JPS62296105A - 光結合器 - Google Patents
光結合器Info
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- JPS62296105A JPS62296105A JP14063886A JP14063886A JPS62296105A JP S62296105 A JPS62296105 A JP S62296105A JP 14063886 A JP14063886 A JP 14063886A JP 14063886 A JP14063886 A JP 14063886A JP S62296105 A JPS62296105 A JP S62296105A
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- optical axis
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 11
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- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
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- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
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Landscapes
- Lenses (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (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〕
本発明は発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子か
らの光を光伝送７アイパに効率良く入射させるための光
結合器に関する。
らの光を光伝送７アイパに効率良く入射させるための光
結合器に関する。
上記のような光源からの拡散光束を光結合器を介して光
伝送７アイパのコア内に効率良く伝送するためには、軸
上入射光ばかりでなく、組立て誤差に起因する軸外入射
光も効率良く光伝送ファイバに伝送する必要がある。こ
のために光結合器に使用されるレンズは収差について厳
しい性能が要求される。
伝送７アイパのコア内に効率良く伝送するためには、軸
上入射光ばかりでなく、組立て誤差に起因する軸外入射
光も効率良く光伝送ファイバに伝送する必要がある。こ
のために光結合器に使用されるレンズは収差について厳
しい性能が要求される。
従来、光結合器として第Ｓ図に示した光学系が使用され
ている。
ている。
第３図において、１０は屈折率分布型の単一レンズ、ｌ
ｌは光源、／２は光伝送ファイバであり、レンズｉｏは
屈折率が中心軸上で最大で外周に向けて漸減する分布を
有し、光源ｌ／に対向する端面が凸曲面で、光ファイバ
１２に対向する端面が光軸に垂直な平面である。光源／
／から出た拡散光束はレンズＩＯで集束されて光ファイ
バ１２のコア内に入射する。
ｌは光源、／２は光伝送ファイバであり、レンズｉｏは
屈折率が中心軸上で最大で外周に向けて漸減する分布を
有し、光源ｌ／に対向する端面が凸曲面で、光ファイバ
１２に対向する端面が光軸に垂直な平面である。光源／
／から出た拡散光束はレンズＩＯで集束されて光ファイ
バ１２のコア内に入射する。
しかしながら上記のような光学系では、光結合器を組み
立てる時に一番問題となる光伝送ファイバの光軸に垂直
な方向の組立誤差等に起因する軸ずれに対して充分な性
能が得られない。
立てる時に一番問題となる光伝送ファイバの光軸に垂直
な方向の組立誤差等に起因する軸ずれに対して充分な性
能が得られない。
例えば、第３図に示した従来の光学系では上記軸ずれを
約１μｍ以下に抑える必要があるが、実際に７μｍ以下
に軸ずれ誤差を抑えることは組立工程が複雑になり歩留
りの低下を招くなど実生産上の間迦が多い。
約１μｍ以下に抑える必要があるが、実際に７μｍ以下
に軸ずれ誤差を抑えることは組立工程が複雑になり歩留
りの低下を招くなど実生産上の間迦が多い。
上記従来の問題を解決する本発明による光結合器は２群
２枚のレンズ構成とし、両レンズ媒質は光軸から半径方
向へｒの距離における屈折率ｎ （ｒ）が、ｎ（１を中
心軸上屈折率、ｇ ＋ ｈ ４１ ｈ ６ 、ｈ”を分
布定数として、 ｎ ２（ｒ＋ ｎ ”ｏ （／ （ｇｒ ） ” ＋
ｈ ４ （ｇ ｒ ） ’ ＋ｈ５ （ｇｒ ） ６十
１’ｌａ（ｇｒ）ｓ＋・・・・・・〕 で表わされる半径方向屈折率分布を有し、第１レンズは
−、方の面が凸面で他方の面が光軸に垂直な平面であり
、第２レンズは両面が光軸に垂直な平面であって光伝送
ファイバの端面と密着して配置される。
２枚のレンズ構成とし、両レンズ媒質は光軸から半径方
向へｒの距離における屈折率ｎ （ｒ）が、ｎ（１を中
心軸上屈折率、ｇ ＋ ｈ ４１ ｈ ６ 、ｈ”を分
布定数として、 ｎ ２（ｒ＋ ｎ ”ｏ （／ （ｇｒ ） ” ＋
ｈ ４ （ｇ ｒ ） ’ ＋ｈ５ （ｇｒ ） ６十
１’ｌａ（ｇｒ）ｓ＋・・・・・・〕 で表わされる半径方向屈折率分布を有し、第１レンズは
−、方の面が凸面で他方の面が光軸に垂直な平面であり
、第２レンズは両面が光軸に垂直な平面であって光伝送
ファイバの端面と密着して配置される。
さらに本発明の望ましい条件について示すと、前記第１
レンズの焦点距離をｆｌ、凸面の曲率半径をＲ１中心軸
上での厚みをｄｌとして、ｏ、ｔｔ≦ｆ１・ｇ≦０．６ ０、♂≦Ｒ／ｆ１≦八３ Ｏ，Ｓ≦ａ ｌ ／ ｆ １≦２．３ の範囲内とすれば、特に良好な収差が得られ、光軸に垂
直方向の組立誤差の許容値も充分に大きい。
レンズの焦点距離をｆｌ、凸面の曲率半径をＲ１中心軸
上での厚みをｄｌとして、ｏ、ｔｔ≦ｆ１・ｇ≦０．６ ０、♂≦Ｒ／ｆ１≦八３ Ｏ，Ｓ≦ａ ｌ ／ ｆ １≦２．３ の範囲内とすれば、特に良好な収差が得られ、光軸に垂
直方向の組立誤差の許容値も充分に大きい。
本発明による光結合器は、後述の数値実施例に示すよう
に球面収差とコマ収差が充分に小さく、光軸に垂直な方
向の組立誤差の許容値が大きい。
に球面収差とコマ収差が充分に小さく、光軸に垂直な方
向の組立誤差の許容値が大きい。
したがって本発明によれば光結合器の組立て製作工程を
簡略化できるとともに、安価な部品を使用できるので、
コストの低減を図ることができる。
簡略化できるとともに、安価な部品を使用できるので、
コストの低減を図ることができる。
以下本発明を第１図に示した実施例について詳細に説明
する。
する。
第７図において、／は光源例えば半導体レーザーであり
、コは本発明に係る光結合器光学系、３は光伝送ファイ
バであって、光源ｌから出射した拡散光束ｌは光結合器
２で集束されて光伝送７アイパ３のコア内に入射する。
、コは本発明に係る光結合器光学系、３は光伝送ファイ
バであって、光源ｌから出射した拡散光束ｌは光結合器
２で集束されて光伝送７アイパ３のコア内に入射する。
光結合器２は第１の屈折率分布型レンズよと、この第１
レンズタの端面から一定距離ｄ２をおいて配置される第
２の屈折率分布型レンズ乙の２群一枚構成となっている
。両レンズよ、６を構成する媒質はいずれも、光軸７か
ら半径方向へｒの距離における屈折率ｎ （ｒ）が、 ｎ ２（ｒ） −ｎ ｏ （／ （ｇ ｒ ） ”
＋ｈ ４ （ｇ ｒ） ’ 十ｈ ６（ｇ ｒ） ６
＋１１ａ（ｇｒ）８＋・・・・・・〕 のべき級数で表わされる屈折率勾配を有する透明円柱体
である。
レンズタの端面から一定距離ｄ２をおいて配置される第
２の屈折率分布型レンズ乙の２群一枚構成となっている
。両レンズよ、６を構成する媒質はいずれも、光軸７か
ら半径方向へｒの距離における屈折率ｎ （ｒ）が、 ｎ ２（ｒ） −ｎ ｏ （／ （ｇ ｒ ） ”
＋ｈ ４ （ｇ ｒ） ’ 十ｈ ６（ｇ ｒ） ６
＋１１ａ（ｇｒ）８＋・・・・・・〕 のべき級数で表わされる屈折率勾配を有する透明円柱体
である。
上式においてｎｏは光軸上の屈折率、ｇ、ｈ４゜ｈ ６
＋ ｈＢは分布定数を表わす。そして第１レンズｊは
、光源／に対向する面ｊＡが光＠７上に面出中心を有す
、る曲率半径ｒｌの凸球面で、他方の面ＪＢが曲率半径
ｒ２−無限大つまり平面である。
＋ ｈＢは分布定数を表わす。そして第１レンズｊは
、光源／に対向する面ｊＡが光＠７上に面出中心を有す
、る曲率半径ｒｌの凸球面で、他方の面ＪＢが曲率半径
ｒ２−無限大つまり平面である。
また第２レンズ６は、第１レンズ！の端面からｄ２の距
離をおいて配置され、その両面、１および６Ｂは曲率半
径ｒ３．ｒ４がいずれも無限大で光軸７に垂直な平面で
あり、このレンズ乙の一方の端面６Ｂに光軸な一致させ
て光ファイバ３の端面を密着して接続する。
離をおいて配置され、その両面、１および６Ｂは曲率半
径ｒ３．ｒ４がいずれも無限大で光軸７に垂直な平面で
あり、このレンズ乙の一方の端面６Ｂに光軸な一致させ
て光ファイバ３の端面を密着して接続する。
そして第１レンズ５の焦点距離をｆ １ 、凸面ｊＡの
曲率半径の大きさをＲ１中心軸上の厚みをｄｌとすると
光結合器コが、 ｏ、ｔＩ≦ｆ１・ｇ≦０ 、４
（１）ｏ、ｒ≦Ｒ／ｆ１≦／、Ｊ
（２）Ｏ４ｊ≦ｄ１／ｆ１≦ｒ、３（３） の条件を満足しているときに特に良好な収差補正が可能
になる。
曲率半径の大きさをＲ１中心軸上の厚みをｄｌとすると
光結合器コが、 ｏ、ｔＩ≦ｆ１・ｇ≦０ 、４
（１）ｏ、ｒ≦Ｒ／ｆ１≦／、Ｊ
（２）Ｏ４ｊ≦ｄ１／ｆ１≦ｒ、３（３） の条件を満足しているときに特に良好な収差補正が可能
になる。
条件（１）は第１レンズＳの屈折率分布定数に関するも
のであり、条件（１）の下限値以下では屈折率分布媒質
のパワーが小さくなり、パワーを一定に保とうとすると
球面（凸面）でパワーを得る必要があり、そうすると球
面で高次の収差が発生し、結合器光学系の収差を補正で
きなくなってしまう。
のであり、条件（１）の下限値以下では屈折率分布媒質
のパワーが小さくなり、パワーを一定に保とうとすると
球面（凸面）でパワーを得る必要があり、そうすると球
面で高次の収差が発生し、結合器光学系の収差を補正で
きなくなってしまう。
また条件（１）の上限を越えるとレンズ媒質の中心と周
辺との屈折率差が大きくなり屈折率分布の制御が困難に
なる。
辺との屈折率差が大きくなり屈折率分布の制御が困難に
なる。
条件（２）はレンズｊの曲率半径の大きさに関するもの
であり、条件（２）の下限値以下では球面で発生するパ
ワーが大きくなり高次収差が発生しやすくなる。条件（
２）の上限値を越えるとレンズｊの中心と周辺の屈折率
差をかなり大きくする必要があり屈折率分布の制御が困
難になる。
であり、条件（２）の下限値以下では球面で発生するパ
ワーが大きくなり高次収差が発生しやすくなる。条件（
２）の上限値を越えるとレンズｊの中心と周辺の屈折率
差をかなり大きくする必要があり屈折率分布の制御が困
難になる。
条件（３）は条件（１） 、 （２）から自動的に決ま
るものである。
るものである。
第１図の実施例では光源ｌに第１レンズｊの凸面ｊＡを
対向させているが、第１レンズよはその平面側が光源ｌ
に対向し、凸面側が第２レンズ≦に対向するように配置
してもよい。
対向させているが、第１レンズよはその平面側が光源ｌ
に対向し、凸面側が第２レンズ≦に対向するように配置
してもよい。
また本発明で使用する第１レンズｊの媒質は四次項分布
定数ｈ４が−２ないしコの範囲内にあることが望ましく
、この範囲よりも外側では高次収差が出やす、くなる。
定数ｈ４が−２ないしコの範囲内にあることが望ましく
、この範囲よりも外側では高次収差が出やす、くなる。
さらに第１レンズ！の凸面が第２レンズ乙と対向するよ
うに配置した場合には、 Ｏ，Ｓ≦ｄ１／ｆ１≦八３ の範囲にあることが望ましく、第１レンズＳの凸面が光
源側にあるときは ２．０≦ｄｘ／ｆｌ≦２．３ の範囲にあることが望ましい。
うに配置した場合には、 Ｏ，Ｓ≦ｄ１／ｆ１≦八３ の範囲にあることが望ましく、第１レンズＳの凸面が光
源側にあるときは ２．０≦ｄｘ／ｆｌ≦２．３ の範囲にあることが望ましい。
以下に本発明の具体的数値例を示し、各実施例の収差曲
線を第２図ないし第を図に示す。収差曲線のたて軸は第
２レンズの出射側開口数ＮＡ／である。
線を第２図ないし第を図に示す。収差曲線のたて軸は第
２レンズの出射側開口数ＮＡ／である。
実施例１
第１レンズ：ｒｌ−無限大、ｄｌ−／、ワ、！／、ｎ□
−／、４（１）７ 、ｇ−０，３２！； −ｈ４−０．
２’１９ 、ｈＢ−／、７０９ 。
−／、４（１）７ 、ｇ−０，３２！； −ｈ４−０．
２’１９ 、ｈＢ−／、７０９ 。
ｈｓ−ｔｔｔ、ＩＩｒり、ｒ２−−／、；００ ．１１
−０．７、光源側聞ロ数ＮＡ−０．！；第２レンズ：ｒ
３−無限大、ａ３−Ｊ 、’ｌｆ Ｑ 。
−０．７、光源側聞ロ数ＮＡ−０．！；第２レンズ：ｒ
３−無限大、ａ３−Ｊ 、’ｌｆ Ｑ 。
ｎ□−／、６０７ 、ｇ−０，３２！； １ｈ４＝２．
０ 、ｈＢ−０，０５ｈＢ−０，０゜ｒ４−無限大 両レンズ間隔 ｄ２−／Ｌ７ダ７ 実施例λ 第１レンズ： ｒｌ−／、７００． ａｌ−２，ｒｌ７
、ｎ（）−／ 、６！； ｒ ｓ ｆニー０．３９−２
、ｈ４自八＋ｒｘ、ｈ６讃八Ｏコ／、 ｈＢ−９、ｊ Ｏｒ ｓ ｒ ２−無限大、１１−０．
７ 、ＮＡ−０，３ 第２レンズ：ｒ３−無限大、 ｄ３−３．’ｌｒＯ，ｎ□−／、６０７、ｇ−０，３２
！；、 １１４−２．Ｏ５ｈ６−ｏ、ｏ。
０ 、ｈＢ−０，０５ｈＢ−０，０゜ｒ４−無限大 両レンズ間隔 ｄ２−／Ｌ７ダ７ 実施例λ 第１レンズ： ｒｌ−／、７００． ａｌ−２，ｒｌ７
、ｎ（）−／ 、６！； ｒ ｓ ｆニー０．３９−２
、ｈ４自八＋ｒｘ、ｈ６讃八Ｏコ／、 ｈＢ−９、ｊ Ｏｒ ｓ ｒ ２−無限大、１１−０．
７ 、ＮＡ−０，３ 第２レンズ：ｒ３−無限大、 ｄ３−３．’ｌｒＯ，ｎ□−／、６０７、ｇ−０，３２
！；、 １１４−２．Ｏ５ｈ６−ｏ、ｏ。
ｈＢ＝０．０ ％ ｒ４−無限大
ｄ２−／／、３♂コ
実施例３
第１レンズ：ｒｌ−無限大、ａｌ−／、２ｒ／、ｎ□−
／、６５ ｒ 、 ｇ−０，３９２、ｈ４−ｏ、乙より
、ｈ６ｍｊ、７ｇ！、ｈＢ＝２’Ａ、７ ／ Ｏ５ｒ２
− 無限大、１１−０．７、ＮＡ−０，！ 第λし、ンズ：ｒ３−無限大、ａ３−３．ｌｌＪ’Ｏ１
ｎ□−／、４０７ 、ｇ−０，３２！；、ｈ４−２．０
、ｈＢ−０，０％ ｈＢ−０，０゜ｒ４−無限大 Ｃ１２−／ ／、１３３ 〔発明の効果〕 本発明による光結合器は残留波面収差が極めて小さく、
光軸に垂直方向の軸ずれに対する許容値も大きいので、
結合効率の良い光結合器を簡単な工程で容易に作ること
ができる。
／、６５ ｒ 、 ｇ−０，３９２、ｈ４−ｏ、乙より
、ｈ６ｍｊ、７ｇ！、ｈＢ＝２’Ａ、７ ／ Ｏ５ｒ２
− 無限大、１１−０．７、ＮＡ−０，！ 第λし、ンズ：ｒ３−無限大、ａ３−３．ｌｌＪ’Ｏ１
ｎ□−／、４０７ 、ｇ−０，３２！；、ｈ４−２．０
、ｈＢ−０，０％ ｈＢ−０，０゜ｒ４−無限大 Ｃ１２−／ ／、１３３ 〔発明の効果〕 本発明による光結合器は残留波面収差が極めて小さく、
光軸に垂直方向の軸ずれに対する許容値も大きいので、
結合効率の良い光結合器を簡単な工程で容易に作ること
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図ないし
第１図は本発明の実施例／ないし３の収差曲線を示す図
、第５図は従来の光結合器を示す側面図である。 ／・・・・・・光 源 ２・・・・・・光結合器光学系
３・・・・・・光伝送ファイバ ダ・・・・・・光 束
！・・・・・・第７屈折率分布型レンズ６・・・・・・
第２屈折率分布型レンズ ７・・・用光 軸第１図 第２図 第３図 、０２ ＳＡ 第４図 第５図
第１図は本発明の実施例／ないし３の収差曲線を示す図
、第５図は従来の光結合器を示す側面図である。 ／・・・・・・光 源 ２・・・・・・光結合器光学系
３・・・・・・光伝送ファイバ ダ・・・・・・光 束
！・・・・・・第７屈折率分布型レンズ６・・・・・・
第２屈折率分布型レンズ ７・・・用光 軸第１図 第２図 第３図 、０２ ＳＡ 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）２群２枚のレンズで構成され両レンズ媒質は光軸
から半径方向へｒの距離での屈折率ｎ（ｒ）が、ｎ＿０
を中心軸上屈折率、ｇ、ｈ＿４、ｈ＿６、ｈ＿８を分布
定数とすると、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる半径方向屈折率分布を有し、第１のレンズ
は一方の面が凸面で他方の面が光軸に垂直な平面であり
、第２のレンズは両面が光軸に垂直な平面であって光伝
送ファイバの端面と密着して配置されることを特徴とす
る光結合器。 （２）特許請求の範囲第１項において、前記第１レンズ
は、焦点距離をｆ＿１、凸面の曲率半径をＲ、中心軸上
での厚みをｄ＿１としたとき、 ０．４０≦ｆ＿１・ｇ≦０．６０ ０．８０≦Ｒ／ｆ＿１≦１．３ ０．５０≦ｄ＿１／ｆ＿１≦２．３ の条件を満足している光結合器
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61140638A JPH065332B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61140638A JPH065332B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296105A true JPS62296105A (ja) | 1987-12-23 |
| JPH065332B2 JPH065332B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15273331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61140638A Expired - Lifetime JPH065332B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065332B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5457759A (en) * | 1992-12-15 | 1995-10-10 | France Telecom | Monolithic optical system and method of making same including improved coupling means between an optical fiber and a phototransducer |
| WO2005036230A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Toyo Glass Co., Ltd. | 光ファイバ結合部品 |
| WO2007057974A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Toyo Glass Co., Ltd. | 発光素子・光ファイバ結合モジュール及び発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS58145909A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-08-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源・光フアイバ結合用レンズ機構 |
| JPS60173516A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源・ファイバ結合用光学系 |
| JPS60189714A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源、光フアイバ結合器 |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP61140638A patent/JPH065332B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS60189714A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光源、光フアイバ結合器 |
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| US5457759A (en) * | 1992-12-15 | 1995-10-10 | France Telecom | Monolithic optical system and method of making same including improved coupling means between an optical fiber and a phototransducer |
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| US7346237B2 (en) | 2003-10-08 | 2008-03-18 | Toyo Glass Co., Ltd. | Optical fiber coupling part |
| KR100833820B1 (ko) | 2003-10-08 | 2008-06-02 | 도요 가라스 가부시키가이샤 | 광파이버 결합부품 |
| CN100414334C (zh) * | 2003-10-08 | 2008-08-27 | 东洋玻璃株式会社 | 光纤耦合部件 |
| WO2007057974A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Toyo Glass Co., Ltd. | 発光素子・光ファイバ結合モジュール及び発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品 |
| JPWO2007057974A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2009-04-30 | 東洋ガラス株式会社 | 発光素子・光ファイバ結合モジュール及び発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065332B2 (ja) | 1994-01-19 |
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