JPH06118284A - 光結合装置 - Google Patents
光結合装置Info
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- JPH06118284A JPH06118284A JP4289282A JP28928292A JPH06118284A JP H06118284 A JPH06118284 A JP H06118284A JP 4289282 A JP4289282 A JP 4289282A JP 28928292 A JP28928292 A JP 28928292A JP H06118284 A JPH06118284 A JP H06118284A
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- 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
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10554—Moving beam scanning
- G06K7/10594—Beam path
- G06K7/10683—Arrangement of fixed elements
- G06K7/10702—Particularities of propagating elements, e.g. lenses, mirrors
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- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
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- G06K7/10792—Special measures in relation to the object to be scanned
- G06K7/10801—Multidistance reading
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- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファイバへの入射部において光の像をぼけさ
せて、ファイバのずれが結合効率に与える影響を減少さ
せ、しかもレンズの評価が従来通りできるようにする。 【構成】 使用するレンズ１２の第１の光学面側１４に
光源を配置し、第２の光学面側１５に結像させ、この結
像位置における波面収差が所定値以下であるか否かによ
りレンズ１２の評価を行う。このレンズ１２を光結合装
置に使用する場合には、第２の光学面１５側を短焦点側
として光源１を配置し、第１の光学面１４側を長焦点側
としてファイバ３への入射部を配置する。波面収差が規
定値以下となるように製造されたレンズ１２を光結合装
置において逆向きに配置することにより、ファイバ３へ
の入射部では波面収差が大きくなって像にぼけが生じた
状態となる。よってレーザ光とファイバとのずれに対す
る光結合効率が変動が小さくなる。
せて、ファイバのずれが結合効率に与える影響を減少さ
せ、しかもレンズの評価が従来通りできるようにする。 【構成】 使用するレンズ１２の第１の光学面側１４に
光源を配置し、第２の光学面側１５に結像させ、この結
像位置における波面収差が所定値以下であるか否かによ
りレンズ１２の評価を行う。このレンズ１２を光結合装
置に使用する場合には、第２の光学面１５側を短焦点側
として光源１を配置し、第１の光学面１４側を長焦点側
としてファイバ３への入射部を配置する。波面収差が規
定値以下となるように製造されたレンズ１２を光結合装
置において逆向きに配置することにより、ファイバ３へ
の入射部では波面収差が大きくなって像にぼけが生じた
状態となる。よってレーザ光とファイバとのずれに対す
る光結合効率が変動が小さくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザダイオードなど
の光源からの光を集束させて光ファイバに入射させる光
結合装置に関する。
の光源からの光を集束させて光ファイバに入射させる光
結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は光結合装置の構成説明図、図５は
光結合装置に使用されるレンズの評価方法を説明するた
めの説明図である。図４に示す光結合装置は、レーザダ
イオードから成る光源１と、この光源１から出射される
光を収束するレンズ２と、このレンズ２を透過した収束
光が端面３ａに入射される光ファイバ３とを有してい
る。
光結合装置に使用されるレンズの評価方法を説明するた
めの説明図である。図４に示す光結合装置は、レーザダ
イオードから成る光源１と、この光源１から出射される
光を収束するレンズ２と、このレンズ２を透過した収束
光が端面３ａに入射される光ファイバ３とを有してい
る。
【０００３】この光結合装置では、光源１からの光がレ
ンズ２を透過して所定倍率にてファイバ３の端面に拡大
投影されるが、このときファイバ３の端面３ａに投影さ
れるビーム径がファイバ３のモードフィールド径に近く
なるほど、ファイバ３に対する光の結合効率が高くな
る。例えば、光通信用として使用されるレーザダイオー
ドは、発散角度の半値θが縦横巾において３０°のレー
ザ光を発するのが一般的であるが、このレーザビームを
レンズ２によって５倍程度の倍率で直径１０μm程度の
ファイバ３の端面３ａに収束させるとする。このとき
の、ファイバ３での結合効率ηは、レーザビームのうち
レンズ２の有効径内に入る光の入射係数をη1、レンズ
２によって収束されたレーザビームとファイバ３とのモ
ード結合係数をη2とすると、
ンズ２を透過して所定倍率にてファイバ３の端面に拡大
投影されるが、このときファイバ３の端面３ａに投影さ
れるビーム径がファイバ３のモードフィールド径に近く
なるほど、ファイバ３に対する光の結合効率が高くな
る。例えば、光通信用として使用されるレーザダイオー
ドは、発散角度の半値θが縦横巾において３０°のレー
ザ光を発するのが一般的であるが、このレーザビームを
レンズ２によって５倍程度の倍率で直径１０μm程度の
ファイバ３の端面３ａに収束させるとする。このとき
の、ファイバ３での結合効率ηは、レーザビームのうち
レンズ２の有効径内に入る光の入射係数をη1、レンズ
２によって収束されたレーザビームとファイバ３とのモ
ード結合係数をη2とすると、
【０００４】
【数１】 で表わされる。
【０００５】ここでη1はレーザビームの放射角特性と
レンズの有効径の開口数ＮＡにより決まる。またモード
結合係数η2は、ファイバ３のモードフィールド半径を
ωf、ファイバ端面３ａに集束されるレーザ光のビーム
ウエスト半径をω1とすると、
レンズの有効径の開口数ＮＡにより決まる。またモード
結合係数η2は、ファイバ３のモードフィールド半径を
ωf、ファイバ端面３ａに集束されるレーザ光のビーム
ウエスト半径をω1とすると、
【０００６】
【数２】
【０００７】となり、ω1＝ωfのときη2は最大にな
る。すなわち、ファイバ３のモードウエスト半径とファ
イバ端面３ａでのビームウエスト半径とが一致したとき
にファイバ３での光結合効率ηが最大になる。
る。すなわち、ファイバ３のモードウエスト半径とファ
イバ端面３ａでのビームウエスト半径とが一致したとき
にファイバ３での光結合効率ηが最大になる。
【０００８】しかしながら、実際の光結合装置では、光
源１とレンズ２とファイバ３との相対位置のずれによ
り、レンズ２にて集束されたビームウエストが、ファイ
バ３のモードウエストと必ずしも一致しない場合が多
い。特に光源１とレンズ２をコネクタ側に設けファイバ
３をプラグ側に設けた着脱方式のコネクタ方式の光結合
装置の場合、着脱作業の度に上記の相対位置ずれが生じ
ることになる。この相対位置ずれのうち、レーザ光の光
軸Ｌｏとファイバ３との間に光軸と垂直な方向（Ｘ方
向）のずれにより、モード結合係数η2が敏感に変化し
て結合効率ηに大きな変化が生じる。
源１とレンズ２とファイバ３との相対位置のずれによ
り、レンズ２にて集束されたビームウエストが、ファイ
バ３のモードウエストと必ずしも一致しない場合が多
い。特に光源１とレンズ２をコネクタ側に設けファイバ
３をプラグ側に設けた着脱方式のコネクタ方式の光結合
装置の場合、着脱作業の度に上記の相対位置ずれが生じ
ることになる。この相対位置ずれのうち、レーザ光の光
軸Ｌｏとファイバ３との間に光軸と垂直な方向（Ｘ方
向）のずれにより、モード結合係数η2が敏感に変化し
て結合効率ηに大きな変化が生じる。
【０００９】前記光軸Ｌｏとファイバ３とのＸ方向の相
対的なずれ量をＸ0とすると、このずれ量Ｘ0とモード結
合係数η2との関係は、
対的なずれ量をＸ0とすると、このずれ量Ｘ0とモード結
合係数η2との関係は、
【００１０】
【数３】
【００１１】により表される。この式により、相対位置
のずれ量Ｘ0はその二乗の指数としてモード結合η2に影
響を与えていることが判る。
のずれ量Ｘ0はその二乗の指数としてモード結合η2に影
響を与えていることが判る。
【００１２】上記モード結合係数η2に影響を与える要
素のうち、モードウエスト径ωfは、使用するファイバ
３によって決定されるが、ビームウエスト径ω1は、レ
ンズ２の倍率により決定される。すなわちレンズ２の倍
率を上げると、ビームウエスト径ω1は大きくなる。ω1
を大きくした場合、モード結合係数η2が小さくなり、
結合効率ηが若干悪化することになるが、前記ずれ量Ｘ
0の変化に対するモード結合係数η2の変化率を減少させ
ることができ、コネクタ着脱の際に発生するずれ量Ｘ0
が結合効率ηに与える影響を小さくすることができる。
よってＸ0の位置ずれに対する許容度を高めることがで
きる。
素のうち、モードウエスト径ωfは、使用するファイバ
３によって決定されるが、ビームウエスト径ω1は、レ
ンズ２の倍率により決定される。すなわちレンズ２の倍
率を上げると、ビームウエスト径ω1は大きくなる。ω1
を大きくした場合、モード結合係数η2が小さくなり、
結合効率ηが若干悪化することになるが、前記ずれ量Ｘ
0の変化に対するモード結合係数η2の変化率を減少させ
ることができ、コネクタ着脱の際に発生するずれ量Ｘ0
が結合効率ηに与える影響を小さくすることができる。
よってＸ0の位置ずれに対する許容度を高めることがで
きる。
【００１３】ところが、レンズ２の倍率を上げると、光
源１とレンズ２とのわずかな相対位置の変化が、結像側
に拡大されて影響を与えてしまうことになる。すなわち
光源１とレンズ２との光軸方向の距離Ｙがわずかに変化
しただけで、結像側での前記ビームウエスト径ω1が大
きく変化し、また光源１とレンズ２との相対位置が光軸
Ｌｏに対する垂直方向へわずかに変化しただけで、結像
側では前記ずれ量Ｘ0が大きく変化してしまう。前記の
コネクタ着脱方式では、光源１とレンズ２が同じコネク
タ側に設けられるため、まず製造段階において光源１と
レンズ２との相対位置を非常に高精度に設定して組み立
てなければならず、製造作業が非常に繁雑になるのみな
らず、使用時の環境温度の変化により、コネクタの支持
部の線膨張係数の変化などにより、光源１とレンズ２と
の間に微小な位置ずれが生じ、これが結像側に大きな影
響を与えることになる。
源１とレンズ２とのわずかな相対位置の変化が、結像側
に拡大されて影響を与えてしまうことになる。すなわち
光源１とレンズ２との光軸方向の距離Ｙがわずかに変化
しただけで、結像側での前記ビームウエスト径ω1が大
きく変化し、また光源１とレンズ２との相対位置が光軸
Ｌｏに対する垂直方向へわずかに変化しただけで、結像
側では前記ずれ量Ｘ0が大きく変化してしまう。前記の
コネクタ着脱方式では、光源１とレンズ２が同じコネク
タ側に設けられるため、まず製造段階において光源１と
レンズ２との相対位置を非常に高精度に設定して組み立
てなければならず、製造作業が非常に繁雑になるのみな
らず、使用時の環境温度の変化により、コネクタの支持
部の線膨張係数の変化などにより、光源１とレンズ２と
の間に微小な位置ずれが生じ、これが結像側に大きな影
響を与えることになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の発明
者は、レンズ２の倍率を上げることなく、前記ずれ量Ｘ
0の変化がモード結合係数η2の変化率に大きな影響を与
えないようにする方法として、レンズ２を透過した光の
結像位置において波面収差を故意に大きくすることに着
目した。図６はこの場合の光の結合状態を模式的に示し
ている。図６において、Ｐ0は波面収差を最小にしたと
きのビームウエストにおける光の集光率の変化を示して
いる。またＰｍはファイバ３のモードパターンである。
Ｐ0で示す入射光の場合には、ずれ量Ｘ0が光結合効率の
変化に大きな影響を与えることが判る。一方、結像位置
での波面収差が拡大されたときのビームウエストにおけ
る集光率の変化を観念的にＰ1で示している。この場合
ビームウエストにおける像にぼけが生じていることにな
り、この場合にはファイバ３の相対的なずれ量Ｘ0が、
光結合効率に与える影響が減少していることが判る。
者は、レンズ２の倍率を上げることなく、前記ずれ量Ｘ
0の変化がモード結合係数η2の変化率に大きな影響を与
えないようにする方法として、レンズ２を透過した光の
結像位置において波面収差を故意に大きくすることに着
目した。図６はこの場合の光の結合状態を模式的に示し
ている。図６において、Ｐ0は波面収差を最小にしたと
きのビームウエストにおける光の集光率の変化を示して
いる。またＰｍはファイバ３のモードパターンである。
Ｐ0で示す入射光の場合には、ずれ量Ｘ0が光結合効率の
変化に大きな影響を与えることが判る。一方、結像位置
での波面収差が拡大されたときのビームウエストにおけ
る集光率の変化を観念的にＰ1で示している。この場合
ビームウエストにおける像にぼけが生じていることにな
り、この場合にはファイバ３の相対的なずれ量Ｘ0が、
光結合効率に与える影響が減少していることが判る。
【００１５】このようなレンズは、例えば光学面４を非
球面とし、この非球面形状の設計により、結像位置での
波面収差を大きくすることが可能である。ところがこの
場合であっても、レンズ２の性能を維持しなくてはなら
ず、また部品としてのレンズの製造およびその評価も行
う必要がある。しかしながら、現在確立されているレン
ズの特性の評価方法としては、収差が規定値以下となっ
ているか否かを測定するものであり、収差が所定値以上
であるか否かの評価は不可能である。
球面とし、この非球面形状の設計により、結像位置での
波面収差を大きくすることが可能である。ところがこの
場合であっても、レンズ２の性能を維持しなくてはなら
ず、また部品としてのレンズの製造およびその評価も行
う必要がある。しかしながら、現在確立されているレン
ズの特性の評価方法としては、収差が規定値以下となっ
ているか否かを測定するものであり、収差が所定値以上
であるか否かの評価は不可能である。
【００１６】すなわち、従来のレンズの性能を評価する
一般的な方法は、図５に示すように干渉計６と参照球面
７の間にレンズ２を配置して、入射光と参照球面からの
反射光の干渉を干渉計により測定し、干渉縞を観測し
て、収差が規定値以下となっていることを確認するもの
である。このような干渉計を使用した評価方法では、レ
ンズの結像位置における収差が所定値以上であるかの評
価は不可能である。
一般的な方法は、図５に示すように干渉計６と参照球面
７の間にレンズ２を配置して、入射光と参照球面からの
反射光の干渉を干渉計により測定し、干渉縞を観測し
て、収差が規定値以下となっていることを確認するもの
である。このような干渉計を使用した評価方法では、レ
ンズの結像位置における収差が所定値以上であるかの評
価は不可能である。
【００１７】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、ファイバへの入射位置における波面収差を大きく
し、しかもこの場合のレンズの評価および品質の管理が
できるようにした光結合装置を提供することを目的とし
ている。
あり、ファイバへの入射位置における波面収差を大きく
し、しかもこの場合のレンズの評価および品質の管理が
できるようにした光結合装置を提供することを目的とし
ている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明による光結合装置
は、第１の光学面側の短焦点位置に光源を配置し第２の
光学面側の長焦点位置に結像したときに、波面収差が所
定値以下となる非球面レンズを使用し、この非球面レン
ズの第２の光学面側を短焦点側としてこの短焦点位置に
光源を配置し、第１の光学面側を長焦点側としてこの長
焦点位置に光ファイバの入射部を配置したことを特徴と
するものである。
は、第１の光学面側の短焦点位置に光源を配置し第２の
光学面側の長焦点位置に結像したときに、波面収差が所
定値以下となる非球面レンズを使用し、この非球面レン
ズの第２の光学面側を短焦点側としてこの短焦点位置に
光源を配置し、第１の光学面側を長焦点側としてこの長
焦点位置に光ファイバの入射部を配置したことを特徴と
するものである。
【００１９】また上記において、第１の光学面側の短焦
点位置に光源を配置し第２の光学面側の長焦点位置に結
像したとき、レンズ倍率が３．５倍以上、第１の光学面
に入る光の開口数が０．４以下の範囲での波面収差のＲ
ＭＳ値が０．０４λ以下で、且つ第２の光学面側を短焦
点側としてこの短焦点位置に光源を配置し第２の光学面
を長焦点側としてこの長焦点位置に光ファイバの入射部
を配置したとき、レンズ倍率が４倍以上、第１の光学面
に入る光の開口数が０．４以下の範囲での波面収差のＲ
ＭＳ値が０．２λ以上（ただしλは使用光の波長）とす
ることが好ましい。
点位置に光源を配置し第２の光学面側の長焦点位置に結
像したとき、レンズ倍率が３．５倍以上、第１の光学面
に入る光の開口数が０．４以下の範囲での波面収差のＲ
ＭＳ値が０．０４λ以下で、且つ第２の光学面側を短焦
点側としてこの短焦点位置に光源を配置し第２の光学面
を長焦点側としてこの長焦点位置に光ファイバの入射部
を配置したとき、レンズ倍率が４倍以上、第１の光学面
に入る光の開口数が０．４以下の範囲での波面収差のＲ
ＭＳ値が０．２λ以上（ただしλは使用光の波長）とす
ることが好ましい。
【００２０】
【作用】上記手段では、使用するレンズの第１の光学面
側に光源を配置し、第２の光学面側に結像させ、この結
像位置における波面収差が所定値以下であるか否かによ
りレンズの評価を行う。よってレンズの評価としては波
面収差が規定値以下であるかを測定すればよい。次にこ
のレンズを光結合装置に使用する場合には、第２の光学
面側を短焦点側とし、この焦点位置に光源を配置する。
そして第１の光学面側を長焦点側としてこの長焦点位置
にファイバへの入射部を配置する。波面収差が規定値以
下となるように製造されたレンズを光結合装置において
逆向きに配置することにより、ファイバへの入射部では
波面収差が大きくなって像にぼけが生じた状態となる。
よってレンズ倍率を必要以上に高くしなくても、レーザ
光とファイバとの光軸に直交する方向へのずれに対し、
光結合効率の変動が小さくなる。
側に光源を配置し、第２の光学面側に結像させ、この結
像位置における波面収差が所定値以下であるか否かによ
りレンズの評価を行う。よってレンズの評価としては波
面収差が規定値以下であるかを測定すればよい。次にこ
のレンズを光結合装置に使用する場合には、第２の光学
面側を短焦点側とし、この焦点位置に光源を配置する。
そして第１の光学面側を長焦点側としてこの長焦点位置
にファイバへの入射部を配置する。波面収差が規定値以
下となるように製造されたレンズを光結合装置において
逆向きに配置することにより、ファイバへの入射部では
波面収差が大きくなって像にぼけが生じた状態となる。
よってレンズ倍率を必要以上に高くしなくても、レーザ
光とファイバとの光軸に直交する方向へのずれに対し、
光結合効率の変動が小さくなる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例に係る光結合装置を示す
概略構成説明図、図２は使用するレンズの評価方法を示
す概略構成説明図である。図１に示す光結合装置は、光
源１とレンズ１２がコネクタ側に固定され、またファイ
バ３がプラグ側に固定され、プラグとコネクタとが着脱
自在に構成されているものである。上記、レンズ１２は
非球面レンズであり、第１の光学面１４が球面または平
面であり、第２の光学面１５が非球面である。光結合装
置では、第２の光学面１５側が短焦点側（焦点距離Ｆ
1）でこの焦点位置にレーザダイオードによる光源１が
配置されている。また第１の光学面１４側が長焦点側
（焦点距離Ｆ2）であり、この焦点位置にファイバ３の
入射端面３ａが配置されている。
する。図１は本発明の一実施例に係る光結合装置を示す
概略構成説明図、図２は使用するレンズの評価方法を示
す概略構成説明図である。図１に示す光結合装置は、光
源１とレンズ１２がコネクタ側に固定され、またファイ
バ３がプラグ側に固定され、プラグとコネクタとが着脱
自在に構成されているものである。上記、レンズ１２は
非球面レンズであり、第１の光学面１４が球面または平
面であり、第２の光学面１５が非球面である。光結合装
置では、第２の光学面１５側が短焦点側（焦点距離Ｆ
1）でこの焦点位置にレーザダイオードによる光源１が
配置されている。また第１の光学面１４側が長焦点側
（焦点距離Ｆ2）であり、この焦点位置にファイバ３の
入射端面３ａが配置されている。
【００２２】図２に示すように、上記レンズ１２の品質
の評価を行う場合には、第１の光学面１４側を短焦点距
離Ｆａの光源側とし、第２の光学面１５側を長焦点距離
Ｆｂの結像側とする。そして干渉計６と参照球面７を配
置する。すなわちレンズ１２を、実際に光結合装置に組
み込まれるのと逆向きにし、結像側での波面収差が規定
値以下であるか否か評価する。このとき、例えば、レン
ズ倍率を３．５倍以上、第１の光学面１４に入る光の開
口数が０．４以下の範囲での透過波面収差のＲＭＳ値を
０．０４λ以下と規定する。ただしλは使用光の波長で
ある。
の評価を行う場合には、第１の光学面１４側を短焦点距
離Ｆａの光源側とし、第２の光学面１５側を長焦点距離
Ｆｂの結像側とする。そして干渉計６と参照球面７を配
置する。すなわちレンズ１２を、実際に光結合装置に組
み込まれるのと逆向きにし、結像側での波面収差が規定
値以下であるか否か評価する。このとき、例えば、レン
ズ倍率を３．５倍以上、第１の光学面１４に入る光の開
口数が０．４以下の範囲での透過波面収差のＲＭＳ値を
０．０４λ以下と規定する。ただしλは使用光の波長で
ある。
【００２３】このように評価されたレンズ１２を、図１
に示す光結合装置において、第１と第２の光学面１４と
１５を逆向きにして使用したとき、レンズ倍率が４倍以
上、第１の光学面１４に入る光の開口数が０．４以下の
範囲での波面収差のＲＭＳ値が０．２λ以上とすること
が好ましい。レンズ倍率が４倍未満であると、ファイバ
３の端面３ａにおけるビームウエスト半径ω1が小さく
なり過ぎて、前記数３におけるモード結合係数η2が小
さくなり過ぎる。また波面収差のＲＭＳ値が０．２λ未
満であると、ファイバ３が光軸Ｌｏと直交する方向へず
れたときの、前記モード結合係数η2の変化率の変化が
顕著になりすぎる。
に示す光結合装置において、第１と第２の光学面１４と
１５を逆向きにして使用したとき、レンズ倍率が４倍以
上、第１の光学面１４に入る光の開口数が０．４以下の
範囲での波面収差のＲＭＳ値が０．２λ以上とすること
が好ましい。レンズ倍率が４倍未満であると、ファイバ
３の端面３ａにおけるビームウエスト半径ω1が小さく
なり過ぎて、前記数３におけるモード結合係数η2が小
さくなり過ぎる。また波面収差のＲＭＳ値が０．２λ未
満であると、ファイバ３が光軸Ｌｏと直交する方向へず
れたときの、前記モード結合係数η2の変化率の変化が
顕著になりすぎる。
【００２４】次に、図３は本発明の効果を示した線図で
あり、縦軸は結合効率（ｄＢ）を示し、横軸はファイバ
３の光軸Ｌｏに対するファイバ３のＸ方向の位置ずれ量
（μｍ）を示している。例えば、光源１からの使用光の
波長がλ＝１.３１μm、発散角度の半値θが縦横巾にお
いて３０°である場合で、且つモードフィールド半径が
ω＝５.２μmのシングルモードのファイバ３を使用した
とする。この場合、レンズの倍率（Ｍ）が５倍のとき結
合効率が最大となるとする。すなわち５倍のときにビー
ムウエスト半径ω1＝５.２μmとする。
あり、縦軸は結合効率（ｄＢ）を示し、横軸はファイバ
３の光軸Ｌｏに対するファイバ３のＸ方向の位置ずれ量
（μｍ）を示している。例えば、光源１からの使用光の
波長がλ＝１.３１μm、発散角度の半値θが縦横巾にお
いて３０°である場合で、且つモードフィールド半径が
ω＝５.２μmのシングルモードのファイバ３を使用した
とする。この場合、レンズの倍率（Ｍ）が５倍のとき結
合効率が最大となるとする。すなわち５倍のときにビー
ムウエスト半径ω1＝５.２μmとする。
【００２５】まずレンズの第１の光学面１４側を短焦点
側とし、第２の光学面１５を長焦点側とした場合、前記
数３により、結合効率が０.５ｄＢ低下するときのファ
イバ３のＸ方向へのずれの許容量はＸ0＝±１.７６μm
である（図３の（イ）参照）。また各光学面１４と１５
の向きを変えずにレンズ１２の倍率（Ｍ）を１０倍とし
たとき、結合効率が０．５ｄＢ低下するときの、レンズ
１２のＸ方向のずれの許容量はＸ0＝±２.７９μmと拡
大される（図３の（ロ）参照）。ところが、光源１の光
軸Ｌｏに対する位置ずれの許容量はＸ1＝（Ｘ0／Ｍ）で
あるため、倍率Ｍ＝５の場合にはＸ1＝±０.３５２μm
であるが、倍率Ｍ＝１０となると、光源１側の位置ずれ
の許容量がＸ1＝±０.２７９μmとなって、非常に微妙
な寸法になり、光源１とレンズ１２とをこの許容差内に
維持することは困難になる。
側とし、第２の光学面１５を長焦点側とした場合、前記
数３により、結合効率が０.５ｄＢ低下するときのファ
イバ３のＸ方向へのずれの許容量はＸ0＝±１.７６μm
である（図３の（イ）参照）。また各光学面１４と１５
の向きを変えずにレンズ１２の倍率（Ｍ）を１０倍とし
たとき、結合効率が０．５ｄＢ低下するときの、レンズ
１２のＸ方向のずれの許容量はＸ0＝±２.７９μmと拡
大される（図３の（ロ）参照）。ところが、光源１の光
軸Ｌｏに対する位置ずれの許容量はＸ1＝（Ｘ0／Ｍ）で
あるため、倍率Ｍ＝５の場合にはＸ1＝±０.３５２μm
であるが、倍率Ｍ＝１０となると、光源１側の位置ずれ
の許容量がＸ1＝±０.２７９μmとなって、非常に微妙
な寸法になり、光源１とレンズ１２とをこの許容差内に
維持することは困難になる。
【００２６】これに対して、本実施例のように、第１の
光学面１４を結像側とし、第２の光学面１５を光源１側
とすることにより、例えば倍率Ｍ＝５とした場合であっ
ても、結合効率が０.５ｄＢ低下するときの、ファイバ
３のずれの許容量Ｘ0がほぼ±３.０μmと拡大される
（図３の（ハ）参照）。さらに倍率が５倍であるため、
光源１の位置ずれの許容量Ｘ1は±０.６μmなり、光源
１およびファイバ３の両部材に対する位置ずれの許容量
が増加する。これにより、コネクタ方式にて例えばファ
イバ３の着脱動作により、光軸Ｌｏとファイバ３とにＸ
方向の位置ずれが生じた場合であっても、結合効率の変
化が従来より少なくなる。
光学面１４を結像側とし、第２の光学面１５を光源１側
とすることにより、例えば倍率Ｍ＝５とした場合であっ
ても、結合効率が０.５ｄＢ低下するときの、ファイバ
３のずれの許容量Ｘ0がほぼ±３.０μmと拡大される
（図３の（ハ）参照）。さらに倍率が５倍であるため、
光源１の位置ずれの許容量Ｘ1は±０.６μmなり、光源
１およびファイバ３の両部材に対する位置ずれの許容量
が増加する。これにより、コネクタ方式にて例えばファ
イバ３の着脱動作により、光軸Ｌｏとファイバ３とにＸ
方向の位置ずれが生じた場合であっても、結合効率の変
化が従来より少なくなる。
【００２７】また、本実施例の場合、結合効率は若干悪
くなるので、比較的低効率でもよい中距離用の光通信用
の光結合装置に適するものとなる。特に、着脱自在なコ
ネクタタイプの光結合装置に適用できるため、種々の装
置に使用できるようになる。またこの実施例では、レン
ズ１２の光学面１４と１５の向きを図１と逆の向きに使
用すれば、波面収差の許容値が狭い装置に適用できるこ
とになり、レンズの使用用途の兼用が可能である。
くなるので、比較的低効率でもよい中距離用の光通信用
の光結合装置に適するものとなる。特に、着脱自在なコ
ネクタタイプの光結合装置に適用できるため、種々の装
置に使用できるようになる。またこの実施例では、レン
ズ１２の光学面１４と１５の向きを図１と逆の向きに使
用すれば、波面収差の許容値が狭い装置に適用できるこ
とになり、レンズの使用用途の兼用が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、ファイバ
の位置ずれに対する光の結合効率の変化を小さくするこ
とができる。またレンズの評価も従来通り行うことがで
き、レンズの設計と品質の評価が可能なものとなる。
の位置ずれに対する光の結合効率の変化を小さくするこ
とができる。またレンズの評価も従来通り行うことがで
き、レンズの設計と品質の評価が可能なものとなる。
【図１】本発明の一実施例に係る光結合装置を示す構成
説明図である。
説明図である。
【図２】レンズの評価方法の説明図である。
【図３】本発明品と従来品の結合効率とファイバの位置
ずれとの関係を示す線図である。
ずれとの関係を示す線図である。
【図４】従来の光結合装置を示す構成説明図である。
【図５】従来のレンズの球面収差の測定方法を説明する
ための概略構成図である。
ための概略構成図である。
【図６】ファイバへの光結合状態を模式的に示した図で
ある。
ある。
１ 光源 ２ レンズ ３ ファイバ ４ 光学面 ６ 干渉計 ７ 参照球面 １２ レンズ １４ 第１の光学面 １５ 第２の光学面
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の光学面側の短焦点位置に光源を配
置し第２の光学面側の長焦点位置に結像したときに、波
面収差が所定値以下となる非球面レンズを使用し、この
非球面レンズの第２の光学面側を短焦点側としてこの短
焦点位置に光源を配置し、第１の光学面側を長焦点側と
してこの長焦点位置に光ファイバの入射部を配置したこ
とを特徴とする光結合装置。 - 【請求項２】 第１の光学面側の短焦点位置に光源を配
置し第２の光学面側の長焦点位置に結像したとき、レン
ズ倍率が３．５倍以上、第１の光学面に入る光の開口数
が０．４以下の範囲での波面収差のＲＭＳ値が０．０４
λ以下で、且つ第２の光学面側を短焦点側としてこの短
焦点位置に光源を配置し第２の光学面を長焦点側として
この長焦点位置に光ファイバの入射部を配置したとき、
レンズ倍率が４倍以上、第１の光学面に入る光の開口数
が０．４以下の範囲での波面収差のＲＭＳ値が０．２λ
以上（ただしλは使用光の波長）である請求項１記載の
光結合装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289282A JP2839807B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光結合装置の組立て方法 |
| US08/132,070 US5459802A (en) | 1992-10-02 | 1993-10-04 | Optical lensed coupling device |
| US08/357,844 US5642233A (en) | 1992-10-02 | 1994-12-13 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4289282A JP2839807B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光結合装置の組立て方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118284A true JPH06118284A (ja) | 1994-04-28 |
| JP2839807B2 JP2839807B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=17741160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4289282A Expired - Fee Related JP2839807B2 (ja) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | 光結合装置の組立て方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5459802A (ja) |
| JP (1) | JP2839807B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08248272A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-27 | Kyocera Corp | 光源あるいは光源に接続された光ファイバまたは発光素子の出射光パワーのピーク位置検出装置 |
| JPH09218324A (ja) * | 1996-02-08 | 1997-08-19 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JP2008250117A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Konica Minolta Opto Inc | 光結合用レンズ及び光源モジュール |
| JP2012098756A (ja) * | 2012-02-07 | 2012-05-24 | Kyocera Corp | 光路変換体及びその実装構造並びに光モジュール |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5815626A (en) * | 1994-10-14 | 1998-09-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical transmission device, solid state laser device, and laser beam processing device |
| US6060722A (en) * | 1995-05-15 | 2000-05-09 | Havens; William H. | Optical reader having illumination assembly including improved aiming pattern generator |
| US5757993A (en) * | 1995-06-05 | 1998-05-26 | Jds Fitel Inc. | Method and optical system for passing light between an optical fiber and grin lens |
| US5701375A (en) * | 1995-06-05 | 1997-12-23 | Jds Fitel Inc. | Method and system for aligning of optical elements |
| US5953436A (en) * | 1997-07-18 | 1999-09-14 | Caterpillar Inc. | Apparatus for generating an audible tone |
| US6956992B2 (en) * | 2002-07-31 | 2005-10-18 | Agilent Technologies, Inc. | Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH02101405A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
| JPH0486711A (ja) * | 1990-07-31 | 1992-03-19 | Nec Corp | 半導体レーザモジユール |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4726645A (en) * | 1983-08-12 | 1988-02-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical coupler |
| US4765723A (en) * | 1985-11-05 | 1988-08-23 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Objective lens system for optical reading device |
| EP0336156A1 (de) * | 1988-03-31 | 1989-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Hermetisch dichte Lichtleitfaser-Linsen-Anordnung, insbesondere für optoelektronische Module, und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US5204781A (en) * | 1989-02-24 | 1993-04-20 | Hoya Corporation | Infinite large-aperture lens system with aspherical surfaces |
| JPH02223906A (ja) * | 1989-02-24 | 1990-09-06 | Hoya Corp | 有限系大口径非球面レンズ |
| JPH04255280A (ja) * | 1991-02-07 | 1992-09-10 | Nippon Steel Corp | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 |
-
1992
- 1992-10-02 JP JP4289282A patent/JP2839807B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-04 US US08/132,070 patent/US5459802A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-13 US US08/357,844 patent/US5642233A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH02101405A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
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| JPH08248272A (ja) * | 1995-03-13 | 1996-09-27 | Kyocera Corp | 光源あるいは光源に接続された光ファイバまたは発光素子の出射光パワーのピーク位置検出装置 |
| JPH09218324A (ja) * | 1996-02-08 | 1997-08-19 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JP2008250117A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Konica Minolta Opto Inc | 光結合用レンズ及び光源モジュール |
| JP2012098756A (ja) * | 2012-02-07 | 2012-05-24 | Kyocera Corp | 光路変換体及びその実装構造並びに光モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5642233A (en) | 1997-06-24 |
| US5459802A (en) | 1995-10-17 |
| JP2839807B2 (ja) | 1998-12-16 |
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