JPS62203108A - Light emitting module - Google Patents

Light emitting module

Info

Publication number
JPS62203108A
JPS62203108A JP4543286A JP4543286A JPS62203108A JP S62203108 A JPS62203108 A JP S62203108A JP 4543286 A JP4543286 A JP 4543286A JP 4543286 A JP4543286 A JP 4543286A JP S62203108 A JPS62203108 A JP S62203108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
optical
optical fiber
optical fibers
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
Application number
JP4543286A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2572037B2 (en
Inventor
Tadashi Sunada
砂田 匡
Takao Chiba
孝雄 千葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP61045432A priority Critical patent/JP2572037B2/en
Publication of JPS62203108A publication Critical patent/JPS62203108A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2572037B2 publication Critical patent/JP2572037B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily obtain plural outputs, to facilitate the package and adjustment of optical fibers, and to utilize the light output of a light source without any waste by arraying the optical fibers radially in three dimensions within a specific three-dimensional angle. CONSTITUTION:A light emitting element 1, light convergence parts 2-1-2-3, and optical fibers 3-1-3-3 are integrated in one case to form a light emitting module 100. The light emitting part 1A of the light emitting element 1 emits light having the specific three-dimensional angle around an optical-axis direction perpendicular to its surface and the light convergence parts 2-1-2-3 and the optical fibers 3-1-3-3 paired with the light convergence parts 2-1-2-3 are arranged within the three-dimensional angle radially to the light emission source 1A. Light incidence on the optical fiber 2-1 in the optical-axis direction is nearly equal to light incident on the optical fibers 2-2-2-3 in slanting directions. Consequently, none of light components emitted radially from light emission source 1A is wasted.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は発光素子と、光ファイバとを結合し、一体化し
た発光モジュールに関わり、特に発光ダイオードからの
光を複数本の光ファイバに導入しうるようにして、一体
化した発光モジュールに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light emitting module that combines and integrates a light emitting element and an optical fiber, and particularly relates to a light emitting module in which light from a light emitting diode is introduced into a plurality of optical fibers. The invention relates to an integrated light emitting module.

[従来の技術] 従来、発光モジュールは1つの発光素子と、1本の光フ
ァイバとを有し、基本構成は第7図に示すように発光素
子1と、光結合回路2および光ファイバ3とからなる。
[Prior Art] Conventionally, a light emitting module has one light emitting element and one optical fiber, and the basic configuration is as shown in FIG. Consisting of

ここで、考慮しなければならない点は、(1)光結合の
高効率化と、(2)実装性および信頼性とである。特に
高効率化は重要であり、これまでに種々の光結合方式が
考案されている(例えば、オブトロニクス(1982)
 11 、 pp18−24)。その光結合効率(LE
Dより放射された光のうち、光ファイバへ取込まれる光
の割合)は、半導体レーザでは60〜80%にも達する
が、LEDではわずか数%にすぎない。その理由につい
て次に述べる。
Here, the points that must be taken into consideration are (1) high efficiency of optical coupling, and (2) mountability and reliability. In particular, high efficiency is important, and various optical coupling methods have been devised so far (for example, Obtronics (1982)
11, pp18-24). Its optical coupling efficiency (LE
The proportion of light emitted from D that is taken into the optical fiber reaches 60 to 80% for semiconductor lasers, but only a few percent for LEDs. The reason for this will be explained next.

光ファイバは第8図に示すように、屈折率の異なる2つ
の媒質、すなわちコア11(屈折率n+)と・、クラッ
ト12(屈折率n2)とからなり、n。
As shown in FIG. 8, the optical fiber consists of two media with different refractive indexes, namely a core 11 (refractive index n+) and a crut 12 (refractive index n2).

>n、である。このためコア11の端面にある角度θで
入射した光(1)は、コア・ブラッド界面を反射しなが
ら、コア11内を伝搬していくが、ある臨界角度06以
上で入射した光(2)は、コア内を伝搬できず、外部に
出てしまう。
>n. Therefore, the light (1) incident on the end face of the core 11 at a certain angle θ propagates inside the core 11 while being reflected at the core-blood interface, but the light (2) incident at a certain critical angle 06 or more cannot propagate within the core and exits to the outside.

このように光ファイバには受光できる臨界角θ。が存在
し、これを受光角と呼び、次式で求められる。
In this way, the optical fiber has a critical angle θ at which it can receive light. exists, and this is called the acceptance angle, which is calculated using the following formula.

θ。= 5in−’ p また、 N^=  sinθ。θ. = 5in-’p Also, N^= sinθ.

を、光ファイバの開口数と呼び、光ファイバの導波の特
性を代表する重要な量である。
is called the numerical aperture of an optical fiber, and is an important quantity that represents the waveguide characteristics of an optical fiber.

一般に、光フアイバ通信に用いられる光ファイバのNA
は0.15〜0.2であるから、その受光角は8〜11
度程度であり、非常に小さい、このように、光ファイバ
は受光角が小さく、またコア径が細径(100μm以下
)であるため、広角度に広がる放射ビームを、効率よく
光ファイバに結合させるのは非、常に難しい。
In general, the NA of optical fibers used for optical fiber communications
is 0.15 to 0.2, so the acceptance angle is 8 to 11
The optical fiber has a small acceptance angle and a small core diameter (100 μm or less), so the radiation beam spread over a wide angle can be efficiently coupled to the optical fiber. It's very, very difficult.

一般に、光ファイバに効率よく光結合させる方法として
、レンズ結合法がある。
Generally, there is a lens coupling method as a method for efficiently coupling light to an optical fiber.

次に、その光結合の原理について第9図(A)〜(C)
により説明する。ここで、光源14の大きさをDとし、
レンズ13により光フアイバ端面上に結像された光・−
像15の大きさをD′ と干る。また、コア11の直径
をaとする。光ファイバへ結合される光ハワー(Pr)
が最大となる条件は、一般に、光ファイバ端に結像され
た光源像15の大きさD′ とコア11の径の大きさa
とが一致するとき、つまりD’=aの場合である。
Next, the principle of optical coupling is shown in Figures 9 (A) to (C).
This is explained by: Here, the size of the light source 14 is D,
The light imaged on the end face of the optical fiber by the lens 13 -
The size of the image 15 is expressed as D'. Further, the diameter of the core 11 is assumed to be a. Optical power (Pr) coupled to optical fiber
In general, the conditions for maximizing are the size D' of the light source image 15 formed on the end of the optical fiber and the size a of the diameter of the core 11.
This is the case when D'=a, that is, D'=a.

第9図(A)はD’>aとなる場合、第9図(B)はD
’ =a、第9図(C)はD’ <aの場合を示す。
If D'>a in FIG. 9(A), then D' in FIG. 9(B)
'=a, and FIG. 9(C) shows the case where D'<a.

ここで、光ファイバの受光角がθ。であるから、レンズ
13側から光源14を見たとき、光ファイバへ入射可能
な立体角(等価入射立体角と呼ぶことにする)は、第9
図(A)の場合、第9図(B)の場合、第9図(C)の
場合の順で小さくなる。したがって、第9図(B)の場
合と第9図(C)の場合とでは、明らかに、第9図(B
)の場合の方がP、は大きい。
Here, the acceptance angle of the optical fiber is θ. Therefore, when the light source 14 is viewed from the lens 13 side, the solid angle that can be incident on the optical fiber (referred to as the equivalent solid angle of incidence) is the 9th solid angle.
The size decreases in the order of FIG. 9(A), FIG. 9(B), and FIG. 9(C). Therefore, it is clear that the case of FIG. 9(B) and the case of FIG. 9(C) are different from each other in the case of FIG.
), P is larger.

第9図(A)の場合と第9図(B)の場合とでは、立体
角では第9図(八)の場合の方が大きいが、D’>aと
なり、光源像りとコア端面との面積の比だけ効率が減少
する。このため、放射強度分布にもよるが、一般には第
9図(B)の場合の方がPfは大きくなる。
In the case of Fig. 9 (A) and the case of Fig. 9 (B), the case of Fig. 9 (8) is larger in terms of solid angle, but D'> a, and the light source image and the core end face are different. The efficiency decreases by the ratio of the area of . Therefore, although it depends on the radiation intensity distribution, Pf is generally larger in the case of FIG. 9(B).

また、光源14の大きさが、光ファイバとの光結合効率
を大きく左右する。第1θ図(^)および(B)に示す
ように、光源14が小さいほど、等価入射立体角が大き
くなり、光結合効率が向上することがわかる。したがっ
て、光フアイバ通信用光源では、光源の大きさを小さく
している。しかし余り小さくすると素子自体の光出力も
低下してしまうので、実用上は限界があり、直径で30
〜40μm程度である。ところで、光源14の大きさを
30μ−と小さくしても、等価入射立体角はわずか18
°程度(光ファイバのコア11の径50μm、NA0.
2の場合)と小さく、広角度の放射強度分布をもつLE
Dでは、その光結合効率は小さい。
Further, the size of the light source 14 greatly influences the optical coupling efficiency with the optical fiber. As shown in FIGS. 1θ (^) and (B), it can be seen that the smaller the light source 14 is, the larger the equivalent solid angle of incidence becomes, and the optical coupling efficiency improves. Therefore, the size of the light source for optical fiber communication is reduced. However, if it is made too small, the optical output of the element itself will also decrease, so there is a limit to practical use.
It is about 40 μm. By the way, even if the size of the light source 14 is as small as 30 μ-, the equivalent solid angle of incidence is only 18
degree (optical fiber core 11 diameter 50 μm, NA 0.
2) and a small LE with a wide-angle radiation intensity distribution.
In D, its optical coupling efficiency is small.

そこで次にLEDの放射強度分布について第12図によ
り説明する。発光ダイオード(LED)は、一般に、面
発光型であり、p−n接合面に対し垂直方向に光を取り
出すものであり、たとえば第11図に示すように、結晶
表面はフラットである。LEDの構成材料であるGaA
jZ As16め屈折率n!は3.4と高いため、結晶
内部で発生した光のほとんどが外部に取り出せず、屈折
率n2=1の空気17に対して、図中に示す臨界角θ。
Next, the radiation intensity distribution of the LED will be explained with reference to FIG. 12. A light emitting diode (LED) is generally a surface emitting type, which takes out light in a direction perpendicular to a pn junction surface, and has a flat crystal surface, as shown in FIG. 11, for example. GaA, a constituent material of LEDs
jZ As16th refractive index n! is as high as 3.4, so most of the light generated inside the crystal cannot be taken out to the outside.

= 5in−’ (n2 /r+1) ”F17度であ
るから、空気17と GaAJ2 As1aとの境界面
に対し17度以上の角度で入射する光は反射され、結晶
内部で減衰し消滅してしまう。その結果、実際に発生し
た光のうち1.4%程度しか外部に取り出せない。この
場合の放射強度分布はランバート分布となり、結晶表面
と垂直な方向から角度θずれた方向の放射強度がcos
θに比例するものである。従って、かなり広い放射強度
分布となる。
= 5in-' (n2/r+1) "Since the F is 17 degrees, light incident on the interface between air 17 and GaAJ2 As1a at an angle of 17 degrees or more is reflected, attenuated and disappears inside the crystal. As a result, only about 1.4% of the actually generated light can be extracted to the outside.The radiation intensity distribution in this case becomes a Lambertian distribution, and the radiation intensity in the direction shifted by an angle θ from the direction perpendicular to the crystal surface is cos
It is proportional to θ. Therefore, the radiation intensity distribution is quite wide.

また、外部への放射効率を改善するために、第12図に
示すように、発光方向の基板結晶16’ をレンズ状に
加工したドーム型LEDが開発されている。この場合に
は、結晶内部で発生した光の大部分を外部に取り出すこ
とが可能である。しかし、せっかく外部に光を効率よく
取り出せても、光ファイバに結合できる光の放射強度の
絶対値は、フラット型LEDの場合とあまり変らない。
Furthermore, in order to improve the efficiency of radiation to the outside, a dome-shaped LED has been developed in which the substrate crystal 16' in the light emitting direction is processed into a lens shape, as shown in FIG. In this case, it is possible to extract most of the light generated inside the crystal to the outside. However, even if light can be efficiently extracted to the outside, the absolute value of the radiation intensity of the light that can be coupled to the optical fiber is not much different from that of a flat LED.

その理由は、ドーム状に加工したGaAJ2^Sの結晶
層16’ のレンズ効果によって、実際の発光面はチッ
プ上面(光軸方向)からは拡大して観測される。そのと
きの見かけ上の発光径(実効発光径)の大きさはチップ
構造により異なるが、ドーム径が400μmのとき、実
際の発光径が30μmであっても、100μI11〜2
00μm程度に拡大されてしまい、したがって、レンズ
結合原理に基づき、光結合効率は大きく劣化してしまう
からである。
The reason for this is that due to the lens effect of the GaAJ2^S crystal layer 16' processed into a dome shape, the actual light emitting surface is enlarged and observed from the top surface of the chip (in the optical axis direction). The size of the apparent emission diameter (effective emission diameter) at that time differs depending on the chip structure, but when the dome diameter is 400μm, even if the actual emission diameter is 30μm, it is 100μI11~2
This is because the optical coupling efficiency is greatly degraded based on the lens coupling principle.

したがって、1本のファイバでは、フラット型LEDは
もちろんのこと、特に、ドーム型LEDでは、はとんど
の光は利用されていないことになる。
Therefore, with one fiber, most of the light is not utilized, not only in flat type LEDs but especially in dome type LEDs.

このように、従来性われてきた1本の光ファイバに光結
合させた発光モジュールでは、光ファイバが受光しつる
角度はわずかlO°程度で、しかもコア径が100μm
以下と細径であるため、ビーム放射角の広いLEDでは
、その光出力のうちの数%しか光ファイバに入射できな
い。
In this way, in the conventional light-emitting module that is optically coupled to a single optical fiber, the angle at which the optical fiber receives light is only about 10°, and the core diameter is 100 μm.
Due to the small diameter of the LED, which has a wide beam radiation angle, only a few percent of its light output can enter the optical fiber.

また、最近外部に取出した光を有効に利用するために、
1本の光ファイバでなく複数本の光ファイバに、結合さ
せた例が報告されている(昭和55年 電子通信学会総
合全国大会894.昭和54年。
In addition, in order to effectively utilize the light recently extracted outside,
There have been reports of cases where multiple optical fibers are coupled instead of a single optical fiber (1989 IEICE General National Conference 894. 1978).

同学会全大989)。これは第13図に示すように、発
光素子1からの出力光を光結合回路2を介して、光軸方
向に沿って配置された光ファイバ3−1.3−2゜3−
3.3−4.3−5.3−6へ結合させるものである。
989). As shown in FIG. 13, the output light from the light emitting element 1 is passed through the optical coupling circuit 2 to the optical fiber 3-1.3-2°3- arranged along the optical axis direction.
3.3-4.3-5.3-6.

この場合には、光軸方向以外に、広角度に広がる光を有
効に光ファイバ3−1〜3−6のコア部に導入すること
ができない欠点がある。
In this case, there is a drawback that light that spreads over a wide angle other than in the optical axis direction cannot be effectively introduced into the core portions of the optical fibers 3-1 to 3-6.

このように、複数本の光ファイバに光結合させた例もあ
るが、この場合であっても、光軸方向より光結合させた
ものであり、放射ビーム角の広いLEDでは、有効に光
結合できないばかりか、過剰損失が大きく、1本あたり
の光出力は、従来の1木の光ファイバに入射しつる先出
力に比して、きわめて低いものになってしまうという欠
点があった。
In this way, there are examples of optical coupling to multiple optical fibers, but even in this case, optical coupling is performed from the optical axis direction, and in LEDs with a wide radiation beam angle, optical coupling is not possible effectively. Not only is this not possible, but the excess loss is large, and the optical output per fiber is extremely low compared to the optical output after entering a single conventional optical fiber.

さらにまた、従来は所望の光出力を得るためには、第1
4図に示すように、発光素子1−1.光結合回路2−1
.光ファイバ3−1から成る発光モジュールを1組とし
、この組を、発光素子1−2〜1−N。
Furthermore, conventionally, in order to obtain the desired optical output, the first
As shown in FIG. 4, the light emitting element 1-1. Optical coupling circuit 2-1
.. A light emitting module including the optical fiber 3-1 constitutes one set, and this set includes light emitting elements 1-2 to 1-N.

光結合回路2−2〜2−N、光ファイバ3−2〜3−N
のようにN組並設してN倍の光出力を得る例もあった。
Optical coupling circuit 2-2 to 2-N, optical fiber 3-2 to 3-N
There was also an example where N sets were arranged in parallel to obtain N times the optical output.

これは、発光素子数の他に、駆動回路など周辺回路の点
数が増え、構成が複雑になるだけでなく、信号対雑音比
および周波数特性などの電気的干渉もあり、さらに素子
間のバラツキの補償も必要となるなど、極めて不経済で
あるという欠点があった。
This not only increases the number of peripheral circuits such as drive circuits in addition to the number of light emitting elements, making the configuration more complex, but also causes electrical interference such as signal-to-noise ratio and frequency characteristics. It had the disadvantage of being extremely uneconomical, such as requiring compensation.

[発明が解決しようとする問題点] 以上述べてきたように、光フアイバ通信においては、 (1)発光素子からの光出力をいかに多く光ファイバの
コアへ入射できるか(高出力化)ということ (2)ひとつの光源よりいかに多く光分配でき、るか(
多出力化)ということ が伝送距離を延ばしたり、光通信システムの機能を向上
させるためには極めて重要な課題である。
[Problems to be solved by the invention] As mentioned above, in optical fiber communication, (1) How much light output from the light emitting element can be input into the core of the optical fiber (high output)? (2) How much light can be distributed from one light source?
Increasing the number of outputs) is an extremely important issue in extending transmission distance and improving the functionality of optical communication systems.

そこで、本発明者等は、次のような実験測定を行い、そ
の結果について思考し、検討した。
Therefore, the present inventors performed the following experimental measurements, and considered and studied the results.

すなわち、第15図に示すような遠方放射強度分布が比
較的均一であるドーム型LEDについて、ファイバへの
光結合特性を測定した。その結果は第16図に示すとお
りである。
That is, the optical coupling characteristics to the fiber were measured for a dome-shaped LED with a relatively uniform far-field radiation intensity distribution as shown in FIG. The results are shown in FIG.

これは、レンズに集束性ロッドレンズ(N^:0.46
.口径1.8φ)を用い、LEDの光軸方向とロッドレ
ンズのなす方向θで示される結合方向をパラメータにと
り、光源とレンズ間圧1111に対するグレーテッドイ
ンデックス型光ファイバ(Gl−50)への光結合強度
を測定したものである。
This is a focusing rod lens (N^: 0.46
.. A diameter of 1.8φ) is used, and the coupling direction shown by the optical axis direction of the LED and the direction θ between the rod lens is taken as a parameter, and the light to the graded index optical fiber (Gl-50) is calculated with respect to the pressure between the light source and the lens 1111. This is a measurement of bond strength.

ここで、レンズを用いるのは、光源の近傍のフィールド
パターンを光ファイバのコア部へ選択的に結像させるた
めであり、距11!1を変えることは、レンズの倍率を
変えることに相当する。この測定結果よりわかることは
、光ファイバへの入射強度が最大となるところで比較す
ると、その最大値は、明らかに光軸方向(θ=0°)よ
りも、斜め方向の方が大きく、ここではθが大きいほど
大きい。また、θが大きいほど立が小さい値で最大とな
っている。つまり、θが大きいほど、レンズの倍率を上
げた方が光結合強度は増すことが分った。ここで得られ
た重要な特徴は、第15図に示すように、放射パターン
が光軸方向に指向性をもつにもかかわらず、光軸方向よ
り斜め方向の方が高い光結合強度が得られている点であ
る。
Here, the purpose of using a lens is to selectively image the field pattern near the light source onto the core of the optical fiber, and changing the distance 11!1 corresponds to changing the magnification of the lens. . What can be seen from this measurement result is that when comparing the points where the incident intensity to the optical fiber is maximum, the maximum value is clearly larger in the oblique direction than in the optical axis direction (θ = 0°); The larger θ is, the larger the value is. Further, the larger θ is, the smaller the value is and the maximum value is reached. In other words, it was found that the larger θ is, the more the optical coupling strength is increased by increasing the magnification of the lens. The important feature obtained here is that, as shown in Figure 15, although the radiation pattern has directivity in the optical axis direction, a higher optical coupling strength is obtained in the oblique direction than in the optical axis direction. The point is that

この理由を考えて見ると、光ファイバは上述したように
、受光角θ。をもっため、光ファイバのコア部に入射し
た光がすべて光フアイバ内を伝搬できるわけでなく、受
光角内の光のみが伝搬しつる。このため光源の大きさが
重要な要因となり、光源が小さいほど光結合効率が向上
する。ここで前記の測定結果を考察すると、θが大きく
なるにつれて、見かけ上の光源の大きさが小さくなって
いるためと考えられる。このことは、θが大きいほど、
光結合強度が最大となるときの1が小さいことからもい
える。なぜなら、光源の大きさが小さければ、結合強度
が最大°となる条件、すなわち光源像の大きさく面積)
とコアの大きさく面積)とが一致するためには、レンズ
の倍率を上げる必要があり、2は小さくなるからである
Considering the reason for this, as mentioned above, the optical fiber has an acceptance angle θ. Therefore, not all light incident on the core of the optical fiber can propagate within the optical fiber, but only light within the acceptance angle can propagate. For this reason, the size of the light source becomes an important factor, and the smaller the light source, the better the optical coupling efficiency. Considering the above measurement results, it is thought that this is because the apparent size of the light source becomes smaller as θ becomes larger. This means that the larger θ is, the
This can also be said from the fact that 1 is small when the optical coupling strength is maximum. This is because if the size of the light source is small, the coupling strength is at its maximum, i.e. the size and area of the light source image)
This is because in order for the size and area of the core to match, it is necessary to increase the magnification of the lens, and 2 becomes smaller.

このようにθが大きくなるほど光結合効率が向上するこ
とを利用すれば、一般に放射強度分布が光軸方向に指向
性をもつものでも、周囲方向からも光軸方向と変らない
高出力、場合によっては光軸以上の高出力の光結合強度
を得ることがわかった。
In this way, by utilizing the fact that the optical coupling efficiency improves as θ increases, even if the radiation intensity distribution is generally directional in the optical axis direction, it is possible to obtain high output from the surrounding direction as well as from the optical axis direction. It was found that a high output optical coupling strength above the optical axis can be obtained.

そこで、その効果を有効に利用し、光源からの光を無駄
なく複数本の光ファイバへ配分して結合させることを見
出したのである。
Therefore, they discovered a way to effectively utilize this effect to distribute and couple the light from the light source to multiple optical fibers without wasting any waste.

以上に鑑みて、本発明の目的は、発光源素子からの放射
光をその先軸方向のもののほか、光軸以外の斜方向の光
もすべて有効に光ファイバに結合させるようにした発光
モジュールを提供することにある。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a light emitting module that effectively couples all of the emitted light from a light emitting source element in the direction of its tip axis, as well as the light in oblique directions other than the optical axis, to an optical fiber. It is about providing.

本発明の他の目的は、一つの光源からの出力光をほぼ均
一に分配できるようにした発光モジュールをt足f共す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a light emitting module that can distribute the output light from one light source almost uniformly.

[問題点を解決するための手段] 上述の目的を達成するために、本発明は、発光部に対し
て、当該発光部からの出力光の放射される立体角内に、
光の集光手段および集光手段により集光された光を受光
する光ファイバの組合せを複数組発光部に対して放射状
に配置したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a light emitting section with a light emitting section that has a solid angle within which output light from the light emitting section is emitted.
The present invention is characterized in that a plurality of combinations of light condensing means and optical fibers for receiving the light condensed by the condensing means are arranged radially with respect to the light emitting section.

[作 用] 本発明では、従来、無駄にされていた光軸方向以外の放
射光に対してもこれを有効に利用するために、光源に対
して、光ファイバを放射状に配置させて、斜め方向から
も、レンズなどの光結合回路、を介して光ファイバへ光
結合させるようにする。
[Function] In the present invention, in order to make effective use of emitted light in directions other than the optical axis direction, which was wasted in the past, optical fibers are arranged radially with respect to the light source and are arranged diagonally. Also from the direction, the light is coupled to the optical fiber via an optical coupling circuit such as a lens.

本発明を実施することにより、光ファイバを発光素子の
周囲に光軸方向とともに、ざらに放射状に配置すること
°ができ、光源からの放射光を無駄なく捕捉し有効に利
用できる。
By implementing the present invention, optical fibers can be arranged roughly radially around the light emitting element along the optical axis direction, and the emitted light from the light source can be captured without wastage and used effectively.

また、斜め方向から複数の光ファイバに結合させること
により、効率のよい光結合が達成され、高い出力が得ら
れる。
Furthermore, by coupling to a plurality of optical fibers from an oblique direction, efficient optical coupling can be achieved and high output can be obtained.

さらに複数本の光ファイバがそれぞれ結合しているので
、光分配器としても好適に機能する。
Furthermore, since a plurality of optical fibers are coupled to each other, it also functions suitably as an optical distributor.

しかもこれらは、実装、調整も容易で実用性の高い、極
めてすぐれた発光モジュールを実現できる。
Moreover, these can realize an extremely excellent light-emitting module that is easy to implement and adjust, and is highly practical.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による発光モジュールの−実施例を示す
構成図である。図中、1は発光素子、2−1.2−2.
2−3は集光部、3−1.3−2.3−’3は光ファイ
バであり、これら各部を1つのケース内に一体化して発
光モジュール100を形成する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a light emitting module according to the present invention. In the figure, 1 is a light emitting element, 2-1.2-2.
Reference numeral 2-3 is a light condensing unit, and reference numeral 3-1.3-2.3-'3 is an optical fiber. These parts are integrated into one case to form the light emitting module 100.

ここで、発光素子1の発光部IAにおいて、その表面に
垂直な光軸方向のまわりに、所定の立体角をもって、発
光部IAからの出力光が放射される。
Here, in the light emitting portion IA of the light emitting element 1, output light from the light emitting portion IA is emitted at a predetermined solid angle around the optical axis direction perpendicular to the surface thereof.

上述の集光部2−1〜2−3およびこれら集光部2−1
〜2−3の各々と対をなす光ファイバ3−1〜3−3は
、かかる立体角の内に位置するようにして、発光源l^
に対して放射状に配置する。
The above-mentioned light collecting parts 2-1 to 2-3 and these light collecting parts 2-1
The optical fibers 3-1 to 3-3 paired with each of ~2-3 are positioned within such a solid angle, and the light emitting source l^
Arrange radially against.

第1図において、光軸方向の光ファイバ2−1に入射す
る光は、斜め方向の光ファイバ2−2〜2−3に入射す
る光とほぼ等しくなり、これにより、発光源IAから斜
め方向へ放射される光成分を無駄にすることなく、有効
に集光して各光ファイバに取り込むことができ、全体と
して高い光出力が得られる。
In FIG. 1, the light that enters the optical fiber 2-1 in the optical axis direction is almost equal to the light that enters the optical fibers 2-2 to 2-3 in the oblique direction. Without wasting the light components emitted to the optical fibers, the light can be effectively collected and taken into each optical fiber, and a high optical output can be obtained as a whole.

第2図および第3図は、上述の集光部に凸レンズを使用
し、第2図は発光部IAとレンズの距@11を同一にし
て、レンズの径Dl、D2.D3と焦点距離を変えた実
施例であり、第3図は焦点距離の同じレンズを用いて、
発光部とレンズの距m℃およびレンズ口径を変えた実施
例である。いずれも、各光ファイバへ最大光結合パワー
が取れるように構成した。
In FIGS. 2 and 3, a convex lens is used for the above-mentioned condensing part, and in FIG. 2, the distance between the light emitting part IA and the lens is the same @11, and the lens diameters Dl, D2. This is an example in which the focal length is changed from D3, and Figure 3 shows an example using a lens with the same focal length.
This is an example in which the distance m° C. between the light emitting part and the lens and the lens aperture are changed. Both were constructed so that maximum optical coupling power could be obtained to each optical fiber.

第4図は本発明のさらに他の実施例を示し、ここではド
ーム型発光部IAをもつ発光ダイオード5からの光を7
つの集束性ロッドレンズ6−1〜6−7で集光し、その
出力光を7本の光ファイバ3−1〜3−7にそれぞれ入
射させる。
FIG. 4 shows yet another embodiment of the present invention, in which light from a light emitting diode 5 having a dome-shaped light emitting section IA is
The light is focused by two focusing rod lenses 6-1 to 6-7, and the output light is made to enter seven optical fibers 3-1 to 3-7, respectively.

本例の具体的構造の一例を第5図に示す。ここでは、発
光ダイオード5を基板9に取りつけ、さらにこの発光ダ
イオード5を取り囲んでほぼ半球状のホールド容器10
を配設する。この容器10には、第4図示の7つのロッ
ドレンズ6−1〜6−7を挿設するための孔を、発光部
IAからの光軸方向およびこの先軸方向に対して30°
傾いた方向に放射状に設ける。これら孔にレンズホルダ
7−1−7−7をそれぞれ取りつけて、ロッドレンズ6
−1〜6−7をこれらのレンズホルダ7−1〜7−7の
一端に挿設する。レンズホルダ7−1〜7−7の他端に
は光ファイバ3−1〜3−7を、光フアイバスリーブ8
−1〜8−7を介して、それぞれ挿通する。
An example of a specific structure of this example is shown in FIG. Here, a light emitting diode 5 is attached to a substrate 9, and a substantially hemispherical hold container 10 is further placed around the light emitting diode 5.
to be placed. This container 10 has holes for inserting the seven rod lenses 6-1 to 6-7 shown in the fourth figure at an angle of 30° with respect to the optical axis direction from the light emitting part IA and the front axis direction.
Provided radially in an inclined direction. Attach the lens holders 7-1-7-7 to these holes, respectively, and then attach the rod lens 6.
-1 to 6-7 are inserted into one ends of these lens holders 7-1 to 7-7. The optical fibers 3-1 to 3-7 are connected to the other ends of the lens holders 7-1 to 7-7, and the optical fiber sleeve 8
-1 to 8-7, respectively.

本例では、各ロッドレンズ6−1〜6−7の直径を1.
8mm %NAを0.46とし、各レンズ6−1〜6−
7と発光部IAとの間の距離を3.5mmとし、さらに
、ロッドレンズ6−1〜6−7を空間的に多数配列でき
るようにするために、これらロッドレンズ6.1〜6−
7をレンズホルダ7−1〜7−7の各先端から約1+o
nはど突出させる。
In this example, the diameter of each rod lens 6-1 to 6-7 is set to 1.
8mm %NA is 0.46, each lens 6-1 to 6-
7 and the light emitting part IA is 3.5 mm, and furthermore, in order to be able to spatially arrange a large number of rod lenses 6.1 to 6-7, these rod lenses 6.1 to 6-
7 about 1+o from each tip of lens holder 7-1 to 7-7.
Make the n stand out.

ここで、ドーム型特性をもつ発光素子を使用した場合に
は、光ファイバからの光パワーは、光軸方向で86μW
5周囲方向で約110μ胃の高出力が得られた。
Here, when a light emitting element with dome-shaped characteristics is used, the optical power from the optical fiber is 86 μW in the optical axis direction.
A high output of about 110 μg in 5 circumferential directions was obtained.

第6図は本発明のさらに他の実施例を示す。本例では、
光ファイバ10−1.10−2.10−3.10−4.
10−5の各先端を溶融して球状にした光球ファイバと
し、これらを発光素子5の発光部IAに直接に近接させ
て配置する。この実施例では、光ファイバと集光部とが
一体化されており、構成が非常に簡単となり、モジュー
ルを小型に構成できる利点もある。。
FIG. 6 shows yet another embodiment of the invention. In this example,
Optical fiber 10-1.10-2.10-3.10-4.
Each tip of the fiber 10-5 is melted to form a spherical photosphere fiber, and these fibers are placed directly adjacent to the light emitting portion IA of the light emitting element 5. In this embodiment, the optical fiber and the condensing section are integrated, so the configuration is very simple, and there is also the advantage that the module can be configured in a small size. .

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明によれば、(1)従来
は面上で2次元に光ファイバを配列するのに対して、本
発明では光ファイバを3次元に所定立体角内に放射状に
配列することにより、容易に多出力化が可能であり、し
かもその実装および調整も容易である。しかもまた、光
源からの光出力を無駄なく利用できる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above, according to the present invention, (1) whereas conventionally optical fibers are arranged two-dimensionally on a plane, in the present invention optical fibers are arranged three-dimensionally in a predetermined three-dimensional manner; By arranging them radially within a corner, multiple outputs can be easily achieved, and implementation and adjustment are also easy. Furthermore, the light output from the light source can be used without wasting it.

↓ (2)斜め方向か結合した方が光結合効率が高いため、
放射強度分布が光軸方向に指向性があっても、光軸方向
以外からも高出力な光結合出力が得られ、分配として長
距離分配が可能となる。
↓ (2) Since the optical coupling efficiency is higher when coupled in an oblique direction,
Even if the radiation intensity distribution is directional in the optical axis direction, high-power optical coupling output can be obtained from directions other than the optical axis direction, and long-distance distribution is possible.

(3)複数本の光ファイバにより出力されているので、
この発光モジュールを光分配器として機能させることが
できる。
(3) Since it is output through multiple optical fibers,
This light emitting module can function as a light distributor.

(4)機能的には、第14図に示した従来の方法では複
数個の発光モジュールを使用するが、これでは、発光素
子数の他、駆動回路など周辺回路の点数が増え、構成が
複雑になるだけでなく、信号対雑音比および周波数特性
などの電気的干渉もあり、さらに素子間のバラツキの補
償も必要となるなど、極めて不経済であるのに対し、本
発明の発光モジュールはシステム構成上極めて経済的で
あり、しかも構造の簡略化がはかられる。
(4) Functionally, the conventional method shown in Figure 14 uses multiple light emitting modules, but this increases the number of peripheral circuits such as drive circuits in addition to the number of light emitting elements, making the configuration complex. In contrast, the light-emitting module of the present invention is extremely uneconomical, as it not only causes electrical interference such as signal-to-noise ratio and frequency characteristics, but also requires compensation for variations between elements. It is extremely economical in terms of construction, and the structure can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による発光モジュールの一実施例の構成
図、 第2図は本発明による光結合レンズを同一円周上に配置
した場合の一実施例の構成図、 第3図は本発明による焦点距離の同じレンズを使用した
場合の一実施例の構成図、 第4図は本発明による発光モジュールの一実施例の斜視
図、 第5図は本発明による発光モジュールの実施例の断面図
、 第6図は本発明による発光モジュールの他の実施成因、 第8図は光ファイバの受光原理の説明図、第9図(A)
〜(C)は光ファイバの光結合原理の説明図、 第10図(A)および(B)は発光源の大きさによる光
結合原理の説明図、 第11図は面発光型ダイオードの原理説明図、第12図
はドーム型ダイオードの説明図、第14図は従来の多重
式発光モジュールの構成図、 第15図はドーム型発光ダイオードの放射強度分布特性
図、 第16図はドーム型発光ダイオードの光結合特性図であ
る。 1.1−1.1−2.1−3.・・・、1−N  ・・
・発光素子、2.2−1.2−2.2−3−・・光結合
回路、3.3−1.3−2.3−3.3−4.3−5.
3−6.3−7.3−N  −・・光ファイバ、 5・・・ドーム型発光ダイオード(LED)、6−1.
6−2.6−3.8−4.6−5.6−6.6−7・・
・集束性ロッドレンズ、 7−1.7−2.7−3−・・レンズホルダー、8−1
.8−2.8−3・・・ファイバスリーブ、9・・・発
光素子基板、 io・・・ホールド容器、 10−1.10−2.10−3.10−4.10−5・
・・先球ファイバ、 11…コア、 12・・・クラッド、 13.13−1.13−2.13−3・・・レンズ、1
4・・・光源、 15・・・光源像、 16−−−  GaAj2As結晶、 16′ ・・・レンズ状GaAj2Asf基板結晶、1
7・・・空気。 **モビグ弓 火ぢ1φ、−咥シリ、0 づ梃〕ト硯し
≧り第4図 漆登り弓゛オ水気イラリの序薄ハく図 第6図 第7図 ’)’Lt 、> 71z 尤ファイバ/)受充点哩/7噛楚明図 第8図 A≦P2ンPJ A−ファイi<’7T尤謙(4ン矛、理め1←)引図第
9図 第1O図 ビー4型伶尤ブイオードの説eノ弓図 第12図 第13図 勺を粂の玲吏弐合ye、モジ“ニーlレイ痺成図第14
図 (9(dりン p′−ム15若光ダ”イオードn放牟9盲濱3外千ヶ手
〕庖」コ第15図
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a light emitting module according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram of an embodiment in which optical coupling lenses according to the present invention are arranged on the same circumference, and Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of the light emitting module according to the present invention. Fig. 4 is a perspective view of an embodiment of the light emitting module according to the present invention, and Fig. 5 is a sectional view of an embodiment of the light emitting module according to the present invention. , FIG. 6 is another implementation component of the light emitting module according to the present invention, FIG. 8 is an explanatory diagram of the light receiving principle of the optical fiber, and FIG. 9 (A)
~(C) is an explanatory diagram of the optical coupling principle of optical fibers, Figures 10 (A) and (B) are explanatory diagrams of the optical coupling principle depending on the size of the light emitting source, and Figure 11 is an explanation of the principle of surface emitting diode. Fig. 12 is an explanatory diagram of a dome-shaped diode, Fig. 14 is a configuration diagram of a conventional multiplex light emitting module, Fig. 15 is a radiation intensity distribution characteristic diagram of a dome-shaped light emitting diode, and Fig. 16 is a dome-shaped light emitting diode. FIG. 1.1-1.1-2.1-3. ..., 1-N...
- Light emitting element, 2.2-1.2-2.2-3-... Optical coupling circuit, 3.3-1.3-2.3-3.3-4.3-5.
3-6.3-7.3-N - Optical fiber, 5... Dome-shaped light emitting diode (LED), 6-1.
6-2.6-3.8-4.6-5.6-6.6-7...
・Focusing rod lens, 7-1.7-2.7-3-...Lens holder, 8-1
.. 8-2.8-3...Fiber sleeve, 9...Light emitting element substrate, io...Hold container, 10-1.10-2.10-3.10-4.10-5.
... Spherical fiber, 11... Core, 12... Clad, 13.13-1.13-2.13-3... Lens, 1
4... Light source, 15... Light source image, 16--- GaAj2As crystal, 16'... Lens-shaped GaAj2Asf substrate crystal, 1
7...Air. ** Mobigu bow fire 1φ, - mouth, 0 lever 〉〉〉Fig. 4 Urushi climbing bow ゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛〇〇〇〇〇〇〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉71z尤纤/) Recharge point 哩 / 7-bit diagram Fig. 8 A≦P2-PJ A-phii<'7T 尤 (4-pin, reason 1 ←) Reference figure 9 Fig. 1 O-be Theory of type 4 buoyode e no bow diagram Figure 12 Figure 13
Figure 15

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)発光部に対して、当該発光部からの出力光の放射さ
れる立体角内に、光の集光手段および該集光手段により
集光された光を受光する光ファイバの組合せを複数組前
記発光部に対して放射状に配置したことを特徴とする発
光モジュール。 2)特許請求の範囲第1項記載の発光モジュールにおい
て、 前記複数組の組合せの各々における光ファイバの光出力
が、互いにほぼ等しい強度をもつように、前記組合せを
前記発光部に対して、放射状に配置したことを特徴とす
る発光モジュール。
[Scope of Claims] 1) A light condensing means and a light that receives the light condensed by the light condensing means within a solid angle from which output light from the light emitting section is emitted with respect to the light emitting section. A light emitting module characterized in that a plurality of fiber combinations are arranged radially with respect to the light emitting section. 2) In the light emitting module according to claim 1, the combinations are arranged radially with respect to the light emitting section so that the optical outputs of the optical fibers in each of the plurality of combinations have substantially equal intensities. A light emitting module characterized by being arranged in.
JP61045432A 1986-03-04 1986-03-04 Light emitting module Expired - Fee Related JP2572037B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61045432A JP2572037B2 (en) 1986-03-04 1986-03-04 Light emitting module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61045432A JP2572037B2 (en) 1986-03-04 1986-03-04 Light emitting module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62203108A true JPS62203108A (en) 1987-09-07
JP2572037B2 JP2572037B2 (en) 1997-01-16

Family

ID=12719143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61045432A Expired - Fee Related JP2572037B2 (en) 1986-03-04 1986-03-04 Light emitting module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2572037B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56172962U (en) * 1980-05-24 1981-12-21
JPS5714855A (en) * 1980-06-23 1982-01-26 Ibm Electrostatic copying machine
JPS5828810U (en) * 1981-08-20 1983-02-24 三菱電機株式会社 Optical coupling structure device
JPS5853322A (en) * 1981-09-26 1983-03-29 Toshiba Corp Speed controlling device of motor used for oiler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56172962U (en) * 1980-05-24 1981-12-21
JPS5714855A (en) * 1980-06-23 1982-01-26 Ibm Electrostatic copying machine
JPS5828810U (en) * 1981-08-20 1983-02-24 三菱電機株式会社 Optical coupling structure device
JPS5853322A (en) * 1981-09-26 1983-03-29 Toshiba Corp Speed controlling device of motor used for oiler

Also Published As

Publication number Publication date
JP2572037B2 (en) 1997-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7184621B1 (en) Multi-wavelength transmitter optical sub assembly with integrated multiplexer
KR100285221B1 (en) High Power Semiconductor Laser System
US20040218875A1 (en) VCSEL array configuration for a parallel WDM transmitter
JPS61260207A (en) Bidirectional optoelectronics component part for forming optical couple
CN104716561A (en) Laser
JP2012145614A (en) Optical semiconductor device
KR20090095660A (en) Beam Combiner and Collimator
JPS62222211A (en) Light emitting module
JP2009122146A (en) Beam converter and light-receiving device
JPS62203108A (en) Light emitting module
CN103887707B (en) A kind of semiconductor laser with high-power high light beam quality laser
JP3417200B2 (en) Optical transmission / reception module
US7033086B2 (en) Device for coupling light into an optical conductor
CN108089339A (en) A kind of fiber optic bundle combination laser export head
JPS5988672A (en) Optical fiber sensor
KR20020033112A (en) System for collecting and condensing light
JP7178153B1 (en) optical power converter
JPS62266878A (en) Semiconductor photodetector
JPS61129606A (en) Optical coupler
JP2004061887A (en) Fiber lens
CN104868363B (en) A kind of single tube semiconductor laser optical fiber coupled system
JPH02210406A (en) Optical coupling circuit
JPH02135307A (en) Optical transmission link
JPS6074587A (en) Light-emitting semiconductor device with monitor output
KR20020028264A (en) Optics system applying laser diode

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees