JPS62212608A - 光フアイバ−用コリメ−タ−素子 - Google Patents
光フアイバ−用コリメ−タ−素子Info
- Publication number
- JPS62212608A JPS62212608A JP61054642A JP5464286A JPS62212608A JP S62212608 A JPS62212608 A JP S62212608A JP 61054642 A JP61054642 A JP 61054642A JP 5464286 A JP5464286 A JP 5464286A JP S62212608 A JPS62212608 A JP S62212608A
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- JP
- Japan
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- rod
- optical fiber
- lens
- collimator element
- diameter
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- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 2
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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
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〕
本発明は、光ファイバーからの発散性の出射光を平行ビ
ームとして取り出す光ファイバー用コリスーター累子に
関し、詳しくは、あらかじめ光ファイバーの開口角及び
屈折率に合せて、両側ま九は片側端面にレンズが成形さ
れた光学的に透明なロッドを用いるものだ関する。
ームとして取り出す光ファイバー用コリスーター累子に
関し、詳しくは、あらかじめ光ファイバーの開口角及び
屈折率に合せて、両側ま九は片側端面にレンズが成形さ
れた光学的に透明なロッドを用いるものだ関する。
従来、光ファイバー用コリメーターとしては、通常の光
学レンズを光ファイバー出射端の前面に共軸配置し、光
ファイバーの開口数とレンズの焦点距離が整合する様に
両者を固定する事で、光ファイバーからの発散性の光を
平行ビームにする事が一般に行われている。第５図はそ
のようなコリメーターを図示したもので、１０は光ファ
イバー。
学レンズを光ファイバー出射端の前面に共軸配置し、光
ファイバーの開口数とレンズの焦点距離が整合する様に
両者を固定する事で、光ファイバーからの発散性の光を
平行ビームにする事が一般に行われている。第５図はそ
のようなコリメーターを図示したもので、１０は光ファ
イバー。
１１はコリメーターとしての光し゛ンズ、１２は平行光
束である。
束である。
しかしながら上記の方法では、高価な光学レンズ１１を
焦点距離に整合する様に精密に光学配置する必要がある
なめ、その取扱いが複雑であり、また、機械的強度にも
問題がありｔｏ これに対し、第６図に示すように、例えば光ファイバー
１０の先端を放電融解等で球レンズ１３状にして、光フ
アイバ先端そのものにレンズ機能を持たせ（特開昭５０
−９１３３６号、特開昭５９−７３０３号等参照）、コ
リメータ化する試みがあるが、放電条件の制御等が難し
く、またこれらの先端面直接処理方式では各光ファイバ
ーの端面毎に、加工処理を施さなければならない念め本
質的に着脱不可能であり、取扱いに問題があった。
焦点距離に整合する様に精密に光学配置する必要がある
なめ、その取扱いが複雑であり、また、機械的強度にも
問題がありｔｏ これに対し、第６図に示すように、例えば光ファイバー
１０の先端を放電融解等で球レンズ１３状にして、光フ
アイバ先端そのものにレンズ機能を持たせ（特開昭５０
−９１３３６号、特開昭５９−７３０３号等参照）、コ
リメータ化する試みがあるが、放電条件の制御等が難し
く、またこれらの先端面直接処理方式では各光ファイバ
ーの端面毎に、加工処理を施さなければならない念め本
質的に着脱不可能であり、取扱いに問題があった。
これらの方法に対し、＠着型のコリメーター素子として
は、第７図に示すように、半径方向疋放物線状の屈折率
分布を持ついわゆるセルフオフマイクロレンズ１４等が
既に実用化されているが、裏造工穆に化学的拡散現象を
用いているため、相手方光ファイバの開口角や使用波長
に個別に対応するには厳密な拡散制御を必要とし、ひい
ては製造コストの増加につながる問題があった。
は、第７図に示すように、半径方向疋放物線状の屈折率
分布を持ついわゆるセルフオフマイクロレンズ１４等が
既に実用化されているが、裏造工穆に化学的拡散現象を
用いているため、相手方光ファイバの開口角や使用波長
に個別に対応するには厳密な拡散制御を必要とし、ひい
ては製造コストの増加につながる問題があった。
本発明は上記従来技術０１１題点に鑑みなされたもので
あり、簡単に装着が可能であり、製造が容易でかつ安価
な光ファイバー用コリメーター素子を提供することを目
的としている。
あり、簡単に装着が可能であり、製造が容易でかつ安価
な光ファイバー用コリメーター素子を提供することを目
的としている。
以上のような目的は、光学的に透明な素材からなり、少
なくとも一部が光ファイバーの連結用フェルール直径と
ほぼ等しい直径を有するロッドであって、当該ロッドの
入出射両端面あるいは片端面上にフレネルレンズ又はグ
レーティングレンズ又は曲面レンズが形成されており、
かつそのロッドの長さが前記の形成されたレンズのロッ
ド内における焦点距離と等価であることを特徴とする光
ファイバー用コリメーター素子によシ達成される。
なくとも一部が光ファイバーの連結用フェルール直径と
ほぼ等しい直径を有するロッドであって、当該ロッドの
入出射両端面あるいは片端面上にフレネルレンズ又はグ
レーティングレンズ又は曲面レンズが形成されており、
かつそのロッドの長さが前記の形成されたレンズのロッ
ド内における焦点距離と等価であることを特徴とする光
ファイバー用コリメーター素子によシ達成される。
上記の様なコリメーター素子によれば、光ファイバーか
ら出射した発散光束は、上記ロッドの両端面あるいは片
端面上に形成され念７レネルレンズ又はグレーティング
レンズ又は曲面レンズにより、ロッドから出射するとき
には平行光束となっている。
ら出射した発散光束は、上記ロッドの両端面あるいは片
端面上に形成され念７レネルレンズ又はグレーティング
レンズ又は曲面レンズにより、ロッドから出射するとき
には平行光束となっている。
以下、本発明に係る光ファイバー用コリメーター素子Ｃ
以下、コリメーター素子と称す）について図面に基づき
詳細に説明する。
以下、コリメーター素子と称す）について図面に基づき
詳細に説明する。
第１図は本発明のコリメーター素子をインラインコネク
タによって光ファイｐ４−に装着し九ところを示す漿略
断面図である。
タによって光ファイｐ４−に装着し九ところを示す漿略
断面図である。
同図において、１は本発明のコリメーター素子。
１−２はコリメーター素子のレンズ部分、２は光ファイ
バー、３は連結用光ファイバーフェルール、４はインラ
インコネクタ、５は本発明によって平行ビーム化された
光束の軌跡である。
バー、３は連結用光ファイバーフェルール、４はインラ
インコネクタ、５は本発明によって平行ビーム化された
光束の軌跡である。
本発明は、少なくとも光ファイバー２の出射口より大口
径の端面を有する光学的に透明なロッドの片端面あるい
は両端面にコリメート用のレンズ加工をすることにより
（第１図の場合は、出射側の片端面のみにレンズ加工し
た場合を示しているが、ロッドの屈折率及び相手方ファ
イ・櫂の屈折率およびＮ、Ａ、（広がり角）との関係で
１片側のみのレンズ部だけではコリメート化が困難な場
合には。
径の端面を有する光学的に透明なロッドの片端面あるい
は両端面にコリメート用のレンズ加工をすることにより
（第１図の場合は、出射側の片端面のみにレンズ加工し
た場合を示しているが、ロッドの屈折率及び相手方ファ
イ・櫂の屈折率およびＮ、Ａ、（広がり角）との関係で
１片側のみのレンズ部だけではコリメート化が困難な場
合には。
両端面をレンズ部とすればよい）実質的に光ファイバー
２からの発散光束を平行光束に変える機能を有している
。さらに、本コリメーター素子１は光ファイバー２にイ
ンラインコネクタ等の連結用コネクタで光軸がずれるこ
となく装着できるよう【、ロッドの少なくとも一部が、
光ファイバーの連結用フェルール直径とほぼ等しい直径
を有している。
２からの発散光束を平行光束に変える機能を有している
。さらに、本コリメーター素子１は光ファイバー２にイ
ンラインコネクタ等の連結用コネクタで光軸がずれるこ
となく装着できるよう【、ロッドの少なくとも一部が、
光ファイバーの連結用フェルール直径とほぼ等しい直径
を有している。
上記のようにすることで、容易にコリメート機能を持つ
素子を正確に光ファイ・ぐ−に装着することができる。
素子を正確に光ファイ・ぐ−に装着することができる。
本発明のコリメーター素子の原理を第２図に基づきさら
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
第２図は第１図で示し次コリメーター素子１付近の拡大
図であｉ ８１図と同一部材には同一の番号が付しであ
る。
図であｉ ８１図と同一部材には同一の番号が付しであ
る。
第２図において、光ファイバー２のコア部の屈折率をｎ
ｌ、当該ロッドの屈折率をｎｌ、光ファイバから出射角
θ！で出射された光のロッド内においての広がり角をθ
雪とすると、スネル（Ｓｎｅ １１ ）の法則により。
ｌ、当該ロッドの屈折率をｎｌ、光ファイバから出射角
θ！で出射された光のロッド内においての広がり角をθ
雪とすると、スネル（Ｓｎｅ １１ ）の法則により。
ｎ ！
となる。
ここで簡単のために、光ファイバーの径に比べてロッド
の径が充分大きいとすると、ロッドの長さＬは出射角θ
２の発散光がロッドの直径程度に広がるのに必要な長さ
だけ取れば良い事になる。
の径が充分大きいとすると、ロッドの長さＬは出射角θ
２の発散光がロッドの直径程度に広がるのに必要な長さ
だけ取れば良い事になる。
そこで、そのロッドの出射側の先端面に、出射角θ２の
光を平行ビームにする様な・母ワーを持つフレネルレン
ズ面、グレーチイングレンで面、又は曲面レンズを形成
すれば良いことになる。
光を平行ビームにする様な・母ワーを持つフレネルレン
ズ面、グレーチイングレンで面、又は曲面レンズを形成
すれば良いことになる。
具体的な実施例として、三菱レイヨン社製プラスチック
光ファイバ（ＥＳＫＡの５Ｋ５（径１２５μ；ＰＭＭＡ
製コア）〕のコリメータとして、三菱レイヨン社製のＰ
ＭＭＡ ロッド（径３ ｍ ）を用いて本発明のコリメ
ーター素子を作成する。ここで、ＰＭＭＡとはばリスチ
ルメタクリレートの略称である。この場合、両材質とも
ＰＭＭＡであるため、ＳＫ５よりの出射光は約６０°の
広がり角で該ロッド中を伝わる事になる。従って、該ロ
ッドの長さＬを１．５４／３ｍ程度にし、その出射側端
面に、例えば第２図の様なフレネルレンズ／ＩＰターン
を形成すればよいこととなる。
光ファイバ（ＥＳＫＡの５Ｋ５（径１２５μ；ＰＭＭＡ
製コア）〕のコリメータとして、三菱レイヨン社製のＰ
ＭＭＡ ロッド（径３ ｍ ）を用いて本発明のコリメ
ーター素子を作成する。ここで、ＰＭＭＡとはばリスチ
ルメタクリレートの略称である。この場合、両材質とも
ＰＭＭＡであるため、ＳＫ５よりの出射光は約６０°の
広がり角で該ロッド中を伝わる事になる。従って、該ロ
ッドの長さＬを１．５４／３ｍ程度にし、その出射側端
面に、例えば第２図の様なフレネルレンズ／ＩＰターン
を形成すればよいこととなる。
第３図（ａ）１価）はそれぞれ上記のフレネルレンズパ
ターン設計の考え方を示す概略図である。
ターン設計の考え方を示す概略図である。
第３図（、）において、前記ロッド内を通ってき導光は
、ロッドと外界との界面、すなわちフレネルレンズ片に
おいて屈折し、方向を変える。この時、９ツド材質の屈
折率をｎｌ入射角を１１′、外界の屈折率をｎ６．屈折
角ｋ ｉ １ とすると、スネル（Ｓｎｓ＋１１）の法
ｕｔｔにより、 ｎ Ｏ３１１１１＝ ｎｔｓｉＩＩｔ、／ …・・
・■また、屈折後のビームの方向が該光ファイバの中心
線と平行になるとし、端面の傾斜角をαとし、中心線と
ａラド内進行ビームのなす角をθとすれば、θ＝α−１
１′ ・・・・・・■ｉ、＝α
・・・・・・■■、■、■よシ。
、ロッドと外界との界面、すなわちフレネルレンズ片に
おいて屈折し、方向を変える。この時、９ツド材質の屈
折率をｎｌ入射角を１１′、外界の屈折率をｎ６．屈折
角ｋ ｉ １ とすると、スネル（Ｓｎｓ＋１１）の法
ｕｔｔにより、 ｎ Ｏ３１１１１＝ ｎｔｓｉＩＩｔ、／ …・・
・■また、屈折後のビームの方向が該光ファイバの中心
線と平行になるとし、端面の傾斜角をαとし、中心線と
ａラド内進行ビームのなす角をθとすれば、θ＝α−１
１′ ・・・・・・■ｉ、＝α
・・・・・・■■、■、■よシ。
θ＝α−Ｓｌａα ・・・・・・■
となる。また、端面上の屈折点Ｐと中心線との距離をＩ
ＣＲ（０≦Ｘ≦１）とすれば、第３図（ｂ）より■、■
より、フレネルレンズ面傾斜角αと、その位置の中心線
からの距離とロッド半径Ｒとの比Ｉとの関係は、 となる。まな、形成するフレネルレンズ溝の最適な幅に
関しては、光学的経験式、 ａｗ＝１．５７２７″ ・・・・・・■を参考
にする。ここで、ＧＷは溝幅、λは光の波長、Ｆは焦点
距離である。
ＣＲ（０≦Ｘ≦１）とすれば、第３図（ｂ）より■、■
より、フレネルレンズ面傾斜角αと、その位置の中心線
からの距離とロッド半径Ｒとの比Ｉとの関係は、 となる。まな、形成するフレネルレンズ溝の最適な幅に
関しては、光学的経験式、 ａｗ＝１．５７２７″ ・・・・・・■を参考
にする。ここで、ＧＷは溝幅、λは光の波長、Ｆは焦点
距離である。
以上より、例として三菱レイヨン（株）社ｍｐｖｒｙｍ
口ｙドを例にとり、ＰＭＭＡの屈折率をｎ ｔ ＝１−
４９３ ＊外界の屈折率をｎ （１＝ １．０として形
成フレネルレンズ・ぐターンの断面図を示すと第４図の
様になる。
口ｙドを例にとり、ＰＭＭＡの屈折率をｎ ｔ ＝１−
４９３ ＊外界の屈折率をｎ （１＝ １．０として形
成フレネルレンズ・ぐターンの断面図を示すと第４図の
様になる。
まｔ、この光ファイバー（ＳＫ５）と該ＰＭＭＡロッド
との接続方法に関しては、例えば、外形３露のｆｓＭタ
イプの７エルールを装着しておけば。
との接続方法に関しては、例えば、外形３露のｆｓＭタ
イプの７エルールを装着しておけば。
ＰＭＭＡ ロッドとの光軸合せはインラインコネクタ内
で自動的に行われる事になり１面倒な光軸合せ、その他
の必要が無くなり好都合である。
で自動的に行われる事になり１面倒な光軸合せ、その他
の必要が無くなり好都合である。
なお、本発明のコリメーター素子１＆：装着した光ファ
イバーに、Ｈ・−Ｎ・レーザー（波長６３０ｎｒｎ）光
源の光を導光して測定した結果、拡がり角２６゜ミリラ
ディアン（ｍｒａｄｉａｎ ）の良好な平行ビームを得
る事ができた。
イバーに、Ｈ・−Ｎ・レーザー（波長６３０ｎｒｎ）光
源の光を導光して測定した結果、拡がり角２６゜ミリラ
ディアン（ｍｒａｄｉａｎ ）の良好な平行ビームを得
る事ができた。
なお、本発明のコリメーター素子のロッドの形状は必ず
しも円柱状には限られず、光ファイバーからの発散光を
すべて導光し、連結用フェルールによシ固定されればど
のような形状（例えば円錐状）であっても良い。
しも円柱状には限られず、光ファイバーからの発散光を
すべて導光し、連結用フェルールによシ固定されればど
のような形状（例えば円錐状）であっても良い。
以上説明したように１本発明によれば、従来の方法に比
べて、光学配置が簡単であり、着脱可能でなおかつ製造
コストの安い光ファイバー用コリメーター素子を提供で
きる。
べて、光学配置が簡単であり、着脱可能でなおかつ製造
コストの安い光ファイバー用コリメーター素子を提供で
きる。
第１図は本発明のコリメーター素子を光ファイバーによ
って装着し念と−ろを示す概略断面図、第２図はそのコ
リメーター素子付近の拡大図である。 第３図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ１本コリメーター
素子のレンズ部の１例として、フレネルレンズを採用シ
次ときのフレネルレンズパターン設計の考え方を示す概
略図である。 第４図はフレネルレンズ／９ターンを示す概略図である
。 第５図、第６図、第７図は、それぞれ従来の光ファイ・
ヤー用コリメーターの方法を示す概略図である。 １・・・コリメーター素子、１−２・・・レンズ部分、
２・・・光ファイバー、３・・・連結用光ファイバー７
エルール、４−・・インラインコネクタ、５・・・平行
光束代理人 弁理士 山 下 積 子 弟３図 （ａ） （ｂ） １ １′Ｉ 第６図 第７図
って装着し念と−ろを示す概略断面図、第２図はそのコ
リメーター素子付近の拡大図である。 第３図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ１本コリメーター
素子のレンズ部の１例として、フレネルレンズを採用シ
次ときのフレネルレンズパターン設計の考え方を示す概
略図である。 第４図はフレネルレンズ／９ターンを示す概略図である
。 第５図、第６図、第７図は、それぞれ従来の光ファイ・
ヤー用コリメーターの方法を示す概略図である。 １・・・コリメーター素子、１−２・・・レンズ部分、
２・・・光ファイバー、３・・・連結用光ファイバー７
エルール、４−・・インラインコネクタ、５・・・平行
光束代理人 弁理士 山 下 積 子 弟３図 （ａ） （ｂ） １ １′Ｉ 第６図 第７図
Claims (1)
- （１）光学的に透明な素材からなり、少なくとも一部が
光ファイバーの連結用フェルール直径とほぼ等しい直径
を有するロッドであって、当該ロッドの入出射両端面あ
るいは片端面上にフレネルレンズ又はグレーティングレ
ンズ又は曲面レンズが形成されており、かつそのロッド
の長さが前記の形成されたレンズのロッド内における焦
点距離と等価であることを特徴とする光ファイバー用コ
リメーター素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054642A JPS62212608A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光フアイバ−用コリメ−タ−素子 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054642A JPS62212608A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光フアイバ−用コリメ−タ−素子 |
| EP87113398A EP0307487B1 (en) | 1987-09-14 | 1987-09-14 | Collimator lens for optical fiber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62212608A true JPS62212608A (ja) | 1987-09-18 |
Family
ID=8197275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054642A Pending JPS62212608A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 光フアイバ−用コリメ−タ−素子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4815807A (ja) |
| EP (1) | EP0307487B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62212608A (ja) |
| AT (1) | ATE86760T1 (ja) |
| DE (1) | DE3784719T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6429601U (ja) * | 1987-08-13 | 1989-02-22 | ||
| JPH01293327A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換装置 |
| JPH02186327A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Toshiba Corp | 波長変換光学素子 |
| WO1998047032A3 (en) * | 1997-04-11 | 1999-03-04 | Digital Optics Corp | Optical transmission systems including optical rods with three-dimensional patterns thereon and related structures |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01287531A (ja) * | 1988-05-14 | 1989-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光源装置 |
| US4947107A (en) * | 1988-06-28 | 1990-08-07 | Sundstrand Corporation | Magneto-optic current sensor |
| JPH02153328A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光源装置 |
| US5268977A (en) * | 1992-07-06 | 1993-12-07 | Miller Jack V | Fiber optic zoom-and-dim pin-spot luminaire |
| JP2565279B2 (ja) * | 1992-09-25 | 1996-12-18 | 日本電気株式会社 | 光結合構造 |
| US5996376A (en) * | 1997-04-11 | 1999-12-07 | Digital Optics Corporation | Methods of forming optical rods including three-dimensional patterns on end faces thereof |
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| US6091067A (en) * | 1998-06-02 | 2000-07-18 | Science Applications International Corporation | Scanning device using fiber optic bimorph |
| US6166756A (en) * | 1998-06-02 | 2000-12-26 | Science Applications International Corporation | Multiple channel data writing device |
| US6341118B1 (en) | 1998-06-02 | 2002-01-22 | Science Applications International Corporation | Multiple channel scanning device using oversampling and image processing to increase throughput |
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