JPS6125106A - 屈折率分布形ロツドレンズ体およびその製造方法 - Google Patents
屈折率分布形ロツドレンズ体およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS6125106A JPS6125106A JP14593984A JP14593984A JPS6125106A JP S6125106 A JPS6125106 A JP S6125106A JP 14593984 A JP14593984 A JP 14593984A JP 14593984 A JP14593984 A JP 14593984A JP S6125106 A JPS6125106 A JP S6125106A
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- Japan
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- rod lens
- refractive index
- glass plate
- lens body
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- Pending
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Lenses (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】
［産業上の利用分野］
この発明は、光伝送用ファイバーと半導体レーザー光源
との光結合等に使用する高開口の屈折率分布形［１ラド
レンズ体およびその製造方法に関するものである。
との光結合等に使用する高開口の屈折率分布形［１ラド
レンズ体およびその製造方法に関するものである。
［従来の技術］
光フアイバー通信システムにおける光ビーム制御技術の
一つとして光源である半導体レーザー（＋−Ｄ ）や発
光ダイオード（＋−Ｅ Ｄ ）の出力光を、伝送路であ
る光ファイバーに効率良く結合させる光源−光フアイバ
ー結合技術は、光通信の信頼性を向上させる上で重要な
技術である。一般には光源からの出力光をレンズ等の光
学素子を用いて集束し光ファイバーへの結合効率を高め
る構成が考えられ、光学素子としては球レンズや屈折率
分布形ロッドレンズあるいは平板上に形成された半球状
の平板マイクロレンズ等が用いられて来ている。
一つとして光源である半導体レーザー（＋−Ｄ ）や発
光ダイオード（＋−Ｅ Ｄ ）の出力光を、伝送路であ
る光ファイバーに効率良く結合させる光源−光フアイバ
ー結合技術は、光通信の信頼性を向上させる上で重要な
技術である。一般には光源からの出力光をレンズ等の光
学素子を用いて集束し光ファイバーへの結合効率を高め
る構成が考えられ、光学素子としては球レンズや屈折率
分布形ロッドレンズあるいは平板上に形成された半球状
の平板マイクロレンズ等が用いられて来ている。
ところで、これらの光学素子のうち、従来の屈折率分布
型ローラドレンズは、Ｔ７２等の高屈折イオンを含有す
る円柱状のガラス板表面を高温で溶融塩槽内に浸漬する
ことによってガラスロンド内の高屈折イオンをロッド外
に拡散させる方法で作製されている。この方法で作製さ
れたロッドレンズ１の屈折率分布は、第１図内６に示す
ように中心からの距離とともに減少する分布で、はぼ次
式に従った分布となる。
型ローラドレンズは、Ｔ７２等の高屈折イオンを含有す
る円柱状のガラス板表面を高温で溶融塩槽内に浸漬する
ことによってガラスロンド内の高屈折イオンをロッド外
に拡散させる方法で作製されている。この方法で作製さ
れたロッドレンズ１の屈折率分布は、第１図内６に示す
ように中心からの距離とともに減少する分布で、はぼ次
式に従った分布となる。
ｎ （ｒ）’ ＝ｎｏ２ （１−Ｇ’ ｒ２”）−・・
−・（１１しかし屈折率差は最大Ｏ，Ｏａ程度であって
０．１を越えることはない。このためレンズの開［］数
は０．６を最高にして通常は０．３５ ＝ ０．４６で
あって半導体レーザーからの光放出角の５０〜６０°（
ＨＡｏ、１１〜０．８７ ）を補正するには小さすぎる
という問題点があった。
−・（１１しかし屈折率差は最大Ｏ，Ｏａ程度であって
０．１を越えることはない。このためレンズの開［］数
は０．６を最高にして通常は０．３５ ＝ ０．４６で
あって半導体レーザーからの光放出角の５０〜６０°（
ＨＡｏ、１１〜０．８７ ）を補正するには小さすぎる
という問題点があった。
一方、平板ガラス上に形成されたマイクロレンズは、第
２図−第４図式Ｂ）に示すようにガラス基板２上にフＡ
トリソゲラフイーの手法によって円形の開口部３ａを有
するマスク３を形成し、この開口部３ａを通してガラス
基板２内にドーパントイオンを選択的に注入し、レンズ
作用を持つ三次元分布屈折率形（ｊＮ４図四〇）の半球
状レンズ部゛分４とすることで作製できることが知られ
ている。
２図−第４図式Ｂ）に示すようにガラス基板２上にフＡ
トリソゲラフイーの手法によって円形の開口部３ａを有
するマスク３を形成し、この開口部３ａを通してガラス
基板２内にドーパントイオンを選択的に注入し、レンズ
作用を持つ三次元分布屈折率形（ｊＮ４図四〇）の半球
状レンズ部゛分４とすることで作製できることが知られ
ている。
このように基板表面からのドーパントイオンの拡散移入
によって得られるマイクロレンズ体は、中心部と周辺部
の屈折率差が０．２前後と大きいものの、単レンズとし
ての開口数は最大０．３０程度であって、２個以上組合
わせない限り０．５を越えることはなく、このマイクロ
レンズにあっても前記と同様に半導一体レーザーからの
光放出角の補正用等としては開口数が小さすぎるという
問題点があった。
によって得られるマイクロレンズ体は、中心部と周辺部
の屈折率差が０．２前後と大きいものの、単レンズとし
ての開口数は最大０．３０程度であって、２個以上組合
わせない限り０．５を越えることはなく、このマイクロ
レンズにあっても前記と同様に半導一体レーザーからの
光放出角の補正用等としては開口数が小さすぎるという
問題点があった。
［発明の目的１
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、表面からのイオン拡散移入法によるとガラス
体内に比較的屈折率差の大きいレンズ作用部分が得られ
ることを利用して開口数の大きな屈折率分布形ロッドレ
ンズ体を製造する方法および当該レンズ体を提供するこ
とを目的としている。
たもので、表面からのイオン拡散移入法によるとガラス
体内に比較的屈折率差の大きいレンズ作用部分が得られ
ることを利用して開口数の大きな屈折率分布形ロッドレ
ンズ体を製造する方法および当該レンズ体を提供するこ
とを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
この発明はガラス板の表面上の直線を軸とし、この軸に
直交する面内で当該軸からそのガラス板内にとった径の
増加にしたがって屈折率が減少する半円柱状レンズ部分
を有する当該ガラス板の２枚を、前記直線を互いに一致
させて対接し、この一致させた直線を光軸とすることを
特徴としている。
直交する面内で当該軸からそのガラス板内にとった径の
増加にしたがって屈折率が減少する半円柱状レンズ部分
を有する当該ガラス板の２枚を、前記直線を互いに一致
させて対接し、この一致させた直線を光軸とすることを
特徴としている。
またこのようなロッドレンズ体の製造方法としてガラス
板の表面にスリット状の開口部を有するマスクを付けた
のち、これを＾屈折率を生ずるイオンを含む溶ｇ＆塩中
に浸漬し、開口部を通じて当該イオンをガラス板内に拡
散し、ガラス板表面におけるスリット状開口部の中心部
直線を軸としてこの軸に直交する面内で当該軸からガラ
ス板内にとった径の増加にしたがって屈折率が減少する
半円柱状のレンズ部分を形成し、この半円柱状レンズ部
分を有するガラス板の２枚を当該軸のそれぞれを一致さ
せて対接し、この一致させた軸を光軸とするロッドレン
ズ体を成形することも特徴としている。
板の表面にスリット状の開口部を有するマスクを付けた
のち、これを＾屈折率を生ずるイオンを含む溶ｇ＆塩中
に浸漬し、開口部を通じて当該イオンをガラス板内に拡
散し、ガラス板表面におけるスリット状開口部の中心部
直線を軸としてこの軸に直交する面内で当該軸からガラ
ス板内にとった径の増加にしたがって屈折率が減少する
半円柱状のレンズ部分を形成し、この半円柱状レンズ部
分を有するガラス板の２枚を当該軸のそれぞれを一致さ
せて対接し、この一致させた軸を光軸とするロッドレン
ズ体を成形することも特徴としている。
以下、この発明を第５図以下の図面を参照して゛具体的
に説明する。
に説明する。
屈折率分布形ロッドレンズ体の構成を、その製造法とと
もに説明すると、まず第５図に示すようにガラス板５の
表面に所要幅のスリット状の開口ａｌ１６ａを有するマ
スク６を付着させる。マスク６はイオンに対して不透性
のＴｉ膜等を用いて形成する。次いでこれをＴｌｌ、Ａ
Ｑ等の高屈折をもたらすイオンの硝酸塩、硫酸塩あるい
はこれらの塩とアルカリイオンの塩との混合物からなる
溶融塩に浸漬し、開口部６ａを通じてガラス基板５内に
イオンを拡散させる。この拡散処理によりスリット（開
口部６ａ）の中心にそった直線７を軸としてこれと直交
する方向にとった距離とともに放射状に変化する屈折率
分布を有する細長い半円柱状のレンズ部分８ａを形成す
ることができる。拡散分布は直線軸７を中心として放射
状に減少することとなり、第５図に示す２方向とＸ方向
はほぼ第４図式６と類似の屈折率分布を有するが直線軸
７にそっては屈折率は変化しない。拡散処理ののち、マ
スク６を除去し、第６図に示すように、第５図のレンズ
体８ａの一対を互いに直線軸７が一致するように半円柱
状のレンズ部分８ａの面を重ね合せることによって第７
図に示すようなロッドレンズ体８を作製することができ
る。
もに説明すると、まず第５図に示すようにガラス板５の
表面に所要幅のスリット状の開口ａｌ１６ａを有するマ
スク６を付着させる。マスク６はイオンに対して不透性
のＴｉ膜等を用いて形成する。次いでこれをＴｌｌ、Ａ
Ｑ等の高屈折をもたらすイオンの硝酸塩、硫酸塩あるい
はこれらの塩とアルカリイオンの塩との混合物からなる
溶融塩に浸漬し、開口部６ａを通じてガラス基板５内に
イオンを拡散させる。この拡散処理によりスリット（開
口部６ａ）の中心にそった直線７を軸としてこれと直交
する方向にとった距離とともに放射状に変化する屈折率
分布を有する細長い半円柱状のレンズ部分８ａを形成す
ることができる。拡散分布は直線軸７を中心として放射
状に減少することとなり、第５図に示す２方向とＸ方向
はほぼ第４図式６と類似の屈折率分布を有するが直線軸
７にそっては屈折率は変化しない。拡散処理ののち、マ
スク６を除去し、第６図に示すように、第５図のレンズ
体８ａの一対を互いに直線軸７が一致するように半円柱
状のレンズ部分８ａの面を重ね合せることによって第７
図に示すようなロッドレンズ体８を作製することができ
る。
この９ラドレンズ体８の屈折率分布は、第８図に示すよ
うに２方向とＸ方向とがほぼ類似し、直線軸７を中心と
した回転対称の屈折率分布となり、直線軸７を光軸とす
る屈折率分布形ロッドレンズ体８を形成することができ
る。
うに２方向とＸ方向とがほぼ類似し、直線軸７を中心と
した回転対称の屈折率分布となり、直線軸７を光軸とす
る屈折率分布形ロッドレンズ体８を形成することができ
る。
［発明の効果］
このようにして得られたロッドレンズは、表面からのイ
オン拡散移入法によって得られるレンズ体の特徴である
高屈折率差をそのまま利用できるので開口数の極めて大
きなロッドレンズとすることができる。したがって半導
体レーザーや発光ダイオードの出力光を伝送路である光
ファイバーに効率良く結合させるための光学系素子等と
して極めて有用なロッドレンズを提供することができる
。
オン拡散移入法によって得られるレンズ体の特徴である
高屈折率差をそのまま利用できるので開口数の極めて大
きなロッドレンズとすることができる。したがって半導
体レーザーや発光ダイオードの出力光を伝送路である光
ファイバーに効率良く結合させるための光学系素子等と
して極めて有用なロッドレンズを提供することができる
。
また直線軸に直交する面内で適宜に切断するこによって
、レンズ長の調整も自由になるばかりか、屈折率分布形
ロッドレンズを使用して分波器やスターカプラーを作成
する際にも、ロッドレンズそのものを切断する必要はな
く、あらかじめ半円柱状のレンズ体の時点でその端面に
所要の表面加工を施すことによってその後の加工工程を
はふくことができる。このように極めて取扱い易いロッ
ドレンズを提供することができる。
、レンズ長の調整も自由になるばかりか、屈折率分布形
ロッドレンズを使用して分波器やスターカプラーを作成
する際にも、ロッドレンズそのものを切断する必要はな
く、あらかじめ半円柱状のレンズ体の時点でその端面に
所要の表面加工を施すことによってその後の加工工程を
はふくことができる。このように極めて取扱い易いロッ
ドレンズを提供することができる。
［実施例１］
ＴｉＦ６と称される光学ガラス（１，１％でＰ２Ｏ５４
７，９％、Ｎ８２０ １９．８％、Ａｊ２２０３３．７
％、Ｋ２０７．７％、ＴｉＯ２１５，４％、その他１．
６％）からなる２０ｘ ２０ｘ ５ ａｍのガラス板の
表面に０．２ｍｍ幅のスリット状開口部を有する厚さ２
μ−のＴｉ躾のマスクを着けた。次いでこれを４０Ａｇ
Ｎ０３６０ＫＮＯ３（重量％）の混塩を３５０℃に加熱
した溶融塩中に浸漬し、４８時間処理した。
７，９％、Ｎ８２０ １９．８％、Ａｊ２２０３３．７
％、Ｋ２０７．７％、ＴｉＯ２１５，４％、その他１．
６％）からなる２０ｘ ２０ｘ ５ ａｍのガラス板の
表面に０．２ｍｍ幅のスリット状開口部を有する厚さ２
μ−のＴｉ躾のマスクを着けた。次いでこれを４０Ａｇ
Ｎ０３６０ＫＮＯ３（重量％）の混塩を３５０℃に加熱
した溶融塩中に浸漬し、４８時間処理した。
このあとその表面を研磨し、Ｔｉ１ｌを除去した結果、
９半径が０．５６ａ＋ｍの半円柱状のレンズ部分を有す
るガラス板を得た。この板を形成された半円柱レンズの
軸に垂直に切断した後、そのうちの２枚 ４゜を、その
半円柱レンズの軸が一致するように第６図に示す如く重
ね合せた。この結果得られたロッド状のレンズ体は、円
柱軸を光軸とした場合、前記１式の屈折率分布に従って
近似すれば０の値はほぼ１．０ｍｍ−１で、開口数は０
．９以−ヒであった。２［実施例２］ 前記と同様のＴｉＦ６と称する光学ガラスからなる２０
Ｘ ２０Ｘ ５ Ｉｍのガラス板の表面に０．３５ｇｎ
の幅のスリット状開口部を設けた厚さ２μｍの「ｉ膜マ
スクを形成したのち、これを実施例１と同様の条件Ｃ処
理して作られた屈折率分布形ロッド状レンズ体は、半径
が０．６０＋＋ｎで１式に従ったレンズ特性はＱ値が０
．８８−１−１で、開口数は０．９以上であった。
９半径が０．５６ａ＋ｍの半円柱状のレンズ部分を有す
るガラス板を得た。この板を形成された半円柱レンズの
軸に垂直に切断した後、そのうちの２枚 ４゜を、その
半円柱レンズの軸が一致するように第６図に示す如く重
ね合せた。この結果得られたロッド状のレンズ体は、円
柱軸を光軸とした場合、前記１式の屈折率分布に従って
近似すれば０の値はほぼ１．０ｍｍ−１で、開口数は０
．９以−ヒであった。２［実施例２］ 前記と同様のＴｉＦ６と称する光学ガラスからなる２０
Ｘ ２０Ｘ ５ Ｉｍのガラス板の表面に０．３５ｇｎ
の幅のスリット状開口部を設けた厚さ２μｍの「ｉ膜マ
スクを形成したのち、これを実施例１と同様の条件Ｃ処
理して作られた屈折率分布形ロッド状レンズ体は、半径
が０．６０＋＋ｎで１式に従ったレンズ特性はＱ値が０
．８８−１−１で、開口数は０．９以上であった。
なお、上記各実施例におけるロッド状レンズ体の製造工
程においてマスク側を陽極に、反対側を陰極にして直流
電界を印加すれば、イオンの拡散を速めて屈折率分布の
改良に効果のあることは云。
程においてマスク側を陽極に、反対側を陰極にして直流
電界を印加すれば、イオンの拡散を速めて屈折率分布の
改良に効果のあることは云。
うまでもない。
第１図向は従来のロッドレンズを示す斜視図、第１図６
は同上ロッドレンズの屈折率分布を示す特性図、第２図
は従来の半球状平板マイクロレンズの製造法を示す斜視
図、第３図は同上平板マイクロレンズの縦断面図、第４
図式６は同上平板マイクロレンズの屈折率分布を示す特
性図、第５図〜第８図ｔ／ＪＢＩはこの発明に係る屈折
率分布形ロッドレンズ体の実施例を示すもので、第５図
は製造］〕程においてガラス板上にマスクを付けた状態
を示す斜視図、第６図は半円柱状のレンズ部分を有する
ガラス板の２枚を対接することによってロッドレンズ体
を作製した状態を示す斜視図、第７図はロッドレンズ体
の斜視図、第８図（ホ）（１３）は同上ロッドレンズ体
の屈折率分布を示す特性図である。 ５・・・ガラス板、６・・・マスク、６ａ・・・スリッ
ト状の間口部、７・・・半円柱状レンズ部分の円柱中心
軸、８・・・ロッドレンズ体、８ａ・・・半円柱状レン
ズ部分出 願 人 株式会社 保谷硝子 式 理 人 朝 倉 正 幸第１図 第２図
は同上ロッドレンズの屈折率分布を示す特性図、第２図
は従来の半球状平板マイクロレンズの製造法を示す斜視
図、第３図は同上平板マイクロレンズの縦断面図、第４
図式６は同上平板マイクロレンズの屈折率分布を示す特
性図、第５図〜第８図ｔ／ＪＢＩはこの発明に係る屈折
率分布形ロッドレンズ体の実施例を示すもので、第５図
は製造］〕程においてガラス板上にマスクを付けた状態
を示す斜視図、第６図は半円柱状のレンズ部分を有する
ガラス板の２枚を対接することによってロッドレンズ体
を作製した状態を示す斜視図、第７図はロッドレンズ体
の斜視図、第８図（ホ）（１３）は同上ロッドレンズ体
の屈折率分布を示す特性図である。 ５・・・ガラス板、６・・・マスク、６ａ・・・スリッ
ト状の間口部、７・・・半円柱状レンズ部分の円柱中心
軸、８・・・ロッドレンズ体、８ａ・・・半円柱状レン
ズ部分出 願 人 株式会社 保谷硝子 式 理 人 朝 倉 正 幸第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス板の表面上の直線を軸とし、この軸に直交す
る面内で当該軸からガラス板内にとった径の増加にした
がって屈折率が減少する半円柱状レンズ部分を有する当
該ガラス板の２枚を、前記直線を互いに一致させて対接
し、この一致させた直線を光軸とすることを特徴とする
屈折率分布形ロッドレンズ体。 ２ ガラス板の表面にスリット状の開口部を有するマス
クを付けたのち、これを高屈折率を生ずるイオンを含む
溶融塩中に浸漬し、前記開口部を通じて当該高屈折率を
生ずるイオンをガラス板内に拡散し、該ガラス板表面に
おける前記スリット状開口部の中心直線を軸としてこの
軸に直交する面内で当該軸からガラス板内にとった径の
増加にしたがって屈折率が減少する半円柱状レンズ部分
を形成し、この半円柱状レンズ部分を有するガラス板の
２枚を、当該軸のそれぞれを互いに一致させて対接し、
この一致させた軸を光軸とするロッドレンズ体を形成す
ることを特徴とする屈折率分布形ロッドレンズ体の製造
方法。 ３ 半円柱状レンズ部分を有するガラス板の２枚は、半
円柱状レンズ部分を有する単一のガラス板を軸にほぼ直
交する面方向に切断して２枚としたものである特許請求
の範囲第２項記載の屈折率分布形ロッドレンズ体の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14593984A JPS6125106A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 屈折率分布形ロツドレンズ体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14593984A JPS6125106A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 屈折率分布形ロツドレンズ体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6125106A true JPS6125106A (ja) | 1986-02-04 |
Family
ID=15396551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14593984A Pending JPS6125106A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 屈折率分布形ロツドレンズ体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6125106A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132201A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 平面レンズ及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP14593984A patent/JPS6125106A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132201A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 平面レンズ及びその製造方法 |
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