JP4740221B2 - 光源用モジュールおよび光源装置 - Google Patents
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Description
「光結合手段」は、光源用モジュールを構成する光学系である。
即ち、上記分割数:nは、LDバーにおけるLD数:Nに応じて「光結合手段の横倍率が有効に小さく設定できる」ように定められる。なお、平行光束群のn分割は「等分割」である必要は無い。
請求項1記載の光源用モジュールにおける「光束配列重層化手段」は、共軸コリメートレンズアレイにより平行光束化されてLD配列方向に配列する平行光束群を配列方向にn分割し、分割されたn−1の平行光束群を、上記配列方向に直交する方向へ所定距離だけ平行移動的にずらすためのn−1対の「第1鏡面対」と、これら第1鏡面対によりずらされたn−1の平行光束群を、上記配列方向へ所定の距離だけ平行移動的にずらして、全平行光束をn層に重層化させるn−1対の「第2鏡面対」とによるn−1個の「鏡面対手段」として構成することができる(請求項2)。
図1は、共軸コリメートレンズアレイと、集光用共軸レンズとにより、LDバーの各LDからの光束を光ファイバの入射端面に結合させる状態を模式的に示している。図1の上の図は、水平方向図で(X−Z面)での結合の様子を示し、下の図は垂直方向図で(Y−Z面)での結合の様子を示す。
図1は、共軸コリメートレンズアレイにおける、個々の共軸コリメートレンズL1が円形状で「有効径の周辺部」で互いに接し、ピッチ:Pで配列されている場合を示している。図中の符号P1は、個々の共軸コリメートレンズ(薄いレンズ)の「主平面」を示している。
a=DH/2f1
で、これから
DH=a・2f1 (1)
が得られる。
3a=DV/2f1
であり、これから
DV=3a・2f1 (2)
となる。即ち、
DV=3DH
である。また共軸コリメートレンズL1は円形レンズであるので、
DV=3DH=P (3)
となる。
光源側では、3a=DV/2f1から、
f1=DV/6a (4)
であり、光ファイバ側では、b=DN/2f2=NDV/2f2により、
f2=NDV/2b (5)
となる。
β=f2/f1=(NDV/2b)/(DV/6a)=3aN/b (6)
で与えられる。
なお、上において、式(1)〜(6)は、θH:θV=1:3の場合を例にとって説明したが、式(1)〜(6)を、θH:θV=1:mの場合に一般化することは容易であり、結果を示せば以下の如くになる。
DV=ma・2f1 (12)
DV=mDH=P (13)
f1=DV/2ma (14)
f2=NDV/2b (15)
β=f2/f1=maN/b (16)
式(11)〜(16)が式(1)〜(6)に対応する。
図2は、この発明の実施の1形態の特徴部分の一端を図1に倣って示している。
図3(a)は、図2に示した実施の形態を概念的に斜視図として示している。符号10は「LDバーにおける発光部を連ねた直線(光源部という)」を示し、簡単のため「光源部から、X方向に一連なりになった光束が放射される」ものとしている。この光束は、共軸コリメートレンズ12の作用で、一連なりの平行光束(図2に対応させると、16本の平行光束群)になる。
図1に即した説明では、共軸コリメートレンズアレイにおける各共軸コリメートレンズL1は「円形レンズ」であって、その有効径:DVは「LDから放射される発散性の光束の最大発散角:θVの光束を取り込める大きさ」に設定されていた。
m・a・y/β=b (22)
xy=N (23)
β=ax/b=m・a・y/b (24)
x=my (25)
これら(21)〜(25)を満足させつつ、横倍率:βが好適に小さくなる組合せを求めれば良い。
0.15x/β=0.2、0.45y/β=0.2
となり、(24)、(25)は、
β=0.15x/0.2=0.45y/0.2
x=3y
となる。
具体例1 12 6 2 4.5
具体例2 27 9 3 6.75
上に説明した場合で(23)〜(25)が同時に満足されるのは、my2=Nが満足される場合であり、mとNとの関係によっては「上記関係を同時に満足させる」ことはできない。例えば、m=3でN=16の場合を考えて見ると、(25)式はy2=5.33となるから、y=2.31となりyは整数解を持たない。
16 8 2 6
16 6、5、5 3 6.75
即ち、この場合、2層に重層化する場合も、3層に重層化する場合も、横倍率:βを小さくする効果があるが、2分割して2層に重層化する場合の方が横倍率を小さくする効果が大きい、このように平行光束群の光束数:N、発散角比:mの具体的な値に応じて横倍率:βを有効に小さく設定できるx、yを選択することが可能である。
DV=3DH=3×360=1080μm
と算出され、焦点距離:f1は、式(14)から、
f1=DV/2ma=1080/(2×3×0.15)
=1200μm=1.2mm
と算出される。
f2'=(NDV/2b)・(1/2)・(1/m)
=NDV/4mb=(16×1080)/(4×3×0.16)
=9000μm=9mm
となり、光結合手段による水平方向の倍率:βは、
β=f2'/f1=9mm/1.2mm=7.5
となる。
62 共軸コリメートレンズアレイ
63 第1鏡面対
64 第2鏡面対
66 集光用共軸レンズ
70 光ファイバ
Claims (7)
- N個のLDを、各発光部がその長手方向に連なるようにして、1列に配列一体化してなるLDバーからの光を、1本の光ファイバに結合させる光源用モジュールにおいて、
光結合手段として、共軸コリメートレンズアレイと、集光用共軸レンズと、光束配列重層化手段を有し、
上記共軸コリメートレンズアレイは、N個のコリメートレンズを上記LDバーにおけるLDの配列に応じて配列一体化してなり、N個のLDから放射される発散光束をそれぞれ平行光束化するものであり、
上記集光用共軸レンズは、上記共軸コリメートレンズアレイにより平行光束化された各光束を、上記1本の光ファイバの入射端面に集光するレンズであり、
上記光束配列重層化手段は、上記共軸コリメートレンズアレイにより平行光束化されてLD配列方向に配列する平行光束群を、配列方向にn(≧2)分割し、上記配列方向に直交する方向へ、互いに近接するn層に重層化する手段であり、
上記共軸コリメートレンズアレイが、LDバーにおける個々のLDから放射される発散光束における発散角比に応じて、互いに直交する2方向におけるレンズ径を設定されたコリメートレンズを、レンズ径の小さい方向を配列方向にして、上記LDバーにおけるLDの配列ピッチと同ピッチでアレイ化したものであって、上記LDバーにおける個々のLDから放射される発散光束を、上記配列方向に相互に近接もしくは密接する平行光束とする機能を有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項1記載の光源用モジュールにおいて、
光束配列重層化手段が、
共軸コリメートレンズアレイにより平行光束化されてLD配列方向に配列する平行光束群を配列方向にn分割し、分割されたn−1の平行光束群を、上記配列方向に直交する方向へ所定距離だけ平行移動的にずらすためのn−1対の第1鏡面対と、
これら第1鏡面対によりずらされたn−1の平行光束群を、上記配列方向へ所定の距離だけ平行移動的にずらして、全平行光束を、n層に重層化させるn−1対の第2鏡面対とによる、n−1個の鏡面対手段により構成されることを特徴とする光源用モジュール。 - 請求項2記載の光源用モジュールにおいて、
各鏡面対手段における第1鏡面対およびこれに対応する第2鏡面対とが、プリズムとして一体化されていることを特徴とする光源用モジュール。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の光モジュールにおいて、
共軸コリメートレンズアレイが、
配列方向のレンズ径が小さいガラス研磨レンズによるコリメートレンズをN個接合したもの、もしくは、
配列方向のレンズ径が小さいN個のコリメートレンズを、エッチング加工もしくはモールドにより一体に形成されたガラスレンズアレイ、もしくは、
配列方向のレンズ径が小さいN個のコリメートレンズを、樹脂成形により一体に形成された樹脂レンズアレイ、もしくは、
配列方向のレンズ径が小さく、回折によるコリメート作用を有するN個のコリメートレンズを一体とした回折光学素子レンズアレイ、もしくは、
配列方向のレンズ径が小さく、屈折率分布によるコリメート作用を有するN個のコリメートレンズを一体とした屈折率分布型レンズアレイ、
の何れかであることを特徴とする光源用モジュール。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の光源用モジュールにおいて、
集光用共軸レンズが、
研磨によるガラスレンズ、もしくは、
ガラスモールドレンズ、もしくは、
樹脂成形レンズ、もしくは、
回折光学素子レンズ、もしくは、
屈折率分布レンズ、
の何れかであることを特徴とする光源用モジュール。 - 請求項1〜5の任意の1に記載の光源用モジュールにおいて、
光結合手段の横倍率が10倍以下であることを特徴とする光源用モジュール。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の光源用モジュールとLDバーとを組合せてなる光源装置。
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