見た図である。アスペ
クト比が１でないレーザ光を出射する半導体レーザ素子
１から出射したレーザ光は、コリメートレンズ６を経
て、コリメート光となる。このコリメート光は、この時
点では、アスペクト比は１ではない。次に、鉛直方向シ
リンドリカルレンズ８によって鉛直方向のビーム径が変
換され、引き続き、水平方向シリンドリカルレンズ９に
よって水平方向のビーム径が変換される。鉛直方向シリ
ンドリカルレンズ８および水平方向シリンドリカルレン
ズ９の曲率半径は、変換後のビーム径が光ファイバ２の
モードフィールド径に合うように設定する。こうして、
半導体レーザ素子１のレーザ光のアスペクト比を１にな
るように補正することができる。以下、アスペクト比を
１に補正することは、約１に補正することを含むものと
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の光学系を用いる
場合、コリメートレンズ６、鉛直方向シリンドリカルレ
ンズ８および水平方向シリンドリカルレンズ９の３枚の
レンズが独立しているため、これらを配置するには、相
互の光軸調整に多大な時間を要する。また、部材固定時
に軸ずれを生じることもあり、歩留りが低かった。
場合、コリメートレンズ６、鉛直方向シリンドリカルレ
ンズ８および水平方向シリンドリカルレンズ９の３枚の
レンズが独立しているため、これらを配置するには、相
互の光軸調整に多大な時間を要する。また、部材固定時
に軸ずれを生じることもあり、歩留りが低かった。
【０００５】そこで、本発明では、光軸調整などの手間
を低減した光素子モジュールを提供することを目的とす
る。
を低減した光素子モジュールを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく光素子モジュールの一つの局面で
は、光軸方向に垂直な面における鉛直方向と水平方向と
で互いに異なる横モードを有する半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から出射した光を受け入れるよう
に配置された１枚のアスペクト比補正レンズと、上記ア
スペクト比補正レンズから出射した光を受け入れるよう
に配置された光ファイバとを備え、上記アスペクト比補
正レンズは、上記半導体レーザ素子から出射したビーム
のアスペクト比を約１に補正して上記光ファイバに入射
させることができるように、上記鉛直方向と上記水平方
向とでそれぞれ異なる所定の倍率を有する。この構成を
採用することにより、１枚のレンズでアスペクト比の補
正を行なえるため、光軸調整が容易であり、部材固定時
の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減すること
もできる。
め、本発明に基づく光素子モジュールの一つの局面で
は、光軸方向に垂直な面における鉛直方向と水平方向と
で互いに異なる横モードを有する半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から出射した光を受け入れるよう
に配置された１枚のアスペクト比補正レンズと、上記ア
スペクト比補正レンズから出射した光を受け入れるよう
に配置された光ファイバとを備え、上記アスペクト比補
正レンズは、上記半導体レーザ素子から出射したビーム
のアスペクト比を約１に補正して上記光ファイバに入射
させることができるように、上記鉛直方向と上記水平方
向とでそれぞれ異なる所定の倍率を有する。この構成を
採用することにより、１枚のレンズでアスペクト比の補
正を行なえるため、光軸調整が容易であり、部材固定時
の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減すること
もできる。
【０００７】上記発明において好ましくは、上記アスペ
クト比補正レンズは、軸上屈折率をｎ1、断面形状の中
心線からｒの距離の位置における屈折率をｎ（ｒ）とし
たときに、収束パラメータＡを使って、ｎ2（ｒ）＝ｎ1
2（１−Ａｒ2）と表せるような屈折率分布を有し、入射
側の面はシリンドリカル面となっているシリンドリカル
ＧＲＩＮロッドレンズである。この構成を採用すること
により、入射側のシリンドリカル面による集光作用と、
ＧＲＩＮロッドレンズであることによる内部の屈折率分
布による集光作用とが重なり合って及ぼされるので、１
枚のレンズで所望のアスペクト比を補正することができ
る。
クト比補正レンズは、軸上屈折率をｎ1、断面形状の中
心線からｒの距離の位置における屈折率をｎ（ｒ）とし
たときに、収束パラメータＡを使って、ｎ2（ｒ）＝ｎ1
2（１−Ａｒ2）と表せるような屈折率分布を有し、入射
側の面はシリンドリカル面となっているシリンドリカル
ＧＲＩＮロッドレンズである。この構成を採用すること
により、入射側のシリンドリカル面による集光作用と、
ＧＲＩＮロッドレンズであることによる内部の屈折率分
布による集光作用とが重なり合って及ぼされるので、１
枚のレンズで所望のアスペクト比を補正することができ
る。
【０００８】上記発明において好ましくは、上記アスペ
クト比補正レンズは、光軸方向に垂直な面における鉛直
方向と水平方向とで互いに異なる屈折率構造を有する非
対称ＧＲＩＮロッドレンズである。この構成を採用する
ことにより、鉛直方向と水平方向とで、それぞれの屈折
率構造によって別々に集光作用が働くので、１枚のレン
ズで所望のアスペクト比の補正が行なえる。
クト比補正レンズは、光軸方向に垂直な面における鉛直
方向と水平方向とで互いに異なる屈折率構造を有する非
対称ＧＲＩＮロッドレンズである。この構成を採用する
ことにより、鉛直方向と水平方向とで、それぞれの屈折
率構造によって別々に集光作用が働くので、１枚のレン
ズで所望のアスペクト比の補正が行なえる。
【０００９】また、上記目的を達成するため、本発明に
基づく光素子モジュールの他の局面では、上記アスペク
ト比補正レンズは、入射側面と出射側面とが互いに垂直
な方向にシリンドリカル面となっている両端シリンドリ
カルロッドレンズである。この構成を採用することによ
り、入射側のシリンドリカル面と出射側のシリンドリカ
ル面とがそれぞれ別個に集光作用を及ぼすので、１枚の
レンズで所望のアスペクト比の補正が行なえる。
基づく光素子モジュールの他の局面では、上記アスペク
ト比補正レンズは、入射側面と出射側面とが互いに垂直
な方向にシリンドリカル面となっている両端シリンドリ
カルロッドレンズである。この構成を採用することによ
り、入射側のシリンドリカル面と出射側のシリンドリカ
ル面とがそれぞれ別個に集光作用を及ぼすので、１枚の
レンズで所望のアスペクト比の補正が行なえる。
【００１０】上記発明において好ましくは、上記半導体
レーザ素子から出射した光を、上記アスペクト比補正レ
ンズに入射する前にコリメート光に変換するためのコリ
メートレンズをさらに備える。この構成を採用すること
により、コリメート光に変換されてからアスペクト比補
正レンズに入射されるので、いわゆるけられ損失をなく
すことができ、また、同時にアスペクト比補正レンズに
よってアスペクト比の補正を行なうことができるため、
高い結合効率を得ることができる。
レーザ素子から出射した光を、上記アスペクト比補正レ
ンズに入射する前にコリメート光に変換するためのコリ
メートレンズをさらに備える。この構成を採用すること
により、コリメート光に変換されてからアスペクト比補
正レンズに入射されるので、いわゆるけられ損失をなく
すことができ、また、同時にアスペクト比補正レンズに
よってアスペクト比の補正を行なうことができるため、
高い結合効率を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】（実施の形態１） （構成）図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の
形態１における光素子モジュールの構成を説明する。図
１と図２は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、光
軸方向に垂直な面における鉛直方向と水平方向とで互い
に異なる横モードを有する半導体レーザ素子１と、アス
ペクト比補正レンズとしてのシリンドリカルＧＲＩＮ
（Graded Index）ロッドレンズ１１と、シリンドリカル
ＧＲＩＮロッドレンズ１１から出射された光を受け入れ
る光ファイバ２とを備える。シリンドリカルＧＲＩＮロ
ッドレンズ１１は、入射側の面はシリンドリカル面とな
っており、屈折率分布が２乗変化するＧＲＩＮロッドレ
ンズである。なお、「ＧＲＩＮレンズ」とは、媒質内で
空間座標の関数として屈折率が連続的に変化していくレ
ンズをいい、一般には、勾配屈折率レンズともいう。
「ＧＲＩＮロッドレンズ」とは、光軸方向に中心軸を有
する円柱形のＧＲＩＮレンズをいう。
形態１における光素子モジュールの構成を説明する。図
１と図２は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、光
軸方向に垂直な面における鉛直方向と水平方向とで互い
に異なる横モードを有する半導体レーザ素子１と、アス
ペクト比補正レンズとしてのシリンドリカルＧＲＩＮ
（Graded Index）ロッドレンズ１１と、シリンドリカル
ＧＲＩＮロッドレンズ１１から出射された光を受け入れ
る光ファイバ２とを備える。シリンドリカルＧＲＩＮロ
ッドレンズ１１は、入射側の面はシリンドリカル面とな
っており、屈折率分布が２乗変化するＧＲＩＮロッドレ
ンズである。なお、「ＧＲＩＮレンズ」とは、媒質内で
空間座標の関数として屈折率が連続的に変化していくレ
ンズをいい、一般には、勾配屈折率レンズともいう。
「ＧＲＩＮロッドレンズ」とは、光軸方向に中心軸を有
する円柱形のＧＲＩＮレンズをいう。
【００１２】「シリンドリカル面」とは、図１、図２に
示すように、光軸方向と垂直なある一定方向で見たとき
にのみ曲率を有し、これと垂直な方向から見たときには
直線状の母線を有する形状である。すなわち、円柱の外
周面の一部分を取出したような形状の面である。屈折率
分布が「２乗変化する」とは、軸上屈折率をｎ1、断面
形状の中心線からｒの距離の位置における屈折率をｎ
（ｒ）としたときに、収束パラメータＡを使って、ｎ2
（ｒ）＝ｎ1 2（１−Ａｒ2）と表せるような屈折率分布
を有することである。
示すように、光軸方向と垂直なある一定方向で見たとき
にのみ曲率を有し、これと垂直な方向から見たときには
直線状の母線を有する形状である。すなわち、円柱の外
周面の一部分を取出したような形状の面である。屈折率
分布が「２乗変化する」とは、軸上屈折率をｎ1、断面
形状の中心線からｒの距離の位置における屈折率をｎ
（ｒ）としたときに、収束パラメータＡを使って、ｎ2
（ｒ）＝ｎ1 2（１−Ａｒ2）と表せるような屈折率分布
を有することである。
【００１３】（原理）光を光ファイバ２に効率良く導く
には、予めアスペクト比をなるべく１に近くするように
補正する必要がある。そこで、本実施の形態におけるア
スペクト比補正の原理について説明する。
には、予めアスペクト比をなるべく１に近くするように
補正する必要がある。そこで、本実施の形態におけるア
スペクト比補正の原理について説明する。
【００１４】図３に、焦点距離と倍率との関係を説明す
るための１枚レンズ光学系を示す。レンズの焦点距離を
ｆ、入射側の物点−レンズ間距離をｄ1、出射側のレン
ズ−像点間距離をｄ2とする。変換前ビーム４の径を
ω1、変換後ビーム５の径をω2とする。レンズ公式とし
ては、（式１）が既知である。像倍率をＭ＝ω2／ω1と
すると、（式２）が得られる。
るための１枚レンズ光学系を示す。レンズの焦点距離を
ｆ、入射側の物点−レンズ間距離をｄ1、出射側のレン
ズ−像点間距離をｄ2とする。変換前ビーム４の径を
ω1、変換後ビーム５の径をω2とする。レンズ公式とし
ては、（式１）が既知である。像倍率をＭ＝ω2／ω1と
すると、（式２）が得られる。
【００１５】
【数１】
【００１６】（式２）から、１枚のレンズであっても、
水平方向と鉛直方向とにそれぞれ異なる焦点距離を有し
ていれば、距離ｄ1自体は同一であるので、水平方向と
鉛直方向とでそれぞれ異なる像倍率を有することにな
る。アスペクト比がＮであるビームをアスペクト比が１
になるように補正するには、水平方向の焦点距離ｆhと
鉛直方向の焦点距離ｆvとの間に（式３）のような関係
が成り立てばよい。
水平方向と鉛直方向とにそれぞれ異なる焦点距離を有し
ていれば、距離ｄ1自体は同一であるので、水平方向と
鉛直方向とでそれぞれ異なる像倍率を有することにな
る。アスペクト比がＮであるビームをアスペクト比が１
になるように補正するには、水平方向の焦点距離ｆhと
鉛直方向の焦点距離ｆvとの間に（式３）のような関係
が成り立てばよい。
【００１７】
【数２】
【００１８】Ｎ＝３．５、ｄ1＝１．８ｍｍとしたとき
の（式３）によるｆhとｆvとの関係を、図４に示す。こ
のグラフを参照すれば、アスペクト比３．５で入射側の
物点−レンズ間距離ｄ1が１．８ｍｍであるときに、ア
スペクト比を１に補正するには、たとえば、ｆh＝１．
５ｍｍ、ｆv＝１．７ｍｍとすればよいことがわかる。
の（式３）によるｆhとｆvとの関係を、図４に示す。こ
のグラフを参照すれば、アスペクト比３．５で入射側の
物点−レンズ間距離ｄ1が１．８ｍｍであるときに、ア
スペクト比を１に補正するには、たとえば、ｆh＝１．
５ｍｍ、ｆv＝１．７ｍｍとすればよいことがわかる。
【００１９】ここで、鉛直方向に曲率Ｒでシリンドリカ
ル面を有するシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズにつ
いて考える。そもそもシリンドリカル面を除いた単なる
ＧＲＩＮロッドレンズとして考えても、内部の屈折率が
２乗変化しているため、集光作用がある。シリンドリカ
ルＧＲＩＮロッドレンズの場合、さらにシリンドリカル
面を有するため、シリンドリカル面の曲率の方向では、
ＧＲＩＮロッドレンズが本来有する集光作用に、シリン
ドリカル面による集光作用がさらに重ねて作用する。
ル面を有するシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズにつ
いて考える。そもそもシリンドリカル面を除いた単なる
ＧＲＩＮロッドレンズとして考えても、内部の屈折率が
２乗変化しているため、集光作用がある。シリンドリカ
ルＧＲＩＮロッドレンズの場合、さらにシリンドリカル
面を有するため、シリンドリカル面の曲率の方向では、
ＧＲＩＮロッドレンズが本来有する集光作用に、シリン
ドリカル面による集光作用がさらに重ねて作用する。
【００２０】屈折率ｎ0の媒質内にある軸上屈折率ｎ1、
長さｄを有するシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズに
おいて、水平方向の焦点距離ｆh、鉛直方向の焦点距離
ｆvは、それぞれ（式４）、（式５）で表される。ここ
で、式中のＡは、ＧＲＩＮロッドレンズ中の屈折率分布
ｎ（ｒ）を（式６）の関係で表す際の収束パラメータで
ある。
長さｄを有するシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズに
おいて、水平方向の焦点距離ｆh、鉛直方向の焦点距離
ｆvは、それぞれ（式４）、（式５）で表される。ここ
で、式中のＡは、ＧＲＩＮロッドレンズ中の屈折率分布
ｎ（ｒ）を（式６）の関係で表す際の収束パラメータで
ある。
【００２１】
【数３】
【００２２】（作用・効果）（式４）、（式５）からわ
かるように、収束パラメータＡ、長さｄ、曲率半径Ｒを
適切に選ぶことにより、水平方向，鉛直方向にそれぞれ
異なった焦点距離を設定することができる。半導体レー
ザ素子１から出射するビームのアスペクト比がＮである
場合、上記（式３）を満たすように、ｆh，ｆvを設定す
れば、アスペクト比を１にすることができる。
かるように、収束パラメータＡ、長さｄ、曲率半径Ｒを
適切に選ぶことにより、水平方向，鉛直方向にそれぞれ
異なった焦点距離を設定することができる。半導体レー
ザ素子１から出射するビームのアスペクト比がＮである
場合、上記（式３）を満たすように、ｆh，ｆvを設定す
れば、アスペクト比を１にすることができる。
【００２３】上述のように、本実施の形態における光素
子モジュールは、１枚のレンズでアスペクト比の補正を
行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定時の軸ず
れも生じにくい。また、部品点数を削減することもでき
る。
子モジュールは、１枚のレンズでアスペクト比の補正を
行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定時の軸ず
れも生じにくい。また、部品点数を削減することもでき
る。
【００２４】（実施の形態２） （構成）図５、図６を参照して、本発明に基づく実施の
形態２における光素子モジュールの構成を説明する。図
５と図６は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、ア
スペクト比補正レンズとして、実施の形態１のシリンド
リカルＧＲＩＮロッドレンズ１１に代えて、非対称ＧＲ
ＩＮロッドレンズ１２を備えている。他の構成は、実施
の形態１におけるものと同じである。ここでいう「非対
称ＧＲＩＮロッドレンズ」とは、光軸方向に垂直な面に
おける鉛直方向と水平方向とで互いに異なる屈折率構造
を有するＧＲＩＮロッドレンズである。
形態２における光素子モジュールの構成を説明する。図
５と図６は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、ア
スペクト比補正レンズとして、実施の形態１のシリンド
リカルＧＲＩＮロッドレンズ１１に代えて、非対称ＧＲ
ＩＮロッドレンズ１２を備えている。他の構成は、実施
の形態１におけるものと同じである。ここでいう「非対
称ＧＲＩＮロッドレンズ」とは、光軸方向に垂直な面に
おける鉛直方向と水平方向とで互いに異なる屈折率構造
を有するＧＲＩＮロッドレンズである。
【００２５】（作用・効果）本実施の形態におけるアス
ペクト比補正の原理について説明する。
ペクト比補正の原理について説明する。
【００２６】非対称ＧＲＩＮロッドレンズ１２として、
たとえば、光軸方向に垂直な面における水平方向の収束
パラメータがＡh、鉛直方向の収束パラメータをＡvであ
るＧＲＩＮロッドレンズを考える。ただし、Ａh≠Ａvと
する。
たとえば、光軸方向に垂直な面における水平方向の収束
パラメータがＡh、鉛直方向の収束パラメータをＡvであ
るＧＲＩＮロッドレンズを考える。ただし、Ａh≠Ａvと
する。
【００２７】屈折率ｎ0の媒質内にある軸上屈折率ｎ1、
長さｄを有する非対称ＧＲＩＮロッドレンズにおいて、
水平方向の焦点距離ｆh、鉛直方向の焦点距離ｆvは、そ
れぞれ（式７）、（式８）で表される。ここで、式中の
Ａh，Ａvは、ＧＲＩＮロッドレンズ中の屈折率分布を水
平方向、鉛直方向にそれぞれ（式６）と同様の関係式で
表した際の収束パラメータである。
長さｄを有する非対称ＧＲＩＮロッドレンズにおいて、
水平方向の焦点距離ｆh、鉛直方向の焦点距離ｆvは、そ
れぞれ（式７）、（式８）で表される。ここで、式中の
Ａh，Ａvは、ＧＲＩＮロッドレンズ中の屈折率分布を水
平方向、鉛直方向にそれぞれ（式６）と同様の関係式で
表した際の収束パラメータである。
【００２８】
【数４】
【００２９】（式７）、（式８）からわかるように、水
平方向の収束パラメータＡh、鉛直方向の収束パラメー
タＡvをそれぞれ適切に選ぶことにより、水平方向、鉛
直方向にそれぞれ異なった焦点距離ｆh，ｆvを設定する
ことができる。半導体レーザ素子１から出射されるビー
ムのアスペクト比がＮであるときには、（式３）を満た
すように焦点距離ｆh，ｆvを設定すれば、アスペクト比
が１になるように補正することができる。
平方向の収束パラメータＡh、鉛直方向の収束パラメー
タＡvをそれぞれ適切に選ぶことにより、水平方向、鉛
直方向にそれぞれ異なった焦点距離ｆh，ｆvを設定する
ことができる。半導体レーザ素子１から出射されるビー
ムのアスペクト比がＮであるときには、（式３）を満た
すように焦点距離ｆh，ｆvを設定すれば、アスペクト比
が１になるように補正することができる。
【００３０】上述のように、本実施の形態における光素
子モジュールにおいても、１枚のレンズでアスペクト比
の補正を行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定
時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減するこ
ともできる。
子モジュールにおいても、１枚のレンズでアスペクト比
の補正を行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定
時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減するこ
ともできる。
【００３１】（実施の形態３） （構成）図７、図８を参照して、本発明に基づく実施の
形態３における光素子モジュールの構成を説明する。図
７と図８は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、ア
スペクト比補正レンズとして、実施の形態１のシリンド
リカルＧＲＩＮロッドレンズ１１に代えて、両端シリン
ドリカルロッドレンズ１３を備えている。他の構成は、
実施の形態１におけるものと同じである。ここでいう
「両端シリンドリカルロッドレンズ」とは、入射面側と
出射面側で互いに垂直な方向に曲率を有するようにそれ
ぞれシリンドリカル面となっているロッドレンズをい
う。
形態３における光素子モジュールの構成を説明する。図
７と図８は、同一の光学系をそれぞれ互いに垂直な異な
る向きから見た図である。この光素子モジュールは、ア
スペクト比補正レンズとして、実施の形態１のシリンド
リカルＧＲＩＮロッドレンズ１１に代えて、両端シリン
ドリカルロッドレンズ１３を備えている。他の構成は、
実施の形態１におけるものと同じである。ここでいう
「両端シリンドリカルロッドレンズ」とは、入射面側と
出射面側で互いに垂直な方向に曲率を有するようにそれ
ぞれシリンドリカル面となっているロッドレンズをい
う。
【００３２】（作用・効果）本実施の形態におけるアス
ペクト比補正の原理について説明する。
ペクト比補正の原理について説明する。
【００３３】両端シリンドリカルロッドレンズ１３とし
て、たとえば、入射面側が鉛直方向に曲率Ｒvのシリン
ドリカル面となっており、出射面側が水平方向に曲率Ｒ
hのシリンドリカル面となっている両端シリンドリカル
ロッドレンズを考える。
て、たとえば、入射面側が鉛直方向に曲率Ｒvのシリン
ドリカル面となっており、出射面側が水平方向に曲率Ｒ
hのシリンドリカル面となっている両端シリンドリカル
ロッドレンズを考える。
【００３４】屈折率ｎ0の媒質内にある屈折率ｎ1の両端
シリンドリカルロッドレンズにおいて、水平方向の焦点
距離ｆh、鉛直方向の焦点距離ｆvは、それぞれ（式
９）、（式１０）で表される。
シリンドリカルロッドレンズにおいて、水平方向の焦点
距離ｆh、鉛直方向の焦点距離ｆvは、それぞれ（式
９）、（式１０）で表される。
【００３５】
【数５】
【００３６】（式９）（式１０） （式９）、（式１０）からわかるように、水平方向の曲
率Ｒh、鉛直方向の曲率Ｒvをそれぞれ適切に選ぶことに
より、水平方向、鉛直方向にそれぞれ異なった焦点距離
ｆh，ｆvを設定することができる。半導体レーザ素子１
から出射されるビームのアスペクト比がＮであるときに
は、（式３）を満たすように焦点距離ｆh，ｆvを設定す
れば、アスペクト比が１になるように補正することがで
きる。
率Ｒh、鉛直方向の曲率Ｒvをそれぞれ適切に選ぶことに
より、水平方向、鉛直方向にそれぞれ異なった焦点距離
ｆh，ｆvを設定することができる。半導体レーザ素子１
から出射されるビームのアスペクト比がＮであるときに
は、（式３）を満たすように焦点距離ｆh，ｆvを設定す
れば、アスペクト比が１になるように補正することがで
きる。
【００３７】上述のように、本実施の形態における光素
子モジュールにおいても、１枚のレンズでアスペクト比
の補正を行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定
時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減するこ
ともできる。
子モジュールにおいても、１枚のレンズでアスペクト比
の補正を行なうため、光軸調整が容易であり、部材固定
時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削減するこ
ともできる。
【００３８】なお、半導体レーザ素子のビーム径および
光ファイバのビーム径は、ミクロンオーダであるため、
微小光学系が要求される。複雑な加工を必要とするレン
ズは微小光学系に向かないが、本実施の形態における両
端シリンドリカルロッドレンズは、光学ガラスからなる
ロッドの両端にシリンドリカル加工を施すだけでよいた
め、比較的単純な工程で製作することができる。
光ファイバのビーム径は、ミクロンオーダであるため、
微小光学系が要求される。複雑な加工を必要とするレン
ズは微小光学系に向かないが、本実施の形態における両
端シリンドリカルロッドレンズは、光学ガラスからなる
ロッドの両端にシリンドリカル加工を施すだけでよいた
め、比較的単純な工程で製作することができる。
【００３９】（実施の形態４） （構成）図９を参照して、本発明に基づく実施の形態４
における光素子モジュールの構成を説明する。この光素
子モジュールは、アスペクト比補正レンズ２０として、
実施の形態１〜３で説明したアスペクト比補正レンズの
いずれかを備える。また、コリメートレンズ６を備え
る。この光素子モジュールでは、半導体レーザ素子１か
ら出射した光は、コリメートレンズ６を透過することに
よってコリメート光に変換されてからアスペクト比補正
レンズ２０に入射する。
における光素子モジュールの構成を説明する。この光素
子モジュールは、アスペクト比補正レンズ２０として、
実施の形態１〜３で説明したアスペクト比補正レンズの
いずれかを備える。また、コリメートレンズ６を備え
る。この光素子モジュールでは、半導体レーザ素子１か
ら出射した光は、コリメートレンズ６を透過することに
よってコリメート光に変換されてからアスペクト比補正
レンズ２０に入射する。
【００４０】（作用・効果）半導体レーザ素子１は、一
般にビーム広がり角が大きいため、半導体レーザ素子１
とレンズとの間が離れているとレンズ開口部の大きさが
限られていることによってビームの一部がレンズに入射
できずに失われる、いわゆる「けられ損失」が発生す
る。これに対して、本実施の形態では、半導体レーザ素
子１から出射したビームをコリメートレンズ６でコリメ
ート光に変換してからアスペクト比補正レンズ２０に入
射させているので、けられ損失をなくすことができる。
般にビーム広がり角が大きいため、半導体レーザ素子１
とレンズとの間が離れているとレンズ開口部の大きさが
限られていることによってビームの一部がレンズに入射
できずに失われる、いわゆる「けられ損失」が発生す
る。これに対して、本実施の形態では、半導体レーザ素
子１から出射したビームをコリメートレンズ６でコリメ
ート光に変換してからアスペクト比補正レンズ２０に入
射させているので、けられ損失をなくすことができる。
【００４１】なお、ここでは、コリメートレンズ６と、
アスペクト比補正レンズ２０との２枚のレンズを用いた
光学系となるが、２枚のレンズを用いることは、光素子
モジュールに一般的に行なわれていることであり、組立
てに支障はきたさない。
アスペクト比補正レンズ２０との２枚のレンズを用いた
光学系となるが、２枚のレンズを用いることは、光素子
モジュールに一般的に行なわれていることであり、組立
てに支障はきたさない。
【００４２】上述のように、本実施の形態における光素
子モジュールは、けられ損失をなくすことができ、ま
た、同時にアスペクト比補正レンズによってアスペクト
比の補正を行なうことができるため、高い結合効率を得
ることができる。
子モジュールは、けられ損失をなくすことができ、ま
た、同時にアスペクト比補正レンズによってアスペクト
比の補正を行なうことができるため、高い結合効率を得
ることができる。
【００４３】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、互いに垂直な２つの向
きに集光作用を有する１枚のレンズでアスペクト比の補
正を行なうことができるため、光軸調整が容易であり、
部材固定時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削
減することもできる。
きに集光作用を有する１枚のレンズでアスペクト比の補
正を行なうことができるため、光軸調整が容易であり、
部材固定時の軸ずれも生じにくい。また、部品点数を削
減することもできる。
【図１】 本発明に基づく実施の形態１における光素子
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
【図２】 本発明に基づく実施の形態１における光素子
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
【図３】 実施の形態１において焦点距離と倍率との関
係を説明するための説明図である。
係を説明するための説明図である。
【図４】 実施の形態１において（式３）による水平方
向の焦点距離ｆhと鉛直方向の焦点距離ｆvとの関係を示
したグラフである。
向の焦点距離ｆhと鉛直方向の焦点距離ｆvとの関係を示
したグラフである。
【図５】 本発明に基づく実施の形態２における光素子
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
【図６】 本発明に基づく実施の形態２における光素子
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
【図７】 本発明に基づく実施の形態３における光素子
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
モジュールのＹ方向から見た構成図である。
【図８】 本発明に基づく実施の形態３における光素子
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
モジュールのＸ方向から見た構成図である。
【図９】 本発明に基づく実施の形態４における光素子
モジュールの構成図である。
モジュールの構成図である。
【図１０】 従来技術に基づく光素子モジュールのＹ方
向から見た構成図である。
向から見た構成図である。
【図１１】 従来技術に基づく光素子モジュールのＸ方
向から見た構成図である。
向から見た構成図である。
【符号の説明】 １ 半導体レーザ素子、２ 光ファイバ、３ レンズ、
４ 変換前ビーム、５変換後ビーム、６ コリメートレ
ンズ、８ 鉛直方向シリンドリカルレンズ、９ 水平方
向シリンドリカルレンズ、１１ シリンドリカルＧＲＩ
Ｎロッドレンズ、１２ 非対称ＧＲＩＮロッドレンズ、
１３ 両面シリンドリカルロッドレンズ、２０ アスペ
クト比補正レンズ。
４ 変換前ビーム、５変換後ビーム、６ コリメートレ
ンズ、８ 鉛直方向シリンドリカルレンズ、９ 水平方
向シリンドリカルレンズ、１１ シリンドリカルＧＲＩ
Ｎロッドレンズ、１２ 非対称ＧＲＩＮロッドレンズ、
１３ 両面シリンドリカルロッドレンズ、２０ アスペ
クト比補正レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｓ 5/022
Claims (5)
- 【請求項１】 光軸方向に垂直な面における鉛直方向と
水平方向とで互いに異なる横モードを有する半導体レー
ザ素子と、 前記半導体レーザ素子から出射した光を受け入れるよう
に配置された１枚のアスペクト比補正レンズと、 前記アスペクト比補正レンズから出射した光を受け入れ
るように配置された光ファイバとを備え、 前記アスペクト比補正レンズは、前記半導体レーザ素子
から出射したビームのアスペクト比を約１に補正して前
記光ファイバに入射させることができるように、前記鉛
直方向と前記水平方向とでそれぞれ異なる所定の倍率を
有する、光素子モジュール。 - 【請求項２】 前記アスペクト比補正レンズは、軸上屈
折率をｎ1、断面形状の中心線からｒの距離の位置にお
ける屈折率をｎ（ｒ）としたときに、収束パラメータＡ
を使って、ｎ2（ｒ）＝ｎ1 2（１−Ａｒ2）と表せるよう
な屈折率分布を有し、入射側の面はシリンドリカル面と
なっているシリンドリカルＧＲＩＮロッドレンズであ
る、請求項１に記載の光素子モジュール。 - 【請求項３】 前記アスペクト比補正レンズは、光軸方
向に垂直な面における鉛直方向と水平方向とで互いに異
なる屈折率構造を有する非対称ＧＲＩＮロッドレンズで
ある、請求項１に記載の光素子モジュール。 - 【請求項４】 前記アスペクト比補正レンズは、入射側
面と出射側面とが互いに垂直な方向にシリンドリカル面
となっている両端シリンドリカルロッドレンズである、
光素子モジュール。 - 【請求項５】 前記半導体レーザ素子から出射した光
を、前記アスペクト比補正レンズに入射する前にコリメ
ート光に変換するためのコリメートレンズをさらに備え
る、請求項１から４のいずれかに記載の光素子モジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001142746A JP2002341191A (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 光素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001142746A JP2002341191A (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 光素子モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002341191A true JP2002341191A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18988989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001142746A Pending JP2002341191A (ja) | 2001-05-14 | 2001-05-14 | 光素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002341191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11327235B2 (en) * | 2014-02-26 | 2022-05-10 | TeraDiode, Inc. | Methods of producing radiation beams with altered properties |
| WO2023026573A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 株式会社村田製作所 | 光結合器、光電変換回路モジュールおよび光トランシーバ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6073503A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-25 | Omron Tateisi Electronics Co | 楕円屈折率分布形レンズの製造方法 |
| WO1993020468A1 (en) * | 1992-04-06 | 1993-10-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Asymmetric lens |
| JP2000304965A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 端部レンズ付きファイバ |
-
2001
- 2001-05-14 JP JP2001142746A patent/JP2002341191A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6073503A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-25 | Omron Tateisi Electronics Co | 楕円屈折率分布形レンズの製造方法 |
| WO1993020468A1 (en) * | 1992-04-06 | 1993-10-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Asymmetric lens |
| JP2000304965A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-11-02 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 端部レンズ付きファイバ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11327235B2 (en) * | 2014-02-26 | 2022-05-10 | TeraDiode, Inc. | Methods of producing radiation beams with altered properties |
| WO2023026573A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 株式会社村田製作所 | 光結合器、光電変換回路モジュールおよび光トランシーバ |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080402 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100202 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100608 |