JPS62143006A - 光ビ−ム集光位置調整装置 - Google Patents
光ビ−ム集光位置調整装置Info
- Publication number
- JPS62143006A JPS62143006A JP28285585A JP28285585A JPS62143006A JP S62143006 A JPS62143006 A JP S62143006A JP 28285585 A JP28285585 A JP 28285585A JP 28285585 A JP28285585 A JP 28285585A JP S62143006 A JPS62143006 A JP S62143006A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light beam
- screw
- holder
- optical fiber
- 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.)
- Pending
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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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (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】
〔発明の利用分野〕
本発明はレンズによって集光される光ビーム集光点位置
の調整機構に係り、特に、光ファイバに光ビームを導入
するのに好適な光ビーム集光位置調整装置に関する。
の調整機構に係り、特に、光ファイバに光ビームを導入
するのに好適な光ビーム集光位置調整装置に関する。
［発明の背景］
光ファイバは光を効率良く伝搬させる事から、光通僧に
用いられている。また、光ファイバが備えているセンサ
機能を利用し、各種の光応用計測にも利用されている。
用いられている。また、光ファイバが備えているセンサ
機能を利用し、各種の光応用計測にも利用されている。
光ファイバを利用する場合、光ビームを光ファイバに導
入する事が不可欠である。光ファイバに光ビームを導入
する方法は、応用物理学会誌、第５２巻、１２号、１０
２３ （１９８３）における光ファイバーへの光の導入
法と題する実験技術の解説に記載されている。そこで述
べられているように、光ビームを光ファイバへ導入する
には光ファイバの光伝送部分であるコアの端面上に光ビ
ームをレンズで集光する方法が用いられる。
入する事が不可欠である。光ファイバに光ビームを導入
する方法は、応用物理学会誌、第５２巻、１２号、１０
２３ （１９８３）における光ファイバーへの光の導入
法と題する実験技術の解説に記載されている。そこで述
べられているように、光ビームを光ファイバへ導入する
には光ファイバの光伝送部分であるコアの端面上に光ビ
ームをレンズで集光する方法が用いられる。
しかし、光ファイバのコアの直径は、数十μｍ以下であ
り、シングルモード光ファイバや偏波面保存ファイバの
場合には４μｍともなる。そのため、光ファイバのコア
端面にレンズによる光ビームの集光点を一致させるため
には、数μｍ程度の精度による位置合わせが必要となり
、容易ではない。
り、シングルモード光ファイバや偏波面保存ファイバの
場合には４μｍともなる。そのため、光ファイバのコア
端面にレンズによる光ビームの集光点を一致させるため
には、数μｍ程度の精度による位置合わせが必要となり
、容易ではない。
従来は、スプリングとマイクロメータヘッドを利用した
三次元方向の微動装置を用い。光ファイバのコア端面を
光ビームの集光点の位置に動かして、位置合わせをおこ
なっていた。
三次元方向の微動装置を用い。光ファイバのコア端面を
光ビームの集光点の位置に動かして、位置合わせをおこ
なっていた。
しかし、これらの微動装置の寸法は、高さ、巾。
奥行とも、少なくとも数印以上であり、その重量も大き
い。また、位置合わせ後、振動によって集光点とコア面
の位置がずれないように、レンズや、微動装置を第１図
に示すように光学定盤の上に固定しなければならない。
い。また、位置合わせ後、振動によって集光点とコア面
の位置がずれないように、レンズや、微動装置を第１図
に示すように光学定盤の上に固定しなければならない。
このように従来方法では各機器や装置が大きく、重いた
め、広い空間を必要とし、取り扱いにも不便であった。
め、広い空間を必要とし、取り扱いにも不便であった。
さらに、各機器や装置が高価である事も欠点であった。
本発明の目的は、光ファイバへ光ビームを導入するため
の小型で軽量の調整装置を提供する事である。
の小型で軽量の調整装置を提供する事である。
光ビームを光ファイバに導入するには、前述の通り、レ
ンズで光ビームを一点に集光し、その集光点を光ファイ
バのコア端面を一致させれば良い。
ンズで光ビームを一点に集光し、その集光点を光ファイ
バのコア端面を一致させれば良い。
具体的な方法は次の二つに分類できる。第１の方法は、
光ビーム集光点に光ファイバのコア端面位置を調整し一
致させる方法である。第２の方法は、逆に、光フアイバ
端面を固定し光ビームの集光点位置を調整し一致させる
方法である。従来の方法は、第１の方法が用いられてい
たが本発明では第２の方法を用いる。
光ビーム集光点に光ファイバのコア端面位置を調整し一
致させる方法である。第２の方法は、逆に、光フアイバ
端面を固定し光ビームの集光点位置を調整し一致させる
方法である。従来の方法は、第１の方法が用いられてい
たが本発明では第２の方法を用いる。
光ビームの集光点の位置を変化させる手段として、本発
明では、光ビーｌ）集光用のレンズを傾斜させる方法を
用いる。
明では、光ビーｌ）集光用のレンズを傾斜させる方法を
用いる。
第２図（ａ）は集光レンズ２１に平行光２２が入射し、
レンズの焦点Ｆに集光される事を示している。第２図（
ｂ）は、集光レンズ２１の傾斜による集光点Ｆ′が移動
することを示している。
レンズの焦点Ｆに集光される事を示している。第２図（
ｂ）は、集光レンズ２１の傾斜による集光点Ｆ′が移動
することを示している。
第２図（ａ）に示すように、平行光２２が集光レンズ２
１の中央部に垂直に入射した場合、入射光はＺ軸上の点
上に集光される。第２図（ｂ）に示すように、集光レン
ズ２１．をＺ軸に対し角度Ｏだけ傾斜させると集光点Ｆ
′はＺ軸からｄだけ変位する。
１の中央部に垂直に入射した場合、入射光はＺ軸上の点
上に集光される。第２図（ｂ）に示すように、集光レン
ズ２１．をＺ軸に対し角度Ｏだけ傾斜させると集光点Ｆ
′はＺ軸からｄだけ変位する。
傾斜角Ｏと集光点の変位（ｉｄの関係は入射光の中心部
の光線、ｃ−ｐ−ｐ’−ｃ’の光線追跡により求められ
る。
の光線、ｃ−ｐ−ｐ’−ｃ’の光線追跡により求められ
る。
Ｃから傾斜した集光レンズ２１のＰ点に入射した光線は
、レンズ内部では、その進行方向が屈折の法則にしたが
って変化する。レンズの屈折率をｎ、レンズ内での光の
進行方向がＺ軸とのなす角度をθ′とするとθ′は次式
で与えられる。
、レンズ内部では、その進行方向が屈折の法則にしたが
って変化する。レンズの屈折率をｎ、レンズ内での光の
進行方向がＺ軸とのなす角度をθ′とするとθ′は次式
で与えられる。
θ′＝θ／ｎ ・・・・・・・・・（１
）集光レンズ中を進んだ光は裏表面のＰ′点に達し空気
中へ進むが、Ｐ′点における屈折によって、空気中での
進形方向はＺｉＩｉ！ｌｌと平行になる。したがって、
集光点の変位は、光線がレンズ中を透過する際に生ずる
。
）集光レンズ中を進んだ光は裏表面のＰ′点に達し空気
中へ進むが、Ｐ′点における屈折によって、空気中での
進形方向はＺｉＩｉ！ｌｌと平行になる。したがって、
集光点の変位は、光線がレンズ中を透過する際に生ずる
。
レンズ中央部の厚さをＤとすると、変位ｄは、次式のよ
うになる。
うになる。
ｄ ＝ＤＸ Ｏ’ ＝−Ｘ Ｏ・・・・・・・・・（２
）このように、レンズを傾斜させる事により光ビームの
集光点が変位するが、本発明ではこの変位を利用して光
ビームを光ファイバに導入する。
）このように、レンズを傾斜させる事により光ビームの
集光点が変位するが、本発明ではこの変位を利用して光
ビームを光ファイバに導入する。
以下、本発明を実施例により説明する。第３図は本発明
を実施したレンズ集光位置調整機構の構成図である。
を実施したレンズ集光位置調整機構の構成図である。
レンズ３２は入射光３１を集光するためのレンズで、円
筒形のレンズホルダ３３の一端に保持される。ケース３
４は円筒形である。その一端は口径が円筒内径より小さ
くなっており、その開口部にレンズホルダ３２の一端を
はめ込み、保持する。
筒形のレンズホルダ３３の一端に保持される。ケース３
４は円筒形である。その一端は口径が円筒内径より小さ
くなっており、その開口部にレンズホルダ３２の一端を
はめ込み、保持する。
３５ （ａ）はレンズホルダ３２をケース３３に固定す
るための接着材である。
るための接着材である。
ケース３４の他方の端には内側のネジ溝を利用してファ
イバホルダ３６をネジ込む。ファイバホルダ３６には、
中心部の孔に光ファイバ３７を通し、その光ファイバを
接着材３５（ｂ）、３５ （ｒ、）により固定しである
。
イバホルダ３６をネジ込む。ファイバホルダ３６には、
中心部の孔に光ファイバ３７を通し、その光ファイバを
接着材３５（ｂ）、３５ （ｒ、）により固定しである
。
ケース３４には、レンズホルダ３３を４方向からネジ３
８で押す事ができるようネジ穴３８（ａ）があけである
。ネジ３９はファイバホルダ３６を固定するためのネジ
である。
８で押す事ができるようネジ穴３８（ａ）があけである
。ネジ３９はファイバホルダ３６を固定するためのネジ
である。
光ビーム３２の集光装置の調整は４本のネジ３８のネジ
込み量を調整しておこなう。ネジ込み一址に応じてレン
ズホルダ３３が押されて傾斜する。
込み量を調整しておこなう。ネジ込み一址に応じてレン
ズホルダ３３が押されて傾斜する。
レンズ３１もレンズホルダ３３と一緒に傾斜するため、
集光位置が前述のように移動する。
集光位置が前述のように移動する。
ケース３４の先端からネジ孔３８ （ａ）までの距離を
１５ｎｙｎ、ネジ３８の１回転により進む距離を０．２
５ｒｔｒｎ とするとネジ３８の１回転なよって生ずる
レンズホルダ３３の傾斜角へ〇はＯ，０Ｌ７（＝Ｏ’、
２５／ １５） ｈａｄである。レンズ３２の中心部の
；ダさを２閉、レンズ材質の屈折率を１．６とすると集
光点の変位量Δｄは２０ 、８ （０，０，７ｘ２００
０／１．６）ｐｍとなる。
１５ｎｙｎ、ネジ３８の１回転により進む距離を０．２
５ｒｔｒｎ とするとネジ３８の１回転なよって生ずる
レンズホルダ３３の傾斜角へ〇はＯ，０Ｌ７（＝Ｏ’、
２５／ １５） ｈａｄである。レンズ３２の中心部の
；ダさを２閉、レンズ材質の屈折率を１．６とすると集
光点の変位量Δｄは２０ 、８ （０，０，７ｘ２００
０／１．６）ｐｍとなる。
ネジ３８の回転は１／１０回転の精度で容易に制御でき
るため、集光点の変位は２（＝２０．８／１０）μｍの
精度で７Ａ整することができる。光フアイバコアの直径
が４μｍの場合を考えても、集光点とコア端面の位置合
わせには十分な調整精度である。
るため、集光点の変位は２（＝２０．８／１０）μｍの
精度で７Ａ整することができる。光フアイバコアの直径
が４μｍの場合を考えても、集光点とコア端面の位置合
わせには十分な調整精度である。
ネジ３８のネジ込みによって生ずる集光点位置の最大変
位量は、ネジ３８の最大ネジ込み量によって定まる。そ
の最大ネジ込み量は、ネジ穴３８の位置におけるレンズ
ホルダ３３．ファイバホルダ３６、ケース３４の各要素
間の間隔によって制約を受ける。各要素間の間隔を０．
５ｍとすると。
位量は、ネジ３８の最大ネジ込み量によって定まる。そ
の最大ネジ込み量は、ネジ穴３８の位置におけるレンズ
ホルダ３３．ファイバホルダ３６、ケース３４の各要素
間の間隔によって制約を受ける。各要素間の間隔を０．
５ｍとすると。
ネジ３８の最大ネジ込み量が０．５ｎｖｎ となる。そ
の結果、集光点位置の変位量は４１．６μｍ となる。
の結果、集光点位置の変位量は４１．６μｍ となる。
コア直径が４μｍの場合、この値はコア直径の１０倍の
値となり、十分な調整範囲が得られる。
値となり、十分な調整範囲が得られる。
レンズホルダ３３を傾斜させた時、レンズホルダ３３と
ケース３４の接合部に変形を生ずる。この変形はレンズ
ホルダの傾斜角が大きな場合には粗性変形が生じている
と考えられる。
ケース３４の接合部に変形を生ずる。この変形はレンズ
ホルダの傾斜角が大きな場合には粗性変形が生じている
と考えられる。
尚、レンズとファイバ端面の間隔はケース３４へのファ
イバホルダ３６のネジ込み量の調節によっておこなう。
イバホルダ３６のネジ込み量の調節によっておこなう。
本発明によれば、光ビームを光フアイバ導入するための
ｍ盤装置を小型、ａｔ化でき、容易に法用できるという
効果がある。この効果は、複数個の光ファイバを組み合
わせて用いる場合には、一層大きなものとなる。
ｍ盤装置を小型、ａｔ化でき、容易に法用できるという
効果がある。この効果は、複数個の光ファイバを組み合
わせて用いる場合には、一層大きなものとなる。
また、本発明によれば、調整装置が簡単化されるため、
振動によって調整状態が変化することがなく安定性が向
上するという効果もある。
振動によって調整状態が変化することがなく安定性が向
上するという効果もある。
第１図はレンズで光ビームが集光された位置に光ファイ
バ端面を微動装置を用いて合わせる従来装置Ｒの構成図
、第２図はレンズの傾斜による光ビーム集光位置の変位
を示した図、第３図は本発明の実施例の構成図。 １】・・・レンズ、１２・・・レンズホルダ、１３・・
・支柱、１４・・・磁気吸着器、１５・・・光ファイバ
、１６・・・３次元微動装置、１７・・・光フアイバ固
定板、１８・・・Ｍ １ 図 藁２ 口 （久）
バ端面を微動装置を用いて合わせる従来装置Ｒの構成図
、第２図はレンズの傾斜による光ビーム集光位置の変位
を示した図、第３図は本発明の実施例の構成図。 １】・・・レンズ、１２・・・レンズホルダ、１３・・
・支柱、１４・・・磁気吸着器、１５・・・光ファイバ
、１６・・・３次元微動装置、１７・・・光フアイバ固
定板、１８・・・Ｍ １ 図 藁２ 口 （久）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レンズにより光ビームを集光する点と光ファイバ端
面のコア部分を一致させるための光ビーム集光位置調整
装置において、レンズを傾斜させて光ビーム集光点の位
置を制御することを特徴とする光ビーム集光位置調整装
置。 ２、特許請求の範囲第１項において、レンズを取り付け
た筒を傾斜させることによりレンズを傾斜させることを
特徴とする光ビーム集光位置調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28285585A JPS62143006A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 光ビ−ム集光位置調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28285585A JPS62143006A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 光ビ−ム集光位置調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62143006A true JPS62143006A (ja) | 1987-06-26 |
Family
ID=17657945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28285585A Pending JPS62143006A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 光ビ−ム集光位置調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62143006A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1256827A2 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-13 | Point Source Limited | Optical component for coupling an optical fibre with a lens |
| KR20160005741A (ko) * | 2013-05-08 | 2016-01-15 | 옵토스칸드 에이비 | 광전자 컴포넌트 |
| EP3255398A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-13 | General Electric Technology GmbH | System, method and apparatus for adjusting a flame scanner |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28285585A patent/JPS62143006A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1256827A2 (en) * | 2001-05-09 | 2002-11-13 | Point Source Limited | Optical component for coupling an optical fibre with a lens |
| EP1256827A3 (en) * | 2001-05-09 | 2004-11-17 | Point Source Limited | Optical component for coupling an optical fibre with a lens |
| KR20160005741A (ko) * | 2013-05-08 | 2016-01-15 | 옵토스칸드 에이비 | 광전자 컴포넌트 |
| EP3255398A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-13 | General Electric Technology GmbH | System, method and apparatus for adjusting a flame scanner |
| US10067292B2 (en) | 2016-06-08 | 2018-09-04 | General Electric Technology Gmbh | System, method and apparatus for adjusting a flame scanner |
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