JPH10123358A - 光結合器 - Google Patents

光結合器

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JPH10123358A
JPH10123358A JP8278358A JP27835896A JPH10123358A JP H10123358 A JPH10123358 A JP H10123358A JP 8278358 A JP8278358 A JP 8278358A JP 27835896 A JP27835896 A JP 27835896A JP H10123358 A JPH10123358 A JP H10123358A
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JP
Japan
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optical fiber
face
optical
axis
end surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP8278358A
Other languages
English (en)
Inventor
Keisuke Asami
圭助 浅見
Akinari Ito
昭成 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/262Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G02B6/327Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends with angled interfaces to reduce reflections

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 PDL及び結合損失を共に最小とすることが
でき、極めて優れた特性を有する光結合器を提供するこ
と。 【解決手段】 光ファイバ1は端面1aが軸に対して所
定の角度をもって形成される。屈折率分布レンズ2は光
ファイバ1から出射した光を平行光に変換し、光ファイ
バ1の端面1aの方向余弦方向に傾けて光を出射する。
屈折率分布レンズ3は屈折率分布レンズ2から出射した
平行光を集束する。光ファイバ4は端面4aが軸に対し
て所定の角度をもって形成され、屈折率分布レンズ3に
よって集束された光を端面4aに結合する。上記光ファ
イバ1の端面1a及び光ファイバ4の端面4aは無反射
コートが施され、光ファイバ1の端面1aの方向余弦と
光ファイバ4の端面4aの方向余弦とが180度の角度
をなすよう配される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合器に係り、
特に光ファイバと光ファイバとの間を光学的に結合する
光結合器に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの端面から出射した光を他の
光ファイバへ入射させるためには一般的に光結合器が用
いられる。この光結合器においては、光ファイバから出
射された光を損失なく、且つ光学的な雑音が発生するこ
となく他の光ファイバへ入射させることが重要である。
【0003】図3は、従来の光結合器の一例を示す側面
図である。図3において、1は断面が円形に形成された
光ファイバであり、その端面1aは光ファイバ1の軸に
垂直な面に対して所定の傾斜角θをもって形成されてお
り、端面1aの形状は楕円形である。この傾斜は、主と
して光ファイバ1中を伝播してきた光が端面1aにおい
て反射して、光ファイバ1中を反対方向に伝播するのを
防止するために設けられる。端面1aが傾斜しているた
め、端面1aから出射する光は出射方向がファイバ1の
軸からずれた方向となる。尚、本明細書中において「光
ファイバの軸」という語句は、光ファイバの中心軸を意
味する。
【0004】尚、以下の説明においては、端面1aの長
軸の一端を頂点1bと称する。また、本明細書中では、
端面1aの中心から端面1aの頂点1bへのベクトルの
余弦成分を端面1aの方向余弦と称し、後述する端面4
aの中心から端面4aの頂点4bへのベクトルの余弦成
分を端面4aの方向余弦と称する。
【0005】2は円筒形の形状を有し、中心軸2cが光
ファイバ1の軸から外れた位置に設定されるとともに、
端面2a及び端面2bが光ファイバ1の軸の延長線と略
直交するよう配置された屈折率分布レンズである。この
屈折率分布レンズ2は端面2aから入射した光を平行光
に変換して端面2bから出射する。3は屈折率分布レン
ズ2と同様の屈折率分布レンズであり、中心軸3cが光
ファイバ1の軸及び屈折率分布レンズ2の中心軸2cか
ら外れた位置に設定されるとともに、端面3aが屈折率
分布レンズ2の端面2bと対向するよう配置され、端面
3aから入射する平行光を球面波状に変換して後述する
光ファイバ4の端面4aに集束させる。
【0006】光ファイバ4は光ファイバ1と同様に断面
が円形であり、端面4aが光ファイバ4の軸に垂直な面
に対して所定の傾斜角θをもって形成されている。端面
4aの形状は端面1aの形状と同様に楕円形である。こ
の光ファイバ4は軸が光ファイバ1、屈折率分布レンズ
2の中心軸2c、及び屈折率分布レンズ3の中心軸3c
から外れた位置に設定されるとともに、端面4aが屈折
率分布レンズ3の端面3bと対向するよう配置されてお
り、端面3bとの距離は屈折率分布レンズ3の焦点距離
に応じて設定される。また、光ファイバ1の端面1aの
方向余弦と、光ファイバ4の端面4aの方向余弦とが直
交するよう配置される。
【0007】上記構成において、光ファイバ1中を伝播
してきた光は光ファイバ1のコア及びクラッドの屈折率
及び屈折率分布やコアの径によって定められる開口角を
もって端面1aから出射される。端面1aは光ファイバ
1の軸に垂直な面に対して所定の傾斜角θをもって形成
されているので上記開口角は光ファイバ1の軸に対して
対称ではなく端面1aの方向余弦方向にずれる。光ファ
イバ1の端面1aから出射された光は屈折率分布レンズ
2の端面2aから入射し平行光に変換されて端面2bか
ら出射される。端面2bから出射された平行光は屈折率
分布レンズ3の端面3aへ入射して集束され、端面3b
から出射される。端面3bから出射された光は光ファイ
バ4の端面4a上に焦点を結んで、光ファイバ4中へ入
射し、光ファイバ4中を伝播する。
【0008】従来の光結合器においては、前述したよう
に光ファイバ1の端面1を光ファイバ1の軸に垂直な面
に対して所定の傾斜角θをもって形成することにより、
出射光の出射方向を光ファイバ1の軸からずれた方向に
設定し、屈折率分布レンズ2の端面2a,2bにおける
反射光、及び光ファイバ3a,3bにおける反射光が光
ファイバ1へ戻らないようにして光雑音の発生を防止し
ている。以上説明した内容は、同出願人により出願され
ている(出願番号:特願平8−179639号)。
【0009】ところで、光ファイバ1の端面1a及び光
ファイバ4の端面4aがそれぞれ光ファイバ1及び光フ
ァイバ4の軸に垂直な面に対して所定の傾斜角θをもっ
て形成されているために、端面1a,4aにおける透過
率や反射率が偏波依存性を有し、従って端面1a,4a
における損失が偏波依存性を有する(以下、この損失を
PDLと称する)。前述したように、光ファイバ1の端
面1aの方向余弦と光ファイバ3の端面3aの方向余弦
とが直交をなすようにしたのは、光ファイバ1の端面1
aにおけるPDLと光ファイバ4の端面4aにおけるP
DLとを打ち消すためであり、光結合器全体の総合的な
PDLを低く抑えるためである。以上説明した内容は、
同出願人により出願されている(出願番号:特願平8−
162158号)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以下、PDLについて
補足説明を行う。光ファイバ1の端面1aと光ファイバ
4の端面4aとが図3に示された関係を有している場
合、光結合器全体としてのPDLは低く抑えられるが、
上記関係が図4や図5に示された場合にはPDLを低く
抑えることはできない。図4及び図5は従来の光結合器
の他の例を示す側面図であり、図3と共通する部分には
共通の符号を付し、その説明を省略する。
【0011】図4に示された従来の光結合器と図3に示
された従来の光結合器が異なる点は、図4では光ファイ
バ1の端面1aの方向余弦と光ファイバ4の端面4aの
方向余弦とが同一方向に設定されている点と、屈折率分
布レンズ3の屈折率分布レンズ2に対する位置、及び光
ファイバ4の屈折率分布レンズ3に対する位置が変更さ
れた点である。
【0012】上記のように屈折率分布レンズ2、屈折率
分布レンズ3、及び光ファイバ4の位置を変更したの
は、光ファイバ4の端面4aの方向余弦の方向が変更さ
れたために、光ファイバ4における光結合を最大にする
ためである。この構成では、屈折率分布レンズ2によっ
て変換された平行光が屈折率分布レンズ3によって集束
される際、屈折や収差が大きくなり光ファイバ4の端面
4aにおける結合損失が増大するという問題がある。
【0013】また、図5に示された従来の光結合器と図
3に示された従来の光結合器が異なる点は、図5では光
ファイバ1の端面1aの方向余弦と光ファイバ4の端面
4aの方向余弦とが反対方向(つまり、2つの方向余弦
のなす角が180°である)に設定されている点と、図
4の場合と同様に、方向余弦の方向の変更が行われたこ
とによって、光ファイバ4の端面4aにおける光結合を
最大にするために屈折率分布レンズ3の屈折率分布レン
ズ2に対する位置、及び光ファイバ4の屈折率分布レン
ズ3に対する位置が変更された点である。
【0014】上記の構成では、屈折率分布レンズ2によ
って変換された平行光が屈折率分布レンズ3によって集
束される際、屈折や収差が小さくなるため光ファイバ4
の端面4aにおける結合損失が低減できる。しかし、図
4又は図5の構成では、光ファイバ1の端面1aにおけ
るPDLと光ファイバ4の端面4aにおけるPDLとが
加算されるため光結合器全体としてのPDLが大きくな
ってしまう。
【0015】図6は光ファイバ1と光ファイバ4との相
対関係と、PDL及び総合的な結合損失との関係を示す
図である。図中下側には、光ファイバ1と光ファイバ4
との相対関係が示されている。図中(a)〜(d)は光
ファイバ1の端面1aの方向余弦と光ファイバ4の端面
4aの方向余弦とのなす角がぞれぞれ0°,90°,1
80°,270°の場合であり、図中に示されたPDL
及び結合損失は上記方向余弦がなす角を0°〜270°
まで連続に変化させた結果である。
【0016】図6に示されたように(c)の場合に、結
合損失は最小となるがPDLは最大となってしまう。ま
た(b)及び(d)の場合にはPDLが最小となるが、
結合損失は(c)の場合に比べると大となってしまう。
従って、従来の光結合器においては、PDL及び結合損
失を共に最小とすることは不可能であった。
【0017】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、PDL及び結合損失を共に最小とすることがで
き、極めて優れた特性を有する光結合器を提供すること
を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、端面が軸に対して所定の角度をもって形
成された第1の光ファイバと、前記第1の光ファイバか
ら出射した光を平行光に変換し、前記第1の光ファイバ
の端面の方向余弦方向に傾けて光を出射する第1の屈折
率分布レンズと、前記平行光を集束する第2の屈折率分
布レンズと、端面が軸に対して所定の角度をもって形成
され、前記集束された光を該端面に結合する第2の光フ
ァイバとを備えた光結合器において、前記第1の光ファ
イバの端面及び前記第2の光ファイバの端面は無反射コ
ートが施され、前記第1の光ファイバの端面の方向余弦
と前記第2の光ファイバの端面の方向余弦とが180度
の角度をなすことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態
による光結合器の構成を示す側面図であり、図5に示さ
れた従来の光結合器と共通する部分には同一の符号を付
す。図1において、1は断面が円形に形成された光ファ
イバであり、その端面1aは光ファイバ1の軸に垂直な
面に対して所定の傾斜角θをもって形成されており、端
面1aの形状は楕円形である。この傾斜は、端面1aか
ら出射される光の出射方向を光ファイバ1の軸からずれ
た方向へ出射するために設けられる。また、光ファイバ
1の端面1aには無反射コート10がなされている。
【0020】尚、本実施形態においては、端面1aの長
軸の一端を頂点1bと称する。また、端面1aの中心か
ら端面1aの頂点1bへのベクトルの余弦成分を端面1
aの方向余弦と称し、後述する端面4aの中心から端面
4aの頂点4bへのベクトルの余弦成分を端面4aの方
向余弦と称する。
【0021】2は円筒形の形状を有し、中心軸2cが光
ファイバ1の軸から外れた位置に設定されるとともに、
端面2a及び端面2bが光ファイバ1の光軸の延長線と
略直交するよう配置された屈折率分布レンズである。こ
の屈折率分布レンズ2は端面2aから入射した光を平行
光に変換して端面2bから出射する。3は屈折率分布レ
ンズ2と同様の屈折率分布レンズであり、中心軸3cが
光ファイバ1の軸及び屈折率分布レンズ2の中心軸2c
から外れた位置に設定されるとともに、端面3aが屈折
率分布レンズ2の端面2bと対向するよう配置され、端
面3bから入射する平行光を球面波状に変換して後述す
る光ファイバ4の端面4aに集束させる。
【0022】光ファイバ4は光ファイバ1と同様に断面
が円形であり、端面4aが光ファイバ4の軸に垂直な面
に対して所定の傾斜角θをもって形成されている。端面
4aの形状は端面1aの形状と同様に楕円形である。こ
の光ファイバ4は軸が光ファイバ1、屈折率分布レンズ
2の中心軸2c、及び屈折率分布レンズ3の中心軸3c
から外れた位置に設定されるとともに、端面4aが屈折
率分布レンズ3の端面3bと対向するよう配置されてお
り、端面3bとの距離は屈折率分布レンズ3の焦点距離
に応じて設定される。また、光ファイバ1の端面1aの
方向余弦と、光ファイバ4の端面4aの方向余弦とのな
す角が180°に設定されている。更に、光ファイバ4
の端面4aには無反射コート15がなされている。
【0023】上記構成において、光ファイバ1中を伝播
してきた光は光ファイバ1のコア及びクラッドの屈折率
及び屈折率分布やコアの径によって定められる開口角を
もって端面1aから出射される。端面1aは光ファイバ
1の軸に垂直な面に対して所定の傾斜角θをもって形成
されているので上記開口角は光ファイバ1の軸に対して
対称ではなく端面1aの方向余弦方向にずれる。光ファ
イバ1の端面1aから出射された光は屈折率分布レンズ
2の端面2aから入射し平行光に変換されて端面2bか
ら出射される。端面2bから出射された平行光は屈折率
分布レンズ3の端面3aへ入射して集束され、端面3b
から出射される。端面3bから出射された光は光ファイ
バ4の端面4a上に焦点を結んで、光ファイバ4中へ入
射し、光ファイバ4中を伝播する。
【0024】次に、光ファイバ1と光ファイバ4との相
対関係と、PDL及び総合的な結合損失との関係を説明
する。図2は本発明の一実施形態による光結合器のPD
L及び総合的な結合損失の関係を示す図である。図中下
側には、光ファイバ1と光ファイバ4との相対関係が示
されている。図中(a)〜(d)は光ファイバ1の端面
1aの方向余弦と光ファイバ4の端面4aの方向余弦の
なす角がぞれぞれ0°,90°,180°,270°の
場合であり、図中に示されたPDL及び結合損失は上記
方向余弦がなす角を0°〜270°まで連続に変化させ
た結果である。
【0025】光ファイバ1の端面1a及び光ファイバ4
の端面4aが所定の角度をもって形成されているが、光
ファイバ1から出射した光の戻り光を減少させるために
は、上記角度をある程度大きくしなければならない。し
かし、上記角度をある程度大きくした場合には、PDL
の増加を招いてしまう。
【0026】しかし、光ファイバ1の端面1a及び光フ
ァイバ4の端面4aにそれぞれ無反射コート10,15
を施すことによって、光結合器全体での総合的なPDL
の内、光ファイバ1の端面1a及び光ファイバ4の端面
4aにおいて生ずるPDLが支配的でなくなるため、図
2に示されたような結合損失に比例したPDLの特性を
得ることができる。このように、光ファイバ1の端面1
a及び光ファイバ4の端面4aそれぞれに無反射コート
10,15を施すことで、(c)において結合損失及び
PDLが最小となる。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
結合損失が最適となる第1の光ファイバと第2の光ファ
イバとの配置と、PDLが最適となる第1の光ファイバ
と第2の光ファイバとの配置とが一致し、結合損失及び
PDLを共に低く抑えた光結合器を得ることができると
いう効果がある。また、無反射コートは第1及び第2の
光ファイバ端面の反射量そのものを低減するため、透過
効率が向上し、無反射コートを施していない光結合器に
比べ、より低い結合損失が得られるという極めて優れた
利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による光結合器の構成を
示す側面図である。
【図2】 同実施形態による光結合器のPDL及び総合
的な結合損失の関係を示す図である。
【図3】 従来の光結合器の一例を示す側面図である。
【図4】 従来の光結合器の他の例を示す側面図であ
る。
【図5】 従来の光結合器の他の例を示す側面図であ
る。
【図6】 光ファイバ1と光ファイバ4との相対関係
と、PDL及び総合的な結合損失との関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 光ファイバ(第1の光ファイバ) 1a 端面(第1の光ファイバの端面) 2 屈折率分布レンズ(第1の屈折率分布レ
ンズ) 3 屈折率分布レンズ(第2の屈折率分布レ
ンズ) 4 光ファイバ(第2の光ファイバ) 4a 端面(第2の光ファイバの端面) 10,15 無反射コート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 端面が軸に対して所定の角度をもって形
    成された第1の光ファイバと、 前記第1の光ファイバから出射した光を平行光に変換
    し、前記第1の光ファイバの端面の方向余弦方向に傾け
    て光を出射する第1の屈折率分布レンズと、 前記平行光を集束する第2の屈折率分布レンズと、 端面が軸に対して所定の角度をもって形成され、前記集
    束された光を該端面に結合する第2の光ファイバとを備
    えた光結合器において、 前記第1の光ファイバの端面及び前記第2の光ファイバ
    の端面は無反射コートが施され、前記第1の光ファイバ
    の端面の方向余弦と前記第2の光ファイバの端面の方向
    余弦とが180度の角度をなすことを特徴とする光結合
    器。
JP8278358A 1996-10-21 1996-10-21 光結合器 Pending JPH10123358A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8278358A JPH10123358A (ja) 1996-10-21 1996-10-21 光結合器
US08/953,213 US5926593A (en) 1996-10-21 1997-10-17 Optocoupler

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JP8278358A JPH10123358A (ja) 1996-10-21 1996-10-21 光結合器

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