JP2003035849A - 多重エミッタレーザダイオードをマルチモード光ファイバに結合するための装置 - Google Patents
多重エミッタレーザダイオードをマルチモード光ファイバに結合するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザダイオードに低NAマルチモード光フ
ァイバを結合するのに適した手段を提供すること。 【解決手段】 レーザダイオードの出力を光ファイバと
突合わせ結合する前に、開口数の小さい(即ち0.1)
小径マルチモード光ファイバをマイクロレンズとして使
用してレーザダイオードの出力放射を平行化する。マイ
クロレンズとして使用する光ファイバは、その直径がレ
ーザダイオードに結合されるべきファイバの直径とほぼ
等しいように選択される。平行化はレーザダイオードの
出力の高NA方向で行う。突合わせ結合した光ファイバ
の束の出力はレーザシステムのポンピングに使用し得
る。
ァイバを結合するのに適した手段を提供すること。 【解決手段】 レーザダイオードの出力を光ファイバと
突合わせ結合する前に、開口数の小さい(即ち0.1)
小径マルチモード光ファイバをマイクロレンズとして使
用してレーザダイオードの出力放射を平行化する。マイ
クロレンズとして使用する光ファイバは、その直径がレ
ーザダイオードに結合されるべきファイバの直径とほぼ
等しいように選択される。平行化はレーザダイオードの
出力の高NA方向で行う。突合わせ結合した光ファイバ
の束の出力はレーザシステムのポンピングに使用し得
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザに関する。本発明
はより特定的には、レーザダイオードと、マルチモード
光ファイバへのレーザダイオードの結合とに関する。
はより特定的には、レーザダイオードと、マルチモード
光ファイバへのレーザダイオードの結合とに関する。
【0002】
【従来の技術】レーザダイオードをマルチモード光ファ
イバに結合することはしばしば必要とされる。標準的な
方法では、光ファィバをレーザダイオードの発光面にで
きるだけ近付けて配置しながら、レーザダイオードを光
ファイバに突合わせ結合する。典型的レーザダイオード
からの出力は、ダイオード接合と直交する方向で極めて
大きい角度の発散を有し、典型的開口数(NA)が0.
4〜0.6である。この開口数は、ダイオード発光の1
/2角度の正弦である。接合と平行な方向でのNAはこ
れより遥かに小さく、通常はその1/3である。レーザ
ダイオードに効果的に結合するためには、マルチモード
光ファイバがレーザダイオードのNAに比肩する受け入
れ角度又はNAを有していなければならない。レーザダ
イオードに結合する上で理想的なマルチモード光ファイ
バは、0.3以上のNAを有するようなファイバであ
る。このようなマルチモード光ファイバは、屈折率の極
めて小さいクラッディングを必要とするため設計が難し
い。また、レーザダイオードから放出されるエネルギが
急激に発散するため、光ファイバの端部をこれと結合す
べきダイオード面に著しく接近させて配置しなければな
らない。このような配置を正確に行うことは、極めて小
さい機械的公差を必要とし、またレーザダイオードへの
光学的フィードバックに起因する実質的な製造問題を生
じ得る。
イバに結合することはしばしば必要とされる。標準的な
方法では、光ファィバをレーザダイオードの発光面にで
きるだけ近付けて配置しながら、レーザダイオードを光
ファイバに突合わせ結合する。典型的レーザダイオード
からの出力は、ダイオード接合と直交する方向で極めて
大きい角度の発散を有し、典型的開口数(NA)が0.
4〜0.6である。この開口数は、ダイオード発光の1
/2角度の正弦である。接合と平行な方向でのNAはこ
れより遥かに小さく、通常はその1/3である。レーザ
ダイオードに効果的に結合するためには、マルチモード
光ファイバがレーザダイオードのNAに比肩する受け入
れ角度又はNAを有していなければならない。レーザダ
イオードに結合する上で理想的なマルチモード光ファイ
バは、0.3以上のNAを有するようなファイバであ
る。このようなマルチモード光ファイバは、屈折率の極
めて小さいクラッディングを必要とするため設計が難し
い。また、レーザダイオードから放出されるエネルギが
急激に発散するため、光ファイバの端部をこれと結合す
べきダイオード面に著しく接近させて配置しなければな
らない。このような配置を正確に行うことは、極めて小
さい機械的公差を必要とし、またレーザダイオードへの
光学的フィードバックに起因する実質的な製造問題を生
じ得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レー
ザダイオードに低NAマルチモード光ファイバを結合す
るのに適した手段を提供することにある。この手段によ
って得られる低NAファイバ出力は高度の明るさ(br
ightness)を有し得る。尚、この明るさはW/
cm2/単位立体角と定義される。
ザダイオードに低NAマルチモード光ファイバを結合す
るのに適した手段を提供することにある。この手段によ
って得られる低NAファイバ出力は高度の明るさ(br
ightness)を有し得る。尚、この明るさはW/
cm2/単位立体角と定義される。
【0004】
【課題を解決するための手段】レーザダイオードの出力
を光ファイバと突合わせ結合する前に、例えば直径の小
さいマルチモード光ファイバをマイクロレンズとして使
用して、レーザダイオードの出力放射(output
emissions)を平行化(collimate)
する。マイクロレンズとして使用する光ファイバは、そ
の直径がレーザダイオードに結合されるべきファイバの
直径とほぼ等しいように選択される。この平行化は、レ
ーザダイオードの出力の高NA方向で行う。
を光ファイバと突合わせ結合する前に、例えば直径の小
さいマルチモード光ファイバをマイクロレンズとして使
用して、レーザダイオードの出力放射(output
emissions)を平行化(collimate)
する。マイクロレンズとして使用する光ファイバは、そ
の直径がレーザダイオードに結合されるべきファイバの
直径とほぼ等しいように選択される。この平行化は、レ
ーザダイオードの出力の高NA方向で行う。
【0005】最適な結合を得るためには、突合わせ結合
したファイバの直径が、ダイオードアレイのレーザダイ
オードの側方寸法より20〜50%大きくなるように選
択するのが好ましい。平行化マイクロレンズの直径は、
前記直径とほぼ同じであるように選択される。突合わせ
結合したファイバのNAは、ダイオードの低NA方向と
ほぼ同じであるように選択され、通常は0.1〜0.2
である。マイクロレンズ及び突合わせ結合されるファイ
バの端部は、これらの面からの反射を減少させるべく反
射防止コーティングで被覆され得る。マイクロレンズ
は、レーザダイオード出力の高NA方向を平行化するよ
うに配向される。
したファイバの直径が、ダイオードアレイのレーザダイ
オードの側方寸法より20〜50%大きくなるように選
択するのが好ましい。平行化マイクロレンズの直径は、
前記直径とほぼ同じであるように選択される。突合わせ
結合したファイバのNAは、ダイオードの低NA方向と
ほぼ同じであるように選択され、通常は0.1〜0.2
である。マイクロレンズ及び突合わせ結合されるファイ
バの端部は、これらの面からの反射を減少させるべく反
射防止コーティングで被覆され得る。マイクロレンズ
は、レーザダイオード出力の高NA方向を平行化するよ
うに配向される。
【0006】本発明の好ましい実施例では、ファイバ中
のガラス総量を減少させるべく、突合わせ結合されるフ
ァイバは矩形にし得る。ファィバの幅は、ダイオードの
放出領域よりやや(約20〜50%)大きくなるように
選択される。高さはできるだけ低く選択し、通常は約3
0〜50ミクロンとする。マイクロレンズの直径は、矩
形の高さとほぼ同じであるように選択されるべきであ
る。
のガラス総量を減少させるべく、突合わせ結合されるフ
ァイバは矩形にし得る。ファィバの幅は、ダイオードの
放出領域よりやや(約20〜50%)大きくなるように
選択される。高さはできるだけ低く選択し、通常は約3
0〜50ミクロンとする。マイクロレンズの直径は、矩
形の高さとほぼ同じであるように選択されるべきであ
る。
【0007】ダイオードエミッタを予め平行化するため
の本発明の配列は、予め平行化を行うためのファイバか
らなるレンズをバーの全長にわたって配置することによ
り、レーザダイオードバーにも簡単に適用できる。バー
上のダイオードの間隔に適合した間隔をもつファイバア
レイはダイオードに突合わせ結合することができ、その
結果ダイオードバーとファイバアレイとが極めて効果的
に結合される。
の本発明の配列は、予め平行化を行うためのファイバか
らなるレンズをバーの全長にわたって配置することによ
り、レーザダイオードバーにも簡単に適用できる。バー
上のダイオードの間隔に適合した間隔をもつファイバア
レイはダイオードに突合わせ結合することができ、その
結果ダイオードバーとファイバアレイとが極めて効果的
に結合される。
【0008】光ファイバと突合わせ結合する前に、レー
ザダイオードをマイクロレンズによって平行化すると結
合効率が著しく改良され、低NA(0.1)ファイバの
使用が可能になることが判明した。また、廉価なマイク
ロレンズとして一片のマルチモード光ファイバを使用で
きることも判明した。この光ファイバは、その直径がレ
ーザダイオードに結合されるべき光ファイバとほぼ同じ
であるように選択される。レーザダイオードからの発光
を高NA方向で平行化すれば、突合わせ結合されたファ
イバはレーザダイオードから離して配置することができ
(レーザダイオードの放出面から数百ミクロン離し得
る)、従ってアセンブリの機械的公差が緩和される。
ザダイオードをマイクロレンズによって平行化すると結
合効率が著しく改良され、低NA(0.1)ファイバの
使用が可能になることが判明した。また、廉価なマイク
ロレンズとして一片のマルチモード光ファイバを使用で
きることも判明した。この光ファイバは、その直径がレ
ーザダイオードに結合されるべき光ファイバとほぼ同じ
であるように選択される。レーザダイオードからの発光
を高NA方向で平行化すれば、突合わせ結合されたファ
イバはレーザダイオードから離して配置することができ
(レーザダイオードの放出面から数百ミクロン離し得
る)、従ってアセンブリの機械的公差が緩和される。
【0009】本発明の好ましい実施例では、マイクロレ
ンズが円筒形の断面を有する。しかしながら、King
sdale,Lens Design Fundamen
tals,Academic Press 1978で当
業者に知られているように、他の断面形状、例えば楕円
形又は双曲面形の断面が本発明において特定球面収差の
補正に有用であり得ることを当業者は認識するであろ
う。
ンズが円筒形の断面を有する。しかしながら、King
sdale,Lens Design Fundamen
tals,Academic Press 1978で当
業者に知られているように、他の断面形状、例えば楕円
形又は双曲面形の断面が本発明において特定球面収差の
補正に有用であり得ることを当業者は認識するであろ
う。
【0010】複数のエミッタを有するレーザダイオード
バーの出力をファイバ束の一部分であり得る複数の光フ
ァイバに結合するための先行技術の配列では、レーザダ
イオードから放出されるエネルギが急激に発散するた
め、各光ファイバの端部をこれと結合すべきダイオード
面に著しく接近させて配置することを包含する。ファイ
バの端部をレーザダイオードに対して正確に配置するこ
とは、極めて厳しい機械的公差を要求し、そのため実質
的な製造問題が生じる。
バーの出力をファイバ束の一部分であり得る複数の光フ
ァイバに結合するための先行技術の配列では、レーザダ
イオードから放出されるエネルギが急激に発散するた
め、各光ファイバの端部をこれと結合すべきダイオード
面に著しく接近させて配置することを包含する。ファイ
バの端部をレーザダイオードに対して正確に配置するこ
とは、極めて厳しい機械的公差を要求し、そのため実質
的な製造問題が生じる。
【0011】また、典型的レーザダイオードの出力はダ
イオードの接合面と直交する方向で極めて大きい角度の
発散を有し、通常はNAが0.5〜0.6である。前記
接合と平行な方向でのNAはこれより遥かに小さく、通
常はその1/3である。レーザダイオード出力と理想的
に適合するNAを有するマルチモード光ファイバは、屈
折率の極めて小さいクラッディングを必要とする。この
ようなファイバは製造が難しい。
イオードの接合面と直交する方向で極めて大きい角度の
発散を有し、通常はNAが0.5〜0.6である。前記
接合と平行な方向でのNAはこれより遥かに小さく、通
常はその1/3である。レーザダイオード出力と理想的
に適合するNAを有するマルチモード光ファイバは、屈
折率の極めて小さいクラッディングを必要とする。この
ようなファイバは製造が難しい。
【0012】本発明はこれらの実際的問題を解決するも
のであり、先行技術の装置の重大な配置問題を解消し且
つ容易に入手できるマルチモード光ファイバを使用し得
る方法を提供する。
のであり、先行技術の装置の重大な配置問題を解消し且
つ容易に入手できるマルチモード光ファイバを使用し得
る方法を提供する。
【0013】
【実施例】図1では、複数のエミッタ12、14及び1
6を有するレーザダイオードバー10から放出された放
射線を、光ファイバ束24の一部分をなし得るマルチモ
ード光ファイバ1、20及び22に結合するための本発
明の配列が、エミッタの放出面12、14及び16とマ
ルチモード光ファイバ18、20及び22の端部との間
にマイクロレンズ26を配置することを含んでいる。エ
ミッタ面の放出面とマイクロレンズ26との間の最適距
離は下記の方程式: d=R(2−n)/2(n−1) [式中、dはレーザダイオードからレンズまでの距離で
あり、nは光ファイバレンズの屈折率であり、Rは光フ
ァイバの半径である]によって決定され得る。屈折率
1.5、直径250ミクロンのファイバの場合は、マイ
クロレンズの近接エッジからダイオード面までの距離を
約60ミクロンにすれば十分である。マイクロレンズか
らの光ファイバ端部の最適距離はできるだけ小さくす
る。
6を有するレーザダイオードバー10から放出された放
射線を、光ファイバ束24の一部分をなし得るマルチモ
ード光ファイバ1、20及び22に結合するための本発
明の配列が、エミッタの放出面12、14及び16とマ
ルチモード光ファイバ18、20及び22の端部との間
にマイクロレンズ26を配置することを含んでいる。エ
ミッタ面の放出面とマイクロレンズ26との間の最適距
離は下記の方程式: d=R(2−n)/2(n−1) [式中、dはレーザダイオードからレンズまでの距離で
あり、nは光ファイバレンズの屈折率であり、Rは光フ
ァイバの半径である]によって決定され得る。屈折率
1.5、直径250ミクロンのファイバの場合は、マイ
クロレンズの近接エッジからダイオード面までの距離を
約60ミクロンにすれば十分である。マイクロレンズか
らの光ファイバ端部の最適距離はできるだけ小さくす
る。
【0014】最適結合を得るには、結合すべき光ファイ
バの直径を通常はダイオードアレイのレーザダイオード
の側方寸法より20〜50%大きいように選択する。例
えば、200ミクロン巾域(broad area)の
エミッタを有するレーザダイオードアレイの場合には、
光ファイバを直径約250ミクロンであるように選択す
る。
バの直径を通常はダイオードアレイのレーザダイオード
の側方寸法より20〜50%大きいように選択する。例
えば、200ミクロン巾域(broad area)の
エミッタを有するレーザダイオードアレイの場合には、
光ファイバを直径約250ミクロンであるように選択す
る。
【0015】本発明の好ましい実施例では、マイクロレ
ンズ26の直径を結合すべき光ファイバの直径とほぼ同
じにする。マイクロレンズ26の直径は、結合効率を失
うことなく結合されるべき光ファイバの直径より小さい
ように選択し得るが、直径のより小さいマイクロレンズ
を使用すると、マイクロレンズの調心がより困難にな
る。
ンズ26の直径を結合すべき光ファイバの直径とほぼ同
じにする。マイクロレンズ26の直径は、結合効率を失
うことなく結合されるべき光ファイバの直径より小さい
ように選択し得るが、直径のより小さいマイクロレンズ
を使用すると、マイクロレンズの調心がより困難にな
る。
【0016】マイクロレンズ26はレーザダイオードバ
ーの出力面に対して適確に配置して、出力面を正確に平
行に並べなければならない。この配置は、マイクロレン
ズを注意深く調心し、適当なエポキシ、例えばMedf
ord,Mass.のTra−Con社から入手可能な
Tra−Bond BB−2151で定位置に固定する
ことによって実施し得る。
ーの出力面に対して適確に配置して、出力面を正確に平
行に並べなければならない。この配置は、マイクロレン
ズを注意深く調心し、適当なエポキシ、例えばMedf
ord,Mass.のTra−Con社から入手可能な
Tra−Bond BB−2151で定位置に固定する
ことによって実施し得る。
【0017】結合すべき光ファイバのNAはダイオード
の低NA方向とほぼ同じであるように選択し、通常は
0.1〜0.15とする。マイクロレンズと光ファイバ
とをこのように組合わせると、レーザダイオードから送
出されたエネルギの80%以上がマルチモード光ファイ
バに結合される。マイクロレンズ及びファイバの突合わ
せ結合端部は、これらの面からの反射を低下させるため
に反射防止コーティングで被覆し得る。
の低NA方向とほぼ同じであるように選択し、通常は
0.1〜0.15とする。マイクロレンズと光ファイバ
とをこのように組合わせると、レーザダイオードから送
出されたエネルギの80%以上がマルチモード光ファイ
バに結合される。マイクロレンズ及びファイバの突合わ
せ結合端部は、これらの面からの反射を低下させるため
に反射防止コーティングで被覆し得る。
【0018】図1に示すように、光ファイバ18、20
及び22は、ファイバ中のガラス総量を減少させるべ
く、断面が矩形であってよい。このような矩形ファイバ
の幅は、ダイオードの放出領域よりやや大きくなるよう
に選択するのが好ましい。高さはできるだけ小さくし、
通常は約30〜50ミクロンにする。30〜50ミクロ
ンより小さい高さを使用してもよいが、その場合は調心
が難しくなる。マイクロレンズ26の直径は矩形の高さ
と同じ、即ち該実施例では30〜50ミクロンにするの
が好ましい。このようにして得られる光ファイバ出力
は、放出総面積が小さいため、明るさが大きい。
及び22は、ファイバ中のガラス総量を減少させるべ
く、断面が矩形であってよい。このような矩形ファイバ
の幅は、ダイオードの放出領域よりやや大きくなるよう
に選択するのが好ましい。高さはできるだけ小さくし、
通常は約30〜50ミクロンにする。30〜50ミクロ
ンより小さい高さを使用してもよいが、その場合は調心
が難しくなる。マイクロレンズ26の直径は矩形の高さ
と同じ、即ち該実施例では30〜50ミクロンにするの
が好ましい。このようにして得られる光ファイバ出力
は、放出総面積が小さいため、明るさが大きい。
【0019】図1に示すように、単一のレーザダイオー
ドエミッタを予め平行化するための本発明の配列は、マ
イクロレンズ26を、バーの長さに沿って位置する複数
のエミッタからの出力放射線をさえぎるようにバーの全
長にわたって延在させることにより、複数のレーザダイ
オードエミッタを含むレーザダイオードバーにも簡単に
適用できる。バー上のダイオードの間隔に適合した間隔
をもつ光ファイバアレイはレーザダイオードバー10に
効果的に突き合わせ結合することができ、その結果ダイ
オードバーとファイバアレイとが極めて高度に結合され
る。前述の実施例では、1cmのダイオードバー上に含
まれており、各々が幅200ミクロンの放出領域を有す
る10個の1Wレーザダイオードエミッタ(カリフォル
ニア州San JoseのSpectra Diode
Labsから入手可能)を、ダイオードの放出面から約
50ミクロンの距離をおき且つ光ファイバの先端から約
300ミクロンの距離をおいた直径250ミクロンの光
ファイバを用いて、各々が250ミクロンの直径と0.
11の出力NAとを有する10個の光ファイバを含むフ
ァイバアレイに結合した。この装置の総結合効率は図2
のグラフが示すように約90%と測定された。
ドエミッタを予め平行化するための本発明の配列は、マ
イクロレンズ26を、バーの長さに沿って位置する複数
のエミッタからの出力放射線をさえぎるようにバーの全
長にわたって延在させることにより、複数のレーザダイ
オードエミッタを含むレーザダイオードバーにも簡単に
適用できる。バー上のダイオードの間隔に適合した間隔
をもつ光ファイバアレイはレーザダイオードバー10に
効果的に突き合わせ結合することができ、その結果ダイ
オードバーとファイバアレイとが極めて高度に結合され
る。前述の実施例では、1cmのダイオードバー上に含
まれており、各々が幅200ミクロンの放出領域を有す
る10個の1Wレーザダイオードエミッタ(カリフォル
ニア州San JoseのSpectra Diode
Labsから入手可能)を、ダイオードの放出面から約
50ミクロンの距離をおき且つ光ファイバの先端から約
300ミクロンの距離をおいた直径250ミクロンの光
ファイバを用いて、各々が250ミクロンの直径と0.
11の出力NAとを有する10個の光ファイバを含むフ
ァイバアレイに結合した。この装置の総結合効率は図2
のグラフが示すように約90%と測定された。
【0020】ファイバ束の出力直径は約1mmであり、
NAは0.11である。これより小さい直径の放出領域
が必要な場合には(例えば固体レーザのポンピングのた
めに0.33mm)、当業者には明らかなように、単一
の高NAレンズの使用により光ファイバ束の放出面を縮
小して、ファイバ束の出力の像の直径を適当に減少させ
得る。
NAは0.11である。これより小さい直径の放出領域
が必要な場合には(例えば固体レーザのポンピングのた
めに0.33mm)、当業者には明らかなように、単一
の高NAレンズの使用により光ファイバ束の放出面を縮
小して、ファイバ束の出力の像の直径を適当に減少させ
得る。
【0021】本発明は種々の用途で有用である。これら
の用途の一例としてはレーザシステム用のポンプ源が挙
げられる。例えば図3は、本発明を固体レーザのポンプ
源として使用する方法をブロック図で示している。但
し、当業者には明らかなように、本発明はその範囲内
で、別の種類のレーザシステムをポンピングする場合に
も適用できる。
の用途の一例としてはレーザシステム用のポンプ源が挙
げられる。例えば図3は、本発明を固体レーザのポンプ
源として使用する方法をブロック図で示している。但
し、当業者には明らかなように、本発明はその範囲内
で、別の種類のレーザシステムをポンピングする場合に
も適用できる。
【0022】図3では、ドープされた固体レーザ材料か
らなるバー30と出力カップラ32とがレーザキャビテ
ィ34を形成している。当業者には明らかなように、レ
ーザキャビティ34の端部はバー30の面上の高反射率
コーティングであり得る。レーザダイオード放射線が結
合された光ファイバ束36は、当業者に公知のように、
出力カップラ38内で終結する。光ファイバ束36から
の放射線の光路上には、出力カップラ38の表面から距
離4fをおき且つレーザキャビティ34の一端を構成す
るバー30の面から距離4f/3をおいた地点に、焦点
距離fの結像レンズ40が配置されている。
らなるバー30と出力カップラ32とがレーザキャビテ
ィ34を形成している。当業者には明らかなように、レ
ーザキャビティ34の端部はバー30の面上の高反射率
コーティングであり得る。レーザダイオード放射線が結
合された光ファイバ束36は、当業者に公知のように、
出力カップラ38内で終結する。光ファイバ束36から
の放射線の光路上には、出力カップラ38の表面から距
離4fをおき且つレーザキャビティ34の一端を構成す
るバー30の面から距離4f/3をおいた地点に、焦点
距離fの結像レンズ40が配置されている。
【0023】当業者には明らかなように、図3に示した
構造は末端でポンピングされるキャビティ構造である
が、この配列はほんの少し再配列するだけで、レーザキ
ャビティの側方ポンピングにも簡単に使用できる。
構造は末端でポンピングされるキャビティ構造である
が、この配列はほんの少し再配列するだけで、レーザキ
ャビティの側方ポンピングにも簡単に使用できる。
【0024】本発明の好ましい実施例を開示してきた。
図面と一緒の開示から、当業者は特許請求の範囲によっ
てのみ制限される発明の範囲を逸脱することなく、特定
的に記載した実施例に変更及び修正をすることが可能で
ある。
図面と一緒の開示から、当業者は特許請求の範囲によっ
てのみ制限される発明の範囲を逸脱することなく、特定
的に記載した実施例に変更及び修正をすることが可能で
ある。
【図1】レーザダイオードバーからの出力を光ファイバ
束に結合するための本発明の配列を示す斜視図である。
束に結合するための本発明の配列を示す斜視図である。
【図2】本発明を適用した装置におけるファイバ束から
の出力をファイバ束への入力の関数として示すグラフで
ある。
の出力をファイバ束への入力の関数として示すグラフで
ある。
【図3】レーザシステムのポンプ源として使用した本発
明の実施例のブロック図である。
明の実施例のブロック図である。
10 レーザダイオードバー
12,14,16 エミッタ
18,20,22 光ファイバ
24 光ファイバ束
26 マイクロレンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 マーク・エス・キアーステイード
アメリカ合衆国、カリフオルニア・95148、
サン・フオゼイ、ステイーブンズ・コー
ト・3133
Fターム(参考) 2H037 AA01 BA03 CA12 DA03 DA04
DA05
5F072 AB00 AK01 KK01 KK06 PP07
YY20
5F073 AB05 AB27 AB28 AB29 BA09
Claims (24)
- 【請求項1】 複数のエミッタ領域を有するレーザダイ
オードバーと、 光ファイバからなるマイクロレンズであって、該マイク
ロレンズから該マイクロレンズの焦点距離1つ分にほぼ
等しい距離をおいて配置され、且つ該マイクロレンズに
光学的に結合されるべき前記エミッタ領域からの放射線
の放出路と実質的に直交する軸線を有し且つこの放出路
上に配置されているマイクロレンズと、 前記レーザダイオードバーのエミッタ領域の数に等しい
複数の光ファイバであって、前記エミッタ領域の各々か
らの放射線が前記ファイバの各々に光学的に結合される
ように前記マイクロレンズに関して軸線上に配向された
複数の光ファイバとの組合わせ体。 - 【請求項2】 前記マイクロレンズが実質的に円形の断
面を有し、前記エミッタ領域の側方寸法より約20%〜
50%大きい直径を有する請求項1に記載の組合わせ
体。 - 【請求項3】 前記マイクロレンズが、選択した球面収
差を補正するように選択された形状の断面を有し、突合
わせ結合されるファイバとほぼ同じ大きさの有効口径を
もち、且つダイオードバーのエミッタの出力面から焦点
距離1つ分にほぼ等しい距離をおいて配置されている請
求項1に記載の組合わせ体。 - 【請求項4】 前記光ファイバの直径が前記円筒形マイ
クロレンズの直径とほぼ同じであるように選択されてい
る請求項2に記載の組合わせ体。 - 【請求項5】 前記光ファイバの開口数がダイオードの
低開口数方向の開口数とほぼ同じであるように選択され
ている請求項1に記載の組合わせ体。 - 【請求項6】 前記光ファイバの開口数が約0.1〜
0.2の範囲で選択されている請求項5に記載の組合わ
せ体。 - 【請求項7】 前記マイクロレンズが光ファイバである
請求項1に記載の組合わせ体。 - 【請求項8】 前記円筒形マイクロレンズが反射防止コ
ーティングを備えている請求項2に記載の組合わせ体。 - 【請求項9】 前記複数の光ファイバの遠い方の端部に
集束レンズを含んでいる請求項1に記載の組合わせ体。 - 【請求項10】 複数のエミッタ領域を有するレーザダ
イオードバーと、 光ファイバからなるマイクロレンズであって、前記エミ
ッタ領域からの放射線の放出路上に配置され、且つ前記
エミッタ領域からほぼR(2−n)/2(n−1)[式
中、Rはマイクロレンズの半径であり、nはマイクロレ
ンズの屈折率である]に等しい距離をおいて配置されて
いる円筒形マイクロレンズと、 前記レーザダイオードバーのエミッタ領域の数に等しい
複数の光ファイバであって、前記エミッタ領域の各々か
らの放射線が前記ファイバの各々に光学的に結合される
ように前記マイクロレンズに関して軸線上に配向された
複数の光ファイバとの組合わせ体。 - 【請求項11】 前記マイクロレンズが実質的に円形の
断面を有し、前記エミッタ領域の側方寸法より約20%
〜50%大きい直径を有する請求項10に記載の組合わ
せ体。 - 【請求項12】 前記マイクロレンズが、選択した球面
収差を補正するように選択された形状の断面を有し、結
合される光ファイバの直径とほぼ同じ大きさの有効直径
をもっている請求項10に記載の組合わせ体。 - 【請求項13】 前記光ファイバの直径が前記円筒形マ
イクロレンズの直径とほぼ同じであるように選択されて
いる請求項10に記載の組合わせ体。 - 【請求項14】 前記光ファイバの開口数がダイオード
の低開口数方向の開口数とほぼ同じであるように選択さ
れている請求項10に記載の組合わせ体。 - 【請求項15】 前記光ファイバの開口数が約0.1〜
0.2の範囲で選択されている請求項13に記載の組合
わせ体。 - 【請求項16】 前記光ファイバが矩形断面を有し、前
記エミッタ領域の放出面よりやや大きい幅を有し、且つ
約30〜50ミクロンの長さを有する請求項10に記載
の組合わせ体。 - 【請求項17】 前記マイクロレンズが反射防止コーテ
ィングを備えている請求項10に記載の組合わせ体。 - 【請求項18】 前記複数の光ファイバの遠い方の端部
に集束レンズを含んでいる請求項10に記載の組合わせ
体。 - 【請求項19】 アクチブ(active)レーザ媒質
を含むキャビティ(cavity)形成手段と、 複数のエミッタ領域を有するレーザダイオードバーと、 光ファイバからなるマイクロレンズであって、該マイク
ロレンズから該マイクロレンズの焦点距離1つ分にほぼ
等しい距離をおいて配置され、且つ該マイクロレンズに
光学的に結合されるべき前記エミッタ領域からの放射線
の放出路と実質的に直交する軸線を有し且つこの放出路
上に配置されているマイクロレンズと、 前記レーザダイオードバーのエミッタ領域の数に等しい
複数の光ファイバであって、各光ファイバが第1の端部
及び第2の端部を有し、第1の端部の各々が、前記エミ
ッタ領域の各々からの放射線が前記ファイバの各々に光
学的に結合されるように前記マイクロレンズに関して軸
線上に配向されており、前記各光ファイバの第2の端部
が1つの束にまとめられている複数の光ファイバと、 前記束からの放射線を前記レーザキャビティに光学的に
結合する手段とを含んでいるダイオードポンピング型レ
ーザ装置。 - 【請求項20】 アクチブレーザ媒質を含むキャビティ
形成手段と、 複数のエミッタ領域を有するレーザダイオードバーと、 光ファイバからなるマイクロレンズであって、該マイク
ロレンズから該マイクロレンズの焦点距離1つ分にほぼ
等しい距離をおいて配置され、且つ該マイクロレンズに
光学的に結合されるべき前記エミッタ領域からの放射線
の放出路と実質的に直交する軸線を有し且つこの放出路
上に配置されているマイクロレンズと、 前記レーザダイオードバーのエミッタ領域の数に等しい
複数の光ファイバであって、各光ファイバが第1の端部
及び第2の端部を有し、第1の端部の各々が、前記エミ
ッタ領域の各々からの放射線が前記ファイバの各々に光
学的に結合されるように前記マイクロレンズに関して軸
線上に配向されており、前記各光ファイバの第2の端部
が1つの束にまとめられている複数の光ファイバと、 前記束からの放射線を前記レーザキャビティの一端に光
学的に結合する手段とを含んでいるダイオードポンピン
グ型レーザ装置。 - 【請求項21】 両端を有するレーザキャビティ内に配
置されたアクチブ固体レーザ材料からなるバーであっ
て、その面の1つが前記両端のうち第1の端部を構成し
ているバーと、 複数のエミッタ領域を有するレーザダイオードバーと、 光ファイバからなるマイクロレンズであって、該マイク
ロレンズから該マイクロレンズの焦点距離1つ分にほぼ
等しい距離をおいて配置され、且つ該マイクロレンズに
光学的に結合すべき前記エミッタ領域からの放射線の放
出路と実質的に直交する軸線を有し且つこの放出路上に
配置されているマイクロレンズと、 前記レーザダイオードバーのエミッタ領域の数に等しい
複数の光ファイバであって、各光ファイバが第1の端部
及び第2の端部を有し、第1の端部の各々が、前記エミ
ッタ領域の各々からの放射線が前記ファイバの各々に光
学的に結合されるように前記マイクロレンズに関して軸
線上に配向されており、前記各光ファイバの第2の端部
が1つの束にまとめられている複数の光ファイバと、前
記束からの放射線を前記レーザキャビティの前記第1の
端部に光学的に結合する手段とを含んでいるダイオード
ポンピング型レーザ装置。 - 【請求項22】 レーザダイオードエミッタ領域の出力
を光ファイバの端部に結合する方法であって、 前記レーザダイオードからR(2−n)/2(n−1)
[式中、Rはマイクロレンズの半径であり、nはマイク
ロレンズの屈折率である]にほぼ等しい距離をおいて位
置し、前記エミッタ領域の側方寸法より約20%〜50
%大きい直径を有する光ファイバからなるマイクロレン
ズに前記レーザダイオードエミッタ領域の出力放射線を
光学的に結合し、 前記マイクロレンズの直径にほぼ等しい直径を有し、且
つ前記レーザダイオードの前記エミッタ領域の低方向に
おける開口数とほぼ同じ開口数を有する光ファイバの端
部を前記マイクロレンズにできるだけ近付けて配置し
て、この光ファイバの端部に前記マイクロレンズの出力
放射線を光学的に結合するステップを含む方法。 - 【請求項23】 光ファイバ束の形態にまとめられた前
記複数の光ファイバの遠い方の端部に集束レンズを光学
的に結合するステップも含む請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 複数のレーザダイオードのエミッタ領
域の出力を光ファイバ束に結合する方法であって、 前記各エミッタ領域からd=R(2−n)/2(n−
1)[式中、Rはマイクロレンズの半径であり、nはマ
イクロレンズの屈折率である]にほぼ等しい距離をおい
て位置し、前記エミッタ領域の側方寸法より約20%〜
50%大きい直径を有する光ファイバからなるマイクロ
レンズの種々の領域に各エミッタ領域の出力放射線を光
学的に結合し、 各々が前記マイクロレンズの直径にほぼ等しい直径を有
し且つ前記レーザダイオードの前記エミッタ領域の低方
向における開口数とほぼ同じ開口数を有する複数の光フ
ァイバの各端部を前記マイクロレンズにできるだけ近付
けて配置してこれらの各端部に各エミッタ領域の出力に
対応する前記マイクロレンズの出力放射線を別個に光学
的に結合するステップを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/614,437 US5127068A (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Apparatus for coupling a multiple emitter laser diode to a multimode optical fiber |
US614437 | 1990-11-16 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3323754A Division JPH0593828A (ja) | 1990-11-16 | 1991-11-12 | 多重エミツタレーザダイオードをマルチモード光フアイバに結合するための装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003035849A true JP2003035849A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=24461267
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3323754A Pending JPH0593828A (ja) | 1990-11-16 | 1991-11-12 | 多重エミツタレーザダイオードをマルチモード光フアイバに結合するための装置 |
JP2002168470A Pending JP2003035849A (ja) | 1990-11-16 | 2002-06-10 | 多重エミッタレーザダイオードをマルチモード光ファイバに結合するための装置 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3323754A Pending JPH0593828A (ja) | 1990-11-16 | 1991-11-12 | 多重エミツタレーザダイオードをマルチモード光フアイバに結合するための装置 |
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Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0486175B1 (ja) |
JP (2) | JPH0593828A (ja) |
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