JPH1010375A - 光ファイバ結合系 - Google Patents
光ファイバ結合系Info
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- JPH1010375A JPH1010375A JP16791496A JP16791496A JPH1010375A JP H1010375 A JPH1010375 A JP H1010375A JP 16791496 A JP16791496 A JP 16791496A JP 16791496 A JP16791496 A JP 16791496A JP H1010375 A JPH1010375 A JP H1010375A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 調心が容易で、破損の危険性が小さく、生産
性に優れた光ファイバ結合系を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１０の出射端１０５から自
由空間に向けて出射された光のうち、光ファイバ２０の
入射端２０３から入射してクラッドモード光になった光
は、光ファイバ２０の入射端２０３近傍に形成された回
折格子２０４により同方向に伝搬する伝搬モード光に変
換されて、光ファイバ２０を伝搬する。
性に優れた光ファイバ結合系を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１０の出射端１０５から自
由空間に向けて出射された光のうち、光ファイバ２０の
入射端２０３から入射してクラッドモード光になった光
は、光ファイバ２０の入射端２０３近傍に形成された回
折格子２０４により同方向に伝搬する伝搬モード光に変
換されて、光ファイバ２０を伝搬する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザや光
導波路の出射端から自由空間に向けて出射された光を光
ファイバの入射端に入射させる光ファイバ結合系に関す
るものである。
導波路の出射端から自由空間に向けて出射された光を光
ファイバの入射端に入射させる光ファイバ結合系に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザや光導波路の出射端
から自由空間に向けて出射された光を光ファイバの入射
端に入射させる光ファイバ結合系として、幾つかのタイ
プのものが知られている。例えば、図７に示す第１の従
来技術による光ファイバ結合系は、半導体レーザ光源１
から出射されたレーザ光を、レンズ２およびレンズ３に
より集光して光ファイバ４のコア部に入射させ、これに
よりレーザ光を光ファイバ４に伝搬させるものである。
から自由空間に向けて出射された光を光ファイバの入射
端に入射させる光ファイバ結合系として、幾つかのタイ
プのものが知られている。例えば、図７に示す第１の従
来技術による光ファイバ結合系は、半導体レーザ光源１
から出射されたレーザ光を、レンズ２およびレンズ３に
より集光して光ファイバ４のコア部に入射させ、これに
よりレーザ光を光ファイバ４に伝搬させるものである。
【０００３】また、図８に示す第２の従来技術による光
ファイバ結合系では、光ファイバ５は、入射端５ａが非
球面レンズ加工されていて、半導体レーザ１から出射さ
れたレーザ光をこの非球面レンズにより高効率に結合す
るものである（ H.M.Presbyet al., IEEE Photon. Tech
nol. Lett., Vol.5, No.2, pp.184-186, 1993）。
ファイバ結合系では、光ファイバ５は、入射端５ａが非
球面レンズ加工されていて、半導体レーザ１から出射さ
れたレーザ光をこの非球面レンズにより高効率に結合す
るものである（ H.M.Presbyet al., IEEE Photon. Tech
nol. Lett., Vol.5, No.2, pp.184-186, 1993）。
【０００４】また、図９に示す第３の従来技術による光
ファイバ結合系では、光ファイバ６は、コア部のない先
球状ファイバ６ａと、コア部が二乗型屈折率分布を有す
る所定長のＧＩファイバ６ｂとが、先端に融着接続され
ている（白石和男ら、電子情報通信学会、第７回光ファ
イバ応用技術研究会、OFT96-2、1996 ）。この光ファイ
バ結合系によれば、半導体レーザ１から出射されたレー
ザ光は、先球状ファイバ６ａの先球部に入射して略平行
光とされてＧＩファイバ６ｂのコア部に入射し、そし
て、そのＧＩファイバ６ｂのコア部における屈折率分布
に従って次第に中心に集光されて、光ファイバ６を伝搬
していく。
ファイバ結合系では、光ファイバ６は、コア部のない先
球状ファイバ６ａと、コア部が二乗型屈折率分布を有す
る所定長のＧＩファイバ６ｂとが、先端に融着接続され
ている（白石和男ら、電子情報通信学会、第７回光ファ
イバ応用技術研究会、OFT96-2、1996 ）。この光ファイ
バ結合系によれば、半導体レーザ１から出射されたレー
ザ光は、先球状ファイバ６ａの先球部に入射して略平行
光とされてＧＩファイバ６ｂのコア部に入射し、そし
て、そのＧＩファイバ６ｂのコア部における屈折率分布
に従って次第に中心に集光されて、光ファイバ６を伝搬
していく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術それぞれは以下のような問題点がある。第１の従
来技術（図７）の場合には、レンズが必要であることか
ら、調心が困難であり、コストが高く、また、他の光フ
ァイバ結合系と比較して大型であるという問題点があ
る。
来技術それぞれは以下のような問題点がある。第１の従
来技術（図７）の場合には、レンズが必要であることか
ら、調心が困難であり、コストが高く、また、他の光フ
ァイバ結合系と比較して大型であるという問題点があ
る。
【０００６】また、第２の従来技術（図８）の場合に
は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光を高効率に
光ファイバ５内に伝搬させるためには、半導体レーザ１
と光ファイバ５との間の間隔を狭くして、光ファイバ５
の入射端５ａの露出したコア部にレーザ光の殆どを直接
に入射させる必要がある。そのため、半導体レーザ１と
光ファイバ５との間の間隔の許容範囲が狭く、調心およ
び組立自動化が困難であり、また、入射端５ａの露出し
た細いコア部が破損する危険が大きいという問題点があ
る。
は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光を高効率に
光ファイバ５内に伝搬させるためには、半導体レーザ１
と光ファイバ５との間の間隔を狭くして、光ファイバ５
の入射端５ａの露出したコア部にレーザ光の殆どを直接
に入射させる必要がある。そのため、半導体レーザ１と
光ファイバ５との間の間隔の許容範囲が狭く、調心およ
び組立自動化が困難であり、また、入射端５ａの露出し
た細いコア部が破損する危険が大きいという問題点があ
る。
【０００７】また、第３の従来技術（図９）の場合に
は、光ファイバ６を形成するに際して、３つの部材を融
着接続するとともに、先球状ファイバ６ａの先端を先球
加工する必要があり、さらに、ＧＩファイバ６ｂの長さ
を所定値に厳密に管理する必要があるため、生産歩留ま
りが悪いという問題点がある。
は、光ファイバ６を形成するに際して、３つの部材を融
着接続するとともに、先球状ファイバ６ａの先端を先球
加工する必要があり、さらに、ＧＩファイバ６ｂの長さ
を所定値に厳密に管理する必要があるため、生産歩留ま
りが悪いという問題点がある。
【０００８】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、調心が容易で、破損の危険性が小さ
く、生産性に優れた光ファイバ結合系を提供することを
目的とする。
れたものであり、調心が容易で、破損の危険性が小さ
く、生産性に優れた光ファイバ結合系を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の光ファイ
バ結合系は、(1) 出射端から自由空間に向けて光を出射
する半導体発光素子と、(2) 入射端に入射してクラッド
モード光となった光を同方向に伝搬する伝搬モード光に
変換する回折格子が入射端近傍に形成された光ファイバ
と、を備えることを特徴とする。この光ファイバ結合系
では、半導体発光素子の出射端から自由空間に向けて出
射された光のうち、光ファイバの入射端から入射してク
ラッドモード光になった光は、光ファイバの入射端近傍
に形成された回折格子により同方向に伝搬する伝搬モー
ド光に変換されて、光ファイバを伝搬する。
バ結合系は、(1) 出射端から自由空間に向けて光を出射
する半導体発光素子と、(2) 入射端に入射してクラッド
モード光となった光を同方向に伝搬する伝搬モード光に
変換する回折格子が入射端近傍に形成された光ファイバ
と、を備えることを特徴とする。この光ファイバ結合系
では、半導体発光素子の出射端から自由空間に向けて出
射された光のうち、光ファイバの入射端から入射してク
ラッドモード光になった光は、光ファイバの入射端近傍
に形成された回折格子により同方向に伝搬する伝搬モー
ド光に変換されて、光ファイバを伝搬する。
【００１０】請求項２記載の光ファイバ結合系は、(1)
出射端から自由空間に向けて光を出射する光導波路と、
(2) 入射端に入射してクラッドモード光となった光を同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換する回折格子が入射
端近傍に形成された光ファイバと、を備えることを特徴
とする。この光ファイバ結合系では、光導波路の出射端
から自由空間に向けて出射された光のうち、光ファイバ
の入射端から入射してクラッドモード光になった光は、
光ファイバの入射端近傍に形成された回折格子により同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換されて、光ファイバ
を伝搬する。
出射端から自由空間に向けて光を出射する光導波路と、
(2) 入射端に入射してクラッドモード光となった光を同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換する回折格子が入射
端近傍に形成された光ファイバと、を備えることを特徴
とする。この光ファイバ結合系では、光導波路の出射端
から自由空間に向けて出射された光のうち、光ファイバ
の入射端から入射してクラッドモード光になった光は、
光ファイバの入射端近傍に形成された回折格子により同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換されて、光ファイバ
を伝搬する。
【００１１】請求項３記載の光ファイバは、請求項１ま
たは２記載の光ファイバ結合系であって、さらに、光フ
ァイバは互いに次数の異なる複数のクラッドモード光そ
れぞれを伝搬モード光に変換する複数の回折格子それぞ
れが形成されていることを特徴とするものである。この
場合、複数の回折格子それぞれにおいて、その周期に応
じた次数のクラッドモード光それぞれが伝搬モード光に
変換されるので、伝搬モード光への変換効率が高い。
たは２記載の光ファイバ結合系であって、さらに、光フ
ァイバは互いに次数の異なる複数のクラッドモード光そ
れぞれを伝搬モード光に変換する複数の回折格子それぞ
れが形成されていることを特徴とするものである。この
場合、複数の回折格子それぞれにおいて、その周期に応
じた次数のクラッドモード光それぞれが伝搬モード光に
変換されるので、伝搬モード光への変換効率が高い。
【００１２】請求項４記載の光ファイバは、請求項１ま
たは２記載の光ファイバ結合系であって、さらに、光フ
ァイバは回折格子がコア部およびクラッド部の双方に形
成されていることを特徴とするものである。この場合、
クラッドモード光は、高効率に伝搬モード光へ変換され
る。
たは２記載の光ファイバ結合系であって、さらに、光フ
ァイバは回折格子がコア部およびクラッド部の双方に形
成されていることを特徴とするものである。この場合、
クラッドモード光は、高効率に伝搬モード光へ変換され
る。
【００１３】請求項５記載の光ファイバ結合系は、請求
項１記載の光ファイバ結合系であって、さらに、(1) 半
導体発光素子は反射端と低反射処理された出射端との間
に光を発生するとともに増幅する活性領域を備え、(2)
光ファイバは伝搬モード光の一部を逆方向に伝搬する伝
搬モード光に変換する反射用回折格子が更に形成されて
いる、ことを特徴とするものである。この場合、半導体
発光素子の反射端と光ファイバの反射用回折格子とによ
りファブリペロー型の共振器が構成され、反射用回折格
子のブラッグ波長の発振波長を有するレーザ発振が生じ
る。
項１記載の光ファイバ結合系であって、さらに、(1) 半
導体発光素子は反射端と低反射処理された出射端との間
に光を発生するとともに増幅する活性領域を備え、(2)
光ファイバは伝搬モード光の一部を逆方向に伝搬する伝
搬モード光に変換する反射用回折格子が更に形成されて
いる、ことを特徴とするものである。この場合、半導体
発光素子の反射端と光ファイバの反射用回折格子とによ
りファブリペロー型の共振器が構成され、反射用回折格
子のブラッグ波長の発振波長を有するレーザ発振が生じ
る。
【００１４】請求項６記載の半導体発光モジュールは、
請求項１記載の光ファイバ結合系を備えることを特徴と
する。また、請求項７記載の光導波路モジュールは、請
求項２記載の光ファイバ結合系を備えることを特徴とす
る。何れの場合も取り扱いが容易となる。
請求項１記載の光ファイバ結合系を備えることを特徴と
する。また、請求項７記載の光導波路モジュールは、請
求項２記載の光ファイバ結合系を備えることを特徴とす
る。何れの場合も取り扱いが容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
【００１６】（第１の実施形態）先ず、第１の実施形態
について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ（半導体発光素子）１０と光ファイバ
２０とを備えて構成されている。
について説明する。図１は、第１の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ（半導体発光素子）１０と光ファイバ
２０とを備えて構成されている。
【００１７】半導体レーザ１０は、光の発生および増幅
を行う活性領域１０１と、その活性領域１０１よりも屈
折率が小さいクラッド層１０２および１０３とが積層さ
れており、また、一方の端面である反射端１０４は、光
を略全反射するものであり、他方の端面である出射端１
０５は、光の一部を透過させ残部を反射させるものであ
り、反射端１０４と出射端１０５とは互いに平行であ
る。このような半導体レーザ１０の活性領域１０１に電
流が注入されると光が発生し、その光が反射端１０４と
出射端１０５との間で活性領域１０１内を往復する間に
誘導放出が起こり、そして、その誘導放出光すなわちレ
ーザ光が出射端１０５から外部へ出射される。
を行う活性領域１０１と、その活性領域１０１よりも屈
折率が小さいクラッド層１０２および１０３とが積層さ
れており、また、一方の端面である反射端１０４は、光
を略全反射するものであり、他方の端面である出射端１
０５は、光の一部を透過させ残部を反射させるものであ
り、反射端１０４と出射端１０５とは互いに平行であ
る。このような半導体レーザ１０の活性領域１０１に電
流が注入されると光が発生し、その光が反射端１０４と
出射端１０５との間で活性領域１０１内を往復する間に
誘導放出が起こり、そして、その誘導放出光すなわちレ
ーザ光が出射端１０５から外部へ出射される。
【００１８】この半導体レーザ１０の出射端１０５から
出射されたレーザ光は、所定の拡がり角で拡がって自由
空間に出射され、光ファイバ２０の入射端２０３に入射
する。光ファイバ２０は、コア部２０１とその周囲に屈
折率の低いクラッド部２０２とが同心円状に形成された
細径の線材であって、そのコア部２０１とクラッド部２
０２との境界面で全反射しながら光をコア部２０１内に
伝搬させるものである。また、この光ファイバ２０の入
射端２０３の近傍のコア部２０１には、回折格子２０４
が形成されている。この回折格子２０４が形成される位
置は、光ファイバ２０の入射端２０３から１ｍ以内であ
り、好ましくは１０ｃｍ以内である。
出射されたレーザ光は、所定の拡がり角で拡がって自由
空間に出射され、光ファイバ２０の入射端２０３に入射
する。光ファイバ２０は、コア部２０１とその周囲に屈
折率の低いクラッド部２０２とが同心円状に形成された
細径の線材であって、そのコア部２０１とクラッド部２
０２との境界面で全反射しながら光をコア部２０１内に
伝搬させるものである。また、この光ファイバ２０の入
射端２０３の近傍のコア部２０１には、回折格子２０４
が形成されている。この回折格子２０４が形成される位
置は、光ファイバ２０の入射端２０３から１ｍ以内であ
り、好ましくは１０ｃｍ以内である。
【００１９】この回折格子２０４は、クラッドモード光
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するためのもの
である。ここで、クラッドモード光は、クラッド部２０
２の外側の境界面で全反射しながら伝搬する光であり、
伝搬モード光は、コア部２０１とクラッド部２０２との
間の境界面で全反射しながらコア部２０１内を伝搬する
光である。光ファイバ２０がシングルモード光ファイバ
であるとして伝搬モード光が基底モード光のみであると
し、また、クラッドモード光のうちｍ次のクラッドモー
ド光を回折格子２０４により基底モード光に変換するも
のとすれば、回折格子２０４の周期Λm は、 β0 − βcm ＝ ２π／Λm … (1) なる関係式を満たすものである。ここで、β0 は基底モ
ード光の伝搬定数であり、βcmはｍ次のクラッドモード
光の伝搬定数であり、πは円周率である。基底モード光
の伝搬定数β0 とクラッドモード光の伝搬定数βcmとの
差は一般に小さいので、回折格子２０４の周期Λm は数
百μｍ程度である。
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するためのもの
である。ここで、クラッドモード光は、クラッド部２０
２の外側の境界面で全反射しながら伝搬する光であり、
伝搬モード光は、コア部２０１とクラッド部２０２との
間の境界面で全反射しながらコア部２０１内を伝搬する
光である。光ファイバ２０がシングルモード光ファイバ
であるとして伝搬モード光が基底モード光のみであると
し、また、クラッドモード光のうちｍ次のクラッドモー
ド光を回折格子２０４により基底モード光に変換するも
のとすれば、回折格子２０４の周期Λm は、 β0 − βcm ＝ ２π／Λm … (1) なる関係式を満たすものである。ここで、β0 は基底モ
ード光の伝搬定数であり、βcmはｍ次のクラッドモード
光の伝搬定数であり、πは円周率である。基底モード光
の伝搬定数β0 とクラッドモード光の伝搬定数βcmとの
差は一般に小さいので、回折格子２０４の周期Λm は数
百μｍ程度である。
【００２０】この回折格子２０４は、Ｇｅ（ゲルマニウ
ム）元素が添加された石英ガラスに所定波長の紫外光を
照射すると、照射された紫外光の強度に応じて屈折率が
大きくなることを利用して形成される。すなわち、光フ
ァイバ２０のコア部２０１にＧｅ元素を添加しておき、
その光ファイバ２０の光軸方向に干渉縞ができるように
外部から紫外光を照射することにより、その干渉縞の光
強度分布に応じた屈折率を有する回折格子２０４がコア
部２０１に形成される。したがって、干渉縞のパターン
すなわち紫外光の入射角度を適切に設定することによ
り、この回折格子２０４の周期Λm を、上記（１）式を
満たす所望値にすることができる。
ム）元素が添加された石英ガラスに所定波長の紫外光を
照射すると、照射された紫外光の強度に応じて屈折率が
大きくなることを利用して形成される。すなわち、光フ
ァイバ２０のコア部２０１にＧｅ元素を添加しておき、
その光ファイバ２０の光軸方向に干渉縞ができるように
外部から紫外光を照射することにより、その干渉縞の光
強度分布に応じた屈折率を有する回折格子２０４がコア
部２０１に形成される。したがって、干渉縞のパターン
すなわち紫外光の入射角度を適切に設定することによ
り、この回折格子２０４の周期Λm を、上記（１）式を
満たす所望値にすることができる。
【００２１】この光ファイバ結合系は以下のように作用
する。半導体レーザ１０の活性領域１０１に電流が注入
されることにより、出射端１０５から自由空間に向けて
所定の拡がり角でレーザ光が出射され、このレーザ光
は、光ファイバ２０の入射端２０３に入射する。入射端
２０３に入射したレーザ光のうち、一部は伝搬モード光
として光ファイバ２０を伝搬するが、大部分はクラッド
モード光となる。このクラッドモード光が回折格子２０
４が形成されている領域まで達すると、クラッドモード
光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光は、
回折格子２０４により同方向に伝搬する伝搬モード光に
変換され、光ファイバ２０を伝搬して行く。
する。半導体レーザ１０の活性領域１０１に電流が注入
されることにより、出射端１０５から自由空間に向けて
所定の拡がり角でレーザ光が出射され、このレーザ光
は、光ファイバ２０の入射端２０３に入射する。入射端
２０３に入射したレーザ光のうち、一部は伝搬モード光
として光ファイバ２０を伝搬するが、大部分はクラッド
モード光となる。このクラッドモード光が回折格子２０
４が形成されている領域まで達すると、クラッドモード
光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光は、
回折格子２０４により同方向に伝搬する伝搬モード光に
変換され、光ファイバ２０を伝搬して行く。
【００２２】このように、半導体レーザ１０から出射さ
れたレーザ光を光ファイバ２０の入射端２０３の広い面
で受光することとし、光ファイバ２０の回折格子２０４
によりクラッドモード光を同方向に伝搬する伝搬モード
光に変換する構成にしたので、半導体レーザ１０から出
射されたレーザ光を高効率に光ファイバ２０に伝搬モー
ド光として伝搬させることができる。また、半導体レー
ザ１０と光ファイバ２０との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２０の入射端２０３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
れたレーザ光を光ファイバ２０の入射端２０３の広い面
で受光することとし、光ファイバ２０の回折格子２０４
によりクラッドモード光を同方向に伝搬する伝搬モード
光に変換する構成にしたので、半導体レーザ１０から出
射されたレーザ光を高効率に光ファイバ２０に伝搬モー
ド光として伝搬させることができる。また、半導体レー
ザ１０と光ファイバ２０との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２０の入射端２０３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
【００２３】（第２の実施形態）次に、第２の実施形態
について説明する。図２は、第２の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ１０と光ファイバ２１とを備えて構成
されている。本実施形態に係る光ファイバ結合系におけ
る半導体レーザ１０は、第１の実施形態におけるものと
同様のものである。一方、本実施形態における光ファイ
バ２１は、第１の実施形態における光ファイバ２０と比
べて、複数（図２では２つ）の回折格子が形成されてい
る点が異なる。
について説明する。図２は、第２の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ１０と光ファイバ２１とを備えて構成
されている。本実施形態に係る光ファイバ結合系におけ
る半導体レーザ１０は、第１の実施形態におけるものと
同様のものである。一方、本実施形態における光ファイ
バ２１は、第１の実施形態における光ファイバ２０と比
べて、複数（図２では２つ）の回折格子が形成されてい
る点が異なる。
【００２４】光ファイバ２１は、コア部２１１とその周
囲に屈折率の低いクラッド部２１２とが同心円状に形成
された細径の線材であり、この光ファイバ２１の入射端
２１３の近傍のコア部２１１には、回折格子２１４およ
び２１５が形成されている。この回折格子２１４および
２１５それぞれは、互いに異なる次数のクラッドモード
光それぞれを同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
ためのものである。
囲に屈折率の低いクラッド部２１２とが同心円状に形成
された細径の線材であり、この光ファイバ２１の入射端
２１３の近傍のコア部２１１には、回折格子２１４およ
び２１５が形成されている。この回折格子２１４および
２１５それぞれは、互いに異なる次数のクラッドモード
光それぞれを同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
ためのものである。
【００２５】すなわち、光ファイバ２１がシングルモー
ド光ファイバであるとして伝搬モード光が基底モード光
のみであるとし、また、クラッドモード光のうちｍ次の
クラッドモード光を回折格子２１４により基底モード光
に変換するものとすれば、回折格子２１４の周期Λm は
前述の（１）式を満たすものであり、また、ｎ次のクラ
ッドモード光を回折格子２１５により基底モード光に変
換するものとすれば、回折格子２１５周期Λn は、 β0 − βcn ＝ ２π／Λn … (2) なる関係式を満たすものである。ここで、β0 は基底モ
ード光の伝搬定数であり、βcmはｍ次のクラッドモード
光の伝搬定数であり、βcnはｎ次のクラッドモード光の
伝搬定数であり、πは円周率であり、ｍとｎとは異なる
値である。なお、次数が異なるとクラッドモード光の伝
搬定数も異なるので、回折格子２１４の周期Λm と回折
格子２１５の周期Λn とは互いに異なる。
ド光ファイバであるとして伝搬モード光が基底モード光
のみであるとし、また、クラッドモード光のうちｍ次の
クラッドモード光を回折格子２１４により基底モード光
に変換するものとすれば、回折格子２１４の周期Λm は
前述の（１）式を満たすものであり、また、ｎ次のクラ
ッドモード光を回折格子２１５により基底モード光に変
換するものとすれば、回折格子２１５周期Λn は、 β0 − βcn ＝ ２π／Λn … (2) なる関係式を満たすものである。ここで、β0 は基底モ
ード光の伝搬定数であり、βcmはｍ次のクラッドモード
光の伝搬定数であり、βcnはｎ次のクラッドモード光の
伝搬定数であり、πは円周率であり、ｍとｎとは異なる
値である。なお、次数が異なるとクラッドモード光の伝
搬定数も異なるので、回折格子２１４の周期Λm と回折
格子２１５の周期Λn とは互いに異なる。
【００２６】この光ファイバ結合系は以下のように作用
する。半導体レーザ１０の活性領域１０１に電流が注入
されることにより、出射端１０５から自由空間に向けて
所定の拡がり角でレーザ光が出射され、このレーザ光
は、光ファイバ２１の入射端２１３に入射する。入射端
２１３に入射したレーザ光のうち、一部は伝搬モード光
として光ファイバ２１を伝搬するが、大部分はクラッド
モード光となる。このクラッドモード光のうち（１）式
を満たすｍ次のクラッドモード光は、回折格子２１４が
形成されている領域まで達すると、その回折格子２１４
により同方向に伝搬する伝搬モード光に変換され光ファ
イバ２１を伝搬して行く。一方、クラッドモード光のう
ち（２）式を満たすｎ次のクラッドモード光は、回折格
子２１４が形成されている領域まで達しても、（１）式
を満たさないので伝搬モード光に変換されることなく、
そのまま通過する。しかし、その後、このｎ次のクラッ
ドモード光は、回折格子２１５が形成されている領域ま
で達すると、その回折格子２１５により同方向に伝搬す
る伝搬モード光に変換され光ファイバ２１を伝搬してい
く。
する。半導体レーザ１０の活性領域１０１に電流が注入
されることにより、出射端１０５から自由空間に向けて
所定の拡がり角でレーザ光が出射され、このレーザ光
は、光ファイバ２１の入射端２１３に入射する。入射端
２１３に入射したレーザ光のうち、一部は伝搬モード光
として光ファイバ２１を伝搬するが、大部分はクラッド
モード光となる。このクラッドモード光のうち（１）式
を満たすｍ次のクラッドモード光は、回折格子２１４が
形成されている領域まで達すると、その回折格子２１４
により同方向に伝搬する伝搬モード光に変換され光ファ
イバ２１を伝搬して行く。一方、クラッドモード光のう
ち（２）式を満たすｎ次のクラッドモード光は、回折格
子２１４が形成されている領域まで達しても、（１）式
を満たさないので伝搬モード光に変換されることなく、
そのまま通過する。しかし、その後、このｎ次のクラッ
ドモード光は、回折格子２１５が形成されている領域ま
で達すると、その回折格子２１５により同方向に伝搬す
る伝搬モード光に変換され光ファイバ２１を伝搬してい
く。
【００２７】このように、半導体レーザ１０から出射さ
れたレーザ光を光ファイバ２１の入射端２１３の広い面
で受光することとし、光ファイバ２１の互いに周期の異
なる回折格子２１４および２１５それぞれによりクラッ
ドモード光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
構成にしたので、前述の第１の実施形態の場合に比較し
て、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光を更に高
効率に光ファイバ２１に伝搬モード光として伝搬させる
ことができる。
れたレーザ光を光ファイバ２１の入射端２１３の広い面
で受光することとし、光ファイバ２１の互いに周期の異
なる回折格子２１４および２１５それぞれによりクラッ
ドモード光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
構成にしたので、前述の第１の実施形態の場合に比較し
て、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光を更に高
効率に光ファイバ２１に伝搬モード光として伝搬させる
ことができる。
【００２８】なお、本実施形態に係る光ファイバ結合系
は、互いに異なる周期の２つの回折格子を光ファイバに
形成したものであるが、回折格子の個数は２に限られる
ことはなく、３以上であってもよい。この場合、それぞ
れの回折格子の周期それぞれは、各次数のクラッドモー
ド光の伝搬定数それぞれについて、（１）式および
（２）式と同様の関係式を満たす必要がある。また、格
子間隔が光ファイバ光軸方向に連続的に変化する回折格
子であってもよい。
は、互いに異なる周期の２つの回折格子を光ファイバに
形成したものであるが、回折格子の個数は２に限られる
ことはなく、３以上であってもよい。この場合、それぞ
れの回折格子の周期それぞれは、各次数のクラッドモー
ド光の伝搬定数それぞれについて、（１）式および
（２）式と同様の関係式を満たす必要がある。また、格
子間隔が光ファイバ光軸方向に連続的に変化する回折格
子であってもよい。
【００２９】（第３の実施形態）次に、第３の実施形態
について説明する。図３は、第３の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ１０と光ファイバ２２とを備えて構成
されている。本実施形態に係る光ファイバ結合系におけ
る半導体レーザ１０は、第１の実施形態におけるものと
同様のものである。一方、本実施形態における光ファイ
バ２２は、第１の実施形態における光ファイバ２０と比
べて、回折格子２２４がコア部２２１だけでなくクラッ
ド部２２２にも及んで形成されている点が異なる。
について説明する。図３は、第３の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体レーザ１０と光ファイバ２２とを備えて構成
されている。本実施形態に係る光ファイバ結合系におけ
る半導体レーザ１０は、第１の実施形態におけるものと
同様のものである。一方、本実施形態における光ファイ
バ２２は、第１の実施形態における光ファイバ２０と比
べて、回折格子２２４がコア部２２１だけでなくクラッ
ド部２２２にも及んで形成されている点が異なる。
【００３０】この光ファイバ２２は、コア部２２１だけ
でなくクラッド部２２２にもＧｅ元素を添加しておき、
その光ファイバ２２の光軸方向に干渉縞ができるように
外部から紫外光を照射することにより、その干渉縞の光
強度分布に応じた屈折率を有する回折格子２２４がコア
部２２１およびクラッド部２２２に形成される。
でなくクラッド部２２２にもＧｅ元素を添加しておき、
その光ファイバ２２の光軸方向に干渉縞ができるように
外部から紫外光を照射することにより、その干渉縞の光
強度分布に応じた屈折率を有する回折格子２２４がコア
部２２１およびクラッド部２２２に形成される。
【００３１】本実施形態に係る光ファイバ結合系も、第
１の実施形態と同様に作用する。すなわち、半導体レー
ザ１０の出射端１０５から出射されたレーザ光は、光フ
ァイバ２２の入射端２２３に入射して、大部分はクラッ
ドモード光となる。このクラッドモード光が回折格子２
２４が形成されている領域まで達すると、クラッドモー
ド光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光
は、回折格子２２４により同方向に伝搬する伝搬モード
光に変換され、光ファイバ２２を伝搬して行く。
１の実施形態と同様に作用する。すなわち、半導体レー
ザ１０の出射端１０５から出射されたレーザ光は、光フ
ァイバ２２の入射端２２３に入射して、大部分はクラッ
ドモード光となる。このクラッドモード光が回折格子２
２４が形成されている領域まで達すると、クラッドモー
ド光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光
は、回折格子２２４により同方向に伝搬する伝搬モード
光に変換され、光ファイバ２２を伝搬して行く。
【００３２】本実施形態では、回折格子２２４における
クラッドモード光から伝搬モード光への変換の効率は、
回折格子２２４がコア部２２１およびクラッド部２２２
の双方に形成されているので、第１の実施形態の場合と
比較して高い。
クラッドモード光から伝搬モード光への変換の効率は、
回折格子２２４がコア部２２１およびクラッド部２２２
の双方に形成されているので、第１の実施形態の場合と
比較して高い。
【００３３】（第４の実施形態）次に、第４の実施形態
について説明する。図４は、第４の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体発光素子１１と光ファイバ２３とを備えて構
成されている。
について説明する。図４は、第４の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、半導体発光素子１１と光ファイバ２３とを備えて構
成されている。
【００３４】半導体発光素子１１は、光の発生および増
幅を行う活性領域１１１と、その活性領域１１１よりも
屈折率が小さいクラッド層１１２および１１３とが積層
されており、また、一方の端面である反射端１１４は、
光を略全反射するものであり、他方の端面である出射端
１１５は、低反射処理が施されていて光を殆ど透過させ
るものであり、反射端１１４と出射端１１５とは互いに
平行とするか、または、出射端１１５を活性領域１１１
に対して斜めとしてもよい。このような半導体発光素子
１１の活性領域１１１に電流が注入されると光が発生
し、その光は、出射端１１５から外部へ出射される。ま
た、光が外部から出射端１１５を経て活性領域１１１内
に入射すると、その光が反射端１１４と出射端１１５と
の間で活性領域１１１内を往復する間に誘導放出が起こ
る。
幅を行う活性領域１１１と、その活性領域１１１よりも
屈折率が小さいクラッド層１１２および１１３とが積層
されており、また、一方の端面である反射端１１４は、
光を略全反射するものであり、他方の端面である出射端
１１５は、低反射処理が施されていて光を殆ど透過させ
るものであり、反射端１１４と出射端１１５とは互いに
平行とするか、または、出射端１１５を活性領域１１１
に対して斜めとしてもよい。このような半導体発光素子
１１の活性領域１１１に電流が注入されると光が発生
し、その光は、出射端１１５から外部へ出射される。ま
た、光が外部から出射端１１５を経て活性領域１１１内
に入射すると、その光が反射端１１４と出射端１１５と
の間で活性領域１１１内を往復する間に誘導放出が起こ
る。
【００３５】この半導体発光素子１１の出射端１１５か
ら出射された光は、所定の拡がり角で拡がって自由空間
に出射され、光ファイバ２３の入射端２３３に入射す
る。光ファイバ２３は、コア部２３１とその周囲に屈折
率の低いクラッド部２３２とが同心円状に形成された細
径の線材であって、そのコア部２３１とクラッド部２３
２との境界面で全反射しながら光をコア部２３１内に伝
搬させるものである。また、この光ファイバ２３の入射
端２３３の近傍のコア部２３１には、入射端２３３に近
い方から順に変換用回折格子２３４および反射用回折格
子２３５が形成されている。これら変換用回折格子２３
４および反射用回折格子２３５も、第１の実施形態で説
明した方法と同様にして形成される。
ら出射された光は、所定の拡がり角で拡がって自由空間
に出射され、光ファイバ２３の入射端２３３に入射す
る。光ファイバ２３は、コア部２３１とその周囲に屈折
率の低いクラッド部２３２とが同心円状に形成された細
径の線材であって、そのコア部２３１とクラッド部２３
２との境界面で全反射しながら光をコア部２３１内に伝
搬させるものである。また、この光ファイバ２３の入射
端２３３の近傍のコア部２３１には、入射端２３３に近
い方から順に変換用回折格子２３４および反射用回折格
子２３５が形成されている。これら変換用回折格子２３
４および反射用回折格子２３５も、第１の実施形態で説
明した方法と同様にして形成される。
【００３６】この変換用回折格子２３４は、クラッドモ
ード光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するとと
もに、伝搬モード光を同方向に伝搬するクラッドモード
光に変換するためのものである。光ファイバ２３がシン
グルモード光ファイバであるとして伝搬モード光が基底
モード光のみであるとし、また、クラッドモード光のう
ちｍ次のクラッドモード光と基底モード光との間で相互
に変換するものとすれば、変換用回折格子２３４の周期
Λm は、上記（１）式を満たすものである。
ード光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するとと
もに、伝搬モード光を同方向に伝搬するクラッドモード
光に変換するためのものである。光ファイバ２３がシン
グルモード光ファイバであるとして伝搬モード光が基底
モード光のみであるとし、また、クラッドモード光のう
ちｍ次のクラッドモード光と基底モード光との間で相互
に変換するものとすれば、変換用回折格子２３４の周期
Λm は、上記（１）式を満たすものである。
【００３７】一方、反射用回折格子２３５は、変換用回
折格子２３４により変換されて生成された伝搬モード光
の一部を反射させ残部を透過させるためのものである。
この反射用回折格子２３５の周期ΛB は、伝搬定数β0
の基底モード光をブラッグ回折する条件式： β0 ＝ π／ΛB … (3) で表される。この反射用回折格子２３５の周期ΛB は、
変換用回折格子２３４の周期Λm と比べて短周期であ
り、光の波長の半分の程度である。
折格子２３４により変換されて生成された伝搬モード光
の一部を反射させ残部を透過させるためのものである。
この反射用回折格子２３５の周期ΛB は、伝搬定数β0
の基底モード光をブラッグ回折する条件式： β0 ＝ π／ΛB … (3) で表される。この反射用回折格子２３５の周期ΛB は、
変換用回折格子２３４の周期Λm と比べて短周期であ
り、光の波長の半分の程度である。
【００３８】この光ファイバ結合系は以下のように作用
する。半導体発光素子１１の活性領域１１１に電流が注
入されることにより生じた光は、出射端１１５から自由
空間に向けて所定の拡がり角で出射され、この光は、光
ファイバ２３の入射端２３３に入射する。入射端２３３
に入射した光のうち、一部は伝搬モード光として光ファ
イバ２３を伝搬するが、大部分はクラッドモード光とな
る。
する。半導体発光素子１１の活性領域１１１に電流が注
入されることにより生じた光は、出射端１１５から自由
空間に向けて所定の拡がり角で出射され、この光は、光
ファイバ２３の入射端２３３に入射する。入射端２３３
に入射した光のうち、一部は伝搬モード光として光ファ
イバ２３を伝搬するが、大部分はクラッドモード光とな
る。
【００３９】このクラッドモード光が変換用回折格子２
３４が形成されている領域まで達すると、クラッドモー
ド光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光
は、変換用回折格子２３４により同方向に伝搬する伝搬
モード光に変換され、光ファイバ２３を伝搬して行く。
そして、この伝搬モード光が反射用回折格子２３５が形
成されている領域まで達すると、（３）式を満たす伝搬
モード光は、反射用回折格子２３５により一部が反射さ
れる。
３４が形成されている領域まで達すると、クラッドモー
ド光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモード光
は、変換用回折格子２３４により同方向に伝搬する伝搬
モード光に変換され、光ファイバ２３を伝搬して行く。
そして、この伝搬モード光が反射用回折格子２３５が形
成されている領域まで達すると、（３）式を満たす伝搬
モード光は、反射用回折格子２３５により一部が反射さ
れる。
【００４０】この反射用回折格子２３５により反射され
た伝搬モード光は、反対方向に進んで反射用回折格子２
３４に達して、ｍ次のクラッドモード光に変換され、そ
のｍ次のクラッドモード光は、光ファイバ２３の入射端
２３３から外部へ出射し、半導体発光素子１１の出射端
１１５から活性領域１１１内に入射する。そして、その
光が活性領域１１１内において反射端１１４で反射され
て往復する間に誘導放出が起こる。
た伝搬モード光は、反対方向に進んで反射用回折格子２
３４に達して、ｍ次のクラッドモード光に変換され、そ
のｍ次のクラッドモード光は、光ファイバ２３の入射端
２３３から外部へ出射し、半導体発光素子１１の出射端
１１５から活性領域１１１内に入射する。そして、その
光が活性領域１１１内において反射端１１４で反射され
て往復する間に誘導放出が起こる。
【００４１】このように、半導体発光素子１１の反射端
１１４と光ファイバ２３の反射用回折格子２３５との間
にファブリベロー型の共振器が構成されるとともに、半
導体発光素子１１の活性領域１１１において光の発生と
増幅が行われるので、レーザ発振器が構成されることに
なる。反射用回折格子２３５から出射されるレーザ光の
波長は、半導体発光素子１１において発生する光の波長
スペクトルおよびファブリペロー型共振器の共振器長か
ら決まるのみならず、反射用回折格子２３５におけるブ
ラッグ回折の条件式である上記（３）式をも満たすもの
である。
１１４と光ファイバ２３の反射用回折格子２３５との間
にファブリベロー型の共振器が構成されるとともに、半
導体発光素子１１の活性領域１１１において光の発生と
増幅が行われるので、レーザ発振器が構成されることに
なる。反射用回折格子２３５から出射されるレーザ光の
波長は、半導体発光素子１１において発生する光の波長
スペクトルおよびファブリペロー型共振器の共振器長か
ら決まるのみならず、反射用回折格子２３５におけるブ
ラッグ回折の条件式である上記（３）式をも満たすもの
である。
【００４２】このように、半導体発光素子１１および光
ファイバ２３により構成されるレーザ発振器において、
半導体発光素子１１と光ファイバ２３との間の光結合
が、光ファイバ２３に形成された変換用回折格子２３４
により高効率に行われるので、効率のよいレーザ発振が
可能となる。
ファイバ２３により構成されるレーザ発振器において、
半導体発光素子１１と光ファイバ２３との間の光結合
が、光ファイバ２３に形成された変換用回折格子２３４
により高効率に行われるので、効率のよいレーザ発振が
可能となる。
【００４３】（第５の実施形態）次に、第５の実施形態
について説明する。図５は、第５の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、光ファイバ２４と光導波路１２と光ファイバ２５と
を備えて構成される。
について説明する。図５は、第５の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、光ファイバ２４と光導波路１２と光ファイバ２５と
を備えて構成される。
【００４４】光ファイバ２４は、コア部２４１とその周
囲に屈折率の低いクラッド部２４２とが同心円状に形成
された細径の線材であって、そのコア部２４１とクラッ
ド部２４２との境界面で全反射しながら光をコア部２４
１内に伝搬させるものである。また、光導波路１２は、
平板状またはストライプ状のコア部１２１が屈折率の低
いクラッド部１２２および１２３に囲まれた２次元また
は３次元の光導波路であって、そのコア部１２１とクラ
ッド部１２２，１２３との境界面で全反射しながら光を
コア部１２１内に伝搬させるものである。
囲に屈折率の低いクラッド部２４２とが同心円状に形成
された細径の線材であって、そのコア部２４１とクラッ
ド部２４２との境界面で全反射しながら光をコア部２４
１内に伝搬させるものである。また、光導波路１２は、
平板状またはストライプ状のコア部１２１が屈折率の低
いクラッド部１２２および１２３に囲まれた２次元また
は３次元の光導波路であって、そのコア部１２１とクラ
ッド部１２２，１２３との境界面で全反射しながら光を
コア部１２１内に伝搬させるものである。
【００４５】光ファイバ２４の出射端２４３と光導波路
１２の入射端１２４とは密着接続しており、光ファイバ
２４のコア部２４１内を伝搬してきて出射端２４３に達
した伝搬モード光は、直ちに入射端１２４から光導波路
１２に入射して、光導波路１２のコア部１２１を伝搬す
る光となる。そして、その伝搬光は、光導波路１２の出
射端１２５に達して、その出射端１２５から自由空間に
向けて出射される。
１２の入射端１２４とは密着接続しており、光ファイバ
２４のコア部２４１内を伝搬してきて出射端２４３に達
した伝搬モード光は、直ちに入射端１２４から光導波路
１２に入射して、光導波路１２のコア部１２１を伝搬す
る光となる。そして、その伝搬光は、光導波路１２の出
射端１２５に達して、その出射端１２５から自由空間に
向けて出射される。
【００４６】この光導波路１２の出射端１２５から出射
された光は、所定の拡がり角で拡がって自由空間に出射
され、光ファイバ２５の入射端２５３に入射する。光フ
ァイバ２５は、コア部２５１とその周囲に屈折率の低い
クラッド部２５２とが同心円状に形成された細径の線材
であって、そのコア部２５１とクラッド部２５２との境
界面で全反射しながら光をコア部２５１内に伝搬させる
ものである。また、この光ファイバ２５の入射端２５３
の近傍のコア部２５１には、回折格子２５４が形成され
ている。この光ファイバ２５は、第１の実施形態におけ
る光ファイバ２０と同様のものであり、同様の作用を奏
する。
された光は、所定の拡がり角で拡がって自由空間に出射
され、光ファイバ２５の入射端２５３に入射する。光フ
ァイバ２５は、コア部２５１とその周囲に屈折率の低い
クラッド部２５２とが同心円状に形成された細径の線材
であって、そのコア部２５１とクラッド部２５２との境
界面で全反射しながら光をコア部２５１内に伝搬させる
ものである。また、この光ファイバ２５の入射端２５３
の近傍のコア部２５１には、回折格子２５４が形成され
ている。この光ファイバ２５は、第１の実施形態におけ
る光ファイバ２０と同様のものであり、同様の作用を奏
する。
【００４７】この光ファイバ結合系では、光ファイバ２
４から光導波路１２へと伝搬した光は、光導波路１２の
出射端１２５から自由空間に向けて所定の拡がり角で出
射され、その光は、光ファイバ２５の入射端２５３に入
射する。入射端２５３に入射した光のうち、一部は伝搬
モード光として光ファイバ２５を伝搬するが、大部分は
クラッドモード光となる。このクラッドモード光が回折
格子２５４が形成されている領域まで達すると、クラッ
ドモード光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモー
ド光は、回折格子２５４により同方向に伝搬する伝搬モ
ード光に変換され、光ファイバ２５を伝搬して行く。
４から光導波路１２へと伝搬した光は、光導波路１２の
出射端１２５から自由空間に向けて所定の拡がり角で出
射され、その光は、光ファイバ２５の入射端２５３に入
射する。入射端２５３に入射した光のうち、一部は伝搬
モード光として光ファイバ２５を伝搬するが、大部分は
クラッドモード光となる。このクラッドモード光が回折
格子２５４が形成されている領域まで達すると、クラッ
ドモード光のうち（１）式を満たすｍ次のクラッドモー
ド光は、回折格子２５４により同方向に伝搬する伝搬モ
ード光に変換され、光ファイバ２５を伝搬して行く。
【００４８】このように、本実施形態に係る光ファイバ
結合系においても、第１の実施形態の場合と同様に、光
導波路１２から出射された光を光ファイバ２５の入射端
２５３の広い面で受光することとし、光ファイバ２５の
回折格子２５４によりクラッドモード光を同方向に伝搬
する伝搬モード光に変換する構成にしたので、光導波路
１２から出射された光を高効率に光ファイバ２５に伝搬
モード光として伝搬させることができる。また、光導波
路１２と光ファイバ２５との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２５の入射端２５３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
結合系においても、第１の実施形態の場合と同様に、光
導波路１２から出射された光を光ファイバ２５の入射端
２５３の広い面で受光することとし、光ファイバ２５の
回折格子２５４によりクラッドモード光を同方向に伝搬
する伝搬モード光に変換する構成にしたので、光導波路
１２から出射された光を高効率に光ファイバ２５に伝搬
モード光として伝搬させることができる。また、光導波
路１２と光ファイバ２５との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２５の入射端２５３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
【００４９】（第６の実施形態）次に、第６の実施形態
について説明する。図６は、第６の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、光ファイバ２６と光導波路１３と光ファイバ２７と
を備えて構成される。
について説明する。図６は、第６の実施形態に係る光フ
ァイバ結合系の模式図である。この光ファイバ結合系
は、光ファイバ２６と光導波路１３と光ファイバ２７と
を備えて構成される。
【００５０】光ファイバ２６は、コア部２６１とその周
囲に屈折率の低いクラッド部２６２とが同心円状に形成
された細径の線材であって、そのコア部２６１とクラッ
ド部２６２との境界面で全反射しながら光をコア部２６
１内に伝搬させるものである。この光ファイバ２６を伝
搬してきた光は、出射端２６３に達すると、その出射端
２６３から所定の拡がり角で拡がって自由空間に出射さ
れ、光導波路１３の入射端１３４に入射する。
囲に屈折率の低いクラッド部２６２とが同心円状に形成
された細径の線材であって、そのコア部２６１とクラッ
ド部２６２との境界面で全反射しながら光をコア部２６
１内に伝搬させるものである。この光ファイバ２６を伝
搬してきた光は、出射端２６３に達すると、その出射端
２６３から所定の拡がり角で拡がって自由空間に出射さ
れ、光導波路１３の入射端１３４に入射する。
【００５１】光導波路１３は、平板状またはストライプ
状のコア部１３１が屈折率の低いクラッド部１３２およ
び１３３に囲まれた２次元または３次元の光導波路であ
って、そのコア部１３１とクラッド部１３２，１３３と
の境界面で全反射しながら光をコア部１３１内に伝搬さ
せるものである。また、この光導波路１３の入射端１３
４の近傍のコア部１３１には、回折格子１３６が形成さ
れている。この回折格子１３６は、光ファイバの入射端
近傍に形成された回折格子と同様に、クラッドモード光
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するものであ
り、また、光ファイバの回折格子の形成方法と同様の方
法で形成される。
状のコア部１３１が屈折率の低いクラッド部１３２およ
び１３３に囲まれた２次元または３次元の光導波路であ
って、そのコア部１３１とクラッド部１３２，１３３と
の境界面で全反射しながら光をコア部１３１内に伝搬さ
せるものである。また、この光導波路１３の入射端１３
４の近傍のコア部１３１には、回折格子１３６が形成さ
れている。この回折格子１３６は、光ファイバの入射端
近傍に形成された回折格子と同様に、クラッドモード光
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換するものであ
り、また、光ファイバの回折格子の形成方法と同様の方
法で形成される。
【００５２】光導波路１３の回折格子１３６において伝
搬モード光に変換された光は、コア部１３１を伝搬して
出射端１３５に達し、その出射端１３５から所定の拡が
り角で拡がって自由空間に向けて出射され、光ファイバ
２７の入射端２７３に入射する。光ファイバ２７は、コ
ア部２７１とその周囲に屈折率の低いクラッド部２７２
とが同心円状に形成された細径の線材であって、そのコ
ア部２７１とクラッド部２７２との境界面で全反射しな
がら光をコア部２７１内に伝搬させるものである。ま
た、この光ファイバ２７の入射端２７３の近傍のコア部
２７１には、回折格子２７４が形成されている。この光
ファイバ２７は、第１の実施形態における光ファイバ２
０と同様のものであり、同様の作用を奏する。
搬モード光に変換された光は、コア部１３１を伝搬して
出射端１３５に達し、その出射端１３５から所定の拡が
り角で拡がって自由空間に向けて出射され、光ファイバ
２７の入射端２７３に入射する。光ファイバ２７は、コ
ア部２７１とその周囲に屈折率の低いクラッド部２７２
とが同心円状に形成された細径の線材であって、そのコ
ア部２７１とクラッド部２７２との境界面で全反射しな
がら光をコア部２７１内に伝搬させるものである。ま
た、この光ファイバ２７の入射端２７３の近傍のコア部
２７１には、回折格子２７４が形成されている。この光
ファイバ２７は、第１の実施形態における光ファイバ２
０と同様のものであり、同様の作用を奏する。
【００５３】この光ファイバ結合系では、光ファイバ２
６を伝搬してきた光は、その出射端２６３から所定の拡
がり角で拡がって自由空間に出射され、光導波路１３の
入射端１３４に入射する。光導波路１３の入射端１３４
に入射した光のうち、一部は伝搬モード光として光導波
路１３を伝搬するが、大部分はクラッドモード光とな
る。このクラッドモード光が回折格子１３６が形成され
ている領域まで達すると、クラッドモード光のうちで
（１）式と同様の条件を満たすクラッドモード光は、回
折格子１３６により同方向に伝搬する伝搬モード光に変
換され、光導波路１３を伝搬して行く。そして、光導波
路１３を伝搬した光は、その出射端１３５から自由空間
に向けて所定の拡がり角で出射され、その光は、光ファ
イバ２７の入射端２７３に入射する。入射端２７３に入
射した光のうち、一部は伝搬モード光として光ファイバ
２７を伝搬するが、大部分はクラッドモード光となる。
このクラッドモード光が回折格子２７４が形成されてい
る領域まで達すると、クラッドモード光のうち（１）式
を満たすｍ次のクラッドモード光は、回折格子２７４に
より同方向に伝搬する伝搬モード光に変換され、光ファ
イバ２７を伝搬して行く。
６を伝搬してきた光は、その出射端２６３から所定の拡
がり角で拡がって自由空間に出射され、光導波路１３の
入射端１３４に入射する。光導波路１３の入射端１３４
に入射した光のうち、一部は伝搬モード光として光導波
路１３を伝搬するが、大部分はクラッドモード光とな
る。このクラッドモード光が回折格子１３６が形成され
ている領域まで達すると、クラッドモード光のうちで
（１）式と同様の条件を満たすクラッドモード光は、回
折格子１３６により同方向に伝搬する伝搬モード光に変
換され、光導波路１３を伝搬して行く。そして、光導波
路１３を伝搬した光は、その出射端１３５から自由空間
に向けて所定の拡がり角で出射され、その光は、光ファ
イバ２７の入射端２７３に入射する。入射端２７３に入
射した光のうち、一部は伝搬モード光として光ファイバ
２７を伝搬するが、大部分はクラッドモード光となる。
このクラッドモード光が回折格子２７４が形成されてい
る領域まで達すると、クラッドモード光のうち（１）式
を満たすｍ次のクラッドモード光は、回折格子２７４に
より同方向に伝搬する伝搬モード光に変換され、光ファ
イバ２７を伝搬して行く。
【００５４】このように、本実施形態に係る光ファイバ
結合系においては、光ファイバ２６から出射された光を
光導波路１３の入射端１３４の広い面で受光することと
し、光導波路１３の回折格子１３６によりクラッドモー
ド光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する構成に
したので、光ファイバ２６から出射された光を高効率に
光導波路１３に伝搬モード光として伝搬させることがで
きる。また、光導波路１３と光ファイバ２７との間の距
離の許容範囲が広いので調心が容易である。
結合系においては、光ファイバ２６から出射された光を
光導波路１３の入射端１３４の広い面で受光することと
し、光導波路１３の回折格子１３６によりクラッドモー
ド光を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する構成に
したので、光ファイバ２６から出射された光を高効率に
光導波路１３に伝搬モード光として伝搬させることがで
きる。また、光導波路１３と光ファイバ２７との間の距
離の許容範囲が広いので調心が容易である。
【００５５】また、第１の実施形態の場合と同様に、光
導波路１３から出射された光を光ファイバ２７の入射端
２７３の広い面で受光することとし、光ファイバ２７の
回折格子２７４によりクラッドモード光を同方向に伝搬
する伝搬モード光に変換する構成にしたので、光導波路
１３から出射された光を高効率に光ファイバ２７に伝搬
モード光として伝搬させることができる。また、光導波
路１３と光ファイバ２７との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２７の入射端２７３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
導波路１３から出射された光を光ファイバ２７の入射端
２７３の広い面で受光することとし、光ファイバ２７の
回折格子２７４によりクラッドモード光を同方向に伝搬
する伝搬モード光に変換する構成にしたので、光導波路
１３から出射された光を高効率に光ファイバ２７に伝搬
モード光として伝搬させることができる。また、光導波
路１３と光ファイバ２７との間の距離の許容範囲が広い
ので調心が容易であり、光ファイバ２７の入射端２７３
に特別の加工を施すことを要しないので、破損の危険性
が小さく、生産性に優れる。
【００５６】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、上記の各実
施形態において、半導体レーザ（半導体発光素子）と光
ファイバとの相対的位置関係を固定して一体成形して半
導体発光モジュールとしてもよいし、光導波路と光ファ
イバとの相対的位置関係を固定して一体成形して光導波
路モジュールとしてもよい。これら何れの場合において
も取り扱いが容易になる。
ではなく種々の変形が可能である。例えば、上記の各実
施形態において、半導体レーザ（半導体発光素子）と光
ファイバとの相対的位置関係を固定して一体成形して半
導体発光モジュールとしてもよいし、光導波路と光ファ
イバとの相対的位置関係を固定して一体成形して光導波
路モジュールとしてもよい。これら何れの場合において
も取り扱いが容易になる。
【００５７】また、第５の実施形態において、光ファイ
バ２５に複数の回折格子を形成してもよいし、回折格子
をコア部およびクラッド部の双方の領域に形成してもよ
い。
バ２５に複数の回折格子を形成してもよいし、回折格子
をコア部およびクラッド部の双方の領域に形成してもよ
い。
【００５８】同様に、第６の実施形態において、光導波
路１３および光ファイバ２７それぞれに複数の回折格子
を形成してもよいし、回折格子をコア部およびクラッド
部の双方の領域に形成してもよい。
路１３および光ファイバ２７それぞれに複数の回折格子
を形成してもよいし、回折格子をコア部およびクラッド
部の双方の領域に形成してもよい。
【００５９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、半導体発光素子または光導波路の出射端から自由
空間に向けて出射された光のうち、光ファイバの入射端
から入射してクラッドモード光になった光は、光ファイ
バの入射端近傍に形成された回折格子により同方向に伝
搬する伝搬モード光に変換されて、光ファイバを伝搬す
る。このように、半導体発光素子または光導波路から出
射された光を光ファイバの入射端の広い面で受光するこ
ととし、光ファイバの回折格子によりクラッドモード光
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する構成にした
ので、半導体発光素子または光導波路から出射された光
を高効率に光ファイバに伝搬モード光として伝搬させる
ことができる。また、半導体発光素子または光導波路と
光ファイバとの間の距離の許容範囲が広いので調心が容
易であり、光ファイバの入射端に特別の加工を施すこと
を要しないので、破損の危険性が小さく、生産性に優れ
る。
れば、半導体発光素子または光導波路の出射端から自由
空間に向けて出射された光のうち、光ファイバの入射端
から入射してクラッドモード光になった光は、光ファイ
バの入射端近傍に形成された回折格子により同方向に伝
搬する伝搬モード光に変換されて、光ファイバを伝搬す
る。このように、半導体発光素子または光導波路から出
射された光を光ファイバの入射端の広い面で受光するこ
ととし、光ファイバの回折格子によりクラッドモード光
を同方向に伝搬する伝搬モード光に変換する構成にした
ので、半導体発光素子または光導波路から出射された光
を高効率に光ファイバに伝搬モード光として伝搬させる
ことができる。また、半導体発光素子または光導波路と
光ファイバとの間の距離の許容範囲が広いので調心が容
易であり、光ファイバの入射端に特別の加工を施すこと
を要しないので、破損の危険性が小さく、生産性に優れ
る。
【００６０】また、互いに次数の異なる複数のクラッド
モード光それぞれを伝搬モード光に変換する複数の回折
格子それぞれが光ファイバに形成されている場合には、
複数の回折格子それぞれにおいて、その周期に応じた次
数のクラッドモード光それぞれが伝搬モード光に変換さ
れるので、伝搬モード光への変換効率が高い。また、回
折格子が光ファイバのコア部およびクラッド部の双方に
形成されている場合にも、クラッドモード光から伝搬モ
ード光への変換効率が高い。
モード光それぞれを伝搬モード光に変換する複数の回折
格子それぞれが光ファイバに形成されている場合には、
複数の回折格子それぞれにおいて、その周期に応じた次
数のクラッドモード光それぞれが伝搬モード光に変換さ
れるので、伝搬モード光への変換効率が高い。また、回
折格子が光ファイバのコア部およびクラッド部の双方に
形成されている場合にも、クラッドモード光から伝搬モ
ード光への変換効率が高い。
【００６１】また、半導体発光素子を、反射端と低反射
処理された出射端との間に光を発生するとともに増幅す
る活性領域を備えるものとし、光ファイバを、伝搬モー
ド光の一部を逆方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
反射用回折格子が更に形成されているものとすれば、半
導体発光素子の反射端と光ファイバの反射用回折格子と
によりファブリペロー型の共振器が構成される。これに
より得られるレーザ光は、その波長が反射用回折格子の
ブラッグ波長の発振波長であって、極めて単色性に優れ
たものとなる。
処理された出射端との間に光を発生するとともに増幅す
る活性領域を備えるものとし、光ファイバを、伝搬モー
ド光の一部を逆方向に伝搬する伝搬モード光に変換する
反射用回折格子が更に形成されているものとすれば、半
導体発光素子の反射端と光ファイバの反射用回折格子と
によりファブリペロー型の共振器が構成される。これに
より得られるレーザ光は、その波長が反射用回折格子の
ブラッグ波長の発振波長であって、極めて単色性に優れ
たものとなる。
【００６２】また、半導体発光素子または光導波路と光
ファイバとが一体に成形されてモジュール化されている
場合には、取り扱いが容易となる。
ファイバとが一体に成形されてモジュール化されている
場合には、取り扱いが容易となる。
【図１】第１の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図２】第２の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図３】第３の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図４】第４の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図５】第５の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図６】第６の実施形態に係る光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図７】第１の従来技術による光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図８】第２の従来技術による光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
【図９】第３の従来技術による光ファイバ結合系の模式
図である。
図である。
１０…半導体レーザ、１１…半導体発光素子、１２，１
３…光導波路、２０，２１，２２，２３，２４，２５，
２６，２７…光ファイバ。
３…光導波路、２０，２１，２２，２３，２４，２５，
２６，２７…光ファイバ。
Claims (7)
- 【請求項１】 出射端から自由空間に向けて光を出射す
る半導体発光素子と、 入射端に入射してクラッドモード光となった前記光を同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換する回折格子が前記
入射端近傍に形成された光ファイバと、 を備えることを特徴とする光ファイバ結合系。 - 【請求項２】 出射端から自由空間に向けて光を出射す
る光導波路と、 入射端に入射してクラッドモード光となった前記光を同
方向に伝搬する伝搬モード光に変換する回折格子が前記
入射端近傍に形成された光ファイバと、 を備えることを特徴とする光ファイバ結合系。 - 【請求項３】 前記光ファイバは、互いに次数の異なる
複数のクラッドモード光それぞれを伝搬モード光に変換
する複数の回折格子それぞれが形成されている、ことを
特徴とする請求項１または２記載の光ファイバ結合系。 - 【請求項４】 前記光ファイバは、前記回折格子がコア
部およびクラッド部の双方に形成されている、ことを特
徴とする請求項１または２記載の光ファイバ結合系。 - 【請求項５】 前記半導体発光素子は、反射端と低反射
処理された前記出射端との間に前記光を発生するととも
に増幅する活性領域を備え、 前記光ファイバは、前記伝搬モード光の一部を逆方向に
伝搬する伝搬モード光に変換する反射用回折格子が更に
形成されている、 ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ結合系。 - 【請求項６】 請求項１記載の光ファイバ結合系を備え
ることを特徴とする半導体発光モジュール。 - 【請求項７】 請求項２記載の光ファイバ結合系を備え
ることを特徴とする光導波路モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16791496A JP3713821B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 光ファイバ結合系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16791496A JP3713821B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 光ファイバ結合系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010375A true JPH1010375A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3713821B2 JP3713821B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=15858398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16791496A Expired - Fee Related JP3713821B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 光ファイバ結合系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3713821B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013083275A1 (de) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Jenoptik Laser Gmbh | Lichtleiter mit einer lichtleitfaser und einem modenstripper |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP16791496A patent/JP3713821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013083275A1 (de) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Jenoptik Laser Gmbh | Lichtleiter mit einer lichtleitfaser und einem modenstripper |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3713821B2 (ja) | 2005-11-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040212 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040408 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040628 |
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