JP2008197241A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用品であるLEDチップを使用して、単一ファイバの端面に効率よくLEDからの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供する。
【解決手段】マイクロ化学システム100に用いられる光モジュール110は、LED102と、光ファイバ107と、2つの球面レンズからなるレンズ群109とを備え、1:1結合系を形成する。
【選択図】図2
【解決手段】マイクロ化学システム100に用いられる光モジュール110は、LED102と、光ファイバ107と、2つの球面レンズからなるレンズ群109とを備え、1:1結合系を形成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、光モジュールに関し、特にLEDを使用した光モジュールに関する。
従来より、マイクロウエル、マイクロ化学チップ、マイクロキャピラリ等内の微小領域にある微量の物質の検出を行うマイクロ化学システムにおいては、光学的な測定方法が多く採用されている。例えば熱レンズ分光分析や蛍光検出などである。
また最近では、光源からの光を微小領域に照射させるために単一(一本の)ファイバの一端にレンズを取り付け、光ファイバからの光をこの微小領域に照射することで、光軸調整を簡単にし、且つ装置全体を小型化したマイクロ化学システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、半導体レーザー(以下「LD」という。)は、発光強度が強く、放射角が小さく、発光面積が小さいので点光源として取り扱うことができることが知られている。
従って、図9に示すように、光源(LD)の発光面位置及び単一ファイバの端面位置の間にレンズを1つ配置し、光源の発光面(光軸を中心とする径L1の領域)を単一ファイバの端面に径L2(≒L1)の大きさで結像する、すなわち、L1:L2がほぼ1:1となる光学系(以下「1:1結合系」という。)を形成することで、簡単且つ効率よく単一ファイバの端面にLDからの光を導光することができる。さらに、LDは小さくて安いという利点もある。これらの理由から、マイクロ化学システムの光源としてLDが広く用いられている。
一方、被測定物質がLDでは発振することができない波長範囲(450〜600nm)で励起されないと蛍光を出さないものである場合等、上記光源としてLDを使用できない場合がある。気体レーザーや第2高調波は上記波長範囲を発振することができるが、これらをLDの代わりの光源として使用すると、光源自体が大きくまた高価となる。
従って、種々の波長を選択できる小さくて安価な光源である発光ダイオード(以下「LED」という。)が上記波長範囲の光を出す光源として蛍光測定ではよく用いられている。しかし、このLEDは発光面積が大きく、図10に示すように放射角度も広いため、上記LDを光源として用いる場合のように単一のレンズを使用しても効率よく集光することができない。
従って、LEDを光源として微小領域を検出するときには、通常、レンズを使用することなく単一ファイバに直接LEDからの光を導光する。この場合、単一ファイバの端面とLEDの距離が近い程、単一ファイバの端面に光を多く導光することができる。このため、図11に示すように、LEDチップ601の封止樹脂603を研磨したもの(図6(b))に単一ファイバの端面を対向させ、これをフェルール等で固定した光モジュールが、従来のマイクロ化学システムには用いられている。
特開2005−30830号公報
しかし、図6(a)に示すように、現在汎用品として出回っているLEDチップには電極としてボンディングワイヤー604が端面に形成されているので、単一ファイバの端面をLEDチップの発光面に当接させようとすると、ボンディングワイヤー604と干渉してしまうため、発光面と単一ファイバの端面の間には一定の距離を設けなくてはならないという問題がある。このボンディングワイヤー604が端面にでていない形のLEDチップを作成できないわけではないが、高価な光源となってしまう。
本発明の目的は、汎用品であるLEDチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の光モジュールは、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、前記光源と前記マルチモード光ファイバの間にあって、前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする。
請求項2記載の光モジュールは、請求項1記載の光モジュールにおいて、前記レンズ群は、前記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成ることを特徴とする。
請求項3記載の光モジュールは、請求項1又は2記載の光モジュールにおいて、前記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項4記載の光モジュールは、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端に前記光源からの光が導光されるマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、0.25ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、光源と前記マルチモード光ファイバの間に0.25ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする。
請求項5記載の光モジュールは、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、系の倍率が1倍以上であることを特徴とする。
請求項6記載の光モジュールは、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、前記光源は、前記発光面側にワイヤーボンディングが形成されているLEDであることを特徴とする。
請求項7記載の光モジュールは、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、前記光源と前記マルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えることを特徴とする。
請求項1記載の光モジュールによれば、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバの間にあって、光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として汎用品であるLEDチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができる。
請求項2記載の光モジュールによれば、レンズ群は、上記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成るので、組み立てを簡易にすることができる。
請求項3記載の光モジュールによれば、上記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであるので、その側面を簡易に保持することができ、光モジュール内におけるレンズ群の位置決めを容易に行うことができる。
請求項4記載の光モジュールによれば、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバの間に0.25ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、光源の発光面が結像する位置に、マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として、汎用品であるLEDチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価、且つ組み立てが簡易な光モジュールを提供することができる。
請求項5記載の光モジュールによれば、系の倍率が1倍以上であると、光ファイバの端面に確実に光源からの光を導光することができる。
請求項6記載の光モジュールによれば、光源はその発光面側にワイヤーボンディングが形成されているLEDであるので、レンズを用いない光モジュールよりも光ファイバの端面に確実に光源からの光を導光することができる。
請求項7記載の光モジュールによれば、光源とマルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えるので、蛍光検出等で問題になる長波長側の光が光源に入るのを防止する事ができる。
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、光源からの光が導光されるマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、光源とマルチモード光ファイバの間にあって、光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、光源の発光面が結像する位置付近に、マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として汎用品であるLEDチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができることを見出した。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る光モジュールを備えるマイクロ化学システムの構成を概略的に示すブロック図である。
図1において、マイクロ化学システム100は、内部に不図示の流路が形成されたマイクロ化学チップ101と、波長λ’1の励起光を合分波器103に導光する光モジュール110と、光モジュール110からの励起光を合分波器103を介して一端で受光するプローブ(検出先端部)104とを備える。合分波器103はλ1(λ’1<λ1)以下の波長の光が反射し、λ2(λ2>λ1)以上の波長の光が透過するよう設計したものである。
光モジュール110は、図2に後述するように、主波長λ’1の励起光を発振するLED102と、光ファイバ107と、レンズ群109とを備える。
また、プローブ104は、LED102から発振された励起光をプローブ104まで導光する光ファイバ105をその一端に備える。さらに、マイクロ化学チップ101内の流路の溶液に含まれる試料は、主波長λ’1の励起光により励起されたときに主波長λ’2(λ’2>λ2)の蛍光を発生する。
プローブ104は、その他端で主波長λ’2の蛍光を受光すると共に、光ファイバ105の先端に集光する。
マイクロ化学システム100は、さらに、光ファイバ105の先端に集光された主波長λ’2の蛍光を合分波器103を介して受光してその蛍光強度を検出する検出器106を備える。
光ファイバ105,107,108はいずれも、マルチモード光ファイバが用いられる。
図2(a)は、図1の光モジュール110の概略構成を示す模式図である。
図2(a)において、光モジュール110は、LED102と、光ファイバ107と、屈折率分布型レンズ201a,201bからなるレンズ群109とを備える。
レンズ群109はLED102と光ファイバ107の間に配置され、LED102の発光面(光軸を中心とする径L1の領域)が光ファイバ107の端面に径L2(≒L1)の大きさで結像する、すなわち、L1:L2がほぼ1:1となる光学系(以下「1:1結合系」という。)を形成する。
また、屈折率分布型レンズ201a,201bは、0.25ピッチ以下で同一のピッチを有し、図4で後述するように、その焦点距離と同一の球面レンズと等価のレンズである。従って、屈折率分布型レンズ201a,201bのかわりにこれらと同一の焦点距離を有する2つの球面レンズを並べて使用するようにしてもよい。但し、レンズの側面を簡易に保持することができ、光モジュール内におけるレンズ群109の位置決めを容易に行うことができるという観点からは屈折率分布型レンズを使用する方が望ましい。
このような光モジュール110をマイクロ化学システム100に使用すると、合分波器103に導光される光量(以下「ファイバ光量」という。)は、LED102と光ファイバ107の間にレンズを配置しない従来の光モジュール(図11)を使用したときに得られる最大のファイバ光量より多くすることができた。また、上記光モジュール110を使用したときのファイバ光量は、LED102と光ファイバ107の間にレンズを1つ配置した光モジュール(図9)を使用したときに得られる最大のファイバ光量よりも、多くすることができた。
図2(b)は、図2(a)の光モジュール110の変形例の概略構成を示す模式図である。
図2(b)において、光モジュール110’は、LED102、レンズ群109及び光ファイバ107の位置が異なる点を除き、光モジュール110と基本的に同一である。従って、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
光モジュール110’においてレンズ群109は、LED102の発光面(光軸を中心とする径L1の領域)が光ファイバ107の端面に径L2(>L1)の大きさで結像する光学系(以下「拡大結合系」という。)を形成する。
このような光モジュール110’をマイクロ化学システム100に使用すると、ファイバ光量は、光モジュール110を使用したときよりもさらに多くすることができた。
尚、本実施の形態では、2つの屈折率分布型レンズの夫々を光モジュール110内で軸調芯するようにしたが、予め2つの屈折率分布型レンズの軸調心を行なって固定させてあるものを使用してもよい。これにより、組み立てを簡易にすることができる。
図3は、図2(b)の光モジュール110’の変形例の概略構成を示す模式図である。ここで、光モジュール110”は、レンズ群109の代わりに所定の長さの屈折率分布型レンズ301を使用する点を除いて図2(b)の光モジュール110”と基本的に同一の構成を有する。従って、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
ここで、屈折率分布型レンズとは、式(1)の屈折率分布N(r)の式に示されるように、中心から外周方向に向かう距離rが大きくなるにつれて、屈折率が徐々に下るレンズ401である。従って、このレンズ401内に導光された光線402は、図4(a)に示すように、式(2)のピッチでサインカーブを描いて進む。
また、屈折率分布型レンズは、その軸方向の長さがこのサインカーブのx周期に当たる長さを有するとき、xピッチのレンズと呼ばれる。例えば、図4(a)に示す1周期(1P)の長さを有する屈折率分布型レンズは1ピッチのレンズと呼ばれる。
さらに、屈折率分布型レンズの焦点距離fは、0.25ピッチのレンズの場合、レンズの軸方向長さZとの間で式(3)のような関係が存在する。
つまり0.25ピッチ以下のレンズはその焦点距離fを持つ球面レンズと等価であって、レンズの長さ(ピッチ)を変える事によりレンズの焦点距離を変える事ができる。
一方、0.25ピッチより大きく、0.5ピッチ以下である屈折率分布型レンズは、その半分のピッチのレンズが2ヶ並べたものと同等の光学機能を果たす。たとえば0.5ピッチのレンズは0.25ピッチのレンズが2ヶ並んだものと等価となる。すなわち、0.25ピッチより大きく、0.5ピッチ以下の屈折率分布型レンズは、図4(b)に示すように、その半分のピッチのレンズに等価な球面レンズが2ヶ並んだレンズ群と等価なレンズとなる。
従って、例えば、球面レンズ201a,201bが夫々0.21ピッチの屈折率分布型レンズと同一の焦点距離を有するものであるとき、0.42ピッチの屈折率分布型レンズは、2つの球面レンズ201a,201bを並べたのと同等の機能を果たす。
このような光モジュール110”をマイクロ化学システム100に使用すると、ファイバ光量は、光モジュール110’を使用したときと同一にすることができた。光モジュール110’と違い、光モジュール110”は単一のレンズからなるので、レンズ同士の軸調心を行なう必要がなく、簡易に組み立てを行うことができる。
例えば、波長630nmのLED102と、上記0.42ピッチの屈折率分布型レンズを使用した光モジュールの場合、レンズの屈折率分布係数√Aは0.339、軸上屈折率n0は1.607となる。また、上述したように、0.42ピッチのレンズは、0.21ピッチのレンズを2つ組み合わせたものと同じとなる。
ここで、上記式(3)から0.21ピッチのレンズの焦点距離fは1.90となる。
また、0.21ピッチのレンズの端面から主点位置までの距離hは、下記式(4),(5)より、端面から内側に1.42mmの位置となる。
h=(1/(n0*√A))*tan((√A*Z)/2) ・・・(4)
Z=2π*P/√A ・・・(5)
よって、0.42ピッチのレンズは、図5に示すように、2つのレンズ501,502の近接する主点間距離dが2.84mmであって、f=1.90のレンズを2つ並べたものと同じ機能を果たす。
h=(1/(n0*√A))*tan((√A*Z)/2) ・・・(4)
Z=2π*P/√A ・・・(5)
よって、0.42ピッチのレンズは、図5に示すように、2つのレンズ501,502の近接する主点間距離dが2.84mmであって、f=1.90のレンズを2つ並べたものと同じ機能を果たす。
また、系の倍率M(=L2/L1)は、下記の式(6)の関係を有する。
よって、例えば、上記0.42ピッチのレンズから、LED102の発光面までの距離並びに光ファイバ107までの距離を夫々、0.2mm、0.8mmとすると、倍率Mは1.2となる。また、上記0.42ピッチのレンズから、LED102の発光面までの距離並びに光ファイバ107までの距離を夫々、0.8mm、0.2mmとすると、倍率Mは0.8となる。
尚、ファイバ107と屈折率分布型レンズ301の間の空間に短波長カットフィルタを入れてもよい。これにより、蛍光検出等で問題になる長波長側の光がLED102に入るのを防止する事ができる。
尚、本実施の形態に係る光モジュールはLEDからの光を光ファイバに導光する必要のあるシステムであればよく、上述した蛍光測定用マイクロ化学システムに限定されるわけでない。従って、燐光測定用に上記マイクロ化学システムを使用するためにこの光モジュールを使用してもよい。また、マイクロ化学システムでなくて自動車内通信用のシステムに使用してもよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
まず、砲弾型LED(オアシス製 TOL−50aUR:波長630nm、20mAで発光)を用いて光源を作成した。具体的には、図6(a)に示すように、砲弾型LED601の砲弾型の部分を形成する封止樹脂603を、その先端からボンディングワイヤー604から約0.1mm離れた点線部605まで研磨し、図6(b)に示すような光源605を作成した。その後、光源605の研磨面605aに直接検出器703((株)アドバンテスト製 TQ8210(本体),TQ82014(センサー))を対向させ、その発光強度を測定した結果、3.8mWであった。
まず、砲弾型LED(オアシス製 TOL−50aUR:波長630nm、20mAで発光)を用いて光源を作成した。具体的には、図6(a)に示すように、砲弾型LED601の砲弾型の部分を形成する封止樹脂603を、その先端からボンディングワイヤー604から約0.1mm離れた点線部605まで研磨し、図6(b)に示すような光源605を作成した。その後、光源605の研磨面605aに直接検出器703((株)アドバンテスト製 TQ8210(本体),TQ82014(センサー))を対向させ、その発光強度を測定した結果、3.8mWであった。
次に、光源605から光ファイバに導光された光量(以下「ファイバ光量」という。)を検出する検出システム700を作成した。具体的には、図7に示すように、検出システム700は、光源605、レンズ群701及び光ファイバ702からなる光モジュールと、光ファイバ702の端面702bに接続されている検出器703とを備える。
レンズ群701は、光源605の研磨面605aに近い方から順に、SELFOCレンズ(日本板硝子社製)の0.21ピッチの両端AR(anti-reflection)付きレンズ701a,701bが二つ並んだもので構成される。
光ファイバ702は、コア径(μm)/クラッド径(μm)の値が200/250であるマルチモード光ファイバから成る。
SELFOCレンズ701a,701bは、共に、外径φ1.8mm、焦点距離1.90mm、バックフォーカス0.47mmの屈折率分布型レンズ(SELFOC W18(日本板硝子社製)の0.21ピッチのものである。従って、焦点距離が1.90mmである球面レンズと同等の機能を有する。
本実施例の光モジュールで、光源605の発光面605b(光軸を中心とする径L1の領域)が光ファイバ702の端面に径L2(≒L1)の大きさで結像する光学系(以下「1:1結合系」という。)を形成する。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は30μWであった。
(実施例2)
上記光モジュールで、上記L1:L2が1:1.2となる光学系(以下「拡大光学系」という。)を形成する。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は36μWであった。
上記光モジュールで、上記L1:L2が1:1.2となる光学系(以下「拡大光学系」という。)を形成する。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は36μWであった。
(実施例3)
実施例2の検出システムからレンズ群701を外し、それと同位置に両端をARコートした0.42ピッチのSELFOCレンズ(SELFOC W18(日本板硝子社製))の1個のレンズを配置した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は実施例2で得られたファイバ光量と同じ36μWであった。
実施例2の検出システムからレンズ群701を外し、それと同位置に両端をARコートした0.42ピッチのSELFOCレンズ(SELFOC W18(日本板硝子社製))の1個のレンズを配置した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は実施例2で得られたファイバ光量と同じ36μWであった。
(実施例4)
実施例1と同様の方法で、砲弾型LED(日亜製 NSPB500S:波長470nm、20mAで発光)を用いて光源605’を作成した。その後、光源605’の発光強度を測定したところ、7.7mWであった。
実施例1と同様の方法で、砲弾型LED(日亜製 NSPB500S:波長470nm、20mAで発光)を用いて光源605’を作成した。その後、光源605’の発光強度を測定したところ、7.7mWであった。
次に、実施例3の検出システムから光源605を外し、それと同位置に光源605’を配置した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は52μWであった。
(比較例1)
実施例1の検出システム700からレンズ群701を外し、光源605と光ファイバ702の光軸がほぼ一致した状態を維持しつつ、光ファイバ702の端面702aの位置を変化させ、ファイバ光量の最大値を検出器703で測定した。その結果、端面702aの位置が光源605の研磨面605aに一致したとき、ファイバ光量が最大値である14μWとなった。
(比較例2)
実施例1の検出システム700からSELFOCレンズ701bを外した。その後、この光モジュールで、上記L1:L2が1:1となる光学系を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は最大値である17μWであった。
(比較例3)
比較例2の光モジュールで、上記L1:L2が0.8:1となる光学系(以下「縮小光学系」という。)を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は15μWであった。
(比較例4)
実施例4の検出システムの上記0.42ピッチの1個のレンズをSELFOCレンズ701aと交換した。その後、この光モジュールで、上記L1:L2が1:1となる光学系を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は最大値である30μWとなった。
(比較例1)
実施例1の検出システム700からレンズ群701を外し、光源605と光ファイバ702の光軸がほぼ一致した状態を維持しつつ、光ファイバ702の端面702aの位置を変化させ、ファイバ光量の最大値を検出器703で測定した。その結果、端面702aの位置が光源605の研磨面605aに一致したとき、ファイバ光量が最大値である14μWとなった。
(比較例2)
実施例1の検出システム700からSELFOCレンズ701bを外した。その後、この光モジュールで、上記L1:L2が1:1となる光学系を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は最大値である17μWであった。
(比較例3)
比較例2の光モジュールで、上記L1:L2が0.8:1となる光学系(以下「縮小光学系」という。)を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は15μWであった。
(比較例4)
実施例4の検出システムの上記0.42ピッチの1個のレンズをSELFOCレンズ701aと交換した。その後、この光モジュールで、上記L1:L2が1:1となる光学系を形成した。このとき検出器703で測定されたファイバ光量は最大値である30μWとなった。
以上の結果より、光モジュールにレンズを用いない場合(比較例1)と、1つの屈折率分布型レンズを用いた場合(比較例2)とでは、ほとんどファイバ光量に差は生じないことがわかった。
また、LEDのように発光面積が広い光源を使用する場合、図8に示すように発光面のできるだけ広い範囲からの光をレンズに集光させるべく、通常比較例3のような縮小光学系が使用される。しかし、このような光学系を用いても、比較例1,2と比べてファイバ光量にほとんど差がないことがわかった。これは、LEDの放射角度(図10)が大きい一方、このような縮小光学系では光源605の開口数NA’は系の倍率M(=L2/L1)に比例して小さくなる。このため、光源505からの光のうち、θ(=sin―1NA’)より大きい放射角度を有するものは、図9に示すように全て結合損失となってしまうからであると考えられる。
その一方、比較例2と同じ1:1結合系であっても、光モジュールに2つのレンズからなるレンズ群を用いた場合(実施例1)は、ファイバ光量が約1.8倍も増大することがわかった。つまり、光源605の発光面605bの一部が光ファイバ702の端面702aで結像する位置に2つのレンズを配置すると、汎用品であるLEDチップを使用して作成された光源605で、光ファイバ702の端面に効率よく光源605からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができることがわかった。尚、組み合わせレンズは全て同様の光学系を形成するので、レンズ群701が3つ以上のレンズからなるものであっても同様の結果が得られると考えられる。
さらに、同じ光モジュールを使用する場合であっても、1:1結合系(実施例1)より、1:1.2結合系の方が、ファイバ光量を増加させることができることがわかった。
また、波長630nmの光源605を使用した場合(実施例1〜3)と同様に、波長470nmの光源605’を使用した場合も、光モジュールに、1つの球面レンズと同じ焦点距離を有する屈折率分布型レンズを用いた場合(比較例3)と、2つのレンズからなるレンズ群を用いた場合(実施例4)では、1:1結合系であってもファイバ光量が増大することがわかった。このことから、光源の波長に関係なく、光モジュールに2つ以上のレンズからなるレンズ群を使用すると、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光することができることがわかった。
102 LED
107 光ファイバ
109 レンズ群
110 光モジュール
107 光ファイバ
109 レンズ群
110 光モジュール
Claims (7)
- 発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、
前記光源と前記マルチモード光ファイバの間にあって、前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、
前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする光モジュール。 - 前記レンズ群は、前記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成ることを特徴とする請求項1記載の光モジュール。
- 前記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであることを特徴とする請求項1又は2記載の光モジュール。
- 発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、
光源と前記マルチモード光ファイバの間に0.25ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、
前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする光モジュール。 - 系の倍率が1倍以上であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記光源は、前記発光面側にワイヤーボンディングが形成されているLEDであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記光源と前記マルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光モジュール。
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JPH02111906A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Nec Corp | 光結合器 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012081599A1 (ja) | 2010-12-16 | 2012-06-21 | コニカミノルタオプト株式会社 | プローブ |
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WO2013031836A1 (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 結合光学系及び結合方法 |
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