JPH03189611A - 光コリメータとそれを用いた光センサー - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光センサーなどの光ファイバを用いた光部品
に使用する光コリメータに関するものである。

従来の技術 近年、光通信、光センサーなどの光ファイバを用いた光
部品が多用されている。これらの光部品では、光に各種
変調を加えるために、光ファイバから出射した光を平行
光に変換する光コリメータが使用されている。

第４図は、従来の光部品に使用する光コリメータの構成
を示すものである。第４図において、１は光ファイバ、
２は端面３の中心軸４付近から入射した光を平行光に変
換する特性を有する円筒状のロッドレンズ、５は光学結
晶、６は光を示す矢印である。

同図（ａ）において、光ファイバ１はロッドレンズ２の
端面３の中心軸４の位置に結合されている。

それ故、光ファイバ１からロッドレンズ２に入射した光
は、端面７から平行光に変換されて出射し、光学結晶５
には中心軸４に平行な光６が入射する。以上のように、
従来は光コリメータを構成していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の光コリメータの構成で
は、第４図（ｂ）に示すように、光ファイバ１がロッド
レンズ２の端面３の中心軸４から、わずかでもずれた位
置に結合する場合、端面７がら出射する光は、中心軸４
に対して傾いた平行光６となる欠点があった。

また、同図に示す光コリメータと光学結晶５を組合せた
光部品では、光学結晶５は一般に結晶軸８に対して透過
する平行光６がわずかでも傾（と、光学結晶５の特性が
大きく変化する傾向にあり、光ファイバ１とロッドレン
ズ２の中心軸４との軸ずれを、常に最小にしなければな
らない。

本発明は、このような課題を解決するもので、光ファイ
バとロッドレンズの中心軸との間に、軸に垂直な方向に
わずかな位置ずれが生じても、ロッドレンズの他端面か
らは常にロッドレンズの中心軸に平行な平行光を出射す
る光コリメータの提供を目的としたものである。

課題を解決するための手段 そしてこの目的を達成するために本発明は、光ファイバ
と、光ファイバから出射した光を入射させる端面の中心
軸を中心として、光ファイバのコア径と略等しい円形面
だけを光学平面に形成し、その周辺部を光の透過を遮断
する粗面に形成したロッドレンズとから光コリメータを
構成したものである。

作用 本発明は上記した構成により、光ファイバから出射した
光は、ロッドレンズ端面の光学平面がらしかロッドレン
ズ内に入射できないので、光ファイバとロッドレンズの
中心状態との軸ずれが生じても、ロッドレンズの光の入
射点は中心軸付近に制限され、常にロッドレンズからは
、この中心軸に平行な平行光を出射する作用を有し、優
れた光コリメータとして機能する。

実施例 以下、本発明の実施例を示す第１図〜第３図の図面を用
いて説明する。第１図は本発明の実施例における光コリ
メータの構成を示すものである。

同図（ａ）において、１１は光ファイバ　１２は円筒状
の収束性ロッドレンズ（以下ロッドレンズ）、１３はロ
ッドレンズ１２の中心軸、１４はロッドレンズ１２の光
の入射側端面の周辺部に施した粗面で、光の透過を遮断
する機能を持つ。１５はロッドレンズ１２の入射側端面
の中心軸１３を中心として、光ファイバ１１のコア径と
ほぼ等しい円形面をした光学平面、１６はロッドレンズ
１２の光の出射端面である。

以上のように構成された光コリメータについて、同図（
ｂ）および（Ｃ）を用いてその動作を説明する。

同図（ｂ）において、光ファイバ１１がロッドレンズ１
２の光の入射側端面にある光学平面１５に正しく対向し
て設けられている場合、光ファイバ１１のコア径と光学
平面１５の大きさがほぼ等しいため、光ファイバ１１か
ら出射したほとんど全ての光１７は、光学平面１５から
ロッドレンズ１２内に入射する。ロッドレンズ１２は、
光学平面１５の中心付近から入射した光が、出射端面１
６の位置で、平行光となるレンズ長に設定されているの
で、光ファイバ１１から出射した光１７は、ロッドレン
ズ１２の出射端面１６から、中心軸１３に対して平行な
平行光１８として出射する。

次に、同図（Ｃ）において、光ファイバ１１の位置が、
ロッドレンズ１２の中心軸１３に対して、光軸に垂直な
方向に軸ずれが生じた場合、光ファイバ１１の光学平面
１５に対向する面から出射した光１９は、光学平面１５
からロッドレンズ１２内に入射し、出射端面１６からは
中心軸１３に平行な平行光２１として出射する。他方、
光ファイバ１１の光学平面１５に対向しない面から出射
した光２０は、光の透過を遮断する粗面１４に入射する
ので、粗面１４上で散乱あるいは吸収され光の損失とな
る。ロッドレンズ１２の出射端面１６から出射する平行
光２１は、この光の損失の分だけ、同図（ｂ）に示す平
行光１８に比較して光量が少なく、また出射端面１６か
ら出射する平行光は、光ファイバ１１がずれた方向と同
じ方向の出射端面１６から出射する平行光２２の光量が
減少する。

以上のように本実施例の特徴は、光ファイバ１１と、光
ファイバ１１から出射した光を入射させる端面の中心軸
１３を中心として、光ファイバ１１のコア径と略等しい
円形面だけを光学平面１５に形成し、その周辺部を光の
透過を遮断する粗面１４に形成したロッドレンズ１２と
を、互いに結合させて光コリメータを構成したことであ
る。

この構成により、光ファイバ１１から出射した光は、ロ
ッドレンズ１２端面の光学平面１５からしかロッドレン
ズ１２内に入射できないので、光ファイバ１１とロッド
レンズ１２の中心軸１３との間に軸ずれが生じても、ロ
ッドレンズ１２の光の入射点は中心軸１３付近に制限さ
れ、ロッドレンズ１２の出射端面１６からは、常に中心
軸１３に平行な平行光を出射する効果が得られる。

さらに、このロッドレンズ１２の粗面１４は、光学研磨
したロッドレンズ１２端面の周辺部を、粗研磨あるいは
エツチング処理して容易に形成できるので、量産性に適
した効果が得られ、従来に比較して優れた光コリメータ
として機能する。

なお、第１図に示す実施例において、ロッドレンズ１２
の光学平面１５の大きさを、光ファイバ１１のコア径と
ほぼ等しい円形面として説明したが、ロッドレンズ１２
の出射端面１６から出射する平行光２１に要求する平行
精度に応じて、その大きさを規定すればよい。

また、ロッドレンズ１２端面の粗面１４の粗さの程度は
、端面に入射した光を遮断する機能を持つ粗さであれば
、いくらでもよい。

以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は、本発明の第２の実施例を示す電圧光センサー
の構成図である。同図において、１１は第１の光ファイ
バ　１２は入射端面の中心軸１３を中心として光学平面
１５を有する第１のロッドレンズで、光ファイバ１１と
ロッドレンズ１２で第１図の実施例において説明した光
コリメータを構成している。２３は無偏光から直線偏光
を抜き出す偏光子、２４は直線偏光を円偏向に変換する
１／４１７ｍ長板、２５　ハＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３ナト
（７）　ＴＩＬ気光学結晶、２６は偏光子２３と同じ機
能を有する検光子、２７は平行光を収束させる第２のロ
ッドレンズ、２８は電圧光センサーの光出力を導（第２
の光ファイバ、２９は電気光学結晶に加えられる電圧（
電界強度）である。

以上のように構成された電圧光センサーについて、その
動作を説明する。

第１の光ファイバ１１から出射した光は、第１の光ファ
イバ１１と第１のロッドレンズ１２の中心軸１３との間
に、わずかな軸ずれが生じていても、その一部の光は、
光学平面１５から第１のロッドレンズ１２に入射し、第
１のロッドレンズ１２の中心軸１３に平行な平行光１８
として出力される。この平行光１８は無偏光であるため
、次に偏向子２３によって直線偏光だけ抜き出された後
、１／４波長板２４によって円偏光に変換される。電気
光学結晶２５は、この結晶に加えられた電圧２９に応じ
て、結晶中を通過する光の位相を変化させる機能を有す
るので、入射した円偏光は、電気光学結晶２５に加えら
れる電圧２９の大きさによって、楕円あるいは直線偏光
に変化して出力される。電気光学結晶２５から出力され
た平行光１８は、次に、検光子２６によって、特定の偏
光成分のみを抜き出し、第２のロッドレンズ２７を介し
て第２の光ファイバ２８に入射させる。この第２の光フ
ァイバ２８に入射した光量の大きさを測定して、電圧レ
ベルを検出する光センサーを構成している。

電気光学結晶２５は、第３図の結晶軸からの軸ずれに対
する［光出力／光入力］／電圧の関係図に示すように、
電気光学結晶２５中を通過する平行光１８と結晶軸との
間に軸ずれが生じると、加えられた電圧に対する光入力
と光出力の比、すなわち電圧センサー感度が大きく変化
する特性を持つ。

それゆえ、再び第２図に戻って、本実施例では第１のロ
ッドレンズ１２の中心軸１３と電気光学結晶２５の結晶
軸を一致させて構成しているので、第１の光フアイバ１
１七第１のロッドレンズ１２の中心軸１３との間に軸ず
れが生じても、電圧センサー感度が変化することはない
。

さらに、第１のａラドレンズ１２の中心軸Ｉ３と電気光
学結晶２５の結晶軸だけを一致させておけば、電気光学
結晶２５から出射する平行光１８の位置は、第１の光フ
ァイバ１１の位置ずれに関係な（常に一定である。

以上のように本実施例の特徴は、第１図に示す実施例の
光コリメータと、この光コリメータがら出射した平行光
１８を入射させる電気光学結晶２５と、電気光学結晶２
５を通過した平行光１８を第２の光ファイバ２８に入射
させる手段とから電圧光センサーを構成したことである
。

この構成により、前述のように、第１の光ファイバ１１
と第１のロッドレンズ１２の中心軸１３との間に軸ずれ
が生じても、電圧センサー感度が変化しないので、光セ
ンサーとして測定精度が高い効果が得られる。

さらに、第１のロッドレンズ１２の中心軸１３と電気光
学結晶２５の結晶軸だけを一致させておけば、電気光学
結晶２５から出射する平行光の位置は、第１の光ファイ
バ１１の位置ずれに関係なく常に一定となるので、第２
の光ファイバ２８に平行光１８を入射させる第２のロッ
ドレンズ２７の位置合わせが容易となる効果が得られ、
従来に比較して優れた光センサーとして機能する。

なお、第２図に示す実施例において、光センサーは、電
気光学結晶２５を用いた電圧光センサーとして説明した
が、光学結晶は、磁気光学、音響光学、その他どのよう
な光学結晶を用いても同様の効果が得られる。

また、第２図に示す実施例において、電気光学結晶２５
を通過した平行光１８を第２の光ファイバ２８に入射さ
せる手段として、第２のロッドレンズ２７を用いたが、
その他のものにより構成しても良い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、光ファイバと、ロッドレ
ンズの中心軸上に設けた光ファイバのコア径と略等しい
光学平面とを、互いに結合させたことにより、光ファイ
バとロッドレンズの中心軸との間に軸ずれが生じても、
常にロッドレンズの中心軸に平行な平行光を出射する効
果が得られる。

さらに、このロッドレンズの光学平面は、光学研磨した
ロッドレンズ端面の周辺部を、粗研磨あるいはエツチン
グ処理して容易に形成できるので、量産性に適した効果
が得られ、従来に比較して優れた光コリメータとして機
能する。

また、上記光コリメータから出射した平行光を入射させ
る電気光学結晶と、これを通過した平行光を第２の光フ
ァイバに入射させる手段とから光センサーを構成するこ
とにより、光コリメータの光ファイバとロッドレンズの
中心軸との間に軸ずれが生じても、センサー感度が変化
しないので、光センサーとして測定精度が高い効果が得
られる。

さらに、光コリメータのロッドレンズの中心軸と光学結
晶の結晶軸だけを一致させておけば、光学結晶から出射
する平行光の位置は、前述の軸ずれに関係なく常に一定
となるので、第２の光ファイバに平行光を入射させる手
段の位置合わせが容易となる効果が得られ、従来に比較
して優れた光センサーとして機能する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における光コリメータの
構成図、第２図は本発明の第２の実施例を示す電圧光セ
ンサーの構成図、第３図は結晶軸からの軸ずれに対する
［光出力／光入力］／電圧の関係図、第４図は従来の光
コリメータの構成説明図である。 １１．２８・・・・・・光ファイバ　１２．２７・・・
・・・ロッドレンズ、１３・・・・・・中心軸、１４・
・・・・・粗面、１５・・・・・・光学平面、１６・・
・・・・光の出射端面、１７゜１９．２０・・・・・・
光を示す矢印、１８，２１．２２・・・・・・平行光、
２３・・・・・・偏光子、２４・・・・・・１／４波長
板、２５・・・・・・電気光学結晶、２６・・・・・・
検光子、２９・・・・・・電圧。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバと、前記光ファイバから出射した光を
   入射させる端面の、略中心付近を光学平面とし、その周
   辺部を光の透過を遮断する粗面としたロッドレンズとか
   ら構成したことを特徴とする光コリメータ。
2. （２）ロッドレンズの端面は、前記ロッドレンズの中心
   軸を中心として、前記光ファイバのコア径と略等しい円
   形面だけを光学平面としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の光コリメータ。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載
   のロッドレンズの粗面は、前記ロッドレンズ端面の周辺
   部を粗研磨、あるいはエッチング処理して粗面としたこ
   とを特徴とする光コリメータ。
4. （４）少なくとも、特許請求の範囲第（１）項又は第（
   ２）項記載の光コリメータと、前記光コリメータから出
   射した平行光を入射させる光学結晶と、前記光学結晶を
   通過した前記平行光を他の光ファイバに入射させる手段
   とを具備したことを特徴とする光センサー。