JP6420237B2 - 高性能空間フィルタ - Google Patents
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Description
NA = nsinθ
ここで、nはレンズが置かれている媒体の屈折率であり、θは。ファイバーに入り得る、または。点からファイバーを出得る光の最大円錐の半分の角度である。
上記の関係から、距離「D」は
D=t/tanφ
として決定され得る。
角度「φ」は、次のように決定される:
φ = arcsin(NA/n),
nは空気の屈折率であり、よって、1であり、NAは、所望のターゲットNAである。
上記より、
D = t/tan(arcsinNA)
なる。
ここでDは、フェルーレ伝送路の開口端からの光学ファイバーの入り口が配置される距離であり、tは、光学ファイバーの被服の厚みである。すなわち、ある所望のターゲットNA、例えば、0.135、及び、t=10μmのためには、光学ファイバーの入り口は、フェルーレ伝送路の開口端から距離D=73μmである必要がある。Dは、容易に算出され、正確に調整され得る。この改善により、高出力半導体レーザーポンプモジュールを、高精度、高再現性かつ自動で、しかし、低費用で製造することができる。波動光学の視点から、必要な深さは、上述と同じ結果をもたらす、集光されたビームのレイリー領域内のビームウエスト計算から取得できる。
101 レーザービーム
102 光線
102 低NA光線
102’ 高NA光線
104 高NA光線、迷光線
120 集光レンズシステム
140 コア
150 フェルーレ(伝送路)
151 高反射材料
160 (MMパッシブ)光学ファイバー
170 開口絞り、コートされた端面
180 光線
300 機構
400 領域
Claims (20)
- 入射する複数の光線を含むビームを集光するように構成される集光部品;
ある軸に沿って延在する内側の中央伝送路を画定する内面を有するフェルーレであって前記複数の光線が前記軸に対してある範囲の角度で前記中央伝送路に向けて収束して前記複数の光線の一部だけが前記中央伝送路に入り、前記複数の光線の残部は、前記フェルーレの上流端部の端面で反射される、フェルーレ;
マルチモード(「MM」)コアと前記コアを囲むクラッドを有すると共に前記中央伝送路と同軸に延在する光学ファイバーであって、前記光学ファイバーは、前記光学ファイバーの上流端が、前記フェルーレの終端で空隙を生成するように所定距離「D」で前記フェルーレの上流端部から内側に離隔されている状態で前記中央伝送路内に配置され、且つ前記上流端の側面が前記フェルーレの内面に囲まれている光学ファイバー;
を備え、
前記中央伝送路に入った前記複数の光線の一部が前記MMコア内に結合されることを特徴とする光学システム。 - 前記フェルーレの前記上流端の前記端面は、反射材料の層で覆われることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。
- 前記反射材料は、誘電材料、金属材料、または、これらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項2に記載の光学システム。
- 前記フェルーレ及び光学ファイバーそれぞれの上流端は、次の関係:
D=t/tan (arcsin NA)
ここで、NAは、前記光学ファイバーのNA、tはファイバー被覆の厚み、nは1である周囲空気の屈折率、
に従って決定される距離Dで互いから離隔されることを特徴とする請求項1に記載の光学システム。 - 決定された距離D離隔された、前記光学ファイバーの前記上流端は、前記集光されたビームのレイリー領域内に位置することを特徴とする請求項4に記載の光学システム。
- 前記集光部品に入射する、相対的に略平行な出力ビームを出力する複数の光放射体と共に構成された、高出力半導体レーザーモジュールを含む光源をさらに備え、
前記集光部品は集光レンズであることを特徴とする請求項4に記載の光学システム。 - マルチモードファイバーに光ビームを結合する方法であって、当該方法は、
集光レンズによって前記集光レンズの軸に向けて複数の光線を含む前記光ビームを収束するステップ;及び
マルチモード(「MM」)コアと前記コアを囲むクラッドを有する前記マルチモードファイバーをフェルーレ内に挿入するステップであって、これにより、前記ファイバーの上流端が、前記フェルーレの終端で空隙を生成するように所定距離「D」で前記フェルーレの上流端部から内側に離隔されて、且つ前記上流端の側面が前記フェルーレの内面に囲まれるステップ
を備え、
前記収束した複数の光線の一部だけが前記フェルーレに入り、前記フェルーレに入った前記複数の光線の一部が前記MMコア内に結合され、
前記複数の光線の残部は、前記フェルーレの上流端部の端面で反射される方法。 - 前記集光レンズ及び前記ファイバーは揃えられることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記フェルーレの端面は、高反射性材料で覆われることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記高反射性材料は、誘電性材料、または金属材料であることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記所定距離「D」は、
D=t/tan (arcsin (NA/n))
ここで、NAは前記ファイバーのNAであり、tは前記ファイバーの被覆の厚みである、
として決定されることを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記フェルーレの端面は、前記軸と略垂直に延在する平面に位置することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記フェルーレの端面は、前記集光レンズから離れるように拡張する概して円錐形状を有し、これにより、前記収束した複数の光線が集光レンズから離れて前記円錐形状に入射することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 光路に沿って略平行なビームをそれぞれ出力する複数の放射体;
複数の光線を含む前記平行なビームを収束するように機能する集光レンズ;
前記集光レンズと揃えられる、境界のある内側の中央伝送路を画定する内面を有すると共にある軸に沿って延在するフェルーレであって前記複数の光線が前記軸に対してある範囲の角度で前記中央伝送路に向けて収束して前記複数の光線の一部だけが前記中央伝送路に入るフェルーレ;及び
前記フェルーレ内に搭載された、マルチモード(「MM」)コアと前記コアを囲むクラッドを有する光学マルチモードファイバーであって、前記ファイバーの上流端が、前記フェルーレの終端で空隙を生成するように所定距離「D」で前記フェルーレの上流端部から内側に離隔されている状態で前記中央伝送路内に配置され、且つ前記上流端の側面が前記フェルーレの内面に囲まれ、
前記複数の光線の残部は、前記フェルーレの上流端部の端面で反射される光学マルチモードファイバー;
を備え、
前記中央伝送路に入った前記複数の光線の一部が前記MMコア内に結合されることを特徴とする高出力半導体レーザーポンプモジュール。 - 前記フェルーレの端面は、高反射性材料の層で覆われていることを特徴とする請求項14に記載のモジュール。
- 高反射性材料は、誘電性材料、金属材料、または、これらの組み合わせであることを特徴とする請求15に記載のモジュール。
- 前記フェルーレ及びファイバーそれぞれの上流端は、距離D=t/tan (arcsin NA)、ここでNAは前記ファイバーのNAであり、tは前記ファイバーの被覆の厚みである、離間することを特徴とする請求項14に記載のモジュール。
- 前記ファイバーの前記上流端は、前記収束したビームのレイリー範囲内に位置することを特徴とする請求項14に記載のモジュール。
- 前記フェルーレの端面は、前記軸に略垂直に延在する平面内に位置することを特徴とする請求項14に記載のモジュール。
- 前記フェルーレの端面は、前記集光レンズから離れるように拡張する概して円錐形状を有し、これにより、前記収束した複数の光線が前記集光レンズから離れて前記円錐形状に入射することを特徴とする請求項14に記載のモジュール。
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