JPS6281614A - 光結合器 - Google Patents
光結合器Info
- Publication number
- JPS6281614A JPS6281614A JP22193485A JP22193485A JPS6281614A JP S6281614 A JPS6281614 A JP S6281614A JP 22193485 A JP22193485 A JP 22193485A JP 22193485 A JP22193485 A JP 22193485A JP S6281614 A JPS6281614 A JP S6281614A
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- laser diode
- optical fiber
- luminous flux
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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〕
この発明はレーザダイオードからのレーザビームを光フ
ァイバに集束させてレーザダイオードと光ファイバとを
結合する光結合器に関する。
ァイバに集束させてレーザダイオードと光ファイバとを
結合する光結合器に関する。
従来、この種の光結合器としては、種々のものが実施化
されている。
されている。
レーザダイオードからのレーザビームを単一モード光フ
ァイバにある程度の効率でしかも安定に集束させる光結
合器としては、レーザダイオードと光ファイバとの間に
複数のレンズを配置したものがあシ、例えば、電子通信
学会論文誌（Ｂ）、ＶｏｌＸＪ６５ Ｂ、Ｎｏ４、第
３７４−３８１頁に記載されたものが知られている。
ァイバにある程度の効率でしかも安定に集束させる光結
合器としては、レーザダイオードと光ファイバとの間に
複数のレンズを配置したものがあシ、例えば、電子通信
学会論文誌（Ｂ）、ＶｏｌＸＪ６５ Ｂ、Ｎｏ４、第
３７４−３８１頁に記載されたものが知られている。
詳しくは、第２図に示すように、レーザダイオード１の
射出面と単一モード光ファイバ２の入射面との間に、第
１レンズ３および第２レンズ４が同一光軸上に配設され
ている。
射出面と単一モード光ファイバ２の入射面との間に、第
１レンズ３および第２レンズ４が同一光軸上に配設され
ている。
レーザダイオード１の射出面と第」レンズ３の主面との
間の距離を第１レンズ３の焦点距離とし、第２レンズ４
の主面と単一モード光ファイバ２の入射面との間の距離
を第２レンズ４の焦点距離とする。
間の距離を第１レンズ３の焦点距離とし、第２レンズ４
の主面と単一モード光ファイバ２の入射面との間の距離
を第２レンズ４の焦点距離とする。
すなわち、この光結合器はレーザダイオード１および第
１レンズ３からなるレーザダイオードコリメータ５と、
単一モード光ファイバ２および第２レンズ４からなる光
ファイバコリメータ６が対向した構造となっている。第
１レンズ３としては球レンズ、第２レンズ４としては集
束形ロッドレンズが用いられている。
１レンズ３からなるレーザダイオードコリメータ５と、
単一モード光ファイバ２および第２レンズ４からなる光
ファイバコリメータ６が対向した構造となっている。第
１レンズ３としては球レンズ、第２レンズ４としては集
束形ロッドレンズが用いられている。
そして、前記構成において、作用を説明すれば、レーザ
ダイオード１からレーザビームを一定の広がり角をもっ
て射出させると、広がり角の大きいレーザビームは第１
レンズ３によって平行光束に変換されて第２レンズ４に
入射する。第２レンズ４に入射した平行光束は第２レン
ズ４によってその焦点と一致する単一モード光ファイバ
２の入射面に集束する。
ダイオード１からレーザビームを一定の広がり角をもっ
て射出させると、広がり角の大きいレーザビームは第１
レンズ３によって平行光束に変換されて第２レンズ４に
入射する。第２レンズ４に入射した平行光束は第２レン
ズ４によってその焦点と一致する単一モード光ファイバ
２の入射面に集束する。
これにより、ある程度の結合効率が得られるほか、比較
的大きなレンズを用いるので製作が容易である、軸ずれ
の許容量が非常に大きい、温度特性が良い、などいくつ
もの長所が得られる。
的大きなレンズを用いるので製作が容易である、軸ずれ
の許容量が非常に大きい、温度特性が良い、などいくつ
もの長所が得られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような従来の構成では、レーザダイ
オード１からの発散光束を平行光束に変換する第１レン
ズ３として球面形状の屈折面を有する球レンズを用いて
いるので、光軸から離れた屈折面の部分を通過する近軸
領域外の光線に対しては、大きな収差によシ平行光束に
変換できず、したがって、レーザダイオード１および第
１レンズ３からなる系がコリメータとして十分機能せず
、単一モード光ファイバ６との光結合が十分な効率で行
われているわけではなかった。
オード１からの発散光束を平行光束に変換する第１レン
ズ３として球面形状の屈折面を有する球レンズを用いて
いるので、光軸から離れた屈折面の部分を通過する近軸
領域外の光線に対しては、大きな収差によシ平行光束に
変換できず、したがって、レーザダイオード１および第
１レンズ３からなる系がコリメータとして十分機能せず
、単一モード光ファイバ６との光結合が十分な効率で行
われているわけではなかった。
また、第２レンズ４として用いられる集束形ロンドレン
ズは後側屈折面が光軸に直交する平面形状であるので、
反射光の多くが光源に戻シ易く光源の動作に影響を及ぼ
すだけでなく、レンズパラメータの再現性が低く、シか
も加工が面倒で、高コストであるという問題点もあった
。
ズは後側屈折面が光軸に直交する平面形状であるので、
反射光の多くが光源に戻シ易く光源の動作に影響を及ぼ
すだけでなく、レンズパラメータの再現性が低く、シか
も加工が面倒で、高コストであるという問題点もあった
。
そこで、この発明は前記問題点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、収差をなくして高い結合
効率を確保し、反射特性および加工性を向上させ、コス
トの低減を図った光結合器を提供することにある。
で、その目的とするところは、収差をなくして高い結合
効率を確保し、反射特性および加工性を向上させ、コス
トの低減を図った光結合器を提供することにある。
前記目的を達成するこの発明の構成は第１レンズがレー
ザダイオードからの発散光束を任意の大きさのビーム幅
を有する平行光束に変換する回転双曲面形状の屈折面を
備え、第２レンズは第１レンズによって変換された平行
光束を光ファイバの入射面に集束させる球面形状の屈折
面を備えていることを要旨とする。
ザダイオードからの発散光束を任意の大きさのビーム幅
を有する平行光束に変換する回転双曲面形状の屈折面を
備え、第２レンズは第１レンズによって変換された平行
光束を光ファイバの入射面に集束させる球面形状の屈折
面を備えていることを要旨とする。
前記構成において、レーザダイオードから大きな広が９
角を有してほぼ円形の強度分布をもつレーザビームを発
散させると、第１レンズでは、発散光束は回転双曲面形
状の屈折面によって任意の大きさのビーム幅を有する平
行光束に変換されて第２レンズに入射する。そして、第
２レンズでは、第１レンズによって変換された平行光束
は球面形状の屈折面によって光ファイバの入射面にほぼ
円形の強度分布をなして集束する。
角を有してほぼ円形の強度分布をもつレーザビームを発
散させると、第１レンズでは、発散光束は回転双曲面形
状の屈折面によって任意の大きさのビーム幅を有する平
行光束に変換されて第２レンズに入射する。そして、第
２レンズでは、第１レンズによって変換された平行光束
は球面形状の屈折面によって光ファイバの入射面にほぼ
円形の強度分布をなして集束する。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図はこの発明の光結合器に係る実施例を示す構成図
である。
である。
図面において、８はレーザダイオード、９は第１レンズ
、１１は光ファイバコリメータであシ、夫々同一光軸と
しての２軸に配設されている。
、１１は光ファイバコリメータであシ、夫々同一光軸と
しての２軸に配設されている。
レーザダイオード８はその射出面から大きな広が９角θ
０を有し、はぼ円形の強度分布をなしてレーザビームを
発散させる光源である。θ０はレーザダイオード８から
の遠方放射界が最大中心値のにｂ となる角度である。
０を有し、はぼ円形の強度分布をなしてレーザビームを
発散させる光源である。θ０はレーザダイオード８から
の遠方放射界が最大中心値のにｂ となる角度である。
第１レンズ９はレーザダイオード８側にレーザダイオー
ド８からの発散光束を任意の大きさのビーム幅ω０を有
する平行光束に変換する後側屈折面１２が形成されてい
る。この第１レンズ９の後側屈折面１２はＺ軸を軸とす
る回転双曲面形状をなし、回転半径をｒ、第１レンズ９
の屈折率をｎとココで、ｌはレーザダイオード８の射出
面と第１レンズ９の後側屈折面１２の頂点間の距離を示
し、以下の式で表される。
ド８からの発散光束を任意の大きさのビーム幅ω０を有
する平行光束に変換する後側屈折面１２が形成されてい
る。この第１レンズ９の後側屈折面１２はＺ軸を軸とす
る回転双曲面形状をなし、回転半径をｒ、第１レンズ９
の屈折率をｎとココで、ｌはレーザダイオード８の射出
面と第１レンズ９の後側屈折面１２の頂点間の距離を示
し、以下の式で表される。
第１レンズ９の前側屈折面１３はこれに入射した平行光
束がそのまま射出するように、Ｚ＠に対して直角な平面
形状に形成されている。この平面形状の前側屈折面１３
には、光の干渉によって反射光の発生を防止する図示省
略の反射防止膜がコーティングされている。第１レンズ
９はその前側屈折面１３の平面形状により、任意のＺ軸
方向の長さを有する。
束がそのまま射出するように、Ｚ＠に対して直角な平面
形状に形成されている。この平面形状の前側屈折面１３
には、光の干渉によって反射光の発生を防止する図示省
略の反射防止膜がコーティングされている。第１レンズ
９はその前側屈折面１３の平面形状により、任意のＺ軸
方向の長さを有する。
光ファイバコリメータ１１は第２レンズ１４と単一モー
ド光ファイバ１５とがケーシング１６に収容されて成る
。第２レンズ１４は第１レンズ９によって変換された平
行光束を単一モード光ファイバ１５の入射面に集束させ
る球面形状の屈折面１７を有する。この球面形状の屈折
面１Ｔを備えた第２レンズ１４としては好ましくは、反
射特性、加工性、レンズパラメータの再現性およびコス
トの面で優れだ球レンズを使用する。
ド光ファイバ１５とがケーシング１６に収容されて成る
。第２レンズ１４は第１レンズ９によって変換された平
行光束を単一モード光ファイバ１５の入射面に集束させ
る球面形状の屈折面１７を有する。この球面形状の屈折
面１Ｔを備えた第２レンズ１４としては好ましくは、反
射特性、加工性、レンズパラメータの再現性およびコス
トの面で優れだ球レンズを使用する。
１８は単一モード光ファイバ１５０入射面に取付けられ
る無反射コートガラスである。
る無反射コートガラスである。
次に作用を説明する。
前記構成において、レーザダイオード８に、駆動電流を
与えると、その射出面から放射状に広がる大きな広がり
角θＯを有してほぼ円形の強度分布をなす発散光束が第
１レンズ９に向って放射される。
与えると、その射出面から放射状に広がる大きな広がり
角θＯを有してほぼ円形の強度分布をなす発散光束が第
１レンズ９に向って放射される。
放射した発散光束が第１レンズ９の後側屈折面１２に入
射する際、大きい広がり角θ０をなす発散光束は後側屈
折面１２０回転回転面形状によってビーム幅ω。を有す
る平行光束に変換される。
射する際、大きい広がり角θ０をなす発散光束は後側屈
折面１２０回転回転面形状によってビーム幅ω。を有す
る平行光束に変換される。
そして、第１レンズ９の後側屈折面１２によって変換さ
れた平行光束が前側屈折面１３に入射する際、平行光束
は前側屈折面１３の平面形状によってそのまま射出する
。
れた平行光束が前側屈折面１３に入射する際、平行光束
は前側屈折面１３の平面形状によってそのまま射出する
。
これにより、ビーム幅ω０を有する横断面円形の平行光
束を光ファイバコリメータ１１の第２し／ズ１４に入射
させることができる。第２レンズ１４に入射した平行光
束はその球面形状の屈折面によって単一モード光ファイ
バ１５の入射面にその導波モードの円形に近い強度分布
で集束する。
束を光ファイバコリメータ１１の第２し／ズ１４に入射
させることができる。第２レンズ１４に入射した平行光
束はその球面形状の屈折面によって単一モード光ファイ
バ１５の入射面にその導波モードの円形に近い強度分布
で集束する。
なお、この発明は、前記実施例に限定されるものでなく
、種々の改変が可能であることはもちろんである。例え
ば、この実施例では、結合用光ファイバとして単一モー
ド光ファイバを用いて説明しだが、これに限らず、この
発明を多モード光ファイバに対しても適用することがで
きる。
、種々の改変が可能であることはもちろんである。例え
ば、この実施例では、結合用光ファイバとして単一モー
ド光ファイバを用いて説明しだが、これに限らず、この
発明を多モード光ファイバに対しても適用することがで
きる。
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、第
１レンズはレーザダイオードからの発散光束を任意の大
きさのビーム幅を有する平行光束に変換する回転双曲面
形状の屈折面を備え、第２レンズは第１レンズによって
変換された平行光束を光ファイバの入射面に収束させる
球面形状の屈折面を備えている構成としたので、近軸領
域外にある広が９角の大きいほぼ円形の強度分布をもつ
発散光束であっても何んら収差を生じさせず、任意の大
きさのビーム幅をもつ平行光束に変換することができ、
しかも、光ファイバの入射面にその導波モードの円形に
近い強度分布で集束させることができる。
１レンズはレーザダイオードからの発散光束を任意の大
きさのビーム幅を有する平行光束に変換する回転双曲面
形状の屈折面を備え、第２レンズは第１レンズによって
変換された平行光束を光ファイバの入射面に収束させる
球面形状の屈折面を備えている構成としたので、近軸領
域外にある広が９角の大きいほぼ円形の強度分布をもつ
発散光束であっても何んら収差を生じさせず、任意の大
きさのビーム幅をもつ平行光束に変換することができ、
しかも、光ファイバの入射面にその導波モードの円形に
近い強度分布で集束させることができる。
しだがって、レーザダイオードと光ファイバとを高い効
率で光結合させることができる。そして、レーザダイオ
ード、第１レンズ、第２レンズ、および光ファイバを一
体化して結合効率の高い複合レンズ系レーザダイオード
・光ファイバモジュールを構成することができる。
率で光結合させることができる。そして、レーザダイオ
ード、第１レンズ、第２レンズ、および光ファイバを一
体化して結合効率の高い複合レンズ系レーザダイオード
・光ファイバモジュールを構成することができる。
また、第２レンズは球面形状の屈折面を有するので、逆
進する反射光が減少し、反射特性が向上する。実施例に
示すように第２レンズとして球レンズを用いれば、加工
性およびレンズパラメータの再現性を向上させ、コスト
の低減を図ることができる。
進する反射光が減少し、反射特性が向上する。実施例に
示すように第２レンズとして球レンズを用いれば、加工
性およびレンズパラメータの再現性を向上させ、コスト
の低減を図ることができる。
第１図はこの発明の光結合器に係る実施例を示す構成図
、第２図は従来例を示す構成図である。 ８・・・レーザダイオード ９・・・第１レンズ １１
・・・光ファイバコリメータ １２・・・後側屈折面
１４・・・第２レンズ １５・・・単一モード光ファイ
バ １７・・・屈折面。 特許 出 願人 沖這気工業株式会社 代理人 弁理士 金 倉 喬 二 手続補正書印発） 昭和６１年１月１６日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １、事件の表示 昭和６０年特 許 願 第 ２２１９３４ 号２、発
明の名称 光結合器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出、頭人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名 称
（０２９）沖電気工業株式会社代表者 橋 本
南 海 男 ４、代理 人 ５、補正命令の日付 印発） ７、補正の内容 １ 明細書第２頁第９行目のｒ Ｖｏ Ｉ 、Ｊ６５−
Ｂ 、 Ｎｏ４、・” Ｊ ｆ ｒ Ｖｏ ｌ 、
Ｊ ６５−Ｂ、 Ｎｏ４、・・・」と補正する。 ２ 明細書第６頁第１４行目、第８頁第１２行目。 第１７行目の「ωｏＪをｒ ｗｏ ｊと補正する。 ３、明細書第７頁第４行〜第５行目の数式を下記の通り
補正する。 ４ 図面第１図を別紙の通り補正する。
、第２図は従来例を示す構成図である。 ８・・・レーザダイオード ９・・・第１レンズ １１
・・・光ファイバコリメータ １２・・・後側屈折面
１４・・・第２レンズ １５・・・単一モード光ファイ
バ １７・・・屈折面。 特許 出 願人 沖這気工業株式会社 代理人 弁理士 金 倉 喬 二 手続補正書印発） 昭和６１年１月１６日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 １、事件の表示 昭和６０年特 許 願 第 ２２１９３４ 号２、発
明の名称 光結合器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出、頭人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名 称
（０２９）沖電気工業株式会社代表者 橋 本
南 海 男 ４、代理 人 ５、補正命令の日付 印発） ７、補正の内容 １ 明細書第２頁第９行目のｒ Ｖｏ Ｉ 、Ｊ６５−
Ｂ 、 Ｎｏ４、・” Ｊ ｆ ｒ Ｖｏ ｌ 、
Ｊ ６５−Ｂ、 Ｎｏ４、・・・」と補正する。 ２ 明細書第６頁第１４行目、第８頁第１２行目。 第１７行目の「ωｏＪをｒ ｗｏ ｊと補正する。 ３、明細書第７頁第４行〜第５行目の数式を下記の通り
補正する。 ４ 図面第１図を別紙の通り補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザダイオードと光ファイバとの間にレーザダイ
オード側の第１レンズと光ファイバ側の第２レンズを同
一光軸上に配設した光結合器において、 第１レンズは、レーザダイオードからの発散光束を任意
の大きさのビーム幅を有する平行光束に変換する回転双
曲面形状の屈折面を備え、第２レンズは、第１レンズに
よつて変換された平行光束を光ファイバの入射面に集束
させる球面形状の屈折面を備えていることを特徴とする
光結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22193485A JPS6281614A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 光結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22193485A JPS6281614A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 光結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281614A true JPS6281614A (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16774446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22193485A Pending JPS6281614A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 光結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281614A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282226A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光増幅器 |
| JPH02165110A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Fujitsu Ltd | 光結合器 |
| EP0430532A2 (en) * | 1989-11-30 | 1991-06-05 | AT&T Corp. | Coupling of optical devices to optical fibers by means of microlenses |
| US5511140A (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-23 | International Business Machines Corporation | Molded plastic optical fiber-optoelectronic converter subassembly |
| US5631991A (en) * | 1996-01-26 | 1997-05-20 | International Business Machines Corporation | Plastic optical subassemblies for light transfer between an optical fiber and an optoelectronic converter and the fabrication of such plastic optical subassemblies |
| JP2005250480A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Agilent Technol Inc | 光結合システム |
-
1985
- 1985-10-07 JP JP22193485A patent/JPS6281614A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0282226A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体光増幅器 |
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| JP2005250480A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Agilent Technol Inc | 光結合システム |
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