JPH02210405A - 光結合回路 - Google Patents
光結合回路Info
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- JPH02210405A JPH02210405A JP3150289A JP3150289A JPH02210405A JP H02210405 A JPH02210405 A JP H02210405A JP 3150289 A JP3150289 A JP 3150289A JP 3150289 A JP3150289 A JP 3150289A JP H02210405 A JPH02210405 A JP H02210405A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、発光素子の出力光ビームを光ファイバに結
合するための光通信用の光結合回路に関するものである
。
合するための光通信用の光結合回路に関するものである
。
（従来の技術）
光通信システムにおける光信号源である半導体発光素子
に出力光を光伝送路である光ファイバに結合させる光結
合回路は、光通信システムを構成する上で重要なデバイ
スの１つである。
に出力光を光伝送路である光ファイバに結合させる光結
合回路は、光通信システムを構成する上で重要なデバイ
スの１つである。
従来、性能の良い結合回路としては、例えば電子通信学
会技術研究報告１９８４年、第８４巻、番号１９３、第
１７頁所載の河野氏による論文に記載された２つの集束
性ロッドレンズを使うものが揚げられる。この光結合回
路では、先球面の集束性ロッドレンズを用いているため
、先球面での光の屈折を利用することにより、レンズの
受光角を大きくすることができるこれにより半導体発光
素子として半導体レーザと光ファイバとして単一モード
ファイバを用いた場合には、約３ｄＢの結合損失で半導
体レーザからの出力光ビームが結合されている。この結
合回路は２つの集束性ロッドレンズの内の１つを単一モ
ードファイバの入射端に一体化接続して用いられる。
会技術研究報告１９８４年、第８４巻、番号１９３、第
１７頁所載の河野氏による論文に記載された２つの集束
性ロッドレンズを使うものが揚げられる。この光結合回
路では、先球面の集束性ロッドレンズを用いているため
、先球面での光の屈折を利用することにより、レンズの
受光角を大きくすることができるこれにより半導体発光
素子として半導体レーザと光ファイバとして単一モード
ファイバを用いた場合には、約３ｄＢの結合損失で半導
体レーザからの出力光ビームが結合されている。この結
合回路は２つの集束性ロッドレンズの内の１つを単一モ
ードファイバの入射端に一体化接続して用いられる。
（発明が解決しようとする課題）
一般に、光路中に接着剤等を用いるとその接着剤等が環
境の温度変化等により、経時変化を起こし、結合回路の
長期信頼性が低下する。このため、上記のような結合回
路の場合、一体化接続部分には、簡易な接着剤等を用い
ることが出来ず、集束性ロッドレンズと光ファイバとの
間に若干の空間を設けて、双方固定する必要がある。こ
れにより、一体化接続部分が複雑となる大きな欠点があ
った。一方、一体化接続部分の無い光結合回路として、
従来、入゛射端を半球面状に形成した単一モードファイ
バを直接、半導体レーザの出射端に近傍して、半導体レ
ーザからの出力光を単一モードファイバへ結合させるも
のがあるが、これは、単一モードファイバの入射端まで
光ファイバのコアが形成されているため、光ビームがそ
の入射部に入射する時のスポットサイズが小さくなり、
単一モードファイバの軸調整のトレランスが非常に厳し
く、実用上組立て調整に大きな問題を生じる。
境の温度変化等により、経時変化を起こし、結合回路の
長期信頼性が低下する。このため、上記のような結合回
路の場合、一体化接続部分には、簡易な接着剤等を用い
ることが出来ず、集束性ロッドレンズと光ファイバとの
間に若干の空間を設けて、双方固定する必要がある。こ
れにより、一体化接続部分が複雑となる大きな欠点があ
った。一方、一体化接続部分の無い光結合回路として、
従来、入゛射端を半球面状に形成した単一モードファイ
バを直接、半導体レーザの出射端に近傍して、半導体レ
ーザからの出力光を単一モードファイバへ結合させるも
のがあるが、これは、単一モードファイバの入射端まで
光ファイバのコアが形成されているため、光ビームがそ
の入射部に入射する時のスポットサイズが小さくなり、
単一モードファイバの軸調整のトレランスが非常に厳し
く、実用上組立て調整に大きな問題を生じる。
本発明は、上述のような問題を解決して、半導体発光素
子と光ファイバの結合が高効率で行なうことができ、し
かも光ファイバの軸調整のトレランスが比較的緩く、構
成が簡単な信頼性の高い光結合回路を提供することにあ
る。
子と光ファイバの結合が高効率で行なうことができ、し
かも光ファイバの軸調整のトレランスが比較的緩く、構
成が簡単な信頼性の高い光結合回路を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段）
本発明の光結合回路は、半導体発光素子と前記半導体発
光素子に面する側の端面が半球面状に形成され中心部分
からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布で減少する集
束ロッドレンズと、該集束性ロッドレンズの前記端面と
反対側に設置され、該集束性ロッドレンズ側に面した端
面が半球面状に形成され、かつ、光ファイバのガラス部
の外径とほぼ等しい外径を有し、前記半球面状に形成さ
れた端面と反対側の端面が光ファイバの入射端に融着接
続されている円柱状半球面レンズとを含むことを特徴と
する。
光素子に面する側の端面が半球面状に形成され中心部分
からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布で減少する集
束ロッドレンズと、該集束性ロッドレンズの前記端面と
反対側に設置され、該集束性ロッドレンズ側に面した端
面が半球面状に形成され、かつ、光ファイバのガラス部
の外径とほぼ等しい外径を有し、前記半球面状に形成さ
れた端面と反対側の端面が光ファイバの入射端に融着接
続されている円柱状半球面レンズとを含むことを特徴と
する。
（作用）
本発明の結合回路は、従来の一体化接続されている光フ
ァイバと集束性ロッドレンズの代わりに、入射端面が半
球面状に形成された、外径が光ファイバのガラス部の外
径にほぼ等しい円柱状半球面レンズと、その円柱状半球
面レンズと融着接続されている光ファイバとを用いた構
成となっている。上記の円柱状半球面レンズに融着接続
されている光ファイバを製作するのは、比較的容易で、
例えば、光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しい外径
を有する円柱状部材の端面に光ファイバの端面を放電に
より溶融し接続する。次にその円柱状部材を所望の長さ
で切断し、その切断面を半球面状に研磨して製作される
。このように本発明では、融着接続するため、光路中に
接続のための接着剤等を用いる必要が無く、また、従来
のような光ファイバの入射端に複雑な一体化接続部分が
無いため構成が簡単で信頼性の高い光結合回路を得るこ
とができる。また、半球面状部分へ入射する光ビームの
スポットサイズは、従来の集束性ロンドレンズの場合と
同程度なので、光ファイバのトレランスは、従来と同程
度に太きい。
ァイバと集束性ロッドレンズの代わりに、入射端面が半
球面状に形成された、外径が光ファイバのガラス部の外
径にほぼ等しい円柱状半球面レンズと、その円柱状半球
面レンズと融着接続されている光ファイバとを用いた構
成となっている。上記の円柱状半球面レンズに融着接続
されている光ファイバを製作するのは、比較的容易で、
例えば、光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しい外径
を有する円柱状部材の端面に光ファイバの端面を放電に
より溶融し接続する。次にその円柱状部材を所望の長さ
で切断し、その切断面を半球面状に研磨して製作される
。このように本発明では、融着接続するため、光路中に
接続のための接着剤等を用いる必要が無く、また、従来
のような光ファイバの入射端に複雑な一体化接続部分が
無いため構成が簡単で信頼性の高い光結合回路を得るこ
とができる。また、半球面状部分へ入射する光ビームの
スポットサイズは、従来の集束性ロンドレンズの場合と
同程度なので、光ファイバのトレランスは、従来と同程
度に太きい。
一方、上記のように製作した半球面の部分は、比較的収
差が大きくなるが、半球面部分の透過する光ビームは、
その半球面の中央付近のみを透過するので半球面部分の
収差は、結合損失にあまり影響されない。このため本発
明の場合いおいても従来と同等の高効率な結合が得られ
る。
差が大きくなるが、半球面部分の透過する光ビームは、
その半球面の中央付近のみを透過するので半球面部分の
収差は、結合損失にあまり影響されない。このため本発
明の場合いおいても従来と同等の高効率な結合が得られ
る。
（実施例）
以下、本発明について、図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の一実施例を示す断面図である。半導体レ
ーザ１から出力される波長１．５５ｐｍの光ビームの光
軸上に中心部からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布
で減少する集束性ロッドレンズ２が半導体レーザ１に近
接して配置されている。ここで半導体レーザ１側に面し
た集束性ロッドレンズ２の端面ば、先球状に研磨されて
いる。集束性ロッドレンズとして曲率半径が２ｍｍ、ピ
ッチ数が０．１７５、集束パラメータが０．３９ｍｍ
のものを用いた。半導体レーザ１は熱放出を行なうた
め、ヒートシンク３上に固着されている。また第１の端
面４が半球状に形成され、第２の端面５が平面状になっ
ている−様なガラスから成る曲率半径１１００ｐ、長さ
１５０ｐｍの円柱状半球面レンズ６がスポットサイズ５
．５ｐｍ、カットオフ波長１．２μｍの単一モード光フ
ァイハフの入射に融着接続されている。ここで円柱状半
球面レンズ６の巨躯率半径１１００ｐは以下のようにし
て決定した。まず、集束性ロッドレンズ２により集光さ
れた光ビームが半球面部分の先端部に入射する時のスポ
ットサイズをＷ２（第２図参照）とし、半球面部分の曲
率半径、像倍率をそれぞれＲ，ｍとすると、それぞれの
間には次式の関係がある。
図は、本発明の一実施例を示す断面図である。半導体レ
ーザ１から出力される波長１．５５ｐｍの光ビームの光
軸上に中心部からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布
で減少する集束性ロッドレンズ２が半導体レーザ１に近
接して配置されている。ここで半導体レーザ１側に面し
た集束性ロッドレンズ２の端面ば、先球状に研磨されて
いる。集束性ロッドレンズとして曲率半径が２ｍｍ、ピ
ッチ数が０．１７５、集束パラメータが０．３９ｍｍ
のものを用いた。半導体レーザ１は熱放出を行なうた
め、ヒートシンク３上に固着されている。また第１の端
面４が半球状に形成され、第２の端面５が平面状になっ
ている−様なガラスから成る曲率半径１１００ｐ、長さ
１５０ｐｍの円柱状半球面レンズ６がスポットサイズ５
．５ｐｍ、カットオフ波長１．２μｍの単一モード光フ
ァイハフの入射に融着接続されている。ここで円柱状半
球面レンズ６の巨躯率半径１１００ｐは以下のようにし
て決定した。まず、集束性ロッドレンズ２により集光さ
れた光ビームが半球面部分の先端部に入射する時のスポ
ットサイズをＷ２（第２図参照）とし、半球面部分の曲
率半径、像倍率をそれぞれＲ，ｍとすると、それぞれの
間には次式の関係がある。
ここで、ＷＦは単一モード光ファイバ７のスポットサイ
ズ、入は使用波長、ｎは円柱状半球面レンズ６の屈折率
である。本実施例では、集束性ロンドレンズ２と単一モ
ードファイバ７との距離を従来とほぼ同程度にするため
、像倍率ｍを従来の集束性ロッドレンズの像倍率と同程
度の約２倍とし、また単一モード光ファイバ７のスポッ
トサイズは５．５ｐｍ、使用波長は１．５５ｐｍ、屈折
率ｎは１．５とした。これらの値を０式に代入した時の
Ｗ７．とＲとの関係を第３図に示す。単一モード光ファ
イバ７のトレランスを従来と同程度にするため、スポッ
トサイズＷ７．を従来の集束性ロッドレンズの場合と同
程度の約１４ｐｍとする。これにより、曲率半径Ｒは、
第３図から約１１００ｐと求まる。一方間率半径Ｒと円
柱状半球面レンズ６の長さｂとの関係は次式で表わすこ
とができる。
ズ、入は使用波長、ｎは円柱状半球面レンズ６の屈折率
である。本実施例では、集束性ロンドレンズ２と単一モ
ードファイバ７との距離を従来とほぼ同程度にするため
、像倍率ｍを従来の集束性ロッドレンズの像倍率と同程
度の約２倍とし、また単一モード光ファイバ７のスポッ
トサイズは５．５ｐｍ、使用波長は１．５５ｐｍ、屈折
率ｎは１．５とした。これらの値を０式に代入した時の
Ｗ７．とＲとの関係を第３図に示す。単一モード光ファ
イバ７のトレランスを従来と同程度にするため、スポッ
トサイズＷ７．を従来の集束性ロッドレンズの場合と同
程度の約１４ｐｍとする。これにより、曲率半径Ｒは、
第３図から約１１００ｐと求まる。一方間率半径Ｒと円
柱状半球面レンズ６の長さｂとの関係は次式で表わすこ
とができる。
■式に上記の数値を代入すると、長さｂは約１５０ｐｍ
と求まる。
と求まる。
上述のような構成で、半導体レーザ１から出力された光
ビームは集束性ロッドレンズ２により、集光され円柱状
半球面レンズ６に入射し、融着接続されている単一モー
ド光ファイバ７に結合される。円柱状半球面レンズ６と
単一モードファイバ７は融着接続されているので、光路
中に接続のための接着剤等を用いる必要が無く、また、
従来のように光ファイバの入射端に複雑な一体化接続部
分を必要としない。このため構成が簡単な信頼性の高い
光結合回路が得られる。半球面部分へ入射する光ビーム
のスポットサイズは、従来とほぼ同程度の約１４ｐｍで
あるため、本実施例での単一モードファイバ７のトレラ
ンスは従来と同程度に大きい。また、半球面部分の収差
が結合損失へ及ぼず影響はあまり無く、従来と同程度の
高効率結合が得られた。
ビームは集束性ロッドレンズ２により、集光され円柱状
半球面レンズ６に入射し、融着接続されている単一モー
ド光ファイバ７に結合される。円柱状半球面レンズ６と
単一モードファイバ７は融着接続されているので、光路
中に接続のための接着剤等を用いる必要が無く、また、
従来のように光ファイバの入射端に複雑な一体化接続部
分を必要としない。このため構成が簡単な信頼性の高い
光結合回路が得られる。半球面部分へ入射する光ビーム
のスポットサイズは、従来とほぼ同程度の約１４ｐｍで
あるため、本実施例での単一モードファイバ７のトレラ
ンスは従来と同程度に大きい。また、半球面部分の収差
が結合損失へ及ぼず影響はあまり無く、従来と同程度の
高効率結合が得られた。
なお、」１記実施例では、発振波長１゜５５ｐｍの半導
体レーザ１を用いたがこれに限定されず、例えば発振波
長が１．３ｐｍ帯の半導体レーザを用いても良い。
体レーザ１を用いたがこれに限定されず、例えば発振波
長が１．３ｐｍ帯の半導体レーザを用いても良い。
また、本実施例では、第２の端面５を光軸に垂直な面内
と平行に形成し、単一モード光ファイバ７の入射端に融
着接続されているが半導体レーザ１への反則戻り光を防
ぐために第２の端面と単一モード光ファイバの入射端を
それぞれ光軸に対して斜めに形成し、融着接続しても良
い。また、さらに第１の端面４に無反射コートを施して
も良い。
と平行に形成し、単一モード光ファイバ７の入射端に融
着接続されているが半導体レーザ１への反則戻り光を防
ぐために第２の端面と単一モード光ファイバの入射端を
それぞれ光軸に対して斜めに形成し、融着接続しても良
い。また、さらに第１の端面４に無反射コートを施して
も良い。
また、本実施例では円柱状半球面レンズ６の材料として
−様なガラスを用いたが、半球部分の加工性を考慮して
、曲率半径を大きくする場合には、円柱状半球面レンズ
６の材料として屈折率分布を有したもの（例えば集束型
多モード光ファイバ等）を用いても良い。
−様なガラスを用いたが、半球部分の加工性を考慮して
、曲率半径を大きくする場合には、円柱状半球面レンズ
６の材料として屈折率分布を有したもの（例えば集束型
多モード光ファイバ等）を用いても良い。
（発明の効果）
以」−述べた通り、半導体発光素子と光ファイバとの結
合が高効率で、光ファイバの軸調整のトレランスが比較
的緩く、しかも構成が簡単な信頼性の高い光結合回路が
得られる。
合が高効率で、光ファイバの軸調整のトレランスが比較
的緩く、しかも構成が簡単な信頼性の高い光結合回路が
得られる。
第１図及び第２図は、本発明の一実施例の構成を示す側
面図であり、第３図は曲率半径に対するスポットサイズ
の計算結果を表わした線図である。１は半導体レーザ、
２は先球面集束性ロッドレンズ、３はヒートシンク、４
は第１の端面、５は第２の端面、６は円柱状半球レンズ
、７は単一モード光ファイバである。
面図であり、第３図は曲率半径に対するスポットサイズ
の計算結果を表わした線図である。１は半導体レーザ、
２は先球面集束性ロッドレンズ、３はヒートシンク、４
は第１の端面、５は第２の端面、６は円柱状半球レンズ
、７は単一モード光ファイバである。
Claims (1)
- 半導体発光素子と前記半導体発光素子に面する側の端面
が半球面状に形成され中心部分からの距離に対して屈折
率がほぼ２乗分布で減少する集束性ロッドレンズと、該
集束性ロッドレンズの前記端面と反対側に設置され、該
集束性ロッドレンズ側に面した端面が半球面状に形成さ
れ、かつ、光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しい外
径を有し、前記半球面状に形成された端面と反対側の端
面が光ファイバの入射端に融着接続されている円柱状半
球面レンズとを含むことを特徴とする光結合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150289A JPH02210405A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 光結合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150289A JPH02210405A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 光結合回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02210405A true JPH02210405A (ja) | 1990-08-21 |
Family
ID=12333007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150289A Pending JPH02210405A (ja) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | 光結合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02210405A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241311A (ja) * | 1991-01-14 | 1992-08-28 | Fujikura Ltd | ファイバスコープの製法 |
-
1989
- 1989-02-10 JP JP3150289A patent/JPH02210405A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04241311A (ja) * | 1991-01-14 | 1992-08-28 | Fujikura Ltd | ファイバスコープの製法 |
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