JPS6160595B2 - - Google Patents
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- JPS6160595B2 JPS6160595B2 JP14174680A JP14174680A JPS6160595B2 JP S6160595 B2 JPS6160595 B2 JP S6160595B2 JP 14174680 A JP14174680 A JP 14174680A JP 14174680 A JP14174680 A JP 14174680A JP S6160595 B2 JPS6160595 B2 JP S6160595B2
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- lens
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- optical fiber
- mode optical
- semiconductor laser
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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)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザと単一モード光フア
イバとの光結合を行う単一モード光フアイバ用半
導体レーザ結合器に関するものである。
イバとの光結合を行う単一モード光フアイバ用半
導体レーザ結合器に関するものである。
光通信用の単一モード光フアイバは、通常、コ
ア半径が５μｍ程度と小さく、導波される光ビー
ム半径はコア半径とほぼ等しい。この単一モード
光フアイバに効率よく光を結合させるには入射す
る光ビームを単一モード光フアイバと同じ半径５
μｍ程度の円形ガウスビームにする必要がある。
入射ビーム径が大きすぎても小さすぎても効率が
悪くなる。
ア半径が５μｍ程度と小さく、導波される光ビー
ム半径はコア半径とほぼ等しい。この単一モード
光フアイバに効率よく光を結合させるには入射す
る光ビームを単一モード光フアイバと同じ半径５
μｍ程度の円形ガウスビームにする必要がある。
入射ビーム径が大きすぎても小さすぎても効率が
悪くなる。
ところで、半導体レーザの発光パターンは接合
面に垂直方向で0.5〜0.8μｍ、接合面に平行方向
で1.0μｍ〜５μｍのビーム半径を有する。した
がつて半導体レーザと単一モード光フアイバとの
結合において、結合効率を改善するためには半導
体レーザのビーム半径を単一モード光フアイバの
ビーム半径に合致させるようなレンズ系が必要と
なる。ここで従来考えられていた単一モード光フ
アイバ用の結合レンズ系について説明する。第１
図ａ，ｂは微小円柱レンズを使用した結合法の構
成図とその説明図であり、１は半導体レーザチツ
プ、２は単一モード光フアイバ、３は微小円柱レ
ンズ、４は半導体レーザの発光端面、５は単一モ
ード光フアイバのコアを示す。レーザからの光は
第１図ｂに示したようにレンズ３によりコア５に
合致するように変換される。この時レンズ３の半
径としては後で述べるように７〜10μｍと非常に
小さいものが要求される。さらにレンズ３の位置
はレーザの光軸（ｚ軸）上の一点に位置させなけ
ればならなく、図中に示したｘ軸およびｚ軸方向
の位置ずれはそれぞれ±0.5μｍ以内および±2.5
μｍ以内と非常に厳しい値が要求される。第２図
はテーパ先球を使用した結合レンズ系である。単
一モード光フアイバ２の入射端にテーパ部６が設
けられその先端に半球レンズ７が形成されてい
る。この場合もレンズ７を有するフアイバ２の固
定精度はｘ軸、ｙ軸、ｚ軸でそれぞれ±１μｍ、
±２μｍ、±3.5μｍと３軸方向に厳しい値が要求
される。したがつて従来の結合法ではレンズまた
はレンズをつけたフアイバの固定精度が厳しく、
単一モード光フアイバ用半導体レーザ結合器を製
作する上で、大きなネツクとなつていた。またレ
ーザの信頼性を保証する上での気密窓を設けるこ
とが困難であつた。
面に垂直方向で0.5〜0.8μｍ、接合面に平行方向
で1.0μｍ〜５μｍのビーム半径を有する。した
がつて半導体レーザと単一モード光フアイバとの
結合において、結合効率を改善するためには半導
体レーザのビーム半径を単一モード光フアイバの
ビーム半径に合致させるようなレンズ系が必要と
なる。ここで従来考えられていた単一モード光フ
アイバ用の結合レンズ系について説明する。第１
図ａ，ｂは微小円柱レンズを使用した結合法の構
成図とその説明図であり、１は半導体レーザチツ
プ、２は単一モード光フアイバ、３は微小円柱レ
ンズ、４は半導体レーザの発光端面、５は単一モ
ード光フアイバのコアを示す。レーザからの光は
第１図ｂに示したようにレンズ３によりコア５に
合致するように変換される。この時レンズ３の半
径としては後で述べるように７〜10μｍと非常に
小さいものが要求される。さらにレンズ３の位置
はレーザの光軸（ｚ軸）上の一点に位置させなけ
ればならなく、図中に示したｘ軸およびｚ軸方向
の位置ずれはそれぞれ±0.5μｍ以内および±2.5
μｍ以内と非常に厳しい値が要求される。第２図
はテーパ先球を使用した結合レンズ系である。単
一モード光フアイバ２の入射端にテーパ部６が設
けられその先端に半球レンズ７が形成されてい
る。この場合もレンズ７を有するフアイバ２の固
定精度はｘ軸、ｙ軸、ｚ軸でそれぞれ±１μｍ、
±２μｍ、±3.5μｍと３軸方向に厳しい値が要求
される。したがつて従来の結合法ではレンズまた
はレンズをつけたフアイバの固定精度が厳しく、
単一モード光フアイバ用半導体レーザ結合器を製
作する上で、大きなネツクとなつていた。またレ
ーザの信頼性を保証する上での気密窓を設けるこ
とが困難であつた。
本発明は単一モード光フアイバ用半導体レーザ
結合器に要するレンズの実装精度を緩和するた
め、比較的焦点距離の長い２種類のレンズを組合
せて用いたもので以下図面について詳細に説明す
る。
結合器に要するレンズの実装精度を緩和するた
め、比較的焦点距離の長い２種類のレンズを組合
せて用いたもので以下図面について詳細に説明す
る。
第３図ａ，ｂは本発明の原理を説明するため示
した原理図である。ここでW1は半導体レーザの
ビーム半径、０は用いるレンズの焦点距離、
W2はレンズ０で変換されたビーム半径であ
る。第３図ａにおいてレーザの接合面に垂直方向
のビーム半径W1を0.8μｍとし、単一モード光フ
アイバのビーム半径W0＝５μｍとすると、W2と
W1と０の関係がW1W2＝λ０／π……(1)（λ：波 長）で示されるので波長1.3μｍの長波長帯で
０＝9.7μｍのときW2＝W0＝５μｍとなる。した
がつて円柱レンズの焦点距離は10μｍ程度と非常
に小さい値が要求される。因みに屈折率ｎ＝1.58
のレンズでは直径15μｍになる。所でｂに示すよ
うに１および２の異なる焦点距離のレンズ対
を用いると、１の後および２の後のビーム半
径は W1W21＝λ１／π……(2)およびW22W21＝λ２／
π ……(3) よりW22／W1を求めるとW22／W1＝２／１
……(4) となる。これは第１と第２のレンズの焦点距離の
比（２／１）でけで２の後のビーム半径
W22が求まるのでW22＝W0とするには２／１
＝W0／W1に選べばよいことが分る。ここで実際
に非対称な半導体レーザのビームに対して最適な
２／１を求める。接合面に垂直方向、平行方
向のビーム半径をＷ⊥１Ｗ〓２とし、２／１によ
る像倍率をαとおくと、垂直方向、平行方向の単
一モード光フアイバとの結合効率η⊥，η〓は η⊥＝２／（W0／Ｗ⊥１α＋Ｗ〓１α／W0）， η〓＝２／（W0／Ｗ〓１α＋Ｗ〓１α／W0）と
なる。
した原理図である。ここでW1は半導体レーザの
ビーム半径、０は用いるレンズの焦点距離、
W2はレンズ０で変換されたビーム半径であ
る。第３図ａにおいてレーザの接合面に垂直方向
のビーム半径W1を0.8μｍとし、単一モード光フ
アイバのビーム半径W0＝５μｍとすると、W2と
W1と０の関係がW1W2＝λ０／π……(1)（λ：波 長）で示されるので波長1.3μｍの長波長帯で
０＝9.7μｍのときW2＝W0＝５μｍとなる。した
がつて円柱レンズの焦点距離は10μｍ程度と非常
に小さい値が要求される。因みに屈折率ｎ＝1.58
のレンズでは直径15μｍになる。所でｂに示すよ
うに１および２の異なる焦点距離のレンズ対
を用いると、１の後および２の後のビーム半
径は W1W21＝λ１／π……(2)およびW22W21＝λ２／
π ……(3) よりW22／W1を求めるとW22／W1＝２／１
……(4) となる。これは第１と第２のレンズの焦点距離の
比（２／１）でけで２の後のビーム半径
W22が求まるのでW22＝W0とするには２／１
＝W0／W1に選べばよいことが分る。ここで実際
に非対称な半導体レーザのビームに対して最適な
２／１を求める。接合面に垂直方向、平行方
向のビーム半径をＷ⊥１Ｗ〓２とし、２／１によ
る像倍率をαとおくと、垂直方向、平行方向の単
一モード光フアイバとの結合効率η⊥，η〓は η⊥＝２／（W0／Ｗ⊥１α＋Ｗ〓１α／W0）， η〓＝２／（W0／Ｗ〓１α＋Ｗ〓１α／W0）と
なる。
η＝η⊥・η〓が最大となるαはこれにより
α＝W0／√⊥１〓１となり
ηnax＝４（２＋Ｗ〓１／Ｗ⊥１＋Ｗ⊥１／Ｗ〓１）
，
……(5) ２／１＝W0／√⊥１〓１ ……(6) が得られる。（参考文献：電子通信化学会、通信
方式研究会資料CS78−38，1978年６月発行）半
導体レーザのＷ⊥１とＷ〓１は約0.5〜0.8μｍと1.0〜
５μｍの範囲にあるが単一モード光フアイバ用と
しては高次横モードの発生を抑えるためＷ〓１は３
μｍ以下にしている。一方単一モード光フアイバ
のビーム半径W0は約５μｍであるのでW0／√
⊥１Ｗ〓１の値は３から７程度の値となる。したがつ
て２／１の値もこの範囲にはいるように選べ
ばよい。
，
……(5) ２／１＝W0／√⊥１〓１ ……(6) が得られる。（参考文献：電子通信化学会、通信
方式研究会資料CS78−38，1978年６月発行）半
導体レーザのＷ⊥１とＷ〓１は約0.5〜0.8μｍと1.0〜
５μｍの範囲にあるが単一モード光フアイバ用と
しては高次横モードの発生を抑えるためＷ〓１は３
μｍ以下にしている。一方単一モード光フアイバ
のビーム半径W0は約５μｍであるのでW0／√
⊥１Ｗ〓１の値は３から７程度の値となる。したがつ
て２／１の値もこの範囲にはいるように選べ
ばよい。
第４図は本発明の一実施例を示す。１は半導体
レーザチツプ、２および５は単一モード光フアイ
バとそのコア、８および９は第１レンズおよび第
２レンズである。即ち、半導体レーザチツプ１、
第１レンズ８、第２レンズ９および単一モード光
フアイバ２をこの順序に略同一線上に配置して、
半導体レーザと単一モード光フアイバとを結合さ
せる。而して、前記第２レンズ９と前記第１レン
ズ８との焦点距離の比を単一モード光フアイバ２
を導波する光ビームのビーム半径と半導体レーザ
の接合面に垂直方向および平行方向のコア半径の
相乗平均との比にほぼ等しく、第１レンズ８と第
２レンズ９との間隔を第１レンズの焦点距離と第
２レンズ９の焦点距離との和とほぼ等しくなるよ
うに配置する。前記第２レンズ９としては直径１
〜２mmφの集束形レンズを使用することができ、
また、第１レンズ８としては直径300μｍ〜1.5mm
φの大きさのルビー、サフアイヤ又はガラスでで
きた球または半球レンズを用いることができる。
第２レンズ９として収差の比較的小さい集束形レ
ンズを使うとすると、２＝1.8mm，1.5mm、等の
値となる。したがつて第１レンズ８の焦点距離と
しては、0.2〜0.6mm程度の値となる。このような
短焦点レンズとしては球レンズ、半球レンズにす
ると比較的大きな形状となる。また屈折率を大き
くすれば曲率半径は大きくなる。サフアイヤやル
ビー球を使うとすると屈折率ｎ＝1.75より球の直
径として300μｍから１mmのものを選べばよい。
この値はレーザの種類によつてＷ⊥１Ｗ〓１が異なる
ので値に応じて(6)式を満すように選ぶ。
レーザチツプ、２および５は単一モード光フアイ
バとそのコア、８および９は第１レンズおよび第
２レンズである。即ち、半導体レーザチツプ１、
第１レンズ８、第２レンズ９および単一モード光
フアイバ２をこの順序に略同一線上に配置して、
半導体レーザと単一モード光フアイバとを結合さ
せる。而して、前記第２レンズ９と前記第１レン
ズ８との焦点距離の比を単一モード光フアイバ２
を導波する光ビームのビーム半径と半導体レーザ
の接合面に垂直方向および平行方向のコア半径の
相乗平均との比にほぼ等しく、第１レンズ８と第
２レンズ９との間隔を第１レンズの焦点距離と第
２レンズ９の焦点距離との和とほぼ等しくなるよ
うに配置する。前記第２レンズ９としては直径１
〜２mmφの集束形レンズを使用することができ、
また、第１レンズ８としては直径300μｍ〜1.5mm
φの大きさのルビー、サフアイヤ又はガラスでで
きた球または半球レンズを用いることができる。
第２レンズ９として収差の比較的小さい集束形レ
ンズを使うとすると、２＝1.8mm，1.5mm、等の
値となる。したがつて第１レンズ８の焦点距離と
しては、0.2〜0.6mm程度の値となる。このような
短焦点レンズとしては球レンズ、半球レンズにす
ると比較的大きな形状となる。また屈折率を大き
くすれば曲率半径は大きくなる。サフアイヤやル
ビー球を使うとすると屈折率ｎ＝1.75より球の直
径として300μｍから１mmのものを選べばよい。
この値はレーザの種類によつてＷ⊥１Ｗ〓１が異なる
ので値に応じて(6)式を満すように選ぶ。
次に本発明のレンズ系の軸ずれの許容量につい
て説明する。従来使用されていた20μｍφ程度の
円柱レンズがテーパ先球ではそれらの焦点距離10
〜30μｍと小さいため、光軸からの許容位置ずれ
は先に述べたように１μｍ以下の厳しい値とな
る。これは位置ずれによりレンズ透過後の角度ず
れが生じるためである。同じ角度ずれθ０を与え
る位置ずれ量x0は焦点距離０に比例し、θ０＝
x0／０で与えられるため、本発明で使用する焦
点距離200μｍ〜600μｍのレンズでは10倍以上の
許容位置ずれとなる。しかも第１レンズ８の軸ず
れにより角度ずれが生じたとしても第２レンズ９
を調整することで角度ずれをなくすことが可能に
なる。第２レンズ９の調整においては焦点距離が
第１レンズ８より数倍大きいため、さらに調整精
度がゆるくなる。したがつて従来の結合器で問題
となつていたレンズの光軸からのずれ（ｘ，ｙ軸
方向）は殆んど問題にならない。次にｚ軸方向の
ずれについて述べる。レーザ端面は第３図に示す
ように第１レンズ８の物空間焦点面に位置させて
いるがこれがｚ方向にずれても第１レンズ８と第
２レンズ９の間隔をそれぞれの焦点距離１と
２の和に保つようにすれば第２レンズ９のあと結
像される位置が２からずれるだけで結像の大き
さは変らない。したがつて第１レンズ８の半導体
レーザとの距離を小さくしてレーザの大きな広が
り角で出射する光ビームをとらえるようにするだ
けでよい。ちなみに直径１mmのルビー球ではレー
ザとのギヤツプを10μｍ〜100μｍの範囲におく
だけでよく、円柱レンズやテーパ先球の許容ずれ
±３μｍより数十倍以上ゆるくなる。
て説明する。従来使用されていた20μｍφ程度の
円柱レンズがテーパ先球ではそれらの焦点距離10
〜30μｍと小さいため、光軸からの許容位置ずれ
は先に述べたように１μｍ以下の厳しい値とな
る。これは位置ずれによりレンズ透過後の角度ず
れが生じるためである。同じ角度ずれθ０を与え
る位置ずれ量x0は焦点距離０に比例し、θ０＝
x0／０で与えられるため、本発明で使用する焦
点距離200μｍ〜600μｍのレンズでは10倍以上の
許容位置ずれとなる。しかも第１レンズ８の軸ず
れにより角度ずれが生じたとしても第２レンズ９
を調整することで角度ずれをなくすことが可能に
なる。第２レンズ９の調整においては焦点距離が
第１レンズ８より数倍大きいため、さらに調整精
度がゆるくなる。したがつて従来の結合器で問題
となつていたレンズの光軸からのずれ（ｘ，ｙ軸
方向）は殆んど問題にならない。次にｚ軸方向の
ずれについて述べる。レーザ端面は第３図に示す
ように第１レンズ８の物空間焦点面に位置させて
いるがこれがｚ方向にずれても第１レンズ８と第
２レンズ９の間隔をそれぞれの焦点距離１と
２の和に保つようにすれば第２レンズ９のあと結
像される位置が２からずれるだけで結像の大き
さは変らない。したがつて第１レンズ８の半導体
レーザとの距離を小さくしてレーザの大きな広が
り角で出射する光ビームをとらえるようにするだ
けでよい。ちなみに直径１mmのルビー球ではレー
ザとのギヤツプを10μｍ〜100μｍの範囲におく
だけでよく、円柱レンズやテーパ先球の許容ずれ
±３μｍより数十倍以上ゆるくなる。
第５図は本発明の他の実施例を示す構成図であ
る。半導体レーザチツプ１はいわゆるピル形のレ
ーザマウント１０に取付けられている。第１レン
ズ８としてはルビー、サフアイア、ガラス等で作
られた数00μｍから１mm程度の球レンズを使い、
第１レンズホルダ１１にとりつけられている。レ
ーザチツプ１と第１レンズ８の軸合せは第１レン
ズホルダ１１をスペーサ１５に取りつける時に調
整する。このレンズホルダ１１は半導体レーザの
気密用窓も兼ねることができる。すなわち第１レ
ンズ８とレンズホルダ１１はあらかじめメタルシ
ールで一体化しておきレンズホルダ１１はスペー
サ１５と軸合せを行ないつつメタライズで取つけ
る。第１レンズ８の軸合せ精度が数10μｍとゆる
いため容易にメタライズを適用することができ
る。第２レンズ９としては図中では集束形レンズ
を使用することとしているが、従来の球面レンズ
でもよく、第１レンズより(6)式で示される関係を
満たすように数倍の焦点距離に選んである。第２
レンズ９は第２レンズホルダ１２につけており第
１と第２レンズ８，９の間隔が両者の焦点距離の
和にほぼ一致させるようにしておく。第２レンズ
９の調整としては光軸に垂直なｘ−ｙ平面上で行
ない、第２レンズ９後のビームが光軸と平行にな
るようにする。単一モード光フアイバ２はフアイ
バ素線ホルダ１３で固定し、調整しやすいように
フアイバ心線ホルダ１４に取りつけてある。単一
モード光フアイバ２への結合はホルダ１４を調整
して行なう。なお、ここでは単一モード光フアイ
バ用と限つたが、マルチモード光フアイバを使用
すると当然高い結合効率で結合することができる
ので用いるフアイバを交換するだけでどちらも使
用することができる。さらに用いるレンズ系はフ
レネル反射損をなくすため、レンズ端面には反射
防止膜を施すことも考えられる。ここでは第１レ
ンズホルダ１１を気密用窓としたが、ホルダと別
個に気密用窓を取付けた状態で第１レンズ８とそ
のホルダ１１を調整する構成もとれる。これは前
に説明したように半導体レーザと第１レンズとの
距離に依存しない結合系にすることができること
から明らかである。
る。半導体レーザチツプ１はいわゆるピル形のレ
ーザマウント１０に取付けられている。第１レン
ズ８としてはルビー、サフアイア、ガラス等で作
られた数00μｍから１mm程度の球レンズを使い、
第１レンズホルダ１１にとりつけられている。レ
ーザチツプ１と第１レンズ８の軸合せは第１レン
ズホルダ１１をスペーサ１５に取りつける時に調
整する。このレンズホルダ１１は半導体レーザの
気密用窓も兼ねることができる。すなわち第１レ
ンズ８とレンズホルダ１１はあらかじめメタルシ
ールで一体化しておきレンズホルダ１１はスペー
サ１５と軸合せを行ないつつメタライズで取つけ
る。第１レンズ８の軸合せ精度が数10μｍとゆる
いため容易にメタライズを適用することができ
る。第２レンズ９としては図中では集束形レンズ
を使用することとしているが、従来の球面レンズ
でもよく、第１レンズより(6)式で示される関係を
満たすように数倍の焦点距離に選んである。第２
レンズ９は第２レンズホルダ１２につけており第
１と第２レンズ８，９の間隔が両者の焦点距離の
和にほぼ一致させるようにしておく。第２レンズ
９の調整としては光軸に垂直なｘ−ｙ平面上で行
ない、第２レンズ９後のビームが光軸と平行にな
るようにする。単一モード光フアイバ２はフアイ
バ素線ホルダ１３で固定し、調整しやすいように
フアイバ心線ホルダ１４に取りつけてある。単一
モード光フアイバ２への結合はホルダ１４を調整
して行なう。なお、ここでは単一モード光フアイ
バ用と限つたが、マルチモード光フアイバを使用
すると当然高い結合効率で結合することができる
ので用いるフアイバを交換するだけでどちらも使
用することができる。さらに用いるレンズ系はフ
レネル反射損をなくすため、レンズ端面には反射
防止膜を施すことも考えられる。ここでは第１レ
ンズホルダ１１を気密用窓としたが、ホルダと別
個に気密用窓を取付けた状態で第１レンズ８とそ
のホルダ１１を調整する構成もとれる。これは前
に説明したように半導体レーザと第１レンズとの
距離に依存しない結合系にすることができること
から明らかである。
次に、参考までに結合実験で得られた本発明の
データを第６図に示す。横軸はレーザの駆動電
流、縦軸はレーザの光出力で、実線はレーザの
全出力、実線はレンズ系透過後のレーザの出力
を示す。点線はレーザと単一モード光フアイバ
をレンズ系なしに直接結合させた場合で実線と
比較することで結合効率−10dB（10％）が得ら
れる。破線は本発明のレンズ系を使用した場合
で結合効率−4.2dBになる。これは直接結合によ
り約6dB（４倍）改善されており本発明の実用性
が確認された。一点鎖線は集束形光フアイバと
結合させた場合で効率は−2.3dBであり約60％が
結合している。なお実線と実線とを比較する
と、レンズ系の反射損失を示しており約1dBあ
る。レンズの反射損失は反射防止膜でなくすこと
が期待できるので単一モード光フアイバが集束形
光フアイバとの結合効率はそれぞれ−3dB，−1dB
まで改善できる。
データを第６図に示す。横軸はレーザの駆動電
流、縦軸はレーザの光出力で、実線はレーザの
全出力、実線はレンズ系透過後のレーザの出力
を示す。点線はレーザと単一モード光フアイバ
をレンズ系なしに直接結合させた場合で実線と
比較することで結合効率−10dB（10％）が得ら
れる。破線は本発明のレンズ系を使用した場合
で結合効率−4.2dBになる。これは直接結合によ
り約6dB（４倍）改善されており本発明の実用性
が確認された。一点鎖線は集束形光フアイバと
結合させた場合で効率は−2.3dBであり約60％が
結合している。なお実線と実線とを比較する
と、レンズ系の反射損失を示しており約1dBあ
る。レンズの反射損失は反射防止膜でなくすこと
が期待できるので単一モード光フアイバが集束形
光フアイバとの結合効率はそれぞれ−3dB，−1dB
まで改善できる。
以上説明したように本発明は従来単一モード光
フアイバへの結合に使用されていた10〜30μｍの
微小レンズより一桁以上大きな２種類のレンズで
構成されているので、レンズの実装精度が一桁以
上ゆるくなり、結合器の製作上の難点が解決され
る。特にレーザ光軸に対して垂直なｘ−ｙ面の軸
ずれが第１レンズで生じたとしても第２レンズを
ｘ−ｙ面で調整することで軸ずれを等価的になく
すことができる。さらに第１レンズの焦点距離が
大きいことと、第２レンズ後のビーム半径は半導
体レーザと第１レンズの距離に依存しないように
構成できるため、半導体レーザと第１レンズの距
離を数10μｍ〜数100μｍにとれる。したがつて
円柱レンズ法で問題となつていたチツプの実装精
度がいらなくなるとともに、従来法では不可能で
あつた気密窓を通しての結合も実現できるため、
レーザの信頼性を確保したレーザ器が実現でき
る。なお、集束形フアイバ用としても従来形より
大幅に効率改善がはかられることは言うまでもな
い。ここでは第２レンズ、第１レンズの焦点距離
の比を２／１＝W0／√⊥１〓１の場合に限
つたが、実際、この関係から少々ずれたレンズ系
であつてもレーザと第１レンズおよび第１レンズ
と第２レンズの間隔を調整することで最適な結合
系にもつていくことができる。
フアイバへの結合に使用されていた10〜30μｍの
微小レンズより一桁以上大きな２種類のレンズで
構成されているので、レンズの実装精度が一桁以
上ゆるくなり、結合器の製作上の難点が解決され
る。特にレーザ光軸に対して垂直なｘ−ｙ面の軸
ずれが第１レンズで生じたとしても第２レンズを
ｘ−ｙ面で調整することで軸ずれを等価的になく
すことができる。さらに第１レンズの焦点距離が
大きいことと、第２レンズ後のビーム半径は半導
体レーザと第１レンズの距離に依存しないように
構成できるため、半導体レーザと第１レンズの距
離を数10μｍ〜数100μｍにとれる。したがつて
円柱レンズ法で問題となつていたチツプの実装精
度がいらなくなるとともに、従来法では不可能で
あつた気密窓を通しての結合も実現できるため、
レーザの信頼性を確保したレーザ器が実現でき
る。なお、集束形フアイバ用としても従来形より
大幅に効率改善がはかられることは言うまでもな
い。ここでは第２レンズ、第１レンズの焦点距離
の比を２／１＝W0／√⊥１〓１の場合に限
つたが、実際、この関係から少々ずれたレンズ系
であつてもレーザと第１レンズおよび第１レンズ
と第２レンズの間隔を調整することで最適な結合
系にもつていくことができる。
第１図、第２図は従来の単一モード光フアイバ
用半導体レーザ結合器を示す構成図、第３図は本
発明の原理を説明する原理図、第４図は本発明の
一実施例を示す側面図、第５図は本発明を具体的
に配置した例を示す断面図、第６図は本発明の光
出力特性の一例を示す特性図である。 １……半導体レーザチツプ、２……単一モード
光フアイバ、３……微小円柱レンズ、４……半導
体レーザの発光端面、５……単一モード光フアイ
バのコア、６……単一モード光フアイバのテーパ
部、７……テーパ先端の半球レンズ、８……第１
レンズ、９……第２レンズ、１０……レーザマウ
ント、１１……第１レンズホルダ、１２……第２
レンズホルダ、１３……フアイバ素線ホルダ、１
４……フアイバ心線ホルダ、１５……スペーサ。
用半導体レーザ結合器を示す構成図、第３図は本
発明の原理を説明する原理図、第４図は本発明の
一実施例を示す側面図、第５図は本発明を具体的
に配置した例を示す断面図、第６図は本発明の光
出力特性の一例を示す特性図である。 １……半導体レーザチツプ、２……単一モード
光フアイバ、３……微小円柱レンズ、４……半導
体レーザの発光端面、５……単一モード光フアイ
バのコア、６……単一モード光フアイバのテーパ
部、７……テーパ先端の半球レンズ、８……第１
レンズ、９……第２レンズ、１０……レーザマウ
ント、１１……第１レンズホルダ、１２……第２
レンズホルダ、１３……フアイバ素線ホルダ、１
４……フアイバ心線ホルダ、１５……スペーサ。
Claims (1)
- １ 半導体レーザチツプ、第１レンズ、第２レン
ズ、および単一モード光フアイバをこの順序に配
置して、半導体レーザと単一モード光フアイバと
を結合させる単一モード光フアイバ用半導体レー
ザ結合器において、前記第２レンズと前記第１レ
ンズとの焦点距離の比を単一モード光フアイバを
導波する光ビームのビーム半径と半導体レーザの
接合面に垂直方向および平行方向のビーム半径の
相乗平均との比にほぼ等しくし、第１レンズと第
２レンズとの間隔を第１レンズの焦点距離と第２
レンズの焦点距離との和とほぼ等しくなるように
配置したことを特徴とする単一モード光フアイバ
用半導体レーザ結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14174680A JPS5766686A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Semiconductor laser coupler for single mode optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14174680A JPS5766686A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Semiconductor laser coupler for single mode optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5766686A JPS5766686A (en) | 1982-04-22 |
| JPS6160595B2 true JPS6160595B2 (ja) | 1986-12-22 |
Family
ID=15299229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14174680A Granted JPS5766686A (en) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | Semiconductor laser coupler for single mode optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5766686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2571504B1 (fr) * | 1984-10-05 | 1987-01-23 | Labo Electronique Physique | Dispositif de couplage d'une source lumineuse et d'un guide d'onde lumineuse |
-
1980
- 1980-10-09 JP JP14174680A patent/JPS5766686A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
| US10734126B2 (en) | 2011-04-28 | 2020-08-04 | SHINE Medical Technologies, LLC | Methods of separating medical isotopes from uranium solutions |
| US11361873B2 (en) | 2012-04-05 | 2022-06-14 | Shine Technologies, Llc | Aqueous assembly and control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5766686A (en) | 1982-04-22 |
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