JPS6061707A - 光結合方法 - Google Patents
光結合方法Info
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- JPS6061707A JPS6061707A JP16938383A JP16938383A JPS6061707A JP S6061707 A JPS6061707 A JP S6061707A JP 16938383 A JP16938383 A JP 16938383A JP 16938383 A JP16938383 A JP 16938383A JP S6061707 A JPS6061707 A JP S6061707A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
- G02B6/4203—Optical features
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (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】
本発明は光出射素子からの光を光入射素子へ効率良く結
合させる裏作性の良い光結合方法に関する。
合させる裏作性の良い光結合方法に関する。
半導体レーザから出射された光を単一モード光ファイバ
へ効率良く結合させる結合法として二つのレンズを用い
て結合する（ａｌ従来の共焦点複合レンズ系、三つのレ
ンズを用いて結合する（ｂｌ ｔＪ ２レンズ分割型共
焦点複合レンズ系がある。第１図および後述する第４図
にそれぞれの結合系を示す。
へ効率良く結合させる結合法として二つのレンズを用い
て結合する（ａｌ従来の共焦点複合レンズ系、三つのレ
ンズを用いて結合する（ｂｌ ｔＪ ２レンズ分割型共
焦点複合レンズ系がある。第１図および後述する第４図
にそれぞれの結合系を示す。
第１図（Ａｔは前記（ａ）の方法を示し、半導体レーザ
１と単一モード光ファイバ２との間に焦点距離の異る二
つのレンズ４．５を配して半導体レーザｌからの光を光
ファイバ２のコア８の入射端向に入射させている。また
光ファイバ２の入射端向〇に光ファイバのコア８と気油
折率の近いガラス板７を貼ることにより入射端面６から
の反射光を減少している。
１と単一モード光ファイバ２との間に焦点距離の異る二
つのレンズ４．５を配して半導体レーザｌからの光を光
ファイバ２のコア８の入射端向に入射させている。また
光ファイバ２の入射端向〇に光ファイバのコア８と気油
折率の近いガラス板７を貼ることにより入射端面６から
の反射光を減少している。
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ） Ｋおけろレンズ系の構成
を示している。図中８は半導体レーザの発光面、６は単
一モード光ファイバの入射端向をそれぞれ示す。第ルン
ズ４は半導体レーザの発光面８からほぼ第２レンズ５の
焦点距離ｆ工だけ離れており、第２レンズ５（焦点距離
ｆ、）と第ルンズ４との距離は両者の焦点距離の和（ｆ
工＋ｆ２）であり、光ファイバの入射面の位置６は第２
レンズ５とｆ。
を示している。図中８は半導体レーザの発光面、６は単
一モード光ファイバの入射端向をそれぞれ示す。第ルン
ズ４は半導体レーザの発光面８からほぼ第２レンズ５の
焦点距離ｆ工だけ離れており、第２レンズ５（焦点距離
ｆ、）と第ルンズ４との距離は両者の焦点距離の和（ｆ
工＋ｆ２）であり、光ファイバの入射面の位置６は第２
レンズ５とｆ。
だけ離れている。
このようなレンズ系をとると、半一導体レーザの発光直
径（スポットサイズ）２ｉｖｏはレンズ系の焦点距離の
比（ｆ、／ｆ１）だけ拡大され、光ファイバの入射面の
位置６にスポットサイズの直径２Ｗｇが２ｗ、 ＝：２
ｗｏＸ （ｆＢ／ｆｚ ）の像を結ぶ。そこで光ファイ
バの導波光ビームの直径を２ｗｆとするときｗｆとｗ２
がほぼ等しくなるようにｆ、 ／ｆ、を選べばよいこと
になる。
径（スポットサイズ）２ｉｖｏはレンズ系の焦点距離の
比（ｆ、／ｆ１）だけ拡大され、光ファイバの入射面の
位置６にスポットサイズの直径２Ｗｇが２ｗ、 ＝：２
ｗｏＸ （ｆＢ／ｆｚ ）の像を結ぶ。そこで光ファイ
バの導波光ビームの直径を２ｗｆとするときｗｆとｗ２
がほぼ等しくなるようにｆ、 ／ｆ、を選べばよいこと
になる。
次に従来の共焦点複合レンズ系の軸ずれ特性について説
明する。半導体レーザモジュールを製作するには、まず
第ルンズ４を位置合わせし、次に第２レンズ５を合わせ
、これらのレンズ系によ。
明する。半導体レーザモジュールを製作するには、まず
第ルンズ４を位置合わせし、次に第２レンズ５を合わせ
、これらのレンズ系によ。
るビーム変換でファイバとマツチングさせるので。
第ルンズ４と嬶２レンズ５にどういうレンズ系を使用し
ても、光ファイバの固定精度は単一モード光ファイバ同
志の接続特性と同等になる。
ても、光ファイバの固定精度は単一モード光ファイバ同
志の接続特性と同等になる。
第２図には、スポットサイズが１μｍの半導体レーザと
、５．５μｍの単一モード光ファイバを用いた場合につ
いて、横軸に光ファイバ８の光軸に垂直な方向のずれ量
Ｘをとり、縦軸に結合効率ηをとった図産示す。第２図
かられかるように、光ファイバ８が光軸に垂直に約±２
．５μｍ動けばｌｄＢの結合損失が生じ、光軸に垂直な
方向の許容軸ずれ量は小さく、厳しい固定精度が要求さ
れることがわかる。
、５．５μｍの単一モード光ファイバを用いた場合につ
いて、横軸に光ファイバ８の光軸に垂直な方向のずれ量
Ｘをとり、縦軸に結合効率ηをとった図産示す。第２図
かられかるように、光ファイバ８が光軸に垂直に約±２
．５μｍ動けばｌｄＢの結合損失が生じ、光軸に垂直な
方向の許容軸ずれ量は小さく、厳しい固定精度が要求さ
れることがわかる。
ところでスポットサイズの等しい二つのガウスビームの
結合特性は で表わされる（参考文献Ｍ、 Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ
ａｎｄＫ、 Ｎａｗａｔａ ＊ ： Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ ｆｉｂｅｒ ｃｏｕｐｌｅｒ ：Ａｐｐｌ
、０ｐｔｉｃＢ、 ｖｏｌ、 １８ 、 Ａｌｌ 、
ＰＰ、１８４７〜１８５６．１９７９ ）。ここでＸは
光軸に垂直な方向の軸ずれ、θは二つのビームの角度ず
れ、ｗはガウスビームのスポットサイズ、λは半導体レ
ーザの発振波長である。この式よりＷを大きくするとＸ
の許容軸ずれ鍬は大きくなるが、許容角度ずれ量は小さ
くなることがわかる。現在使用されている単一モード光
ファイバの場合には、１ｄＢ劣下のＸ、θの値はそれぞ
れ約±２．５μｍ、約±２．２度となる。モジュールＭ
伶の際、通〜常、角度ずれは一度以内には抑えられるの
で、このスポットサイズを数倍大きくすれば単一モード
光ファイバの光軸に垂直な方向における許容軸ずれ量が
かなり大きくなることがわかる。
結合特性は で表わされる（参考文献Ｍ、 Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ
ａｎｄＫ、 Ｎａｗａｔａ ＊ ： Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ ｆｉｂｅｒ ｃｏｕｐｌｅｒ ：Ａｐｐｌ
、０ｐｔｉｃＢ、 ｖｏｌ、 １８ 、 Ａｌｌ 、
ＰＰ、１８４７〜１８５６．１９７９ ）。ここでＸは
光軸に垂直な方向の軸ずれ、θは二つのビームの角度ず
れ、ｗはガウスビームのスポットサイズ、λは半導体レ
ーザの発振波長である。この式よりＷを大きくするとＸ
の許容軸ずれ鍬は大きくなるが、許容角度ずれ量は小さ
くなることがわかる。現在使用されている単一モード光
ファイバの場合には、１ｄＢ劣下のＸ、θの値はそれぞ
れ約±２．５μｍ、約±２．２度となる。モジュールＭ
伶の際、通〜常、角度ずれは一度以内には抑えられるの
で、このスポットサイズを数倍大きくすれば単一モード
光ファイバの光軸に垂直な方向における許容軸ずれ量が
かなり大きくなることがわかる。
また嬉８図には光ファイバ２の光軸方向における軸ずれ
餠・ｚを横軸に、結合損失ηを縦軸にとった図を示す。
餠・ｚを横軸に、結合損失ηを縦軸にとった図を示す。
約６０μｍの光軸方向のずれによりｌ ｃｌＢの劣化が
生じる。
生じる。
ここでスポットサイズを大きくするため第２レンズ５を
光ファイバ８と一体化した場合を考える。
光ファイバ８と一体化した場合を考える。
第ルンズ４により半導体レーザの約１μｍのスポットサ
イズＷ。は、レーザの発振波長λ＝１．８μｍ、第ルン
ズ４の焦点圧＃ｆｌ ＝４５６ μｍとして、Ｗ＝ｉｆ
□／（πＷｏ ）の関係式よりスポットサイズＷ□＝１
８９μｍに変換される。この値を式（１）に代入すると
、ｌｄＢの結合損失の増加に対する許容軸ずれ祈、許容
角度ずれ量Ｘ、θはそれぞれ約±８７μｍ、約±８．６
分となり、角度すれか極めて厳しくなることがわかる。
イズＷ。は、レーザの発振波長λ＝１．８μｍ、第ルン
ズ４の焦点圧＃ｆｌ ＝４５６ μｍとして、Ｗ＝ｉｆ
□／（πＷｏ ）の関係式よりスポットサイズＷ□＝１
８９μｍに変換される。この値を式（１）に代入すると
、ｌｄＢの結合損失の増加に対する許容軸ずれ祈、許容
角度ずれ量Ｘ、θはそれぞれ約±８７μｍ、約±８．６
分となり、角度すれか極めて厳しくなることがわかる。
また第１ヒンズ４と半導体レーザｌの光軸方向における
固定精度が±１０μｍ程度あると、ｍ２レンズ５を通過
したビームのウェストの位１ｕは光軸方向で（ｆ／ｆ
）”Ｘ（±１０）＝±２５０＃ｍ程１ 度ハらつくので、絶ｚレンズ５と光ファイバを一体化し
たのではこのずれを補正しきれない。
固定精度が±１０μｍ程度あると、ｍ２レンズ５を通過
したビームのウェストの位１ｕは光軸方向で（ｆ／ｆ
）”Ｘ（±１０）＝±２５０＃ｍ程１ 度ハらつくので、絶ｚレンズ５と光ファイバを一体化し
たのではこのずれを補正しきれない。
さらに角度ずれのない平行ビームが第２レンズ５に入射
するとその光軸上に像を結ぶので、第２レンズ５の光軸
と光ファイバ８の光軸とを完全に同心にして一体化する
必要があるが、これは現在の工作精°度では困難である
。
するとその光軸上に像を結ぶので、第２レンズ５の光軸
と光ファイバ８の光軸とを完全に同心にして一体化する
必要があるが、これは現在の工作精°度では困難である
。
したがって第２レンズ５をそのまま光ファイバ８に一体
化したのでは高い結合効率は望めない。
化したのでは高い結合効率は望めない。
第４図（Ａ）は以上の欠点を除去するためにすでに提案
されている前述の第２レンズ分割型共ｉ 点複合レンズ
系の構成側図である。第ルンズ４としては球レンズを用
い、第２レンズ５としては二つの集束形ロッドレンズ（
以下、ロッドレンズと略−ｊ”’）５１．５２を用い、
ロッドレンズ５２を光７で０．５ピツチとは点光源を点
光源に結像するレンズの長さである）。ロッドレンズ５
２は光ファイバ２と接着剤等を用いて一体化してあり、
光ファイバ２の位置合わせはロッドレンズ５２と光ファ
イバ２とを固定した状態で行う。
されている前述の第２レンズ分割型共ｉ 点複合レンズ
系の構成側図である。第ルンズ４としては球レンズを用
い、第２レンズ５としては二つの集束形ロッドレンズ（
以下、ロッドレンズと略−ｊ”’）５１．５２を用い、
ロッドレンズ５２を光７で０．５ピツチとは点光源を点
光源に結像するレンズの長さである）。ロッドレンズ５
２は光ファイバ２と接着剤等を用いて一体化してあり、
光ファイバ２の位置合わせはロッドレンズ５２と光ファ
イバ２とを固定した状態で行う。
第４図（Ｂ）は第Φ図ｆＡ）のレンズ系の構成を示して
いる。このレンズ系の結合特性は、半導体レーザｌから
出射され、第１し／ズ４によシスポットサイズがｗｏに
変換された光線が第１０ツドレｙズ５１のみを通過して
生じた実像のスポットサイズ。
いる。このレンズ系の結合特性は、半導体レーザｌから
出射され、第１し／ズ４によシスポットサイズがｗｏに
変換された光線が第１０ツドレｙズ５１のみを通過して
生じた実像のスポットサイズ。
ｗ２□およびその位置と、光ファイバ２のコア誌からス
ポットサイズＷｆの光線が右からロッドレンズ５２に入
射した場合にできる虚像のスポットサイズＷｆ ｓおよ
びその位置とによりめられる。例えばスポットサイズＷ
□の光線が二つのロッドレンズ５１．５２を通過して生
じる光線のスポットサイズＷ、とＷｆとが一致する場合
には、実像ＷｉｌＦ、と虚像Ｗｆｓの大きさと位置が一
致している。
ポットサイズＷｆの光線が右からロッドレンズ５２に入
射した場合にできる虚像のスポットサイズＷｆ ｓおよ
びその位置とによりめられる。例えばスポットサイズＷ
□の光線が二つのロッドレンズ５１．５２を通過して生
じる光線のスポットサイズＷ、とＷｆとが一致する場合
には、実像ＷｉｌＦ、と虚像Ｗｆｓの大きさと位置が一
致している。
第６図にはロッドレンズ５２と一体化した光ファイバ２
（以下レンズ５２＋光フアイバ２と略す）の光軸に垂直
な方向における軸ずれ量Ｘを横軸にとり、結合効率ηを
縦軸にとった図を示す。二つのロッドレンズ５１．５２
のピッチ長をそれぞれ０．０６ピツチ、０．１８ピツチ
としたとき、Ｗ８、＝１２．９μｍとなり、１ ｄＢの
損失゛増加を与える軸ずれＸと角度ずれθはそれぞれ約
±５．９μｍ、約±５６分となる。
（以下レンズ５２＋光フアイバ２と略す）の光軸に垂直
な方向における軸ずれ量Ｘを横軸にとり、結合効率ηを
縦軸にとった図を示す。二つのロッドレンズ５１．５２
のピッチ長をそれぞれ０．０６ピツチ、０．１８ピツチ
としたとき、Ｗ８、＝１２．９μｍとなり、１ ｄＢの
損失゛増加を与える軸ずれＸと角度ずれθはそれぞれ約
±５．９μｍ、約±５６分となる。
また光軸方向におけるレンズ５２＋光フアイバ２の軸ず
ｈ量２と結合効率ηとの関係を第６図に示す。棺８図と
第６図を比較することにより光軸方向の許容軸ずれ濱に
ついても第２レンズ分割系は極めて緩いことがわかる。
ｈ量２と結合効率ηとの関係を第６図に示す。棺８図と
第６図を比較することにより光軸方向の許容軸ずれ濱に
ついても第２レンズ分割系は極めて緩いことがわかる。
椿２レンズ分割系ではｌ ｄＢの結合損失増加を与える
２は約４００μｍと極めてゆるくなっている。
２は約４００μｍと極めてゆるくなっている。
また第２レンズ分割系では、ロッドレンズ５ｚが反射Ｍ
止板の役目をし、光ファイバ２の端面６からの反射光を
抑えるので、従来の共焦点系における光学研磨をしたガ
ラス板６が必要でなくなった。
止板の役目をし、光ファイバ２の端面６からの反射光を
抑えるので、従来の共焦点系における光学研磨をしたガ
ラス板６が必要でなくなった。
前述のように、従来の共焦点系では光ファイバ２の許容
軸ずれ鮒が小さいばかりでなく、反射防止の光学研磨ガ
ラス板７が必要であり、これらの点を改良したＨｚレン
ズ分割系では、レンズの数が従来の共焦点系のものより
一つ増加するという欠点がある。
軸ずれ鮒が小さいばかりでなく、反射防止の光学研磨ガ
ラス板７が必要であり、これらの点を改良したＨｚレン
ズ分割系では、レンズの数が従来の共焦点系のものより
一つ増加するという欠点がある。
さらに半導体レーザモジュールを製作する場合、従来の
共焦点系ではレンズ５と光ファイバ２、第２レンズ分割
系ではロッドレンズ５１とレンズ５２＋光フアイバ２の
相互位置を調整する作業が必要である。この位置合わせ
の作業は難しく、昨導体レーザモジュールの製作性を著
しく低下していた。
共焦点系ではレンズ５と光ファイバ２、第２レンズ分割
系ではロッドレンズ５１とレンズ５２＋光フアイバ２の
相互位置を調整する作業が必要である。この位置合わせ
の作業は難しく、昨導体レーザモジュールの製作性を著
しく低下していた。
本発明は第ルンズ出射後の収束または発散光線を第２レ
ンズと一体化した光入射素子に絞り込むことを特徴とし
、その目的は製作性が極めて良く、レンズの数も２個と
少なく、許容軸ずれ鼠が緩（、かつ反射光の少ない半導
体レーザ光結合方法を提供することにある。以下図面に
より本発明の詳細な説明する。
ンズと一体化した光入射素子に絞り込むことを特徴とし
、その目的は製作性が極めて良く、レンズの数も２個と
少なく、許容軸ずれ鼠が緩（、かつ反射光の少ない半導
体レーザ光結合方法を提供することにある。以下図面に
より本発明の詳細な説明する。
第７図（Ａｌは本発明の一実施例図であり、第７図（Ｂ
ｌはその原理図である。第１図、第４図と対応する部分
には同一符号を付けている。第ルンズ４としては球レン
ズを、第２レンズ９としてロッドレンズを使用している
。なお第２レンズ９として球レンズを用いる場合には、
レンズ９と光ファイバ２との間をあけねばならず、その
間に光学研磨したガラス板、光学接着剤、マツチングオ
イル等を挿入するか、光ファイバ２の端面に反射防止膜
を施す必要がある。以下、第２レンズ９と光ファイバ２
を一体化したものをレンズ９＋光フアイバ２と略す。
ｌはその原理図である。第１図、第４図と対応する部分
には同一符号を付けている。第ルンズ４としては球レン
ズを、第２レンズ９としてロッドレンズを使用している
。なお第２レンズ９として球レンズを用いる場合には、
レンズ９と光ファイバ２との間をあけねばならず、その
間に光学研磨したガラス板、光学接着剤、マツチングオ
イル等を挿入するか、光ファイバ２の端面に反射防止膜
を施す必要がある。以下、第２レンズ９と光ファイバ２
を一体化したものをレンズ９＋光フアイバ２と略す。
第７図（Ａ） 、 （Ｂｌの実施例は第ルンズ４とＬＤ
の発光面８との距離ｄ。を第ルンズ４の焦点距離ｆ よ
り大きくし、レンズ４出射後に生じた絞りぎみの光線を
、例えば１／４ピツチより短いロッドレンズ９と一体化
した光ファイバ２に絞り込むものである。このレンズ系
の結合特性は、スポットサイズＷ。の半導体レーザ光を
第ルンズ４によりｇ侠して作った実像のスポットサイズ
Ｗ８□およびその位置と、光ファイバ２のコア８からス
ポットサイズｗｆの光線が右からレンズ９に入射した場
合にできる虚像のスポットサイズＷｆｓおよびその位置
とによりめられる。
の発光面８との距離ｄ。を第ルンズ４の焦点距離ｆ よ
り大きくし、レンズ４出射後に生じた絞りぎみの光線を
、例えば１／４ピツチより短いロッドレンズ９と一体化
した光ファイバ２に絞り込むものである。このレンズ系
の結合特性は、スポットサイズＷ。の半導体レーザ光を
第ルンズ４によりｇ侠して作った実像のスポットサイズ
Ｗ８□およびその位置と、光ファイバ２のコア８からス
ポットサイズｗｆの光線が右からレンズ９に入射した場
合にできる虚像のスポットサイズＷｆｓおよびその位置
とによりめられる。
半導体レーザーの発光面８と第ルンズ４との距ｋ［［は
、虚像のスポットサイズＷｆ、と実像のスポットサイズ
Ｗ８１を一致させる条件から、光線行列（参考文献Ｍ、
Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ ａｎｄ Ｋ、 Ｎａｗａｔａ
、 ：Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ、ｏｒ ｆｉｂｅｒ
ｃｏｕｐｌｅｒ ： Ａｐｐｌ、０ｐｔｉｃｓ 。
、虚像のスポットサイズＷｆ、と実像のスポットサイズ
Ｗ８１を一致させる条件から、光線行列（参考文献Ｍ、
Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ ａｎｄ Ｋ、 Ｎａｗａｔａ
、 ：Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ、ｏｒ ｆｉｂｅｒ
ｃｏｕｐｌｅｒ ： Ａｐｐｌ、０ｐｔｉｃｓ 。
ｖｏｌ、 １８ 、Ａｌｌ 、 ＰＰ、 １８４’７〜
１８５６ 、 ＩＱ１９）を用いて次式のようにめられ
る。。
１８５６ 、 ＩＱ１９）を用いて次式のようにめられ
る。。
例えば第ルンズ４として焦点距離ｆ０がｆ、 ＝４５６
μｍの球レンズを使用し、レンズ９として０．１８ピツ
チのロンドレンズを用いると、半導体レーザの発振波長
λ＝１．８μｍ、半導体レーザ光のスポットサイズＷ。
μｍの球レンズを使用し、レンズ９として０．１８ピツ
チのロンドレンズを用いると、半導体レーザの発振波長
λ＝１．８μｍ、半導体レーザ光のスポットサイズＷ。
２１μｍ１虚像のスポットサイズｗ１． ＝、１８μｍ
として、式（２）よりｄ。＝ ４９１μｍとなる。
として、式（２）よりｄ。＝ ４９１μｍとなる。
本発明では、従来の共焦点系におけるレンズ５、第２レ
ンズ分割系におけるレンズ５１に対応したレンズは不要
であり、レンズ４を封入した半導体レーザパッケージを
用いた場合、調４！箇所はレンズ５ｚ十光フアイバ２の
みであり、モジュール０製作性が著しく向上する。また
レンズ４の設定ずれは比較的小さいので、レンズ９＋光
フアイノ＜２を平行移動して位置ずれを補正した後に残
る角度ずれに起因する結合効率の劣下は小さい。従来の
共焦点系においてレンズ５と光コアイノく２を一体化し
た場合に比べて角度ずれに結合効率の劣下が小すいのは
、レンズ４出射後ｎ光のスポットサイズが従来の共焦点
系では１８９μｍ、本発明では１２．９μｍと１／１８
以下の大きさになるためである。
ンズ分割系におけるレンズ５１に対応したレンズは不要
であり、レンズ４を封入した半導体レーザパッケージを
用いた場合、調４！箇所はレンズ５ｚ十光フアイバ２の
みであり、モジュール０製作性が著しく向上する。また
レンズ４の設定ずれは比較的小さいので、レンズ９＋光
フアイノ＜２を平行移動して位置ずれを補正した後に残
る角度ずれに起因する結合効率の劣下は小さい。従来の
共焦点系においてレンズ５と光コアイノく２を一体化し
た場合に比べて角度ずれに結合効率の劣下が小すいのは
、レンズ４出射後ｎ光のスポットサイズが従来の共焦点
系では１８９μｍ、本発明では１２．９μｍと１／１８
以下の大きさになるためである。
なお前述の角度ずれをも補正したい場合には、レンズ９
＋光フアイバ２を傾ければよい。この場合にもスポット
サイズが１２．９μｍ程度の大きさであるから１．ｉＦ
Ｍ整は比較的容易である。
＋光フアイバ２を傾ければよい。この場合にもスポット
サイズが１２．９μｍ程度の大きさであるから１．ｉＦ
Ｍ整は比較的容易である。
第８図には、レンズ９＋光フアイ”バ２の光軸に垂直な
方向における軸ずれ量Ｘを横軸に、結合効至ηを縦軸に
とった図を示す。ここでレンズ９としては０．１８ピツ
チのロンドレンズを仮定している。このとき１ ｄＢの
損失増加を与える軸ずれＸと角度ずれθはそれぞれ約±
６．８μｍ、約±５２分となる。
方向における軸ずれ量Ｘを横軸に、結合効至ηを縦軸に
とった図を示す。ここでレンズ９としては０．１８ピツ
チのロンドレンズを仮定している。このとき１ ｄＢの
損失増加を与える軸ずれＸと角度ずれθはそれぞれ約±
６．８μｍ、約±５２分となる。
また光軸方向におけるレンズ９＋光フアイバ２の軸ずれ
餓ｚと結合効率ηとの関係を第９図に示′す。１ ｄＢ
の損失増加を与える２は約４２０ ／１ｍとなる。この
ように許容軸ずれ鴬は、レンズが一つ少ないにもかかわ
らず光軸方向、光軸に垂面な方向とも、第２レンズ分割
系すなわち第４図のものと同程度であり、従来の共焦点
系すなわち第１図のものより極めて緩くなっている。
餓ｚと結合効率ηとの関係を第９図に示′す。１ ｄＢ
の損失増加を与える２は約４２０ ／１ｍとなる。この
ように許容軸ずれ鴬は、レンズが一つ少ないにもかかわ
らず光軸方向、光軸に垂面な方向とも、第２レンズ分割
系すなわち第４図のものと同程度であり、従来の共焦点
系すなわち第１図のものより極めて緩くなっている。
また本発明では第ルンズ４の光軸方向における固定誤差
のため生じた第２レンズ通過後のビームウェストｗ２Ｑ
の位置のばらつきは、第ルンズ４と第２レンズ９との間
隔を調整することＫより、１容易に補正できることを確
認している。
のため生じた第２レンズ通過後のビームウェストｗ２Ｑ
の位置のばらつきは、第ルンズ４と第２レンズ９との間
隔を調整することＫより、１容易に補正できることを確
認している。
さらに本発明では、第２レンズ９を光ファイバに一体化
する構造をとっているので、光コアイノく入射端面では
屈折率差が小さく反射が少なくなる。
する構造をとっているので、光コアイノく入射端面では
屈折率差が小さく反射が少なくなる。
このように、従来の共焦点系に必要であった反射防止の
ための光学研磨したガラス板７が不必要となった。
ための光学研磨したガラス板７が不必要となった。
以上の実施例では、半導体レーザ■の発光面８、と第ル
ンズ４との距離ｄ。を、第ルンズ４の焦点距離ｆ□より
大きくとり、第２レンズ９のピッチ数が１／′４ピツチ
より短い場合について述べた。
ンズ４との距離ｄ。を、第ルンズ４の焦点距離ｆ□より
大きくとり、第２レンズ９のピッチ数が１／′４ピツチ
より短い場合について述べた。
しかしな違らｄ。をｆｏより小さくとり、植２レンズ９
のピッチ数を署より長めにとることも可能である。この
場合は、第ルンズ４を出射した後のスポットサイズＷ８
□が虚像のものとなり、光ファイバ？のコアＢから第２
レンズ９に入射して生じたスポットサイズＷ８□が実像
のものとなる。結合効率ηはこの二つのスポットサイズ
の結合として計算できる。このときのｄ。は次式から算
出される。
のピッチ数を署より長めにとることも可能である。この
場合は、第ルンズ４を出射した後のスポットサイズＷ８
□が虚像のものとなり、光ファイバ？のコアＢから第２
レンズ９に入射して生じたスポットサイズＷ８□が実像
のものとなる。結合効率ηはこの二つのスポットサイズ
の結合として計算できる。このときのｄ。は次式から算
出される。
第１Ｏ図は第７図の実施例におけるレンズ９０代わりに
、レンズ４と同様の球レンズ１０を用い、光ファイバ２
の代わりに半導体レーザ１１を用いた実施例図であり、
光直接増幅器を実現できる。
、レンズ４と同様の球レンズ１０を用い、光ファイバ２
の代わりに半導体レーザ１１を用いた実施例図であり、
光直接増幅器を実現できる。
第１１図は第１０図の実施例における半導体レーザ１の
代わりに、光出射用の光ファイバ１２を、球レンズ４の
代わりにロッドレンズ１８を用いた実施例図であり、光
直接増幅器を実現できる。
代わりに、光出射用の光ファイバ１２を、球レンズ４の
代わりにロッドレンズ１８を用いた実施例図であり、光
直接増幅器を実現できる。
なお第１０図、第１１図においては、球レンズ１０と光
入射用半導体レーザ１１を固定治具を用いて一体化する
。
入射用半導体レーザ１１を固定治具を用いて一体化する
。
第１２図は第１１図の実施例における球レンズＩＯの代
わりに、ロッドレンズ９を用い、半導体レーザ１１の代
わりに光ファイバ２を用いた実施例図であり、光の受動
回路を実現できる。゛なお第１１図、第１２回において
、光ファイバ１２とロッドレンズ１８を活着させてもよ
い。まｔこ第１１図の実施例において球レンズＩＯとロ
ッドレンズ１８を入れかえてもよい。
わりに、ロッドレンズ９を用い、半導体レーザ１１の代
わりに光ファイバ２を用いた実施例図であり、光の受動
回路を実現できる。゛なお第１１図、第１２回において
、光ファイバ１２とロッドレンズ１８を活着させてもよ
い。まｔこ第１１図の実施例において球レンズＩＯとロ
ッドレンズ１８を入れかえてもよい。
ＹＩＧ球を用いたアイソレータ内献のＬＤモジュール（
猿渡・活性、昭和５７年度゛ｄｔ子通信学会光・重液部
門全国大会８１６番）の場合、ＹＩＧは屈折率が高く、
球レンズの焦点が球の中に入るので、第１８図（Ａｌに
示すように、ＹＩＧ球１４から出射された光線は平行光
線にならず、絞りぎみとなる。
猿渡・活性、昭和５７年度゛ｄｔ子通信学会光・重液部
門全国大会８１６番）の場合、ＹＩＧは屈折率が高く、
球レンズの焦点が球の中に入るので、第１８図（Ａｌに
示すように、ＹＩＧ球１４から出射された光線は平行光
線にならず、絞りぎみとなる。
このため従来の共焦点系のレンズ構成はとれない。
なお１８図（Ａ）において、１５は磁石、１６は偏光子
である。
である。
本発明では、屈折率の高いレンズを第ルンズとして使用
しても、構成が可能となる。この場合の構成を第１８図
（Ｂｌに示す。これによりＹＩＧ球を用いたアイソレー
タの場合にも、製作性の数置と、第２レンズを一体化し
た光ファイバ２の許容軸スれ菫を大きくすることが可能
となる。
しても、構成が可能となる。この場合の構成を第１８図
（Ｂｌに示す。これによりＹＩＧ球を用いたアイソレー
タの場合にも、製作性の数置と、第２レンズを一体化し
た光ファイバ２の許容軸スれ菫を大きくすることが可能
となる。
以上説明したように、本発明の方法によれば、従来の共
焦点系の同じレンズの数で、ｔ／ンズの数が多い第２レ
ンズ分割系と同程唯の許容軸ずれ門が得られるので、信
頼性の高い光結合装置を構成することができるとともに
、その製゛作性が著しく向上する。
焦点系の同じレンズの数で、ｔ／ンズの数が多い第２レ
ンズ分割系と同程唯の許容軸ずれ門が得られるので、信
頼性の高い光結合装置を構成することができるとともに
、その製゛作性が著しく向上する。
なお従来の共焦点系には必要であった反射防止板が不必
要となる。
要となる。
また本発明の方法を多モード光ファイバ用半導体レーザ
結合装置の構成に適用することが可能で、その製作性の
向上が期待できる。
結合装置の構成に適用することが可能で、その製作性の
向上が期待できる。
Ｍｌ（財）ｆＡｌ 、 （Ｂ）は従来の共焦点系複合レ
ンズ系の構成例とその原理の説明図、第２図と第８図は
従来の共焦点系につめて光＠に垂直な方向と光軸方向に
おける軸ずれ特性を説明する図、第４図（Ａｌ 、 。 （Ｂ）は第２レンズ分割型共焦点複合レンズ系の構成例
とその原理の説明図、第５図と第６図は第２レンズ分割
系について光軸に垂直な方向と光軸方向における中１１
Ｉずれ特性を説明する図、Ｍｌ図（Ａ） 、 （Ｂｌは
本発明の一実施例とその原理の説明図、第８図と第９図
は光軸に垂直な方向と光軸方向における軸ずれ特性をＭ
Ｓ？明する図、第１０図、第１１図、第１２図は本発明
の他の実施例図、第１８図（Ａｌは従来のＬＤモジュー
ルの構成図、第１８図（Ｂｌは本発明を適用した場合の
ＬＤモジュールの構成図である。 ｌ・・・光出射用半導体レーザ、 ２・・・光入射用光ファイバ、８・・・光ファイバのコ
ア、番・・・第ルンズ、５・・・従来の共焦点系におけ
る第２レンズ、５１・・・第ｚレンズ分割系の第１集束
形ロンドレンズ、５２・・・第２レンズ分割系の第２集
東形ロツドレンズ、６・・・光ファイバの端面、？・・
・反射防止板、８・・・半導体レーザの発光面、９・・
・本発−明の一実施例における第２レンズ（集束形ロッ
ドレンズ）、ｌＯ・・・本発明の央倫例における第２レ
ンズ（球レンズ）、１１・・・光入射用半導体レーザ（
光増幅器）、１２・・・光出射用光ファイバ、１Ｂ・・
・本発明の実施例における６ルンズ、１４・・・ＹＩＧ
球、１５・・・磁石、１６・・・圏光子。 第１図 第２図 軸す【χ（メｇＩ） 第３図 〃Ｖ 第４図 第７図 、 第８図 軸ｆれχ（／ＩＩ？７１） 第９図 ＠イ戚２（メ慴） 第１Ｏ図 第１１図 第１２図
ンズ系の構成例とその原理の説明図、第２図と第８図は
従来の共焦点系につめて光＠に垂直な方向と光軸方向に
おける軸ずれ特性を説明する図、第４図（Ａｌ 、 。 （Ｂ）は第２レンズ分割型共焦点複合レンズ系の構成例
とその原理の説明図、第５図と第６図は第２レンズ分割
系について光軸に垂直な方向と光軸方向における中１１
Ｉずれ特性を説明する図、Ｍｌ図（Ａ） 、 （Ｂｌは
本発明の一実施例とその原理の説明図、第８図と第９図
は光軸に垂直な方向と光軸方向における軸ずれ特性をＭ
Ｓ？明する図、第１０図、第１１図、第１２図は本発明
の他の実施例図、第１８図（Ａｌは従来のＬＤモジュー
ルの構成図、第１８図（Ｂｌは本発明を適用した場合の
ＬＤモジュールの構成図である。 ｌ・・・光出射用半導体レーザ、 ２・・・光入射用光ファイバ、８・・・光ファイバのコ
ア、番・・・第ルンズ、５・・・従来の共焦点系におけ
る第２レンズ、５１・・・第ｚレンズ分割系の第１集束
形ロンドレンズ、５２・・・第２レンズ分割系の第２集
東形ロツドレンズ、６・・・光ファイバの端面、？・・
・反射防止板、８・・・半導体レーザの発光面、９・・
・本発−明の一実施例における第２レンズ（集束形ロッ
ドレンズ）、ｌＯ・・・本発明の央倫例における第２レ
ンズ（球レンズ）、１１・・・光入射用半導体レーザ（
光増幅器）、１２・・・光出射用光ファイバ、１Ｂ・・
・本発明の実施例における６ルンズ、１４・・・ＹＩＧ
球、１５・・・磁石、１６・・・圏光子。 第１図 第２図 軸す【χ（メｇＩ） 第３図 〃Ｖ 第４図 第７図 、 第８図 軸ｆれχ（／ＩＩ？７１） 第９図 ＠イ戚２（メ慴） 第１Ｏ図 第１１図 第１２図
Claims (1)
- １、 光出射素子、第ルンズ、第２レンズと一体化した
光入射素子をこの順序に配列し、前記光出射素子と前記
第ルンズとの距離を前記第ルンズの焦点距離よりも大ま
たは小とすることにより、前記光出射素子から出射した
光線を前記第ルンズ出射後に収束または発散させ、かつ
この光線が前記光入射素子の端面に像を結ぶように前記
第２レンズの位置を設定することにより、前記光出射素
子から出射した光線を前記入射素子に入射させることを
特徴とする光結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16938383A JPS6061707A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 光結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16938383A JPS6061707A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 光結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6061707A true JPS6061707A (ja) | 1985-04-09 |
| JPH0544643B2 JPH0544643B2 (ja) | 1993-07-07 |
Family
ID=15885575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16938383A Granted JPS6061707A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 光結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6061707A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4705351A (en) * | 1985-11-26 | 1987-11-10 | Rca Corporation | Two lens optical package and method of making same |
| JPS6398673U (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-25 | ||
| WO1989003539A1 (en) * | 1987-10-08 | 1989-04-20 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical package |
| WO2001065293A1 (fr) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Module de semiconducteur optique et amplificateur optique |
| US6671432B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-12-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber with a lens portion, optical fiber connector, and connecting structures and methods between optical fibers and between optical fiber and light emitting/receiving device |
| JP2008140838A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インダクタ部品とこれを用いた電子機器 |
| JP2015215537A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュールの製造方法 |
| US20170059763A1 (en) * | 2015-07-15 | 2017-03-02 | Flextronics Ap, Llc | LED and Laser Light Coupling Device and Method of Use |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5535369A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Coupling device of semiconductor laser and optical fiber |
| JPS55115068U (ja) * | 1979-02-05 | 1980-08-13 |
-
1983
- 1983-09-16 JP JP16938383A patent/JPS6061707A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5535369A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Coupling device of semiconductor laser and optical fiber |
| JPS55115068U (ja) * | 1979-02-05 | 1980-08-13 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5016965A (en) * | 1987-10-08 | 1991-05-21 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical package |
| WO2001065293A1 (fr) * | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Module de semiconducteur optique et amplificateur optique |
| US6671432B2 (en) | 2000-04-05 | 2003-12-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber with a lens portion, optical fiber connector, and connecting structures and methods between optical fibers and between optical fiber and light emitting/receiving device |
| JP2008140838A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インダクタ部品とこれを用いた電子機器 |
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| US20170059763A1 (en) * | 2015-07-15 | 2017-03-02 | Flextronics Ap, Llc | LED and Laser Light Coupling Device and Method of Use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0544643B2 (ja) | 1993-07-07 |
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