JPS6125104A

JPS6125104A - 複合レンズ

Info

Publication number: JPS6125104A
Application number: JP14425684A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Onoda; 誠一斧田; Yasumasa Koakutsu; 小圷　泰正; Masaaki Kusano; 草野　正昭; Tamio Takeuchi; 竹内　民雄; Masao Yano; 矢野　正夫; Yoshiharu Yamada; 祥治山田; Ichiro Ikushima; 生島　一郎; Kiyohide Miyake; 三宅　清秀; Katsuki Tanaka; 田中　捷樹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1986-02-04

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、光結合効率の向上に有効な複合レンズに関す
る。

〔発明の背景〕

光量を二分割する方法として、例えば特開昭５５−６５
９１９号公報には、反射面を形成する平板部材を対向さ
せてその間にハーフミラ−を反射面に平行に配設するこ
とが開示されている。しかし、光を集めることについて
は言及されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、光伝送路を複数個設けることにより、
焦点位置可変の複合レンズを提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明は光伝送路として光の
入射角、出射角が等しくなるような光伝送路を使用した
ものである。

〔発明の原理〕

第ＪＪ（ａ）において光強度Ｐなる点光源１が距ｊ胃ｔ
＋を隔てて、光伝送路２に面しているとし、さらに光伝
送路の分解能を無限小、開口数（ＮＡ）を１、透過損失
を零と仮定する。

光源１を発し、光伝送路２に角度θ１．θ２で入射した
光線３，４は夫々光伝送路内の反射板９により全反射し
ながら厚さ方向に伝播する。光伝送路からの出射光は、
出射角産出θ、及びθ２の２つの光線５　、５’及び６
．ｌに分かれる。これら２つの光線対はそれぞれ等分の
光強度を担う〇ここにおいて、出射光線５．６が光伝送
路の出射面から光軸上ｔ１だけ手前の点７を起点とする
こと、また、出射光線ｓ’、ｇが光伝送路の出射面から
光軸上同じくムだけ離れた点８を通ることは明らかであ
る。以上のことから第１図（ａ）の光学系は同図（ｂ）
のごとく、光強度４なる２つの点光源７，８が自由空間
において、光伝送路の出射面から±ｔ１の点に位置する
系と等価なことがわかる。

説明の便宜上、点７を第１光源、点８を第２光源と呼ぶ
ことにする。次に光伝送路の出射側に、伝送路用光ファ
イバと対向させて、光源出力を結合させる場合を考える
。まず第２１ｆｆｌ（ａ）のように光伝送路と光フアイ
バ間の距離ｔ２がｔ２　＞　ｔ。

の場合には、等側糸においてファイバ端面から４±４だけ離れた点に光強度系の２つの点光源が存在するのと
等価であることが容易に了解される。

次に第２図（ｂ）のごとく！ａ　＜　４の場合には、第２＠光源の代りに、ファイバ端面に関し
て鏡像となる第３光源が存在すると考えてよい。何故な
ら、ファイバへの入射角の符号が反転しても結合効率は
変わらないからである。従ってこの場合でも、ファイバ
端面からｔ１±ｔまたけ離れた点に２つの光源が位置する系と等価となる。

よって、第２図（ａ）、　（ｂ）を合わせた一般で与え
られることがわかる。また、上述の等価関係は、光伝送
路の厚さ差には関係しない。

以上説明したように光源の出力と光伝送路を介してファ
イバ結合させる場合には、光源、ファイバ間の距離が等
測的に短縮されるという効果を持つことになる。

例えばｔｌ　＝　１２とすれば光源のとはファイバ端面
に密着する一方、他の歩はファイバ端面からｔｌだけ離
れた点に位置する場合と等価となるから、結合効率の向
上効果は原理的に明らかである。一方光学系の構成は極
めて簡単である上、光伝送路の垂直面内位置は全く自由
であるから、レンズ系と異なり、精度上の制約が軽減さ
れる。

〔本発明の原理の実験的検証〕

第３図は、光源に発光径６００μガ！φのドーム形ｉＤ
　（発光波長０．８８μｍ、駆動ピーク電流３（１ｍＡ
。

デユーティ５０％）光ファイバにコア径２００μｍφ、
開口数０．５のステップインデックス形、光伝送路に分
解能２５μｍφ、開口ｆｌ　Ｏ，５５、厚さ２１１ＩＩ
ＩＩ１１透過損失１．５ｄＢのものとしｔ　＝　ｔｌ　
＋７２を一定としてｔｌを振ったときのファイバ出力光
レベル（平均レベル）を実測した例である。

同図より、ｔ１＝ｔ２＝夕　としたとき、ファイバ出力
は最大となりＬ　＝　５１５／７−ｎｍに対して、それ
ぞれ−２０，７／−２３／−３２ｄＢｍとなることが読
み取れる。

一方、光伝送路挿入前の出力レベルはそれぞれ−４０，
１７−４２，６７５５，６ｄＢｍであった。よって光伝
５送路挿入による結合度改善は、１９．４／１９．６／
２１．６ａＢであることがわかる。以上、光伝送路挿入
によるファイバ結合効率の改善効果が実験的に検証され
た。

なお、これらの効果は、逆にファイバからの出力光と受
光素子に導入する場合についても全く同様に得られるこ
とはいうまでもない。

〔発明の実施例〕

上述した効果を表わすための伝送路の実施例を第４図〜
第７図で説明する。

第４図は伝送路として光軸に対し同軸上に反射板９を配
置した例で点Ｐに対応して％が生じる。

第５図は光軸に対し平行に平板の反射板９を配置した例
で点Ｐに対し琴が線状に現われる。

第６図は光軸に対し同軸上に反射板９を蜂の鵬状に配置
した例で点Ｐに対し％が生じる。

第７図は光軸に対し同軸−ヒにファイバ１０を配置した
例でＰに対応し％が生じる。

上記した伝送路は発光点及び集光点の距離が等しく現わ
れるため、焦点可変形レンズとして使用出来る。又伝送
路の光の入射面、出射面の７ラツトなものでも上記した
効果が得られることから、光軸に対しての自由度、組合
せの自由度がある。又球面状に加工する事により、レン
ズ効果を高める事が出来る。

〔発明の効果〕

本光伝送路を用いれば発光点からの距離に応じて集光点
の位置も変わり、いわゆる焦点可変形のレンズと考えら
れるので、用途に応じ使用することが出来る。又見かけ
上２つの発光点が生じるため光源自体も光伝送結分だけ
発光点が近づき効率良く光を伝えることも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は本発明の原理を示す断面図、第３図は
実験結果を示すグラフ、第４図は本発明の一実施例の複
合レンズの斜視図、第５図は本発明の他の実施例の複合
レンズの斜視図、第６図は別の実施例の複合レンズの斜
視図、第７図はさらに他の実施例の複合レンズの斜視図
である。１・・・光源、２・・・光伝送路、６．４・・・光線、５、へ・・・出射角θ１の光線、６、ｊ・・・出射角θ２の光線、７．８・・・光源、９・・・反射板、１０・・・ファイバＯ力　１　口り（？７ン嘲７　　　　　　　　　　　　ｖ第　２膓（α）（し）第　３０ＬＥＤ−ボ＠ＸＩｇ８Ａ距離（π％）第４虐第６国

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射角度と出射角度が等しくなるような光伝送路
を複数個設け、その光伝送路を光軸に対し、平行に配置
したことを特徴とする複合レンズ。
（２）特許請求の範囲第１項に記載の光伝送路を、放射
同心円状態に配置したことを特徴とする複合レンズ。
（３）特許請求の範囲第１項記載の光伝送路を、コア層
とコア層より屈折率の低いクラッド層を持ったもので構
成したことを特徴とする複合レンズ。
（４）特許請求の範囲第１項および第３項記載の光伝送
路の片面もしくは両面を球面とすることを特徴とする複
合レンズ。
（５）特許請求の範囲第１項および第３項記載の光伝送
路の開口数を伝送用光ファイバの開口数と等しく選んだ
ことを特徴とする複合レンズ。
（６）特許請求の範囲第３項乃至第５項記載の光伝送路
のコア径をファイバのコア径より十分小さく選んだこと
を特徴とする複合レンズ。