JP4195488B2 - Mode group separator - Google Patents

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Description

本発明は、多モード導波路の光ファイバ内を伝送される光のモード分散を削減するモード群分離器に関する。The present invention relates makes the chromophore at the distal end over de group separator to reduce modal dispersion of light transmitted through the optical fiber of the multimode waveguide.

光ファイバは、コアと呼ばれる高屈折率領域と、該コアを取り囲む低屈折率のクラッドからなる2重構造を持ち、上記光ファイバに入射される光は、上記コアとクラッドとの境界において、光ファイバの中心軸からの角度である入射角度Ψに応じる角度で全反射し、該コア内を伝送していく。   The optical fiber has a double structure composed of a high refractive index region called a core and a low refractive index cladding surrounding the core, and light incident on the optical fiber is reflected at the boundary between the core and the cladding. The light is totally reflected at an angle corresponding to the incident angle Ψ, which is an angle from the center axis of the fiber, and is transmitted through the core.

そして、上記光ファイバには、さまざまな入射角度Ψで光が入射され、該入射角度Ψが上記光ファイバの中心軸に対してある角度より大きい場合は、コアとクラッドとの境界において全反射が起こらず、光がクラッドへぬけてでて伝送されない。この光ファイバに入射される、上記コアとクラッドとの境界において全反射する最大の光の入射角度Ψを受光角Ψmaxという。 When the light is incident on the optical fiber at various incident angles Ψ and the incident angle Ψ is larger than a certain angle with respect to the central axis of the optical fiber, total reflection occurs at the boundary between the core and the clad. It does not occur and light passes through the cladding and is not transmitted. The incident angle ψ of the maximum light incident on the optical fiber and totally reflected at the boundary between the core and the clad is referred to as a light receiving angle ψ max .

図27は、多モード導波路の光ファイバに入射された光がコア内を伝送していく状態を示した断面図(図(a))、及び該光線により伝送されるパルスの時間波形を示す図(図(b))である。   FIG. 27 is a cross-sectional view (FIG. 27 (a)) showing a state where light incident on an optical fiber of a multimode waveguide is transmitted through the core, and shows a time waveform of a pulse transmitted by the light beam. It is a figure (figure (b)).

図27(a)のように、光ファイバに入射された光が、受光角Ψmaxで全反射しながら進む光線R1と、小さい入射角度で全反射しながら進む光線R2とにわかれて、光ファイバのコア内を伝送されていくとした場合、同じ光から分散してなる、入射角度の違う光線R1と光線R2とは、単位時間進む距離は同じであるが、ある一方向に方向をつけると、図27に示すように、大きな角度で全反射する光線R1が単位時間に進む距離l1のほうが、小さな角度で全反射する光線R2が単位時間に進む距離l2より短くなる。 As shown in FIG. 27A, the light incident on the optical fiber is divided into a light beam R1 that travels while being totally reflected at a light receiving angle Ψ max , and a light beam R2 that travels while being totally reflected at a small incident angle. When the light beams R1 and R2, which are dispersed from the same light and have different incident angles, have the same distance traveled by a unit time, but are directed in a certain direction. As shown in FIG. 27, the distance l1 at which the light ray R1 totally reflected at a large angle travels in unit time is shorter than the distance l2 at which the light ray R2 totally reflected at a small angle travels in unit time.

このような光ファイバに幅の狭いパルスを入射して伝送する場合、その入射パルスは、上記大きい角度で入射された光線R1によって伝搬されるパルスと、上記小さい角度で入射された光線R2によって伝搬されるパルスとにわけられて、上記光ファイバのコア内を伝送されていく。そして、上記光線R1により伝搬されるパルスは、上述した理由により、上記光線R2によって伝搬されるパルスより到着が遅れるため、光ファイバから出射される際には、図27(b)に示すように、パルスがお互いに干渉しあってパルス幅が広がり、入射されたときには鮮明であったものが、出射される際には、ぼけた、はっきりしないものとなってしまう。   When transmitting a narrow pulse incident on such an optical fiber, the incident pulse is propagated by the light beam R1 incident at the large angle and the light beam R2 incident at the small angle. It is divided into pulses and transmitted through the core of the optical fiber. Then, the pulse propagated by the light ray R1 arrives later than the pulse propagated by the light ray R2 for the above-described reason. Therefore, when it is emitted from the optical fiber, as shown in FIG. The pulses interfere with each other and the pulse width widens, and what is clear when incident is blurred or blurred when emitted.

このように、光ファイバ内での光の伝搬速度の違いでパルスの幅が広がることをモード分散といい、このモード分散は、光ファイバの距離が長くなるほどひどくなるものである。そして、上記モード分散は、光ファイバで単位時間に送れるパルスの数に制限を与え、光ファイバの大容量高速通信を妨げる一要因となっている。   Thus, the spread of the pulse due to the difference in the propagation speed of light in the optical fiber is referred to as mode dispersion, and this mode dispersion becomes worse as the distance of the optical fiber becomes longer. The mode dispersion is one factor that limits the number of pulses that can be transmitted in an optical fiber per unit time and hinders large-capacity high-speed communication of the optical fiber.

この光ファイバにおける上記モード分散を緩和する手段として、従来では、コア内の屈折率分布が均一である光ファイバ(以下、「ステップ・インデックス・ファイバ」と称す。)(図28(a))ではなく、コア内に2乗分布の屈折率をもたせ光ファイバ(以下、「グレイデッド・インデックス・ファイバ」と称す。)(図28(b))を使用する方法がある。この上記グレイデッド・インデックス・ファイバは、そのファイバの中心軸から放射状に広がる同心円のファイバの層で構成され、外側のコア層は内側のコア層よりも低い屈折率を持ち、入射された光はそのコア層内の屈折率の違いにより、各々の経路にかかわらず同じ速度で移動するため、図28(b)に示すように、上述したモード分散が生じず、高速で且つ長距離のデータ伝送が可能となる。   As a means for relaxing the mode dispersion in this optical fiber, conventionally, an optical fiber having a uniform refractive index distribution in the core (hereinafter referred to as “step index fiber”) (FIG. 28 (a)) There is also a method of using an optical fiber (hereinafter referred to as “graded index fiber”) (FIG. 28B) with a refractive index having a square distribution in the core. This graded index fiber is composed of concentric fiber layers radiating from the center axis of the fiber, the outer core layer has a lower refractive index than the inner core layer, and the incident light is Due to the difference in the refractive index in the core layer, it moves at the same speed regardless of each path. Therefore, as shown in FIG. 28 (b), the above-described mode dispersion does not occur, and high-speed and long-distance data transmission occurs. Is possible.

しかしながら、図29に示すように、上記グレイデッド・インデックス・ファイバであっても、そのコア層内の屈折率分布によっては、上述したモード分散が生じる。つまり、図29(b)に示すような最適な屈折率分布を有するグレイデッド・インデックス・ファイバであれば、各々の経路にかかわらず同じ速度で移動してモード分散は生じないが、図29(a),(c)に示すように、コア層内の屈折率が最適な屈折率分布からずれると、ステップ・インデックス・ファイバに比べると小規模ではあるが、各々の経路で速度差が生じ、それによりモード分散が生じる。従って、グレイデッド・インデックス・ファイバでも、モード分散を確実に削減することは困難という問題があった。   However, as shown in FIG. 29, even in the graded index fiber, the above-described mode dispersion occurs depending on the refractive index distribution in the core layer. That is, with a graded index fiber having an optimum refractive index profile as shown in FIG. 29 (b), it moves at the same speed regardless of each path, and mode dispersion does not occur. As shown in a) and (c), if the refractive index in the core layer deviates from the optimum refractive index distribution, a speed difference occurs in each path, although it is smaller than the step index fiber, This causes mode dispersion. Therefore, there is a problem that it is difficult to reliably reduce the modal dispersion even in the graded index fiber.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、モード分散を解消して大容量高速通信を可能にするモード群分離器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to eliminate the mode dispersion provides the possibility to be makes the chromophore at the distal end over de group separator large-capacity high-speed communication.

上記課題を解決するために、本発明(請求項)のモード群分離器は、光ファイバの出射端から出射された光を、出射角度が大きい高次モード群と、出射角度が小さい低次モード群とに分離するモード群分離器であって、回転楕円体の一部であるすり鉢形状の円形凹面鏡であって、その底部の中央に円形貫通孔を有する反射鏡体からなり、上記反射鏡体が有する円環状焦点の1箇所に設置された上記光ファイバの出射端から出射される光のうち、上記低次モード群の光は、上記貫通孔を通過させ、上記高次モード群の光は、上記反射鏡体の凹面鏡部で反射して、上記光ファイバが設置された位置と、上記円環状焦点の円の中心点を点対称の中心とする点対称位置の上記円環状焦点上の位置に集光させることを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, a mode group separator according to the present invention (claim 1 ) is configured such that light emitted from the emission end of an optical fiber is divided into a high-order mode group having a large emission angle and a low-order mode having a small emission angle. A mode group separator for separating a mode group, which is a mortar-shaped circular concave mirror that is a part of a spheroid, and includes a reflective mirror body having a circular through-hole at the center of the bottom, and the reflective mirror Of the light emitted from the exit end of the optical fiber installed at one location of the annular focus of the body, the light of the low-order mode group passes through the through-hole, and the light of the high-order mode group Is reflected on the concave mirror portion of the reflecting mirror body, and on the annular focus at the point-symmetrical position with the center point of the circle of the annular focal point being the center point of the circle. The light is condensed at a position.

以上のことにより、本発明の請求項に記載のモード群分離器によれば、光ファイバの出射端から出射された光を、出射角度が大きい高次モード群と、出射角度が小さい低次モード群とに分離するモード群分離器であって、回転楕円体の一部であるすり鉢形状の円形凹面鏡であって、その底部の中央に円形貫通孔を有する反射鏡体からなり、上記反射鏡体が有する円環状焦点の1箇所に設置された上記光ファイバの出射端から出射される光のうち、上記低次モード群の光は、上記貫通孔を通過させ、上記高次モード群の光は、上記反射鏡体の凹面鏡部で反射して、上記光ファイバが設置された位置と、上記円環状焦点の円の中心点を点対称の中心とする点対称位置の上記円環状焦点上の位置に集光させるようにしたので、光ファイバから出射される光を、低次モード群と高次モード群とに分離することができる。 As described above, according to the mode group separator of the first aspect of the present invention, the light emitted from the emission end of the optical fiber can be divided into the high-order mode group having a large emission angle and the low-order mode having a small emission angle. A mode group separator for separating a mode group, which is a mortar-shaped circular concave mirror that is a part of a spheroid, and includes a reflective mirror body having a circular through-hole at the center of the bottom, and the reflective mirror Of the light emitted from the exit end of the optical fiber installed at one location of the annular focus of the body, the light of the low-order mode group passes through the through-hole, and the light of the high-order mode group Is reflected on the concave mirror portion of the reflecting mirror body, and on the annular focus at the point-symmetrical position with the center point of the circle of the annular focal point being the center point of the circle. Since the light is focused on the position, it is emitted from the optical fiber. The light can be separated into a low-order mode group and high-order mode groups.

実施の形態1.
本実施の形態1においては、以上のような光ファイバ内のモード分散を低減するために、光の伝搬速度差をなくすことを考える。
Embodiment 1.
In the first embodiment, in order to reduce the mode dispersion in the optical fiber as described above, it is considered to eliminate the difference in light propagation speed.

まず、本実施の形態1の原理について述べると、光ファイバの中心軸に対して大きい角度で入射された光が、該中心軸に対して小さい角度で入射された光より伝搬速度が遅くなるのを解消するため、図1に示すように、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、大きな角度で出射する光線R1を小さな角度で入射する光線R1’に、また小さな角度で出射する光線R2を大きな角で入射する光線R2’に変換する光学レンズ系を設け、光線をミキシングすることで、光の伝搬速度差をなくすようにする。   First, the principle of the first embodiment will be described. The light incident at a large angle with respect to the central axis of the optical fiber has a lower propagation speed than the light incident at a small angle with respect to the central axis. 1, a light beam R1 emitted at a large angle is emitted between a transmission optical fiber Of1 and a reception optical fiber Of2 as a light beam R1 ′ incident at a small angle and at a small angle, as shown in FIG. An optical lens system that converts the light ray R2 into a light ray R2 ′ that is incident at a large angle is provided, and the light propagation speed difference is eliminated by mixing the light rays.

以下、図2〜図19を用いて、このような光学レンズ系を実現しえる具体例をいくつか挙げて説明する。なお、本実施の形態1では、光ファイバOf1が上記光学系に光を送信する送信光ファイバ、また光ファイバOf2が該光学レンズ系からの光を受信する受信光ファイバであるものとして説明するが、光ファイバOf1が受信光ファイバで、光ファイバOf2が送信光ファイバであっても、その光の動きは同様である。また、上記光ファイバとしては、ステップ・インデックス・ファイバであっても、グレイテッド・インテックス・ファイバであってもよい。   Hereinafter, some specific examples that can realize such an optical lens system will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, it is assumed that the optical fiber Of1 is a transmission optical fiber that transmits light to the optical system, and the optical fiber Of2 is a reception optical fiber that receives light from the optical lens system. Even if the optical fiber Of1 is a reception optical fiber and the optical fiber Of2 is a transmission optical fiber, the movement of the light is the same. The optical fiber may be a step index fiber or a graded fiber.

まず、図2〜図5を用いて、上記光学レンズ系を実現する第1の具体例として、球面レンズと、リング状に集光する環状集光レンズとを組み合わせてなる光学レンズ系について説明する。   First, with reference to FIGS. 2 to 5, an optical lens system that is a combination of a spherical lens and an annular condensing lens that condenses in a ring shape will be described as a first specific example for realizing the optical lens system. .

まず、図2及び図3を用いて、本実施の形態1の光学レンズ系に使用する、リング状に集光する環状集光レンズについて説明する。図2は、球面レンズに入射された平行光の集光状態(図2(a))、及び環状集光レンズに入射された平行光の集光状態(図2(b))を示す図であり、図3は、本実施の形態1における、環状集光レンズを示した正面図(図3(a))、及びそのA−A’断面図(図3(b))である。   First, an annular condenser lens that collects light in a ring shape, which is used in the optical lens system according to the first embodiment, will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a condensing state of parallel light incident on the spherical lens (FIG. 2A) and a condensing state of parallel light incident on the annular condensing lens (FIG. 2B). FIG. 3 is a front view (FIG. 3 (a)) showing the annular condenser lens in the first embodiment, and a sectional view taken along the line AA ′ (FIG. 3 (b)).

上記球面レンズについては、レンズ母材の屈折率と周辺雰囲気の屈折率との屈折率差により、図2(a)の断面図に示されるように、平行光が入射されると、ある一点の焦点に光が集められ、また焦点からそれぞれの角度で光が入射されると、該球面レンズから平行光として出射されるものである。   With respect to the spherical lens, due to the difference in refractive index between the refractive index of the lens base material and the refractive index of the surrounding atmosphere, as shown in the sectional view of FIG. When light is collected at the focal point and light is incident at various angles from the focal point, it is emitted as parallel light from the spherical lens.

そして、今回新たに作製する、リング状に集光する環状集光レンズは、図2(b)の断面図に示されるように、平行光が入射されると、該レンズの中心点hで点対称な2つの焦点、つまり該2点を直径とする円の周囲に光が集められ、また該光が集光する円周上の点からそれぞれの角度で光が入射されると、該環状集光レンズから平行光として出射されるものである。そして、このような集光を実現するレンズの形状としては、例えば図3に示されるように、レンズの入射面、及び出射面の両面において、該レンズの半径の1/2の位置に最大の厚みを持たせ、レンズの中心点hに近付くに従って、外周面の曲面と同じ曲率で厚みが薄くなるようなものがある。   Then, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2B, the annular condenser lens that is newly produced this time and converges in a ring shape is pointed at the center point h of the lens when parallel light is incident thereon. When light is collected around two symmetrical focal points, ie, a circle having a diameter of the two points, and light is incident at respective angles from a point on the circumference where the light is collected, The light is emitted from the optical lens as parallel light. And, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the maximum shape of the lens that achieves such condensing is at a position that is 1/2 the radius of the lens on both the entrance surface and the exit surface of the lens. There is one in which the thickness becomes thinner with the same curvature as the curved surface of the outer peripheral surface as the thickness is increased and the lens approaches the center point h of the lens.

また、上記環状集光レンズを作製する方法としては、ガラス製の所定の曲率を有する球面レンズ両面を、該球面レンズ半径の1/2の位置を最大厚み部とし、該球面レンズの中心hに近付くに従って外周面の曲面と同じ曲率で厚みが薄くなるように切削,研磨することで、または研磨のみすることで作製する方法や、上述したような形状の型をつくり、プラスチック等をその型でプレス成形することで作製する方法等が考えられる。   In addition, as a method of manufacturing the annular condenser lens, both surfaces of a spherical lens made of glass having a predetermined curvature are set at a center portion h of the spherical lens, with a position of half the radius of the spherical lens as a maximum thickness portion. A method of manufacturing by cutting and polishing so that the thickness becomes thin with the same curvature as the curved surface of the outer peripheral surface as it approaches, or a mold with the shape as described above, and plastic etc. with that mold A method of producing by press molding is conceivable.

次に、本実施の形態1における光学レンズ系について説明する。   Next, the optical lens system in the first embodiment will be described.

まず、図4を用いて、環状集光レンズLdと球面レンズLcとからなる光学レンズ系の構成について説明する。図4は、本実施の形態1における、環状集光レンズと球面レンズとからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。   First, the configuration of an optical lens system including the annular condenser lens Ld and the spherical lens Lc will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical lens system including an annular condenser lens and a spherical lens in the first embodiment.

図4において、本実施の形態1における光学レンズ系は、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、第1の環状集光レンズLd1と、上記球面レンズLcと、第2の環状集光レンズLd2とを、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、各レンズの中心がくるように配置されてなるものである。つまり、上記直線上に、上記第1の環状集光レンズLd1の中心点h1と、上記球面レンズLcの中心と、上記第2の環状集光レンズLd2の中心点h2とがくるようにする。そして、上記各レンズの配置位置は、上記送信光ファイバOf1と上記受信光ファイバOf2との間が距離Dであるとすると、送信光ファイバOf1からD/2の位置に、上記球面レンズLcの中心がくるようにし、上記球面レンズLcと上記第1及び第2の環状集光レンズLd1、Ld2との距離が、上記球面レンズLcの焦点距離D1であって、上記第1及び第2の環状集光レンズLd1、Ld2の焦点距離が、D1/2であるようにする。そして、上記各レンズの大きさは、送信光ファイバOf1から出射される光線の最大角度が受光角Ψmax以上にはならないことより、その受光角Ψmaxで出射される光が、各レンズの使用領域の範囲内に入射される大きさであればよい。なお、本実施の形態1においては、各レンズの大きさが同じであるとし、上記第1の環状集光レンズLd1の使用領域の最端位置に、送信光ファイバOf1から受光角Ψmaxで出射された光線が入射されるものとする。 4, the optical lens system according to the first embodiment includes a first annular condenser lens Ld1, the spherical lens Lc, and a second annular condenser between a transmission optical fiber Of1 and a reception optical fiber Of2. The optical lens Ld2 is arranged so that the center of each lens comes on a straight line connecting the central axis Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2. That is, the center point h1 of the first annular condenser lens Ld1, the center of the spherical lens Lc, and the center point h2 of the second annular condenser lens Ld2 are located on the straight line. Then, when the arrangement position of each lens is a distance D between the transmission optical fiber Of1 and the reception optical fiber Of2, the center of the spherical lens Lc is at a position D / 2 from the transmission optical fiber Of1. The distance between the spherical lens Lc and the first and second annular condenser lenses Ld1 and Ld2 is the focal length D1 of the spherical lens Lc, and the first and second annular condensers. The focal lengths of the optical lenses Ld1 and Ld2 are set to D1 / 2. Then, the size of each lens, than the maximum angle of the light beam emitted from the transmission optical fiber Of1 is not more than the acceptance angle [psi max, the light emitted by the light-receiving angle [psi max, use of the lenses What is necessary is just the magnitude | size which injects into the range of an area | region. In the first embodiment, it is assumed that the size of each lens is the same, and the light is emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max at the extreme end position of the use area of the first annular condenser lens Ld1. It is assumed that the incident light beam is incident.

次に、以上のように構成された本実施の形態1にかかる光学レンズ系を通過する光線の動きについて説明する。なお、送信光ファイバOf1から出射される光線には様々な角度のものがあるが、ここでは説明を簡略するため、送信光ファイバOf1から、最大角度すなわち受光角Ψmaxで出射される光線R1と、最小角度すなわち平行光で出射される光線R2とが、本光学レンズ系を通過する際の動きについて説明する。 Next, the movement of the light beam passing through the optical lens system according to the first embodiment configured as described above will be described. There are various angles of light rays emitted from the transmission optical fiber Of1, but here, for the sake of simplicity, the light rays R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max. The movement when the minimum angle, that is, the light beam R2 emitted as parallel light passes through the optical lens system will be described.

図4において、送信光ファイバOf1から最大角度である受光角Ψmaxの光線R1が出射されると、該光線R1は、まず第1の環状集光レンズLd1に入射される。そして、該第1の環状集光レンズLd1に入射された光線R1は、平行光になって球面レンズLcに入射され、該球面レンズLcに入射された光線R1は、該球面レンズLcの焦点、ここでは第2の環状集光レンズLd2の中心点h2に集光する。そして、該第2の環状集光レンズLd2の中心点h2に入射された光線R1は、平行光になって受信光ファイバOf2に入射される。 In FIG. 4, when a light ray R1 having a light receiving angle Ψ max that is the maximum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light ray R1 is first incident on the first annular condenser lens Ld1. Then, the light ray R1 incident on the first annular condenser lens Ld1 becomes parallel light and is incident on the spherical lens Lc, and the light ray R1 incident on the spherical lens Lc is the focal point of the spherical lens Lc, Here, the light is condensed at the center point h2 of the second annular condenser lens Ld2. The light ray R1 incident on the center point h2 of the second annular condenser lens Ld2 becomes parallel light and enters the reception optical fiber Of2.

一方、送信光ファイバOf1から最小角度である平行光線R2が出射されると、該光線R2は、まず第1の環状集光レンズLd1の中心点h1に入射される。そして、該第1の環状集光レンズLd1の中心点h1が球面レンズLcの前焦点にあたるため、該中心点h1に入射された光線R2は、球面レンズLcの使用領域の最端位置に入射され、平行光になって第2の環状集光レンズLd2に入射される。そして、平行光として上記第2の環状集光レンズLd2に入射された光線R2は、受信光ファイバOf2に受光角Ψmaxで入射される。 On the other hand, when the parallel light beam R2 having the minimum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R2 first enters the center point h1 of the first annular condenser lens Ld1. Since the center point h1 of the first annular condenser lens Ld1 is the front focal point of the spherical lens Lc, the light ray R2 incident on the center point h1 is incident on the extreme end position of the use area of the spherical lens Lc. , Becomes parallel light and is incident on the second annular condenser lens Ld2. Then, the light ray R2 incident on the second annular condenser lens Ld2 as parallel light is incident on the reception optical fiber Of2 at a light receiving angle Ψ max .

つまり、送信光ファイバOf1から最大角度である受光角Ψmaxで出射された光線R1は、本光学レンズ系を通過することで、入射角度が最小角度つまり平行光になって受信光ファイバOf2に入射され、送信光ファイバOf1から最小角度すなわち平行光として出射された光線R2は、本光学レンズ系を通過することで、入射角度が最大角度つまり受光角Ψmaxとなって受信光ファイバOf2に入射されることとなる。 In other words, the light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max that is the maximum angle passes through the optical lens system, so that the incident angle becomes the minimum angle, that is, parallel light, and enters the reception optical fiber Of2. Then, the light ray R2 emitted from the transmission optical fiber Of1 as the minimum angle, that is, parallel light, passes through the optical lens system, so that the incident angle becomes the maximum angle, that is, the light reception angle Ψ max and enters the reception optical fiber Of2. The Rukoto.

従って、上記送信光ファイバOf1から出射される、伝搬速度が遅い出射角度の大きい光線R1と、伝搬速度が速い出射角度の小さな光線R2とに、同じ信号をのせ、上述した光学レンズ系を通過させると、伝搬速度の遅い光線R1は伝搬速度の速い光線となり、伝搬速度の速い光線R2は伝搬速度の遅い光線となるので、上記光学レンズ系により光線R1,R2をミキシングしてこれらの伝搬速度差をなくすことができ、この結果、光ファイバ内に生じるモード分散を削減することが可能となる。   Accordingly, the same signal is placed on the light beam R1 having a low propagation angle and a light beam R2 having a low propagation angle and emitted from the transmission optical fiber Of1, and passes through the optical lens system described above. The light ray R1 having a low propagation speed becomes a light ray having a high propagation speed, and the light ray R2 having a high propagation speed becomes a light ray having a low propagation speed. Therefore, the light rays R1 and R2 are mixed by the optical lens system, and the difference between these propagation speeds is obtained. As a result, it is possible to reduce mode dispersion occurring in the optical fiber.

以上の説明では、上記環状集光レンズと球面レンズとからなる光学レンズ系の1つの例として、図4に示す、2つのリング形状に集光する環状集光レンズと、1つの球面レンズとの組み合わせからなるものを挙げたが、例えば、図5に示す組み合わせも考えられる。図5は、本実施の形態1における、環状集光レンズと球面レンズとからなる光学レンズ系の別の組み合わせを示す断面図である。   In the above description, as one example of the optical lens system composed of the annular condenser lens and the spherical lens, an annular condenser lens for condensing into two ring shapes and one spherical lens shown in FIG. Although the combination is mentioned, for example, the combination shown in FIG. 5 is also conceivable. FIG. 5 is a cross-sectional view showing another combination of optical lens systems including an annular condenser lens and a spherical lens in the first embodiment.

本実施の形態1における別の組み合わせからなる光学レンズ系は、図5に示すように、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、第1の球面レンズLc1と、第1,第2の環状集光レンズLd1,Ld2と、第2の球面レンズLc2とを、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、各レンズの中心がくるように配置されたものである。つまり、上記直線上に、上記第1,第2の球面レンズLcの中心と、上記第1,第2の環状集光レンズLd1,Ld2の中心点h1,中心点h2とがくるようにする。そして、上記各レンズの配置位置は、上記第1の環状集光レンズLd1と上記第2の環状集光レンズLd2との間の距離D2が、上記第1の環状集光レンズLd1の後ろ焦点と、上記第2の環状集光レンズLd2の前焦点とが一致する距離になるようにし、上記各レンズの大きさは、送信光ファイバOf1から出射される光線の最大角度が受光角Ψmax以上にはならないことより、その受光角Ψmaxで出射される光がレンズの使用領域の範囲内に入射される大きさであればよい。なお、各レンズの大きさは同じとし、上記第1の球面レンズLc1の使用領域の最端位置に、送信光ファイバOf1から受光角Ψmaxで出射された光線が入射されるものとする。 As shown in FIG. 5, the optical lens system composed of another combination in the first embodiment includes a first spherical lens Lc1, first and second optical fibers between a transmission optical fiber Of1 and a reception optical fiber Of2. The annular condenser lenses Ld1 and Ld2 and the second spherical lens Lc2 are arranged on a straight line connecting the central axis Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2. It is arranged so that the center comes. That is, the centers of the first and second spherical lenses Lc and the center points h1 and h2 of the first and second annular condenser lenses Ld1 and Ld2 are located on the straight line. The positions of the lenses are such that the distance D2 between the first annular condenser lens Ld1 and the second annular condenser lens Ld2 is the back focal point of the first annular condenser lens Ld1. The distance between the front focal point of the second annular condenser lens Ld2 and the size of each lens is such that the maximum angle of the light beam emitted from the transmission optical fiber Of1 is greater than or equal to the light receiving angle Ψ max . It is only necessary that the light emitted at the light receiving angle Ψ max be incident on the lens in the use area. It is assumed that the size of each lens is the same, and the light beam emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max is incident on the extreme end position of the use area of the first spherical lens Lc1.

次に、以上のような構成を有する光学レンズ系を通過する光線の動きについて説明する。なお、説明を簡略化するため、送信光ファイバOf1から出射される光束のうち、最大角度すなわち受光角Ψmaxで出射される光線R1と、最小角度すなわち平行光で出射される光線R2とが本光学レンズ系を通過する際の動きについて説明する。 Next, the movement of the light beam passing through the optical lens system having the above configuration will be described. In order to simplify the description, of the light beams emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R1 emitted at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max , and the light beam R2 emitted at the minimum angle, that is, parallel light, are present. The movement when passing through the optical lens system will be described.

図5において、送信光ファイバOf1から、最大角度である受光角Ψmaxの光線R1が出射されると、光線R1は、まず第1の球面レンズLc1に入射される。そして、該第1の球面レンズLc1に入射された光線R1は、平行光になって第1の環状集光レンズLd1に入射され、上記第1の環状集光レンズLd1の後ろ焦点と上記第2の環状集光レンズLd2の前焦点とが一致するよう配置されているので、該第1の環状集光レンズLd1の使用領域の最端に入射された光線R1は、第2の環状集光レンズLd2の中心点h2に入射される。そして、該第2の環状集光レンズLd2の中心点h2に入射された光線R1は、平行光になって第2の球面レンズLc2に入射され、平行光のまま該第2の球面レンズLc2を通過し、受信光ファイバOf2に入射される。一方、送信光ファイバOf1から最小角度である平行光である光線R2が出射されると、光線R2は、まず平行光のまま第1の球面レンズLc1を通過し、第1の環状集光レンズLd1の中心点h1に入射する。そして、上記第1の環状集光レンズLd1の後ろ焦点と上記第2の環状集光レンズLd2の前焦点とが一致するよう配置されているので、該第1の環状集光レンズLd1の中心点h1に入射された光線R2は、第2の環状集光レンズLd2の使用領域の最端位置に入射され、該第2の環状集光レンズLd2に入射された光線R2は、平行光になって第2の球面レンズLc2に入射され、該第2の球面レンズLc2から、受信光ファイバOf2に受光角Ψmaxで入射される。 In FIG. 5, when a light ray R1 having a light receiving angle Ψ max that is the maximum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light ray R1 is first incident on the first spherical lens Lc1. The light ray R1 incident on the first spherical lens Lc1 is converted into parallel light and incident on the first annular condenser lens Ld1, and the back focal point of the first annular condenser lens Ld1 and the second Since the front focal point of the annular condenser lens Ld2 coincides with the front focal point of the first annular condenser lens Ld2, the light ray R1 incident on the extreme end of the use area of the first annular condenser lens Ld1 is converted into the second annular condenser lens. Incident to the center point h2 of Ld2. Then, the light ray R1 incident on the center point h2 of the second annular condenser lens Ld2 becomes parallel light and enters the second spherical lens Lc2, and the second spherical lens Lc2 remains as parallel light. Passes and enters the receiving optical fiber Of2. On the other hand, when a light beam R2 that is parallel light having a minimum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R2 first passes through the first spherical lens Lc1 as parallel light and passes through the first annular condenser lens Ld1. Is incident on the center point h1. Since the rear focal point of the first annular condenser lens Ld1 and the front focal point of the second annular condenser lens Ld2 are arranged to coincide with each other, the center point of the first annular condenser lens Ld1 is arranged. The light ray R2 incident on the h1 is incident on the extreme end position of the use area of the second annular condenser lens Ld2, and the light ray R2 incident on the second annular condenser lens Ld2 becomes parallel light. The light enters the second spherical lens Lc2 and enters the reception optical fiber Of2 from the second spherical lens Lc2 at a light receiving angle Ψ max .

つまり、送信光ファイバOf1から最大角度である受光角Ψmaxで出射された光線R1は、本光学レンズ系を通過することで、入射角度が最小角度つまり平行光になって受信光ファイバOf2に入射され、送信光ファイバOf1から最小角度すなわち平行光として出射された光線R2は、上記光学レンズ系を通過することで、入射角度が最大角度である受光角Ψmaxで受信光ファイバOf2に入射されることとなる。 In other words, the light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max that is the maximum angle passes through the optical lens system, so that the incident angle becomes the minimum angle, that is, parallel light, and enters the reception optical fiber Of2. Then, the light beam R2 emitted from the transmission optical fiber Of1 as a minimum angle, that is, parallel light, passes through the optical lens system, and is incident on the reception optical fiber Of2 at a light reception angle Ψ max where the incident angle is the maximum angle. It will be.

このように、リング形状に集光する環状集光レンズLdと、球面レンズLcとを所定数組み合わせてなる光学レンズ系に、送信光ファイバOf1の端面から、同じ信号がのせられた、伝搬速度の遅い光線R1及び伝搬速度の速い光線R2が入射されると、伝搬速度の遅い大きい角度で入射された光線R1が伝搬速度の速い小さい角度で出射され、逆に伝搬速度の速い小さい角度で入射された光線R2が伝搬速度の遅い大きい角度で出射されるので、光ファイバ内における光の伝搬速度差を解消して、モード分散を削減することができる。   As described above, the same signal is put on the optical lens system formed by combining a predetermined number of the annular condenser lens Ld and the spherical lens Lc, which collects light in a ring shape, from the end face of the transmission optical fiber Of1. When a slow light beam R1 and a light beam R2 having a high propagation velocity are incident, the light beam R1 incident at a large angle having a slow propagation velocity is emitted at a small angle with a high propagation velocity, and conversely, is incident at a small angle with a high propagation velocity. Since the light ray R2 is emitted at a large angle with a slow propagation speed, the light propagation speed difference in the optical fiber can be eliminated and the mode dispersion can be reduced.

なお、本実施の形態1においては、リング形状に集光する環状集光レンズLdと球面レンズLcとの組み合わせからなる光学レンズ系について、具体例を2つ挙げたが、本実施の形態1における光学レンズ系の構成は、上述したレンズの組み合わせや配置位置に限られるものでない。   In the first embodiment, two specific examples have been given for the optical lens system composed of a combination of the annular condensing lens Ld and the spherical lens Lc that condense in a ring shape. The configuration of the optical lens system is not limited to the combination and arrangement position of the lenses described above.

次に、図1に示す光学レンズ系を実現する第2の具体例として、片面が上述したリング形状に集光する環状集光レンズで、もう片面が球面レンズである、円柱状のバルク型レンズからなる光学レンズ系について説明する。   Next, as a second specific example for realizing the optical lens system shown in FIG. 1, a cylindrical bulk lens in which one surface is an annular condensing lens that condenses into the ring shape described above and the other surface is a spherical lens. An optical lens system comprising:

実施の形態1の変形例1.
まず、図6を用いて、本実施の形態1の変形例1の光学レンズ系に使用する、 一方の面が上述したリング形状に集光する環状集光レンズで、他方の面が球面レンズである円柱状のバルク型レンズについて説明する。図6は、本実施の形態1の変形例1における、円柱状のバルク型レンズを示す図であり、上記バルク型レンズの斜視図(図(a))と、そのA−A’断面図(図(b))とを示すものである。
Modification 1 of Embodiment 1
First, referring to FIG. 6, one surface is an annular condensing lens that condenses into the ring shape described above, and the other surface is a spherical lens, which is used in the optical lens system according to the first modification of the first embodiment. A certain cylindrical bulk lens will be described. FIG. 6 is a diagram showing a cylindrical bulk lens in the first modification of the first embodiment, and is a perspective view of the bulk lens (FIG. (A)) and its AA ′ cross-sectional view ( (B)) is shown.

図6に示すバルク型レンズ内の距離D1は、一方の面である球面レンズの焦点距離に値し、このバルク型レンズは、上述した環状集光レンズLdと球面レンズLcとを、距離D1離して配置した場合と同じ集光特性を有するものである。   The distance D1 in the bulk type lens shown in FIG. 6 is equivalent to the focal length of the spherical lens which is one of the surfaces. This bulk type lens separates the annular condenser lens Ld and the spherical lens Lc from the distance D1. It has the same condensing characteristic as the case where it arranges.

この図6に示すようなバルク型レンズを作製する方法は、円柱状のガラスを切削,研磨、あるいは研磨のみすることにより、一方の面を該ガラス面の半径の1/2の位置に最大の厚みをもたせ、該ガラス面の中心に近付くに従って外周面の曲面と同じ曲率で厚みが薄くなる形状にし、他方の面を球面型のレンズの形状にすることで作製する方法、あるいは片面が上述した環状集光レンズ形状で、もう片面が球面レンズ形状を有する型を作り、プラスチック等をその型でプレス成形することにより作製する方法等が考えられる。   The bulk type lens shown in FIG. 6 is manufactured by cutting, polishing, or polishing only a cylindrical glass, so that one surface is maximized at a position half the radius of the glass surface. A method of manufacturing by making the thickness thinner, with the same curvature as the curved surface of the outer peripheral surface as it approaches the center of the glass surface, and making the other surface into the shape of a spherical lens, or one side described above A method may be considered in which a mold having an annular condensing lens shape and having a spherical lens shape on the other surface is formed, and plastic or the like is press-molded with the mold.

次に、本実施の形態1の変形例1における光学レンズ系について説明する。なお、説明を簡略化するため、送信光ファイバOf1端面から出射される光束のうち、最大角度つまり受光角Ψmaxで出射される光線R1と、最小角度つまり平行光で出射される光線R2とが、本光学レンズ系を通過する際の動きについて説明する。 Next, an optical lens system in Modification 1 of Embodiment 1 will be described. In order to simplify the description, among the light beams emitted from the end face of the transmission optical fiber Of1, the light beam R1 emitted at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max , and the light beam R2 emitted at the minimum angle, that is, parallel light, are present. The movement when passing through the optical lens system will be described.

まず、図7を用いて、バルク型レンズLbからなる光学レンズ系の構成について説明する。図7は、本実施の形態1の変形例1における、バルク型レンズからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。   First, the configuration of an optical lens system including the bulk lens Lb will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical lens system including a bulk lens in the first modification of the first embodiment.

図7において、本実施の形態1の変形例1における光学レンズ系は、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、第1のバルク型レンズLb1と第2のバルク型レンズLb2とを、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、それらの中心軸がくるように配置し、また上記バルク型レンズLb1,Lb2の球面レンズ面側が接するように配置されてなるものである。そして、上記第1及び第2のバルク型レンズの大きさとしては、送信光ファイバOf1から出射される光線の最大角度が受光角Ψmax以上にはならないことから、その受光角Ψmaxで出射される光がレンズの使用領域の範囲内に入射される大きさであればよい。なお、本実施の形態1の変形例1においては、第1及び第2のバルク型レンズLb1、Lb2の大きさを同じであるとし、上記バルク型レンズの使用領域の最端位置に、送信光ファイバOf1から受光角Ψmaxで出射された光線が入射されるものとする。 In FIG. 7, the optical lens system in Modification 1 of Embodiment 1 includes a first bulk lens Lb1 and a second bulk lens Lb2 between a transmission optical fiber Of1 and a reception optical fiber Of2. The central axes Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2 are arranged so that the central axes thereof are aligned, and the spherical surfaces of the bulk lenses Lb1 and Lb2 It is arranged so that the lens surface side contacts. Then, as the size of the first and second bulk-shaped lens, since the maximum angle of light emitted is not more than the acceptance angle [psi max from the transmission optical fiber Of1, it is emitted by the light-receiving angle [psi max It is sufficient that the light to be incident is within the range of the lens use area. In the first modification of the first embodiment, the first and second bulk lenses Lb1 and Lb2 are assumed to have the same size, and the transmitted light is placed at the extreme end position of the use area of the bulk lens. It is assumed that a light beam emitted from the fiber Of1 at a light receiving angle Ψ max is incident.

そして、図8に示すように、周辺雰囲気、例えば空気(屈折率≒1)中に、屈折率nの球面レンズを配置した時の集光状態(図8(a))と、屈折率nのレンズを2つ接して配置した時の集光状態(図8(b))とが同じになることを考えれば、図7に示す光学レンズ系の構成と、上述した図4に示される光学レンズ系とは、同じ構成であるとみなせる。つまり、図7の第1のバルク型レンズLb1の環状集光レンズ面が、図4に示す上記第1の環状集光レンズLd1に相当し、図7の第1,第2のバルク型レンズLb2の球面レンズ面が接した状態が、図4に示す上記球面レンズLcに相当し、図7の上記第2のバルク型レンズLb2の環状集光レンズ面が、図4に示す第2の環状集光レンズLd2に相当する。   Then, as shown in FIG. 8, the light condensing state (FIG. 8 (a)) when the spherical lens having the refractive index n is arranged in the ambient atmosphere, for example, air (refractive index≈1), and the refractive index n. Considering that the condensing state (FIG. 8B) when the two lenses are arranged in contact with each other is the same, the configuration of the optical lens system shown in FIG. 7 and the optical lens shown in FIG. The system can be regarded as having the same configuration. That is, the annular condenser lens surface of the first bulk lens Lb1 in FIG. 7 corresponds to the first annular condenser lens Ld1 shown in FIG. 4, and the first and second bulk lenses Lb2 in FIG. 4 is equivalent to the spherical lens Lc shown in FIG. 4, and the annular condenser lens surface of the second bulk lens Lb2 shown in FIG. 7 is the second annular condenser shown in FIG. It corresponds to the optical lens Ld2.

よって、図7の光学レンズ系を通過する光線の動きは、図4の光学レンズ系を通過する光線の動きと同様となり、受信光ファイバOf1から伝搬速度が遅い大きな角度で出射される光線R1は、図7に示す光学レンズ系を通過することにより、伝搬速度の速い入射角度が小さい角度の光線に変えられ、逆に、受信光ファイバOf1から伝搬速度が速い小さな角度で出射された光線R2は、上記光学レンズ系を入射されることにより、伝搬速度の遅い入射角度が大きい角度の光線に変えられて、送信光ファイバOf2に入射されることになる。   Therefore, the movement of the light beam passing through the optical lens system of FIG. 7 is the same as the movement of the light beam passing through the optical lens system of FIG. 4, and the light beam R1 emitted from the reception optical fiber Of1 at a large angle with a slow propagation speed is By passing through the optical lens system shown in FIG. 7, the incident angle having a high propagation velocity is changed to a light beam having a small angle, and conversely, the light beam R2 emitted from the receiving optical fiber Of1 at a small angle having a high propagation velocity is obtained. By entering the optical lens system, the incident angle having a low propagation velocity is changed to a light beam having a large angle, and is incident on the transmission optical fiber Of2.

この結果、上記光線R1及び光線R2に同じ信号をのせて伝送した場合、上記光レンズ系により光線R1と光線R2との伝搬速度差を解消することができ、モード分散を削減することができる。   As a result, when the same signal is transmitted on the light ray R1 and the light ray R2, the difference in propagation speed between the light ray R1 and the light ray R2 can be eliminated by the optical lens system, and mode dispersion can be reduced.

以上の説明では、図7に示すように、2つのバルク型レンズLbの球面レンズ面側がお互い接するように配置してなる構成について説明したが、図9に示すように、上記バルク型レンズLbの環状集光レンズ側が対向するよう配置する構成も考えられる。図9は、本実施の形態1の変形例1における、バルク型レンズからなる光学レンズ系の別の構成を示す断面図である。   In the above description, as shown in FIG. 7, the configuration in which the spherical lens surfaces of the two bulk lenses Lb are arranged so as to contact each other has been described. However, as shown in FIG. A configuration is also conceivable in which the annular condenser lens sides are opposed to each other. FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration of the optical lens system including the bulk lens in the first modification of the first embodiment.

本実施の形態1の変形例1における別の構成からなる光学レンズ系は、図9に示すように、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、第1のバルク型レンズLb1と第2のバルク型レンズLb2とを、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、それらの中心軸がくるように配置し、また各バルク型レンズLb1,Lb2の環状集光レンズ面側が対向するよう配置されてなるものである。そして、2つのバルク型レンズLb1、Lb2の配置位置は、上記第1のバルク型レンズLb1と上記第2のバルク型レンズLb2との間の距離D2が、上記第1のバルク型レンズLb1の一方の面である環状集光レンズの後ろ焦点と、上記第2のバルク型レンズLb2の一方の面である環状集光レンズの前焦点とが一致する距離とする。なお、上記図6においては、バルク型レンズLb内の距離D1を該バルク型レンズLbの一方の面である球面レンズの焦点距離に値するものとしたが、図9において用いるバルク型レンズLb内の距離D1は任意でよい。また、上記各バルク型レンズLbの大きさは、送信光ファイバOf1から出射される光線の最大角度が受光角Ψmax以上にはならないことより、その受光角Ψmaxで出射される光がレンズの使用領域の範囲内に入射される大きさであればよい。 As shown in FIG. 9, the optical lens system having another configuration in the first modification of the first embodiment includes a first bulk lens Lb1 and a first bulk lens Lb1 between the transmission optical fiber Of1 and the reception optical fiber Of2. 2 bulk type lenses Lb2 are arranged on a straight line connecting the central axis Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2 so that the central axes thereof are arranged. The bulk type lenses Lb1 and Lb2 are arranged so that the annular condenser lens surface sides face each other. The arrangement positions of the two bulk lenses Lb1 and Lb2 are such that the distance D2 between the first bulk lens Lb1 and the second bulk lens Lb2 is one of the first bulk lenses Lb1. The distance between the back focal point of the annular condenser lens that is the surface of the annular condenser lens and the front focal point of the annular condenser lens that is one of the surfaces of the second bulk lens Lb2. In FIG. 6, the distance D1 in the bulk lens Lb is equivalent to the focal length of the spherical lens that is one surface of the bulk lens Lb. However, the distance D1 in the bulk lens Lb used in FIG. The distance D1 may be arbitrary. The size of each bulk lens Lb, from the maximum angle of the light beam emitted from the transmission optical fiber Of1 is not more than the acceptance angle [psi max, the light of the lens to be emitted by the light-receiving angle [psi max Any size may be used as long as it is incident within the range of the use area.

ここで、上記バルク型レンズLbを、図7で示したものと同様のものを使用するとし、上記バルク型レンズLbの使用領域の最端位置に、送信光ファイバOf1から受光角Ψmaxで出射された光線が入射されるものとすれば、図9に示された構成を有する光学レンズ系は、上述した図5に示す光学レンズ系の構成と同じ構成であるとみなせる。つまり、上記第1のバルク型レンズLb1の片面である球面レンズ面は、図5の第1の球面レンズLc1に相当し、もう片面の環状集光レンズ面は、図5の第1の環状集光レンズLd1に相当し、上記第2のバルク型レンズの片面である環状集光レンズ面は、図5の第2の環状集光レンズLd2に相当し、もう片面である球面レンズ面は、図5の第2の球面レンズLc2に相当することになる。 Here, it is assumed that the same bulk lens Lb as that shown in FIG. 7 is used, and the light is emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max at the extreme end position of the use region of the bulk lens Lb. If the incident light beam is incident, the optical lens system having the configuration shown in FIG. 9 can be regarded as the same configuration as the configuration of the optical lens system shown in FIG. 5 described above. That is, the spherical lens surface which is one surface of the first bulk lens Lb1 corresponds to the first spherical lens Lc1 in FIG. 5, and the other annular condenser lens surface is the first annular light collecting lens in FIG. An annular condenser lens surface corresponding to the optical lens Ld1, which is one side of the second bulk lens, corresponds to the second annular condenser lens Ld2 in FIG. 5, and a spherical lens surface which is the other surface is shown in FIG. 5 corresponds to the second spherical lens Lc2.

よって、図9に示す光学レンズ系を通過する光線の動きは、図5の光学レンズ系を通過する光線の動きと同様となり、受信光ファイバOf1から伝搬速度が遅い大きな角度で出射される光線R1は、図9に示す光学レンズ系を通過することにより、伝搬速度の速い入射角度が小さい角度の光線に変えられ、逆に、受信光ファイバOf1から伝搬速度が速い小さな角度で出射された光線R2は、上記光学レンズ系を入射されることにより、伝搬速度の遅い入射角度が大きい角度の光線に変えられて、送信光ファイバOf2に入射されることになる。   Therefore, the movement of the light beam passing through the optical lens system shown in FIG. 9 is the same as the movement of the light beam passing through the optical lens system shown in FIG. 5, and the light beam R1 emitted from the reception optical fiber Of1 at a large angle with a slow propagation speed. 9 passes through the optical lens system shown in FIG. 9 so that the incident angle having a high propagation speed is changed to a light beam having a small angle, and conversely, the light beam R2 emitted from the reception optical fiber Of1 at a small angle having a high propagation speed. By entering the optical lens system, the incident angle having a slow propagation speed is changed to a light beam having a large angle, and is incident on the transmission optical fiber Of2.

この結果、上記光線R1及び光線R2に同じ信号をのせて伝送した場合、上記光レンズ系により光線R1と光線R2との伝搬速度差を解消することができ、モード分散を削減することができる。   As a result, when the same signal is transmitted on the light ray R1 and the light ray R2, the difference in propagation speed between the light ray R1 and the light ray R2 can be eliminated by the optical lens system, and mode dispersion can be reduced.

このように、一方の面がリング形状に集光する環状集光レンズで、他方の面が球面レンズである、円柱状のバルク型レンズを組み合わせてなる光学レンズ系に、受信光ファイバOf1から、同じ信号がのせられた光線R1及び光線R2が入射されると、伝搬速度の遅い大きな角度で入射された光線R1が伝搬速度の小さい角度で出射され、逆に伝搬速度の速い小さな角度で入射された光線R2が伝搬速度の遅い大きな角度で出射されるので、光ファイバ内における光の伝搬速度差を解消して、モード分散を削減することができる。   In this way, from the receiving optical fiber Of1, the optical lens system formed by combining a cylindrical bulk lens in which one surface is an annular condensing lens that condenses in a ring shape and the other surface is a spherical lens, When the light beam R1 and the light beam R2 carrying the same signal are incident, the light beam R1 incident at a large angle with a low propagation speed is emitted at an angle with a small propagation speed, and conversely, it is incident at a small angle with a high propagation speed. Since the light ray R2 is emitted at a large angle with a low propagation speed, the difference in propagation speed of light in the optical fiber can be eliminated, and mode dispersion can be reduced.

また、本実施の形態1の変形例1では、上記光学レンズ系がバルク型レンズからなるため、周囲雰囲気から屈折率の高いレンズに光を入射させる際に、該入射光がレンズ面で反射する光量を減らすことができ、これにより、効率よく送信光ファイバOf1から受信光ファイバOf2に光を伝送することができる。   In the first modification of the first embodiment, since the optical lens system includes a bulk lens, the incident light is reflected by the lens surface when light is incident on the lens having a high refractive index from the ambient atmosphere. The amount of light can be reduced, whereby light can be efficiently transmitted from the transmission optical fiber Of1 to the reception optical fiber Of2.

なお、本実施の形態1の変形例1においては、上記バルク型レンズの組み合わせからなる光学レンズ系について、具体例を2つ挙げたが、上述したレンズの組み合わせや配置位置に限られるものでない。   In the first modification of the first embodiment, two specific examples have been given for the optical lens system composed of the combination of the above-described bulk type lenses. However, the present invention is not limited to the above-described lens combinations and arrangement positions.

さらに、図1に示す光学レンズ系を実現する第3の具体例として、2乗分布の屈折率分布を径方向に1つ有する円柱状のGRINレンズと、該GRINレンズを改良して、中心軸に対し対称な2乗分布の屈折率分布を径方向に2つ有するようにした円柱状の改良GRINレンズとからなる光学レンズ系について説明する。   Further, as a third specific example for realizing the optical lens system shown in FIG. 1, a cylindrical GRIN lens having one refractive index distribution of a square distribution in the radial direction, and the GRIN lens are improved to have a central axis. An optical lens system composed of a cylindrical improved GRIN lens having two refractive index distributions in the radial direction symmetrical to each other will be described.

実施の形態1の変形例2.
まず、図10〜図13を用いて、本実施の形態1の変形例2の光学レンズ系に使用する、GRINレンズ、及び改良GRINレンズについて説明する。図10は、GRINレンズのある断面における屈折率分布を示す図であり、図11は、GRINレンズを通過する光線の動きを示す図である。また、図12は、本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズのある断面における屈折率分布を示す図であり、図13は、本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズを通過する光線の動きを示す図である。
Modification 2 of Embodiment 1
First, the GRIN lens and the improved GRIN lens used in the optical lens system of Modification 2 of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram showing the refractive index distribution in a certain section of the GRIN lens, and FIG. 11 is a diagram showing the movement of light rays passing through the GRIN lens. FIG. 12 is a diagram showing a refractive index distribution in a section of the improved GRIN lens in the second modification of the first embodiment, and FIG. 13 is an improved GRIN in the second modification of the first embodiment. It is a figure which shows the motion of the light ray which passes a lens.

まず、GRINレンズについて説明する。   First, the GRIN lens will be described.

GRINレンズは、図10に示すように、レンズの中心軸上における屈折率が一番高く、径方向に屈折率が略2乗分布形状を描いて下がっていく円柱状のレンズであり、また、図11に示すように、該レンズ内の光線の蛇行周期(以下、「ピッチ(P)」と称する。)によって、GRINレンズを通過する光線の動きが変化するものである。例えば、図11(a)は、0.25ピッチ(P)のGRINレンズ内を通過する光線の動きを示すものであり、点光源を入射面の中心におけば平行性のよい光線を取り出すことができ、逆に無限遠物体の倒立像が出射面に結像される。また、図11(b)は、0.5PのGRINレンズ内を通過する光線の動きを示すものであり、入射面においた物体の倒立実像が出射面上に結像される。さらに、図11(c)は、0.75PのGRINレンズ内を通過する光線の動きを示すものであり、無限遠物体の正立結像が出射端面上に結像される。なお、図10及び図11において、dはレンズ直径を示し、d’はレンズ使用領域幅を示すものである。   As shown in FIG. 10, the GRIN lens is a cylindrical lens that has the highest refractive index on the central axis of the lens and has a refractive index that decreases in a substantially square distribution shape in the radial direction. As shown in FIG. 11, the movement of the light beam passing through the GRIN lens changes depending on the meandering cycle of the light beam in the lens (hereinafter referred to as “pitch (P)”). For example, FIG. 11A shows the movement of light passing through a GRIN lens with a 0.25 pitch (P). If a point light source is placed at the center of the incident surface, light with good parallelism can be extracted. Conversely, an inverted image of an object at infinity is formed on the exit surface. FIG. 11B shows the movement of light rays passing through the 0.5P GRIN lens, and an inverted real image of an object on the incident surface is formed on the exit surface. Further, FIG. 11C shows the movement of the light beam passing through the 0.75P GRIN lens, and an erect image of an object at infinity is imaged on the exit end face. 10 and 11, d indicates a lens diameter, and d 'indicates a lens use region width.

そして、今回新たに作製する、中心軸に対し対称な2乗分布の屈折率分布を径方向に2つ有する円柱状の改良GRINレンズは、図12に示すように、レンズ使用領域幅d’内において、レンズ中心軸から±d’/4の屈折率が一番高く、該2点からレンズの中心軸方向及び外周方向に、屈折率が略2乗分布形状を描いて下がっていく円柱状のレンズである。そして、上述したGRINレンズと同様、図13に示すように、ピッチの違いにより該改良GRINレンズ内を通過する光線の動きが変化する。なお。図12及び図13においても、dはレンズ直径を示し、d’はレンズ使用領域幅を示す。   A cylindrical improved GRIN lens newly produced this time and having two refractive index distributions with a square distribution symmetrical to the central axis in the radial direction is within the lens use region width d ′ as shown in FIG. The refractive index of ± d ′ / 4 is the highest from the lens central axis, and the refractive index decreases from the two points toward the central axis direction and the outer circumferential direction of the lens in a substantially square distribution shape. It is a lens. As in the GRIN lens described above, as shown in FIG. 13, the movement of light passing through the improved GRIN lens changes due to the difference in pitch. Note that. 12 and 13, d indicates the lens diameter, and d 'indicates the lens use area width.

ここで、図14〜図16を用いて、上記改良GRINレンズの作製方法について、いくつか例を挙げて説明する。図14は、本実施の形態1の変形例2における改良GRINレンズを既存のGRINレンズから作製する作製方法を示す図であり、図15は、従来のGRINレンズを作製する方法を示す図であり、図16は、図15に示したGRINレンズの作製方法を応用して改良GRINレンズを作製する方法を示す図である。   Here, with reference to FIG. 14 to FIG. 16, a method for manufacturing the improved GRIN lens will be described with some examples. FIG. 14 is a diagram showing a production method for producing the improved GRIN lens in the second modification of the first embodiment from an existing GRIN lens, and FIG. 15 is a diagram showing a method for producing a conventional GRIN lens. FIG. 16 is a diagram showing a method of manufacturing an improved GRIN lens by applying the method of manufacturing the GRIN lens shown in FIG.

まず、第1の方法は、既存のGRINレンズ140から、図14(a)に示すように、直径を中心に対称な2直線を2辺とする扇形の柱状にカットして扇形柱140aを形成し、この扇形柱140aを同様にして複数形成し、図14(b)に示すように、上記扇形の頂点を一点に集中させて束ねるように配置して一体とすることで、略円形状の扇形柱集合体である改良GRINレンズ141を作製するものである。このようにして改良GRINレンズを作製する場合、上記既存のGRINレンズ140からとりだす扇形柱140aの頂角を小さくするほど、より精度のよい、改良GRINレンズを得ることができる。また、上述したようにして作製した、図14(b)の略円形状の扇形柱集合体の改良GRINレンズ141を加熱して、図14(c)に示すように、円柱形状に再成形するようにすれば、さらに精度のよい、円柱成形体である改良GRINレンズ142を得ることができる。なお、このようにして作製された改良GRINレンズ141,142の径は、元のGRINレンズ140の2倍となることに、注意すべきである。   First, as shown in FIG. 14A, the first method is to cut a fan-shaped column 140a from the existing GRIN lens 140 into a fan-shaped column having two sides that are symmetrical about the diameter. Then, a plurality of the fan-shaped pillars 140a are formed in the same manner, and as shown in FIG. 14 (b), the fan-shaped pillars 140a are arranged so as to be bundled so as to be concentrated at one point, so that the substantially circular shape is obtained. The improved GRIN lens 141 which is a fan-shaped column aggregate is produced. In the case of producing an improved GRIN lens in this way, an improved GRIN lens with higher accuracy can be obtained as the apex angle of the fan-shaped column 140a taken out from the existing GRIN lens 140 is reduced. Further, the improved GRIN lens 141 of the substantially circular sectoral column assembly shown in FIG. 14B, which is manufactured as described above, is heated and reshaped into a cylindrical shape as shown in FIG. 14C. By doing so, it is possible to obtain the improved GRIN lens 142 which is a cylindrical molded body with higher accuracy. It should be noted that the diameters of the improved GRIN lenses 141 and 142 manufactured in this way are twice that of the original GRIN lens 140.

次に、第2の方法は、通常のGRINレンズの作製方法を応用して、改良GRINレンズを作製するものである。すなわち、通常のGRINレンズの作製方法は、図15(a)のように、低い屈折率を有するドーナツ形状の柱状体150の内側に、高い屈折率を有する円柱形状の柱状体151をはめ込み、これに、熱拡散やイオン交換等を施すことによって屈折率の高低差を拡散させて、図15(b)に示すような径方向の屈折率分布153をもつ、GRINレンズ152を作製するものである。これを応用した上記改良GRINレンズの作製方法は、まず、図16(a)のように、低い屈折率を有するドーナツ形状の柱状体160の内側に、高い屈折率を有するドーナツ形状の柱状体161をはめ込み、さらにその内側に再び低い屈折率を有する円柱形状の柱状体162をはめ込んで、3層の屈折率構造を有するものとしたものに、熱拡散やイオン交換等を施すことによって各屈折率の高低差を拡散させ、図16(b)に示すような、径方向に2つの山を有する、すなわちリング状の頂部を有する屈折率分布163をもつ、改良GRINレンズ164を作製するものである。   Next, the second method applies an ordinary GRIN lens manufacturing method to manufacture an improved GRIN lens. That is, a normal method for manufacturing a GRIN lens is to insert a cylindrical columnar body 151 having a high refractive index inside a donut-shaped columnar body 150 having a low refractive index as shown in FIG. In addition, the GRIN lens 152 having the refractive index distribution 153 in the radial direction as shown in FIG. 15B is manufactured by diffusing the difference in refractive index by performing thermal diffusion, ion exchange, or the like. . The above-described improved GRIN lens manufacturing method to which this is applied is as follows. First, as shown in FIG. 16A, a donut-shaped column 161 having a high refractive index is placed inside a donut-shaped column 160 having a low refractive index. And a cylindrical columnar body 162 having a low refractive index is again fitted inside, and a three-layered refractive index structure is applied to each refractive index by applying thermal diffusion, ion exchange, or the like. The improved GRIN lens 164 having a refractive index profile 163 having two crests in the radial direction, that is, having a ring-shaped top, as shown in FIG. 16B, is produced. .

また、第3の方法は、光ファイバのプリフォームを作製する方法を応用して、改良GRINレンズを作製するものであり、例えば、中空ガラス管に気体状のガラス原料を吹き付け、該ガラス中空管をバーナで熱して管内において気相酸化反応させ、石英ガラス微粒子(SiO2)等を管内に堆積させるMCVD法(内づけ法)を応用し、該中空ガラス管に吹き付けるガラス原料の成分を変えて、上述したような屈折率分布を有する柱状体を作製する方法や、芯となる中心ガラス棒の周りに気体状のガラス原料をバーナで熱しながら吹き付け、火炎加水分解反応及び酸化反応により石英ガラス微粒子(SiO2)等をガラス棒の周りに堆積させて円柱状のスートプリフォームを作製し、該スートプリフォームを高温で脱水するVAD法(外づけ法)を応用し、該ガラス棒に吹き付けるガラス原料の成分を変えて、上述したような屈折率分布を有する柱状体を作製する方法等がある。 The third method is to produce an improved GRIN lens by applying a method for producing an optical fiber preform. For example, the glass hollow glass tube is sprayed with a gaseous glass material, and the glass hollow The components of the glass raw material sprayed on the hollow glass tube are changed by applying the MCVD method (internal method) in which the tube is heated with a burner to cause a gas-phase oxidation reaction in the tube and quartz glass fine particles (SiO 2 ) are deposited in the tube. In addition, a method for producing a columnar body having a refractive index distribution as described above, or a quartz glass by a flame hydrolysis reaction and an oxidation reaction by spraying a gaseous glass raw material around a core central glass rod while heating with a burner. response microparticles (SiO 2) or the like is deposited around the glass rod to form a cylindrical soot preform, VAD method to dehydrate the soot preform at a high temperature (outer pickled method) And, by changing the components of the glass raw material blown to the glass rod, and a method of producing a columnar body having a refractive index distribution as described above.

次に、本実施の形態1の変形例2における光学レンズ系について説明する。   Next, an optical lens system in Modification 2 of Embodiment 1 will be described.

まず、図17を用いて、GRINレンズと改良GRINレンズとからなる光学レンズ系の構成について説明する。図17は、本実施の形態1の変形例2における、GRINレンズと改良GRINレンズとからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。   First, the configuration of an optical lens system including a GRIN lens and an improved GRIN lens will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical lens system including a GRIN lens and an improved GRIN lens according to the second modification of the first embodiment.

図17において、本実施の形態1の変形例2における光学レンズ系は、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、第1の0.25PのGRINレンズLg1と、上述したようにして作製された0.5Pの改良GRINレンズLg’と、第2の0.25PのGRINレンズLg2とを、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、それらの中心軸がくるように配置されてなるものである。そして、上記各レンズの配置位置としては、上記光ファイバと各0.25PのGRINレンズ、及び0.5Pの改良GRINレンズとが接するように配置されている。   In FIG. 17, the optical lens system in Modification 2 of Embodiment 1 includes a first 0.25P GRIN lens Lg1 between the transmission optical fiber Of1 and the reception optical fiber Of2, as described above. The manufactured 0.5P improved GRIN lens Lg ′ and the second 0.25P GRIN lens Lg2 are connected to the central axis Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2. They are arranged so that their central axes are on a straight line. The lens is disposed so that the optical fiber is in contact with the 0.25P GRIN lens and the 0.5P improved GRIN lens.

次に、以上のように構成された、本実施の形態1の変形例2における光学レンズ系を通過する光線の動きについて説明する。なお、ここでは説明を簡略化するため、送信光ファイバOf1から、最大角度すなわち受光角Ψmaxで出射される光線R1と、最小角度すなわち平行光で出射される光線R2が、本光学レンズ系を通過する際の動きについて説明する。 Next, the movement of the light beam passing through the optical lens system configured as described above in Modification Example 2 of Embodiment 1 will be described. In order to simplify the description, a light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at a maximum angle, that is, a light receiving angle Ψ max , and a light beam R2 emitted from a minimum angle, that is, a parallel light beam, form the optical lens system. The movement when passing will be described.

図17において、送信光ファイバOf1から最大角度である受光角Ψmaxの光線R1が出射されると、該光線R1は、まず第1の0.25PのGRINレンズLg1に入射され、平行性のよい光ビームになって、0.5Pの改良GRINレンズLg’に入射される。そして、該0.5P改良のGRINレンズLg’に入射された光線R1は反転して、第2の0.25PのGRINレンズLg2の中心軸上に入射され、第2の0.25PのGRINレンズの中心軸上を平行光として通過して、その平行光のまま受信光ファイバOf2に入射される。一方、送信光ファイバOf1から最小角度である平行光である光線R2が出射されると、該光線R2は、まず第1の0.25PのGRINレンズLg1の中心軸上を平行光のまま通過し、0.5Pの改良GRINレンズLg’に入射される。そして、平行光として該0.5Pの改良GRINレンズLg’に入射された光線R2は、反転して第2の0.25PのGRINレンズLg2の使用領域の最端位置に入射され、第2の0.25PのGRINレンズの使用領域の最端位置から受信光ファイバOf2に入射角度が最大角度つまり受光角Ψmaxで入射される。 In FIG. 17, when a light ray R1 having a maximum receiving angle Ψ max is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light ray R1 is first incident on the first 0.25P GRIN lens Lg1 and has good parallelism. It becomes a light beam and enters the 0.5P modified GRIN lens Lg ′. The light ray R1 incident on the 0.5P improved GRIN lens Lg ′ is inverted and incident on the central axis of the second 0.25P GRIN lens Lg2, and the second 0.25P GRIN lens. Passes through the central axis as parallel light, and enters the receiving optical fiber Of2 as the parallel light. On the other hand, when the light beam R2 which is parallel light having the minimum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R2 first passes through the central axis of the first 0.25P GRIN lens Lg1 as parallel light. , 0.5P, the improved GRIN lens Lg ′. Then, the light ray R2 incident on the 0.5P modified GRIN lens Lg ′ as parallel light is inverted and incident on the extreme end position of the use region of the second 0.25P GRIN lens Lg2, The incident angle is incident on the receiving optical fiber Of2 at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max from the extreme end position of the 0.25P GRIN lens use region.

そして、上記送信光ファイバOf1から伝搬速度が遅い大きい角度で出射される光線R1と、上記送信光ファイバOf1から伝搬速度が速い小さな角度で出射される光線R2とに同じ信号をのせて、上述した本実施の形態1の変形例2における光学レンズ系を通過させた場合、本光学レンズ系は、伝搬速度の遅い光線R1を伝搬速度の速い光線とし、伝搬速度の速い光線R2を伝搬速度の遅い光線とすることができるので、光ファイバのコア内に生じる上記光線R1と光線R2との伝搬速度差を解消することができ、この結果、光ファイバ内に生じるモード分散を削減することが可能となる。また、送信光ファイバOf1の出射端面、及び受信光ファイバOf2の入射端面と、上記各GRINレンズとが接しているので、周囲雰囲気から屈折率の高いGRINレンズに光を入射させる際に、該入射光がレンズ面で反射してしまう光量を減らすことができ、これにより、かなり効率よく、送信光ファイバOf1から受信光ファイバOf2に光を伝送することができる。   Then, the same signal is put on the light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at a large angle with a slow propagation speed and the light beam R2 emitted from the transmission optical fiber Of1 at a small angle with a high propagation speed, and the above-described signal is applied. When the optical lens system in the second modification of the first embodiment is passed, the optical lens system converts the light ray R1 having a low propagation velocity into a light ray having a high propagation velocity and the light ray R2 having a high propagation velocity as a low propagation velocity. Since it can be a light beam, the propagation speed difference between the light beam R1 and the light beam R2 generated in the core of the optical fiber can be eliminated. As a result, the mode dispersion generated in the optical fiber can be reduced. Become. In addition, since the GRIN lens is in contact with the emission end face of the transmission optical fiber Of1 and the incidence end face of the reception optical fiber Of2, the incident light is incident when light enters the GRIN lens having a high refractive index from the ambient atmosphere. The amount of light that is reflected by the lens surface can be reduced, and thereby, the light can be transmitted from the transmission optical fiber Of1 to the reception optical fiber Of2 fairly efficiently.

以上の説明では、上記GRINレンズと改良GRINレンズとを使用した光学レンズ系の1つの例として、図17に示す、2つの0.25PのGRINレンズと、1つの0.5Pの改良GRINレンズとからなるものを挙げたが、例えば図18に示すように、改良GRINレンズLg’のみからなる構成も考えられる。図18は、本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズのみからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。   In the above description, as an example of an optical lens system using the GRIN lens and the improved GRIN lens, two 0.25P GRIN lenses and one 0.5P improved GRIN lens shown in FIG. Although, for example, as shown in FIG. 18, a configuration including only the improved GRIN lens Lg ′ is also conceivable. FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical lens system including only the improved GRIN lens in the second modification of the first embodiment.

本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズLg’のみからなる光学レンズ系は、図18に示すように、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、0.75Pの改良GRINレンズLg’を配置し、上記送信光ファイバOf1の中心軸Ax1と、上記受信光ファイバOf2の中心軸Ax2とを結んだ直線上に、その中心軸がくるように配置されてなるものである。そして、上記0.75Pの改良GRINレンズLg’の配置位置としては、上記送信光ファイバOf1と0.75Pの改良GRINレンズLg’との間、及び該0.75Pの改良GRINレンズと受信光ファイバOf2との間を、距離D3の空間をあけるようにし、該距離D3は、上記送信光ファイバOf1から最大角度つまり受光角Ψmaxで出射される光線R1が、上記0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸から、レンズの使用領域の範囲における4分の1の位置に入射される距離であり、また、上記0.75Pの改良GRINレンズLg’を通過し、受信光ファイバOf2に最大角度つまり受光角で入射される光線R2が、0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸から、レンズの使用領域の範囲内における4分の1の位置から出射される距離である。なお、上記0.75Pの改良GRINレンズLg’内を通過する光線は、図13(c)に示されるように通過するものである。 In the second modification of the first embodiment, the optical lens system including only the improved GRIN lens Lg ′ is improved by 0.75 P between the transmission optical fiber Of1 and the reception optical fiber Of2, as shown in FIG. A GRIN lens Lg ′ is arranged, and the central axis is arranged on a straight line connecting the central axis Ax1 of the transmission optical fiber Of1 and the central axis Ax2 of the reception optical fiber Of2. . The arrangement positions of the improved 0.75P improved GRIN lens Lg ′ are between the transmission optical fiber Of1 and the improved 0.75P improved GRIN lens Lg ′, and the improved 0.75P improved GRIN lens and the receiving optical fiber. A space of a distance D3 is formed between the light beam R1 and the light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max , and the improved GRIN lens Lg having the above 0.75P. Is a distance incident on a quarter of the range of the lens usage range from the central axis of 'and passes through the improved GRIN lens Lg' of 0.75P and has a maximum angle on the receiving optical fiber Of2. That is, the light ray R2 incident at the light receiving angle is emitted from a quarter position within the range of use of the lens from the central axis of the improved GRIN lens Lg ′ of 0.75P. Is that distance. The light beam passing through the improved 0.75P GRIN lens Lg ′ passes as shown in FIG.

次に、以上のような構成を有する光学レンズ系を通過する光線の動きについて説明する。なお、説明を簡略化するため、送信光ファイバOf1から出射される光束のうち、最大角度すなわち受光角Ψmaxで出射される光線R1と、最小角度すなわち平行光で出射される光線R2とが本光学レンズ系を通過する際の動きについて説明する。 Next, the movement of the light beam passing through the optical lens system having the above configuration will be described. In order to simplify the description, of the light beams emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R1 emitted at the maximum angle, that is, the light receiving angle Ψ max , and the light beam R2 emitted at the minimum angle, that is, parallel light, are present. The movement when passing through the optical lens system will be described.

図18において、まず送信光ファイバOf1から、最大角度すなわち受光角Ψmaxの光線R1が出射されると、光線R1は、0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸から、レンズの使用領域の範囲における4分の1の位置に入射される。そして、該0.75Pの改良GRINレンズLg’に入射された光線R1は、図18に示すような経路を通って、該0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸の位置から受信光ファイバOf2に入射される。一方、送信光ファイバOf1から最小角度である平行光である光線R2が出射されると、該光線R2は、距離D3だけ周囲雰囲気中を平行光で進み、0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸の位置に入射される。そして、該0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸の位置から入射された光線R2は、図18に示すような経路を通って、該0.75Pの改良GRINレンズLg’の中心軸から使用領域範囲における4分の1の位置から出射され、距離D3だけ周囲雰囲気中を進み、受信光ファイバOf2に最大角度である受光角Ψmaxで入射される。 In FIG. 18, first, when a light ray R1 having a maximum angle, that is, a light receiving angle Ψ max is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light ray R1 is emitted from the central axis of the improved GRIN lens Lg ′ of 0.75P in the lens use region. Incident at a quarter of the range. The light ray R1 incident on the improved 0.75P GRIN lens Lg ′ passes through the path shown in FIG. 18 and is received from the center axis of the improved 0.75P improved GRIN lens Lg ′. Incident on Of2. On the other hand, when a light beam R2 which is parallel light having a minimum angle is emitted from the transmission optical fiber Of1, the light beam R2 travels in the ambient atmosphere by the parallel light by a distance D3, and is improved by the improved GRIN lens Lg ′ of 0.75P. Incident at the position of the central axis. Then, the light ray R2 incident from the position of the central axis of the improved 0.75P GRIN lens Lg ′ passes through the path shown in FIG. 18 and from the central axis of the improved GRIN lens Lg ′ of 0.75P. The light is emitted from a quarter position in the use area range, travels in the surrounding atmosphere by a distance D3, and enters the reception optical fiber Of2 at a light reception angle Ψ max that is the maximum angle.

つまり、送信光ファイバOf1から最大角度である受光角Ψmaxで出射された光線R1は、本光学レンズ系を通過することで、入射角度が最小角度つまり平行光になって受信光ファイバOf2に入射され、送信光ファイバOf1から最小角度すなわち平行光として出射された光線R2は、上記光学レンズ系を通過することで、入射角度が最大角度である受光角Ψmaxで受信光ファイバOf2に入射されることとなる。 In other words, the light beam R1 emitted from the transmission optical fiber Of1 at the light receiving angle Ψ max that is the maximum angle passes through the optical lens system, so that the incident angle becomes the minimum angle, that is, parallel light, and enters the reception optical fiber Of2. Then, the light beam R2 emitted from the transmission optical fiber Of1 as a minimum angle, that is, parallel light, passes through the optical lens system, and is incident on the reception optical fiber Of2 at a light reception angle Ψ max where the incident angle is the maximum angle. It will be.

なお、図18に示した改良GRINレンズLg’からなる光学レンズ系は、送信光ファイバOf1と0.75Pの改良GRINレンズLg’との間、及び0.75Pの改良GRINレンズLg’と受信光ファイバOf2との間に、距離D3の空間を設けるようにしたが、その各空間部分に、図19に示すように、幅D3のロッドレンズLrodを挿入し、送信光ファイバOf1の端面と0.75Pの改良GRINレンズLg’の端面、及び受信光ファイバOf2の端面と0.75Pの改良GRINレンズLg’の端面とを接するようにしてもよい。このようにすれば、周囲雰囲気から、屈折率の高いガラス製のレンズに光を入射させる際、あるいは屈折率の高いガラス製のレンズから光を出射させる際に、光がガラス面等において反射してしまうのを解消して、より効率よく送信光ファイバOf1から受信光ファイバOf2に光を伝送することができる。   Note that the optical lens system including the improved GRIN lens Lg ′ shown in FIG. 18 is between the transmission optical fiber Of1 and the improved 0.75P improved GRIN lens Lg ′, and the improved 0.75P improved GRIN lens Lg ′ and received light. A space having a distance D3 is provided between the optical fiber Of2 and a rod lens Lrod having a width D3 is inserted into each space portion as shown in FIG. The end face of the 75P improved GRIN lens Lg ′ and the end face of the reception optical fiber Of2 may be in contact with the end face of the 0.75P improved GRIN lens Lg ′. In this way, when light is incident on a glass lens having a high refractive index from the ambient atmosphere, or when light is emitted from a glass lens having a high refractive index, the light is reflected on the glass surface or the like. Therefore, it is possible to more efficiently transmit light from the transmission optical fiber Of1 to the reception optical fiber Of2.

このように、GRINレンズLgと、改良GRINレンズLg’とを所定数組あわせてなる光学レンズ系、あるいは改良GRINレンズのみからなる光学レンズ系に、送信光ファイバOf1の端面から、同じ信号がのせられた、伝搬速度の遅い光線R1及び伝搬速度の速い光線R2が入射されると、伝搬速度の遅い大きい角度で入射された光線R1が伝搬速度の速い小さい角度で出射され、逆に伝搬速度の速い小さい角度で入射された光線R2が伝搬速度の遅い大きい角度で出射されるので、光ファイバ内における光の伝搬速度差を解消して、モード分散を削減することができる。   In this way, the same signal is placed on the optical lens system formed by combining a predetermined number of GRIN lenses Lg and improved GRIN lenses Lg ′, or the optical lens system including only the improved GRIN lens, from the end face of the transmission optical fiber Of1. When the light ray R1 having a low propagation velocity and the light ray R2 having a high propagation velocity are incident, the light ray R1 incident at a large angle having a low propagation velocity is emitted at a small angle having a high propagation velocity, and conversely, Since the light ray R2 incident at a fast small angle is emitted at a large angle having a slow propagation speed, the light propagation speed difference in the optical fiber can be eliminated, and the mode dispersion can be reduced.

なお、本実施の形態1の変形例2においては、GRINレンズ及び改良GINレンズからなる光学レンズ系について、具体例を3つ挙げたが、本実施の形態1の変形例2における光学レンズ系の構成は、上述したGRINレンズのピッチ(P)の組み合わせや配置位置に限られるものでない。   In the second modification of the first embodiment, three specific examples of the optical lens system including the GRIN lens and the improved GIN lens are given. However, the optical lens system in the second modification of the first embodiment is not limited. The configuration is not limited to the above-described combination and arrangement position of the pitch (P) of the GRIN lens.

また、本実施の形態1においては、大きな角度で出射された光線R1を小さな角度で入射される光線に、また小さな角度で出射された光線R2を大きな角で入射される光線に変換する光学レンズ系を実現する具体例として、球面レンズと環状集光レンズとの組み合わせからなるもの(第1の具体例)、バルク型レンズの組み合わせからなるもの(第2の具体例)、GRINレンズと改良GRINレンズとのくみあわせからなるもの(第3の具体例)を挙げて説明したが、上記光学レンズ系の構成はこれらに限るものではなく、例えば、球面レンズと改良GRINレンズとの組み合わせからなるものや、バルク型レンズと改良GRINレンズとの組み合わせからなるものであってもよい。   In the first embodiment, the optical lens that converts the light beam R1 emitted at a large angle into a light beam incident at a small angle, and converts the light beam R2 emitted at a small angle into a light beam incident at a large angle. Specific examples of realizing the system include a combination of a spherical lens and an annular condenser lens (first specific example), a combination of a bulk type lens (second specific example), a GRIN lens and an improved GRIN. Although the description has been given with reference to the combination of lenses (third specific example), the configuration of the optical lens system is not limited to these, and includes, for example, a combination of a spherical lens and an improved GRIN lens. Alternatively, it may be a combination of a bulk type lens and an improved GRIN lens.

以上のことにより、本実施の形態1によれば、送信光ファイバOf1と受信光ファイバOf2との間に、大きな角度で出射された光線R1を小さな角度で入射される光線に、また小さな角度で出射された光線R2を大きな角で入射される光線に変換する光学レンズ系を設け、該光線R1及び光線R2に同じ信号をのせて上記光学レンズ系を通過させるようにしたので、該光学レンズ系内において光線をミキシングすることで、光ファイバ内における光の伝搬速度差を解消することができ、その結果、モード分散を削減することができる。   As described above, according to the first embodiment, the light beam R1 emitted at a large angle between the transmission optical fiber Of1 and the reception optical fiber Of2 is changed into a light beam incident at a small angle and at a small angle. An optical lens system for converting the emitted light beam R2 into a light beam incident at a large angle is provided, and the same signal is put on the light beam R1 and the light beam R2 so as to pass through the optical lens system. By mixing the light beams in the optical fiber, the difference in the propagation speed of the light in the optical fiber can be eliminated, and as a result, the mode dispersion can be reduced.

なお、本実施の形態1では、説明を簡略化するため、図2、図10、図12に示すように、各レンズには収差が生じないものとして説明しているが、実際にはレンズには収差によるずれが存在するため、本実施の形態1の各変形例においてそのずれを考慮に入れた収差補正を行い、光学レンズ系に使用する各レンズをチューニングする必要がある。このようにすれば、よりモード分散を削減する効率をあげることができる。   In the first embodiment, in order to simplify the explanation, it is assumed that no aberration occurs in each lens as shown in FIGS. 2, 10, and 12. Since there is a deviation due to aberration, it is necessary to tune each lens used in the optical lens system by performing aberration correction in consideration of the deviation in each modification of the first embodiment. In this way, the efficiency of reducing the mode dispersion can be increased.

さらに、以上の説明では、上記送信光ファイバOf1の端面から入射される光線R1,R2に同じ信号をのせて上記本光学レンズ系を通過させ、該光学レンズ系においてそれらをミキシングして伝搬速度差を解消し、光ファイバに生じるモード分散を削減する場合ついて説明したが、上記光線R1,R2に異なる信号をのせて上記本光学レンズ系を通過させれば、上記光線R1により伝送されていた信号と、上記光線R2により伝送されていた信号とを交換するスイッチングとして利用することもできる。   Further, in the above description, the same signal is put on the light rays R1 and R2 incident from the end face of the transmission optical fiber Of1 and passed through the optical lens system. In the above description, the mode dispersion generated in the optical fiber is reduced. However, if different signals are put on the light beams R1 and R2 and passed through the optical lens system, the signal transmitted by the light beam R1. It can also be used as switching for exchanging the signal transmitted by the light ray R2.

実施の形態2.
以下、本実施の形態2について、図20〜図26を用いて説明する。
上記実施の形態1では、光ファイバで1つの信号を伝送する際に、該信号をのせた光線群を、上記光学レンズ系内においてミキシングすることにより、それらの伝搬速度差を解消してモード分散を削減するようにしたが、本実施の形態2においては、モード群分離器により、上記光線群を複数の光線群(モード群)、例えば、そのモード群を高次モード群側と低次モード群とに分離し、上記光線群のうちの高次モード群を出力していくことで、受信側でのパルス幅の広がりを少なくし、モード分散を削減するものである。
Embodiment 2.
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, when a single signal is transmitted through an optical fiber, a group of light beams carrying the signal is mixed in the optical lens system to eliminate the difference in propagation speed between them and mode dispersion. In the second embodiment, the light beam group is divided into a plurality of light beam groups (mode groups), for example, the mode group is divided into a higher-order mode group side and a lower-order mode by the mode group separator. By separating the laser beam into groups and outputting the higher-order mode group among the light beam groups, the spread of the pulse width on the receiving side is reduced and the mode dispersion is reduced.

まず、図20(a)及び図21を用いて、本実施の形態2の原理について説明する。図20(a)は、光ファイバから出力される光線群を2群に分けた場合を示しており、図21は、本実施の形態2において、光ファイバに入射された各光線群により伝送される、各パルスの時間波形を示した図である。   First, the principle of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 20A shows a case where the light beam group output from the optical fiber is divided into two groups, and FIG. 21 is transmitted by each light beam incident on the optical fiber in the second embodiment. It is the figure which showed the time waveform of each pulse.

図20(a)に示すように、光ファイバ内を進んできた光線群は、例えば、2群に分けると、伝搬速度の遅い光線R1等である光ファイバから大きな角度で出射される高次モード群Rhと、伝搬速度の速い光線R2等である光ファイバから小さな角度で出射される低次モード群Rlとに分けることができる。   As shown in FIG. 20A, the light beam group that has traveled in the optical fiber is divided into two groups, for example, a higher-order mode that is emitted at a large angle from the optical fiber that is a light beam R1 or the like having a low propagation speed. It can be divided into a group Rh and a low-order mode group Rl emitted at a small angle from an optical fiber such as a light ray R2 having a high propagation speed.

そして、図21に示すように、上記高次モード群Rhの光線と、低次モード群Rlの光線とを分離して出力するようにすれば、高次モード群Rh及び低次モード群Rlの両群の光線を分離せずに出力する場合(図27(b)参照)より、パルス幅の広がりが少なくなり、その結果モード分散も削減することができるものである。   As shown in FIG. 21, if the light beams of the higher-order mode group Rh and the light beams of the lower-order mode group Rl are separated and output, the higher-order mode group Rh and the lower-order mode group Rl Compared with the case where the light beams of both groups are output without being separated (see FIG. 27B), the pulse width is reduced, and as a result, mode dispersion can be reduced.

以下、図22を用いて、上述のように光ファイバに入射される光線群を高次モード群Rhと、低次モード群Rlとに分離するモード群分離器について説明する。   Hereinafter, a mode group separator that separates a light beam incident on an optical fiber into a high-order mode group Rh and a low-order mode group Rl as described above will be described with reference to FIG.

図22は、本実施の形態2におけるモード群分離器の構成を示す図であり、図(a)は、穴あきミラーの正面図であり、図(b)は、図(a)の穴あきミラーを用いたモード群分離器の構成を示す断面図であり、図(c)は、図(a)の穴あきミラーと球面レンズとを一体化したバルク型のモード群分離器の構成を示す断面図である。   FIGS. 22A and 22B are diagrams showing the configuration of the mode group separator according to the second embodiment. FIG. 22A is a front view of a perforated mirror, and FIG. 22B is a perforated view of FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the mode group separator using a mirror, and FIG. (C) shows the structure of the bulk type mode group separator which integrated the perforated mirror of FIG. (A) and a spherical lens. It is sectional drawing.

まず、図22(b)に示されるモード群分離器224の構成について説明する。図において、モード群分離器224は、図22(a)に示す中央に穴が設けられた穴あきミラー221と、球面レンズ223とからなり、高次モード群Rhの光線と低次モード群Rlの光線とからなる光線群が光ファイバOfから出射されると、球面レンズ223を介して各光線が平行光にされた後、上記穴あきミラー221により、低次モード群Rlは、該穴あきミラー221の穴222の部分から出力され、高次モード群Rhは、上記穴あきミラー221のミラー部分で反射されるようにする。これにより、光線群を高次モード群Rhと低次モード群Rlとに分離することができる。   First, the configuration of the mode group separator 224 shown in FIG. 22B will be described. In the figure, the mode group separator 224 includes a perforated mirror 221 provided with a hole in the center shown in FIG. 22A and a spherical lens 223, and the light beams of the higher-order mode group Rh and the lower-order mode group Rl. Are emitted from the optical fiber Of, the light beams are converted into parallel light via the spherical lens 223, and then the low-order mode group Rl is perforated by the perforated mirror 221. The high-order mode group Rh output from the hole 222 portion of the mirror 221 is reflected by the mirror portion of the holed mirror 221. As a result, the light beam group can be separated into a high-order mode group Rh and a low-order mode group Rl.

また、高次モード群Rhの光線と低次モード群Rlの光線を分離するモード群分離器は、図22(c)のような構成をもつものであってもよい。図22(c)に示すモード群分離器225は、図22(b)で説明した、球面レンズ223と穴あきミラー221とをバルク化したものであり、具体的には、片面が球面レンズ状になった円柱のガラス棒のもう一方の面に斜面を形成し、該斜面の中央部分に円形のマスキング等をほどこして金属226を蒸着させ、また、上記中央の金属が蒸着されていない円形部分には、入射してきた光線が反射しないようにAR(無反射)コーディング227を施すことによって作製する。なお、上記モード群分離器225に入力された光線の動きは、上述したモード群分離器224と同様である。   Further, the mode group separator that separates the light beam of the higher-order mode group Rh and the light beam of the lower-order mode group Rl may have a configuration as shown in FIG. A mode group separator 225 shown in FIG. 22 (c) is obtained by bulking the spherical lens 223 and the perforated mirror 221 described in FIG. 22 (b). Specifically, one side has a spherical lens shape. A slope is formed on the other surface of the cylindrical glass rod, and a circular mask or the like is applied to the central portion of the slope to deposit the metal 226, and the central portion where the central metal is not deposited Is produced by applying AR (non-reflective) coding 227 so that incident light rays are not reflected. The movement of the light beam input to the mode group separator 225 is the same as that of the mode group separator 224 described above.

また、上述したモード群分離器としては、図23に示すようなものも考えられる。図23は、本実施の形態2におけるモード群分離器の別の構成を示す図であり、図(a)はモード群分離器の断面図であり、図(b)は図(a)に示すモード群分離器の斜視図であり、図(c)は図(a)に示すモード群分離器によって分離された出射光の動きを示した断面図である。   Moreover, as a mode group separator mentioned above, what is shown in FIG. 23 is also considered. FIG. 23 is a diagram illustrating another configuration of the mode group separator according to the second embodiment, where FIG. 23A is a cross-sectional view of the mode group separator, and FIG. 23B is illustrated in FIG. It is a perspective view of a mode group separator, and Drawing (c) is a sectional view showing a motion of outgoing light separated by mode group separator shown in Drawing (a).

図23に示すモード群分離器231は、回転楕円体の一部であるすり鉢形状の円形凹面鏡233であり、その底部の中央に穴232が設けられているものである。   A mode group separator 231 shown in FIG. 23 is a mortar-shaped circular concave mirror 233 that is a part of a spheroid, and a hole 232 is provided at the center of the bottom thereof.

上記モード群分離器231は、回転楕円体が2焦点をもち、一方の焦点から出力された光線は、もう一方の焦点にあつまる特性を利用しており、図23(c)に示すように、光ファイバOfを上記モード群分離器231の2焦点のうちの1つの焦点位置に設置し、該光ファイバOfから出射された光線群のうちの低次モード群Rlは、該モード群分離器231の穴232から出力され、高次モード群Rhは、上記モード群分離器231の円形凹面であるミラー233で反射され、上記2焦点のうちのもう一方の焦点に集光されるものである。これにより、上記光線群を、高次モード群Rhと低次モード群Rlとに分離することができる。なお、図23(c)においては、モード群分離器231により分離される光の動きを断面で示しているため、上記モード群分離器231の焦点が2点となっているが、実際にはその焦点は円環状であり、その円環状焦点の1箇所に光ファイバを設置すれば、その設置位置と円環状焦点の円の中心と点対称位置に、上記高次モード群Rhは集光される。   The mode group separator 231 uses the characteristic that the spheroid has two focal points, and the light beam output from one focal point is collected in the other focal point, as shown in FIG. The optical fiber Of is installed at one focal position of the two focal points of the mode group separator 231, and the low-order mode group Rl among the light beams emitted from the optical fiber Of is the mode group separator 231. The higher-order mode group Rh output from the second hole 232 is reflected by the mirror 233 which is a circular concave surface of the mode group separator 231 and is condensed on the other focus of the two focus points. Thereby, the light beam group can be separated into a high-order mode group Rh and a low-order mode group Rl. In FIG. 23 (c), since the movement of the light separated by the mode group separator 231 is shown in cross section, the mode group separator 231 has two focal points. The focal point has an annular shape, and if an optical fiber is installed at one location of the annular focal point, the higher-order mode group Rh is condensed at the point of installation and the center of the circle of the annular focal point. The

次に、図24を用いて、上述したモード群分離器により、分離される光線の動きについて説明する。   Next, the movement of the light beam separated by the mode group separator described above will be described with reference to FIG.

図24は、本実施の形態2における、光線を分離して伝送する送受信装置(図(a))、及び上記送受信装置内の光送受信部の構成(図(b),(c))を示す図である。   FIG. 24 shows a transmission / reception apparatus (FIG. (A)) for separating and transmitting light beams and a configuration of an optical transmission / reception unit in the transmission / reception apparatus (FIGS. (B) and (c)) in the second embodiment. FIG.

図24に示すように、各送受信装置は、光ファイバOfにより数珠つなぎ状態に接続されており、まず第1の送受信装置201a内の光送受信部202aにおいて、光ファイバ内を伝送された光線群を分離して、その光線群のうちの高次モード群を出力し、低次モード群は次の第2の送受信装置201bに伝送する。そして、上記第2の送受信装置201b内の光送受信部202bにおいて、上記第1の送受信装置201aから伝送された光線群をさらに分離して、その光線群のうちの高次モード群を出力し、低次モード群は次の送受信装置(図示せず)へと伝送する。そして、上記第1の送受信装置201a内の光送受信部202aは、上述したモード群分離器224aと、該モード群分離器224aの穴あきミラー221aのミラー部分で反射して分離された高次モード群Rhを受光素子242aに集光させる第3の球面レンズ244aと、上記モード群分離器224aの穴あきミラー221aの穴222を通過して、次の第2の送受信装置201bに伝送される低次モード群Rlの光を集光する第2の球面レンズ243aとを備えるものである。   As shown in FIG. 24, each transmission / reception device is connected in a daisy chain by an optical fiber Of. First, in the optical transmission / reception unit 202a in the first transmission / reception device 201a, a group of light beams transmitted through the optical fiber is displayed. The separated higher order mode group is output, and the lower order mode group is transmitted to the next second transmitting / receiving device 201b. Then, in the optical transmission / reception unit 202b in the second transmission / reception device 201b, the light beam transmitted from the first transmission / reception device 201a is further separated to output a higher-order mode group of the light beam group, The low-order mode group is transmitted to the next transmitting / receiving device (not shown). The optical transmission / reception unit 202a in the first transmission / reception device 201a includes the mode group separator 224a and the higher order mode reflected and separated by the mirror portion of the perforated mirror 221a of the mode group separator 224a. The third spherical lens 244a for condensing the group Rh onto the light receiving element 242a and the hole 222 of the perforated mirror 221a of the mode group separator 224a are transmitted to the next second transmitting / receiving device 201b. And a second spherical lens 243a that condenses the light of the next mode group Rl.

そして、第2の送受信装置201bの光送受信部202bは、上記第1の送受信装置201aの光送受信部202aと同様の構成を有するものであるが、光送受信部202b内のモード群分離器224bの、穴あきミラー221bの穴222の大きさが異なる。つまり、第1の送受信装置201aにおいては、光線群のうちの高次モード群が出力され、光ファイバを介して第2の送受信装置201bに低次モード群が伝送され、上記第2の送受信装置201bにおいては、第1の送受信装置201aから伝送された低次モード群を、高次モード群と低次モード群とに分離して、その高次モード群を出力し、低次モード群を次の送受信装置に伝送するので、光送受信部202bの穴あきミラー221bの穴の大きさは、光送受信部202aの穴あきミラー221aの穴の大きさより小さくする必要がある。   The optical transmission / reception unit 202b of the second transmission / reception device 201b has the same configuration as that of the optical transmission / reception unit 202a of the first transmission / reception device 201a, but the mode group separator 224b in the optical transmission / reception unit 202b. The size of the hole 222 of the perforated mirror 221b is different. In other words, in the first transmission / reception device 201a, the higher-order mode group of the light beam group is output, and the lower-order mode group is transmitted to the second transmission / reception device 201b via the optical fiber. In 201b, the low-order mode group transmitted from the first transmission / reception device 201a is separated into a high-order mode group and a low-order mode group, and the high-order mode group is output. Therefore, the size of the hole of the perforated mirror 221b of the optical transmission / reception unit 202b needs to be smaller than the size of the hole of the perforated mirror 221a of the optical transmission / reception unit 202a.

なお、ここでは上記モード群分離器224として、図22(b)に示した構成を有するものを例に挙げて説明しているが、図22(c),図23に示す構成を有するものであっても、同様である。   Here, the mode group separator 224 is described as an example having the configuration shown in FIG. 22B, but the mode group separator 224 has the configuration shown in FIG. 22C and FIG. Even if it exists, it is the same.

このように、光ファイバに入射される光線群をモード群分離器において、高次モード群Rhと低次モード群Rlとに分離し、分離したモード群を出力するようにしたので、受信側において該光線群により伝送されるパルス幅の広がりを小さくすることができ、その結果、モード分散を削減することができる。   In this way, the light beam incident on the optical fiber is separated into the high-order mode group Rh and the low-order mode group Rl in the mode group separator, and the separated mode group is output. The spread of the pulse width transmitted by the light beam group can be reduced, and as a result, mode dispersion can be reduced.

上述したような構成は、例えば、電車内において、各車両にディスプレイ等をおいて画像を表示する等のマルチメディア放送をする場合に応用される。具体的に一例を挙げて説明すると、例えば、6両編成の電車の各車両に画像を送信し、該画像をディスプレイに表示する場合、光線群に上記画像信号をのせて光ファイバにより各車両に伝送する。そして、このようなとき、上記信号がのせられた光線群を、上記モード群分離器を用いて図20(b)に示すように6つのモード群RV5〜RV0に分割して各車両に出力する。つまり、まず、1両目において、モード群分離器のミラーの穴の大きさを調節して上記光線群のうちの1/6の光線RV5を高次モード群として出力し、ディスプレイに表示すると共に、残りの5/6の光線RV4〜RV0は低次モード群として光ファイバを介して次の送受信装置に伝送する。そして、2両目では、上記光ファイバを介して伝送された残りの5/6の光線群RV4〜RV0のうちの1/6の光線RV4を高次モード群として出力し、残りの4/6の光線RV3〜RV0は低次モード群として光ファイバを介して次の送受信装置に伝送する。そして、各車両において上述の処理を繰り返し、最終車両である6両目では、上記光線群のうちの最も低次モード側にある1/6の光線RV0が伝送されるものである。以上のように各車両で上記光線群を分離して出力していくことにより、該光線の各モード群で伝送される信号のパルス幅の広がりを抑えることができ、その結果、伝送する帯域を広げることができる。 The configuration as described above is applied to, for example, multimedia broadcasting such as displaying an image on each vehicle with a display or the like in a train. Specifically, for example, when an image is transmitted to each vehicle of a six-car train and the image is displayed on a display, the image signal is placed on a light beam group and transmitted to each vehicle by an optical fiber. To transmit. In such a case, the group of rays carrying the signal is divided into six mode groups R V5 to R V0 using the mode group separator as shown in FIG. Output. That is, first, in the first car, the size of the hole of the mirror of the mode group separator is adjusted, and 1/6 light ray R V5 of the light ray group is output as a higher-order mode group and displayed on the display. The remaining 5/6 rays R V4 to R V0 are transmitted as a low-order mode group to the next transmitting / receiving device via the optical fiber. In the second vehicle, 1/6 rays R V4 out of the remaining 5/6 ray groups R V4 to R V0 transmitted through the optical fiber are output as the higher order mode groups, and the remaining 4 / 6 rays R V3 to R V0 are transmitted as a low-order mode group to the next transmitting / receiving device via the optical fiber. Then, the above-described processing is repeated in each vehicle, and the sixth light beam R V0 in the lowest order mode in the light beam group is transmitted in the sixth vehicle which is the final vehicle. As described above, by separating and outputting the light beam group in each vehicle, the spread of the pulse width of the signal transmitted in each mode group of the light beam can be suppressed, and as a result, the transmission band can be reduced. Can be spread.

さらに、上記説明においては、光線群に同じ信号をのせ、各送受信装置においてモード分割する場合について説明したが、光線群のうちの高次モード群と低次モード群とに異なる信号をのせて、上記モード群分離器を備えた送受信装置により伝送するようにすれば、装置間で一定間隔毎に送受信方向が変わる半二重通信ではなく、装置間で同時に送受信が行われる全二重通信を行うこととが可能となる。   Furthermore, in the above description, the same signal is put on the light beam group, and the case of mode division in each transmitting / receiving apparatus has been described, but different signals are put on the higher-order mode group and the lower-order mode group of the light beam group, If transmission is performed by a transmission / reception device including the mode group separator, full-duplex communication in which transmission / reception is performed at the same time is performed instead of half-duplex communication in which the transmission / reception direction is changed at regular intervals between devices. It becomes possible.

以下、図25及び図26を用いて、送受信装置の構成、及び高次モード群Rh及び低次モード群Rlの光線の動きについて説明する。図25は、本実施の形態2における、全二重通信する場合の送受信装置を説明するための図であり、図26は、図25の送受信装置の光送受信部の詳細な構成を示す図である。   Hereinafter, the configuration of the transmission / reception device and the movement of light beams in the higher-order mode group Rh and the lower-order mode group Rl will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. 25 is a diagram for explaining a transmission / reception apparatus in the case of performing full-duplex communication in the second embodiment, and FIG. 26 is a diagram illustrating a detailed configuration of an optical transmission / reception unit of the transmission / reception apparatus in FIG. is there.

図25において、パソコン等である装置A203aと装置B203bとを光ファイバOfにより接続し、高次モード群の光線である光線R1と低次モード群の光線である光線R2とをモード多重させることで全二重通信を行う場合、上記装置A,Bに、図26に示すような光線を受信する光送受信部を設ける。そして、上記光送受信部の送信側には、信号を送信するLED241、あるいはLD等を設け、受信側には、光ファイバから出射される光線群を分離するモード群分離器224、及び分離後の各モード群の光線を受光する受光素子242等を設ける。   In FIG. 25, a device A 203a such as a personal computer and a device B 203b are connected by an optical fiber Of, and a light beam R1 which is a light beam of a higher order mode group and a light beam R2 which is a light beam of a lower order mode group are mode-multiplexed. When performing full-duplex communication, the devices A and B are provided with an optical transmission / reception unit that receives light rays as shown in FIG. An LED 241 or an LD that transmits a signal is provided on the transmission side of the optical transmission / reception unit, and a mode group separator 224 that separates a light beam emitted from the optical fiber is provided on the reception side. A light receiving element 242 for receiving the light beams of each mode group is provided.

ここで、図25(a)に示すように、上記装置A203aと装置B203bとの間を光ファイバOfで接続し、装置A203a、及び装置B203bの両方から、伝搬速度の速い小さい角度で出射される低次モード群Rlの光線によって信号を送信すると、光ファイバOf内において光線同士が拡散したり、装置A203aから出射された光線が光ファイバOfに入力されずにその入射端面に反射して戻ってきたり、光ファイバOfに入射してもファイバ内での散乱光が戻ってきたりする。そして、装置A203aの光送受信部205aにおいては、入射される光線が、光ファイバOfの出射端において反射して戻ってきた光線であるか、装置B203bから出射された光線であるかを判別することができない。   Here, as shown in FIG. 25A, the device A 203a and the device B 203b are connected by an optical fiber Of, and the light is emitted from both the device A 203a and the device B 203b at a small angle with a high propagation speed. When signals are transmitted by the light beams of the low-order mode group Rl, the light beams are diffused in the optical fiber Of, or the light beams emitted from the device A 203a are reflected to the incident end face without being input to the optical fiber Of. Or even if it is incident on the optical fiber Of, the scattered light in the fiber returns. Then, in the optical transmission / reception unit 205a of the device A203a, it is determined whether the incident light beam is a light beam reflected and returned from the output end of the optical fiber Of or a light beam emitted from the device B203b. I can't.

そこで光線を判別可能にするために、例えば、装置A203aから出射する光線を、光ファイバOf内を小さな角度で全反射する伝搬速度の速い光線、つまり低次モード群Rlの光線とし、装置B203bから出射する光線を、光ファイバOf内を大きな角度で全反射する伝搬速度の遅い光線、つまり高次モード群Rhの光線とし、各装置から出射される異なるモードの光線に信号をのせて、信号の送受信を行う。   Therefore, in order to make it possible to discriminate the light beam, for example, the light beam emitted from the device A 203a is a light beam having a high propagation speed that totally reflects within the optical fiber Of at a small angle, that is, a light beam of the low-order mode group Rl. The emitted light beam is a light beam having a slow propagation speed that is totally reflected within the optical fiber Of at a large angle, that is, a light beam of a higher-order mode group Rh, and signals are put on the light beams of different modes emitted from each device. Send and receive.

従って、上記装置A203aの第1の光送受信部205aにおいては、送信側で低次モード群Rlの光線を出射し、受信側で装置B203bから出射された高次モード群Rhの光線が入射され、一方、上記装置B203bの第2の送受信部205bにおいては、送信側で高次モード群Rhの光線を出射し、受信側で装置A203aから出射された低次モード群Rlの光線が入射されることになる。このような構造をとると、各光送受信部205a,bは、その送信側と受信側において、逆のモード群の光線を出射、あるいは入射されるために、その構造を同じにすることはできないこととなる。   Therefore, in the first optical transceiver 205a of the device A203a, the light beam of the low-order mode group Rl is emitted on the transmission side, and the light beam of the high-order mode group Rh emitted from the device B 203b is incident on the reception side. On the other hand, in the second transmission / reception unit 205b of the device B 203b, the light beam of the higher-order mode group Rh is emitted on the transmission side, and the light beam of the lower-order mode group Rl emitted from the device A 203a is incident on the reception side. become. If such a structure is adopted, each of the optical transmitting / receiving units 205a and 205b cannot emit the same light in the opposite mode group on the transmitting side and the receiving side, and therefore cannot have the same structure. It will be.

以上のような場合に、図25(b)に示すように、本実施の形態1における光学レンズ系を、装置A203aと装置B203bとの間に挿入すれば、本光学レンズ系は、光ファイバ内を小さな角度で全反射する伝搬速度の速い光線を、光ファイバ内を大きな角度で全反射する伝搬速度の遅い光線に変換するので、上記装置A203a,B203bの両装置の光送受信部において、送信側から低次モード群Rlの光線を出射させ、受信側では高次モード群Rhの光線が入射されるようにする。その結果、両装置A,Bの光送受信部の構成を同じにすることができる。   In the above case, as shown in FIG. 25 (b), if the optical lens system according to the first embodiment is inserted between the device A 203a and the device B 203b, the optical lens system can be Is converted into a light beam having a low propagation speed that is totally reflected at a large angle in the optical transmission / reception unit of both devices A203a and B203b. The light beam of the low-order mode group Rl is emitted from the light source so that the light beam of the high-order mode group Rh is incident on the receiving side. As a result, the configurations of the optical transmission / reception units of both apparatuses A and B can be made the same.

ここで、図25(b)に示される、上記装置A203aと装置B203bとの間で信号の送受信を行う場合の、光線の動きについて説明する。   Here, the movement of light rays when transmitting and receiving signals between the device A 203a and the device B 203b shown in FIG. 25B will be described.

図26は、装置Aの第1の光送受信部の構成の一例を示す断面図であり、上記モード群分離器によって分離された低次モード群の光線と、高次モード群の光線の動きを説明している。なお、ここでは、モード群分離器は、図22(b)に示す、穴あきミラーと球面レンズとからなるモード群分離器224であるとする。   FIG. 26 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the first optical transmission / reception unit of apparatus A, and shows the movement of the light beams of the low-order mode group and the light beams of the high-order mode group separated by the mode group separator. Explains. Here, it is assumed that the mode group separator is a mode group separator 224 including a perforated mirror and a spherical lens, as shown in FIG.

図26において、第1の光送受信部205aは、穴あきミラー221と球面レンズ223とからなるモード群分離器224と、光源であるLED241と、LED241から出力された光線を平行光にする第3の球面レンズ243と、上記モード群分離器224から出力された光線を集光させる第2の球面レンズ244と、光ファイバOfからの光線を受光する受光素子242とを備えるものである。   In FIG. 26, the first optical transmission / reception unit 205a includes a mode group separator 224 composed of a perforated mirror 221 and a spherical lens 223, an LED 241 as a light source, and a third light that collimates the light beam output from the LED 241. The spherical lens 243, the second spherical lens 244 for condensing the light beam output from the mode group separator 224, and the light receiving element 242 for receiving the light beam from the optical fiber Of.

まず、装置B203b(図示せず)から出射された、小さな角度で全反射する伝搬速度の速い光線群である低次モード群Rlは、光ファイバOf2中を進み、上記光学レンズ系を通過することで、大きな角度で全反射する伝搬速度の遅い高次モード群Rhに変換され、高次モード群Rhの光線として光ファイバOf1を進み、第1の光送受信部205aに入力される。   First, the low-order mode group Rl emitted from the device B203b (not shown), which is a light beam group having a high propagation speed and totally reflected at a small angle, travels through the optical fiber Of2 and passes through the optical lens system. Thus, the light beam is converted into a high-order mode group Rh that is totally reflected at a large angle and has a low propagation speed, travels through the optical fiber Of1 as a light beam of the high-order mode group Rh, and is input to the first optical transceiver 205a.

第1の光送受信部205aに入力された高次モード群Rhは、まず、モード群分離器224に入力され、穴あきミラー221のミラー部分に反射して、第2の球面レンズ244により一焦点に集められ、その焦点位置に設置した受光素子242において受光される。   The higher-order mode group Rh input to the first optical transmission / reception unit 205 a is first input to the mode group separator 224, is reflected by the mirror portion of the perforated mirror 221, and is focused by the second spherical lens 244. And received by the light receiving element 242 installed at the focal position.

一方、装置A203aから出射される、小さな角度で全反射する伝搬速度の速い低次モード群Rlは、第3の球面レンズ243を介して平行光にされて、モード群分離器224の穴あきミラー221の穴の部分222を通過して、第1の球面レンズ223により集光された後、光ファイバOf1中を進み、上記光学レンズ系を通過することで、光ファイバ内を大きな角度で全反射する伝搬速度の遅い光線群である高次モード群Rhに変換され、光ファイバOf2を介して、装置B203bの第1の光送受信部205aに入力される。   On the other hand, the low-order mode group Rl that is emitted from the device A203a and is totally reflected at a small angle and has a high propagation speed is converted into parallel light via the third spherical lens 243, and the perforated mirror of the mode group separator 224 is used. After passing through the hole portion 222 of the 221 and condensed by the first spherical lens 223, the light travels through the optical fiber Of1 and passes through the optical lens system, thereby totally reflecting the inside of the optical fiber at a large angle. Is converted into a higher-order mode group Rh, which is a light group having a low propagation speed, and is input to the first optical transmission / reception unit 205a of the device B 203b via the optical fiber Of2.

従って、装置B203bの第1の光送受信部205aに入射される光線は、高次モード群Rhであり、出射される光線は、低次モード群Rlであるため、装置B203aの光送受信部として、上記装置A203aの第1の光送受信部205aと同じ構成のものを使用することができる。   Therefore, since the light beam incident on the first optical transmission / reception unit 205a of the device B203b is the high-order mode group Rh and the emitted light beam is the low-order mode group Rl, the optical transmission / reception unit of the device B203a is The same configuration as that of the first optical transmission / reception unit 205a of the apparatus A203a can be used.

また、上述のようにハーフミラー等を利用してモード群分離器を構成し、受信光と送信光とを分離するので、LED241からの送信光を、穴あきミラー221の穴部分222を介して光ファイバに直接入射させることができるため、送信効率をあげることができ、また、光ファイバOfから出射される受信光については、上記穴あきミラーのミラー部分で反射させて受信光の集光効率を上げることができるため、受信効率をあげることができるという効果もある。   In addition, as described above, the mode group separator is configured using a half mirror or the like, and the received light and the transmitted light are separated, so that the transmitted light from the LED 241 is transmitted through the hole portion 222 of the perforated mirror 221. Since it can be directly incident on the optical fiber, it is possible to increase the transmission efficiency, and the reception light emitted from the optical fiber Of is reflected by the mirror part of the perforated mirror to collect the reception light. Therefore, the reception efficiency can be increased.

以上のように、本実施の形態2によれば、各送受信装置にモード群分離器を設け、該モード群分離器により光ファイバを送受信する光束を複数の光線群に分けることにより、各光線群により伝送されるパルス幅の広がりを少なくすることができ、その結果、モード分散を削減することが可能となる。また、光ファイバで接続された上記モード群分離器を備えた送受信装置の間に、実施の形態1で説明した光学レンズ系を挿入すれば、光ファイバにおいて全二重通信をすることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, each light transmitting / receiving apparatus is provided with a mode group separator, and the light beam transmitted and received by the optical fiber is divided into a plurality of light beam groups by the mode group separator. Can reduce the spread of the transmitted pulse width, and as a result, the mode dispersion can be reduced. In addition, if the optical lens system described in the first embodiment is inserted between a transmission / reception apparatus including the mode group separator connected by an optical fiber, full-duplex communication can be performed in the optical fiber. Become.

なお、本実施の形態2においては、説明を簡略化するため、モード群分離器を用いて光線群を高次モード群Rhと低次モード群Rlとの2群にわける場合について説明したが、この分離する数は2つに限られず、モード群分離器としてフォログラフィーを使用し、光ファイバから出射される角度の違いによって反射させる位置をかえる等すれば、光ファイバから出射された光線群を任意の数に分離可能である。   In the second embodiment, in order to simplify the description, a case has been described in which a light beam group is divided into two groups of a high-order mode group Rh and a low-order mode group Rl using a mode group separator. The number of separation is not limited to two. If holography is used as a mode group separator and the position of reflection is changed according to the difference in angle emitted from the optical fiber, the light group emitted from the optical fiber is changed. Any number can be separated.

以上のように、本発明に係るモード群分離器は、光ファイバから出射された光線群を複数のモード群に分離し、モード群の分散を解消するのに適している。
As described above, the engagement makes the chromophore at the distal end over de group separator in the present invention, a light ray group emitted from the optical fiber into a plurality of mode group is suitable for eliminating the dispersion of the mode group.

本発明の光学レンズ系の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the optical lens system of this invention. 本発明の実施の形態1における、球面レンズ及び環状集光レンズに入射された平行光の集光状態を示す図である。It is a figure which shows the condensing state of the parallel light which injected into the spherical lens and the cyclic | annular condensing lens in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、環状集光レンズの平面図(図(a))と、そのA−A’断面図(図(b))とを示す図である。It is a figure which shows the top view (figure (a)) of the cyclic | annular condensing lens in Embodiment 1 of this invention, and its A-A 'sectional drawing (figure (b)). 本発明の実施の形態1における、環状集光レンズと球面レンズとからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical lens system which consists of a cyclic | annular condensing lens and a spherical lens in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における、環状集光レンズと球面レンズとからなる光学レンズ系の別の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another structure of the optical lens system which consists of a cyclic | annular condensing lens and a spherical lens in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における、バルク型レンズの斜視図(図(a))と、そのA−A’断面図(図(b))とを示す図である。It is a figure which shows the perspective view (figure (a)) of the bulk type lens in Embodiment 2 of this invention, and its A-A 'sectional drawing (figure (b)). 本実施の形態1の変形例1における、バルク型レンズからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical lens system which consists of a bulk type lens in the modification 1 of this Embodiment 1. FIG. 球面レンズの集光状態(図(a))と、球面レンズ面側で接している2つのレンズの集光状態(図(b))とを示す図である。It is a figure which shows the condensing state (FIG. (A)) of a spherical lens, and the condensing state (FIG. (B)) of two lenses which contact | connect the spherical lens surface side. 本実施の形態1の変形例1における、バルク型レンズからなる光学レンズ系の別の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another structure of the optical lens system which consists of a bulk type lens in the modification 1 of this Embodiment 1. FIG. GRINレンズのある断面における屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution in a certain cross section of a GRIN lens. 蛇行周期(ピッチ)が0.25ピッチ(図(a))、0.5ピッチ(図(b))、0.75ピッチ(図(c))であるGRINレンズ内を通過する光線の動きを示す図である。The movement of light passing through a GRIN lens having a meandering period (pitch) of 0.25 pitch (FIG. (A)), 0.5 pitch (FIG. (B)), and 0.75 pitch (FIG. (C)). FIG. 本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズのある断面における屈折率分布を示す図である。It is a figure which shows the refractive index distribution in the cross section with an improved GRIN lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1の変形例2における、蛇行周期(ピッチ)が0.25ピッチ(図(a))、0.5ピッチ(図(b))、0.75ピッチ(図(c))である改良GRINレンズ内を通過する光線の動きを示す図である。In the second modification of the first embodiment, the meandering cycle (pitch) is 0.25 pitch (FIG. (A)), 0.5 pitch (FIG. (B)), and 0.75 pitch (FIG. (C)). It is a figure which shows the motion of the light ray which passes through a certain improved GRIN lens. 本実施の形態1の変形例2における、既存のGRINレンズを加工することによる改良GRINレンズの作製方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the improved GRIN lens by processing the existing GRIN lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 従来のGRINレンズの作製方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the conventional GRIN lens. 本実施の形態1の変形例2における、従来のGRINレンズの作製方法を応用した改良GRINレンズの作製方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the improved GRIN lens which applied the manufacturing method of the conventional GRIN lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1の変形例2における、GRINレンズと改良GRINレンズとからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical lens system which consists of a GRIN lens and the improved GRIN lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズのみからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical lens system which consists only of an improved GRIN lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1の変形例2における、改良GRINレンズとロッドレンズからなる光学レンズ系の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical lens system which consists of an improved GRIN lens and a rod lens in the modification 2 of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態2における光ファイバから出力される光線群の高次モード群と低次モード群とを示す図であり(図(a))、光ファイバから出力される光線群の6つのモード群を示す図である(図(b))。It is a figure which shows the high-order mode group and low-order mode group of the light ray group output from the optical fiber in this Embodiment 2 (FIG. (A)), and six mode groups of the light ray group output from an optical fiber (FIG. (B)). 本実施の形態2における、光ファイバに入射された各光線群により伝送される各パルスの時間波形を示した図である。It is the figure which showed the time waveform of each pulse transmitted by each light ray group which injected into the optical fiber in this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態2に係るモード群分離器の構成を示す図であり、図(a)は、穴あきミラーの正面図であり、図(b)は、図(a)の穴あきミラーを用いたモード群分離器の構成を示す断面図であり、図(c)は、図(a)の穴あきミラーと球面レンズとを一体化したバルク型のモード群分離器の構成を示す断面図である。It is a figure which shows the structure of the mode group separator which concerns on this Embodiment 2, A figure (a) is a front view of a perforated mirror, A figure (b) uses the perforated mirror of figure (a). FIG. 5C is a cross-sectional view showing the configuration of a bulk-type mode group separator in which the perforated mirror and the spherical lens of FIG. is there. 本実施の形態2の係るモード群分離器の別の構成を示す図であり、図(a)は、モード群分離器の断面図であり、図(b)は、図(a)に示すモード群分離器の斜視図であり、図(c)は、図(a)に示すモード群分離器によって分離された出射光の動きを示した断面図である。It is a figure which shows another structure of the mode group separator which concerns on this Embodiment 2, A figure (a) is sectional drawing of a mode group separator, A figure (b) shows the mode shown to figure (a) It is a perspective view of a group separator, and Drawing (c) is a sectional view showing a motion of the outgoing light separated by mode group separator shown in Drawing (a). 本実施の形態2におけるモード群分離器を備えた送受信装置により、光線を伝送する場合の装置構成を示す図である。It is a figure which shows the apparatus structure in the case of transmitting a light ray with the transmission / reception apparatus provided with the mode group separator in this Embodiment 2. FIG. 本実施の形態2における、モード群分離器を備えた送受信装置により、全二重送信をする場合の装置構成を示す図である。It is a figure which shows the apparatus structure in the case of performing full-duplex transmission by the transmission / reception apparatus provided with the mode group separator in this Embodiment 2. FIG. 本発明における、装置Aの第1の光送受信部の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the 1st optical transmission / reception part of the apparatus A in this invention. 従来における、光ファイバに入射された光がコア内を伝送される状態を示した断面図、及び伝送されるパルスの時間波形を示す図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which light incident on an optical fiber is transmitted through a core and a time waveform of a transmitted pulse. ステップ・インデックス・ファイバ(図(a))及びグレーデッド・インデックス・ファイバ(図(b))に入射された光が、各コア内を伝送される状態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the state in which the light which injected into the step index fiber (FIG. (A)) and the graded index fiber (FIG. (B)) is transmitted in each core. グレーデッド・インデックス・ファイバの屈折率の違いによる、入射光の伝送状態の違いを示す図であり、図(a)は、最適な屈折率分布より小さな場合、図(b)は、屈折率分布が最適な場合、図(c)は、最適な屈折率分布より大きい場合を示す。It is a diagram showing the difference in the transmission state of incident light due to the difference in the refractive index of graded index fiber.Figure (a) is smaller than the optimum refractive index distribution, and Figure (b) is the refractive index distribution. FIG. (C) shows the case where the refractive index is larger than the optimum refractive index distribution.

符号の説明Explanation of symbols

R1,R2,R1’,R2’ 光線
Rh 高次モード群
Rl 低次モード群
Of1 送信光ファイバ
Of2 受信光ファイバ
Ax1,Ax2 中心軸
Ld 環状集光レンズ
Lc 球面レンズ
Lb バルク型レンズ
Lg GRINレンズ
Lg’ 改良GRINレンズ
Lrod ロッドレンズ
d レンズ直径
d’ レンズの使用領域幅
140,152 GRINレンズ
140a GRINレンズをカットした扇形柱
141 扇形柱集合体である改良GRINレンズ
142 円柱成形体である改良GRINレンズ
150,160 低い屈折率を有するドーナツ形状の柱状体
151 高い屈折率を有する円柱形状の柱状体
161 高い屈折率を有するドーナツ形状の柱状体
162 低い屈折率を有する円柱形状の柱状体
153,163 屈折率分布
164 改良GRINレンズ
201a 第1の送受信装置
201b 第2の送受信装置
202a,202b 光送受信部
203a 装置A
203b 装置B
205a 第1の光送受信部
205b 第2の光送受信部
221,221a,221b 穴あきミラー
222,232 穴
223,223a,223b 球面レンズ
224,225,231 モード群分離器
226 金属
227 ARコーティング
233 ミラー
241 LED
242,242a,242b 受光素子
243,243a,243b 第3の球面レンズ
244,244a,244b 第2の球面レンズ
R1, R2, R1 ′, R2 ′ Ray Rh Higher order mode group Rl Lower order mode group Of1 Transmission optical fiber Of2 Reception optical fiber Ax1, Ax2 Central axis Ld Annular condensing lens Lc Spherical lens Lb Bulk lens Lg GRIN lens Lg ′ Improved GRIN lens Lrod Rod lens d Lens diameter d 'Lens usage area width 140,152 GRIN lens 140a Fan-shaped column cut from GRIN lens 141 Improved GRIN lens that is a fan-shaped column assembly 142 Improved GRIN lens 150 that is a cylindrical molded body, 160 Donut-shaped columnar body having a low refractive index 151 Columnar columnar body having a high refractive index 161 Donut-shaped columnar body having a high refractive index 162 Columnar columnar bodies having a low refractive index 153, 163 Refractive index distribution 164 Improved GRIN Len 201a first transceiver 201b second transceiver 202a, 202b optical transceiver unit 203a apparatus A
203b Device B
205a First optical transceiver 205b Second optical transceiver 221, 221a, 221b Perforated mirror 222, 232 Hole 223, 223a, 223b Spherical lens 224, 225, 231 Mode group separator 226 Metal 227 AR coating 233 Mirror 241 LED
242, 242 a, 242 b Light receiving element 243, 243 a, 243 b Third spherical lens 244, 244 a, 244 b Second spherical lens

Claims (1)

光ファイバの出射端から出射された光を、出射角度が大きい高次モード群と、出射角度が小さい低次モード群とに分離するモード群分離器であって、
回転楕円体の一部であるすり鉢形状の円形凹面鏡であって、その底部の中央に円形貫通孔を有する反射鏡体からなり、
上記反射鏡体が有する円環状焦点の1箇所に設置された上記光ファイバの出射端から出射される光のうち、上記低次モード群の光は、上記貫通孔を通過させ、上記高次モード群の光は、上記反射鏡体の凹面鏡部で反射して、上記光ファイバが設置された位置と、上記円環状焦点の円の中心点を点対称の中心とする点対称位置の上記円環状焦点上の位置に集光させる、
ことを特徴とするモード群分離器。
A mode group separator that separates light emitted from the emission end of the optical fiber into a high-order mode group having a large emission angle and a low-order mode group having a small emission angle,
It is a mortar-shaped circular concave mirror that is a part of a spheroid, and consists of a reflecting mirror body having a circular through hole in the center of its bottom,
Of the light emitted from the exit end of the optical fiber installed at one place of the annular focal point of the reflecting mirror body, the light of the low-order mode group passes through the through-hole and passes through the high-order mode. The group of lights is reflected by the concave mirror portion of the reflecting mirror body, and the annular shape at the point-symmetrical position with the center point of the circular point of the circular focal point as the center of the point where the optical fiber is installed. To focus on the focal point,
A mode group separator characterized by that.
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