JPH068928B2 - 光結合器 - Google Patents
光結合器Info
- Publication number
- JPH068928B2 JPH068928B2 JP59228817A JP22881784A JPH068928B2 JP H068928 B2 JPH068928 B2 JP H068928B2 JP 59228817 A JP59228817 A JP 59228817A JP 22881784 A JP22881784 A JP 22881784A JP H068928 B2 JPH068928 B2 JP H068928B2
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- JP
- Japan
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- light source
- lens
- coupler
- optical fiber
- light
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- Optical Couplings Of Light Guides (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
らの光を光伝送ファ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。
らの光を光伝送ファ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
伝送ファ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
射光を洩れなくファ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。
伝送ファ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
射光を洩れなくファ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。
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
平面でレンズ長が光線の蛇行周期の1/4の自己集束型レ
ンズを用いたものが知られている。
求される。従来この種の光結合器としては両端面が平行
平面でレンズ長が光線の蛇行周期の1/4の自己集束型レ
ンズを用いたものが知られている。
しかしながら、上記のような両端面が平行平面の自己集
束型レンズの場合は、一般的に軸上収差は補正できても
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
点に集光しなくなってしまう。又、自己集束型レンズの
片端面、あるいは両端面を球面に研磨したものも知られ
ているが、この場合は研磨に工数を要し、高価になると
いう欠点がある。
束型レンズの場合は、一般的に軸上収差は補正できても
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
点に集光しなくなってしまう。又、自己集束型レンズの
片端面、あるいは両端面を球面に研磨したものも知られ
ているが、この場合は研磨に工数を要し、高価になると
いう欠点がある。
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成り、 (1)Ｃ１＝０ (2)Ｃ２＝０ (3)０≦ｌ１Ｓｆ≦０．４の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦0.51１Ｓｆ−1.7 (4)０．４≦ｌ１Ｓｆ≦０．５５８の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦1.671１Ｓｆ−2.168 の条件を満足するレンズで構成される。
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り、 (1)Ｃ１＝０ (2)Ｃ２＝０ (3)０≦ｌ１Ｓｆ≦０．４の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦0.51１Ｓｆ−1.7 (4)０．４≦ｌ１Ｓｆ≦０．５５８の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦1.671１Ｓｆ−2.168 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、ｌ１は
光源側バックフォーカス、Ｓｆ＝ｇ／0.3、ｍは近軸横
倍率、ｎ０は中心軸上屈折率、g,h4,h6は分布定数、前
記(1)〜(4)の条件のうち、条件(1)，(2)はレンズの両端
面が平面であることを示し、このように本発明の結合器
レンズは両面が平面であるため研磨加工が極めて容易で
ある。条件(3)，(4)は正弦条件不満足量の絶対値が１％
以下の範囲を示している。ｍが条件(3)，(4)の範囲より
大きいときは正弦条件不満足量は１％以上になり、小さ
いときは正弦条件不満足量は−１％以下になることを示
している。これらの条件式(3)，(4)を得る手順について
以下に述べる。
光源側バックフォーカス、Ｓｆ＝ｇ／0.3、ｍは近軸横
倍率、ｎ０は中心軸上屈折率、g,h4,h6は分布定数、前
記(1)〜(4)の条件のうち、条件(1)，(2)はレンズの両端
面が平面であることを示し、このように本発明の結合器
レンズは両面が平面であるため研磨加工が極めて容易で
ある。条件(3)，(4)は正弦条件不満足量の絶対値が１％
以下の範囲を示している。ｍが条件(3)，(4)の範囲より
大きいときは正弦条件不満足量は１％以上になり、小さ
いときは正弦条件不満足量は−１％以下になることを示
している。これらの条件式(3)，(4)を得る手順について
以下に述べる。
任意のｌ１Ｓｆを決める そのｌ１Ｓｆに対して、上記レンズの適当な長さを決
める 上記長さに対して、レンズの倍率が自ら定まる 軸上収差が小さくなるように、分布定数ｈ４，ｈ６，
ｈ８を最適化する その場合の正弦条件不満足量を求める 上記不満足量が１％以内かを調べる 別のレンズの長さに対して、からの処理を行う 別のｌ１Ｓｆに対して、からの処理を行う 上記不満足量が１％以内のｍを求める。
める 上記長さに対して、レンズの倍率が自ら定まる 軸上収差が小さくなるように、分布定数ｈ４，ｈ６，
ｈ８を最適化する その場合の正弦条件不満足量を求める 上記不満足量が１％以内かを調べる 別のレンズの長さに対して、からの処理を行う 別のｌ１Ｓｆに対して、からの処理を行う 上記不満足量が１％以内のｍを求める。
また、実際の光源，光ファイバ結合器においては，近軸
横倍率ｍはその絶対値の大きな方が好ましい。
横倍率ｍはその絶対値の大きな方が好ましい。
本発明に係る光源，光ファ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、光ファ
イバに対して光源光を非常に効率良く入射させることが
できる。また収差、特にコマ収差が小さいために組立て
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、このため軸合せの許容誤差範囲が
相対的に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。
かなように球面収差、コマ収差が非常に小さく、光ファ
イバに対して光源光を非常に効率良く入射させることが
できる。また収差、特にコマ収差が小さいために組立て
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、このため軸合せの許容誤差範囲が
相対的に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両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。
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。
第１図において発光ダイオード、半導体レーザ等の光源
１から拡散出射した光線は自己集束型レンズ２に入射し
集光されて光伝送ファイバ３に入射する。ここでレンズ
２は中心軸上の屈折率ｎ０が最大で中心軸から半径方向
に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＋ｈ８(gr)８〕 で表わされる屈折率分布をもつ透明の円柱体から成り、
レンズ２の両端面は光軸に垂直な平行平面である。
１から拡散出射した光線は自己集束型レンズ２に入射し
集光されて光伝送ファイバ３に入射する。ここでレンズ
２は中心軸上の屈折率ｎ０が最大で中心軸から半径方向
に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＋ｈ８(gr)８〕 で表わされる屈折率分布をもつ透明の円柱体から成り、
レンズ２の両端面は光軸に垂直な平行平面である。
上記の光源、光ファイバ結合器におて、ｌ１を光源側バ
ックフォーカス、Sf＝ｇ／0.3、ｍを近軸横倍率とし
て、ｌ１・Sfおよびｍを第２図中の斜線の範囲内から選
ぶことにより、正弦条件の不満足量の絶対値を１％より
小さくすることができる。
ックフォーカス、Sf＝ｇ／0.3、ｍを近軸横倍率とし
て、ｌ１・Sfおよびｍを第２図中の斜線の範囲内から選
ぶことにより、正弦条件の不満足量の絶対値を１％より
小さくすることができる。
次に本発明の具体的数値例を示す。
実施例１ ｌ１＝0.348，ｎ０＝1.65，ｇ＝0.3，ｈ４＝0.64，ｈ６
＝−0.13，ｈ８＝−-1.57ファイバ側バックフォーカス
ｌ２＝3.568，レンズ長Ｚ＝6.385，ｍ＝−２としたとき
のレンズの収差図を第３図に示す。
＝−0.13，ｈ８＝−-1.57ファイバ側バックフォーカス
ｌ２＝3.568，レンズ長Ｚ＝6.385，ｍ＝−２としたとき
のレンズの収差図を第３図に示す。
第１図は本発明結合器の例を示す側面図、第２図は本発
明の結合器におけるｌ１・Sfとｍの範囲を示すグラフ、
ただしｌ１は光源側バックフォーカス、ｇを分布定数と
するときはSf＝ｇ／0.3、ｍは近軸横倍率、第３図は本
発明の実施例１、に対する球面収差（実線）と正弦条件
不満足量（破線）を表わすグラフである。 １……光源、２……自己集束型レンズ ３……ファイバ
明の結合器におけるｌ１・Sfとｍの範囲を示すグラフ、
ただしｌ１は光源側バックフォーカス、ｇを分布定数と
するときはSf＝ｇ／0.3、ｍは近軸横倍率、第３図は本
発明の実施例１、に対する球面収差（実線）と正弦条件
不満足量（破線）を表わすグラフである。 １……光源、２……自己集束型レンズ ３……ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】光源から放射される光を集光して、光ファ
イバに入射させるようにした光源，光ファイバ結合器に
おいて、 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＋・・
・〕 で表される透明円柱体から成る単レンズであって、 以下の条件を備えていることを特徴とする光源，光ファ
イバ結合器 （１）Ｃ１＝０ （２）Ｃ２＝０ （３）０≦ｌ１Ｓｆ≦０．４の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦0.51１Ｓｆ−1.7 （４）０．４≦ｌ１Ｓｆ≦０．５５８の範囲で 2.691１Ｓｆ−4.0≦ｍ≦1.671１Ｓｆ−2.168 ただし、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ入射端面および出射端面
の曲率、ｌ１は光源側バックフォーカス、Ｓｆ＝ｇ／0.
3、ｍは近軸横倍率、ｎ０は中心軸上屈折率、ｇ，
ｈ４，ｈ６は分布定数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59228817A JPH068928B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59228817A JPH068928B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 光結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107206A JPS61107206A (ja) | 1986-05-26 |
| JPH068928B2 true JPH068928B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16882319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59228817A Expired - Lifetime JPH068928B2 (ja) | 1984-10-30 | 1984-10-30 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068928B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078294A (en) * | 1996-03-01 | 2000-06-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Antenna device for vehicles |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS5859420A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 組合せレンズ |
| JPS58145909A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源・光フアイバ結合用レンズ機構 |
-
1984
- 1984-10-30 JP JP59228817A patent/JPH068928B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61107206A (ja) | 1986-05-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |