JP2006284856A - Multiplexing module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のレーザからの出射光を重畳させて1個の光ファイバに入射させる合波モジュールに係り、特に個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリング可能な合波モジュールに関するものである。 The present invention relates to a multiplexing module that superimposes light emitted from a plurality of lasers and makes the light incident on a single optical fiber, and more particularly to a multiplexing module that can monitor the physical characteristics of light emitted from individual lasers. is there.
複数のレーザからの出射光を重畳させて1個の光ファイバに入射させ、高輝度ファイバ出力を得る合波モジュールが提案されている。合波モジュールは例えば、複数のレーザが配列された光源アレイと、光源アレイから出射された光束群をレーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、コリメートレンズアレイから出射された光束群を一括して集光する集光レンズと、集光レンズにより集光された光束群が重畳状態で入射する光ファイバとから概略構成される。 A multiplexing module has been proposed in which light emitted from a plurality of lasers is superimposed and incident on one optical fiber to obtain a high-intensity fiber output. The multiplexing module includes, for example, a light source array in which a plurality of lasers are arrayed, a collimating lens array that converts a light beam group emitted from the light source array into a parallel light beam for each light beam emitted from the laser, and a light beam emitted from the collimating lens array. It is generally composed of a condensing lens for condensing the group collectively and an optical fiber on which the light flux group collected by the condensing lens is incident in a superimposed state.
合波モジュールでは、光ファイバに入射する光の光量等の物理特性が経時的に略一定であることが好ましい。従来は例えば、集光レンズと光ファイバとの間に受光素子を配置して光源アレイ全体の出射光量を検出し、この光量が略一定となるように光源アレイをなす1個又は複数のレーザの出射光量を調整するフィードバック制御がなされている。しかしながら、かかるモニタリングでは制御が極めて困難であり、複雑な制御回路等を必要とし制御精度にも限界がある。また、受光素子を配置している間は光ファイバへの光入射が遮断されるため、モジュールをオフ状態とせざるを得ず、リアルタイム検出もできない。 In the multiplexing module, it is preferable that physical characteristics such as the amount of light incident on the optical fiber are substantially constant over time. Conventionally, for example, a light receiving element is disposed between a condensing lens and an optical fiber to detect the amount of light emitted from the entire light source array, and one or more lasers forming the light source array so that the amount of light is substantially constant. Feedback control for adjusting the amount of emitted light is performed. However, such monitoring is extremely difficult to control, requires a complicated control circuit and the like, and has limited control accuracy. Further, since the light incident on the optical fiber is blocked while the light receiving element is disposed, the module must be turned off, and real-time detection cannot be performed.
光ファイバに入射する光の物理特性を経時的に略一定に制御するには、個々のレーザからの出射光の物理特性をリアルタイムにモニタリングし、個々のレーザからの出射光を各々略一定に制御することが好ましい。 To control the physical characteristics of the light incident on the optical fiber over time, monitor the physical characteristics of the light emitted from the individual lasers in real time and control the light emitted from the individual lasers to be substantially constant. It is preferable to do.
合波モジュールの光量モニタリングに関しては、(1)個々のレーザの後方に受光素子を配置してレーザ後方出射光を検出することで、個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリングする(特許文献1)、(2)集光レンズと光ファイバとの間に受光素子を配置し、複数のレーザを時間順次に点灯して個々のレーザからの出射光の物理特性をモニタリングする(特許文献2)等が提案されている。
特許文献1に記載の合波モジュールは、レーザの後方に漏れる後方出射光の物理特性を検出するものであり、光ファイバに入射する本来検出したい前方出射光の物理特性を直接検出するものではない。かかる合波モジュールでは、後方出射光と前方出射光の物理特性の傾向が必ずしも一致する訳ではないため、検出精度が良好ではない。また、個々のレーザごとに受光素子を設ける必要があり、合波モジュール全体の小型化も難しい。
The multiplexing module described in
特許文献2に記載の合波モジュールは、光量モニタリングを行う際には複数のレーザを時間順次点灯する必要があり、検出や制御に時間がかかってしまう。また、リアルタイムモニタリングもできない。
In the multiplexing module described in
特許文献2に記載の合波モジュールの構成を変更して、集光レンズと光ファイバとの間ではなく光源アレイと集光レンズとの間に受光素子アレイを配置することも考えられる。この場合には、個々のレーザからの光束が重畳していない状態で光量を検出するため、複数のレーザを同時点灯しても個々のレーザからの光束を独立検出することが可能である。しかしながら、集光前の光束群の径は大きくそれに合わせて受光素子アレイを大きくする必要があり、合波モジュール全体の小型化が難しい。また、リアルタイム検出ができない点も変わりない。
It is also conceivable to change the configuration of the multiplexing module described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出し、リアルタイムモニタリングも可能な合波モジュールを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a multiplexing module that can easily and accurately detect physical characteristics such as the amount of light emitted from each laser and can also perform real-time monitoring. It is the purpose.
本発明の第1の合波モジュールは、複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記集光レンズと前記光ファイバとの間に、前記光束群を前記光ファイバ側に一部透過すると共に前記光ファイバと異なる側に一部反射するハーフミラーが設けられており、
前記光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、前記ハーフミラーにより反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とするものである。
A first multiplexing module of the present invention includes a light source array in which a plurality of lasers are arranged, a collimating lens array that converts a light beam group emitted from the light source array into a parallel light beam for each light beam emitted from the laser, In a multiplexing module comprising: a condensing lens that collectively collects the light flux groups emitted from the collimating lens array; and an optical fiber on which the light flux groups collected by the condensing lens are incident in a superimposed state ,
Between the condensing lens and the optical fiber, a half mirror that partially transmits the light flux group to the optical fiber side and partially reflects to the side different from the optical fiber is provided,
The light flux group reflected by the half mirror is received at a position optically non-equivalent to the light incident surface of the optical fiber, and the physical characteristics of the light fluxes from the individual lasers forming the light flux group are detected. A light receiving element array including a plurality of light receiving elements is provided.
本発明の第1の合波モジュールにおいては、前記受光素子アレイは前記光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置からの光学距離zが下記式(1)又は(2)を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されることが好ましい。 In the first multiplexing module of the present invention, the light receiving element array has a position where an optical distance z from a position optically equivalent to the light incident surface of the optical fiber satisfies the following formula (1) or (2): And the pitch of the plurality of light receiving elements forming the light receiving element array is preferably set to be approximately equal to the pitch of the light beams from the individual lasers when entering the light receiving element array.
本発明の第1の合波モジュールにおいて、「光学距離zの±」は、受光素子アレイが光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置より集光レンズ側にある場合を「−」、その反対側にある場合を「+」と定義する。
本発明の第2の合波モジュールは、複数のレーザが配列された光源アレイと、該光源アレイから出射された光束群を前記レーザからの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイと、該コリメートレンズアレイから出射された前記光束群を一括して集光する集光レンズと、該集光レンズにより集光された前記光束群が重畳状態で入射する光ファイバとを備えた合波モジュールにおいて、
前記光ファイバは、光入射面が光軸に対して斜めとされ、かつ該光入射面が前記光束群を一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされたものであり、前記光入射面により反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とするものである。
A second multiplexing module of the present invention includes a light source array in which a plurality of lasers are arranged, a collimating lens array that converts a light beam group emitted from the light source array into a parallel light beam for each emitted light beam from the laser, In a multiplexing module comprising: a condensing lens that collectively collects the light flux groups emitted from the collimating lens array; and an optical fiber on which the light flux groups collected by the condensing lens are incident in a superimposed state ,
The optical fiber has a light incident surface that is inclined with respect to the optical axis, and the light incident surface is a half mirror surface that partially transmits and partially reflects the light flux group. A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements for receiving the light flux group reflected by the surface and detecting the physical characteristics of the light fluxes from the individual lasers forming the light flux group is provided. It is.
本発明の第2の合波モジュールにおいては、前記受光素子アレイは前記光ファイバの前記光入射面からの光学距離zが下記式(2)を充足する位置に配置され、かつ該受光素子アレイをなす前記複数の受光素子のピッチが該受光素子アレイに入射する時点の個々の前記レーザからの前記光束のピッチに略等しく設定されることが好ましい。
(式中、λはレーザ出射光の中心波長、w0は光ファイバの光入射面における光束の最小径を各々示す。) (In the formula, λ represents the center wavelength of the laser beam, and w 0 represents the minimum diameter of the light beam on the light incident surface of the optical fiber.)
本発明の第1の合波モジュールでは、集光レンズと光ファイバとの間にハーフミラーを設けて光束群を光ファイバと異なる側に一部反射させ、光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、ハーフミラーにより反射された光束群を受光し、光束群をなす個々のレーザからの光束の物理特性を各々検出する受光素子アレイを設ける構成としている。 In the first multiplexing module of the present invention, a half mirror is provided between the condensing lens and the optical fiber so that the light beam group is partially reflected on the side different from the optical fiber, and optically incident on the light incident surface of the optical fiber. A light receiving element array that receives the light flux group reflected by the half mirror and detects the physical characteristics of the light fluxes from the individual lasers forming the light flux group is provided at non-equivalent positions.
かかる構成では、光源アレイから出射された同じ光束群を光ファイバと受光素子アレイに分けて入射させるため、光ファイバ内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイによる物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。 In such a configuration, since the same light flux group emitted from the light source array is incident on the optical fiber and the light receiving element array, the physical characteristics can be detected by the light receiving element array without stopping the light incident into the optical fiber. It can be implemented and real-time detection is possible.
受光素子アレイは、光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザからの光束の少なくとも光束中心が完全分離される位置に設ける構成としているので、1個の受光素子アレイによって個々のレーザからの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイは光束群が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイとして大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。 Since the light receiving element array is provided at a position optically non-equivalent to the light incident surface of the optical fiber, that is, at a position where at least the light beam center of each light beam is completely separated, one light receiving element array is provided. Therefore, the light beams from the individual lasers can be independently detected with high accuracy. Since the light receiving element array does not completely overlap the light beam group but can be arranged at a position where light is condensed to some extent, it is not necessary to use a large light receiving element array, and the entire module can be downsized.
本発明の第2の合波モジュールは、集光レンズと光ファイバとの間にハーフミラーを設ける代わりに、光ファイバの光入射面をハーフミラー面としたものである。かかる合波モジュールにおいては、光源アレイから出射された同じ光束群を光ファイバ内と受光素子アレイに分けて入射させるため、光ファイバ内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイによる物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。 In the second multiplexing module of the present invention, the light incident surface of the optical fiber is a half mirror surface instead of providing a half mirror between the condenser lens and the optical fiber. In such a multiplexing module, the same luminous flux group emitted from the light source array is divided and made incident on the optical fiber and the light receiving element array, so that the light incident on the optical fiber is not stopped and the physical operation by the light receiving element array is stopped. Characteristics can be detected and real-time detection is possible.
本発明の第2の合波モジュールでは、受光素子アレイは必然的に光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザからの光束の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、1個の受光素子アレイによって個々のレーザからの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイは光束群が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイとして大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。 In the second multiplexing module of the present invention, the light receiving element array is inevitably optically non-equivalent to the light incident surface of the optical fiber, that is, a position where at least the light beam center of each light beam is completely separated. Therefore, the light beams from the individual lasers can be independently and accurately detected with a single light receiving element array. Since the light receiving element array does not completely overlap the light beam group but can be arranged at a position where light is condensed to some extent, it is not necessary to use a large light receiving element array, and the entire module can be downsized.
「第1実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第1実施形態の合波モジュールの構成について説明する。本実施形態には、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性をリアルタイム検出する機構が備えられている。図1(a)は合波モジュールの全体図であり、図1(b)〜(d)は合波モジュールをなす集光レンズと光ファイバと受光素子アレイの光入射面及び入射光束群を各々示す平面図である((b)〜(d)は異なる縮尺で図示してある。)。
“First Embodiment”
A configuration of a multiplexing module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is provided with a mechanism for detecting in real time physical characteristics such as the amount of light emitted from each laser. FIG. 1A is an overall view of the multiplexing module, and FIGS. 1B to 1D show the condensing lens, the optical fiber, the light incident surface of the light receiving element array, and the incident light beam group forming the multiplexing module, respectively. (B) to (d) are shown in different scales.
図1(a)に示す如く、本実施形態の合波モジュール1は、複数のレーザ11が配列された光源アレイ10と、光源アレイ10から出射された光束群LGをレーザ11からの出射光束ごとに平行光束とするコリメートレンズアレイ20と、コリメートレンズアレイ20から出射された光束群LGを一括して集光する集光レンズ30と、集光レンズ30により集光された光束群LGが重畳状態で入射する光ファイバ40とから概略構成されている。
As shown in FIG. 1A, the
レーザ11としては特に制限なく、GaN系(370〜450nm)、AlGaInP系(580〜690nm)、InGaP系(650〜1000nm)、AlGaAs系(700〜1000nm)、GaAsP系(700〜1000nm)、InGaAs系(1000〜3500nm)、InAsP系(1000〜3500nm)等の半導体レーザ等が挙げられる。()内の数字は発振波長域を示す。
The
光源アレイ10における複数のレーザ11の配列態様は制限なく、本実施形態ではレーザ11を図示上下方向に7個配列した態様について図示してある。図中、光束群LGをなす個々のレーザ11からの光束には符号L1、L2、・・・、L7を付してある。また、各光束形状はレーザ11の配列方向(図示上下方向)が短軸で図示奥行き方向が長軸である楕円状の場合について図示してある。
The arrangement mode of the plurality of
コリメートレンズアレイ20は、複数のレーザ11に対応した個数及びピッチで配列され、光入射面及び光出射面が凸面である複数のコリメートレンズ21が一体化したレンズアレイである。コリメートレンズアレイ20から出射された光束L1〜L7はいずれも平行光束となり、かつ光束L1〜L7の光軸が互いに平行となる。図1(b)に示す如く、コリメートレンズアレイ20から出射され集光レンズ30に入射する光束L1〜L7は完全分離した状態にある。集光レンズ30の光入射面30sに入射する各光束L1〜L7の短軸径(最小径)wxは例えば数mmオーダーである。集光レンズ30は、コリメートレンズアレイ20と略同一の大きさを有する、光入射面及び光出射面が凸面のレンズであり、集光レンズ30の焦点距離若しくはその近傍に光ファイバ40の光入射面40sが配置されている。
The
光ファイバ40としては特に制限なく、ガラスファイバ(石英等)とプラスチックファイバ((メタ)アクリル系等)のいずれのタイプも使用できる。光ファイバ40としては、図1(c)に示す如く、コア材41とクラッド材42とが同心円状に積層されたシングルコアタイプのものが好ましく使用できる。クラッド材42の外周側には必要に応じて保護材(図示略)等が積層される。コア材41とクラッド材42の屈折率分布は任意であり、ステップインデックス型とグレーデッドインデックス型のいずれのタイプも使用できる。伝送モードも任意であり、シングルモードとマルチモードのいずれのタイプも使用できる。図1(c)に示す如く、本実施形態では、光束L1〜L7が互いに重畳した状態で、光ファイバ40のコア材41に入射するよう構成されている。光ファイバ40の光入射面40sにおける光束L1〜L7の最小径w0は例えば数十μmオーダーである。
The
本実施形態では、集光レンズ30と光ファイバ40との間にハーフミラー50が設けられており、光束群LGを光ファイバ40側に一部透過すると共に光ファイバ40と異なる側に一部反射するよう、ハーフミラー50の設置角度が設定されている。ハーフミラー50の光反射率は制限なく、光ファイバ40への入射光量を充分に確保しつつ、後記受光素子アレイ60による物理特性の検出が精度よく実施できる範囲内で設計される。
In the present embodiment, a
本実施形態にはさらに、光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置に、ハーフミラー50により反射された光束群LGを受光し、光束群LGをなす個々のレーザ11からの光束L1〜L7の物理特性を各々検出する受光素子アレイ60が設けられている。受光素子アレイ60により検出する物理特性は制限なく、光量やノイズ等が挙げられる。光量を検出する受光素子アレイ60としてはフォトダイオードアレイ等が挙げられる。
In the present embodiment, the light beam group LG reflected by the
本実施形態において、受光素子アレイ60は、ハーフミラー50から見て光ファイバ40の光入射面40sと光学的に等価な位置51(光束群LGが収束する位置、収束点)よりも遠い位置に設けられている。すなわち、ハーフミラー50により反射された光束群LGは、光ファイバ40の光入射面40sと光学的に等価な位置51で収束された後、受光素子アレイ60に入射するようになっている。位置51における光束群LGの収束状態は図1(c)と同様である。
In the present embodiment, the light receiving
受光素子アレイ60は、ハーフミラー50から見て光ファイバ40の光入射面40sと光学的に等価な位置51よりも近い位置に設けることもできる。ただし、かかる構成では、集光レンズ30から光ファイバ40に向かう光束群LGの受光素子アレイ60による検出への影響が無視できなくなる恐れがあるため、上記構成がより好ましい。
The light
図1(c)に示す如く、受光素子アレイ60は、光入射面60sにレーザ11の個数に対応した個数のスリット(受光部)61が開口されており、個々のスリット61に入射した光の物理特性を各々検出する複数の受光素子(図示略)が備えられている。隣接するスリット61、61間は受光が行われない不感帯62である。
As shown in FIG. 1C, in the light receiving
受光素子アレイ60は光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置に設けられているので、個々のレーザ11からの光束L1〜L7は、少なくとも光束中心が完全分離された状態で受光素子アレイ60に入射する。この際、隣り合う光束L1〜L7同士は一部重り合っていてもよい。光束L1〜L7は各々異なるスリット61に受光されその物理特性が検出されるよう、受光素子アレイ60のスリット61の開口幅dとピッチpが設計されている。
Since the light receiving
光束L1〜L7を高精度に独立検出するには、ある特定のスリット61に着目した場合の隣接するスリット61で検出する光の回折による漏れ込み量(クロストーク)を考慮して、受光素子アレイ60の位置、スリット61の開口幅dとピッチp等を設計することが好ましい。スリット61のピッチ(受光素子のピッチ)pは、受光素子アレイ60に入射する時点の個々のレーザ11からの光束L1〜L7のピッチに略等しく設定することが好ましい。
In order to independently detect the light beams L1 to L7 with high accuracy, a light receiving element array is considered in consideration of a leakage amount (crosstalk) due to diffraction of light detected by an
本発明者は、受光素子アレイ60の光ファイバ40の光入射面40sと光学的に等価な位置51からの光学距離zが下記式(1)又は(2)を充足することで、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束L1〜L7を高精度に独立検出できることを見出している。
収束点51における光束L1〜L7の最小径は、光ファイバ40の光入射面40sにおける光束L1〜L7の最小径と同一であるので、同じ符号(w0)を付してある。
Since the minimum diameters of the light beams L1 to L7 at the
以下、式の根拠について詳細に説明する。 Hereinafter, the basis of the formula will be described in detail.
光束L1〜L7が完全に分離されていると仮定すると、収束点51から光学距離zの位置における光束の最小径wlは下記式(3)で表される。wlはzの絶対値に比例して大きくなる。
Assuming that the light beams L1 to L7 are completely separated, the minimum diameter w 1 of the light beam at the position of the optical distance z from the
実際には、集光レンズ30を透過した光束群LGは、光ファイバ40から離れた位置では各光束L1〜L7が完全に分離した状態にあり、光ファイバ40の光入射面40sの近傍では回折の影響を受けて光束L1〜L7の最小径がwlよりも大きくなり、隣接する光束が重なり合う。回折の影響を考慮すると、収束点51から光学距離zの位置における光束の最小径wdは下記式(4)で表される。
例えば、レーザ11として窒化ガリウム半導体レーザ(λ=405nm)を用いる場合、光ファイバ40の光入射面40sにおける光束L1〜L7の最小径w0を10μmとすると、収束点51からの光学距離zに対する回折を考慮しない光束の最小径wlと回折を考慮した光束の最小径wdは、図2(a)に示すものとなる。また、wdのwlに対する比η(wd/wl)は、図2(b)に示すものとなる。図中、w及びzの単位は「mm」である。光学距離zの絶対値が大きくなる程回折の影響が小さくなり、wdはwlに近づく。zが「−」の場合について図示してあるが、「+」側も同様である。
For example, when a gallium nitride semiconductor laser (λ = 405 nm) is used as the
光束L1〜L7のピッチは、回折を考慮しないwlと同様に光学距離zに対して比例して変化する。光ファイバ40に複数のレーザ11の光束L1〜L7を効率よく取り込むためには、光束L1〜L7はできるだけ隙間なく並べられることが好ましい。収束点51から光学距離zの位置における光束L1〜L7のピッチは好ましくは2×wl程度に設定される。
Pitch of the light beam L1~L7 varies proportionally with respect to not consider diffraction w l as well as optical distance z. In order to efficiently take in the light beams L1 to L7 of the plurality of
図2に示す如く、光学距離zが収束点51の近傍では、ηの値が大きくしかもzの微小変化に対するηの変動量が大きくなっている。このことは、ある特定のスリット61に着目した場合の隣接するスリット61で検出する光の回折による漏れ込み量(クロストーク)が大きくしかもその量も変動しやすく、高精度測定が難しいことを意味している。
As shown in FIG. 2, when the optical distance z is in the vicinity of the
図示する例では、η=wd/wlが1.2以下において、クロストークが小さくzに対する変動量も小さくなっている。すなわち、wd/wlが下記式(5)を充足するにようにすればよい。
式(3)〜(5)から、η=wd/wlが1.2以下を充足する光学距離zの式(1)及び(2)が求められる。すなわち、光学距離zが上記式(1)又は(2)を充足することで、η=wd/wlが1.2以下の範囲内で測定を行うことができ、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束L1〜L7を高精度に独立検出することができる。 From Expressions (3) to (5), Expressions (1) and (2) of the optical distance z satisfying η = w d / wl of 1.2 or less are obtained. That is, when the optical distance z satisfies the above formula (1) or (2), measurement can be performed within a range where η = w d / wl is 1.2 or less, and the influence of crosstalk is sufficient. The light beams L1 to L7 can be independently detected with high accuracy.
本実施形態の合波モジュール1には、受光素子アレイ60の検出結果に基づいて個々のレーザ11の出力等を自動調整し、個々のレーザ11からの出射光の光量等の物理特性を経時的に略均一に制御する制御機構(図示略)が備えられていることが好ましい。
The
本実施形態の合波モジュール1は以上のように構成されている。
The
本実施形態の合波モジュール1では、集光レンズ30と光ファイバ40との間にハーフミラー50を設けて光束群LGを光ファイバ40と異なる側に一部反射させ、光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置に、ハーフミラー50により反射された光束群LGを受光し、光束群LGをなす個々のレーザ11からの光束L1〜L7の物理特性を各々検出する受光素子アレイ60を設ける構成としている。
In the
かかる構成では、光源アレイ10から出射された同じ光束群LGを光ファイバ40と受光素子アレイ60に分けて入射させるため、光ファイバ40内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイ60による物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
In such a configuration, the same light beam group LG emitted from the
受光素子アレイ60は、光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ11からの光束L1〜L7の少なくとも光束中心が完全分離される位置に設ける構成としているので、1個の受光素子アレイ60によって個々のレーザ11からの光束L1〜L7を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイ60は光束群L1〜L7が完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイ60として大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
The light
以上のように、本実施形態の合波モジュール1によれば、個々のレーザ11からの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出でき、リアルタイムモニタリングも可能となる。
As described above, according to the
「第2実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第2実施形態の合波モジュールの構成について説明する。図3は第1実施形態の図1(a)に対応する全体図である。本実施形態も、第1実施形態と同様、個々のレーザからの出射光の光量等の物理特性をリアルタイム検出する機構を備えたものであり、第1実施形態と同じ参照符号には同じ符号を付し、説明を省略する。
“Second Embodiment”
A configuration of a multiplexing module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an overall view corresponding to FIG. 1A of the first embodiment. As in the first embodiment, this embodiment also includes a mechanism for detecting physical characteristics such as the amount of light emitted from each laser in real time, and the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same reference numerals. The description is omitted.
本実施形態の合波モジュール2は、第1実施形態と同様、光源アレイ10とコリメートレンズアレイ20と集光レンズ30と光ファイバ40とから概略構成されている。本実施形態が第1実施形態と異なる点は、ハーフミラー50が設けられておらず、光ファイバ40の光入射面40sがハーフミラー面とされている点である。
Similar to the first embodiment, the
詳細には、光ファイバ40は、光入射面40sが光軸CLに対して斜めとされ、光入射面40sが光束群LGを一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされている。光入射面40sにはハーフミラー特性を示す誘電体多層膜等のコーティングが施されている。また、一般の光ファイバの光入射面には通常光反射を防止する反射防止膜がコーティングされているが、この反射防止膜を除去するだけでも、ハーフミラー面とすることができる。
Specifically, the
本実施形態には、光ファイバ40の光入射面40sにより反射された光束群LGを受光し、光束群LGをなす個々のレーザ11からの光束L1〜L7の光量等の物理特性を各々検出する受光素子アレイ60が設けられている。
In the present embodiment, the light beam group LG reflected by the
本実施形態では、光ファイバ40の光入射面40sをハーフミラー面として、光束群LGを光ファイバ40内に一部透過すると共に一部反射する構成とし、光源アレイ10から出射された同じ光束群LGを光ファイバ40内と受光素子アレイ60に分けて入射させる構成としている。かかる構成では、受光素子アレイ60は必然的に光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ11からの光束L1〜L7の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、1個の受光素子アレイ60によって個々のレーザ11からの光束を独立検出することができる。
In the present embodiment, the
受光素子アレイ60の構成及び受光素子アレイ60に入射する光束群LGの様子は第1実施形態と同様である(図1(d)参照)。すなわち、受光素子アレイ60の光入射面60sには、レーザ11の個数に対応した個数のスリット61が開口されており、光束L1〜L7は各々異なるスリット61に受光されその物理特性が検出されるよう、受光素子アレイ60のスリット61の開口幅dとピッチpが設計されている。
The configuration of the light
第1実施形態と同様、光束L1〜L7を高精度に独立検出するには、ある特定のスリット61に着目した場合の隣接するスリット61で検出する光の回折による漏れ込み量(クロストーク)を考慮して、受光素子アレイ60の位置、スリット61の開口幅dとピッチp等を設計することが好ましい。
As in the first embodiment, in order to independently detect the light beams L1 to L7 with high accuracy, the leakage amount (crosstalk) due to light diffraction detected by the
本発明者は、受光素子アレイ60の光ファイバ40の光入射面40sからの光学距離zが下記式(2)を充足することで、クロストークの影響が充分に抑えられ、光束L1〜L7を高精度に独立検出できることを見出している。
第2実施形態では、光ファイバ40の光反射面40sで反射された光束群LGは収束しないため、収束点51からの光学距離の代わりに、受光素子アレイ60の光ファイバ40の光入射面40sからの光学距離zが使用されている。光束群LGが収束される位置(本実施形態では光ファイバ40の光入射面40s)を基準としていることは、第1実施形態と同様である。第1実施形態と同様、受光素子アレイ60の光束群LGが収束される位置からの光学距離zが上記式(2)を充足することで、光束L1〜L7を高精度に独立検出することができる。第2実施形態では、光ファイバ40の光反射面40sで反射された光束群LGは収束しないため、光学距離zが「+」の式(2)のみとなっている。
In the second embodiment, since the light flux group LG reflected by the
本実施形態においても、受光素子アレイ60の検出結果に基づいて個々のレーザ11の出力等を自動調整し、個々のレーザ11からの出射光の光量等の物理特性を経時的に略均一に制御する制御機構(図示略)が備えられていることが好ましい。
Also in the present embodiment, the output of each
本実施形態の合波モジュール2は以上のように構成されている。
The
本実施形態の合波モジュール2は、集光レンズ30と光ファイバ40との間にハーフミラー50を設ける代わりに、光ファイバ40の光入射面40sをハーフミラー面としたものである。かかる合波モジュール2においては、光源アレイ10から出射された同じ光束群LGを光ファイバ40内と受光素子アレイ60に分けて入射させるため、光ファイバ40内への光入射が停止されることなく、受光素子アレイ60による物理特性の検出が実施でき、リアルタイム検出が可能である。
In the
本実施形態の合波モジュール2では、受光素子アレイ60は必然的に光ファイバ40の光入射面40sと光学的に非等価な位置、すなわち個々のレーザ11からの光束L1〜L7の少なくとも光束中心が完全分離される位置に配置されることになるので、1個の受光素子アレイ60によって個々のレーザ11からの光束を簡易にかつ高精度に独立検出することができる。受光素子アレイ60は光束群LGが完全に重畳していないがある程度集光された位置に配置できるので、受光素子アレイ60として大型のものを用いる必要もなく、モジュール全体の小型化も可能である。
In the
以上のように、本実施形態の合波モジュール2によれば、第1実施形態と同様、個々のレーザ11からの出射光の光量等の物理特性を簡易にかつ高精度に検出でき、リアルタイムモニタリングも可能となる。
As described above, according to the
(その他の態様)
本発明は上記第1、第2実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更可能である。光源アレイ10におけるレーザ11の配列態様や出射光束形状は適宜設計できる。例えば、レーザ11を一軸配列した光源アレイ10を用いる態様についてのみ説明したが、本発明はレーザ11を二軸配列した光源アレイ10を用いる場合にも適用可能である。
(Other aspects)
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and the design can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. The arrangement of the
本発明の合波モジュールは、光通信、レーザ加工機、固体レーザ励起用光源等の用途に好ましく利用できる。 The multiplexing module of the present invention can be preferably used for applications such as optical communication, a laser processing machine, a light source for exciting a solid laser.
1、2 合波モジュール
10 光源アレイ
11 レーザ
20 コリメートレンズアレイ
30 集光レンズ
40 光ファイバ
40s 光ファイバの光入射面
50 ハーフミラー
51 光ファイバの光入射面と光学的に等価な位置
60 受光素子アレイ
L1〜L7 光束
LG 光束群
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記集光レンズと前記光ファイバとの間に、前記光束群を前記光ファイバ側に一部透過すると共に前記光ファイバと異なる側に一部反射するハーフミラーが設けられており、
前記光ファイバの光入射面と光学的に非等価な位置に、前記ハーフミラーにより反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とする合波モジュール。 A light source array in which a plurality of lasers are arranged, a collimating lens array that converts a light beam group emitted from the light source array into a parallel light beam for each light beam emitted from the laser, and the light beam group emitted from the collimating lens array In a multiplexing module comprising a condensing lens that collects light in a lump and an optical fiber on which the luminous flux group collected by the condensing lens is incident in a superimposed state,
Between the condensing lens and the optical fiber, a half mirror that partially transmits the light flux group to the optical fiber side and partially reflects to the side different from the optical fiber is provided,
The light flux group reflected by the half mirror is received at a position optically non-equivalent to the light incident surface of the optical fiber, and the physical characteristics of the light fluxes from the individual lasers forming the light flux group are detected. A multiplexing module comprising a light receiving element array including a plurality of light receiving elements.
前記光ファイバは、光入射面が光軸に対して斜めとされ、かつ該光入射面が前記光束群を一部透過すると共に一部反射するハーフミラー面とされたものであり、
前記光入射面により反射された前記光束群を受光し、該光束群をなす個々の前記レーザからの光束の物理特性を各々検出する複数の受光素子からなる受光素子アレイが設けられたことを特徴とする合波モジュール。 A light source array in which a plurality of lasers are arranged, a collimating lens array that converts a light beam group emitted from the light source array into a parallel light beam for each light beam emitted from the laser, and the light beam group emitted from the collimating lens array In a multiplexing module comprising a condensing lens that collects light in a lump and an optical fiber on which the luminous flux group collected by the condensing lens is incident in a superimposed state,
The optical fiber has a light incident surface that is inclined with respect to the optical axis, and the light incident surface is a half mirror surface that partially transmits and partially reflects the light flux group,
A light receiving element array comprising a plurality of light receiving elements for receiving the light flux group reflected by the light incident surface and detecting physical characteristics of the light fluxes from the individual lasers forming the light flux group is provided. A multiplexing module.
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