JPH03237406A - Optical coupler - Google Patents
Optical couplerInfo
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- JPH03237406A JPH03237406A JP31171389A JP31171389A JPH03237406A JP H03237406 A JPH03237406 A JP H03237406A JP 31171389 A JP31171389 A JP 31171389A JP 31171389 A JP31171389 A JP 31171389A JP H03237406 A JPH03237406 A JP H03237406A
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は光ｌ！駈素子の入出力導波路と光ファイバと
を光結合するための光結合装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention is based on light! The present invention relates to an optical coupling device for optically coupling an input/output waveguide of a cantilever element to an optical fiber.
（従来の技術）
半導体系材料を用いた光機能素子の入出力導波路と、光
ファイバとでは導波光のスポットサイズが異なるため、
これら導波路及びファイバを直接近つけて光結合させた
のでは結合ロスを生しる。(Prior art) Since the spot size of the guided light is different between the input/output waveguide of an optical functional element using a semiconductor material and the optical fiber,
If these waveguides and fibers are optically coupled in direct proximity, coupling loss will occur.
そこでこの結合ロスの低減のためにこれら導波路及びフ
ァイバをレンズ系を介し結合するようにした光結合装置
が用いることか望ましい。この種の装置として例えば文
献工：電子通信学会技術報告００２８７−１０１１９８
７年及び文献■：電電子通信全会技術報告ＱＥ８７−１
６２１９８７年に提案されでいるものがある。これら文
献の従来装置では、ピンホール穴を設けたＳ上板をガイ
ドとし、ファイバ先端をピンホール穴に差し込んた状態
で光ファイバをアレイ化する。このよう（こ光ファイバ
をアしイ化することによって、入出力導波路の配設ピッ
チが比較的微細となる光機能素子特に半導体系材料から
成る光マトリクススイッチの複数の入出力導波路と、複
数の光ファイバとを一括して光結合させることかできる
。Therefore, in order to reduce this coupling loss, it is desirable to use an optical coupling device that couples these waveguides and fibers through a lens system. As an example of this type of device, see the following literature: Institute of Electronics and Communication Engineers Technical Report 00287-101198
7th year and literature ■: Electrical and Electronics Communications Plenary Technical Report QE87-1
62 There is something that was proposed in 1987. In the conventional devices disclosed in these documents, optical fibers are arrayed using an S upper plate provided with pinholes as a guide, with the fiber tips inserted into the pinholes. In this way, the plurality of input and output waveguides of an optical functional element, especially an optical matrix switch made of a semiconductor material, in which the arrangement pitch of the input and output waveguides becomes relatively fine by converting the optical fiber into an A-I, It is possible to optically couple multiple optical fibers at once.
（発明力＼解決しようとする課題）
しかしなから上述の従来の光結合装置においでは、ファ
イバ５１ｃ端をピンホール穴に差し込む作業をファイバ
の先球レンズを傷付けらいよう（こ沫意深く行なわなけ
ればならす、装置のｔ層化か難しい。(Inventive power/Problem to be solved) However, in the conventional optical coupling device described above, the work of inserting the end of the fiber 51c into the pinhole hole must be done carefully to avoid damaging the tip lens of the fiber. However, it is difficult to make T-layer equipment.
また偏光依存注を有する光機能素子と偏波面保存ファイ
バとを結合する場合（二はそれぞれのファイバの偏波保
存面の向きを所定の方向に揃えてファイバをアレイ化す
る必要かあるか、ファイバ先端をピンホール穴に差し込
んたままファイバを回転させて向きを揃える際に先球レ
ンズを傷付けでしまうおそれかある。In addition, when coupling an optical functional element with polarization dependence to a polarization-maintaining fiber (the second question is whether it is necessary to align the orientation of the polarization-maintaining plane of each fiber in a predetermined direction and form an array of fibers, There is a risk of damaging the tip lens when rotating the fiber to align its orientation with the tip inserted into the pinhole.
また入出力導波路とファイバとはＲ通な結合状態となる
ように位置合せされたのち固定されるか、この固定の際
にどうしても位置すれを王する。固定の際の位置すれの
許容範囲は入出力導波路とファイバとの結合ｇｊＪ率を
実用上壁まれる程度に維持できる範囲となるが、上述の
従来装置ではこの位置すれの許容範囲は小ぎくなる。In addition, the input/output waveguide and the fiber are either aligned to form an R-coupled state and then fixed, or misalignment inevitably occurs during this fixing. The permissible range of positional misalignment during fixing is the range that can maintain the coupling gjj ratio between the input/output waveguide and the fiber to a practical level, but in the conventional device described above, this permissible range of positional misalignment is very small. Become.
この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決するた
め、共焦点複合レンズ系又は擬似共焦点複合レンズ系を
構成する第一及び第二レンズを介して入出力導波路と光
ファイバとを光結合させるようにした光結合装置を提供
することにある。An object of the present invention is to connect an input/output waveguide and an optical fiber via first and second lenses constituting a confocal compound lens system or a quasi-confocal compound lens system, in order to solve the above-mentioned conventional problems. An object of the present invention is to provide an optical coupling device capable of optical coupling.
（課題を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明の光結合装置は、
共焦点複合レンズ系又１よ擬似共焦点複合レンズ系を構
成する第一及び第二レンズを備え、これら第一及び第二
レンズを介し光機能素子の入出力導波路と光ファイバと
を光結合させる光結合装置において、複数の第一レンズ
を入出力導波路Ｍ路の配列方向に沿って配列すると共に
、隣接する第一レンズを第一レンズの光軸に沿う方向に
互いにずらした９置に配置して第一レンズアレイを構成
し、第一レンズアレイを第二レンズ及び入出力導波路の
間に設け、隣接する第二レンズを第一レンズの光軸に沿
う方向に互いにずらした位置に設けて成ることを特徴と
する。(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, the optical coupling device of the present invention has the following features:
A confocal complex lens system or a quasi-confocal complex lens system (1) is provided with first and second lenses, and the input/output waveguide of the optical functional element and the optical fiber are optically coupled through these first and second lenses. In an optical coupling device, a plurality of first lenses are arranged along the arrangement direction of input/output waveguides M, and adjacent first lenses are arranged at nine positions shifted from each other in a direction along the optical axis of the first lenses. the first lens array is provided between the second lens and the input/output waveguide, and the adjacent second lenses are shifted from each other in a direction along the optical axis of the first lens. It is characterized by being provided with.
（作用）
このような構成の光結合装置によれば、第一レンズをア
レイ化しているので、複数の第一レンズと光８ｇ能素子
の複数の入出力導波路との光結合を一括しで行なえると
共にこれらレンズ及び導波路の光結合のための位置合′
せも容易に行なえる。(Function) According to the optical coupling device having such a configuration, since the first lenses are arranged in an array, the optical coupling between the plurality of first lenses and the plurality of input/output waveguides of the optical 8G element can be performed all at once. The positioning of these lenses and waveguides for optical coupling is
It can also be done easily.
また燭禮する第二レンズを第一レンズの光軸に）８う方
向に互いにずらした位置に設けるので、光８！駈素子の
入出力導波路の配列方向において入出力導波路の幅より
も狭い幅に加え入出力導波路の幅と同程度の幅ざらには
入出力導波路の幅よりも多少大きい幅ＩＮする第二レン
ズを用いることかできる。In addition, since the second lenses that light the candles are provided at positions shifted from each other in the direction (8) along the optical axis of the first lens, the light 8! In the arrangement direction of the input and output waveguides of the canter element, in addition to a width narrower than the width of the input and output waveguides, there is also a width IN that is approximately the same as the width of the input and output waveguides, and a width that is slightly larger than the width of the input and output waveguides. A second lens can also be used.
（実施例）
以下、図面％、ｉ照しこの発明の実施例につき説明する
。尚、図面はこの発明が理解できる程度に概略的に示し
であるにすぎす、従って各構成成分の形状、寸法、配設
位置及び構５Ｍを図示例に限定するものではない。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are only schematic representations to enable understanding of the present invention, and therefore the shapes, dimensions, arrangement positions, and structure 5M of each component are not limited to the illustrated examples.
第１図はこの発明の実施例の要部構成を１！！ｉ略的に
示す斜視図である。FIG. 1 shows the main structure of an embodiment of this invention. ! i is a schematic perspective view;
同図にも示すようにこの実施例の光結合装置は、共焦点
複合レンズ系又は擬似共焦点複合レンズ系を構成する第
一レンズ１０及び第二レンズ１２を備え、これらレンズ
１０及び１２ヲ介し光８ｇ能素子１４の入出力導波路１
６と光ファイバ１８とを光結合ざぜる装置であって、複
数の第一レンズ１０を入出力導波路１６の配列方向Ｐ１
又はＰ２に沿って配列すると共に、Ｐａ接する第一レン
ズ１０ヲ第−レンズ１０の光軸に沿う方向Ｑに互い（こ
すらした位置に配置しで構成した第一レンズアレイ２０
と、第二レンズ１２及び光ファイバ１８ヲ光結合状態で
保持する光結合器２２とを有し、第一レンズアレイ２０
を光結合器２２及び入出力導波路１６の間に設け、隣接
する光結合器２２を第一レンズ１０の光軸に沿う方向０
に互いにずらした位置に設けた構成そ有する。As shown in the figure, the optical coupling device of this embodiment includes a first lens 10 and a second lens 12 that constitute a confocal complex lens system or a quasi-confocal complex lens system, and Input/output waveguide 1 of optical 8G element 14
6 and an optical fiber 18, the plurality of first lenses 10 are arranged in the arrangement direction P1 of the input/output waveguide 16.
Alternatively, the first lens array 20 is arranged along P2, and the first lens 10 in contact with Pa is arranged in the direction Q along the optical axis of the second lens 10 (rubbing position).
and an optical coupler 22 that holds the second lens 12 and the optical fiber 18 in an optically coupled state, and the first lens array 20
is provided between the optical coupler 22 and the input/output waveguide 16, and the adjacent optical coupler 22 is aligned in the direction 0 along the optical axis of the first lens 10.
It also has a configuration in which the two are provided at positions offset from each other.
以下より詳細に、この実施例につき説明する。This embodiment will be described in more detail below.
尚、共焦点複合レンズ系及び擬似共焦点複合レンス゛系
については例えば文献ＩＩＩ：電子通信学会技術報告０
ＱＥ８４−８５１）０．１７〜２４１９８４年を参照さ
れたい。Regarding confocal compound lens systems and quasi-confocal compound lens systems, see, for example, Document III: Institute of Electronics and Communication Engineers Technical Report 0.
QE84-851) 0.17-241984.
この実施例では、光機能素子１４を、方向Ｐ１に氾って
並う（」ざぜた４本の入出力導波路１６（以下、方向Ｐ
１の入出力導波路１６）と方向Ｐ２に治っで並クリさせ
た４本の入出力導波路１６（以下、方向Ｐ２の入出力導
波路１６）とそ格子状に配設しこれら導波路１６の交差
部に光スィッチを設けて構成した、４×４格子型光マド
°ノクススイツチとする。そしてこの光機能素子１４を
、マウント２４の実装面２４ａに突出させて設けた固定
部２６に、固定する。In this embodiment, the optical functional element 14 is connected to four input/output waveguides 16 (hereinafter referred to as the direction P1) arranged in a row in the direction P1.
1 input/output waveguide 16) and four input/output waveguides 16 (hereinafter referred to as input/output waveguides 16 in direction P2) aligned in direction P2, and these waveguides 16 arranged in a grid pattern. This is a 4x4 lattice type optical switch, which is constructed by providing an optical switch at the intersection of the two. The optical functional element 14 is then fixed to a fixing portion 26 provided protruding from the mounting surface 24a of the mount 24.
ざらにこの実施例では、第二レンズ１２そでルフィック
レンズ（商品名）とし及び光ファイバ１８をシングルモ
ートファイバ又は偏波面保存ファイバとする。光結合器
２２は光結合ざぜた状態の第二レンズ１２及び光ファイ
バ１８を位置決め固定しこれら１２及び１８を光結合さ
せた状態を維持する。このように光結合器２２ヲ用いて
第二レンズ１２及び光フアイバ１８ヲ予め光結合させて
おくことにより、この実施例の光結合装置の組立て作業
特に光軸合せの作業の簡単化及び効率化を図れる。Roughly speaking, in this embodiment, the second lens 12 is a sleeve lens (trade name), and the optical fiber 18 is a single moat fiber or a polarization maintaining fiber. The optical coupler 22 positions and fixes the second lens 12 and the optical fiber 18 that are optically uncoupled, and maintains the optically coupled state of these lenses 12 and 18. By using the optical coupler 22 to optically couple the second lens 12 and the optical fiber 18 in advance, the assembly work of the optical coupler of this embodiment, especially the optical axis alignment work, can be simplified and made more efficient. can be achieved.
そして光結合器２２ヲ、入出力導波路１６のそれぞれに
対応ざぜて方向Ｐ１又はＰ２に沿って配置する。また第
二レンズ１２を第一レンズ１０の光軸に沿う方向Ｑにす
らして千鳥状に配列し、従ってこれに対応させて光結合
器２２を方向Ｑに交互にすらし千鳥状に配列し、これら
光結合器２２ソそれぞれ支持部材２８を介して実装面２
４ａに固定する。The optical coupler 22 and the input/output waveguide 16 are arranged along the direction P1 or P2, respectively. Further, the second lenses 12 are arranged in a staggered manner in the direction Q along the optical axis of the first lens 10, and accordingly, the optical couplers 22 are arranged in a staggered manner in the direction Q, corresponding to this. , these optical couplers 22 are connected to the mounting surface 2 via support members 28, respectively.
Fix it to 4a.
隣接する第二レンズ１２ヲ方向Ｑにすらして配列するこ
とにより光結合器２２ヲ方向Ｑにすらして配置でき、こ
の結果配列方向Ｐ１又はＰ２においで光結合器２２の幅
か入出力導波路１６の幅よりも狭い幅である場合に加え
、入出力導波路１６の配設ピッチと同程度かそれよりも
多少大きい幅である場合に５元結合器２２％配設てき、
ｇ［する第二レンズ１２を方向Ｑにすらぎない場合より
も入出力導波路１６の配設ピッチを微細化できる。By arranging the adjacent second lenses 12 even in the direction Q, the optical coupler 22 can be arranged even in the direction Q, and as a result, the width of the optical coupler 22 or the input/output guide in the arrangement direction P1 or P2 can be arranged evenly. In addition to the case where the width is narrower than the width of the waveguide 16, when the width is the same as or slightly larger than the arrangement pitch of the input/output waveguide 16, 22% of the five-element couplers are arranged,
The arrangement pitch of the input/output waveguides 16 can be made finer than when the second lens 12 is not aligned in the direction Q.
配列方向Ｐ］又はＰ２において、光ファイバ１８の１幅
は対応する入出力導波路１６の幅と同等がそれよつ５狭
い１＠となるようにする。In the arrangement direction P] or P2, one width of the optical fiber 18 is equal to the width of the corresponding input/output waveguide 16, but is 5 narrower than the width of the corresponding input/output waveguide 16.
元ファイバ１日を光結合器２２て保護することにより、
光フアイバ１８ヲ第一レンズ１０及び第二レンズ）２を
介して入出力導波路１６に光結合させるための位置決め
移動においで光ファイバ１８特に偏波面保存ファイバか
損傷するのを防止でき、光ファイバ１８を傷付けないよ
うに位置決め移動するのか難しかった従来（こ比しで歩
留りを向上できる。By protecting the original fiber with the optical coupler 22,
It is possible to prevent the optical fiber 18, especially the polarization maintaining fiber, from being damaged during the positioning movement for optically coupling the optical fiber 18 to the input/output waveguide 16 via the first lens 10 and the second lens 2. In the past, it was difficult to position and move the parts 18 without damaging them (this can improve yields).
第２図（Ａ）及び（８）はこの実施例の第一レンズアレ
イの構成を概略的に示す平面図及び正面図である。FIGS. 2(A) and 2(8) are a plan view and a front view schematically showing the configuration of the first lens array of this embodiment.
第２図にも示すように、この実施例では第一レンズ１０
ソ先球セルフォックレンズとし、複数個の例えば４＠の
第一レンズ１０ヲホルダ３０に固定してアレイ化しでい
る。As also shown in FIG. 2, in this embodiment, the first lens 10
A selfoc lens with a spherical tip is used, and a plurality of, for example, four first lenses 10 are fixed to a holder 30 and formed into an array.
第一レンズアレイ２０の第一レンズ１ｏをそれぞれ入出
力導波路１６に対応させて配列方向Ｐ］又はＰ２に沿う
方向に並列配置する。対応する第一レンズ１０及び入出
力導波路１６の方向Ｐ又はＱにおける配設ピッチを等し
くしてアレイ化することによって、アレイ化しない場合
よりも位置合せの自由度を少なくでき、従ってこれらレ
ンズ１０及び導波路１６同：の光軸合ぜを一括して比較
的容易に行なえる。ざらに、第二レンズ１２ヲ方向Ｑに
すらしで配置しでいるのに対応させて第一レンズアレイ
２０のＦａ役する第一レンズ１０を方向Ｑに交互にずら
して千鳥状に配置する。対応する第一レンズ１０及び第
二レンズ１２同士の位置関係を任意好適に調整すること
（こよつ、第一レンズ１０からの出射光を結合ロスか実
用土充分に小ざくなるようなスポット径で第二レンズ１
２（こ入射できる。ｖａ接する第一レンズ２０間の方向
Ｑにおけるすれｊ１６を例えば数十ｕｍ〜１１００ｕ程
度に設定するとよい。The first lenses 1o of the first lens array 20 are arranged in parallel in a direction along the array direction P] or P2 in correspondence with the input/output waveguides 16, respectively. By arranging the corresponding first lenses 10 and input/output waveguides 16 with the same arrangement pitch in the direction P or Q, the degree of freedom in positioning can be reduced compared to the case where they are not arrayed. The optical axes of the waveguide 16 and the waveguide 16 can be relatively easily aligned all at once. Roughly speaking, the first lenses 10 serving as Fa of the first lens array 20 are alternately shifted in the direction Q and arranged in a staggered manner in correspondence with the second lenses 12 being arranged evenly in the direction Q. The positional relationship between the corresponding first lens 10 and second lens 12 is adjusted arbitrarily and suitably (this means that the light emitted from the first lens 10 is adjusted to a spot diameter that is small enough for practical use due to coupling loss). Second lens 1
It is preferable to set the distance j16 in the direction Q between the first lenses 20 in contact with each other to, for example, several tens of um to about 1100 u.
第一レンズアレイ２０もまた支持部材２８を介して実装
面２４ａに固定する。図示例では支持部材２８の形状そ
くざひ形状としたか、支持部材２８の形状詩に第一しン
ズアレイ２０又は光結合器２２ど当接する支持部材２８
面の形状を、第一レンズアレイ２０又は光結合器２２を
安定に位置決め固定できる任意好適な形状に突更できる
。The first lens array 20 is also fixed to the mounting surface 24a via the support member 28. In the illustrated example, the support member 28 has a rectangular shape, or the support member 28 is in contact with the first lens array 20 or the optical coupler 22 according to the shape of the support member 28.
The shape of the surface can be changed to any suitable shape that can stably position and fix the first lens array 20 or the optical coupler 22.
ざらにこの実施例で（ま、対応する第一レンズ−１０及
び第二レンズ）２により擬似共焦点複合レンズ系を構成
する９
第３図（よ擬似共焦点複合レンズ系の説明に供する図で
あり、第一レンズ１０、第二レンズ１２を介して光結合
される一対の入出力導波路１６及び尤ファイバ１８と、
これら導波路１６及びファイバ１日の間で擬似共焦点複
合レンズ系を構成する一対の第一レフス゛１０及び第二
レンズ１２とを示す。尚、第３図において導波光の進路
の一例を行号しを付した矢卯で概略的に示した。Roughly speaking, in this embodiment, a pseudo confocal compound lens system is constructed by the corresponding first lens 10 and second lens 2. Figure 3 is a diagram for explaining the pseudo confocal compound lens system. a pair of input/output waveguides 16 and a pair of optical fibers 18 which are optically coupled via the first lens 10 and the second lens 12;
A pair of first reflex lens 10 and second lens 12 which constitute a quasi-confocal compound lens system between these waveguides 16 and fibers are shown. In addition, in FIG. 3, an example of the course of the guided light is schematically shown by arrows with line numbers.
この実施例では光ファイバ１８の先端を第二レンズ１２
に固定する。これら一体化した光ファイバ１８及び第二
レンズ１２（よ、出射光のスポット径か光フアイバ１日
の場合よりも拡大された坂想ファイバ（Ｖｉｒｔｕａｌ
ｆｉｂｅｒ ） ％構成すると考えられる。In this embodiment, the tip of the optical fiber 18 is connected to the second lens 12.
Fixed to. These integrated optical fiber 18 and second lens 12 (the spot diameter of the emitted light is a virtual fiber whose spot diameter is larger than that of the optical fiber for one day)
fiber )%.
擬似共焦点複合レンズ系では、第一レンズ１０の光軸１
の位置と第二レンズ１２の光軸２２の位置とを一敗させ
、第一レンズ１０の土平商工と第二レンズ１２（７）土
平ｉＩＨとのＭＭ距ＭＴ１ｔＦ１＋Ｆ２±αとする。但
し、「１１よ第一レンズ１０の焦点距離、Ｆ２は第二レ
ンズ１２の焦点距離及びαは任意好適な正の値である。In the pseudo-confocal compound lens system, the optical axis 1 of the first lens 10
and the position of the optical axis 22 of the second lens 12, and the MM distance between the first lens 10 Tsuchihira Shoko and the second lens 12 (7) Tsuchihira iIH is set to MT1tF1+F2±α. However, "11 is the focal length of the first lens 10, F2 is the focal length of the second lens 12, and α is any suitable positive value.
好ましくはＴ１ξＦ１＋Ｆ２とする。ここで焦点距ＭＦ
Ｉ、Ｆ２はＦ２Ｆ ｌ ＝Ｗｆ”Ｗｇ ％る関係式を満
足するように或はほぼ満足するように設定される。但し
、Ｗｇは導波路１６の入出力端面１６ａにおける導波光
のスポット径及びＷｆは光フアイバ１日の入出力端面１
８ａにお（ブる導波光のスポット径である。ざら（こ第
一レンズＩＯの主平面■と導波路１６の入出力端面１６
ａとのＭ問語ＭＴ２を第一レンズ１０の焦点距離「］よ
りも長くする。Preferably, T1ξF1+F2. Here focal length MF
I and F2 are set to satisfy or almost satisfy the relational expression F2F l =Wf"Wg%. However, Wg is the spot diameter of the guided light at the input/output end face 16a of the waveguide 16 and Wf is the input/output end face 1 of the optical fiber 1 day
8a is the spot diameter of the guided wave light.
The M-interchange word MT2 with a is made longer than the focal length of the first lens 10.
このような構成の擬似共焦点複合レンズ系では導波光か
導波路１６から光ファイバ）８へ導波する場合には、第
一レンズ１０及び第二レンズ１２の間で第二レンズ１２
に近つくにつれて導波光のスポット径か絞られて好適な
スポット径に変換される。導波路１６から出射した導波
光はそのスポット径を擬似共焦点複合レンズ系により結
合ロスを低減するように好適なスポット径に変換されて
光ファイバ）８に入射し、同様に光ファイバ１８がら出
射した導波光はそのスポット径を擬似共焦点複合レンズ
系により結合ロスを低減するように好適なスポット径に
変換されて導波路１６に入射する。In a quasi-confocal compound lens system having such a configuration, when guided light is guided from the waveguide 16 to the optical fiber 8, the second lens 12 is inserted between the first lens 10 and the second lens 12.
The spot diameter of the guided light is narrowed down and converted into a suitable spot diameter as it approaches. The guided light emitted from the waveguide 16 has its spot diameter converted by a pseudo confocal compound lens system to a suitable spot diameter to reduce coupling loss, enters the optical fiber 8, and similarly exits from the optical fiber 18. The guided light beam enters the waveguide 16 after its spot diameter is converted by a pseudo-confocal compound lens system to a suitable spot diameter so as to reduce coupling loss.
第３図にも示すように光軸１１と、光軸１２、入出力導
波路１６の光軸及び光ファイバ１８の光軸とを完全に一
数ざぜることによって最も理想前な結合９力率を得るこ
とかできるが、これ（こ固定するもので（まなく、これ
ら光軸は所定の位置すれ許容範囲内で位置すれしでいて
もよい。As shown in FIG. 3, by completely aligning the optical axis 11, the optical axis 12, the optical axis of the input/output waveguide 16, and the optical axis of the optical fiber 18, the most ideal coupling 9 power factor can be obtained. However, the optical axes may be shifted within a predetermined tolerance range.
位置すれ許容範囲内の位置ずれでは入出力導波路１６及
び光ファイバ１８の結合効率を実用上壁まれる程度に維
持でき、擬似共焦点複合レンズ系の位置すれ許容範囲は
従来の先球ファイバの場合より５広くなる。これかため
光軸合せが容易に行なえると共に、光軸合せして位置決
め固定したのち使用環境温度の突止によってこれらの位
置すれを生じたとしても結合効率の低下の程度を従来よ
りも低減して温度変化（こ対する信Ｍ性を向上できる。If the positional deviation is within the permissible positional deviation range, the coupling efficiency between the input/output waveguide 16 and the optical fiber 18 can be maintained to the extent that it is practically limited, and the positional deviation permissible range of the quasi-confocal compound lens system is higher than that of the conventional spherical fiber. 5 wider than the case. This makes it easy to align the optical axes, and even if the optical axes are aligned and positioned and then shifted due to changes in the operating environment temperature, the degree of decrease in coupling efficiency is reduced compared to conventional methods. It is possible to improve the reliability with respect to temperature changes.
上述したような構成を有するこの実施例の光結合装置を
用いて入出力導波路１６及び光ファイバ１８の光結合を
行なうに当っては、第二レンズ１２及び光フアイバ１８
ヲ、これらの光軸合せを行なって好適な結合効率か得ら
れる位置で光結合器２２に固定しでおき、第二レンズｊ
２及び光ファイバ１８の光軸合ぜを予め済ませておく。When optically coupling the input/output waveguide 16 and the optical fiber 18 using the optical coupling device of this embodiment having the above-described configuration, the second lens 12 and the optical fiber 18 are
2. Align these optical axes and fix them to the optical coupler 22 at a position where a suitable coupling efficiency can be obtained, and then insert the second lens j.
2 and the optical fiber 18 are completed in advance.
そしてます、第一レンズアレイ２０の各第一レンズ１０
とこれに対応する入出力導波路１６との光軸合せを行な
い、好適な結合効率となる位置で第一レンズアレイ２０
ヲ支持部材２８ヲ介して実装面２４ａに固定する。Then, each first lens 10 of the first lens array 20
The optical axes of the first lens array 20 and the corresponding input/output waveguide 16 are aligned, and the first lens array 20 is positioned at a position where a suitable coupling efficiency is obtained.
It is fixed to the mounting surface 24a via the support member 28.
次いて既に光ファイバ１８との光軸合せそ済ませである
第二レンズ１２とこれに対応する第一レンズ１０との光
軸合せを行ない、好適な結合効率か得られる位置で第二
レンズ１２を光結合器２２及び支持部材２日を介して実
装面２４ａに固定する。この光軸合ぜの際、光ファイバ
１８は光結合器２２に保護されでいるので光ファイバ１
８か傷付かない。Next, the optical axis of the second lens 12, which has already been aligned with the optical fiber 18, and the corresponding first lens 10 are aligned, and the second lens 12 is positioned at a position where a suitable coupling efficiency can be obtained. It is fixed to the mounting surface 24a via the optical coupler 22 and the support member 2. During this optical axis alignment, since the optical fiber 18 is protected by the optical coupler 22, the optical fiber 18 is protected by the optical coupler 22.
8 or no damage.
次に上述した実施例の変形例としで、第一レンズ１０及
び第二レンズ１２により共焦点複合レンズ系を構成する
ようにした例につき説明する。Next, as a modification of the above-described embodiment, an example in which the first lens 10 and the second lens 12 constitute a confocal compound lens system will be described.
第４図は上述した実施例の変形例の説明に供する図であ
り、第３図と同様に一対の入出力導波路１０及び光ファ
イバ１８と共焦点複合レンズ系を構成する一対の第一レ
ンズ１ｏ及び第二レンズ１２ヲ示了。FIG. 4 is a diagram for explaining a modification of the above-mentioned embodiment, and similarly to FIG. 1o and second lens 12 are shown.
以下、主としで、上述の実施例と相違する点につき説明
し上述の実施例と同様の点についではその詳細な説明を
省略する。Hereinafter, points that are different from the above-described embodiments will be mainly explained, and detailed explanations of points similar to the above-mentioned embodiments will be omitted.
この変形例では、第一トン１１０％先球セルフオツクレ
シズ又は凸レンズ、及び、第二レンズ１２ヲトラムレン
ズとし、これら第一レンズ１ｏ及び第二レンズ１２によ
り共焦点複合レンズ系を構成する。In this modification, the first lens is a 110% front self-occurring or convex lens, and the second lens 12 is a tram lens, and these first lens 1o and second lens 12 constitute a confocal compound lens system.
共焦点複合レンズ系では、第一レンズ１ｏの光軸１１の
位置と第二レンズ１２の光軸１２の位置とを敗させ、第
一レンズ１０の主平面■と第：レンズ１２の主平面■と
の離間圧ＮＴ１をほぼＦ１＋Ｆ２とする。そして第一レ
ンズ１０の主平面■と入出力導波路１６の入出力端面１
６ａとのＭ間圧ＭＴ２１ＦｒはぼＦｌとし、ざらに第二
レンズ１２の主平面■と光ファイバ１８の入出力端面１
８ａのＭ闇路ＭＴ３をほぼ「２とする。In a confocal compound lens system, the position of the optical axis 11 of the first lens 1o and the position of the optical axis 12 of the second lens 12 are set so that the principal plane (■) of the first lens 10 and the principal plane (■) of the second lens 12 are separated. The separation pressure NT1 is approximately F1+F2. The main plane ■ of the first lens 10 and the input/output end surface 1 of the input/output waveguide 16
The pressure MT21Fr between M and 6a is approximately Fl, and approximately the principal plane ■ of the second lens 12 and the input/output end surface 1 of the optical fiber 18
8a's M Dark Road MT3 is almost set to 2.
このような構成の共焦点複合レンズ系では、第レンズ１
０及び第二レンズ１２の間を導波する導波光か平行光と
なる。導波路１６から出射した導波光はそのスポット径
を共焦点複合レンズ系により結合ロスを低減するように
好適なスポット径に変換されて光フアイバ１日に入射し
、同様に光ファイバ１８から出射した導波光はそのスポ
ット径を共焦点複合レンズ系により結合ロスを低減する
ように好適なスポット径に変換されて導波路１６に入射
する。In a confocal compound lens system having such a configuration, the first lens
0 and the second lens 12, or parallel light. The guided light emitted from the waveguide 16 had its spot diameter converted by a confocal compound lens system to a suitable spot diameter to reduce coupling loss, entered the optical fiber 1, and similarly exited from the optical fiber 18. The guided light enters the waveguide 16 after its spot diameter is converted by a confocal compound lens system into a suitable spot diameter so as to reduce coupling loss.
第４図にも示すように光軸１１と、光軸Ｉ！２、入出力
導波路１６の光軸及び光ファイバ１８の光軸とを完全に
一敢ざぜることによって最も理想的な結合初案を得るこ
とができるが、これに限定するものではなく、これら光
軸は所定の位置すれ許容範囲内で位置すれしていてもよ
い。As shown in FIG. 4, the optical axis 11 and the optical axis I! 2. The most ideal initial coupling plan can be obtained by completely changing the optical axis of the input/output waveguide 16 and the optical axis of the optical fiber 18, but it is not limited to this. The optical axes may be misaligned within a predetermined misalignment tolerance.
この変形例でも、光軸合ぜが容易に行なえると共に、温
ｕ化に対する信頼性を向上できる。In this modification as well, the optical axes can be easily aligned and the reliability against increasing temperatures can be improved.
この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、従って各構成成分の形状、寸法、配設位置、構成、
相対的位Ｍ間係、配設個数その他の条件を任意好適に変
更することかできる。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and therefore the shape, size, arrangement position, configuration, etc. of each component,
The relative position M, the number of devices arranged, and other conditions can be changed as desired.
例えば第一レンズとして球レンズその他のレンズを用い
て擬似共焦点複合レンズ系及び共焦点複合レンズ系を構
成することもできる。また第二レンズを二枚のセルフォ
ックレンズから構成して第二レンズ分割型の共焦！：？
、Ｗｔ合レンズ系を構成することもできる。また第二レ
ンズ及び光ファイバを予め光結合器に固定しておく構成
としなくともよい。また隣接する第一レンズ、隣接する
第二レンズ或は隣接する光結合器を、第一レンズの光軸
に沿う方向に互いにずらした位置に配設しであるのであ
れば、千鳥状に配列しなくともよい。For example, a pseudo confocal complex lens system and a confocal complex lens system can be constructed using a ball lens or other lens as the first lens. In addition, the second lens is composed of two SELFOC lenses to create a second lens split type confocal! :?
, Wt composite lens system can also be constructed. Further, it is not necessary to configure the second lens and the optical fiber to be fixed to the optical coupler in advance. In addition, if adjacent first lenses, adjacent second lenses, or adjacent optical couplers are arranged at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lens, they may be arranged in a staggered manner. It is not necessary.
この発明は光マトリクススイッチその他の光デバイスに
適用でき、特に半導体系材料を用いで形成した光機能デ
バイスに適用して好適である。The present invention can be applied to optical matrix switches and other optical devices, and is particularly suitable for application to optical functional devices formed using semiconductor materials.
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明の光結合
装置によれば、第一レンズをアレイ化しでいるので、複
数の第一レンズと光機能素子の複数の入出力導波路との
光結合を一括しで行なえると共にこれらレンズ及び導波
路の光結合のための位置合せも比較的容易に行なえる。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the optical coupling device of the present invention, since the first lenses are arranged in an array, the plurality of first lenses and the plurality of input/output guides of the optical functional element can be connected. Optical coupling with the waveguide can be performed all at once, and alignment of these lenses and waveguides for optical coupling can be performed relatively easily.
またａ接する第二レンズを第一レンズの光軸に沿う方向
に互いにずらした位置に設けるので、光機能素子の入出
力導波路の配列方向においで第二レンズの幅が入出力導
波路の配設ピッチと同程度かそれ以下であれば第二レン
ズを配設することができ、これがため第二レンズを第一
レンズの光軸に沿う方向にすらさない場合よりも入出力
導波路の微細化を図れる。In addition, since the second lenses in contact with a are provided at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lens, the width of the second lens is equal to the width of the input/output waveguides in the arrangement direction of the input/output waveguides of the optical functional element. The second lens can be arranged if the pitch is the same as or smaller than the first lens, and this allows the fineness of the input and output waveguides to be smaller than when the second lens is not even aligned along the optical axis of the first lens. You can aim for
隣接する第二レンズを第一レンズの光軸に沿う方向に互
いにずらした位置に設けるので、第一レンズ及び光ファ
イバを結合状態で保持する光結合器を用いて光結合装置
を構成する場合でも、隣接する光結合器を第一レンズの
光軸に治う方向に互いにずらした位置に設けることかで
き、従って入出力導波路の配列方向においで光結合器の
幅が入出力導波路の配設ピッチと同程度がそれ以下であ
れば光結合器を配設することかでき、これがため入出力
導波路の微細化を図れる。Since the adjacent second lenses are provided at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lens, even when an optical coupling device is constructed using an optical coupler that holds the first lens and the optical fiber in a coupled state. , adjacent optical couplers can be provided at positions shifted from each other in the direction of alignment with the optical axis of the first lens, so that the width of the optical coupler is equal to the width of the input/output waveguides in the arrangement direction of the input/output waveguides. If the pitch is about the same as the design pitch but less than that, an optical coupler can be provided, and thus the input/output waveguide can be miniaturized.
この結果、入出力導波路の配設ピッチか比較的狭くなる
光機能素子特に半導体系材料を用いた光マトリクススイ
ッチの光結合に、共焦点複合レンズ系或は擬似共焦点複
合レンズ系を適用できるようになる。これかため入出力
導波路の配設ピッチか狭くなる光機能素子の光結合にお
いで、入出力導波路と光ファイバとの光軸合せの位置す
れ許容範囲を従来よりも綾和して、光結合装置の組立で
作業の簡単化を図り更には温度変化（こ対する信頼性を
従来よりも向上することかできる。As a result, a confocal complex lens system or a quasi-confocal complex lens system can be applied to optical coupling of optical functional elements, especially optical matrix switches using semiconductor materials, where the arrangement pitch of input/output waveguides is relatively narrow. It becomes like this. Therefore, in the optical coupling of optical functional devices where the arrangement pitch of the input/output waveguides becomes narrower, the tolerance range for optical axis alignment between the input/output waveguides and the optical fibers can be made more consistent than before. Assembling the coupling device simplifies the work and further improves reliability against temperature changes (compared to the past).
しかも第一レンズを第一レンズの光軸に沿って互いにず
らした位置に設けるので、隣接する第レンズを第一レン
ズの光軸に沿う方向に互いにずらした位置に設けても、
第一レンズから出射した導波光を、この導波光のスポッ
ト経を結合ロスを少なくなるような径にして、第二レン
ズに入！！ｔさせることかできる。Moreover, since the first lenses are provided at positions shifted from each other along the optical axis of the first lens, even if adjacent second lenses are provided at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lens,
The guided light emitted from the first lens enters the second lens by changing the spot diameter of this guided light to a diameter that reduces coupling loss! ! It is possible to make it t.
第１図はこの発明の実施例の要部構成を概略的に示す斜
視図、
第２図（Ａ）及び（８）は第一レンズアレイの構成を概
略的に示す図、
第３図（Ａ）及びＣＢ）は擬似共焦点複合レンズ系の説
明図、
第４図（Ａ）及び（Ｂ）は共焦点複合レンズ系の説明図
である。
１０・・・第一レンズ、 １２・・・第二レンズ１
４・・・光機能素子、 １６・・・入出力導波路１８
・・・光ファイバ、
２０・・・第一レンズアレイ
２２・・・光結合器。FIG. 1 is a perspective view schematically showing the main structure of an embodiment of the present invention, FIGS. 2(A) and (8) are views schematically showing the structure of the first lens array, and FIG. 3(A) ) and CB) are explanatory diagrams of a pseudo confocal compound lens system, and FIGS. 4(A) and (B) are explanatory diagrams of a confocal compound lens system. 10...first lens, 12...second lens 1
4... Optical functional element, 16... Input/output waveguide 18
...Optical fiber, 20...First lens array 22...Optical coupler.
Claims (2)
を構成する第一及び第二レンズを備え、これら第一及び
第二レンズを介し光機能素子の入出力導波路と光ファイ
バとを光結合させる光結合装置において、 前記複数の第一レンズを入出力導波路の配列方向に沿っ
て配列すると共に、隣接する第一レンズを第一レンズの
光軸に沿う方向に互いにずらした位置に配置して第一レ
ンズアレイを構成し、前記第一レンズアレイを前記第二
レンズ及び入出力導波路の間に設け、 隣接する第二レンズを前記第一レンズの光軸に沿う方向
に互いにずらした位置に設けて成ることを特徴とする光
結合装置。(1) A first and second lens constituting a confocal complex lens system or a quasi-confocal complex lens system is provided, and the input/output waveguide of the optical functional element and the optical fiber are connected via the first and second lenses. In the optical coupling device for coupling, the plurality of first lenses are arranged along the arrangement direction of the input/output waveguides, and adjacent first lenses are arranged at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lenses. to configure a first lens array, the first lens array is provided between the second lens and the input/output waveguide, and adjacent second lenses are shifted from each other in a direction along the optical axis of the first lens. An optical coupling device characterized in that it is provided at a position.
持する光結合器を有し、 隣接する光結合器を前記第一レンズの光軸に沿う方向に
互いにずらした位置に設けて成ることを特徴とする光結
合装置。(2) It has an optical coupler that holds the second lens and the optical fiber in an optically coupled state, and adjacent optical couplers are provided at positions shifted from each other in the direction along the optical axis of the first lens. An optical coupling device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31171389A JPH03237406A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Optical coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31171389A JPH03237406A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Optical coupler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237406A true JPH03237406A (en) | 1991-10-23 |
Family
ID=18020575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31171389A Pending JPH03237406A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Optical coupler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03237406A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022514934A (en) * | 2018-12-26 | 2022-02-16 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | Multi-channel mode converter with silicon lens |
-
1989
- 1989-11-30 JP JP31171389A patent/JPH03237406A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022514934A (en) * | 2018-12-26 | 2022-02-16 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | Multi-channel mode converter with silicon lens |
| US11754788B2 (en) | 2018-12-26 | 2023-09-12 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Multi-channel mode converters with silicon lenses |
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