JPS63224385A - Semiconductor laser coupler - Google Patents

Semiconductor laser coupler

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JPS63224385A
JPS63224385A JP62058160A JP5816087A JPS63224385A JP S63224385 A JPS63224385 A JP S63224385A JP 62058160 A JP62058160 A JP 62058160A JP 5816087 A JP5816087 A JP 5816087A JP S63224385 A JPS63224385 A JP S63224385A
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JP
Japan
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semiconductor laser
fiber
single mode
mode fiber
curved surface
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JP62058160A
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Akihiro Adachi
明宏 足立
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain a high coupling efficiency by connecting a short step index fiber to the end face of a single mode fiber, and forming the end of the short fiber in a spherical curved surface. CONSTITUTION:A short step index fiber 6 having the same outer diameter as that of a single mode fiber 3 is connected to the end face of the fiber 3, and the end of the fiber 6 is formed in a spherical curved surface 8. Accordingly, even if a laser light 2 radiated from a semiconductor laser 1 is largely extended, it is passed through the fiber 6 having the spherical curved surface connected to the end of the fiber 3 to sufficiently condense laser light at a core of the fiber 3. Thus, the laser 1 is separated from the end face of the fiber 3, and even if the radius of curvature of the curved surface formed at the end face is increased, high coupling efficiency of the laser 1 to the fiber 3 can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば光フアイバ通信に使用する半導体レ
ーザとシングルモードファイバの結合装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a coupling device for a semiconductor laser and a single mode fiber used, for example, in optical fiber communication.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、例えば昭和60年度成子通信学会総合全国大
会の資料928に開示された従来の半導体レーザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single mode fiber in a conventional semiconductor laser coupling device disclosed, for example, in document 928 of the 1985 Seiko Communication Society National Conference.

図において、1は半導体レーザ、2は半導体レーザ1よ
り出射したレーザ光、3はシングルモードファイバ、4
はシングルモードファイバ3のコア部、5はシングルモ
ードファイバ3の先端に形成されたレーザ光2をコア部
4に集光するためのレンズ作用を有する球面状の曲面部
、6aは曲面部5を形成しやすくするために設けられた
テーパ部である。
In the figure, 1 is a semiconductor laser, 2 is a laser beam emitted from the semiconductor laser 1, 3 is a single mode fiber, and 4 is a single mode fiber.
5 is a core portion of the single mode fiber 3; 5 is a spherical curved portion having a lens function for focusing the laser beam 2 formed at the tip of the single mode fiber 3 onto the core portion 4; and 6a is the curved portion 5. This is a tapered portion provided to facilitate formation.

次に、上記従来の半導体レーザ結合装置の動作について
説明する。半導体レーザ1より出射したレーザ光2は空
気中に広がって出射する。このように広がって出射した
レーザ光2はシングルモードファイバ3の先端に形成さ
れた曲面部5によりコア部4に集光され、効率の良い半
導体レーザ1とシングルモードファイバ3の結合が達成
される。
Next, the operation of the above conventional semiconductor laser coupling device will be explained. Laser light 2 emitted from semiconductor laser 1 spreads into the air and is emitted. The laser beam 2 spread and emitted in this manner is focused on the core portion 4 by the curved surface portion 5 formed at the tip of the single mode fiber 3, and efficient coupling between the semiconductor laser 1 and the single mode fiber 3 is achieved. .

以上が従来の半導体レーザ結合装置の概略の動作である
が、次にlN4図を用い、さらに詳細にこの結合関係に
ついての説明をする。
The above is the general operation of the conventional semiconductor laser coupling device.Next, this coupling relationship will be explained in more detail using the lN4 diagram.

第4図は第3図の半導体レーザ結合装置における半導体
レーザとシングルモードファイバの結合を説明するため
の要部拡大断面図である。第4図において、半導体レー
ザ1より出射したレーザ光2は、このレーザ光2が単一
モードで発振しているものとすると、スポットサイズω
LDのガウスビームである。また、シングルモードファ
イバ3中のレーザ光2の伝播モードは単一モードであり
、その単一モードの電界分布はスポットサイズωFのガ
ウス形である。従って、半導体レーザ1から出射したス
ポットサイズωLDのガウスビームを、レンズでスポッ
トサイズωFのガウスビームに交換してシングルモード
ファイバ3に入力してやれば、半導体レーザ1とシング
ルモードファイバ3の結合効率は理論的に100%とな
る。一般の平均値な半導体レーザのスポットサイズωL
Dは1μmであり、シングルモードファイバのスポット
サイズωFは5μmである。このように、半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合系は約5倍のレンズ系
が用いられる。ここで、第4図に示したような従来形の
シングルモードファイバ3ζこおいて、理論的な結合効
率100%を得るためには、どのような結合系にしなけ
ればならないかの理論式を求める。用いられるレンズは
、第4図に示したようなシングルモードファイバ3の先
端に形成された単レンズを成す曲率半径rcの球面状の
曲面部5である。ここでは、この単レンズを薄肉レンズ
で近似している。すると、ガウスビームは、一般に用い
られているレンズのA、B、C,Dマトリックス表示を
用いて変換することができる〔文献(11Kogeln
ik 、 H: l−Imaging of 0pti
cal mode −reronatora with
 1nternal Lenses J Be1l 5
yst 。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part for explaining the coupling between the semiconductor laser and the single mode fiber in the semiconductor laser coupling device of FIG. 3. FIG. In FIG. 4, the laser beam 2 emitted from the semiconductor laser 1 has a spot size ω, assuming that the laser beam 2 oscillates in a single mode.
It is a Gaussian beam of LD. Further, the propagation mode of the laser beam 2 in the single mode fiber 3 is a single mode, and the electric field distribution of the single mode is Gaussian with a spot size ωF. Therefore, if the Gaussian beam with a spot size ωLD emitted from the semiconductor laser 1 is exchanged with a Gaussian beam with a spot size ωF using a lens and input into the single mode fiber 3, the coupling efficiency between the semiconductor laser 1 and the single mode fiber 3 can be calculated theoretically. It becomes 100%. General average semiconductor laser spot size ωL
D is 1 μm, and the spot size ωF of the single mode fiber is 5 μm. In this way, the coupling system of the semiconductor laser and the single mode fiber uses a lens system about 5 times larger. Here, in order to obtain the theoretical coupling efficiency of 100% using the conventional single-mode fiber 3ζ shown in Figure 4, we will find a theoretical formula for what kind of coupling system should be used. . The lens used is a spherical curved portion 5 having a radius of curvature rc and forming a single lens formed at the tip of a single mode fiber 3 as shown in FIG. Here, this single lens is approximated by a thin lens. Then, the Gaussian beam can be transformed using the commonly used A, B, C, D matrix representation of the lens [Reference (11 Kogeln
ik, H: l-Imaging of 0pti
cal mode -reronatora with
1internal Lenses J Be1l 5
yst.

Tech、J、 、44.3.P、455(1965)
、文献(2)内田禎二、植木敦史:「1子技術者のため
の光学I、nJ[子通信学会誌、 Vol、 62 、
A 5 。
Tech, J., 44.3. P, 455 (1965)
, Literature (2) Teiji Uchida, Atsushi Ueki: “Optics I for 1st Child Engineers, nJ [Child Communication Society Journal, Vol. 62,
A5.

P、538(1979)、文献(3)桜庭一部:「量子
電子工学」森北出版株式会社〕。これより第4図におい
て、上記曲面部5により変換されたレーザビームのスポ
ットサイズω。は、次式で表わされる。
P, 538 (1979), Reference (3) Part I Sakuraba: “Quantum Electronics” Morikita Publishing Co., Ltd.]. From this, in FIG. 4, the spot size ω of the laser beam converted by the curved surface portion 5 is shown. is expressed by the following formula.

ここで・ λはレーザ光2の波長e NCはコア部4の
屈折率である。
Here, λ is the wavelength e of the laser beam 2, and NC is the refractive index of the core portion 4.

次に、ω。=ωFの関係より結合効率が100%になる
ための曲面部5の曲率半径弓、及び半導体レーザ1とシ
ングルモードファイバ3の先端の距離戊を求めると、そ
れぞれ以下の第(4)式、第(5)式のようになる。
Next, ω. = ωF, the radius of curvature of the curved surface portion 5 and the distance between the semiconductor laser 1 and the tip of the single mode fiber 3 for the coupling efficiency to be 100% are determined by the following equations (4) and 3, respectively. It becomes as shown in equation (5).

次に、上記第(4)式、第(5)式に実際の値を代入し
てr二* D:を求める。ここでは、シングルモードフ
ァイバ3を用いた元通信用光源として、一般に用いられ
る波長1.3μmのレーザダイオードと石英系のファイ
バを仮定し、λ−1.3μ7Fl a Nc−1,45
を用いる。また、先に述べたようにωLD”1μm、ω
F−5μmを用いる。これらの値を代入すると、曲面部
5の曲率半径r′cは5.5μm、半導体レーザーとシ
ングルモードファイバ3の先端距離D′は11.8μm
とかなり小さな値となり、このことにより次に述べるよ
うな不都合が生じる。
Next, the actual values are substituted into the above equations (4) and (5) to obtain r2*D:. Here, we assume a generally used laser diode with a wavelength of 1.3 μm and a quartz fiber as the original communication light source using the single mode fiber 3, and assume that λ-1.3μ7Fl a Nc-1,45
Use. Also, as mentioned earlier, ωLD”1 μm, ω
F-5 μm is used. Substituting these values, the radius of curvature r'c of the curved surface portion 5 is 5.5 μm, and the distance D' between the semiconductor laser and the tip of the single mode fiber 3 is 11.8 μm.
This results in a rather small value, which causes the following inconvenience.

まず、半導体レーザーとシングルモードファイバ3の端
面が非常に近くなるために、半導体レーザーから出射し
たレーザ光2のうち曲面部5で反射されて戻る光の量が
多くなり、これにより半導体レーザーの出力が不安定に
なり雑音を発生するという欠点を生じる。また、半導体
レーザーとシングルモードファイバ3の端面が近いため
、両者の光軸14!Iを行う時に互いにぶつかり合って
破損しやすいという欠点がある。さらに、曲面部5の曲
率半径rcが非常に小さいために、この曲面部5を形成
するのが大変に困難であると共に、この曲面部5を形成
するためにテーパ部6を形成しなければならないという
製作上の欠点がある。
First, since the semiconductor laser and the end face of the single mode fiber 3 are very close to each other, the amount of laser light 2 emitted from the semiconductor laser that is reflected by the curved surface portion 5 and returns increases, resulting in the output of the semiconductor laser. This has the drawback that it becomes unstable and generates noise. In addition, since the end faces of the semiconductor laser and the single mode fiber 3 are close, the optical axis 14 of both is close! There is a drawback that when performing I, they collide with each other and are easily damaged. Furthermore, since the radius of curvature rc of the curved surface portion 5 is very small, it is very difficult to form this curved surface portion 5, and a tapered portion 6 must be formed in order to form this curved surface portion 5. There is a manufacturing defect.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来の半導体レーザ結合装置は以上のように構成さ
れているので、高い結合効率を得るためには、シングル
モードファイバ3の曲面部5の曲率半径rcを小さくし
、半導体レーザ1をシングルモードファイバ3に10μ
m程度の至近距離に近付けなければならず、シングルモ
ードファイバ3からの反射光で半導体レーザ1の特性が
劣化したり、半導体レーザ1が破損しやすくなり、この
ためシングルモードファイバ3の曲面部5の形成が難し
いなどの問題点があった。また、このような問題点を解
決するために、従来の半導体レーザ結合装置では、わざ
と曲面部5の曲率半径rcを大きくシ、半導体レーザ1
をシングルモードファイバ3の端面から遠ざけているが
、これでは結合効率が低下するという問題点があった。
Since the conventional semiconductor laser coupling device described above is configured as described above, in order to obtain high coupling efficiency, the radius of curvature rc of the curved surface portion 5 of the single mode fiber 3 is made small, and the semiconductor laser 1 is connected to the single mode fiber. 3 to 10μ
The curved surface portion 5 of the single mode fiber 3 has to be brought as close as 500 m, and the characteristics of the semiconductor laser 1 may deteriorate due to the reflected light from the single mode fiber 3, and the semiconductor laser 1 may be easily damaged. There were problems such as difficulty in forming. In addition, in order to solve such problems, in the conventional semiconductor laser coupling device, the radius of curvature rc of the curved surface portion 5 is intentionally made large, and the semiconductor laser 1
is kept away from the end face of the single mode fiber 3, but this poses a problem in that the coupling efficiency decreases.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、シングルモードファイバの曲面部の曲率半径を大
きくでき、半導体レーザをシングルモードファイバの端
面から遠ざけることができると共に、高い結合効率が達
成できる半導体レーザ結合装置を得ることを目的とする
This invention was made to solve these problems, and it is possible to increase the radius of curvature of the curved surface of the single mode fiber, to move the semiconductor laser away from the end face of the single mode fiber, and to achieve high coupling efficiency. The purpose is to obtain a semiconductor laser coupling device that can be used.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明薔こ係る半導本レーザ結合装置は、シングルモ
ードファイバの外径と同じ外径を有する短尺のステップ
インデックスファイバをシングルモードファイバの端□
面に接続すると共に、この短尺のステップインデックス
ファイバの先端を球面状の曲面部に形成したものである
The semiconductor laser coupling device according to the present invention connects a short step-index fiber having the same outer diameter as the single-mode fiber to the end of the single-mode fiber.
In addition to being connected to a surface, the tip of this short step index fiber is formed into a spherical curved surface.

〔作用〕[Effect]

この発明の半導体レーザ結合装置においては、半導体レ
ーザより出射したレーザ光が大きく広がった場合でも、
シングルモードファイバの先端に接続された球面状の曲
面部を有する短尺のステップインデックスファイバを通
過させることにより、充分にシングルモードファイバの
コア部にレーザ光を集光させることができる。従って、
半導体レーザを上記シングルモードファイバの端面から
遠ざけて、この端面に形成する曲面部の曲率半径を大き
くしても、半導体レーザとシングルモードファイバの高
い1@合効率が得られる。
In the semiconductor laser coupling device of the present invention, even when the laser light emitted from the semiconductor laser spreads widely,
By passing the laser beam through a short step-index fiber having a spherical curved surface connected to the tip of the single-mode fiber, the laser beam can be sufficiently focused on the core portion of the single-mode fiber. Therefore,
Even if the semiconductor laser is moved away from the end face of the single mode fiber and the radius of curvature of the curved surface portion formed on this end face is increased, a high 1@ coupling efficiency of the semiconductor laser and the single mode fiber can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例である半導体装置ザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図であり、各符号1,2,3.4は上
記第3図に示す従来装置と同一のものである。図におい
て、6はシングルモードファイバ3と同じ外径を有する
短尺のステップインデックスファイバ、7はシングルモ
ードファイバ3のコア部4の径より大きな径を有するス
テップインデックスファイバ6のコア部、8はステップ
インデックスファイバ6の端面に形成された球面状の曲
面部である。
FIG. 1 is a sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single mode fiber in a semiconductor device/coupling device which is an embodiment of the present invention, and each reference numeral 1, 2, 3.4 is shown in FIG. 3 above. This is the same as the conventional device. In the figure, 6 is a short step index fiber having the same outer diameter as the single mode fiber 3, 7 is the core portion of the step index fiber 6 which has a diameter larger than the diameter of the core portion 4 of the single mode fiber 3, and 8 is a step index fiber. This is a spherical curved portion formed on the end face of the fiber 6.

次に、上記この発明の一実施例である半導体レーザ結合
装置の動作について説明する。半導体レーザ1より出射
したレーザ光2は空気中を広がりながら伝播し、短尺の
ステップインデックスファイバ6の端面ζこ形成された
球面状の曲面部8に入射する。レーザ光2は上記曲面部
8で屈折し、ステップインデックスファイバ6のコア部
7中を収束しながら伝播し、シングルモードファイバ3
のコア部4に入力される。上述したようにステップイン
デックスファイバ6のコア部7の径はシングルモードフ
ァイバ3のコア部4の径よりも大きな径を有しているの
で、この部分でレーザ光2を絞ることができる。従って
、ステップインデックスファイバ6の長さを適当に選ぶ
ことにより、このステップインデックスファイバ6の曲
面部8では任意の広がったレーザ光を受けることができ
る。
Next, the operation of the semiconductor laser coupling device which is an embodiment of the present invention will be described. A laser beam 2 emitted from a semiconductor laser 1 propagates while spreading in the air, and enters a spherical curved portion 8 formed on the end surface ζ of a short step index fiber 6. The laser beam 2 is refracted by the curved surface portion 8, propagates while converging in the core portion 7 of the step index fiber 6, and is transferred to the single mode fiber 3.
is inputted to the core section 4 of. As described above, since the diameter of the core portion 7 of the step index fiber 6 is larger than the diameter of the core portion 4 of the single mode fiber 3, the laser beam 2 can be focused at this portion. Therefore, by appropriately selecting the length of the step-index fiber 6, the curved surface portion 8 of the step-index fiber 6 can receive any spread laser light.

ここで、広がったレーザ光2を受けることができるとい
うことは、半導体レーザlを上記曲面部8から適当に遠
ざけることができるということである。
Here, being able to receive the expanded laser beam 2 means that the semiconductor laser 1 can be moved away from the curved surface portion 8 appropriately.

次に、半導体レーザ1とシングルモードファイバ3の結
合効率が100%になる時、ステップインデックスファ
イバ6の長さIJOp曲而部8面曲率半径rc、半導体
レーザ光1と曲面部8の間隔の距離D0がどのよ、うな
関係になるかを求めた結果を示す。この結果は、上述の
ように近軸領域におけるガウスビームの変換式から求め
たもので、以下のg (61式にLoを求める式、第(
7)式にDoを求める式がそれぞれ成立する。
Next, when the coupling efficiency between the semiconductor laser 1 and the single mode fiber 3 becomes 100%, the length of the step index fiber 6 IJOp curved portion 8 surface curvature radius rc, the distance between the semiconductor laser beam 1 and the curved surface portion 8 The results of determining the relationship between D0 and D0 are shown below. This result was obtained from the Gaussian beam transformation formula in the paraxial region as described above, and is as follows:
7) The equations for determining Do are established.

次に、上記各式に基づいての数値例を示す。ここで先に
述べたように、ωF−5μm、ωLD−1μm 、 N
c−1,45の値を使用する。現在、一般の標準的なシ
ングルモードファイバの外径は125μmである。また
、ステップインデックスファイバの外径も125μmの
ものが標準的である。従って、ここでは外径125μm
のシングルモードファイバ3に外径125μmの短尺の
ステップインデックスファイバ6を接続することを考え
る。ステップインデックスファイバ6の端面を球面状に
加工する方法として、研摩、溶融等の方法が考えられる
が、ステップインデックスファイバ6の半径と等しい曲
率半径rc%あるいはそれに近い曲率半径を持つ曲面部
8の加工は比較的に容易にできる。
Next, numerical examples based on each of the above formulas will be shown. Here, as mentioned earlier, ωF-5μm, ωLD-1μm, N
Use the value of c-1,45. Currently, the outer diameter of a standard single mode fiber is 125 μm. Further, the standard outer diameter of the step index fiber is 125 μm. Therefore, here the outer diameter is 125 μm.
Consider connecting a short step index fiber 6 with an outer diameter of 125 μm to a single mode fiber 3 of . As a method of processing the end face of the step index fiber 6 into a spherical shape, methods such as polishing and melting can be considered, but processing of the curved surface portion 8 having a radius of curvature equal to or close to the radius of the step index fiber 6 rc% is possible. can be done relatively easily.

従って、ここでは曲率半径rcm62.5μmの曲面部
8を形成する場合について、上記第(6)式、第(力式
よりり、 、 D、を求めると、それぞれり、−120
8μm、D6wll1μmとなる。この値は上記従来装
置の例で示した値、r二w5.5 am 、 D’ =
 11.8μmに比べると充分に大きな値であり、これ
により結合効率を低下させることなく、半導体レーザー
をシングルモードファイバ3の端面から遠ざけることが
でき、このため反射光による半導体レーザーの劣化を防
ぐことができる。また、上記の実施例では、r、−62
,5μmの場合について示したが、LaO* Doはr
cを変えることによりさらに適当な値に設定することが
できる。ところで、このようなことが可能となるのは、
ステップインデックスファイバ6をシングルモードファ
イバ3の端面に接続するからであるが、シングルモード
ファイバ3とステップインデックスファイバ6の接続は
外径が一致しているため、■溝を使用した自動融着接続
装置(図示しない)を用いることにより機械的に容易に
製作できる。
Therefore, in the case of forming the curved surface part 8 with a radius of curvature rcm of 62.5 μm, from the above equation (6) and the force equation (force equation), , D, are calculated as follows: -120
8 μm, D6wall 1 μm. This value is the value shown in the example of the conventional device above, r2w5.5 am, D' =
This is a sufficiently large value compared to 11.8 μm, and as a result, the semiconductor laser can be moved away from the end face of the single mode fiber 3 without reducing the coupling efficiency, thereby preventing deterioration of the semiconductor laser due to reflected light. Can be done. In addition, in the above example, r, −62
, 5 μm, but LaO* Do is r
By changing c, a more appropriate value can be set. By the way, this is possible because
This is because the step index fiber 6 is connected to the end face of the single mode fiber 3, but since the outer diameters of the single mode fiber 3 and the step index fiber 6 are the same, automatic fusion splicing device using grooves (not shown), it can be easily manufactured mechanically.

ところで、上述した半導体レーザーとシングルモードフ
ァイバ3との結合系では、ステップインデックスファイ
バ6の端面に形成されたレンズの光軸と、シングルモー
ドファイバ3の光軸が一致していなくては、軸ずれ損失
が生じて高い結合効率が得られなくなる。従って、レン
ズの光軸とシングルモードファイバ6の光軸を一致させ
る必要がある。この光軸の一致は、次のようにして得ら
れる。まず、シングルモードファイバ3とステップイン
デックスファイバ6の光軸合わせは、上述のように両者
の外径が一致したファイバを用いているので、■溝上で
機械的に突き合わせて融着することにより容易に得られ
る。この時の軸ずれ精度は、市販されている一般のファ
イバの外径の精度が1〜2μm程度であることから数μ
m以内の高精度である。
By the way, in the coupling system of the semiconductor laser and the single mode fiber 3 described above, if the optical axis of the lens formed on the end face of the step index fiber 6 and the optical axis of the single mode fiber 3 do not match, axis misalignment will occur. A loss occurs and high coupling efficiency cannot be obtained. Therefore, it is necessary to align the optical axis of the lens with the optical axis of the single mode fiber 6. This alignment of the optical axes is obtained as follows. First, the optical axes of the single mode fiber 3 and the step index fiber 6 can be easily aligned by mechanically butting them together on the groove and fusing them, since fibers with the same outer diameter are used as described above. can get. The axis misalignment accuracy at this time is several μm, since the outer diameter accuracy of commercially available general fibers is about 1 to 2 μm.
High accuracy within m.

次に、ステップインデックスファイバ6の端面への曲面
部8の形成については、例えば形成部を地球の重力方向
に向けて溶融する方・式を用いれば、自然にステップイ
ンデックスファイバ6の光軸に一致した光軸を持つレン
ズを成す曲面部8が得られる。先に述べたように、シン
グルモードファイバ3とステップインデックスファイバ
6の光軸は高精度に一致している。従って、曲面部8に
よるレンズの光軸とシングルモードファイバ3の光軸は
高精度に一致する。以上のようにステップインデックス
ファイバ6を用いることにより、その外径の機械的な精
度が利用できるので、上述したような反射光による半導
体レーザ1の劣化が防げ、しかも高い結合効率が得られ
る半導体レーザ1とシングルモードファイバ3の結合系
が容易に得られる利点がある。
Next, regarding the formation of the curved surface part 8 on the end face of the step index fiber 6, for example, if a method is used in which the formed part is melted in the direction of the earth's gravity, it will naturally align with the optical axis of the step index fiber 6. A curved surface portion 8 forming a lens having an optical axis is obtained. As mentioned above, the optical axes of the single mode fiber 3 and the step index fiber 6 coincide with each other with high precision. Therefore, the optical axis of the lens formed by the curved surface portion 8 and the optical axis of the single mode fiber 3 coincide with each other with high precision. As described above, by using the step index fiber 6, the mechanical precision of its outer diameter can be utilized, so that the semiconductor laser 1 can be prevented from deteriorating due to the reflected light as described above, and moreover, a semiconductor laser can achieve high coupling efficiency. 1 and single mode fiber 3 can be easily obtained.

なお、上記実施例では、シングルモードファイバ3の端
面にステップインデックスファイバ6を接続したものに
ついて示したが、ステップインデックスファイバ6の代
わりに石英ロッド又はガラ反ロッドを用いても良い。
In the above embodiment, the step index fiber 6 is connected to the end face of the single mode fiber 3, but a quartz rod or a glass rod may be used instead of the step index fiber 6.

また、上記実施例では、ステップインデックスファイバ
6の端面に曲率半径rcの球面状の曲面部8を形成した
場合について示したが、゛球面状の曲面部8を非球面に
形成しても良い。この場合については、第2図を用いて
説明する。
Further, in the above embodiment, the case where the spherical curved surface portion 8 with the radius of curvature rc is formed on the end face of the step index fiber 6 is shown, but the spherical curved surface portion 8 may be formed into an aspherical surface. This case will be explained using FIG. 2.

第2図はこの発明の他の実施例である半導体レーザ結合
装置における半導体レーザとシングルモードファイバの
結合部分を示す断面図で、第1図に示すものと同−又は
相当部分は、同一符号を用いて表示しである。図におい
て、9は第1図に示す球面状の曲面部8に代えて形成し
た、第2図に破線で示すような非球面状の曲面部である
。このような非球面状の曲面部9を使用した理由は、球
面状の曲面部8を用いたレンズ系では、元軸から外側に
離れて入射するレーザ光2はどシングルモードファイバ
3に結合しにくくなり、これは球面状の曲面部8の中心
(光軸)を通るレーザ光2と外側を通るレーザ光2とで
、半導体レーザ1を出射してからシングルモードファイ
バ3のコア部4に到達する時間がずれ、これによりガウ
スビームの波面がゆがむ波面収差を生じるからである。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single mode fiber in a semiconductor laser coupling device according to another embodiment of the present invention, and the same or equivalent parts as shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. It is displayed using. In the figure, reference numeral 9 denotes an aspherical curved surface section as shown by the broken line in FIG. 2, which is formed in place of the spherical curved surface section 8 shown in FIG. The reason why such an aspherical curved surface portion 9 is used is that in a lens system using a spherical curved surface portion 8, the laser beam 2 incident at a distance from the original axis is coupled to the single mode fiber 3. This is because the laser beam 2 passes through the center (optical axis) of the spherical curved section 8 and the laser beam 2 passes outside, emitting the semiconductor laser 1 and then reaching the core section 4 of the single mode fiber 3. This is because the time lag occurs, which causes wavefront aberration that distorts the wavefront of the Gaussian beam.

この波面収差を防ぐため、レーザ光2が球面状の曲面部
8のどこの位置を通過してもその到達時間が一致するよ
うに、球面状の曲面部8を非球面状の曲面部9にするこ
とが考えられる。この非球面状の曲面部9の形状は、は
ぼ次の第(8)式を満足する形状である。
In order to prevent this wavefront aberration, the spherical curved surface 8 is replaced with an aspherical curved surface 9 so that the arrival time of the laser beam 2 is the same no matter where on the spherical curved surface 8 it passes. It is possible to do so. The shape of this aspherical curved surface portion 9 is a shape that satisfies the following equation (8).

11+ NC” h −Do 十Nc” Lo  ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
ここで、2重はレーザ光2がステップインデックスファ
イバ6の球面状の曲面部8に入射する地点と半導体レー
ザ1のレーザ光2の出射点との距離。
11+ NC" h -Do 11 Nc" Lo...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
Here, double is the distance between the point where the laser beam 2 enters the spherical curved surface portion 8 of the step index fiber 6 and the emission point of the laser beam 2 from the semiconductor laser 1.

l、はレーザ光2が球面状の曲面部8に入射する地点と
シングルモードファイバ3のコア部4の端面との距離で
ある。
l is the distance between the point where the laser beam 2 enters the spherical curved surface portion 8 and the end surface of the core portion 4 of the single mode fiber 3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、半導体レーザ結合装置
において、シングルモードファイバノ外径と同じ外径を
有する短尺のステップインデックスファイバをシングル
モードファイバの端面に接続すると共に、この短尺のス
テップインデックスファイバの先端を球面状の曲面部に
形成した構成としたので、シングルモードファイバの曲
面部の曲率半径を大きくでき、半導体レーザをシングル
モードファイバの端面から遠ざけることができると共に
、半導体レーザの反射光による劣化を生じることなく、
極めて高い納金効率を有する半導体レーザ結合装置を容
易に、かつ高精度に実現できるという優れた効果を奏す
るものである。
As explained above, the present invention provides a semiconductor laser coupling device in which a short step-index fiber having the same outer diameter as a single-mode fiber is connected to an end face of the single-mode fiber, and the tip of the short step-index fiber is connected to an end face of the single-mode fiber. Since the curved surface of the single mode fiber is formed on a spherical curved surface, the radius of curvature of the curved surface of the single mode fiber can be increased, the semiconductor laser can be moved away from the end face of the single mode fiber, and deterioration due to reflected light of the semiconductor laser can be prevented. without occurring,
This provides an excellent effect in that a semiconductor laser coupling device having extremely high payment efficiency can be easily realized with high precision.

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

第1図はこの発明の一実施例である半導体レーザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図、M2図はこの発明の他の実施例で
ある半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシン
グルモードファイバの結合部分を示す断面図、第3図は
従来の半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシ
ングルモードファイバの結合部分を示す断面図、第4図
は第3図の半導体レーザ結合装置における半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合を説明するための要部
拡大断面図である。 図において、l・・・半導体レーザ、2・・・レーザ光
、3・・・シングルモードファイバ、4.7・・・コア
部、5.8・・・球面状の曲面部、6・・・ステップイ
ンデックスファイバ、6a・・・テーパ部、9・・・非
球面状の曲面部である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single mode fiber in a semiconductor laser coupling device which is an embodiment of the present invention, and FIG. M2 is a cross-sectional view showing a semiconductor laser in a semiconductor laser coupling device which is another embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single-mode fiber in a conventional semiconductor laser coupling device, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a coupling portion between a semiconductor laser and a single-mode fiber in a conventional semiconductor laser coupling device FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part for explaining coupling between a semiconductor laser and a single mode fiber. In the figure, l... Semiconductor laser, 2... Laser light, 3... Single mode fiber, 4.7... Core portion, 5.8... Spherical curved surface portion, 6... Step index fiber, 6a...Tapered part, 9...Aspherical curved part. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザとシングルモードファイバの結合装
置において、上記シングルモードファイバの端面に、こ
のシングルモードファイバと同じ外径を有し、少なくと
も上記シングルモードファイバのコア部の径よりも大き
なコア部の径を有し、かつ上記半導体レーザ側に球面状
の曲面部を有する短尺のステップインデックスファイバ
を接続したことを特徴とする半導体レーザ結合装置。
(1) In a coupling device for a semiconductor laser and a single mode fiber, a core portion having the same outer diameter as the single mode fiber and at least larger than the diameter of the core portion of the single mode fiber is attached to the end face of the single mode fiber. A semiconductor laser coupling device characterized in that a short step index fiber having a diameter and a spherical curved portion on the semiconductor laser side is connected.
(2)上記シングルモードファイバの端面に接続する上
記短尺のステップインデックスファイバの屈接率をN_
C、長さをL_0、球面状の曲面部の曲率半径をr_c
、上記シングルモードファイバの伝播光のスポットサイ
ズをω_F、上記半導体レーザの出射光の半導体出射端
面でのスポットサイズをω_L_Dとすると、以下の第
(1)式、 L_0=[(r_c・N_C)/(N_C−1)][1
+(ω_F)/(ω_L_D)]…………………………
…(1)が成立することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の半導体レーザ結合装置。
(2) The refractive index of the short step index fiber connected to the end face of the single mode fiber is N_
C, the length is L_0, the radius of curvature of the spherical curved part is r_c
, the spot size of the propagating light of the single mode fiber is ω_F, and the spot size of the emitted light of the semiconductor laser at the semiconductor output end face is ω_L_D, then the following equation (1), L_0=[(r_c・N_C)/ (N_C-1)] [1
+(ω_F)/(ω_L_D)]…………………………
The semiconductor laser coupling device according to claim 1, wherein (1) is satisfied.
(3)上記短尺のステップインデックスファイバの球面
状の曲面部の端面の先端と上記半導体レーザの端面との
距離をD_0とすると、以下の第(2)式、D_0=[
r_c/(N_C−1)][1−(ω_L_D/ω_F
)]……………………………(2)が成立するように、
上記半導体レーザを配置したことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の半導体レーザ結合装置。
(3) If the distance between the tip of the end face of the spherical curved part of the short step index fiber and the end face of the semiconductor laser is D_0, then the following equation (2), D_0=[
r_c/(N_C-1)][1-(ω_L_D/ω_F
)] ………………………………… so that (2) holds,
3. The semiconductor laser coupling device according to claim 2, wherein the semiconductor laser is arranged.
(4)上記短尺のステップインデックスファイバの球面
状の曲面部の形状が、光軸付近において曲率半径r_c
の球面であり、光軸外において非球面であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項あるいは第2項、又は第3
項記載の半導体レーザ結合装置。
(4) The shape of the spherical curved surface of the short step index fiber has a radius of curvature r_c near the optical axis.
Claim 1 or 2, or 3, characterized in that it is a spherical surface and is aspherical outside the optical axis.
The semiconductor laser coupling device described in Section 1.
(5)上記半導体レーザから出射したレーザ光が、上記
短尺のステップインデックスファイバの球面状の曲面部
に入射する地点と上記半導体レーザのレーザ光の出射点
との距離をl_1、上記レーザ光が、上記球面状の曲面
部に入射する地点と上記シングルモードファイバのコア
部の端面との距離をl_2とすると、l_1+N_C・
l_2=D_0+N_C・L_0の関係が成立するよう
に、上記短尺のステップインデックスファイバの球面状
の曲面部が非球面に形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第4項記載の半導体レーザ結合装置。
(5) The distance between the point where the laser beam emitted from the semiconductor laser enters the spherical curved surface of the short step index fiber and the emission point of the laser beam from the semiconductor laser is l_1, and the laser beam If the distance between the point of incidence on the spherical curved surface portion and the end face of the core portion of the single mode fiber is l_2, then l_1+N_C・
The semiconductor laser coupling according to claim 4, wherein the spherical curved surface portion of the short step index fiber is formed into an aspherical surface so that the relationship l_2=D_0+N_C·L_0 is established. Device.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02216110A (en) * 1989-02-17 1990-08-29 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH02216111A (en) * 1989-02-17 1990-08-29 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH0416403U (en) * 1990-05-31 1992-02-10
JP2006154243A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Kyocera Corp Connecting structure of ferrule type optical component
CN112612082A (en) * 2019-10-04 2021-04-06 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 Optical probe, optical probe array, inspection system, and inspection method
WO2021145182A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 株式会社日本マイクロニクス Optical probe, probe card, measuring system, and measuring method
KR20210143668A (en) * 2020-05-20 2021-11-29 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 Optical probe, optical probe array, optical probe card, and method of manufacturing optical probe
US11971296B2 (en) 2020-08-03 2024-04-30 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Measurement system and measurement method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203865U (en) * 1986-06-16 1987-12-26

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62203865U (en) * 1986-06-16 1987-12-26

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02216110A (en) * 1989-02-17 1990-08-29 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH02216111A (en) * 1989-02-17 1990-08-29 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH0416403U (en) * 1990-05-31 1992-02-10
JP2006154243A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Kyocera Corp Connecting structure of ferrule type optical component
CN112612082A (en) * 2019-10-04 2021-04-06 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 Optical probe, optical probe array, inspection system, and inspection method
US11624679B2 (en) 2019-10-04 2023-04-11 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Optical probe, optical probe array, test system and test method
CN112612082B (en) * 2019-10-04 2023-08-29 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 Optical probe, optical probe array, inspection system, and inspection method
WO2021145182A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 株式会社日本マイクロニクス Optical probe, probe card, measuring system, and measuring method
KR20210143668A (en) * 2020-05-20 2021-11-29 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 Optical probe, optical probe array, optical probe card, and method of manufacturing optical probe
US11971431B2 (en) 2020-05-20 2024-04-30 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Optical probe, optical probe array, optical probe card, and method of manufacturing optical probe
US11971296B2 (en) 2020-08-03 2024-04-30 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Measurement system and measurement method

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