JPH0565848B2 - - Google Patents

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JPH0565848B2
JPH0565848B2 JP59228818A JP22881884A JPH0565848B2 JP H0565848 B2 JPH0565848 B2 JP H0565848B2 JP 59228818 A JP59228818 A JP 59228818A JP 22881884 A JP22881884 A JP 22881884A JP H0565848 B2 JPH0565848 B2 JP H0565848B2
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JP
Japan
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light source
lens
aberration
optical
coupler
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JP59228818A
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English (en)
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JPS61107207A (ja
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Juji Ueno
Hisami Nishi
Minoru Tooyama
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は発光ダイオード、半導体レーザ等の発
光素子からの光を光伝送フアイバに効率良く入射
させるための光結合器に関するものである。
〔従来技術の説明〕
上記のような光源からの拡散光束を光結合器を
介して光伝送フアイバのコア内に効率良く伝送す
るためには、軸上入射光ばかりでなく、組み立て
誤差等に起因する軸外入射光も洩れなくフアイバ
コア内に入射するように、結合器を構成するレン
ズの軸上収差および軸外収差を十分に補正してお
く必要がある。特に光伝送フアイバが単一モード
フアイバである場合はコアの径が極めて微小であ
るため上記レンズの収差について厳しい性能が要
求される。また結合器は小型軽量であることや安
価であることが要求される。従来この種の光結合
器としては、両端面が平行平面の自己集束型レン
ズを使用したものが知られている。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、上記のような両端面が平行平面
の自己集束型レンズの場合、軸上収差を小さくす
るためには、レンズの屈折率分布の制御が非常に
難しく、仮りに軸上収差が小さくなつても軸外収
差、特にコマ収差が大きいために例えば光源がレ
ンズ光軸からずれた時に光源から出射した光線が
１点に集光しなくなつてしまう。
又、片面を球面にしたレンズの例としては、特
開昭54−21751があるが、そこでは球面は屈折率
分布型レンズの収差を補正するためだけに、用い
られているために、球面収差は補正されてもコア
収差までは補正されない。
上記要求を一応満足する光学系は屈折率の一様
な通常の球面レンズ３〜４枚で構成することがで
きる。しかしながらこのような球面レンズの組み
合せでは光学系が大型になつてしまい、装置全体
の小型軽量化に支障となる。またレンズの枚数が
多いため、光学系の組み立ておよびレンズ面研磨
に多大の工数を要し、コストアツプになる欠点が
ある。
〔問題点を解決するの手段〕
上記の従来技術の問題点を解決する本発明の結
合器は、光軸からｒの距離における屈折率ｎ(r)が n2(r)＝n0 2〔１−gr）2＋h4（gr）4
＋h6（gr）6＋…〕 で表わされる透明円柱体からなり、Sf＝ｇ／0.3
とするときに (1) ０＜C1／Sf＜0.67 (2) C2＝０ (3) ０l1・Sf1.5 (4) 0.5h42.0 の条件を満足するレンズで構成される。
ただしC1、C2は入射端面、出射端面の曲率
（符号は曲率の中心が前記端面よりも光フアイバ
側にあるときを正とする）l1は光源側バツクフオ
ーカス、n0は中心軸上屈折率、ｇ、h4、h6、h8は
分布定数を表わす。
前記(1)〜(4)の条件のうち、条件(1)、(2)は光源に
対向するレンズの入射端面が凸の球面で、光伝送
フアイバに対向する出射端面が平面であることを
示し、このように本発明の結合器レンズは片面が
平面であるため、研磨加工が極めて容易である。
又、条件(1)はC1／Sfが0.67より大きくなると高
次の収差が発生し、球面収差を補正しきれなくな
ることを示し、条件(3)は、l1・Sfが1.5を越える
と、正弦条件を満足しようとすると、C1／Sfが
大きくなつて高次の収差が発生してしまい、球面
収差を補正しきれなくなることを示し、条件(4)の
下限は条件(1)〜条件(3)の範囲のパラメータに対し
て球面収差を補正するためのh4の範囲であること
を示している。
そしてレンズ端面の曲率、光源側バツクフオー
カス、分布定数ｇ、h4、…を前述の条件(1)〜(4)の
範囲内に選定することにより、後述の数値実施例
に示されるように球面収差およびコマ収差を十分
に小さくおさえることができる。
図面に示した例について説明すると第１図で１
が発光ダイオード、半導体レーザ等の光源、２が
本発明の結合器レンズ、３が光伝送フアイバであ
る。レンズは中心軸から外周に向けて前述式に従
い連続的に変化する屈折率分布を有するガラス、
合成樹脂等からなる透明円柱体で、光源１に対向
する入射端面２Ａが軸対称の凸球面で、フアイバ
３に対向する出射端面２Ｂが光軸に垂直な平面に
なつている。光源１から出た拡散光束は、上記レ
ンズ２で集束され、光フアイバ３のコア内に入射
する。
〔発明の効果〕
本発明に係る光源、光フアイバ結合器は実施例
から明らかなように球面収差、コマ収差が非常に
小さく、したがつて単一モードフアイバのように
極めてコア径の小さいフアイバに対しても光源光
を非常に効率良く集束入射させることができる。
また収差が小さいために、組み立て誤差等に起因
して光源がレンズ光軸から多少ずれていても洩光
損失が小さく、したがつて軸合せの許容誤差範囲
が拡大するので、部品の組み立て作業もそれだけ
容易化する。
さらに、本願発明に係るレンズは片端面が平面
であるので、多量のレンズをまとめて平面研磨す
ることができ、研磨加工も容易で安価に量産する
ことができる。
〔実施例〕
第２図と第３図に近軸横倍率が−３、中心屈折
率n0が1.5、1.65、1.8のとき球面収差が十分小さ
く、正弦条件不満足量の絶対値が0.1％以下とな
るような条件の曲線を示した。図中線にたて方向
の幅があるのは、正弦条件不満足量の絶対値が
0.1％の範囲を示す。
またC1は入射端面の極率、Sf＝ｇ／0.3、ｇ、
h4は分布定数、l1は光源側バツクフオーカスであ
る。
〔具体的実施例〕
l1＝1.0、n0＝1.627、ｇ＝0.194、h4＝0.81、h6
＝−0.29、h8＝2.90、レンズ長Ｚ＝8.201、C1＝
0.1859、フアイバ側バツクフオーカスl2＝8.335 本実施例の収差図を第４図に示す。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の結合器の例を示す側面図、第
２図はl1を光源側バツクフオーカス、n0を中心軸
上屈折率、C1を入射端面の曲率、ｇを分布定数、
Sf＝ｇ／0.3としたときのl1SfとSf／C1の関係図、
第３図は、h4を分布定数としたときのl1Sfとh4の
関係図、第４図は本発明に係る結合器の球面収差
（実線）と正弦条件不満足量（破線）の一例を示
すグラフである。 １……光源、２……結合器レンズ、３……光伝
送フアイバ、２Ａ……入射端面、２Ｂ……出射端
面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光軸からｒの距離における屈折率ｎ(r)が n2(r)＝n0 2｛１−（gr）2＋h4（gr）4＋h6
    （gr）6＋…｝ で表わされる透明円柱体から成るレンズであつ
    て、Sf＝ｇ／0.3とするとき以下の条件を備えて
    いることを特徴とする光源、光フアイバ結合器 (1) ０＜C1／Sf＜0.67 (2) C2＝０ (3) ０l1・Sf1.5 (4) 0.5h42.0 ただしC1、C2はそれぞれ入射端面、出射端面
    の曲率（符号は曲率の中心が前記端面よりも光フ
    アイバ側にあるときを正とする）l1は光源側バツ
    クフオーカス、n0は中心軸上屈折率、ｇ、h4、h6
    は分布定数。
JP59228818A 1984-10-30 1984-10-30 光結合器 Granted JPS61107207A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59228818A JPS61107207A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 光結合器
US06/789,780 US4744620A (en) 1984-10-30 1985-10-21 Optical coupler
DE8585307777T DE3576572D1 (de) 1984-10-30 1985-10-28 Optische kupplung.
EP85307777A EP0181727B1 (en) 1984-10-30 1985-10-28 Optical coupler

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JPS61107207A JPS61107207A (ja) 1986-05-26
JPH0565848B2 true JPH0565848B2 (ja) 1993-09-20

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