JPS60189714A - 光源、光フアイバ結合器 - Google Patents
光源、光フアイバ結合器Info
- Publication number
- JPS60189714A JPS60189714A JP4519584A JP4519584A JPS60189714A JP S60189714 A JPS60189714 A JP S60189714A JP 4519584 A JP4519584 A JP 4519584A JP 4519584 A JP4519584 A JP 4519584A JP S60189714 A JPS60189714 A JP S60189714A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- end surface
- light source
- refractive index
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子か
らの光を光伝送ファイバに効率良く入射させるための光
結合器に関するものである。
らの光を光伝送ファイバに効率良く入射させるための光
結合器に関するものである。
上記のような光源からの拡散光束を光結合器を介して光
伝送ファイバのコア内に効率良く伝送するためには、軸
上入射光ばかりでなく組み立て誤差等に起因する軸外入
射光も洩れなくファイバコア内に入射するように結合器
を構成するレンズの軸上収差および軸外収差を十分に補
正しておく必要がある。特に光伝送ファイバが単一モー
ドファイバである場合はコアの径が極めて微小であるた
め上記レンズの収差について厳しい性能が要求される。
伝送ファイバのコア内に効率良く伝送するためには、軸
上入射光ばかりでなく組み立て誤差等に起因する軸外入
射光も洩れなくファイバコア内に入射するように結合器
を構成するレンズの軸上収差および軸外収差を十分に補
正しておく必要がある。特に光伝送ファイバが単一モー
ドファイバである場合はコアの径が極めて微小であるた
め上記レンズの収差について厳しい性能が要求される。
また結合器は小型軽量であることや安価であることが要
求される。
求される。
従来この種の光結合器としては、両端面が平行平面の自
己集束型レンズを使用したものが知られている。
己集束型レンズを使用したものが知られている。
しか、しながら、上記のような両端面が平行平面の自己
集束型レンズの場合、軸上収差を小さくするためには、
レンズの屈折率分布の制御が非常に難しく、仮りに軸上
収差が小さくなっても軸外収差、特にコマ収差が大きい
ために例えば光源がレンズ光軸からずれた時に光源から
出射した光線が７点に集光しなくなってしまう。
集束型レンズの場合、軸上収差を小さくするためには、
レンズの屈折率分布の制御が非常に難しく、仮りに軸上
収差が小さくなっても軸外収差、特にコマ収差が大きい
ために例えば光源がレンズ光軸からずれた時に光源から
出射した光線が７点に集光しなくなってしまう。
上記要求を一応満足する光学系は屈折率の一様な通常の
球面レンズ３〜ゲ枚で構成することはできる。しかしな
がら、光学系がかなり大型のかさばるものとなり、装置
全体の小型軽量化に支障となる０ またレンズの枚数が多いため、光学系の組み立ておよび
レンズ面研磨に多大の工数を要し、高価なものになると
いう欠点がある。
球面レンズ３〜ゲ枚で構成することはできる。しかしな
がら、光学系がかなり大型のかさばるものとなり、装置
全体の小型軽量化に支障となる０ またレンズの枚数が多いため、光学系の組み立ておよび
レンズ面研磨に多大の工数を要し、高価なものになると
いう欠点がある。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、十分に軸上及
び軸外収差が小さく、シたがって光源からの拡散光を単
一モードファイバに対しても非常に高い効率で伝送する
ことができ、しかも研磨加工、組み立てが容易で安価に
量産できる光源、光フアイバ結合器を提供することにあ
る。
び軸外収差が小さく、シたがって光源からの拡散光を単
一モードファイバに対しても非常に高い効率で伝送する
ことができ、しかも研磨加工、組み立てが容易で安価に
量産できる光源、光フアイバ結合器を提供することにあ
る。
上記の目的を達成する本発明の結合器は、光軸からｒの
距離における屈折率ｎ（ｒ）が、ｎ２（ｒ）＝ｎｏ２（
／−（ｇｒ）２＋ｈ４（ｇｒ）’＋ｂ６（ｇｒ）６＋・
・りで表わされる透明円柱体から成り、 （１） ｒ１＝■ （２） −ＩＯ，Ａ≦ｒ２≦−ｕ、０ｍｍ（３） ／、
乙Ｓ−０，３≦ｒｏ≦ｊ、５ｍｍ（４１ｏ、、２り！；
−０，０／Ｓ≦Ｇ≦０．乙／ −０，／乙Ｓただし、Ｇ
−ｎｏｇｒｏヒ丁３ の条件を満足するレンズで構成される。
距離における屈折率ｎ（ｒ）が、ｎ２（ｒ）＝ｎｏ２（
／−（ｇｒ）２＋ｈ４（ｇｒ）’＋ｂ６（ｇｒ）６＋・
・りで表わされる透明円柱体から成り、 （１） ｒ１＝■ （２） −ＩＯ，Ａ≦ｒ２≦−ｕ、０ｍｍ（３） ／、
乙Ｓ−０，３≦ｒｏ≦ｊ、５ｍｍ（４１ｏ、、２り！；
−０，０／Ｓ≦Ｇ≦０．乙／ −０，／乙Ｓただし、Ｇ
−ｎｏｇｒｏヒ丁３ の条件を満足するレンズで構成される。
ただし、ｒｌ、ｒ２は入射端面、出射端面の曲率半径（
符号は曲率半径の中心が前記端面よりも光フアイバ側に
あるときを正とする）、Ｓは光源側バンクフォーカス、
ｒＯはレンズの有効半径、ｎＯは中心軸上屈折率、ｇｓ
ｈ４１ ｈ ５は分布定数を表わす。
符号は曲率半径の中心が前記端面よりも光フアイバ側に
あるときを正とする）、Ｓは光源側バンクフォーカス、
ｒＯはレンズの有効半径、ｎＯは中心軸上屈折率、ｇｓ
ｈ４１ ｈ ５は分布定数を表わす。
前記（１）〜（４）の条件のうち、条件（１１（−２１
はレンズの入射端面が平面で出射端面が凸の球面である
ことを示し、このように本発明の結合器レンズは片面が
平面であるため研磨加工が極めて容易である。
はレンズの入射端面が平面で出射端面が凸の球面である
ことを示し、このように本発明の結合器レンズは片面が
平面であるため研磨加工が極めて容易である。
また、条件（３）のｒｏＫついては、ｒＯが２３ｍｍを
越えると光学系が大きくなって光７アイノ々結合器とし
て実用上不適当になり、またｒＯが１．≦Ｂ−０，３よ
りも小さい場合正弦条件を満たそうとすると曲率半径ｒ
２の絶対値が小さくなり球面収差が消えなくなる。この
ためｒＯは１．ｔｓ−０，３≦ｒＯ≦２．！；ｍｍの範
囲内にとる必要がある。 ゛ 前記条件（４）の上限値はＴｏの最大値（ｒ、 ｓｍｍ
）で決まる。すなわち正弦条件を満たそうとするとｒ
２の絶対値が大きくなりそのときはｒＯが大きくなるか
らである。
越えると光学系が大きくなって光７アイノ々結合器とし
て実用上不適当になり、またｒＯが１．≦Ｂ−０，３よ
りも小さい場合正弦条件を満たそうとすると曲率半径ｒ
２の絶対値が小さくなり球面収差が消えなくなる。この
ためｒＯは１．ｔｓ−０，３≦ｒＯ≦２．！；ｍｍの範
囲内にとる必要がある。 ゛ 前記条件（４）の上限値はＴｏの最大値（ｒ、 ｓｍｍ
）で決まる。すなわち正弦条件を満たそうとするとｒ
２の絶対値が大きくなりそのときはｒＯが大きくなるか
らである。
そして、レンズ両端面の曲率半径、光源側ノくツクフォ
ーカスＳルンズ中心軸屈折率ｎｏ、分布定数ｇおよびレ
ンズ有効半径ｒＯの相互関係を前述の条件（１）ないし
く４）に規定した範囲内に選定することにより後述の数
値実施例に示されるように球面収差およびコマ収差を十
分小さくおさえることができる。
ーカスＳルンズ中心軸屈折率ｎｏ、分布定数ｇおよびレ
ンズ有効半径ｒＯの相互関係を前述の条件（１）ないし
く４）に規定した範囲内に選定することにより後述の数
値実施例に示されるように球面収差およびコマ収差を十
分小さくおさえることができる。
図面に示した例について説明するとｌが発光ダイオード
、半導体レーザ等の光源、２が本発明の結合器レンズ、
３が光伝送ファインく例えば単一モードファイバである
。
、半導体レーザ等の光源、２が本発明の結合器レンズ、
３が光伝送ファインく例えば単一モードファイバである
。
レンズは中心軸から外周に向けて前述式に従い連続的に
変化する屈折率分布を有するガラス、合成樹脂等からな
る透明円柱体で光源ｌ側の入射端面２Ａが光軸に垂直な
平面で７アイノく側の出射端面２Ｂが軸対称の凸球面と
なっている。
変化する屈折率分布を有するガラス、合成樹脂等からな
る透明円柱体で光源ｌ側の入射端面２Ａが光軸に垂直な
平面で７アイノく側の出射端面２Ｂが軸対称の凸球面と
なっている。
光源／から出た拡散光束は、上記レンズ２で集束され、
光ファイバ３のコア内に入射する。 −〔発明の効果〕 本発明に係る光源、光フアイバ結合器は実施例から明ら
かなように球面収差、コマ収差が非常に小さく、シたが
って単一モード７アイノくのように極めてコア径の小さ
い７アイパに対しても光源光を非常に効率良く集束入射
させることができる。
光ファイバ３のコア内に入射する。 −〔発明の効果〕 本発明に係る光源、光フアイバ結合器は実施例から明ら
かなように球面収差、コマ収差が非常に小さく、シたが
って単一モード７アイノくのように極めてコア径の小さ
い７アイパに対しても光源光を非常に効率良く集束入射
させることができる。
また、収差が小さいが故に、組立て誤差等に起因して光
源がレンズ光軸から多少ずれていても波光損失が小さく
、軸合せの許容誤差範囲が相対的に拡大するので、部品
の組み立て作業もそれだけ容易化する。
源がレンズ光軸から多少ずれていても波光損失が小さく
、軸合せの許容誤差範囲が相対的に拡大するので、部品
の組み立て作業もそれだけ容易化する。
さらに、本願発明に係るレンズは片端面が平面であるの
で多量のレンズをまとめて平面研磨することができ、研
磨加工も容易で安価に量産することができる。しかも単
一レンズであるから嵩らず装置の小型軽量化を図ること
ができる。
で多量のレンズをまとめて平面研磨することができ、研
磨加工も容易で安価に量産することができる。しかも単
一レンズであるから嵩らず装置の小型軽量化を図ること
ができる。
実施例／
光源側バンクフォーカスＳ＝／、Ｏｍｍ 中心屈折率ｎ
ｏ＝／、３７３ 分布定数ｇ−０，／Ｊ、２ レンズ有
効半径Ｔｏ−／、３９／ｒｎｒｎ Ｏ＝０．３３０ 四
次項分布定数ｈ４＝２．２３ 六次項分布定数ｈ６＝１
．／、’１２ へ次項分布定数ｂ８−／ざ７．４１ レ
ンズ長Ｚ＝乙、ｔＩざりｍｍ光源側端面曲率半半径 １
＝ ｏｏ ファイバ側端面白率半径Ｖ２＝ −２，９３
９ｍｍ 光源側間ロ数ＮＡ＝０．Ｊファイバ側開口数Ｎ
Ａ’−０，／ ファイバ側バンクフォーカスＳ −／２
．ざざ２ｍｍ 本例し・ンズの収差図を第２図に示す。
ｏ＝／、３７３ 分布定数ｇ−０，／Ｊ、２ レンズ有
効半径Ｔｏ−／、３９／ｒｎｒｎ Ｏ＝０．３３０ 四
次項分布定数ｈ４＝２．２３ 六次項分布定数ｈ６＝１
．／、’１２ へ次項分布定数ｂ８−／ざ７．４１ レ
ンズ長Ｚ＝乙、ｔＩざりｍｍ光源側端面曲率半半径 １
＝ ｏｏ ファイバ側端面白率半径Ｖ２＝ −２，９３
９ｍｍ 光源側間ロ数ＮＡ＝０．Ｊファイバ側開口数Ｎ
Ａ’−０，／ ファイバ側バンクフォーカスＳ −／２
．ざざ２ｍｍ 本例し・ンズの収差図を第２図に示す。
実施例２
Ｓ−八〇ｍｍ ｎｏ−／、ｔＯ！； ｇ＝０．ＩＯ！；
Ｔｏ＝２．３６１１ｍｍ Ｏ−０，３９Ａ ｈ４＝Ｑ、
／Ｊ ’ｈ６−０゜２９ｈａ−２，ｌｒ７ Ｚ−１０，
２００ｍｍ ｒｌ、−Ｃ−） １２＝−Ｊ、４！７ｍｍ
ＮＡ＝ｏｉ ３タ Ｎｋ＝０．１０ざ Ｓ ＝２０．！
；３７ｍｍ本例レンズの収差図を第一図に示す。
Ｔｏ＝２．３６１１ｍｍ Ｏ−０，３９Ａ ｈ４＝Ｑ、
／Ｊ ’ｈ６−０゜２９ｈａ−２，ｌｒ７ Ｚ−１０，
２００ｍｍ ｒｌ、−Ｃ−） １２＝−Ｊ、４！７ｍｍ
ＮＡ＝ｏｉ ３タ Ｎｋ＝０．１０ざ Ｓ ＝２０．！
；３７ｍｍ本例レンズの収差図を第一図に示す。
実施例３
Ｓ＝／Ｊｍｍ ｎ’ｏ＝／、３９３ ｇ＝０．０９３Ｔ
ｏ＝２．０ｆｍｍ Ｇ−０，３０ざ ｈ４＝ｏ、７７
ｈ、、−。
ｏ＝２．０ｆｍｍ Ｇ−０，３０ざ ｈ４＝ｏ、７７
ｈ、、−。
ｈＢ−０，９１Ｚ＝／Ｊ、ｔＩ９７ｍｍ ｒ１＝ＱＱｒ
２＝−９，”’７３７ｍｍ Ｎｋ＝０．３ ＮＡ’＝０
．／Ｓ ＝２０．Ａｌ１７ｍｍ 本例レンズの収差図を第誉図に示す 実施例ｑ Ｓ＝／、ｊｍｍ ｎｏ＝／、３９０ ｇ＝０．０９／ｒ
’ｏ−２，３！；ｍｍ （）＝０．３’ｌＯｈ４＝ｉ／
ｇｂ６−／２．０３ ｈＢ＝、２０’１．／２ Ｚ−ｇ
、、７００ｍｒｎｒ１＝＝ｌＸｌ ｒ２＝−１１，２７
０ｍｍ ＮＡ’＝０．３９ＮＡ −０，１０ざ Ｓ −
２１，！；ｔ！；ｒｎｍり 本例レンズの収差図を第絡図に示す。
２＝−９，”’７３７ｍｍ Ｎｋ＝０．３ ＮＡ’＝０
．／Ｓ ＝２０．Ａｌ１７ｍｍ 本例レンズの収差図を第誉図に示す 実施例ｑ Ｓ＝／、ｊｍｍ ｎｏ＝／、３９０ ｇ＝０．０９／ｒ
’ｏ−２，３！；ｍｍ （）＝０．３’ｌＯｈ４＝ｉ／
ｇｂ６−／２．０３ ｈＢ＝、２０’１．／２ Ｚ−ｇ
、、７００ｍｒｎｒ１＝＝ｌＸｌ ｒ２＝−１１，２７
０ｍｍ ＮＡ’＝０．３９ＮＡ −０，１０ざ Ｓ −
２１，！；ｔ！；ｒｎｍり 本例レンズの収差図を第絡図に示す。
比較例として従来使用されている両端面が平行平面の自
己集束型レンズの収差図を第一図に示す。
己集束型レンズの収差図を第一図に示す。
条件 Ｓ−／、Ｏｍｒｎ ｎｏ＝八ｔへｇＺ＝３．７ｔ
／ｍｍ ｇ＝０．３１１３Ｓ ’ ７ 、０９ ｍ ｍ
ｒｌ ＝ｏｏ ７” ２ ＝ω
／ｍｍ ｇ＝０．３１１３Ｓ ’ ７ 、０９ ｍ ｍ
ｒｌ ＝ｏｏ ７” ２ ＝ω
第１図は本発明結合器の例を示す側面図１第２図ないし
第５図は本発明実施例／ないしｌの結合面レンズの収差
図である。 ／ 光源 ２ 結合器レンズ ３ 光伝送ファイバ 第２図 球面ＬＩ議 正弘錆牛（知 第４図 第５図 第６図 ヰ面双奮（ｍｍ） 逅踏語件（匍
第５図は本発明実施例／ないしｌの結合面レンズの収差
図である。 ／ 光源 ２ 結合器レンズ ３ 光伝送ファイバ 第２図 球面ＬＩ議 正弘錆牛（知 第４図 第５図 第６図 ヰ面双奮（ｍｍ） 逅踏語件（匍
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光軸からｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）がｎ２（ｒ）
＝ｎｏ２ （／−（ｇｒ）２＋ｈ４（ｇｒ）４＋ｈ６（
ｇｒ）６＋−うで表わされる透明円柱体から成るレンズ
であって、以下の条件を備えていることを特徴とする光
源、光フアイバ結合器。 −′ ｆｌ） ｒ１＝■ （２） −１０，乙≦ｒ２≦−２，０ｒｎｒｎ（３＋
／、乙Ｓ−０，３≦ｒｏ≦２．！；ｍｍただし、〜ｒ２
は入射端面、出射端面の曲率半径（符号は曲率半径の中
心が前記端面よりも光フアイバ側にあるときを正とする
）、Ｓは光源側バンクフォーカス（単位ｍｍ）、ｒＯは
レンズの有効半径、ｎｏは中心軸上屈折率、ｇ ＋ ｋ
１４＋ｈ６は分布定数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4519584A JPS60189714A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 光源、光フアイバ結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4519584A JPS60189714A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 光源、光フアイバ結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189714A true JPS60189714A (ja) | 1985-09-27 |
| JPH0572564B2 JPH0572564B2 (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=12712488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4519584A Granted JPS60189714A (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 光源、光フアイバ結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189714A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62273505A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-11-27 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡対物レンズ |
| JPS62296105A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光結合器 |
| JPH02216110A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-29 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS5859420A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 組合せレンズ |
| JPS58145909A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源・光フアイバ結合用レンズ機構 |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP4519584A patent/JPS60189714A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS5859420A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 組合せレンズ |
| JPS58145909A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源・光フアイバ結合用レンズ機構 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62273505A (ja) * | 1986-05-22 | 1987-11-27 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡対物レンズ |
| JPH07111500B2 (ja) * | 1986-05-22 | 1995-11-29 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
| JPS62296105A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光結合器 |
| JPH065332B2 (ja) * | 1986-06-17 | 1994-01-19 | 日本板硝子株式会社 | 光結合器 |
| JPH02216110A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-29 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572564B2 (ja) | 1993-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS61107207A (ja) | 光結合器 | |
| JPS6177819A (ja) | 像伝達光学系 | |
| JPH08122632A (ja) | 内視鏡用対物レンズ | |
| KR20040030338A (ko) | 섬유 광학계 장치 | |
| US5491583A (en) | Infrared lens systems | |
| JPS6224208A (ja) | 不均質レンズを用いた像伝送光学系 | |
| JP2652637B2 (ja) | 内視鏡対物レンズ | |
| US9025260B2 (en) | System and method for illuminating a target | |
| US10203512B2 (en) | Collimating lens | |
| JPS60189714A (ja) | 光源、光フアイバ結合器 | |
| US4729645A (en) | Non-spherical single lens | |
| US4852981A (en) | Imaging lens system comprising a distributed index lens and a plano-convex lens | |
| US4487484A (en) | Behind-stop Tesser type lens system | |
| JPS60163015A (ja) | 球面収差の補正方法 | |
| CN114706189B (zh) | 一种用于近眼增强现实显示的投影光学模组 | |
| TWI845026B (zh) | 光學鏡頭模組、光機模組以及頭戴式顯示裝置 | |
| JPH07110443A (ja) | 非球面テレセントリックレンズ | |
| US20240077706A1 (en) | Lens optical system | |
| US6831791B2 (en) | Optical system for optical communications and method of manufacturing the same | |
| JPS60173516A (ja) | 光源・ファイバ結合用光学系 | |
| JPH068928B2 (ja) | 光結合器 | |
| RU2010269C1 (ru) | Малогабаритный объектив-коллиматор | |
| JPH06103367B2 (ja) | 光結合器 | |
| JPH065332B2 (ja) | 光結合器 | |
| JPS63253320A (ja) | 反射屈折光学系 |