JPH0497109A - 光結合回路 - Google Patents
光結合回路Info
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- JPH0497109A JPH0497109A JP21109190A JP21109190A JPH0497109A JP H0497109 A JPH0497109 A JP H0497109A JP 21109190 A JP21109190 A JP 21109190A JP 21109190 A JP21109190 A JP 21109190A JP H0497109 A JPH0497109 A JP H0497109A
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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、半導体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結合回路に関するものである。
バに結合するための光結合回路に関するものである。
光通信システムにおける信号光源である半導体発光素子
の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。
の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
界技術研究報告１９８４年、第８４巻、番号１９３、第
１７頁掲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挙げられる。この結合回路
では、半導体発光素子として半導体レーザ、光ファイバ
として単一モ−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単一モ
ードファイバに結合されている。この集束性ロッドレン
ズの外径は２ｍｍ程度で、２つの集束性ロッドレンズの
内の１つが単一モードファイバの入射端に一体化接続さ
れている。
界技術研究報告１９８４年、第８４巻、番号１９３、第
１７頁掲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挙げられる。この結合回路
では、半導体発光素子として半導体レーザ、光ファイバ
として単一モ−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単一モ
ードファイバに結合されている。この集束性ロッドレン
ズの外径は２ｍｍ程度で、２つの集束性ロッドレンズの
内の１つが単一モードファイバの入射端に一体化接続さ
れている。
一般に、半導体レーザの寸法は約３００μｍ、光ファイ
バの外径は１２５μｍである。それに対して集束性ロッ
ドレンズの外径は約２ｍｍと大きい。このため、従来の
光結合回路では結合回路の大きさが集束性ロッドレンズ
の大きさで制限されてしまい結合回路の小型化が困難で
あった。特に並列に、複数個配置した半導体発光素子と
光ファイバとを結合させる光並列伝送用の光結合回路の
場合には、個々の半導体発光素子間の間隔が集束性ロッ
ドレンズの外径寸法で制限されるため、非常に大きな光
結合回路となる大きな欠点があった。
バの外径は１２５μｍである。それに対して集束性ロッ
ドレンズの外径は約２ｍｍと大きい。このため、従来の
光結合回路では結合回路の大きさが集束性ロッドレンズ
の大きさで制限されてしまい結合回路の小型化が困難で
あった。特に並列に、複数個配置した半導体発光素子と
光ファイバとを結合させる光並列伝送用の光結合回路の
場合には、個々の半導体発光素子間の間隔が集束性ロッ
ドレンズの外径寸法で制限されるため、非常に大きな光
結合回路となる大きな欠点があった。
また、従来の光結合回路は集束性ロッドレンズと単一モ
ードファイバが一体化接続されている。
ードファイバが一体化接続されている。
この場合、光路中に接着剤などを用いるとその接着剤の
経時変化により結合回路の長期信頼性が低下するため、
その−像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氾・要がある。これにより
、−像化接続部分が複雑となる大きな欠点があった。
経時変化により結合回路の長期信頼性が低下するため、
その−像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氾・要がある。これにより
、−像化接続部分が複雑となる大きな欠点があった。
本発明の光結合回路は、外径が、光学的に結合すべき光
ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく、中心部分から
の距離に対してほぼ２乗分布で減少する屈折率を有する
第１の集束性レンズと、外径が被結合光ファイバのガラ
ス部の外径とほぼ等しく、中心部分からの距離に対して
屈折率がほぼ２乗分布で減少し、端面が被結合光ファイ
バめ入射端に融着接続されている第２の集束性レンズと
を少くとも含むことを特徴とする構成である。
ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく、中心部分から
の距離に対してほぼ２乗分布で減少する屈折率を有する
第１の集束性レンズと、外径が被結合光ファイバのガラ
ス部の外径とほぼ等しく、中心部分からの距離に対して
屈折率がほぼ２乗分布で減少し、端面が被結合光ファイ
バめ入射端に融着接続されている第２の集束性レンズと
を少くとも含むことを特徴とする構成である。
また、本発明の光結合回路は、前記第１の集束性レンズ
の半導体発光素子に面する側の端面が半球状に形成され
ている構成、あるいは、第１及び第２の集束性レンズが
それぞれ複数個、一体化されている構成とすることもで
きる。
の半導体発光素子に面する側の端面が半球状に形成され
ている構成、あるいは、第１及び第２の集束性レンズが
それぞれ複数個、一体化されている構成とすることもで
きる。
本発明の光結合回路は、外径が約２ｍｍの集束性ロッド
レンズの替わりに、外径が光ファイバのガラス部の外径
とほぼ等しく、屈折率が中心部分からの距離に対してほ
ぼ２乗分布で減少する第１及び第２の集束性レンズを用
いた構成となっている。本発明では集束性レンズが小さ
いため、従来に比べ光結合回路を小型にすることが出来
る。特に光並列伝送用の光結合回路の場合には、従来側
々の半導体発光素子間の間隔が集束性ロッドレンズの外
径で制限されていたのに対し、本発明では集束性レンズ
が小さいため、半導体素子間の間隔が集束性レンズの外
径に制限されず、小型な結合回路となる。尚、集束性レ
ンズの作成は容易で、例えば光通信用に用いられている
集束性多モード光ファイバを所望の長さに切断または研
磨すれば良い。
レンズの替わりに、外径が光ファイバのガラス部の外径
とほぼ等しく、屈折率が中心部分からの距離に対してほ
ぼ２乗分布で減少する第１及び第２の集束性レンズを用
いた構成となっている。本発明では集束性レンズが小さ
いため、従来に比べ光結合回路を小型にすることが出来
る。特に光並列伝送用の光結合回路の場合には、従来側
々の半導体発光素子間の間隔が集束性ロッドレンズの外
径で制限されていたのに対し、本発明では集束性レンズ
が小さいため、半導体素子間の間隔が集束性レンズの外
径に制限されず、小型な結合回路となる。尚、集束性レ
ンズの作成は容易で、例えば光通信用に用いられている
集束性多モード光ファイバを所望の長さに切断または研
磨すれば良い。
また、本発明の光結合回路は、従来の光ファイバの入射
端面に集束性ロッドレンズが一体化接続されている替わ
りに第２の集束性レンズが融着接続されている。光ファ
イバに第２の集束性レンズを融着接続する方法は容易で
、例えば、光ファイバの入射端面に上記の集束性光ファ
イバを所望の長さに切断または研磨すれば良い。このよ
うに、本発明では融着接続するなめ光路中に接続のため
の接着剤などを用いる必要がなく、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出来
る。
端面に集束性ロッドレンズが一体化接続されている替わ
りに第２の集束性レンズが融着接続されている。光ファ
イバに第２の集束性レンズを融着接続する方法は容易で
、例えば、光ファイバの入射端面に上記の集束性光ファ
イバを所望の長さに切断または研磨すれば良い。このよ
うに、本発明では融着接続するなめ光路中に接続のため
の接着剤などを用いる必要がなく、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出来
る。
以下、本発明について、図面を参照して説明する。第１
図は、本発明の第１の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１．５５μｍ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
分布で減少し、外径が光ファイバのガラス部の外径とほ
ぼ等しい第１の集束性レンズ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
第１の集束性レンズ２の端面は、先球状に研磨されてい
る。第１の集束性レンズ２は外径１２５μｍ、コア径５
０μｍ、開口数０．２、長さ１゜９ｍｍ、曲率半径６０
μｍのものを用いた。 半導体レーザ１は熱放出を行う
なめヒートシンク３上に固着されている。外径１２５μ
ｍ、コア径１０μｍの単一モードファイバ４の入射端面
には、中心部からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布
で減少し、光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しい１
２５μｍの外径の第２の集束性レンズ５が融着接続され
ている。第２の集束性レンズ５のコア径は５０ｕ、ｍ、
開口数０．２、長さ１．４６ｍｍである。半導体レーザ
１と第１の集束性レンズ２との間の距離は約６５μｍ、
第１の集束性レンズ１と第２の集束性レンズ５との闇の
距離は約１０ｍｍである。
図は、本発明の第１の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１．５５μｍ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
分布で減少し、外径が光ファイバのガラス部の外径とほ
ぼ等しい第１の集束性レンズ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
第１の集束性レンズ２の端面は、先球状に研磨されてい
る。第１の集束性レンズ２は外径１２５μｍ、コア径５
０μｍ、開口数０．２、長さ１゜９ｍｍ、曲率半径６０
μｍのものを用いた。 半導体レーザ１は熱放出を行う
なめヒートシンク３上に固着されている。外径１２５μ
ｍ、コア径１０μｍの単一モードファイバ４の入射端面
には、中心部からの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布
で減少し、光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しい１
２５μｍの外径の第２の集束性レンズ５が融着接続され
ている。第２の集束性レンズ５のコア径は５０ｕ、ｍ、
開口数０．２、長さ１．４６ｍｍである。半導体レーザ
１と第１の集束性レンズ２との間の距離は約６５μｍ、
第１の集束性レンズ１と第２の集束性レンズ５との闇の
距離は約１０ｍｍである。
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
ームは第１の集束性レンズ２により集光され、第２の集
束性レンズ５に入射し単一モードファイバ４に結合され
る。第２の集束性レンズ５と単一モードファイバ４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な
どを用いる必要がなく、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。
ームは第１の集束性レンズ２により集光され、第２の集
束性レンズ５に入射し単一モードファイバ４に結合され
る。第２の集束性レンズ５と単一モードファイバ４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な
どを用いる必要がなく、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。
また、集束性レンズ１および５は外径が１２５μｍと光
ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく小さいため、小
型な光結合回路が得られる。
ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく小さいため、小
型な光結合回路が得られる。
本実施例では３ｄＢと従来と同程度の高効率結合で従来
より形状寸法が１／２程度に小さい、信頼性の高い光結
合回路が得られた。
より形状寸法が１／２程度に小さい、信頼性の高い光結
合回路が得られた。
第２図は、本発明の第２の実施例を示す４チヤンネルの
光並列伝送結合回路の平面図である。４つの半導体レー
ザ１ａ〜１ｄがピッチ２５０μｍで並列にヒートシンク
３上に固着され、一体化されている。また、４つの第１
の集束性レンズ２ａ〜２ｄがピッチ２５０μｍのシリコ
ン（Ｓｉ）基板６の■溝内にそれぞれ固着され、一体化
されている。また同様に第２の集束性レンズ５ａ〜５ｄ
に融着接続されている４本の単一モードファイバ４ａ〜
４ｄがピッチ２５０μｍのシリコン（Ｓｉ）基板６のＶ
溝内にそれぞれ同着され、一体化されている。尚、集束
性レンズの形状寸法は第１の実施例の場合と同様である
。
光並列伝送結合回路の平面図である。４つの半導体レー
ザ１ａ〜１ｄがピッチ２５０μｍで並列にヒートシンク
３上に固着され、一体化されている。また、４つの第１
の集束性レンズ２ａ〜２ｄがピッチ２５０μｍのシリコ
ン（Ｓｉ）基板６の■溝内にそれぞれ固着され、一体化
されている。また同様に第２の集束性レンズ５ａ〜５ｄ
に融着接続されている４本の単一モードファイバ４ａ〜
４ｄがピッチ２５０μｍのシリコン（Ｓｉ）基板６のＶ
溝内にそれぞれ同着され、一体化されている。尚、集束
性レンズの形状寸法は第１の実施例の場合と同様である
。
集束性レンズ２ａ〜２ｄ及び５ａ〜５ｄの外径が１２５
μｍと光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく小さい
ため、個々の半導体レーザ間隔を上述の２５０μｍピッ
チと非常に密に配列させることが８来る（従来のピッチ
間隔は最小でも集束性ロッドレンズの外径である２ｍｍ
ピッチ）。このため、本発明の光結合回路は従来に比べ
非常に小型となる。
μｍと光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく小さい
ため、個々の半導体レーザ間隔を上述の２５０μｍピッ
チと非常に密に配列させることが８来る（従来のピッチ
間隔は最小でも集束性ロッドレンズの外径である２ｍｍ
ピッチ）。このため、本発明の光結合回路は従来に比べ
非常に小型となる。
以上、２つの実施例で集束性レンズとしてコア径５０μ
ｍ、開口数０．２のものを用いたがこれに限定されず、
基本的に光結合回路の結合条件（例えば半導体レーザと
第１の集束性レンズとの間の距離、第１の集束性レンズ
と第２の集束性レンズとの間の距離など）により決定す
ればよく、例えばコア径６０μｍ、開口数０．１のもの
を用いても良い。
ｍ、開口数０．２のものを用いたがこれに限定されず、
基本的に光結合回路の結合条件（例えば半導体レーザと
第１の集束性レンズとの間の距離、第１の集束性レンズ
と第２の集束性レンズとの間の距離など）により決定す
ればよく、例えばコア径６０μｍ、開口数０．１のもの
を用いても良い。
また、第１の集束性レンズの片端を先球形状にしたが、
これは光結合特性を良くするためのもので、特に光結合
特性の向上が必要ない場合には平坦でも良い。
これは光結合特性を良くするためのもので、特に光結合
特性の向上が必要ない場合には平坦でも良い。
また、光反射特性を向上するなめ、半導体レーザへの反
射戻り光を除く光アイソレータを第１の集束性レンズと
第２の集束性レンズの間に挿入しても良い。
射戻り光を除く光アイソレータを第１の集束性レンズと
第２の集束性レンズの間に挿入しても良い。
また第２の実施例ではチャンネル数を４としたがこれに
限定されず、４チャンネル以上に用いてもよい。
限定されず、４チャンネル以上に用いてもよい。
以上述べた通り、半導体発光素子と光ファイバとの結合
が高効率で、小型な信頼性の高い光結合回路が得られる
。
が高効率で、小型な信頼性の高い光結合回路が得られる
。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図であり、第
２図は本発明の第２の実施例を示す平面図である。 １ 、１ ａ〜ｌ ｄ−半導体レーザ、２．２ａ〜２ｄ
・・・第１の集束性レンズ、３・・・ヒートシンク、４
４ａ〜４ｄ・・・単一モードファイノ（，５，５ａ〜
５ｄ・・・第２の集束性レンズ、６・・・シ１ノコン基
板。
２図は本発明の第２の実施例を示す平面図である。 １ 、１ ａ〜ｌ ｄ−半導体レーザ、２．２ａ〜２ｄ
・・・第１の集束性レンズ、３・・・ヒートシンク、４
４ａ〜４ｄ・・・単一モードファイノ（，５，５ａ〜
５ｄ・・・第２の集束性レンズ、６・・・シ１ノコン基
板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、外径が被結合光ファイバのガラス部の外径とほぼ等
しく、中心部分からの距離に対してほぼ２乗分布で減少
する屈折率を有する第１の集束性レンズと、外径が前記
光ファイバのガラス部の外径とほぼ等しく、中心部分か
らの距離に対して屈折率がほぼ２乗分布で減少し、端面
が前記光ファイバの入射端に融着接続されている第２の
集束性レンズとを少くとも含むことを特徴とする光結合
回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光結合回路において、
前記第１の集束性レンズの半導体発光素子に面する側の
端面が半球状に形成されていることを特徴とする光結合
回路。 ３、特許請求の範囲第１項記載の光結合回路において、
前記第１及び第２の集束性レンズがそれぞれ複数個、一
体化されていることを特徴とする光結合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21109190A JPH0497109A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 光結合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21109190A JPH0497109A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 光結合回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0497109A true JPH0497109A (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=16600268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21109190A Pending JPH0497109A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 光結合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0497109A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996026459A1 (fr) * | 1995-02-23 | 1996-08-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre equipee de lentille |
| JP2006221159A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 光送信モジュールおよびその製造方法 |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP21109190A patent/JPH0497109A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996026459A1 (fr) * | 1995-02-23 | 1996-08-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Fibre equipee de lentille |
| US5774607A (en) * | 1995-02-23 | 1998-06-30 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Lensed-fiber with cascaded graded-index fiber chip configuration |
| JP2006221159A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-24 | Murata Mfg Co Ltd | 光送信モジュールおよびその製造方法 |
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