JPH0961665A - 光結合用レンズ - Google Patents
光結合用レンズInfo
- Publication number
- JPH0961665A JPH0961665A JP21791295A JP21791295A JPH0961665A JP H0961665 A JPH0961665 A JP H0961665A JP 21791295 A JP21791295 A JP 21791295A JP 21791295 A JP21791295 A JP 21791295A JP H0961665 A JPH0961665 A JP H0961665A
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- Japan
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- optical waveguide
- lens
- light source
- spherical
- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出射されるビーム光の広がり角が大きい光源
と、該光源と同一光軸上に配置された広がり角の小さい
光導波路との光学的な結合効率を向上させることを課題
とする。 【解決手段】 光源側の面１４ａを曲率半径の大きい球
面とし、光導波路側の面１４ｂをレンズ形状パラメータ
の高次項まで考慮して最適化した非球面形状としたこと
を特徴としている。
と、該光源と同一光軸上に配置された広がり角の小さい
光導波路との光学的な結合効率を向上させることを課題
とする。 【解決手段】 光源側の面１４ａを曲率半径の大きい球
面とし、光導波路側の面１４ｂをレンズ形状パラメータ
の高次項まで考慮して最適化した非球面形状としたこと
を特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ通信
等におけるレーザダイオードと単一モード光ファイバと
を高効率に結合する光結合用レンズに関する。
等におけるレーザダイオードと単一モード光ファイバと
を高効率に結合する光結合用レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来例の説明図である。従来、広
がり角の大きいレーザダイオード（以下、ＬＤと略記す
る。）の出射光を効率よく単一モード光ファイバ（以
下、ＳＭＦと略記する。）に結合するために工夫がなさ
れている。図２の（ａ）では、屈折率分布が収束性の２
乗分布のロッドレンズ３を用い、さらに収束性を高める
ためにＬＤ側の面を球面状にしている。
がり角の大きいレーザダイオード（以下、ＬＤと略記す
る。）の出射光を効率よく単一モード光ファイバ（以
下、ＳＭＦと略記する。）に結合するために工夫がなさ
れている。図２の（ａ）では、屈折率分布が収束性の２
乗分布のロッドレンズ３を用い、さらに収束性を高める
ためにＬＤ側の面を球面状にしている。
【０００３】図２の（ｂ）では、ファイバをテーパ状と
し、さらに結合をよくするために、ファイバ先端を球面
形状にしている。図２の（ｃ）では、球レンズと収束性
ロッドレンズを組み合わせて結合効率を高くかつ製作性
を良くしている。また、特開平６−３４２１１９に開示
されるように、レンズのＬＤ側の面を非球面形状として
結合効率をさらに向上させることが行われている。
し、さらに結合をよくするために、ファイバ先端を球面
形状にしている。図２の（ｃ）では、球レンズと収束性
ロッドレンズを組み合わせて結合効率を高くかつ製作性
を良くしている。また、特開平６−３４２１１９に開示
されるように、レンズのＬＤ側の面を非球面形状として
結合効率をさらに向上させることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の球面形
状を用いたものでは、球面収差のため、結合効率が５０
〜６０％にとどまるという問題があった。また、非球面
形状を用いた場合でも、従来は、ＬＤ側の面を双曲面形
状としているため、ＬＤからの出射光は大きな入射角で
レンズに入射することになる。このため、レンズ面に無
反射コーティングを施す必要があるが、あまり入射角が
大きくなると、その無反射コーティング処理が難しくな
るという問題があった。
状を用いたものでは、球面収差のため、結合効率が５０
〜６０％にとどまるという問題があった。また、非球面
形状を用いた場合でも、従来は、ＬＤ側の面を双曲面形
状としているため、ＬＤからの出射光は大きな入射角で
レンズに入射することになる。このため、レンズ面に無
反射コーティングを施す必要があるが、あまり入射角が
大きくなると、その無反射コーティング処理が難しくな
るという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、出射されるビ
ーム光の広がり角が大きい光源と、この光源と同一光軸
上に配置された広がり角の小さい光導波路との間に介在
し、光源と光導波路とを光学的に結合する光結合用レン
ズにおいて、光源側の面を曲率半径の大きい球面とし、
光導波路側の面をレンズ形状パラメータの高次項まで考
慮して最適化した非球面形状としたことを特徴としてい
る。
ーム光の広がり角が大きい光源と、この光源と同一光軸
上に配置された広がり角の小さい光導波路との間に介在
し、光源と光導波路とを光学的に結合する光結合用レン
ズにおいて、光源側の面を曲率半径の大きい球面とし、
光導波路側の面をレンズ形状パラメータの高次項まで考
慮して最適化した非球面形状としたことを特徴としてい
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に図を用いて本発明の実施の
形態について説明する。図１は実施の形態の一例を示す
光結合系の説明図である。この図において、１０は光源
であるレーザダイオード（以下、ＬＤと略記する。）を
示し、１２は光導波路である単一モード光ファイバ（以
下、ＳＭＦと略記する。）を示している。
形態について説明する。図１は実施の形態の一例を示す
光結合系の説明図である。この図において、１０は光源
であるレーザダイオード（以下、ＬＤと略記する。）を
示し、１２は光導波路である単一モード光ファイバ（以
下、ＳＭＦと略記する。）を示している。
【０００７】１４は本発明の光結合用レンズであり、Ｌ
Ｄ１０とＳＭＦ１２とを光学的に結合する。ＬＤ１０の
出射光が、レンズ１４のＬＤ側の面１４ａに入射して屈
折を受け、レンズ１４のＳＭＦ１２側の面１４ｂに入射
して屈折を受けてレンズ１４から出射し、ＳＭＦ１２に
入射して結合する。
Ｄ１０とＳＭＦ１２とを光学的に結合する。ＬＤ１０の
出射光が、レンズ１４のＬＤ側の面１４ａに入射して屈
折を受け、レンズ１４のＳＭＦ１２側の面１４ｂに入射
して屈折を受けてレンズ１４から出射し、ＳＭＦ１２に
入射して結合する。
【０００８】面１４ａは曲率半径が大きいので球面収差
が小さくなるため、球面としている。面１４ｂは、曲率
半径が小さいので、球面のままでは球面収差による結合
効率の劣化があるので、後述のように、双曲面形状に４
乗項および６乗項等の高次項を加えた非球面形状として
いる。レンズ面形状は以下の数１に示す一般式によって
表される。
が小さくなるため、球面としている。面１４ｂは、曲率
半径が小さいので、球面のままでは球面収差による結合
効率の劣化があるので、後述のように、双曲面形状に４
乗項および６乗項等の高次項を加えた非球面形状として
いる。レンズ面形状は以下の数１に示す一般式によって
表される。
【０００９】
【数１】 ｈ＝√（ｘ2 ＋ｙ2 ） この一般式中の記号の意味は以下の通りである。
【００１０】ｊ ： 面番号（図１の１４ａが面番号
１、１４ｂが面番号２。） Ｃj ： 中心の曲率（負値は図１の右側に凸となること
を意味する。） Ｋj ： 非球面係数 ｘ，ｙ：レンズ面の光軸に対し垂直方向の座標 ｚ ： レンズ面の光軸方向の座標 Ａ ： ４乗項 Ｂ ： ６乗項 上記の各パラメータを、波長やＬＤ出射光広がり角θe1
およびＳＭＦモード径２ｗ2 等の各使用条件に応じてシ
ミュレーション等により求め、後述の実施例において示
すように、最適化したレンズの諸元を得る。
１、１４ｂが面番号２。） Ｃj ： 中心の曲率（負値は図１の右側に凸となること
を意味する。） Ｋj ： 非球面係数 ｘ，ｙ：レンズ面の光軸に対し垂直方向の座標 ｚ ： レンズ面の光軸方向の座標 Ａ ： ４乗項 Ｂ ： ６乗項 上記の各パラメータを、波長やＬＤ出射光広がり角θe1
およびＳＭＦモード径２ｗ2 等の各使用条件に応じてシ
ミュレーション等により求め、後述の実施例において示
すように、最適化したレンズの諸元を得る。
【００１１】
〔実施例１〕表１に波長１．５μｍ、ＬＤ出射光広がり
角（１／ｅ2 値半角）θe1＝２５°、ＳＭＦモード径
（１／ｅ2 値全幅）２ｗ2 ＝１１μｍの場合のシミュレ
ーションで最適化したレンズの諸元および結合効率等を
示す。
角（１／ｅ2 値半角）θe1＝２５°、ＳＭＦモード径
（１／ｅ2 値全幅）２ｗ2 ＝１１μｍの場合のシミュレ
ーションで最適化したレンズの諸元および結合効率等を
示す。
【００１２】なお、結合効率の計算にはレンズ面の反射
は考慮していない。
は考慮していない。
【００１３】
【表１】 〔実施例２〕表２に波長１．５μｍ、ＬＤ出射光広がり
角θe1＝２５°、ＳＭＦモード径２ｗ2 ＝８μｍの場合
のシミュレーションで最適化したレンズの諸元および結
合効率等を示す。
角θe1＝２５°、ＳＭＦモード径２ｗ2 ＝８μｍの場合
のシミュレーションで最適化したレンズの諸元および結
合効率等を示す。
【００１４】
【表２】 〔実施例３〕表３に波長１μｍ、ＬＤ出射光広がり角θ
e1＝２３．４°、ＳＭＦモード径２ｗ2 ＝６μｍの場合
のシミュレーションで最適化したレンズの諸元および結
合効率等を示す。
e1＝２３．４°、ＳＭＦモード径２ｗ2 ＝６μｍの場合
のシミュレーションで最適化したレンズの諸元および結
合効率等を示す。
【００１５】
【表３】 光ファイバ増幅器に用いられる波長０．９８μｍのＬＤ
は、出射角が接合面に対して水平な方向と垂直な方向と
で大きく異なり、出射パターンが偏平な楕円形状になっ
ている。レンズの諸元を表３のままにしてＬＤの出射角
θe1が１２．７°〜２９．７°の楕円形状パターンであ
るとして結合効率を計算して平均すると平均結合効率は
７１．６％となる。
は、出射角が接合面に対して水平な方向と垂直な方向と
で大きく異なり、出射パターンが偏平な楕円形状になっ
ている。レンズの諸元を表３のままにしてＬＤの出射角
θe1が１２．７°〜２９．７°の楕円形状パターンであ
るとして結合効率を計算して平均すると平均結合効率は
７１．６％となる。
【００１６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
によれば、レンズの光導波路側の面を非球面形状とした
ことにより、波長１．５μｍの広がり角２５°の光源に
対して光導波路への結合効率が７７．４〜５％となり、
波長１μｍの楕円広がりの光源に対して結合効率は７
１．６％となる。このように、従来の球面形状のレンズ
を用いた場合に比べて３０％程度高い結合効率を実現す
る効果を有する。
によれば、レンズの光導波路側の面を非球面形状とした
ことにより、波長１．５μｍの広がり角２５°の光源に
対して光導波路への結合効率が７７．４〜５％となり、
波長１μｍの楕円広がりの光源に対して結合効率は７
１．６％となる。このように、従来の球面形状のレンズ
を用いた場合に比べて３０％程度高い結合効率を実現す
る効果を有する。
【００１７】また、この発明では、レンズの光導波路側
の面を非球面形状とし、光源側の面を曲率半径の大きい
球面としたことにより、レンズ面の無反射処理が容易と
なる効果を有する。
の面を非球面形状とし、光源側の面を曲率半径の大きい
球面としたことにより、レンズ面の無反射処理が容易と
なる効果を有する。
【図１】実施の形態の一例を示す光結合系の説明図
【図２】従来例の説明図
１０ 光源 １２ 光導波路 １４ 光結合用レンズ １４ａ 光源側の面 １４ｂ 光導波路側の面
Claims (1)
- 【請求項１】 出射されるビーム光の広がり角が大きい
光源と、該光源と同一光軸上に配置された広がり角の小
さい光導波路との間に介在し、前記の光源と光導波路と
を光学的に結合する光結合用レンズにおいて、 光源側の面を曲率半径の大きい球面とし、 光導波路側の面をレンズ形状パラメータの高次項まで考
慮して結合効率を最適化した非球面形状としたことを特
徴とする光結合用レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21791295A JPH0961665A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合用レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21791295A JPH0961665A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合用レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961665A true JPH0961665A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16711698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21791295A Pending JPH0961665A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 光結合用レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961665A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001124962A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-05-11 | Agilent Technol Inc | ファイバ光学用伝送レンズ |
| EP1298459A2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aspherical rod lens and method of manufacturing aspherical rod lens |
| US7220064B2 (en) | 2005-05-12 | 2007-05-22 | Fujinon Corporation | Coupling optical system for optical communications |
| US7417806B2 (en) | 2005-05-12 | 2008-08-26 | Fujinon Corporation | Lens with reference mounting surface |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP21791295A patent/JPH0961665A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001124962A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-05-11 | Agilent Technol Inc | ファイバ光学用伝送レンズ |
| EP1298459A2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aspherical rod lens and method of manufacturing aspherical rod lens |
| EP1298459A3 (en) * | 2001-09-27 | 2005-05-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Aspherical rod lens and method of manufacturing aspherical rod lens |
| US7220064B2 (en) | 2005-05-12 | 2007-05-22 | Fujinon Corporation | Coupling optical system for optical communications |
| US7417806B2 (en) | 2005-05-12 | 2008-08-26 | Fujinon Corporation | Lens with reference mounting surface |
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