JP5790428B2 - 結合光学系、ファイバ光学系 - Google Patents
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Description
また、上記課題を解決するために、請求項2記載の結合光学系は、請求項1記載の結合光学系であって、第1レンズ、第2レンズ、第3レンズ、及び第4レンズそれぞれの焦点距離が等しい。
また、上記課題を解決するために、請求項3記載の結合光学系は、請求項1記載の結合光学系であって、第1レンズ及び第4レンズが等しい焦点距離f1を有し、第2レンズ及び第3レンズが等しい焦点距離f2を有する場合、焦点距離f1及び焦点距離f2は以下の式を満たす。
f2/f1>1
また、上記課題を解決するために、請求項4記載の結合光学系は、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を光学的に結合する。結合光学系は、第1GRINレンズと、第2GRINレンズとを含む。第1GRINレンズは、一方のマルチコアファイバからの光を、屈折率の勾配に応じて屈折させることにより、一方のマルチコアファイバからの光の主光線が、マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で出射される。第2GRINレンズが、第1GRINレンズから出射された光を、屈折率の勾配に応じて屈折させることにより、第1GRINレンズを透過した主光線が光学素子を介さずに他方のマルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で当該マルチコアファイバに対して出射される。
また、上記課題を解決するために、請求項5記載の結合光学系は、請求項1〜3のいずれかに記載の結合光学系であって、一方のマルチコアファイバのコアの端面と他方のマルチコアファイバのコアの端面とが平行になるように配置されている。
また、上記課題を解決するために、請求項6記載のファイバ光学系は、第1ファイバ光学系と、第2ファイバ光学系とを含む。第1ファイバ光学系は、第1マルチコアファイバと、第1両側テレセントリック光学系とを含む。第1マルチコアファイバは、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバである。第1両側テレセントリック光学系は、第1マルチコアファイバからの光をコリメートさせる第1レンズと、第1レンズから出射された光を収束させる第2レンズとを有し、第1マルチコアファイバからの光の主光線を、第1マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射させる光学系である。第2ファイバ光学系は、第2マルチコアファイバと、第2両側テレセントリック光学系とを含む。第2マルチコアファイバは、複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバである。第2両側テレセントリック光学系は、第2レンズから出射された光をコリメートさせる第3レンズと、第3レンズから出射された光を、平行な状態で第2マルチコアファイバのコアに入射させる第4レンズとを含み、第1両側テレセントリック光学系を透過した主光線が光学素子を介さずに第2マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で第2マルチコアファイバに対して出射される光学系である。
また、上記課題を解決するために、請求項7記載のファイバ光学系は、請求項6記載のファイバ光学系であって、第1マルチコアファイバのコアの端面と第2マルチコアファイバのコアの端面とが平行になるように配置されている。
図1を参照して、実施形態に共通のマルチコアファイバ1の構成について説明する。マルチコアファイバ1は、一般に可撓性を有する長尺の円柱部材である。図1は、マルチコアファイバ1の斜視図である。図1では、マルチコアファイバ1の先端部分のみを示している。
次に、図2を参照して、第1実施形態に係る結合光学系10について説明する。図2は、結合光学系10、マルチコアファイバ1、マルチコアファイバ1´の軸方向の断面図である。本実施形態において、マルチコアファイバ1は、その中心(断面中心)に配置されたコアC1を含む、クラッド2に覆われた7つのコアCk(C1〜C7)を有する。マルチコアファイバ1´は、その中心(断面中心)に配置されたコアC´1を含む、クラッド2´に覆われた7つのコアC´k(C´1〜C´7)を有する。各コア(コアCkとコアC´k)の端面は、平行になるように配置されている。また、各コア(コアCkとコアC´k)は、一対一に対応付けられている。すなわち、マルチコアファイバ1とマルチコアファイバ1´とを対向させた場合、あるコアCk(たとえば、C1)からの光は、対向するコアC´k(たとえば、C´1)に導かれるようになっている。図2では、マルチコアファイバ1の3つのコア(C1、C2、C5)、及び対応するマルチコアファイバ1´の3つのコア(C´1、C´2、C´5)のみを示している。なお、マルチコアファイバ1とマルチコアファイバ1´との直径、コア径、及びコア配置は等しいものとする。
結合光学系10は、マルチコアファイバ1とマルチコアファイバ1´との間に配置され、マルチコアファイバ同士を光学的に結合する。ここで、「光学的に結合する」とは、マルチコアファイバ同士をレンズ等の光学素子を介して間接的に結合することをいう。結合光学系10は、第1両側テレセントリック光学系10aと、第2両側テレセントリック光学系10bとを含んで構成されている。本実施形態において、第1両側テレセントリック光学系10a及び第2両側テレセントリック光学系10bの倍率はそれぞれ1であるとする。
図2及び図3を参照して、本実施形態に係る光の進み方について説明する。本実施形態では、マルチコアファイバ1から出射された光をマルチコアファイバ1´に導く構成について説明する。すなわち、本実施形態におけるマルチコアファイバ1は、「一方のマルチコアファイバ」の一例である。マルチコアファイバ1´は、「他方のマルチコアファイバ」の一例である。マルチコアファイバ1の中心に配置されたコアC1の光軸は、「一方のマルチコアファイバの光軸」の一例である。マルチコアファイバ1´の中心に配置されたコアC´1の光軸は、「他方のマルチコアファイバの光軸」の一例である。なお、図3では、コアC1、C2、C5からの光の主光線Pr1、Pr2、Pr5のみを示す。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
第1実施形態で説明した結合光学系10は、マルチコアファイバの端面が加工されている場合についても用いることが可能である。図4は、結合光学系10、マルチコアファイバN、マルチコアファイバN´の軸方向の断面図である。本実施形態におけるマルチコアファイバN(N´)は、その端面が斜状に研磨されている。このような場合であっても、マルチコアファイバ間に結合光学系10を配置することにより、マルチコアファイバ間の間隔を変更した場合であっても、一方のマルチコアファイバ(コア)からの光を他方のマルチコアファイバ(コア)に確実に導くことができる。従って、マルチコアファイバ同士を光学的に結合する場合に、結合効率の低下を抑制することができる。
図5を参照して、第1実施形態の変形例2に係る結合光学系10´について説明する。図5は、結合光学系10´、マルチコアファイバ1、マルチコアファイバ1´の軸方向の断面図である。
次に、図6を参照して、第2実施形態に係る結合光学系20について説明する。図6は、結合光学系20、マルチコアファイバ1、マルチコアファイバ1´の軸方向の断面図である。第1実施形態と同様の構成等については、詳細な説明を省略する場合がある。
次に、図6を参照して、本実施形態に係る光の進み方について説明する。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
次に、図8を参照して、第3実施形態に係る結合光学系30について説明する。図8は、結合光学系30、マルチコアファイバ1、マルチコアファイバ1´の軸方向の断面図である。図8では、コアCkからの光のうち、その主光線Prkのみを示している。また、主光線Prkの光路は模式的なものである。第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成等については、詳細な説明を省略する場合がある。
本実施形態における結合光学系30は、第1両側テレセントリック光学系30aと、第2両側テレセントリック光学系30bとを含む。第1両側テレセントリック光学系30aは、GRIN(Gradient Index)レンズ301を含んで構成されている。第2両側テレセントリック光学系30bは、GRINレンズ302を含んで構成されている。
次に、図8を参照して、本実施形態に係る光の進み方について説明する。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
1b 端面
2、2´ クラッド
2a 端面
10 結合光学系
10a 第1両側テレセントリック光学系
10b 第2両側テレセントリック光学系
101、102、103、104 レンズ
Ck、C´k コア
Ek 端面
Prk 主光線
Claims (7)
- 複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を光学的に結合する結合光学系であって、
一方のマルチコアファイバからの光をコリメートさせる第1レンズと、前記第1レンズから出射された光を収束させる第2レンズとを有し、一方の前記マルチコアファイバからの光の主光線が、当該マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で出射される第1両側テレセントリック光学系と、
前記第2レンズから出射された光をコリメートさせる第3レンズと、前記第3レンズから出射された光を、平行な状態で他方のマルチコアファイバのコアに入射させる第4レンズとを有し、前記第1両側テレセントリック光学系を透過した前記主光線が光学素子を介さずに他方の前記マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で当該マルチコアファイバに対して出射される第2両側テレセントリック光学系と、
を含むことを特徴とする結合光学系。 - 前記第1レンズ、前記第2レンズ、前記第3レンズ、及び前記第4レンズそれぞれの焦点距離が等しいことを特徴とする請求項1記載の結合光学系。
- 前記第1レンズ及び前記第4レンズが等しい焦点距離f1を有し、前記第2レンズ及び前記第3レンズが等しい焦点距離f2を有する場合、焦点距離f1及び焦点距離f2は以下の式を満たすことを特徴とする請求項1記載の結合光学系。
f2/f1>1 - 複数のコアがクラッドで覆われたマルチコアファイバ同士を光学的に結合する結合光学系であって、
一方のマルチコアファイバからの光を、屈折率の勾配に応じて屈折させることにより、当該一方のマルチコアファイバからの光の主光線が、当該マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で出射される第1GRINレンズと、
前記第1GRINレンズから出射された光を、屈折率の勾配に応じて屈折させることにより、前記第1GRINレンズを透過した前記主光線が光学素子を介さずに他方の前記マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で当該マルチコアファイバに対して出射される第2GRINレンズとを有することを特徴とする結合光学系。 - 前記一方のマルチコアファイバのコアの端面と前記他方のマルチコアファイバのコアの端面とが平行になるように配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の結合光学系。
- 複数のコアがクラッドで覆われた第1マルチコアファイバと、
前記第1マルチコアファイバからの光をコリメートさせる第1レンズと、前記第1レンズから出射された光を収束させる第2レンズとを有し、前記第1マルチコアファイバからの光の主光線を、前記第1マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射させる第1両側テレセントリック光学系と、
を有する第1ファイバ光学系と、
複数のコアがクラッドで覆われた第2マルチコアファイバと、
前記第2レンズから出射された光をコリメートさせる第3レンズと、前記第3レンズから出射された光を、平行な状態で前記第2マルチコアファイバのコアに入射させる第4レンズとを含み、前記第1両側テレセントリック光学系を透過した前記主光線が光学素子を介さずに前記第2マルチコアファイバの光軸に平行な状態で入射され、且つ平行な状態で前記第2マルチコアファイバに対して出射される第2両側テレセントリック光学系と、
を有する第2ファイバ光学系と、
を備えることを特徴とするファイバ光学系。 - 前記第1マルチコアファイバのコアの端面と前記第2マルチコアファイバのコアの端面とが平行になるように配置されていることを特徴とする請求項6記載のファイバ光学系。
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