JP7360695B2 - 光接続装置 - Google Patents
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Description
N及びMを2以上の自然数とした場合に、光回路から出射されたN×Mの光を取り出すプリズムと、
GRIN(Gradient Index)レンズが前記N×Mに配列され、前記プリズムで取り出された各光を集光する2次元GRINレンズアレイと、
前記プリズムでの光路長に等しい光路長を有し、前記2次元GRINレンズアレイから出射されたN×Mの光を透過させるスペーサと、
前記GRINレンズの各焦点に光ファイバの端面が配置されているN×Mの光ファイバを保持し、前記スペーサを透過したN×Mの光をN×Mの光ファイバに伝搬させる2次元ファイバアレイと、
を備える。
図1に、本開示に係る光接続装置の構成例を示す。本開示に係る光接続装置は、プリズム30、2次元GRINレンズアレイ10及び2次元ファイバアレイ20を備える。プリズム30、2次元GRINレンズアレイ10及び2次元ファイバアレイ20は、z軸方向に、直列に接続されている。2次元GRINレンズアレイ10は、複数のGRINレンズ11を備える。2次元ファイバアレイ20は、複数の光ファイバ21を備える。
本開示では、図5を参照しながら、プリズム30内の光路について説明する。図5において、「LN」は図1における光L3に相当する入射面31から反射面32までの光路を示し、「LM」は図1における光L4に相当する反射面32から出射面33までの光路を示す。「LM」は入射面31と平行である。「b」はプリズム30の入射面31のz軸方向の長さを示す。「a」は、光路LNに相当する光が反射面32で反射する位置から入射面31までの距離を示す。「p」は第1の光路LM(1)と第nの光路LM(n)とのy軸方向における距離を示す。「q」は第1の光路LN(1)と第nの光路LN(n)とのz軸方向における距離を示す。本開示における角度「θ」は、反射面32と光路LNのなす角度、及び反射面32と光路LMのなす角度を示す。
(数1)
LM=b-c=b-(a/tan(θ)) (式1)
(数2)
LN=a/sin(2θ) (式2)
(数3)
LT(n)=LM(n)+LN(n)
=b-(a+p*(n-1))/tan(θ)
+(a+p*(n-1))/sin(2θ) (式3)
ここで、n=1,2,3・・・k
(数4)
LT=LM+LN=(b-a/tan(θ))+a/sin(2θ) (式4)
(数5)
ΔLT = LT(n) - LT(n-1)
=(LM(n) + LN(n)) - (LM(n-1) + LN(n-1))
=b - (a + p*( n - 1 )) / tan ( θ ) + ( a + p*( n - 1 )) / sin ( 2θ )
- (( b - ( a + p*(n-2 )) / tan ( θ ) + ( a + p*(n-2)) / sin ( 2θ ))
= - p/tan(θ) + p/sin(2θ) (式5)
(数6)
ΔL=p*((-2cos(θ)2+1)/(2*sin(θ)cos(θ))
=-p*(cos(2θ)/sin(2θ)) (式6)
(数7)
q=LM(n-1)-LM(n)
=b-(a+(n-2)*p)/tan(θ)
-(b-(a+(n-1)*P)/tan(θ))
=p/tan(θ) (式7)
GRINレンズ11の両サイドで焦点を結ぶためには、nを正数とした場合、GRINレンズ11のレンズ長が1/2ピッチ又はn+1/2ピッチであり、かつ光路長が対称となる必要がある。そこで、本実施形態の光接続装置は、図6に示すように、GRINレンズ11の両サイドで光路長を対称にするためのスペーサ60を備える。図6では、理解が容易になるよう、入射面31から出射面33までの光路における反射面32を省略している。
図10に、本実施形態に係る光接続装置の構成例を示す。光導波路41と光ファイバ21とでNA(Numerical Aperture)が異なる場合がある。そこで、本実施形態は、2種の2次元GRINレンズアレイ10P及び10Qを備える。
図12に、本実施形態に係る光接続装置の構成例を示す。本実施形態の光接続装置は、スペーサ60と2次元ファイバアレイ20との間に2次元GRINレンズアレイ70をさらに備える。距離p及びqの関係で説明したように、θ<45°の場合、間隔G4yはミラー42の間隔Gmzより小さくなる。本実施形態は、2次元GRINレンズアレイ70を備えることで、間隔G5yを間隔G4yよりも広げることができる。
本実施形態に係る光接続装置は、第1及び第2の実施形態における2次元GRINレンズアレイ10に、第3の実施形態の2次元GRINレンズアレイ70の構成を適用する。図14に、本実施形態に係る2次元GRINレンズアレイ10、スペーサ60及び2次元ファイバアレイ20のピックアップ図を示す。
図15に、図12に示すA-A’断面図の一例を示す。Piは接続面76での光L4A~L4Dの入射位置を示し、Poは接続面77での光ファイバ21A~21Dの接続位置を示す。入射位置Piは、図4に示す光ファイバ21の位置に配置されている。これに対し、本実施形態では、間隔G73A~G73Dを調整することで、x軸方向での間隔Ggのずれをなくした4×10の光ファイバ21を接続することができる。
11、11A、11B、11C、11D、11A1~11A10,11B1~11B10,11C1~11C10,11D1~11D10、11PA、11PB、11PC、11PD、11QA、11QB、11QC、11QD、71A、71B、71C、71D:GRINレンズ
12、12P、12Q:キャピラリ
13A、13B、13C、13D、73A、73B、73C、73D:GRINレンズの中心軸
15、15P、15Q、25、65:面
16、16P、16Q、17、17P、17Q、26、66、67、76、77:接続面
20:2次元ファイバアレイ
21、21A、21B、21C、21D、21A1~21A10,21B1~21B10,21C1~21C10,21D1~21D10:光ファイバ
22:キャピラリ
30:プリズム
31:入射面
32:反射面
33:出射面
40:光回路
41:光導波路
42、42A、42B、42C、42D:ミラー
50:LD
60:スペーサ
Claims (6)
- 光回路から出射された出射光が入射面に入射され、前記出射光を反射面で反射させて取り出すプリズムと、
GRIN(Gradient Index)レンズが2次元に配列され、前記プリズムで取り出された前記出射光をそれぞれ異なる前記GRINレンズで集光する2次元GRINレンズアレイと、
前記プリズムでの光路長に等しい光路長を有し、前記2次元GRINレンズアレイから出射された各光を透過させるスペーサと、
前記GRINレンズの各焦点に光ファイバの端面が配置されている光ファイバを保持し、前記スペーサを透過した光を前記光ファイバに伝搬させる2次元ファイバアレイと、
を備え、
前記2次元GRINレンズアレイに備わるGRINレンズを前記入射面と平行な面に投影したとき、各GRINレンズの中心軸が互いに重ならない、
光接続装置。 - 前記スペーサは、前記入射面から距離の等しい位置の厚みが等しく、前記入射面から距離の異なる位置の厚みが異なり、
前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズは、前記スペーサと前記2次元ファイバアレイとの接続面で焦点を結ぶレンズ長を有する、
請求項1に記載の光接続装置。 - 前記スペーサは、前記入射面から距離の等しい位置の厚みが等しく、前記入射面から距離の異なる位置の厚みが異なり、
前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズは、前記スペーサと前記2次元ファイバアレイとの接続面で焦点を結ぶ屈折率分布定数を有する、
請求項1に記載の光接続装置。 - 前記2次元GRINレンズアレイは、
前記2次元ファイバアレイに備わる各光ファイバのNAに応じた屈折率分布定数のGRINレンズが2次元配列され、前記スペーサに接続される第1の2次元GRINレンズアレイと、
1/4ピッチを超えるレンズ長を有し、前記プリズムで取り出された各光を、前記第1の2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズに入射させる第2の2次元GRINレンズアレイと、
を備える請求項1に記載の光接続装置。 - 前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズのレンズ長は、nを自然数とした場合、1/2ピッチ又はn+1/2ピッチであり、
前記プリズムから前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズへの各光の入射位置は、前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズの中心軸と異なり、
前記2次元ファイバアレイに備わる各光ファイバのコアが、前記2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズの中心軸の延長線とは異なる位置に接続されている、
請求項1に記載の光接続装置。 - 前記スペーサを透過した各光を透過する第3の2次元GRINレンズアレイを、前記スペーサと前記2次元ファイバアレイとの間にさらに備え、
前記第3の2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズのレンズ長は、nを自然数とした場合、1/2ピッチ又はn+1/2ピッチであり、
前記第3の2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズの中心軸が、前記スペーサを透過した各光の焦点と異なる位置に配置され、
前記2次元ファイバアレイに備わる各光ファイバのコアが、前記第3の2次元GRINレンズアレイに備わる各GRINレンズの中心軸と異なる位置に接続されている、
請求項1に記載の光接続装置。
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