JPH09288226A - Optical element module - Google Patents

Optical element module

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JPH09288226A
JPH09288226A JP10054996A JP10054996A JPH09288226A JP H09288226 A JPH09288226 A JP H09288226A JP 10054996 A JP10054996 A JP 10054996A JP 10054996 A JP10054996 A JP 10054996A JP H09288226 A JPH09288226 A JP H09288226A
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JP
Japan
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lens
optical
optical element
optical fiber
optical axis
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JP10054996A
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Kiyohide Sakai
清秀 酒井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To relax assembling precision of a first lens for a semiconductor element and to make possible using the lens with excellent workability by making a gap between a second lens and a third lens adjustable. SOLUTION: The second lens 6a constituted of a pillar surface and a plane converging a beam in the vertical direction and the third lens 8a constituted of the pillar surface and the plane converging the beam in the horizontal direction are arranged shifting by nearly 90 deg. around an optical axis, and by adjusting the gap between these two pieces of lenses, an image point in the vertical direction is made to coincide with the image point in the horizontal direction. Further, by that a lens attaching surface of at least either one side between a second holder 7 or a third holder 9 is worked obliquely, and at least either one side between the second lens 6a or the third lens 8a is attached obliquely to the surface vertical to the optical axis, the light is made incident efficiently on an obliquely ground optical fiber end surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、導波路を有する
光素子と光ファイバとをレンズを介して結合した光素子
モジュールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element module in which an optical element having a waveguide and an optical fiber are coupled via a lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3と図4は例えば1993年電子情報
通信学会秋季大会C−116に示された従来の光素子モ
ジュールに使用されるビーム整形レンズの垂直方向の断
面図と水平方向の断面図であり、1は半導体レーザダイ
オードの出射光をコリメートする第1のレンズ、2は第
1のレンズ1を固定する第1のホルダ、3は第1面で垂
直方向のビームを集光し、第2面で水平方向のビームを
集光する第2のレンズ、4は第2のレンズを固定する第
2のホルダ、5は光線軌跡である。ここで、光素子は波
長0.98μmの光を垂直方向と水平方向のビーム放射
角を3対1で出射する半導体レーザダイオードであるこ
と、第2のレンズ3の第1面の曲率半径を第2面の2.
5倍とし、さらに焦点位置が同じになるように第1面と
第2面との距離が設定されていること、光ファイバ端面
は8度に研磨されたあと反射防止膜が施され、半導体レ
ーザダイオードに対する反射戻り光を防いでいること、
その結果、半導体レーザダイオードと光ファイバとの結
合損失2.5dBが得られたことが記載されている。な
お、光ファイバ端面に効率よく光を入射させるために
は、第1面か第2面のパワーのないほうの面を光軸と垂
直な面に対して斜めに配置するか、別にくさび形のプリ
ズムを使用して光路を曲げるか、光ファイバの伝搬モー
ドと斜め入射する光とのモード不整合による損失をある
程度許容するか、半導体レーザダイオードを第1のレン
ズの中心軸からオフセットする方法などがある。従来例
では、光路を傾ける手段についての記載はないが、第2
のレンズ3を加工する方法ではレンズをモールド成形す
る加工が難しいこと、くさび形のプリズムを追加する方
法は部品点数が増えて高価となること、光ファイバ端面
での損失を許容する方法と半導体レーザダイオードを第
1のレンズ1の中心軸からオフセットさせる方法では結
合損失が増加するなどの影響がある。また、従来例には
非点隔差は半導体レーザダイオードと第1のレンズ1間
の距離の変化、第2のレンズ3の厚さ、および第1面と
第2面による像点位置ずれにより発生し、たとえば半導
体レーザダイオードと第1のレンズ1とが最適位置から
5μmずれると結合損失が0.5dB増加するので、精
密な位置調整や固定が要求されることなどが記載されて
いる。また、従来例には記載されていないが、第1のレ
ンズ1として一般に市販されているNA0.6程度の非
球面レンズを使用した場合、波面収差による結合損失を
小さくするためには半導体レーザダイオードの発光点と
第1のレンズ1の中心軸とのずれも5μm程度にしなく
てはならない。さらに、第1のレンズ1と第2のレンズ
3とがあらかじめ固定されているものでは、半導体レー
ザダイオードとレンズ群との位置調整の際に、光軸回り
の回転方向調整が必要である。したがって、半導体レー
ザダイオードと第1のレンズ1との固定部で、光軸方向
と、光軸と垂直方向と、光軸回りの回転方向の調整を同
時に行いながら、高精度に固定する必要がある。
2. Description of the Related Art FIGS. 3 and 4 are a vertical sectional view and a horizontal sectional view of a beam shaping lens used in a conventional optical device module shown in, for example, the 1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers C-116. 1 is a first lens for collimating light emitted from a semiconductor laser diode, 2 is a first holder for fixing the first lens 1, and 3 is a first surface for collecting a vertical beam, A second lens for converging a horizontal beam on the second surface, 4 is a second holder for fixing the second lens, and 5 is a ray trajectory. Here, the optical element is a semiconductor laser diode that emits light with a wavelength of 0.98 μm at a vertical and horizontal beam emission angles of 3: 1, and the radius of curvature of the first surface of the second lens 3 is 2 of 2.
5 times, the distance between the first surface and the second surface is set so that the focal positions are the same, the end face of the optical fiber is polished to 8 degrees, and then an antireflection film is applied to the semiconductor laser. Preventing reflected light from returning to the diode,
As a result, it is described that a coupling loss of 2.5 dB between the semiconductor laser diode and the optical fiber was obtained. In order to make the light incident on the end face of the optical fiber efficiently, the surface of the first surface or the second surface having no power is arranged obliquely with respect to the surface perpendicular to the optical axis, or another wedge-shaped surface is used. Bending the optical path using a prism, allowing some loss due to mode mismatch between the propagation mode of the optical fiber and the obliquely incident light, or offsetting the semiconductor laser diode from the central axis of the first lens is there. In the conventional example, there is no description about the means for tilting the optical path, but the second
It is difficult to mold the lens by the method of processing the lens 3, the method of adding the wedge-shaped prism increases the number of parts and becomes expensive, and the method of allowing the loss at the end face of the optical fiber and the semiconductor laser The method of offsetting the diode from the central axis of the first lens 1 has an effect such as an increase in coupling loss. Further, in the conventional example, the astigmatic difference occurs due to the change in the distance between the semiconductor laser diode and the first lens 1, the thickness of the second lens 3, and the image point position shift between the first surface and the second surface. For example, if the semiconductor laser diode and the first lens 1 deviate from the optimum position by 5 μm, the coupling loss increases by 0.5 dB, so that precise position adjustment and fixing are required. Although not described in the conventional example, when a commercially available aspherical lens having an NA of about 0.6 is used as the first lens 1, in order to reduce the coupling loss due to the wavefront aberration, a semiconductor laser diode is used. The deviation between the light emitting point and the central axis of the first lens 1 must be about 5 μm. Further, in the case where the first lens 1 and the second lens 3 are fixed in advance, it is necessary to adjust the rotation direction around the optical axis when adjusting the positions of the semiconductor laser diode and the lens group. Therefore, it is necessary to fix the semiconductor laser diode and the first lens 1 with high precision while simultaneously adjusting the optical axis direction, the direction perpendicular to the optical axis, and the rotation direction around the optical axis at the fixing portion. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の光素子モジュー
ルは以上のように構成されているので、第1のレンズ1
の主面と半導体レーザダイオードとの光軸方向の位置ず
れを±5μm程度で固定しなければならず、固定精度が
悪いと非点隔差による過剰損失が発生するなどの問題点
があった。また、第1のレンズ1と第2のレンズ3とが
あらかじめ固定されているものでは、半導体レーザダイ
オードと、第2のレンズ3との回転方向の調整を、高精
度な位置固定が要求される半導体レーザダイオードと第
1のレンズ1との固定の際に行わなければならないとい
う問題点があった。また、第2のレンズの形状には回転
対象軸がなく、モールド成形型の加工が難しいなどの問
題点があった。また、斜めに研磨された光ファイバに効
率よく光を入射させるために、第2のレンズ3の少なく
とも一方の端面を光軸と垂直な面に対して傾けなければ
ならず、モールド成形時に加工することが必要で、レン
ズの製造が難しいという問題点があった。また、第2の
レンズの第1面と第2面とが一体に成形されているの
で、半導体レーザダイオードのビーム形状のばらつきを
個々に補正することはできないという問題点があった。
Since the conventional optical element module is constructed as described above, the first lens 1
The positional deviation between the main surface of the semiconductor laser diode and the semiconductor laser diode in the optical axis direction must be fixed within about ± 5 μm, and if the fixing accuracy is poor, there is a problem such as excessive loss due to astigmatic difference. Further, in the case where the first lens 1 and the second lens 3 are fixed in advance, highly accurate position fixing is required for adjusting the rotation directions of the semiconductor laser diode and the second lens 3. There is a problem that it has to be performed when fixing the semiconductor laser diode and the first lens 1. In addition, the shape of the second lens does not have a rotation target axis, which makes it difficult to process the mold. Further, in order to efficiently enter light into the obliquely polished optical fiber, at least one end surface of the second lens 3 must be inclined with respect to a surface perpendicular to the optical axis, which is processed during molding. However, it is difficult to manufacture the lens. Further, since the first surface and the second surface of the second lens are integrally formed, there is a problem in that variations in the beam shape of the semiconductor laser diode cannot be individually corrected.

【0004】この発明は上記のような課題点を解消する
ためになされたもので、半素子に対する第1のレンズの
組立て精度が緩く、また、加工性のよいレンズを使用し
た安価な光素子モジュールを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the accuracy of assembling the first lens with respect to the half element is low, and the cost is low, and the optical element module uses a lens having good workability. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】第1の発明による光素子
モジュールは、垂直方向のビームを集光する円柱面と平
面とで構成された第2のレンズと、水平方向のビームを
集光する円柱面と平面とで構成された第3のレンズとを
光軸回りに約90度ずらして配置し、この2枚のレンズ
の間隔を調整することにより、垂直方向の像点と水平方
向の像点とを一致させることができるようにしたもので
ある。さらに、第2のホルダか第3のホルダの少なくと
も一方のレンズ取り付け面を斜めに加工し、第2のレン
ズか第3のレンズの少なくとも一方を光軸と垂直な面に
対して斜めに取り付けることにより、斜めに研磨した光
ファイバ端面に効率よく光を入射させることができるよ
うにしたものである。
An optical element module according to a first aspect of the invention comprises a second lens having a cylindrical surface and a plane for collecting a vertical beam, and a horizontal beam. By arranging a third lens composed of a cylindrical surface and a flat surface with a shift of about 90 degrees around the optical axis and adjusting the distance between these two lenses, an image point in the vertical direction and an image in the horizontal direction can be obtained. It is designed so that points can be matched. Further, at least one lens mounting surface of the second holder or the third holder is processed to be oblique, and at least one of the second lens or the third lens is obliquely mounted to a surface perpendicular to the optical axis. Thus, the light can be efficiently incident on the obliquely polished end surface of the optical fiber.

【0006】また、第2の発明による光素子モジュール
は、垂直方向のビームと水平方向のビームとを集光する
球面と平面とで構成された第2のレンズと、水平方向の
ビームをさらに集光する円筒面と平面とで構成された第
3のレンズとを備え、この2枚のレンズの間隔を調整す
ることにより、垂直方向の像点と水平方向の像点とを一
致させることができるようにしたものである。さらに、
第2のホルダか第3のホルダの少なくとも一方のレンズ
取り付け面を斜めに加工し、第2のレンズか第3のレン
ズの少なくとも一方を斜めに取り付けることにより、斜
めに研磨した光ファイバ端面に効率よく光を入射させる
ことができるようにしたものである。
The optical element module according to the second aspect of the present invention further includes a second lens having a spherical surface and a flat surface for converging the vertical beam and the horizontal beam, and the horizontal beam. A third lens including a light-emitting cylindrical surface and a flat surface is provided, and the vertical image point and the horizontal image point can be matched by adjusting the distance between the two lenses. It was done like this. further,
By processing at least one lens mounting surface of the second holder or the third holder at an angle and mounting at least one of the second lens or the third lens at an angle, it is possible to improve efficiency on the end surface of the optical fiber that is obliquely polished. It is designed so that light can be incident well.

【0007】また、第3の発明による光素子モジュール
は、第2のレンズ、または第3のレンズの少なくとも一
方と光素子に対し光軸を中心に回転させることにより、
垂直方向の横倍率と水平方向の横倍率を個々の半導体レ
ーザダイオード毎に設定することができるようにしたも
のである。
In the optical element module according to the third aspect of the invention, by rotating at least one of the second lens or the third lens and the optical element about the optical axis,
The lateral magnification in the vertical direction and the lateral magnification in the horizontal direction can be set for each individual semiconductor laser diode.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1を図につ
いて説明する。図1において、1は半導体レーザダイオ
ードの出射光をコリメートする焦点距離0.7mm、N
A0.6、波面収差約0.03波長RMSであり、屈折
率1.89の特重フリント硝子を非球面モールド成形し
た第1のレンズ、2は第1のレンズ1を固定する第1の
ホルダ、6aは垂直方向の焦点距離が2.6mmで水平
方向にはパワーのない半円柱面と平面とで構成された形
状で、屈折率1.78のタンタルフリント硝子を研磨加
工して製作され、円柱面を第1のレンズ1側として第1
のレンズ1とのほぼ共焦点位置に配置した第2のレン
ズ、7は第2のレンズ6aを固定する第2のホルダ、8
aは水平方向の焦点距離が1mmで垂直方向にはパワー
のない半円柱面と平面とで構成された形状で、屈折率
1.78のタンタルフリント硝子を研磨加工して製作さ
れ、円柱面を光ファイバ側として配置された第3のレン
ズ、9は第3のレンズ8aを固定する第3のホルダ、1
0は第3のホルダ9を圧入された第4のホルダである。
なお、第2のレンズ6aと第3のレンズ8aはまず円柱
の棒状に研磨し、次に平面を研磨した後、必要な長さで
ダイシングするものであり、簡単な工程で製作される。
ここで、第2のレンズ6aの円柱面の方向を第1のレン
ズ1側とした理由は、波面収差を小さくし、かつ第1の
レンズと第2のレンズとの間に光アイソレータや1.5
5μmの光を選択的に反射する光フィルタを配置できる
ようにするためである。また、第3のレンズ8aの円柱
面を光ファイバ側とした理由は、光ファイバの位置調整
範囲を広くするためである。
Embodiment 1. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a focal length of 0.7 mm for collimating the emitted light of the semiconductor laser diode, N
A0.6, wavefront aberration is about 0.03 wavelength RMS, a first lens formed by aspherical molding of extra-weight flint glass having a refractive index of 1.89, and 2 is a first holder for fixing the first lens 1. , 6a has a vertical focal length of 2.6 mm and is composed of a semi-cylindrical surface and a flat surface having no power in the horizontal direction, and is manufactured by polishing tantalum flint glass having a refractive index of 1.78, First with the cylindrical surface as the first lens 1 side
Second lens disposed at a substantially confocal position with the lens 1 of the above, 7 is a second holder for fixing the second lens 6a, 8
a is a shape having a semi-cylindrical surface and a flat surface with a horizontal focal length of 1 mm and no power in the vertical direction, and is manufactured by polishing tantalum flint glass having a refractive index of 1.78, A third lens arranged as the optical fiber side, 9 is a third holder for fixing the third lens 8a, 1
Reference numeral 0 is a fourth holder into which the third holder 9 is press fitted.
The second lens 6a and the third lens 8a are first manufactured by polishing a cylindrical rod shape, then by polishing a flat surface, and then dicing with a required length, and are manufactured by a simple process.
Here, the reason why the direction of the cylindrical surface of the second lens 6a is set to the first lens 1 side is that the wavefront aberration is made small, and an optical isolator or 1. 5
This is because it is possible to dispose an optical filter that selectively reflects light of 5 μm. The reason why the cylindrical surface of the third lens 8a is on the optical fiber side is to widen the position adjustment range of the optical fiber.

【0009】つぎに、半導体レーザダイオードと光ファ
イバとの光学的結合について詳細に説明する。物面に配
置された半導体レーザダイオードはスポットサイズの直
径は垂直方向1.4μm程度、水平方向5.2μm程
度、光ファイバのモードフィールド径が6μmであるこ
とから、垂直方向の横倍率を4.3倍、水平方向の横倍
率を1.2倍とするレンズ系を設計すればよい。実際に
は、半導体レーザダイオードのスポットサイズはかなり
のばらつきがあるので、前記の横倍率は設計の目安であ
る。まず、第1のレンズ1の焦点距離が0.7mmであ
ることから、第2のレンズ6aの焦点距離は3mm、第
3のレンズ8aの焦点距離は0.8mmとすればよいこ
とが分かる。しかしながら、研磨装置で加工できる円柱
の直径は1.6mm程度であること、比較的入手性のよ
いタンタルフリントガラスの屈折率が1.78であるこ
とから、水平方向の焦点距離は1mmとした。また、第
1のレンズ1にはNA0.6、波面収差0.03波長R
MSの非球面モールドレンズを使用し、また第2のレン
ズ6aと第3のレンズ8aとも高屈折率の硝子を使用し
たので、レンズ系全体の波面収差は十分に小さく、レン
ズでの蹴られ損失も十分に小さくなっている。また、半
導体レーザダイオード自体の非点隔差は1μm以下と小
さいので、半導体レーザダイオードと第1のレンズ1の
主面との間隔が第1のレンズ1の焦点距離からずれる量
が非点隔差の主要因となる。ここで、半導体レーザダイ
オードは半田付けにより機構部品に固定されており、機
構部品に対する位置精度は±50μm程度である。そこ
で、第1のホルダ2の外側を挿入するホルダを設け、挿
入しろを調整して半導体レーザダイオードと第1のレン
ズ1との位置調整しており、機械的な挿入しろ調整から
固定精度が約±20μmとなる。したがって、垂直方向
の像点と水平方向の像点とのずれは±400μmとなる
が、第3のレンズ8aを固定する第3のホルダ9を第4
のホルダ10内で滑らせて調整することにより像点位置
を合わせ込めばよく、従来の半導体素子モジュールに対
して組立精度が4倍程度緩くなり、組立が簡単になって
いる。また、結合効率は実験値として平均1.5dBが
得られている。ただし、このレンズ系では、第1のレン
ズ6と第2のレンズ8とを組み立てたときの像点が水平
方向に長い楕円形の像を結んでおり、光ファイバを使用
して第2のレンズの位置を調整することが難しく、テレ
ビカメラを使用してビーム観測しながら組み立てる必要
がある。
Next, the optical coupling between the semiconductor laser diode and the optical fiber will be described in detail. Since the semiconductor laser diode arranged on the object surface has a spot size diameter of about 1.4 μm in the vertical direction and about 5.2 μm in the horizontal direction and a mode field diameter of the optical fiber of 6 μm, the lateral magnification in the vertical direction is 4. It is sufficient to design a lens system having a magnification of 3 times and a horizontal magnification of 1.2 times. Actually, the spot size of the semiconductor laser diode varies considerably, so the lateral magnification is a design guide. First, since the focal length of the first lens 1 is 0.7 mm, it is clear that the focal length of the second lens 6a should be 3 mm and the focal length of the third lens 8a should be 0.8 mm. However, since the diameter of the cylinder that can be processed by the polishing apparatus is about 1.6 mm, and the refractive index of tantalum flint glass that is relatively easily available is 1.78, the horizontal focal length was set to 1 mm. Further, the first lens 1 has NA 0.6, wavefront aberration 0.03 wavelength R
Since the MS aspherical molded lens is used and the second lens 6a and the third lens 8a are both made of glass having a high refractive index, the wavefront aberration of the entire lens system is sufficiently small, and the kick loss in the lens is lost. Is also small enough. Moreover, since the astigmatic difference of the semiconductor laser diode itself is as small as 1 μm or less, the amount of deviation of the distance between the semiconductor laser diode and the main surface of the first lens 1 from the focal length of the first lens 1 is the main astigmatic difference. Cause Here, the semiconductor laser diode is fixed to the mechanical component by soldering, and the positional accuracy with respect to the mechanical component is about ± 50 μm. Therefore, a holder for inserting the outside of the first holder 2 is provided, and the insertion allowance is adjusted to adjust the positions of the semiconductor laser diode and the first lens 1. It becomes ± 20 μm. Therefore, the deviation between the image point in the vertical direction and the image point in the horizontal direction is ± 400 μm, but the third holder 9 for fixing the third lens 8a is moved to the fourth position.
It suffices if the image point positions are aligned by sliding and adjusting in the holder 10, and the assembling accuracy is about 4 times lower than that of the conventional semiconductor element module, and the assembling is easy. Further, the average coupling efficiency of 1.5 dB is obtained as an experimental value. However, in this lens system, the image points when the first lens 6 and the second lens 8 are assembled form an elliptical image that is long in the horizontal direction, and an optical fiber is used to form the second lens. It is difficult to adjust the position of, and it is necessary to assemble while observing the beam using a TV camera.

【0010】実施の形態2.以下、この発明の実施の形
態2について説明する。図2において、6bは焦点距離
が2.6mmで球面と平面とからなり、屈折率1.78
のタンタルフリント硝子を研磨加工して製作され、球面
を第1のレンズ1側として第1のレンズ1とのほぼ共焦
点位置に配置した第2のレンズ、8bは水平方向の焦点
距離が1.3mmで垂直方向にはパワーのない円柱面と
平面とからなり、屈折率1.78のタンタルフリント硝
子を研磨加工して製作され、円柱面を光ファイバ側とし
て配置された第3のレンズであり、その他は実施の形態
1と同一、または類似である。ここでは、第2のレンズ
6bを凸平レンズとしたので、第2のレンズ6bの組立
においてビームが垂直方向、および水平方向ともに収束
しており、非点隔差は大きいものの、光ファイバを使用
した位置あわせ方法、テレビカメラを使用した位置あわ
せ方法ともに非常に調節しやすい状態となる。また、水
平方向のパワーが第2のレンズ6bと第3のレンズ8b
とに分割されるので、第3のレンズ8bの曲率半径を大
きくすることができ、レンズ加工が簡単になる。
Embodiment 2 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. In FIG. 2, 6b has a focal length of 2.6 mm, is composed of a spherical surface and a flat surface, and has a refractive index of 1.78.
The second lens 8b, which is manufactured by polishing tantalum flint glass of No. 1 and has a spherical surface on the side of the first lens 1 and at a substantially confocal position with the first lens 1, 8b has a horizontal focal length of 1. It is a third lens which is made of a tantalum flint glass having a refractive index of 1.78 and having a cylindrical surface and a flat surface with a power of 3 mm and having no power in the vertical direction, and the cylindrical surface is arranged on the optical fiber side. The others are the same as or similar to those in the first embodiment. Here, since the second lens 6b is a convex flat lens, the beam is converged in both the vertical direction and the horizontal direction in the assembly of the second lens 6b, and an optical fiber is used although the astigmatic difference is large. Both the alignment method and the alignment method using a TV camera will be in an extremely easy-to-adjust state. In addition, the horizontal power is the second lens 6b and the third lens 8b.
Since the third lens 8b is divided into and, the radius of curvature of the third lens 8b can be increased, and lens processing is simplified.

【0011】実施の形態3.以下、この発明の実施の形
態1または実施の形態2において、半導体レーザダイオ
ード素子のスポット系のばらつきに対応して、横倍率を
変化させる方法について説明する。例えば図1におい
て、半導体レーザダイオードと第1のレンズ1を固定し
た後、第2のレンズ6aを光軸回りに回転させれば、垂
直方向のパワーは回転角度の余弦に対応して減少する。
一方、水平方向には第2のレンズ6aと回転角度の正弦
を掛けたパワーと第3のレンズ8aとの合成系のパワー
となる。したがって、垂直方向の横倍率が減少し、水平
方向の横倍率が増加する。同様にして、第3のレンズ8
aを光軸の回りに回転させれば、水平方向のパワーが回
転角度の余弦に対応して減少する。一方、垂直方向には
第2のレンズ6aのパワーと第3のレンズ8aのパワー
に回転角度の正弦を掛けたパワーの合成系のパワーとな
る。したがって、垂直方向の横倍率が増加し、水平方向
の横倍率が減少する。つまり、この第2のレンズ6aと
第3のレンズ8aとを光軸回りに回転させれば、垂直方
向横倍率と水平方向の横倍率を変化させることができ
る。
Embodiment 3 Hereinafter, a method of changing the lateral magnification according to the variation in the spot system of the semiconductor laser diode element in the first or second embodiment of the present invention will be described. For example, in FIG. 1, if the second lens 6a is rotated around the optical axis after fixing the semiconductor laser diode and the first lens 1, the power in the vertical direction decreases corresponding to the cosine of the rotation angle.
On the other hand, in the horizontal direction, the power obtained by multiplying the power of the second lens 6a by the sine of the rotation angle and the power of the third lens 8a is used. Therefore, the horizontal magnification in the vertical direction decreases and the horizontal magnification in the horizontal direction increases. Similarly, the third lens 8
When a is rotated around the optical axis, the horizontal power decreases in accordance with the cosine of the rotation angle. On the other hand, in the vertical direction, the combined power of the power of the second lens 6a and the power of the third lens 8a is multiplied by the sine of the rotation angle. Therefore, the horizontal magnification in the vertical direction increases and the horizontal magnification in the horizontal direction decreases. That is, if the second lens 6a and the third lens 8a are rotated around the optical axis, the vertical lateral magnification and the horizontal lateral magnification can be changed.

【0012】実施の形態4.以下、この発明の実施の形
態1または実施の形態2において、光ファイバは端面か
らの反射戻り光が半導体レーザダイオードに戻らないよ
うにし、かつ光ファイバ側から入射する波長1.55μ
mの信号光が光ファイバ側に反射して戻らないようにす
る方法について説明する。例えば図1において、NAが
0.14の光ファイバでは端面を12度程度に研磨する
場合が多い。したがって、この光ファイバ端末に半導体
レーザダイオードの光が効率よく入射し、かつ第2のレ
ンズ6aの平面及び第3のレンズ8aの平面から半導体
レーザダイオードに反射戻り光が戻らないようにするた
めには、第2のレンズ6aは垂直方向に光軸と垂直な面
に対して5度傾け、第3のレンズ8aは水平方向に光軸
と垂直な面に対して5度傾け、光ファイバ端末は研磨方
向を光軸回りに45度回転させて配置すればよい。な
お、図1では半導体レーザダイオードを光軸上に配置し
ているので、第1のレンズ1の主光線が各面でスネル則
に従い屈折した結果、最終的に光ファイバ端で屈折して
光ファイバの中心軸と一致するように配置すればよい。
Embodiment 4 Hereinafter, in the first or second embodiment of the present invention, the optical fiber prevents reflected return light from the end face from returning to the semiconductor laser diode, and has a wavelength of 1.55 μm incident from the optical fiber side.
A method of preventing the signal light of m from being reflected back to the optical fiber side will be described. For example, in FIG. 1, the end face of an optical fiber having an NA of 0.14 is often polished to about 12 degrees. Therefore, in order to prevent the light of the semiconductor laser diode from being efficiently incident on the optical fiber terminal and prevent the reflected return light from returning to the semiconductor laser diode from the planes of the second lens 6a and the third lens 8a. Means that the second lens 6a is tilted vertically by 5 degrees with respect to the plane perpendicular to the optical axis, the third lens 8a is tilted horizontally by 5 degrees with respect to the plane perpendicular to the optical axis, and the optical fiber terminal is The polishing direction may be rotated 45 degrees around the optical axis. Since the semiconductor laser diode is arranged on the optical axis in FIG. 1, the chief ray of the first lens 1 is refracted according to Snell's law on each surface, and as a result, is finally refracted at the end of the optical fiber. It may be arranged so as to coincide with the central axis of.

【0013】実施の形態5.また、実施の形態1では第
2のレンズ6aの円柱面を第1のレンズ1側に向けた例
を示したが、第2のレンズ6aの円柱面を第3のレンズ
8a側としたほうが第2のレンズ6aと第3のレンズ8
aとの間隔を広くすることができ、ホルダの機構設計に
余裕ができるとともに、上記実施例と同様の効果が期待
できる。
Embodiment 5 Further, in the first embodiment, the example in which the cylindrical surface of the second lens 6a is directed to the first lens 1 side is shown, but it is better to set the cylindrical surface of the second lens 6a to the third lens 8a side. Second lens 6a and third lens 8
It is possible to widen the distance from a and allow a margin to the mechanical design of the holder, and it is possible to expect the same effect as that of the above embodiment.

【0014】実施の形態6.また、実施の形態2では第
2のレンズ6bの球面を第1のレンズ1側に向けた例を
示したが、第2のレンズ6bの球面を第3のレンズ8b
側としたほうが第2のレンズ6bと第3のレンズ8bと
の間隔を広くすることができ、ホルダの機構設計に余裕
ができることができるとともに、上記実施例と同様の効
果が期待できる。
Embodiment 6 FIG. Further, in the second embodiment, an example in which the spherical surface of the second lens 6b is directed to the first lens 1 side is shown, but the spherical surface of the second lens 6b is changed to the third lens 8b.
On the side, the space between the second lens 6b and the third lens 8b can be widened, and the mechanical design of the holder can be afforded, and the same effect as that of the above embodiment can be expected.

【0015】実施の形態7.また、実施の形態1および
実施の形態2では第3のレンズ8a,8bの円柱面を光
ファイバ側に向けた例を示したが、第3のレンズ8a,
8bの円柱面は第2のレンズ6a,6b側に向けたほう
が波面収差や球面収差が小さく結合効率が若干良くなる
ことが期待できるとともに、上記実施例と同様の効果が
期待できる。
Embodiment 7 Further, in the first and second embodiments, the example in which the cylindrical surface of the third lens 8a, 8b is directed to the optical fiber side is shown, but the third lens 8a,
The cylindrical surface of 8b can be expected to have smaller wavefront aberration and spherical aberration and slightly improved coupling efficiency when it is directed toward the second lenses 6a and 6b, and the same effect as that of the above-described embodiment can be expected.

【0016】実施の形態8.また、実施の形態1および
実施の形態2では波長0.98μmの半導体レーザダイ
オードを搭載したものを示したが、導波路を持つ光素子
ならいずれでも良く、ニオプ酸リチウムにチタンを拡散
して製作された外部変調器と光ファイバとの結合や、端
面入射形のホトダイオードと光ファイバとの結合でもよ
く、同様の効果が期待できる。
Embodiment 8 Further, although the semiconductor laser diode having a wavelength of 0.98 μm is mounted in the first and second embodiments, any optical element having a waveguide may be used, and it is manufactured by diffusing titanium into lithium niopate. The same effect can be expected by coupling the external modulator with the optical fiber, or coupling the end-face incident type photodiode with the optical fiber.

【0017】[0017]

【発明の効果】第1の発明によれば、第2のレンズと第
3のレンズとの間隔を調整できるようにしたので、導波
路を有する素子の非点隔差や、素子と第1のレンズとの
光軸方向の軸ずれによる非点隔差を、第2のレンズと第
3のレンズの間隔を調整することにより垂直方向の像点
と水平方向の像点とを一致させて高い光結合を得ること
ができ、かつ第2のレンズと第3のレンズとが製造が簡
単な形状をしているので安価なものが得られる効果があ
る。
According to the first aspect of the invention, since the distance between the second lens and the third lens can be adjusted, the astigmatic difference of the element having the waveguide and the element and the first lens can be adjusted. By adjusting the distance between the second lens and the third lens, the astigmatic difference due to the axis shift in the direction of the optical axis is adjusted so that the image point in the vertical direction and the image point in the horizontal direction coincide with each other to achieve high optical coupling. Since the second lens and the third lens can be obtained, and the shapes of the second lens and the third lens are easy to manufacture, there is an effect that an inexpensive lens can be obtained.

【0018】また、第2の発明によれば、第2のレンズ
と第3のレンズとの間隔を調整できるようにしたので、
導波路を有する素子の非点隔差や、素子と第1のレンズ
との光軸方向の軸ずれによる非点隔差を、第2のレンズ
と第3のレンズの間隔を調整することにより垂直方向の
像点と水平方向の像点とを一致させて高い光結合を得る
ことができ、かつ第2のレンズと第3のレンズとが製造
が簡単な形状をしているので安価なものが得られ、さら
に、第2レンズからの出射光が収束しているので、第2
のレンズの位置調整が簡単であり、かつ、水平方向のパ
ワーを第2のレンズと第3のレンズに分割しているの
で、第3のレンズの曲率半径が大きくでき、レンズの製
造が簡単になる効果がある。
According to the second aspect of the invention, the distance between the second lens and the third lens can be adjusted.
By adjusting the distance between the second lens and the third lens in the vertical direction, the astigmatic difference of the element having the waveguide and the astigmatic difference due to the axial deviation of the element and the first lens in the optical axis direction can be adjusted. A high optical coupling can be obtained by matching the image point and the image point in the horizontal direction, and the second lens and the third lens have shapes that are easy to manufacture, so that an inexpensive one can be obtained. In addition, since the light emitted from the second lens is converged,
The lens position adjustment is simple, and since the horizontal power is divided into the second lens and the third lens, the radius of curvature of the third lens can be increased, and the lens can be easily manufactured. There is an effect.

【0019】また、第3の発明によれば、第2のレン
ズ、または第3のレンズの少なくとも一方のレンズを光
素子に対し光軸の周りに回転させたので、個々の光素子
の光導波路のばらつきに対して垂直方向、または水平方
向の横倍率を調整し、像点における集光ビームと光ファ
イバとのモード整合損失を小さくできる効果がある。
According to the third aspect of the invention, since at least one of the second lens and the third lens is rotated around the optical axis with respect to the optical element, the optical waveguide of each optical element is rotated. There is an effect that the lateral magnification in the vertical direction or in the horizontal direction can be adjusted against the variation of 1 to reduce the mode matching loss between the focused beam and the optical fiber at the image point.

【0020】また、第4の発明によれば、第2のレン
ズ、または第3のレンズの少なくとも一方を光軸と垂直
な面に対して斜めに配置し、かつ光ファイバの端面を斜
めにしたので、光ファイバに効率よく光を入射できる効
果がある。
According to the fourth invention, at least one of the second lens and the third lens is arranged obliquely with respect to a plane perpendicular to the optical axis, and the end face of the optical fiber is oblique. Therefore, there is an effect that light can be efficiently incident on the optical fiber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1の光素子モジュール
の垂直方向の断面側面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view of an optical element module according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1の光素子モジュール
の水平方向の断面側面図である。
FIG. 2 is a horizontal sectional side view of the optical element module according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態2の光素子モジュール
の垂直方向の断面側面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional side view of an optical element module according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態2の光素子モジュール
の水平方向の断面側面図である。
FIG. 4 is a horizontal sectional side view of an optical element module according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 従来の光素子モジュールの垂直方向の断面側
面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional side view of a conventional optical element module.

【図6】 従来の光素子モジュールの水平方向の断面側
面図である。
FIG. 6 is a horizontal sectional side view of a conventional optical element module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のレンズ、2 第1のホルダ、5 光線軌跡、
6a 第2のレンズ、6b 第2のレンズ、7 第2の
ホルダ、8a 第3のレンズ、8b 第3のレンズ、9
第3のホルダ、10 第4のホルダ。
1 first lens, 2 first holder, 5 ray trajectory,
6a 2nd lens, 6b 2nd lens, 7 2nd holder, 8a 3rd lens, 8b 3rd lens, 9
Third holder, 10th fourth holder.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導波路を有する光素子と、前記光素子に
対向して配置された第1のレンズと、前記第1のレンズ
に対向して配置され、円柱面と平面からなる第2のレン
ズと、前記第2のレンズと光軸回りにほぼ90度回転し
て配置され、円柱面と平面からなる第3のレンズと、第
3のレンズに対向して配置された光ファイバとを備えた
光素子モジュール。
1. An optical element having a waveguide, a first lens arranged to face the optical element, and a second lens arranged to face the first lens and having a cylindrical surface and a flat surface. A lens, a third lens formed by rotating the optical axis about the optical axis by about 90 degrees and formed of a cylindrical surface and a plane, and an optical fiber arranged opposite to the third lens. Optical element module.
【請求項2】 導波路を有する光素子と、前記光素子に
対向して配置された第1のレンズと、前記第1のレンズ
に対向して配置され、球面と平面からなる第2のレンズ
と、前記第2のレンズに対向して配置され、円柱面と平
面からなる第3のレンズと、第3のレンズに対向して配
置された光ファイバとを備えた光素子モジュール。
2. An optical element having a waveguide, a first lens arranged to face the optical element, and a second lens arranged to face the first lens and having a spherical surface and a flat surface. An optical element module comprising: a third lens, which is arranged so as to face the second lens and has a cylindrical surface and a flat surface, and an optical fiber, which is arranged so as to face the third lens.
【請求項3】 円柱面を有するレンズを光素子の導波路
に対して光軸回りに回転させることにより横倍率を調整
し得るようにしたことを特徴とする請求項1または2記
載の光素子モジュール。
3. The optical element according to claim 1, wherein the lens having a cylindrical surface is rotated around the optical axis with respect to the waveguide of the optical element so that the lateral magnification can be adjusted. module.
【請求項4】 第2のレンズの平面、または第3のレン
ズの平面を光軸と垂直な面から傾けて配置するととも
に、光ファイバの端面が斜めに研磨加工されていること
を特徴とする請求項1または2記載の光素子モジュー
ル。
4. The plane of the second lens or the plane of the third lens is arranged so as to be inclined from the plane perpendicular to the optical axis, and the end face of the optical fiber is obliquely polished. The optical element module according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270506A (en) * 2007-04-20 2008-11-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical semiconductor module and its assembling method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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