JPH112746A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JPH112746A JPH112746A JP10099449A JP9944998A JPH112746A JP H112746 A JPH112746 A JP H112746A JP 10099449 A JP10099449 A JP 10099449A JP 9944998 A JP9944998 A JP 9944998A JP H112746 A JPH112746 A JP H112746A
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- face
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体発光素子からの光を高い結合効率で光
ファイバに結合させることができる光モジュールを提供
することを目的とする。 【解決手段】 本光モジュールは、近視野パターンが横
長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向に沿った光強度
分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させる光入
射端面を有する光ファイバとＦＢを備えている。半導体
発光素子は好ましくは半導体レーザである。近視野パタ
ーンが横長の出射光の、遠視野パターンは縦長となる。
したがって、光ファイバは、横方向に沿った光強度分布
よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させるので、光
ファイバへの入射光を高い結合効率でそのコア内に収束
させることができる。
ファイバに結合させることができる光モジュールを提供
することを目的とする。 【解決手段】 本光モジュールは、近視野パターンが横
長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向に沿った光強度
分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させる光入
射端面を有する光ファイバとＦＢを備えている。半導体
発光素子は好ましくは半導体レーザである。近視野パタ
ーンが横長の出射光の、遠視野パターンは縦長となる。
したがって、光ファイバは、横方向に沿った光強度分布
よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させるので、光
ファイバへの入射光を高い結合効率でそのコア内に収束
させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザや発
光ダイオード等の発光素子から出射される出射光を光フ
ァイバと結合させる光モジュールに関する。
光ダイオード等の発光素子から出射される出射光を光フ
ァイバと結合させる光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光モジュールは、半導体レーザ
と、当該半導体レーザから出射される出射光と結合する
レンズを先端部に有する光ファイバとを備えており、
「ＩＥＥＥPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS、VOL．
７、NO.７、p．７９８−８００、１９９５」に記載され
ている。
と、当該半導体レーザから出射される出射光と結合する
レンズを先端部に有する光ファイバとを備えており、
「ＩＥＥＥPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS、VOL．
７、NO.７、p．７９８−８００、１９９５」に記載され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記文献によれば、ア
ナモルフィックファイバマイクロレンズによるレーザダ
イオードとシングルモードファイバとの間の光結合につ
いて評価されているが、その結合効率は十分ではない。
本発明は、半導体発光素子からの光を高い結合効率で光
ファイバに結合させることができる構造を有する光モジ
ュールを提供することを目的とする。
ナモルフィックファイバマイクロレンズによるレーザダ
イオードとシングルモードファイバとの間の光結合につ
いて評価されているが、その結合効率は十分ではない。
本発明は、半導体発光素子からの光を高い結合効率で光
ファイバに結合させることができる構造を有する光モジ
ュールを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本光モジュールは、近視
野パターンが横長の半導体発光素子とこの横方向に沿っ
た光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束さ
せる光入射端面を有する光ファイバとを備えることとし
た。半導体発光素子は好ましくは半導体レーザである。
近視野パターンが横長の出射光の遠視野パターンは縦長
となる。したがって、光ファイバは、横方向に沿った光
強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させる
ので、光ファイバへの入射光を高い結合効率でそのコア
内に収束させることができる。また、半導体発光素子か
らの出射光を集光レンズで収束して光ファイバの入射端
面に入射させ、更に、入射端面で楕円状の光束を円形状
に補正して入射する構成とすると、機械精度の許容範囲
を大きくすることができると共に、光結合効率の向上を
更に図ることができる。また、半導体発光素子の光出射
端面と集光レンズとの間に、コリメータレンズを備える
ことにより、集光レンズからの光束が光ファイバの入射
端面に入射する位置が、発光素子と光ファイバの入射端
面との位置ずれの影響を更に受けなくなり、結合効率が
向上する。そして、このような効果が得られることによ
り、更に量産性の向上、機械強度の向上、設計の自由度
の向上等の効果が得られる。なお、光ファイバの光入射
端面近傍のコア径は拡大されていることが好ましい。
野パターンが横長の半導体発光素子とこの横方向に沿っ
た光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束さ
せる光入射端面を有する光ファイバとを備えることとし
た。半導体発光素子は好ましくは半導体レーザである。
近視野パターンが横長の出射光の遠視野パターンは縦長
となる。したがって、光ファイバは、横方向に沿った光
強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させる
ので、光ファイバへの入射光を高い結合効率でそのコア
内に収束させることができる。また、半導体発光素子か
らの出射光を集光レンズで収束して光ファイバの入射端
面に入射させ、更に、入射端面で楕円状の光束を円形状
に補正して入射する構成とすると、機械精度の許容範囲
を大きくすることができると共に、光結合効率の向上を
更に図ることができる。また、半導体発光素子の光出射
端面と集光レンズとの間に、コリメータレンズを備える
ことにより、集光レンズからの光束が光ファイバの入射
端面に入射する位置が、発光素子と光ファイバの入射端
面との位置ずれの影響を更に受けなくなり、結合効率が
向上する。そして、このような効果が得られることによ
り、更に量産性の向上、機械強度の向上、設計の自由度
の向上等の効果が得られる。なお、光ファイバの光入射
端面近傍のコア径は拡大されていることが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係る光モジュ
ールについて説明する。同一要素又は同一機能を有する
要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省
略する。
ールについて説明する。同一要素又は同一機能を有する
要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省
略する。
【０００６】端面出射形の半導体レーザや同形の発光ダ
イオードから出射される出射光は、光出射端面での回折
に起因する放射角をもって拡がり、出射パターン（近視
野パターン又は遠視野パターン）が楕円状であって真円
ではない。すなわち、出射光束の垂直方向（又は水平方
向）における放射角θsと水平 方向（又は垂直方向）の
放射角θpとが異なっている。このような出射パターン
が楕円状の出射光を、入射端面が円形の光ファイバに直
接結合させても、モード径の不整合のために高い結合効
率が得られない。
イオードから出射される出射光は、光出射端面での回折
に起因する放射角をもって拡がり、出射パターン（近視
野パターン又は遠視野パターン）が楕円状であって真円
ではない。すなわち、出射光束の垂直方向（又は水平方
向）における放射角θsと水平 方向（又は垂直方向）の
放射角θpとが異なっている。このような出射パターン
が楕円状の出射光を、入射端面が円形の光ファイバに直
接結合させても、モード径の不整合のために高い結合効
率が得られない。
【０００７】そこで、第１実施の形態の光モジュール
は、図１（Ａ）に模式的に示すように、コアを中心にし
て一方向（同図中、垂直方向ｓ）についてのみ凸曲面に
加工された入射端面ＩＮを有する光ファイバ（シリンド
リカルレンズ付き光ファイバという）ＣＬＦを用いるこ
ととし、発光素子ＬＤからの出射光の放射角の大きな方
向（垂直方向ｓ）と入射端面ＩＮの凸曲面の方向を一致
させている。すなわち、本光モジュールは、近視野パタ
ーンが横長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向に沿っ
た光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束さ
せる光入射端面ＩＮを有する光ファイバＣＬＦとを備え
ている。半導体発光素子ＬＤは好ましくは半導体レーザ
である。近視野パターンが横長の出射光の、遠視野パタ
ーンは縦長となる。したがって、光ファイバは、横方向
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合効率
でそのコア内に収束させることができる。
は、図１（Ａ）に模式的に示すように、コアを中心にし
て一方向（同図中、垂直方向ｓ）についてのみ凸曲面に
加工された入射端面ＩＮを有する光ファイバ（シリンド
リカルレンズ付き光ファイバという）ＣＬＦを用いるこ
ととし、発光素子ＬＤからの出射光の放射角の大きな方
向（垂直方向ｓ）と入射端面ＩＮの凸曲面の方向を一致
させている。すなわち、本光モジュールは、近視野パタ
ーンが横長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向に沿っ
た光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束さ
せる光入射端面ＩＮを有する光ファイバＣＬＦとを備え
ている。半導体発光素子ＬＤは好ましくは半導体レーザ
である。近視野パターンが横長の出射光の、遠視野パタ
ーンは縦長となる。したがって、光ファイバは、横方向
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合効率
でそのコア内に収束させることができる。
【０００８】また、この構造によると、発光素子ＬＤか
らの楕円状の出射光束が入射端面ＩＮで円形光束に直さ
れて入射するため、結合効率の改善が図られている。な
お、横方向は、半導体レーザＬＤの厚み方向及び光出射
方向の双方に垂直な方向であり、縦方向は半導体レーザ
ＬＤの厚み方向に平行な方向、すなわち光ファイバＣＬ
Ｆの長手方向及び前記横方向の双方に垂直な方向である
ものとする。
らの楕円状の出射光束が入射端面ＩＮで円形光束に直さ
れて入射するため、結合効率の改善が図られている。な
お、横方向は、半導体レーザＬＤの厚み方向及び光出射
方向の双方に垂直な方向であり、縦方向は半導体レーザ
ＬＤの厚み方向に平行な方向、すなわち光ファイバＣＬ
Ｆの長手方向及び前記横方向の双方に垂直な方向である
ものとする。
【０００９】図１（Ａ）に示した光モジュールにあって
は、発光素子ＬＤの光出射端面とシリンドリカルレンズ
付き光ファイバＣＬＦの入射端面ＩＮとを結合させるた
めには、極めて高い組立精度が得られるように予め設計
する必要がある。
は、発光素子ＬＤの光出射端面とシリンドリカルレンズ
付き光ファイバＣＬＦの入射端面ＩＮとを結合させるた
めには、極めて高い組立精度が得られるように予め設計
する必要がある。
【００１０】図１（Ｂ）の縦断面図に示すように、発光
素子ＬＤの光出射端面と光ファイバＣＬＦの入射端面Ｉ
Ｎのコアの中心（凸曲面の頂上部分）までの間隔をＺと
し、光ファイバＣＬＦに入射した光の損失を低減するた
めに入射端面ＩＮの焦点距離ｆを３Ｚ〜５Ｚになるよう
に凸曲面にしたとする。換言すれば、発光素子ＬＤの出
射光のニアフィールド径をｒ1、光ファイバＣＬＦのモ
ードフィールド径をｒ2とした場合に、これらの比（ｒ2
／ｒ1）を３〜５にするように入射端面ＩＮを凸曲面に
したとする。そして、実際の組立工程等において、図１
（Ｃ）に示すように、発光素子ＬＤと光ファイバＣＬＦ
とに位置ずれが発生して、発光素子ＬＤの光出射端面の
中心と光ファイバＣＬＦのモードフィールド径ｒ2の中
心との垂直方向ｓにおけるずれ量がａになった場合に
は、入射端面ＩＮに入射した光束の集光位置は、見かけ
上、コアの中心より径方向に距離３ａ〜５ａずれた位置
となり、組立精度が悪いと結合効率を更に増加させるこ
とができない。
素子ＬＤの光出射端面と光ファイバＣＬＦの入射端面Ｉ
Ｎのコアの中心（凸曲面の頂上部分）までの間隔をＺと
し、光ファイバＣＬＦに入射した光の損失を低減するた
めに入射端面ＩＮの焦点距離ｆを３Ｚ〜５Ｚになるよう
に凸曲面にしたとする。換言すれば、発光素子ＬＤの出
射光のニアフィールド径をｒ1、光ファイバＣＬＦのモ
ードフィールド径をｒ2とした場合に、これらの比（ｒ2
／ｒ1）を３〜５にするように入射端面ＩＮを凸曲面に
したとする。そして、実際の組立工程等において、図１
（Ｃ）に示すように、発光素子ＬＤと光ファイバＣＬＦ
とに位置ずれが発生して、発光素子ＬＤの光出射端面の
中心と光ファイバＣＬＦのモードフィールド径ｒ2の中
心との垂直方向ｓにおけるずれ量がａになった場合に
は、入射端面ＩＮに入射した光束の集光位置は、見かけ
上、コアの中心より径方向に距離３ａ〜５ａずれた位置
となり、組立精度が悪いと結合効率を更に増加させるこ
とができない。
【００１１】また、この光束の集光位置（焦点位置）の
ずれを小さくするためには、発光素子ＬＤの光出射端面
と光ファイバＣＬＦの入射端面ＩＮを極めて近接させる
必要があるため、極めて高い機械精度が必要になる。
ずれを小さくするためには、発光素子ＬＤの光出射端面
と光ファイバＣＬＦの入射端面ＩＮを極めて近接させる
必要があるため、極めて高い機械精度が必要になる。
【００１２】そこで、第２実施の形態に係る光モジュー
ルでは、機械精度が極めて高くなくても、結合効率を増
加させることができるように、その構造を工夫した。
ルでは、機械精度が極めて高くなくても、結合効率を増
加させることができるように、その構造を工夫した。
【００１３】図２（Ａ）は、この光モジュールの内部構
造を示すための横断面図、図２（Ｂ）は、同じく内部構
造を示すための縦断面図であり、何れも後述する光学部
品の光軸を含む断面で切った状態を示している。
造を示すための横断面図、図２（Ｂ）は、同じく内部構
造を示すための縦断面図であり、何れも後述する光学部
品の光軸を含む断面で切った状態を示している。
【００１４】図２（Ａ）、図２（Ｂ）において、この光
モジュールは、金属成形等により形成された筐体２のキ
ャビティ４内に、後述の各種光学部品が収容固定され、
筐体２の内部を密閉して、筐体２の一側壁に所謂ピック
テイルとなる光ファイバＦＢが接続されることにより、
モジュール化された構造となっている。
モジュールは、金属成形等により形成された筐体２のキ
ャビティ４内に、後述の各種光学部品が収容固定され、
筐体２の内部を密閉して、筐体２の一側壁に所謂ピック
テイルとなる光ファイバＦＢが接続されることにより、
モジュール化された構造となっている。
【００１５】キャビティ４内の底壁６には、温度制御用
ペルチェ素子８が固着され、ペルチェ素子８の上端に
は、サブマウント８ａを介してフォトダイオード等のモ
ニタ用受光素子ＰＤがベアチップのままの形態で固定さ
れると共に、サブマウント８ｂを介して、端面出射形半
導体レーザや同形の発光ダイオード等の発光素子ＬＤが
ベアチップのままの形態で固定される。更に、発光素子
ＬＤの光出射端面は、筐体２の所定の側壁１０に向けら
れ、受光素子ＰＤの受光端面は、発光素子ＬＤ側に向け
られている。また、筐体２に一体形成された複数のリー
ド端子と発光素子ＬＤと受光素子ＰＤ及びペルチェ素子
８がボンディングワイヤ等で接続されている。
ペルチェ素子８が固着され、ペルチェ素子８の上端に
は、サブマウント８ａを介してフォトダイオード等のモ
ニタ用受光素子ＰＤがベアチップのままの形態で固定さ
れると共に、サブマウント８ｂを介して、端面出射形半
導体レーザや同形の発光ダイオード等の発光素子ＬＤが
ベアチップのままの形態で固定される。更に、発光素子
ＬＤの光出射端面は、筐体２の所定の側壁１０に向けら
れ、受光素子ＰＤの受光端面は、発光素子ＬＤ側に向け
られている。また、筐体２に一体形成された複数のリー
ド端子と発光素子ＬＤと受光素子ＰＤ及びペルチェ素子
８がボンディングワイヤ等で接続されている。
【００１６】更に、サブマウント８ａの上端には、発光
素子ＬＤの前記光出射端面に対応する円形貫通孔１２を
有する第１のスリーブ１４が固定され、貫通孔１２中に
は、コリメータレンズ１６が嵌め込まれている。第１の
スリーブ１４の形状は予め設計段階で決められている。
そして、組立工程で、第１のスリーブ１４をサブマウン
ト８ａの所定の上端に固着して、コリメータレンズ１６
を取り付けると、コリメータレンズ１６と発光素子ＬＤ
の光出射端面が近接配置され、且つ光軸合わせが成され
る。
素子ＬＤの前記光出射端面に対応する円形貫通孔１２を
有する第１のスリーブ１４が固定され、貫通孔１２中に
は、コリメータレンズ１６が嵌め込まれている。第１の
スリーブ１４の形状は予め設計段階で決められている。
そして、組立工程で、第１のスリーブ１４をサブマウン
ト８ａの所定の上端に固着して、コリメータレンズ１６
を取り付けると、コリメータレンズ１６と発光素子ＬＤ
の光出射端面が近接配置され、且つ光軸合わせが成され
る。
【００１７】筐体２の側壁１０には、第１のスリーブ１
４の貫通孔１２に対応する貫通孔１８が形成され、貫通
孔１８中には、筒状の第２のスリーブ２０が外側から取
り付けられている。第２のスリーブ２０には、発光素子
ＬＤ及びコリメータレンズ１６の光軸に合わせられた貫
通穴２２が予め形成されている。第２のスリーブ２０の
先端部分には、貫通穴２２を塞いでキャビティ４の内部
を密閉封止するガラス又はサファイア等で形成された透
明薄板２４が、ハーメチックシールにて固定されてい
る。貫通穴２２内には、集光レンズ２６が組み付けられ
ている。
４の貫通孔１２に対応する貫通孔１８が形成され、貫通
孔１８中には、筒状の第２のスリーブ２０が外側から取
り付けられている。第２のスリーブ２０には、発光素子
ＬＤ及びコリメータレンズ１６の光軸に合わせられた貫
通穴２２が予め形成されている。第２のスリーブ２０の
先端部分には、貫通穴２２を塞いでキャビティ４の内部
を密閉封止するガラス又はサファイア等で形成された透
明薄板２４が、ハーメチックシールにて固定されてい
る。貫通穴２２内には、集光レンズ２６が組み付けられ
ている。
【００１８】なお、側壁１０の貫通孔１８の位置及び形
状と第２のスリーブ２０の形状は、予め設計段階で決め
られており、組立工程で、第２のスリーブ２０を貫通孔
１８内に挿入してＹＡＧ溶接等で固着して、透明薄板２
４と集光レンズ２６を組み付けることにより、集光レン
ズ２６と発光素子ＬＤ及びコリメータレンズ１６の光軸
合わせが成されるようになっている。また、第２のスリ
ーブ２０は、側壁１０の貫通孔１８中に嵌着される円筒
部材と、集光レンズ２６を挿入固定する円筒部材とから
なり、これらの円筒部材をＹＡＧ溶接等で連結すること
により一体化される構造となっている。
状と第２のスリーブ２０の形状は、予め設計段階で決め
られており、組立工程で、第２のスリーブ２０を貫通孔
１８内に挿入してＹＡＧ溶接等で固着して、透明薄板２
４と集光レンズ２６を組み付けることにより、集光レン
ズ２６と発光素子ＬＤ及びコリメータレンズ１６の光軸
合わせが成されるようになっている。また、第２のスリ
ーブ２０は、側壁１０の貫通孔１８中に嵌着される円筒
部材と、集光レンズ２６を挿入固定する円筒部材とから
なり、これらの円筒部材をＹＡＧ溶接等で連結すること
により一体化される構造となっている。
【００１９】更に、第２のスリーブ２０の貫通穴２２の
後端部分には、この貫通穴２２と連通する貫通穴２０ａ
を有する第３のスリーブ２０ｂがＹＡＧ溶接等で固着さ
れ、光ファイバＦＢを挿入固定したフェルール２８の先
端部分が、貫通穴２０ａに挿入されている。この第３の
スリーブ２０ｂとフェルール２８の形状も予め設計段階
で決められており、組立工程においてフェルール２８が
貫通穴２０ａ中に挿入されると、光ファイバＦＢの光入
射端面ＩＮが前記光軸と一致するように設計されてい
る。
後端部分には、この貫通穴２２と連通する貫通穴２０ａ
を有する第３のスリーブ２０ｂがＹＡＧ溶接等で固着さ
れ、光ファイバＦＢを挿入固定したフェルール２８の先
端部分が、貫通穴２０ａに挿入されている。この第３の
スリーブ２０ｂとフェルール２８の形状も予め設計段階
で決められており、組立工程においてフェルール２８が
貫通穴２０ａ中に挿入されると、光ファイバＦＢの光入
射端面ＩＮが前記光軸と一致するように設計されてい
る。
【００２０】光ファイバＦＢの入射端面ＩＮは、図３に
模式的に示すように、コアを中心にした凸曲面、すなわ
ちレンズ形状に加工されており、更にその凸曲面の光軸
断面の形状は、一方向（同図中、垂直方向ｓ）にのみ円
弧状であって、それと垂直な方向（同図中、水平方向
ｐ）は光軸方向ｑに対して直角になっている。
模式的に示すように、コアを中心にした凸曲面、すなわ
ちレンズ形状に加工されており、更にその凸曲面の光軸
断面の形状は、一方向（同図中、垂直方向ｓ）にのみ円
弧状であって、それと垂直な方向（同図中、水平方向
ｐ）は光軸方向ｑに対して直角になっている。
【００２１】そして、組立工程では、第３のスリーブ２
０ｂにフェルール２８を嵌挿し、所謂パワーモニタ法等
を用いて、実際に発光素子ＬＤを発光させたときの光フ
ァイバＦＢの入射光束が最大パワーになるように、周方
向の回転角度を調整することにより、発光素子ＬＤから
出射される出射光の放射角の大きな方向と入射端面の凸
曲面の形成方向（垂直方向ｓ）とを一致させる。なお、
図３では、便宜上、垂直方向ｓの放射角θsが水平方向
ｐの放射角θpより大きな楕円状の出射光に対する、光
ファイバＦＢの入射端面ＩＮの周方向の向きを示してい
る。本光モジュールは、第１実施の形態と同様に、近視
野パターンが横長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させる光入射端面を有する光ファイバＦＢとを備え
ている。半導体発光素子ＬＤは好ましくは半導体レーザ
である。近視野パターンが横長の出射光の、遠視野パタ
ーンは縦長となる。したがって、光ファイバＦＢは、横
方向に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大
きく収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合
効率でそのコア内に収束させることができる。
０ｂにフェルール２８を嵌挿し、所謂パワーモニタ法等
を用いて、実際に発光素子ＬＤを発光させたときの光フ
ァイバＦＢの入射光束が最大パワーになるように、周方
向の回転角度を調整することにより、発光素子ＬＤから
出射される出射光の放射角の大きな方向と入射端面の凸
曲面の形成方向（垂直方向ｓ）とを一致させる。なお、
図３では、便宜上、垂直方向ｓの放射角θsが水平方向
ｐの放射角θpより大きな楕円状の出射光に対する、光
ファイバＦＢの入射端面ＩＮの周方向の向きを示してい
る。本光モジュールは、第１実施の形態と同様に、近視
野パターンが横長の半導体発光素子ＬＤと、前記横方向
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させる光入射端面を有する光ファイバＦＢとを備え
ている。半導体発光素子ＬＤは好ましくは半導体レーザ
である。近視野パターンが横長の出射光の、遠視野パタ
ーンは縦長となる。したがって、光ファイバＦＢは、横
方向に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大
きく収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合
効率でそのコア内に収束させることができる。
【００２２】次に、かかる構造を有する光モジュールの
作動を説明する。発光素子ＬＤの光出射端面から放射角
をもって出射される出射光は、コリメータレンズ１６で
平行光束となり、透明薄板２４を通って、集光レンズ２
６で収束されて光ファイバＦＢの入射端面ＩＮに入射す
る。そして、楕円状の出射光は光ファイバＦＢの入射端
面ＩＮの凸曲面によって円形状に直されて入射するの
で、結合効率が向上する。
作動を説明する。発光素子ＬＤの光出射端面から放射角
をもって出射される出射光は、コリメータレンズ１６で
平行光束となり、透明薄板２４を通って、集光レンズ２
６で収束されて光ファイバＦＢの入射端面ＩＮに入射す
る。そして、楕円状の出射光は光ファイバＦＢの入射端
面ＩＮの凸曲面によって円形状に直されて入射するの
で、結合効率が向上する。
【００２３】一方、組立工程等において、発光素子Ｌ
Ｄ、コリメータレンズ１６、集光レンズ２６及び光ファ
イバＦＢの入射端面ＩＮが位置ずれを生じ、そのずれが
出射光の放射角の大きな方向（図３では、垂直方向ｓ）
に生じたとすると、この場合にも、出射光はコリメータ
レンズ１６によって正規の光軸ｑとほぼ平行な平行光束
となり、更に集光レンズ２６で収束されて光ファイバＦ
Ｂの入射端面ＩＮに入射する。
Ｄ、コリメータレンズ１６、集光レンズ２６及び光ファ
イバＦＢの入射端面ＩＮが位置ずれを生じ、そのずれが
出射光の放射角の大きな方向（図３では、垂直方向ｓ）
に生じたとすると、この場合にも、出射光はコリメータ
レンズ１６によって正規の光軸ｑとほぼ平行な平行光束
となり、更に集光レンズ２６で収束されて光ファイバＦ
Ｂの入射端面ＩＮに入射する。
【００２４】すなわち、発光素子ＬＤに位置ずれがあっ
たとしても、放射角をもって出射される出射光はコリメ
ータレンズ１６でほぼ平行光束にされため、集光レンズ
２６で収束された光束の入射端面ＩＮへの入射位置のず
れは、発光素子ＬＤの位置ずれに比べて極めて小さくな
る。また、コリメータレンズ１６と集光レンズ２６及び
光ファイバＦＢの少なくとも何れか一つに位置ずれが生
じたとしても、同じ原理により、集光レンズ２６で収束
された光束の入射端面ＩＮへの入射位置のずれは極めて
小さくなる。また、光ファイバＦＢの光入射端面ＩＮの
位置は、集光レンズ２６の焦点位置からずれている。
たとしても、放射角をもって出射される出射光はコリメ
ータレンズ１６でほぼ平行光束にされため、集光レンズ
２６で収束された光束の入射端面ＩＮへの入射位置のず
れは、発光素子ＬＤの位置ずれに比べて極めて小さくな
る。また、コリメータレンズ１６と集光レンズ２６及び
光ファイバＦＢの少なくとも何れか一つに位置ずれが生
じたとしても、同じ原理により、集光レンズ２６で収束
された光束の入射端面ＩＮへの入射位置のずれは極めて
小さくなる。また、光ファイバＦＢの光入射端面ＩＮの
位置は、集光レンズ２６の焦点位置からずれている。
【００２５】したがって、発光素子ＬＤの光出射端面と
コリメータレンズ１６等との位置がずれても、放射角を
もって出射する出射光をコリメータレンズ１６で略平行
光束にすることにより、集光レンズ２６への入射範囲が
ほぼ一定に保たれ、集光レンズ２６で収束された光束の
光ファイバＦＢの入射端面ＩＮへの入射位置の変動も大
幅に抑制される。また、出射パターンが楕円状の出射光
は、凸曲面に形成された入射端面ＩＮにおいて楕円状か
ら円形状に補正されて入射するため、モード径の不整合
が改善され、結合効率が向上する。
コリメータレンズ１６等との位置がずれても、放射角を
もって出射する出射光をコリメータレンズ１６で略平行
光束にすることにより、集光レンズ２６への入射範囲が
ほぼ一定に保たれ、集光レンズ２６で収束された光束の
光ファイバＦＢの入射端面ＩＮへの入射位置の変動も大
幅に抑制される。また、出射パターンが楕円状の出射光
は、凸曲面に形成された入射端面ＩＮにおいて楕円状か
ら円形状に補正されて入射するため、モード径の不整合
が改善され、結合効率が向上する。
【００２６】このように、この実施の形態の光モジュー
ルは、発光素子ＬＤと光ファイバＦＢ、これらの間に配
置されるコリメータレンズ１６及び集光レンズ２６の何
れかに位置ずれが生じても、光ファイバＦＢの入力端面
ＩＮへの光束の入射位置のずれを大幅に抑制することが
できる結合構造となっているため、これらの各光部品の
組付け精度の大幅緩和と、光結合効率の向上とを同時に
実現することができる。
ルは、発光素子ＬＤと光ファイバＦＢ、これらの間に配
置されるコリメータレンズ１６及び集光レンズ２６の何
れかに位置ずれが生じても、光ファイバＦＢの入力端面
ＩＮへの光束の入射位置のずれを大幅に抑制することが
できる結合構造となっているため、これらの各光部品の
組付け精度の大幅緩和と、光結合効率の向上とを同時に
実現することができる。
【００２７】クラッド径が１２５μｍの一般的な光ファ
イバＦＢと、発光波長が０．９８μｍの発光素子ＬＤを
用いた実際の実験結果によれば、端面出射形半導体レー
ザＬＤの光出射端面、コリメータレンズ１６、集光レン
ズ２６及び光ファイバＦＢのコア中心が、±１μｍの範
囲内でそれぞれ軸ずれを生じたとしても、約７０％以上
の光結合効率が得られ、当該結合構造の優位性が実験的
にも確認された。
イバＦＢと、発光波長が０．９８μｍの発光素子ＬＤを
用いた実際の実験結果によれば、端面出射形半導体レー
ザＬＤの光出射端面、コリメータレンズ１６、集光レン
ズ２６及び光ファイバＦＢのコア中心が、±１μｍの範
囲内でそれぞれ軸ずれを生じたとしても、約７０％以上
の光結合効率が得られ、当該結合構造の優位性が実験的
にも確認された。
【００２８】図４は、軸方向（ファイバＦＢ長手方向）
のずれ（μｍ）に対する相対結合損失（ｄＢ）の関係を
示すグラフである。なお、集光レンズ２６から光ファイ
バＦＢに向かう方向を正とする。結合損失は基準位置
（０μｍ地点）から１２μｍ離れると、約１ｄＢ増加す
る。集光レンズ２６の焦点位置は、グラフ中において約
−２０μｍの位置にある。同図に示すように、±１０μ
ｍ、±５μｍの範囲内で軸ずれが生じた場合において
も、相対結合損失はそれぞれ０．８ｄＢ、０．３ｄＢ以
下であった。すなわち、集光レンズ２６の焦点位置から
２０μｍ±１０μｍ、２０μｍ±５μｍの範囲内で軸ず
れが生じた場合においても、相対結合損失はそれぞれ
０．８ｄＢ、０．３ｄＢ以下とすることができる。
のずれ（μｍ）に対する相対結合損失（ｄＢ）の関係を
示すグラフである。なお、集光レンズ２６から光ファイ
バＦＢに向かう方向を正とする。結合損失は基準位置
（０μｍ地点）から１２μｍ離れると、約１ｄＢ増加す
る。集光レンズ２６の焦点位置は、グラフ中において約
−２０μｍの位置にある。同図に示すように、±１０μ
ｍ、±５μｍの範囲内で軸ずれが生じた場合において
も、相対結合損失はそれぞれ０．８ｄＢ、０．３ｄＢ以
下であった。すなわち、集光レンズ２６の焦点位置から
２０μｍ±１０μｍ、２０μｍ±５μｍの範囲内で軸ず
れが生じた場合においても、相対結合損失はそれぞれ
０．８ｄＢ、０．３ｄＢ以下とすることができる。
【００２９】また、前記結合効率は、コリメータレンズ
１６と集光レンズ２６の間隔によっては影響されないた
め、例えばこれらの間隔を大きくすることにより、自動
組立工程の容易化を実現することができる。また、これ
らのレンズ１６，２６間に様々な光学部品を配設するこ
とにより、様々な機能を有する光モジュールを容易に形
成することができる等、設計の自由度を大幅に向上させ
ることができる。
１６と集光レンズ２６の間隔によっては影響されないた
め、例えばこれらの間隔を大きくすることにより、自動
組立工程の容易化を実現することができる。また、これ
らのレンズ１６，２６間に様々な光学部品を配設するこ
とにより、様々な機能を有する光モジュールを容易に形
成することができる等、設計の自由度を大幅に向上させ
ることができる。
【００３０】更に、放射角度をもった出射光をコリメー
タレンズ１６で平行光束にするので、光ファイバＦＢの
入射端面ＩＮに入射する光束の照射パターンが過度に大
きくなることがない。したがって、入射端面ＩＮの凸曲
面の曲率半径を小さくしなくても、モード径の不整合を
改善することができる。このため、この入射端面ＩＮを
先鋭に加工しなくて済み、加工が容易となる。また、入
射端面ＩＮが先鋭でないことから、機械強度が高く、他
の光学部品と当たってその先端部分が破損する等の事故
を防止することができる。なお、前記実験では、入射端
面ＩＮの曲率を８〜１５μｍの範囲内の比較的大きな曲
率半径に設定しても、約７０％以上の光結合効率が得ら
れた。
タレンズ１６で平行光束にするので、光ファイバＦＢの
入射端面ＩＮに入射する光束の照射パターンが過度に大
きくなることがない。したがって、入射端面ＩＮの凸曲
面の曲率半径を小さくしなくても、モード径の不整合を
改善することができる。このため、この入射端面ＩＮを
先鋭に加工しなくて済み、加工が容易となる。また、入
射端面ＩＮが先鋭でないことから、機械強度が高く、他
の光学部品と当たってその先端部分が破損する等の事故
を防止することができる。なお、前記実験では、入射端
面ＩＮの曲率を８〜１５μｍの範囲内の比較的大きな曲
率半径に設定しても、約７０％以上の光結合効率が得ら
れた。
【００３１】更に、前記各光学部品を取り付けてモジュ
ール化するために、ＹＡＧ溶接によって各光学部品やス
リーブ１４，２０，２０ｂ及びフェルール２８等の結合
部分を固着することとすると、このＹＡＧ溶接の際に各
光学部品に僅かな位置ずれを生じる場合があるが、この
実施の形態によれば、トレランスが大きいために、ＹＡ
Ｇ溶接を用いて量産化を促進することができるという効
果も得られる。
ール化するために、ＹＡＧ溶接によって各光学部品やス
リーブ１４，２０，２０ｂ及びフェルール２８等の結合
部分を固着することとすると、このＹＡＧ溶接の際に各
光学部品に僅かな位置ずれを生じる場合があるが、この
実施の形態によれば、トレランスが大きいために、ＹＡ
Ｇ溶接を用いて量産化を促進することができるという効
果も得られる。
【００３２】なお、この実施の形態では、光ファイバＦ
Ｂの入射端面ＩＮを特定の曲率の凸曲面に形成する場合
を説明したが、本発明は、かかる形状の入射端面に限定
されるものではない。要は、発光素子からの出射光の出
射パターンの形状を円形状に直して光ファイバ中に入射
させる屈折率分布を有する形状、例えば、非球面レンズ
形状や、複数の入射角に設定された多角形の入射面形状
にしてもよい。また、前記集光レンズ２６を非球面レン
ズにして、コリメータレンズ１６により生じる非点収差
を改善するようにしてもよい。
Ｂの入射端面ＩＮを特定の曲率の凸曲面に形成する場合
を説明したが、本発明は、かかる形状の入射端面に限定
されるものではない。要は、発光素子からの出射光の出
射パターンの形状を円形状に直して光ファイバ中に入射
させる屈折率分布を有する形状、例えば、非球面レンズ
形状や、複数の入射角に設定された多角形の入射面形状
にしてもよい。また、前記集光レンズ２６を非球面レン
ズにして、コリメータレンズ１６により生じる非点収差
を改善するようにしてもよい。
【００３３】また、この実施の形態では、コリメータレ
ンズ１６と集光レンズ２６を備える構造を説明したが、
本発明は、コリメータレンズ１６は必要に応じて配設す
ればよく、発光素子ＬＤから出射される出射光を収束し
て、光ファイバＦＢの光入射端面ＩＮに入射させる少な
くとも一個のレンズを備えればよい。
ンズ１６と集光レンズ２６を備える構造を説明したが、
本発明は、コリメータレンズ１６は必要に応じて配設す
ればよく、発光素子ＬＤから出射される出射光を収束し
て、光ファイバＦＢの光入射端面ＩＮに入射させる少な
くとも一個のレンズを備えればよい。
【００３４】更に、光ファイバＦＢに代えて図５に示す
光ファイバＦＢ’を用いてもよい。図５は、光入射端面
ＩＮ近傍の直径が拡大されたコアＣＯＲＥを有する光フ
ァイバＦＢ’を示す。すなわち、光ファイバＦＢ’は、
光入射端面ＩＮの中心からその長手方向に沿って直径が
小さくなるように延びるコアＣＯＲＥを有しており、こ
の光ファイバＦＢ’を用いると、更に結合効率及びトレ
ランスを向上させることができる。長さＬのコア径拡大
領域のモードフィールド径ＭＦＤは、光入射端面ＩＮを
通過することによって光軸に垂直な断面形状が円形に補
正された入射光がコア径拡大領域Ｌに整合するように調
整されている。
光ファイバＦＢ’を用いてもよい。図５は、光入射端面
ＩＮ近傍の直径が拡大されたコアＣＯＲＥを有する光フ
ァイバＦＢ’を示す。すなわち、光ファイバＦＢ’は、
光入射端面ＩＮの中心からその長手方向に沿って直径が
小さくなるように延びるコアＣＯＲＥを有しており、こ
の光ファイバＦＢ’を用いると、更に結合効率及びトレ
ランスを向上させることができる。長さＬのコア径拡大
領域のモードフィールド径ＭＦＤは、光入射端面ＩＮを
通過することによって光軸に垂直な断面形状が円形に補
正された入射光がコア径拡大領域Ｌに整合するように調
整されている。
【００３５】この光学系においては、光ファイバＦＢ’
のｓ軸方向の軸ずれトレランスΔｙは、レンズ系１６，
２６の倍率ｍに略比例する。すなわち、Δｙ≒ｋ×ｍ
（ｋは係数）である。
のｓ軸方向の軸ずれトレランスΔｙは、レンズ系１６，
２６の倍率ｍに略比例する。すなわち、Δｙ≒ｋ×ｍ
（ｋは係数）である。
【００３６】詳説すれば、光ファイバＦＢ’のｐ軸、ｓ
軸方向の軸ずれトレランスΔｘ、Δｙは、それぞれ以下
の式を満たす。
軸方向の軸ずれトレランスΔｘ、Δｙは、それぞれ以下
の式を満たす。
【００３７】 Δｘ＝０．５×（ｌｎ１０／１０）0.5×ＭＦＤ Δｙ＝０．５×（ｌｎ１０／１０）0.5×ＭＦＤ×（１
／｛（πＭＦＤ2／４λ）2×（（ｎ−１）／Ｒ）2＋
１｝0.5） 但し、Ｒは、光入射端面ＩＮの曲率半径の最小値、すな
わち、光ファイバＦＢ’の縦断面内における光入射端面
ＩＮの曲率半径であり、ｎはコアＣＯＲＥの屈折率、λ
は光の波長である。
／｛（πＭＦＤ2／４λ）2×（（ｎ−１）／Ｒ）2＋
１｝0.5） 但し、Ｒは、光入射端面ＩＮの曲率半径の最小値、すな
わち、光ファイバＦＢ’の縦断面内における光入射端面
ＩＮの曲率半径であり、ｎはコアＣＯＲＥの屈折率、λ
は光の波長である。
【００３８】トレランスΔｙを増加させるためには、倍
率ｍを増加させればよい。しかしながら、倍率ｍを増加
させると、上記光の整合をとるためにモードフィールド
径ＭＦＤは増加させる必要がある。すなわち、ｍ＝ｊ×
ＭＦＤ（ｊは係数）である。光ファイバＦＢ’のコア径
を拡大することによって、モードフィールド径ＭＦＤを
増加させることができるので、トレランスΔｙを増加さ
せることができる。
率ｍを増加させればよい。しかしながら、倍率ｍを増加
させると、上記光の整合をとるためにモードフィールド
径ＭＦＤは増加させる必要がある。すなわち、ｍ＝ｊ×
ＭＦＤ（ｊは係数）である。光ファイバＦＢ’のコア径
を拡大することによって、モードフィールド径ＭＦＤを
増加させることができるので、トレランスΔｙを増加さ
せることができる。
【００３９】なお、光軸に対して回転対称な２つのレン
ズ系１６，２６の倍率ｍは、ｍ＝Ｆ２／Ｆ１×Ｇ（Ｆ
１）で与えられる。但し、Ｆ１は、コリメータレンズ１
６の焦点距離、Ｆ２は集光レンズ２６の焦点距離、Ｇ
（Ｆ１）はＦ１の関数である。したがって、コリメータ
レンズ１６の焦点距離Ｆ１を短くするか、又は集光レン
ズ２６の焦点距離Ｆ２を長くすることにより、倍率ｍを
増加させることができる。また、レンズ系が集光レンズ
２６のみで構成されている場合には、レーザＬＤをレン
ズ２６に近づけることにより、倍率ｍを増加させること
ができる。換言すれば、関数Ｇ（Ｆ１）は、Ｆ２に依存
しないので、Ｆ２を増加させることにより、倍率ｍを増
加させることができるので、モードフィールド径ＭＦＤ
を増加させることができ、したがって、トレランスΔ
ｘ、Δｙを増加させることができる。
ズ系１６，２６の倍率ｍは、ｍ＝Ｆ２／Ｆ１×Ｇ（Ｆ
１）で与えられる。但し、Ｆ１は、コリメータレンズ１
６の焦点距離、Ｆ２は集光レンズ２６の焦点距離、Ｇ
（Ｆ１）はＦ１の関数である。したがって、コリメータ
レンズ１６の焦点距離Ｆ１を短くするか、又は集光レン
ズ２６の焦点距離Ｆ２を長くすることにより、倍率ｍを
増加させることができる。また、レンズ系が集光レンズ
２６のみで構成されている場合には、レーザＬＤをレン
ズ２６に近づけることにより、倍率ｍを増加させること
ができる。換言すれば、関数Ｇ（Ｆ１）は、Ｆ２に依存
しないので、Ｆ２を増加させることにより、倍率ｍを増
加させることができるので、モードフィールド径ＭＦＤ
を増加させることができ、したがって、トレランスΔ
ｘ、Δｙを増加させることができる。
【００４０】また、結合損失は、モードフィールド径Ｍ
ＦＤと曲率半径Ｒとの関係に依存し、曲率半径Ｒが光入
射端面ＩＮ上のモードフィールド径ＭＦＤの０．５倍乃
至２倍でない場合は、結合損失は著しく増加する。した
がって、曲率半径Ｒは光入射端面ＩＮ上のモードフィー
ルド径ＭＦＤの０．５倍乃至２倍であることが好まし
い。
ＦＤと曲率半径Ｒとの関係に依存し、曲率半径Ｒが光入
射端面ＩＮ上のモードフィールド径ＭＦＤの０．５倍乃
至２倍でない場合は、結合損失は著しく増加する。した
がって、曲率半径Ｒは光入射端面ＩＮ上のモードフィー
ルド径ＭＦＤの０．５倍乃至２倍であることが好まし
い。
【００４１】焦点距離Ｆ１を０．７４ｍｍ、焦点距離Ｆ
２を２．５ｍｍ、曲率半径Ｒを１７μｍ、光入射端面Ｉ
Ｎ上のモードフィールド径ＭＦＤ，コア径ＣＤを２０μ
ｍ，１４μｍ、コア非拡大部のコア径を７μｍ、比屈折
率差を０．３％にした場合のトレランスΔｙは１．１μ
ｍであり、結合損失は少なくとも１ｄＢ以下である。こ
のトレランスΔｙから予想される組立損失は０．８ｄＢ
である。また、コア径ＣＤが７μｍよりも大きい場合
は、コア径ＣＤの方がモードフィールド径ＭＦＤよりも
大きく、コア径ＣＤが７μｍよりも小さい場合は、コア
径ＣＤの方がモードフィールド径ＭＦＤよりも小さいの
で、コア径ＣＤを適宜調整することにより、所望のモー
ドフィールド径ＭＦＤを得ることができる。
２を２．５ｍｍ、曲率半径Ｒを１７μｍ、光入射端面Ｉ
Ｎ上のモードフィールド径ＭＦＤ，コア径ＣＤを２０μ
ｍ，１４μｍ、コア非拡大部のコア径を７μｍ、比屈折
率差を０．３％にした場合のトレランスΔｙは１．１μ
ｍであり、結合損失は少なくとも１ｄＢ以下である。こ
のトレランスΔｙから予想される組立損失は０．８ｄＢ
である。また、コア径ＣＤが７μｍよりも大きい場合
は、コア径ＣＤの方がモードフィールド径ＭＦＤよりも
大きく、コア径ＣＤが７μｍよりも小さい場合は、コア
径ＣＤの方がモードフィールド径ＭＦＤよりも小さいの
で、コア径ＣＤを適宜調整することにより、所望のモー
ドフィールド径ＭＦＤを得ることができる。
【００４２】次に、コア径拡大領域Ｌの製造方法につい
て説明する。まず、図６に示すような直径７μｍのシン
グルモード光ファイバＳＭＦを用意する。次に、図７に
示すように、光ファイバＳＭＦの端面から５ｍｍ以下の
領域を加熱し、コアＣＯＲＥ内のドーパントをクラッド
ＣＬＡＤ内に拡散させ、端面ＩＮ内のコア径ＣＤが１０
乃至１５μｍにされた光ファイバＦＢ’の中間体を製造
する。更に、図５に示した形状になるように、端面ＩＮ
を研磨し、光ファイバＦＢ’が完成する。
て説明する。まず、図６に示すような直径７μｍのシン
グルモード光ファイバＳＭＦを用意する。次に、図７に
示すように、光ファイバＳＭＦの端面から５ｍｍ以下の
領域を加熱し、コアＣＯＲＥ内のドーパントをクラッド
ＣＬＡＤ内に拡散させ、端面ＩＮ内のコア径ＣＤが１０
乃至１５μｍにされた光ファイバＦＢ’の中間体を製造
する。更に、図５に示した形状になるように、端面ＩＮ
を研磨し、光ファイバＦＢ’が完成する。
【００４３】以上、説明したように、上記光モジュール
は、発光素子の光出射端面に対向して配置されて前記光
出射端面より出射される出射光を収束する集光レンズ
と、前記出射光の出射パターンの形状を円形に補正する
レンズ形状に加工された入射端面を有して前記集光レン
ズで収束された光束を前記入射端面にて入射する光ファ
イバとを備える。
は、発光素子の光出射端面に対向して配置されて前記光
出射端面より出射される出射光を収束する集光レンズ
と、前記出射光の出射パターンの形状を円形に補正する
レンズ形状に加工された入射端面を有して前記集光レン
ズで収束された光束を前記入射端面にて入射する光ファ
イバとを備える。
【００４４】また、前記発光素子の光出射端面と前記集
光レンズとの間に、前記発光素子からの出射光を平行光
束にして前記集光レンズへ出射するコリメータレンズを
備える構造とした。
光レンズとの間に、前記発光素子からの出射光を平行光
束にして前記集光レンズへ出射するコリメータレンズを
備える構造とした。
【００４５】発光素子から出射される出射光が、集光レ
ンズで収束されて光ファイバの入射端面に入射する。発
光素子の光出射端面と光ファイバの入射端面との間に位
置ずれが生じても、集光レンズで出射光を収束して光フ
ァイバの入射端面へ入射させることにより、前記位置ず
れを緩和、抑制して、光ファイバの入射端面に入射させ
る。また、出射パターンが楕円状の出射光は、入射端面
において楕円状から円形状に補正されて入射するため、
モード径の不整合が改善され、結合効率を向上させる。
ンズで収束されて光ファイバの入射端面に入射する。発
光素子の光出射端面と光ファイバの入射端面との間に位
置ずれが生じても、集光レンズで出射光を収束して光フ
ァイバの入射端面へ入射させることにより、前記位置ず
れを緩和、抑制して、光ファイバの入射端面に入射させ
る。また、出射パターンが楕円状の出射光は、入射端面
において楕円状から円形状に補正されて入射するため、
モード径の不整合が改善され、結合効率を向上させる。
【００４６】また、前記発光素子の光出射端面と前記集
光レンズとの間に、前記コリメータレンズを備えると、
発光素子から放射角をもって出射される出射光が、コリ
メータレンズで平行光束にされて集光レンズに入射する
ため、集光レンズで収束された光束の光ファイバ入射端
面への入射位置が均一化される。つまり、集光レンズか
らの光束が光ファイバの入射端面に入射する位置は、発
光素子と光ファイバの入射端面との位置ずれの影響を更
に受けなくなり、結合効率が向上する。
光レンズとの間に、前記コリメータレンズを備えると、
発光素子から放射角をもって出射される出射光が、コリ
メータレンズで平行光束にされて集光レンズに入射する
ため、集光レンズで収束された光束の光ファイバ入射端
面への入射位置が均一化される。つまり、集光レンズか
らの光束が光ファイバの入射端面に入射する位置は、発
光素子と光ファイバの入射端面との位置ずれの影響を更
に受けなくなり、結合効率が向上する。
【００４７】また、コア拡大領域Ｌを形成することとす
ると、コア径の異なる種類の光ファイバであっても、そ
のモードフイールド径ＭＦＤは、上記コア拡大工程によ
って調整することができるため、異なる光ファイバ毎の
結合効率を等しくすることができる。また、コアを拡大
することで、凸曲面ＩＮの曲率半径を大きくすることが
でき、したがって、凸曲面ＩＮの加工が容易となり、更
に、その機械的強度を向上させることができる。
ると、コア径の異なる種類の光ファイバであっても、そ
のモードフイールド径ＭＦＤは、上記コア拡大工程によ
って調整することができるため、異なる光ファイバ毎の
結合効率を等しくすることができる。また、コアを拡大
することで、凸曲面ＩＮの曲率半径を大きくすることが
でき、したがって、凸曲面ＩＮの加工が容易となり、更
に、その機械的強度を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】本光モジュールの光ファイバは、横方向
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合効率
でそのコア内に収束させることができる。
に沿った光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく
収束させるので、光ファイバへの入射光を高い結合効率
でそのコア内に収束させることができる。
【図１】第１実施の形態の光モジュールの構造を模式的
に示す説明図。
に示す説明図。
【図２】第２実施の形態の光モジュールの（Ａ）横断面
図及び（Ｂ）縦断面図。
図及び（Ｂ）縦断面図。
【図３】図２に示す要部構造を模式的に示す説明図。
【図４】軸方向（ファイバＦＢ長手方向）のずれ（μ
ｍ）に対する相対結合損失（ｄＢ）の関係を示すグラ
フ。
ｍ）に対する相対結合損失（ｄＢ）の関係を示すグラ
フ。
【図５】コア径が拡大された光ファイバＦＢ’の斜視
図。
図。
【図６】シングルモード光ファイバＦＢの斜視図。
【図７】光ファイバＦＢ’中間体の斜視図。
ＬＤ…半導体発光素子、ＩＮ…光入射端面、ＦＢ…光フ
ァイバ。
ァイバ。
Claims (8)
- 【請求項１】 近視野パターンが横長の半導体発光素子
と、前記半導体発光素子に対向し、前記横方向に沿った
光強度分布よりも縦方向の光強度分布を大きく収束させ
る光入射端面を有する光ファイバと、を備えることを特
徴とする光モジュール。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子の光出射端面と前記
光ファイバの前記光入射端面との間に配置された集光レ
ンズを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光
モジュール。 - 【請求項３】 前記半導体発光素子の前記光出射端面と
前記集光レンズとの間に配置されたコリメータレンズを
更に備えることを特徴とする請求項２に記載の光モジュ
ール。 - 【請求項４】 前記光ファイバの前記光入射端面は、前
記出射光の出射パターンを円形状に補正するレンズ形状
を有していることを特徴とする請求項１に記載の光モジ
ュール。 - 【請求項５】 前記光ファイバの前記光入射端面は、そ
の曲率中心を規定する軸の回りに湾曲した曲面を有して
おり、前記軸は前記横方向に平行であって前記光ファイ
バのコアと交差していることを特徴とする請求項１に記
載の光モジュール。 - 【請求項６】 前記光ファイバの前記光入射端面は、そ
の曲率中心を規定する軸の回りに湾曲した曲面を有して
おり、前記光ファイバは、前記軸が前記半導体発光素子
からの光の最大放射角を規定する平面に垂直となるよう
に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光
モジュール。 - 【請求項７】 前記光入射端面は、前記集光レンズの焦
点位置から所定距離ずれていることを特徴とする請求項
２又は３に記載の光モジュール。 - 【請求項８】 前記光ファイバの前記光入射端面近傍の
コア径が拡大されていることを特徴とする請求項１に記
載の光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09944998A JP3821576B2 (ja) | 1997-04-15 | 1998-04-10 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9754197 | 1997-04-15 | ||
| JP9-97541 | 1997-04-15 | ||
| JP09944998A JP3821576B2 (ja) | 1997-04-15 | 1998-04-10 | 光モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112746A true JPH112746A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3821576B2 JP3821576B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=26438703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09944998A Expired - Fee Related JP3821576B2 (ja) | 1997-04-15 | 1998-04-10 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3821576B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065293A1 (fr) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Module de semiconducteur optique et amplificateur optique |
| US11788699B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-10-17 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
| US11862940B2 (en) | 2018-12-21 | 2024-01-02 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP09944998A patent/JP3821576B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001065293A1 (fr) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Module de semiconducteur optique et amplificateur optique |
| US11788699B2 (en) | 2018-12-21 | 2023-10-17 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber-delivered laser-induced dynamic light system |
| US11862940B2 (en) | 2018-12-21 | 2024-01-02 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Fiber delivered laser induced white light system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3821576B2 (ja) | 2006-09-13 |
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