JPS61255312A - 光要素結合装置 - Google Patents
光要素結合装置Info
- Publication number
- JPS61255312A JPS61255312A JP60097573A JP9757385A JPS61255312A JP S61255312 A JPS61255312 A JP S61255312A JP 60097573 A JP60097573 A JP 60097573A JP 9757385 A JP9757385 A JP 9757385A JP S61255312 A JPS61255312 A JP S61255312A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical
- optical fiber
- optical axis
- optical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Led Device Packages (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】
以下の順序で本発明を説明する。
A産業上の利用分野
B発明の概要
C従来の技術
り発明が解決しようとする問題点(第5図及び第6図)
E問題点を解決するための手段(第4図)F作用(第4
図) G実施例(第1図〜第4図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は光要素結合装置に関し、特に、半導体レーザと
単一モード光ファイバとを結合する結合装置に適用して
好適なものである。
図) G実施例(第1図〜第4図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は光要素結合装置に関し、特に、半導体レーザと
単一モード光ファイバとを結合する結合装置に適用して
好適なものである。
B発明の概要
本発明は発光素子からの光ビームを光要素に供給させる
ように発光素子及び光要素を光学的に結合する光要素結
合装置において、発光素子からの光ビームの向きを変え
て光要素の方向に送出する向き調整手段を発光素子及び
光要素間に介挿することにより、光要素を角度方向に動
かすことなく、その中心軸に対する平行方向及び垂直方
向に移動させるだけで良好な結合効率を得られるように
したものである。
ように発光素子及び光要素を光学的に結合する光要素結
合装置において、発光素子からの光ビームの向きを変え
て光要素の方向に送出する向き調整手段を発光素子及び
光要素間に介挿することにより、光要素を角度方向に動
かすことなく、その中心軸に対する平行方向及び垂直方
向に移動させるだけで良好な結合効率を得られるように
したものである。
C従来の技術
発光素子としての半導体レーザと受光する光要素として
の単一モード光ファイバとを単純に近接させて両者を結
合すると、両者のビームパラメータが大きく異なるため
大きな結合損失を生じる。
の単一モード光ファイバとを単純に近接させて両者を結
合すると、両者のビームパラメータが大きく異なるため
大きな結合損失を生じる。
そこで、レンズ系を介してビームを集束させ光フアイバ
上にスポットを形成させて高結合効率を得る必要があり
、従来、そのための方法として第5図(A)〜第5図(
E)に示すものが提案されている。
上にスポットを形成させて高結合効率を得る必要があり
、従来、そのための方法として第5図(A)〜第5図(
E)に示すものが提案されている。
D発明が解決しようとする問題点
第5図(A)は、結合装置の製造時における取扱い易さ
のために、焦点距離が比較的大きい大型の先球加工のセ
ルフォックレンズ3を半導体レーザ1及び単一モード光
ファイバ2間に介挿したものである。
のために、焦点距離が比較的大きい大型の先球加工のセ
ルフォックレンズ3を半導体レーザ1及び単一モード光
ファイバ2間に介挿したものである。
この場合に、ビームをコア2aの端面に集束させるため
には半導体レーザ1はセルフォックレンズ3に対してほ
ぼ焦点距離だけ離間して配置しなければならない、一般
に半導体レーザlの出射ビームの広がり角は大きいため
、半導体レーザ1及びセルフォックレンズ3間の距離を
このように大きくすると、レンズ3の開口数NAから洩
れるビームが多くなり、結合効率が悪くなるという欠点
がある。
には半導体レーザ1はセルフォックレンズ3に対してほ
ぼ焦点距離だけ離間して配置しなければならない、一般
に半導体レーザlの出射ビームの広がり角は大きいため
、半導体レーザ1及びセルフォックレンズ3間の距離を
このように大きくすると、レンズ3の開口数NAから洩
れるビームが多くなり、結合効率が悪くなるという欠点
がある。
そこで、第5図(B)に示すように焦点距離の短い直径
20〔μm〕程度の微小円柱や球形状のレンズ4を半導
体レーザ1及び単一モード光ファイバ2間に介挿するも
の、また、第5図(C)に示すように、単一モード光フ
ァイバ2の先端部2bに微小円柱や球の一部をなす形状
のレンズ5を一体的に形成するものが提案されている。
20〔μm〕程度の微小円柱や球形状のレンズ4を半導
体レーザ1及び単一モード光ファイバ2間に介挿するも
の、また、第5図(C)に示すように、単一モード光フ
ァイバ2の先端部2bに微小円柱や球の一部をなす形状
のレンズ5を一体的に形成するものが提案されている。
これらの方法によると、レンズ4.5の開口数NAから
洩れるビームは減少するが、しかし、レンズ4.5が小
さいため半導体レーザlの光軸とレンズ4.5の光軸と
が僅かにずれると結合効率が急激に悪くなり、軸ずれの
マージンが小さいという欠点がある。実際上、軸ずれの
許容範囲はこれらの場合±0.6〔μm〕程度であり、
製造工程においてこの範囲内に軸ずれを抑えようとする
ことは非常に難しく、多くの手数を要していた。また、
第5図(B)の場合にはレンズ4の取扱いが不便である
という不都合がある。
洩れるビームは減少するが、しかし、レンズ4.5が小
さいため半導体レーザlの光軸とレンズ4.5の光軸と
が僅かにずれると結合効率が急激に悪くなり、軸ずれの
マージンが小さいという欠点がある。実際上、軸ずれの
許容範囲はこれらの場合±0.6〔μm〕程度であり、
製造工程においてこの範囲内に軸ずれを抑えようとする
ことは非常に難しく、多くの手数を要していた。また、
第5図(B)の場合にはレンズ4の取扱いが不便である
という不都合がある。
そこで、これらの不都合を解決するために、さらに、レ
ンズを複数用いた第5図(D)及び第5図(E)に示す
ものが提案されている(特開昭57−211289号)
。第5図(D)に示す方法においては半導体レーザ1及
び光フアイバ2間に互いに離間した球形状の第1のレン
ズ6及びセルフォックレンズでなる第2のレンズ7を介
挿する。また、第5図(E)に示す方法は第5図(D)
における第2のレンズ7を第1のセルフォックレンズ7
aと第2のセルフォックレンズ7bとで構成し、第2の
セルフォックレンズ7bを光ファイバ2の端面に接着し
たものである。
ンズを複数用いた第5図(D)及び第5図(E)に示す
ものが提案されている(特開昭57−211289号)
。第5図(D)に示す方法においては半導体レーザ1及
び光フアイバ2間に互いに離間した球形状の第1のレン
ズ6及びセルフォックレンズでなる第2のレンズ7を介
挿する。また、第5図(E)に示す方法は第5図(D)
における第2のレンズ7を第1のセルフォックレンズ7
aと第2のセルフォックレンズ7bとで構成し、第2の
セルフォックレンズ7bを光ファイバ2の端面に接着し
たものである。
これら第5図(D)及び(E)の方法によると、レンズ
系の倍率が2つのレンズ6.7の焦点距離の比で定まる
ため比較的大きなレンズの組合せで光学系を構成でき、
製造時における取扱いが容易 ゛になると共に、
開口数が大きくビームの洩れが少なくできる。また、第
5図(E)の方法によると、光ファイバ2の端面におけ
るビームスポットを、レンズ7bを接着することにより
仮想的に拡げたことになり固定し得る許容範囲を緩和し
ている。
系の倍率が2つのレンズ6.7の焦点距離の比で定まる
ため比較的大きなレンズの組合せで光学系を構成でき、
製造時における取扱いが容易 ゛になると共に、
開口数が大きくビームの洩れが少なくできる。また、第
5図(E)の方法によると、光ファイバ2の端面におけ
るビームスポットを、レンズ7bを接着することにより
仮想的に拡げたことになり固定し得る許容範囲を緩和し
ている。
また、これらの方法によると、半導体レーザ1がレンズ
系の光軸からずれて取り付けられた場合、光ファイバ2
をずらせることにより結合損失を防ぐようにすることが
できる。
系の光軸からずれて取り付けられた場合、光ファイバ2
をずらせることにより結合損失を防ぐようにすることが
できる。
このことは、以下に示す原理より明らかである。
第1のレンズ6の焦点距離をfls第2のレンズ7の焦
点距離をf2とし、これら両レンズ6及び7が第6図に
示すように距離f、+f、+dだけ離間して配置されて
おり、半導体レーザ1が第1のレンズ6の焦平面F1に
位置し、光ファイバ2の端面が第2のレンズ7の焦平面
F2に位置するものとする、半導体レーザ1のビームが
光軸OAXから距離(以下、位置すれと呼ぶ)Xlたけ
離れた点Pから光軸となす角度(以下、角度すれと呼ぶ
)φ、で照射された場合、そのビームが第2のレンズ7
の焦平面F2上で位置ずれx2、角度ずれφ8で到達す
るものとする。
点距離をf2とし、これら両レンズ6及び7が第6図に
示すように距離f、+f、+dだけ離間して配置されて
おり、半導体レーザ1が第1のレンズ6の焦平面F1に
位置し、光ファイバ2の端面が第2のレンズ7の焦平面
F2に位置するものとする、半導体レーザ1のビームが
光軸OAXから距離(以下、位置すれと呼ぶ)Xlたけ
離れた点Pから光軸となす角度(以下、角度すれと呼ぶ
)φ、で照射された場合、そのビームが第2のレンズ7
の焦平面F2上で位置ずれx2、角度ずれφ8で到達す
るものとする。
この場合、第1のレンズ6及び第2のレンズ7でなるレ
ンズ系の光線行列Aは ・・・・・・(1) で表すことができ、従って、位置ずれXl、及び角度ず
れφ、に対して位置ずれxよ及び角度ずれφ2は なる関係がある。すなわち、 ・・・・・・(3) f。
ンズ系の光線行列Aは ・・・・・・(1) で表すことができ、従って、位置ずれXl、及び角度ず
れφ、に対して位置ずれxよ及び角度ずれφ2は なる関係がある。すなわち、 ・・・・・・(3) f。
g 、 −−−X 、 ・・・・・・(4
)f。
)f。
なる関係がある。
従って、(4)式から半導体レーザ1がレンズ系9の光
軸OAXに対して距離X、たけずれて取り付けられると
、光ファイバ2を光軸OAXから距離−f、x/f、だ
けずらせて取付ければ良いことが分かる。実際上、光フ
ァイバ2を光軸OAXの垂直方向及び平行方向に微調整
して取り付けることは可能であり、従って位置ずれによ
る結合損失の低下を防ぐことができる。
軸OAXに対して距離X、たけずれて取り付けられると
、光ファイバ2を光軸OAXから距離−f、x/f、だ
けずらせて取付ければ良いことが分かる。実際上、光フ
ァイバ2を光軸OAXの垂直方向及び平行方向に微調整
して取り付けることは可能であり、従って位置ずれによ
る結合損失の低下を防ぐことができる。
これに対して、(3)式から半導体レーザ1がレンズ系
9の光軸OAXに対して角度φ1だけずれて取り付けら
れた場合には、光ファイバ2を光軸OAXに対して−f
、 φ、/f!+dx、/fI ftなる角度を有す
るように取り付ければ良いことが理論上分かる。しかも
、さらに、(3)式から両レンズ6及び7を距Mdが0
になるように取り付けると、光ファイバ2を−rl φ
l/ f zなる僅かな角度を有するように取り付けれ
ば良いことが理論上分かる。
9の光軸OAXに対して角度φ1だけずれて取り付けら
れた場合には、光ファイバ2を光軸OAXに対して−f
、 φ、/f!+dx、/fI ftなる角度を有す
るように取り付ければ良いことが理論上分かる。しかも
、さらに、(3)式から両レンズ6及び7を距Mdが0
になるように取り付けると、光ファイバ2を−rl φ
l/ f zなる僅かな角度を有するように取り付けれ
ば良いことが理論上分かる。
しかしながら、一般に結合装置は光ファイバ2を光軸O
AXの垂直方向及び平行方向にずらせて取付けることは
容易な構造になっているが、光軸OAXに対して角度を
ずらせて取付けるには不適当な構造となっている。従っ
て、従来では角度ずれによる結合損失の大きい結合装置
が生ずるおそれがあった。
AXの垂直方向及び平行方向にずらせて取付けることは
容易な構造になっているが、光軸OAXに対して角度を
ずらせて取付けるには不適当な構造となっている。従っ
て、従来では角度ずれによる結合損失の大きい結合装置
が生ずるおそれがあった。
また、光ファイバ2の光軸OAXに対する角度を変化さ
せ得るような構造としたとしても、実際上、光ファイバ
2への主光線が所定角度より1 〔度〕ずれるとコア2
aに入射するビームが一〇、5(dB)低下するように
問題となる角度ずれが小さく、そのため、角度ずれを適
切に補正できるように光ファイバ2の光軸OAXに対す
る角度を調整することは非常に困難である。
せ得るような構造としたとしても、実際上、光ファイバ
2への主光線が所定角度より1 〔度〕ずれるとコア2
aに入射するビームが一〇、5(dB)低下するように
問題となる角度ずれが小さく、そのため、角度ずれを適
切に補正できるように光ファイバ2の光軸OAXに対す
る角度を調整することは非常に困難である。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、角度ずれ
による結合損失を実用上問題とならない程度にすること
のできる光要素結合装置を提供しようとするものである
。
による結合損失を実用上問題とならない程度にすること
のできる光要素結合装置を提供しようとするものである
。
E問題点を解決するための手段
かかる問題点を解決するため本発明は発光素子10から
の光ビームを光要素17に供給させるように発光素子1
0及び光要素17を光学的に結合する光要素結合装置に
おいて、発光素子10からの光ビームの向きを変えて光
要素17の方向に送出する発光素子10及び光要素17
間に介挿された向き調整手段(15,16でなる)と、
光要素17を向きが変えられた光ビームが到来する位置
に位置決めする位置決め手段(18,19でなる)とを
設けた。
の光ビームを光要素17に供給させるように発光素子1
0及び光要素17を光学的に結合する光要素結合装置に
おいて、発光素子10からの光ビームの向きを変えて光
要素17の方向に送出する発光素子10及び光要素17
間に介挿された向き調整手段(15,16でなる)と、
光要素17を向きが変えられた光ビームが到来する位置
に位置決めする位置決め手段(18,19でなる)とを
設けた。
F作用
向き調整手段(15,16)は発光素子10から与えら
れる光ビームを光要素17に入射した場合に良好な結合
効率を得られる向き、例えば、光要素17の光軸に対し
て平行な方向に変えて送出し、位置決め手段(18,1
9)は向きが変えられた光ビームを受光できる位置に光
要素17を位置決め固着する。
れる光ビームを光要素17に入射した場合に良好な結合
効率を得られる向き、例えば、光要素17の光軸に対し
て平行な方向に変えて送出し、位置決め手段(18,1
9)は向きが変えられた光ビームを受光できる位置に光
要素17を位置決め固着する。
その結果、発光素子10から照射される光ビームの方向
が所定方向からずれるような位置に発光素子10が取付
けられたとしても良好な結合効率を得ることができる。
が所定方向からずれるような位置に発光素子10が取付
けられたとしても良好な結合効率を得ることができる。
G実施例
以下、図面について本発明の一実施例を詳述する。先ず
、第6図との対応部分に同一符号を付して示す第2図に
ついて、本発明の詳細な説明する。
、第6図との対応部分に同一符号を付して示す第2図に
ついて、本発明の詳細な説明する。
第2図において、第1のレンズ6の光軸OAX、と第2
のレンズ7の光軸OAX、とが距11i1Lだけ離間し
て設けられている。
のレンズ7の光軸OAX、とが距11i1Lだけ離間し
て設けられている。
半導体レーザ1が第1のレンズ6の入射側焦平面Fl上
にあり、半導体レーザ1、すなわち入射側焦平面Fl上
から光軸OA X hに対して位置ずれXl、角度ずれ
φ1を有するビームが出射され、このビームが第2のレ
ンズ7の入射側照平面F3上で第1のレンズ6の光軸O
AX、に対して位置ずれX、い角度ずれφ1.となった
とする。この場合、第1のレンズ6から第2のレンズ7
の入射側熱平面F3までの距離を第1のレンズ6の焦点
距離f1より距離dだけ大きいとすると、光線行列Bは と表すことができ、従って、位置ずれxI、角度ずれφ
1に対する位置ずれXI6角度ずれφ、6の関係は ・・・・・・(6) と表すことができる。故に、 φ、。−X+/f+ ・・・・・・(
7)13h= fl φ、 +cl XI /
f l−−(8)なる関係がある。
にあり、半導体レーザ1、すなわち入射側焦平面Fl上
から光軸OA X hに対して位置ずれXl、角度ずれ
φ1を有するビームが出射され、このビームが第2のレ
ンズ7の入射側照平面F3上で第1のレンズ6の光軸O
AX、に対して位置ずれX、い角度ずれφ1.となった
とする。この場合、第1のレンズ6から第2のレンズ7
の入射側熱平面F3までの距離を第1のレンズ6の焦点
距離f1より距離dだけ大きいとすると、光線行列Bは と表すことができ、従って、位置ずれxI、角度ずれφ
1に対する位置ずれXI6角度ずれφ、6の関係は ・・・・・・(6) と表すことができる。故に、 φ、。−X+/f+ ・・・・・・(
7)13h= fl φ、 +cl XI /
f l−−(8)なる関係がある。
第2のレンズ7の入射側照平面F3上のビームの位置ず
れ、角度ずれを第2のレンズ7の光軸。
れ、角度ずれを第2のレンズ7の光軸。
AX、に対してみると、第1のレンズ6の光軸OAX、
と第2のレンズ7の光軸OAX、が距離りだけ離間して
いるので、その位置ずれX2ff、角度ずれφ37は φ3フ= φ3島−x、/f、 ・
・・・・・ (9)X3?りCI&+L =−f、 φ、+dx、/f、+L ・・・・・・(10) と表すことができる。
と第2のレンズ7の光軸OAX、が距離りだけ離間して
いるので、その位置ずれX2ff、角度ずれφ37は φ3フ= φ3島−x、/f、 ・
・・・・・ (9)X3?りCI&+L =−f、 φ、+dx、/f、+L ・・・・・・(10) と表すことができる。
また、第2のレンズ7の入射側熱平面F3を位置ずれX
3’?、角度ずれφ3.をもって通過したビームが第2
のレンズ7を経て第2のレンズ7の出射側照平面F2に
位置ずれxt、角度ずれφ2をもって到達するとする。
3’?、角度ずれφ3.をもって通過したビームが第2
のレンズ7を経て第2のレンズ7の出射側照平面F2に
位置ずれxt、角度ずれφ2をもって到達するとする。
この場合、光線行列CがであるのでCrtは第2のレン
ズ7の焦点路M)、位置ずれx!、角度ずれφ2と位置
ずれX3?、角度ずれφ、7との間には ・・・・・・(12) なる関係がある。従って、 φz = X 3?/ f t −・・
・(13)xt =−φ34 f t
−−(14)と表すことができる。
ズ7の焦点路M)、位置ずれx!、角度ずれφ2と位置
ずれX3?、角度ずれφ、7との間には ・・・・・・(12) なる関係がある。従って、 φz = X 3?/ f t −・・
・(13)xt =−φ34 f t
−−(14)と表すことができる。
これら(13)、(14)式に上述の(9)、(10)
式を代入することにより、半導体レーザ1から照射され
るビームの第1のレンズ6の光軸OAX、に対して位置
ずれxl、角度ずれφ、と、光ファイバ2の端部を位置
させる第2のレンズ7の出射側照平面F2上の位置ずれ
XZ、角度ずれφ2との間に φ2=ニー(−【1 φ+ + d X 1 / f
+f。
式を代入することにより、半導体レーザ1から照射され
るビームの第1のレンズ6の光軸OAX、に対して位置
ずれxl、角度ずれφ、と、光ファイバ2の端部を位置
させる第2のレンズ7の出射側照平面F2上の位置ずれ
XZ、角度ずれφ2との間に φ2=ニー(−【1 φ+ + d X 1 / f
+f。
+L) ・・・・・・ (15)Xz
= f t xt / f I・=−(16
)なる関係がある。
= f t xt / f I・=−(16
)なる関係がある。
このうち(16)式からは半導体レーザ1が第1のレン
ズ6の光軸OA X hに対して距Mx、たけ離れて取
り付けられた場合には、光ファイバ2を第2のレンズ7
の光軸OAX?に対して所定距離(例えば、 rzX+
/f+)だけ離して取り付ければ良いことが分かる。実
際上、光ファイバ2を光軸OAX?の垂直方向に微調整
させることは容易であり、はぼ最適位置に取り付けるこ
とができる。
ズ6の光軸OA X hに対して距Mx、たけ離れて取
り付けられた場合には、光ファイバ2を第2のレンズ7
の光軸OAX?に対して所定距離(例えば、 rzX+
/f+)だけ離して取り付ければ良いことが分かる。実
際上、光ファイバ2を光軸OAX?の垂直方向に微調整
させることは容易であり、はぼ最適位置に取り付けるこ
とができる。
これに対して、(15)式からは角度ずれφ2をなくす
(φ8=0)ためには各レンズ6.7の光軸OA Xi
、OA X7間距離りをL=f、 φt−dJ/f+
・−・−・・C11)に選定すれば良いことが分
かる。従って、半導体レーザ1が第1のレンズ6の光軸
OA X bに対して位置ずれxI、角度ずれφ1をも
って取り付けられた場合、第2のレンズ7の光軸OAX
?と第1のレンズ6の光軸OA X hとの距離りが(
17)式を満たすように第2のレンズ7の位置を光軸0
AXb、OAX、の垂直方向にずらせることにより角度
ずれをなくすことができる。すなわち、この場合、第2
のレンズ7は単一光ファイバ2の端面にビームを集束さ
せるための手段として機能するだけでなく、ビームの向
きを所定方向に変える向き調整手段として機能する。
(φ8=0)ためには各レンズ6.7の光軸OA Xi
、OA X7間距離りをL=f、 φt−dJ/f+
・−・−・・C11)に選定すれば良いことが分
かる。従って、半導体レーザ1が第1のレンズ6の光軸
OA X bに対して位置ずれxI、角度ずれφ1をも
って取り付けられた場合、第2のレンズ7の光軸OAX
?と第1のレンズ6の光軸OA X hとの距離りが(
17)式を満たすように第2のレンズ7の位置を光軸0
AXb、OAX、の垂直方向にずらせることにより角度
ずれをなくすことができる。すなわち、この場合、第2
のレンズ7は単一光ファイバ2の端面にビームを集束さ
せるための手段として機能するだけでなく、ビームの向
きを所定方向に変える向き調整手段として機能する。
このようにして第2のレンズ7を位置決めすると、第1
のレンズ6を通ったビームBMは第1図に示すように第
2のレンズ7の入射側焦点F71を通って第2のレンズ
7に入射し、かくして、第2のレンズ7から光軸oAx
tに平行に出射される。
のレンズ6を通ったビームBMは第1図に示すように第
2のレンズ7の入射側焦点F71を通って第2のレンズ
7に入射し、かくして、第2のレンズ7から光軸oAx
tに平行に出射される。
そこで、このように第2のレンズ7を調整してビームB
Mを光軸OAX?に平行にさせた後光ファイバ2を光軸
OA X ?、の垂直方向に微調整することにより光フ
ァイバ2に角度ずれのないビームBMを供給できる。
Mを光軸OAX?に平行にさせた後光ファイバ2を光軸
OA X ?、の垂直方向に微調整することにより光フ
ァイバ2に角度ずれのないビームBMを供給できる。
仮に、光軸間距離をLからL+ΔLに変化させた場合、
角度ずれがφからφ+Δφに変化したとすると、(15
)式は φ+Δ$=l/fz (ft d+ +dx、/r
+十L+ΔL) ・し・・・・(15a) と表すことができ、従って、第2のレンズ7をΔLだけ
動かすと、次式 %式%(18) に従う角度Δφだけ角度ずれが変化する。従って、例え
ば、第2のレンズ7に焦点距離カ月、4(n+m)のレ
ンズを用い、第2のレンズ7を1 〔μm〕のステップ
で移動する微動ステージに取り付けた場合には、(16
)式より1 〔μm〕のステップごとに0.04(度)
ずつ角度を変化させることができ、十分な分解能で角度
調整を行うことができる。
角度ずれがφからφ+Δφに変化したとすると、(15
)式は φ+Δ$=l/fz (ft d+ +dx、/r
+十L+ΔL) ・し・・・・(15a) と表すことができ、従って、第2のレンズ7をΔLだけ
動かすと、次式 %式%(18) に従う角度Δφだけ角度ずれが変化する。従って、例え
ば、第2のレンズ7に焦点距離カ月、4(n+m)のレ
ンズを用い、第2のレンズ7を1 〔μm〕のステップ
で移動する微動ステージに取り付けた場合には、(16
)式より1 〔μm〕のステップごとに0.04(度)
ずつ角度を変化させることができ、十分な分解能で角度
調整を行うことができる。
以上のように、第1図及び第2図の原理から両レンズ6
.7の光軸間距離りを(17)式を満足するように選定
すれば、角度ずれのないビームを光ファイバ2に供給で
き、結合損失を実用上問題とならない程度に抑えること
ができることが分かる。
.7の光軸間距離りを(17)式を満足するように選定
すれば、角度ずれのないビームを光ファイバ2に供給で
き、結合損失を実用上問題とならない程度に抑えること
ができることが分かる。
因に、複数のレンズで光学系を構成する場合、各レンズ
の光軸を一致させるように、すなわち、L=0になるよ
うにレンズの位置を調整することが行われるが、本発明
は逆に、意図的に光軸をずらせるように調整することを
原理とする。
の光軸を一致させるように、すなわち、L=0になるよ
うにレンズの位置を調整することが行われるが、本発明
は逆に、意図的に光軸をずらせるように調整することを
原理とする。
本発明の装置と従来装置との間において結合効率に大き
な違いがあることは第3図の実験結果から明らかである
。実験は第1のレンズ6として直径3 (++v+)の
球レンズを、また第2のレンズ7としてピッチ0.15
の日本板硝子株式会社製のセルフォックレンズを用い、
両レンズ間距離を5 〔−膳〕として非共焦点状態(両
レンズの焦点が一致しない状態)になるように両レンズ
6.7を配置して行った。
な違いがあることは第3図の実験結果から明らかである
。実験は第1のレンズ6として直径3 (++v+)の
球レンズを、また第2のレンズ7としてピッチ0.15
の日本板硝子株式会社製のセルフォックレンズを用い、
両レンズ間距離を5 〔−膳〕として非共焦点状態(両
レンズの焦点が一致しない状態)になるように両レンズ
6.7を配置して行った。
そして、半導体レーザ1、第1のレンズ6、第2のレン
ズ7の光軸を全て一致させた状態から半導体レーザ1を
50〔μm〕ステップで第1のレンズ6の光軸からずら
せたときに、従来装置では光ファイバ2を動かして合わ
せ込んで、また、本発明装置では第2のレンズ7を光軸
垂直方向にずらせてビーム方向を変えたのち光ファイバ
2を合わせ込んで結合効率を測定した。
ズ7の光軸を全て一致させた状態から半導体レーザ1を
50〔μm〕ステップで第1のレンズ6の光軸からずら
せたときに、従来装置では光ファイバ2を動かして合わ
せ込んで、また、本発明装置では第2のレンズ7を光軸
垂直方向にずらせてビーム方向を変えたのち光ファイバ
2を合わせ込んで結合効率を測定した。
従来装置によると、曲線C2に示すように半導体レーザ
1の位置ずれが大きくなるのにしたがって、結合効率が
大きく低下して行く、これに対して、本発明の装置によ
れば、第2のレンズ7を移動させて角度ずれを抑えたの
ち、光ファイバ2を合わせ込んでいるので、第3図の曲
線C1に示すように、半導体レーザ1の位置ずれが大き
くなっても結合効率はほとんど低下しない。
1の位置ずれが大きくなるのにしたがって、結合効率が
大きく低下して行く、これに対して、本発明の装置によ
れば、第2のレンズ7を移動させて角度ずれを抑えたの
ち、光ファイバ2を合わせ込んでいるので、第3図の曲
線C1に示すように、半導体レーザ1の位置ずれが大き
くなっても結合効率はほとんど低下しない。
次に、本発明の一実施例の結合装置の組立を第4図につ
いて説明する。第4図において、半導体レーザチップ1
0を、レーザチップバーケージステム11の突起11A
の先端部にマウントして固着し、電極12に接続して給
電し得るようにする。
いて説明する。第4図において、半導体レーザチップ1
0を、レーザチップバーケージステム11の突起11A
の先端部にマウントして固着し、電極12に接続して給
電し得るようにする。
−底面に蓋部を有する筒形状の球レンズ保持部材13は
その有蓋部で第1のレンズとしての球レンズ14を保持
しており、その無蓋側の端縁13A及び13Bをステム
11に当接させて、レーザチップ10及び球レンズ14
間距離を所定値(焦点距離)に規制し、その後、レンズ
14の光軸方向に球レンズ保持部材13をレーザチップ
10とレーザチップ14との光軸が一致するように移動
させ、その端縁13A及び13Bをステム11に溶接し
てステム11に固着する。
その有蓋部で第1のレンズとしての球レンズ14を保持
しており、その無蓋側の端縁13A及び13Bをステム
11に当接させて、レーザチップ10及び球レンズ14
間距離を所定値(焦点距離)に規制し、その後、レンズ
14の光軸方向に球レンズ保持部材13をレーザチップ
10とレーザチップ14との光軸が一致するように移動
させ、その端縁13A及び13Bをステム11に溶接し
てステム11に固着する。
第2のレンズとしてのセルフォックレンズ15を一底面
に蓋部を有する筒形状を有するセルフォックレンズ保持
部材16の有蓋部に設けられた貫通孔16Cに挿入し、
所定位置に固着する。セルフォックレンズ保持部材16
は球レンズ保持部材13を完全に包囲し得る容積を有し
、このセルフォックレンズ保持部材16を球レンズ保持
部材13を包囲させると共にその無蓋側端縁16A及び
16Bをステム11に当接してレンズ間距離を所定値に
規制する。その後、当接させた状態で、保持部材16を
セルフォックレンズ15の光軸垂直方向に移動させ、セ
ルフォックレンズ15を通過したビームが光ファイバ1
7の中心軸と平行になるようになった位置でセルフォッ
クレンズ保持部材16を接着剤でステム11に固着する
。
に蓋部を有する筒形状を有するセルフォックレンズ保持
部材16の有蓋部に設けられた貫通孔16Cに挿入し、
所定位置に固着する。セルフォックレンズ保持部材16
は球レンズ保持部材13を完全に包囲し得る容積を有し
、このセルフォックレンズ保持部材16を球レンズ保持
部材13を包囲させると共にその無蓋側端縁16A及び
16Bをステム11に当接してレンズ間距離を所定値に
規制する。その後、当接させた状態で、保持部材16を
セルフォックレンズ15の光軸垂直方向に移動させ、セ
ルフォックレンズ15を通過したビームが光ファイバ1
7の中心軸と平行になるようになった位置でセルフォッ
クレンズ保持部材16を接着剤でステム11に固着する
。
光ファイバ17はフランジ18Aを有する柱体18に設
けられた貫通孔に挿入され、光ファイバ10の端部が柱
体18の非フランジ側端部とほぼ一致するように予め固
着される。このような柱体18を筒体19の内周面に接
するように筒体19に挿入し、筒体19の一端面がセル
フォックレンズ保持部材16の底面と当接させた状態で
、セルフォックレンズ15と柱体18の端面1BBとの
距離がセルフォックレンズ15の焦点距離に一致するよ
う柱体18を進退動させ、一致した所で柱体18を筒体
19に固着する。
けられた貫通孔に挿入され、光ファイバ10の端部が柱
体18の非フランジ側端部とほぼ一致するように予め固
着される。このような柱体18を筒体19の内周面に接
するように筒体19に挿入し、筒体19の一端面がセル
フォックレンズ保持部材16の底面と当接させた状態で
、セルフォックレンズ15と柱体18の端面1BBとの
距離がセルフォックレンズ15の焦点距離に一致するよ
う柱体18を進退動させ、一致した所で柱体18を筒体
19に固着する。
次いで、筒体19を光ファイバ17の中心軸に対する垂
直方向に移動させ、セルフォックレンズ15から出射さ
れたビームを光ファイバ17のコアに到達するような位
置になったとき筒体19をセルフォックレンズ保持部材
16に固着する。
直方向に移動させ、セルフォックレンズ15から出射さ
れたビームを光ファイバ17のコアに到達するような位
置になったとき筒体19をセルフォックレンズ保持部材
16に固着する。
なお、第4図において、20は光ファイバ17を保護す
るために被覆されたコード部材であり、21はこの結合
装置近くのコード部材20を保持するコード保持部材で
あり、コード保持部材21を柱体18のフランジ側端面
に固着して光ファイバ17の移動を容易にしている。
るために被覆されたコード部材であり、21はこの結合
装置近くのコード部材20を保持するコード保持部材で
あり、コード保持部材21を柱体18のフランジ側端面
に固着して光ファイバ17の移動を容易にしている。
第4図について説明したように位置決めされて形成され
た結合装置は第1図に示す位置関係を満足し、かくして
、結合効率の非常によい結合装置を得ることができる。
た結合装置は第1図に示す位置関係を満足し、かくして
、結合効率の非常によい結合装置を得ることができる。
なお、上述において、第2図は原理を説明するため、各
レンズ6及び7の光軸、光ファイバ2の中心軸が平行な
関係で取り付けられたことを前提として説明したもので
あるが、実際上、これらが平行な関係で取り付けること
は稀である。しかし、これら光軸及び中心軸が一致しな
くとも、第2のレンズ7をその光軸OA X yの垂直
方向に移動することによって第2のレンズ7から出射さ
れたビームの角度を可変させることができるので、ビー
ム方向を光ファイバ2の中心軸に平行にすることができ
る。従って、第2のレンズ7を動かすことにより光軸、
中心軸が平行関係を満たさない場合でも良好な結合効率
を得ることができる。
レンズ6及び7の光軸、光ファイバ2の中心軸が平行な
関係で取り付けられたことを前提として説明したもので
あるが、実際上、これらが平行な関係で取り付けること
は稀である。しかし、これら光軸及び中心軸が一致しな
くとも、第2のレンズ7をその光軸OA X yの垂直
方向に移動することによって第2のレンズ7から出射さ
れたビームの角度を可変させることができるので、ビー
ム方向を光ファイバ2の中心軸に平行にすることができ
る。従って、第2のレンズ7を動かすことにより光軸、
中心軸が平行関係を満たさない場合でも良好な結合効率
を得ることができる。
また、上述の実施例ではビームを光ファイバ2に供給す
る結合装置について説明したが、本発明はこれに限らず
、微妙な角度調節を必要とする光要素にビームを供給す
る結合装置に適用することができ、上述の場合と同様の
効果を得ることがでする。
る結合装置について説明したが、本発明はこれに限らず
、微妙な角度調節を必要とする光要素にビームを供給す
る結合装置に適用することができ、上述の場合と同様の
効果を得ることがでする。
さらにまた、第2図について説明したように、原理上は
第1のレンズ6及び第2のレンズ7の光軸間距離りを(
17)式を満足するように選定すれば良いので、上述の
ように第2のレンズ7を移動してこの条件を満たすよう
にする他、第1のレンズ6を移動してこの条件を満たす
ようにしても良い。
第1のレンズ6及び第2のレンズ7の光軸間距離りを(
17)式を満足するように選定すれば良いので、上述の
ように第2のレンズ7を移動してこの条件を満たすよう
にする他、第1のレンズ6を移動してこの条件を満たす
ようにしても良い。
H発明の効果
以上のように本発明によれば、発光素子から照射された
光ビームの方向を向き調整手段を介して変えて光要素に
供給するようにしたので、光要素に到達する光ビームの
方向を最適な方向にすることができ、良好な結合効率を
示す光要素結合装置を得ることができる。
光ビームの方向を向き調整手段を介して変えて光要素に
供給するようにしたので、光要素に到達する光ビームの
方向を最適な方向にすることができ、良好な結合効率を
示す光要素結合装置を得ることができる。
第1図は本発明による光要素結合装置における光ビーム
の経路を示す路線図、第2図は本発明による光要素結合
装置の原理の説明に供する路線図、第3図は本発明によ
る光要素結合装置の効果と従来装置の効果とを比較して
示す路線図、第4図は本発明の一実施例を示す路線的断
面図、第5図は従来装置による結合方法を示す路線図、
第6図は従来装置の原理の説明に供する路線図である。 1.10・・・・・・半導体レーザ、2.17・・・・
・・光ファイバ、6.14・・・・・・第1のレンズ、
7.15・・・・・・第2のレンズ。 : 2 ツ 本発明0紹(L装置によ5ビーム経た 祭 1 図 本+日月’/)屓!tE1月7fl/)Tn−18蔓
2 図 手薄イトレープのU丁t【6トさ杉1丸某 3 図 Kl)HMuanM/) F!IP#m羊6 囚 従来笑工 蔓 5 図
の経路を示す路線図、第2図は本発明による光要素結合
装置の原理の説明に供する路線図、第3図は本発明によ
る光要素結合装置の効果と従来装置の効果とを比較して
示す路線図、第4図は本発明の一実施例を示す路線的断
面図、第5図は従来装置による結合方法を示す路線図、
第6図は従来装置の原理の説明に供する路線図である。 1.10・・・・・・半導体レーザ、2.17・・・・
・・光ファイバ、6.14・・・・・・第1のレンズ、
7.15・・・・・・第2のレンズ。 : 2 ツ 本発明0紹(L装置によ5ビーム経た 祭 1 図 本+日月’/)屓!tE1月7fl/)Tn−18蔓
2 図 手薄イトレープのU丁t【6トさ杉1丸某 3 図 Kl)HMuanM/) F!IP#m羊6 囚 従来笑工 蔓 5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 発光素子からの光ビームを光要素に供給させるように上
記発光素子及び上記光要素を光学的に結合する光要素結
合装置において、 上記発光素子からの光ビームの向きを変えて上記光要素
の方向に送出する上記発光素子及び上記光要素間に介挿
された向き調整手段と、 上記光要素を、向きが変えられた光ビームが到来する位
置に位置決めする位置決め手段と を具えたことを特徴とする光要素結合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60097573A JPS61255312A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 光要素結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60097573A JPS61255312A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 光要素結合装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61255312A true JPS61255312A (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=14195979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60097573A Pending JPS61255312A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | 光要素結合装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61255312A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01187509A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Hitachi Ltd | 光結合体付光電子装置およびその製造方法 |
JPH0249479A (ja) * | 1988-08-11 | 1990-02-19 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置およびその応用製品 |
JPH02165110A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Fujitsu Ltd | 光結合器 |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60097573A patent/JPS61255312A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01187509A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-26 | Hitachi Ltd | 光結合体付光電子装置およびその製造方法 |
JPH0249479A (ja) * | 1988-08-11 | 1990-02-19 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置およびその応用製品 |
JPH02165110A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Fujitsu Ltd | 光結合器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4705351A (en) | Two lens optical package and method of making same | |
US7444046B2 (en) | Diode laser array coupling optic and system | |
EP0304182B1 (en) | Fibre tailed opto-electronic transducer | |
US5446816A (en) | Optical fiber having a lens formed at an end thereof | |
CA1226125A (en) | Optical alignment means | |
JPS61260207A (ja) | 光結合器を形成する双方向オプトエレクトロニクス構成部品 | |
US5761354A (en) | Optical coupling system and optical module | |
JPS6023325B2 (ja) | 光フアイバ結合装置 | |
JPH05323165A (ja) | レンズ保持ブロック | |
US5751878A (en) | Light-emitting module | |
JPS61255312A (ja) | 光要素結合装置 | |
JP3080394B2 (ja) | 光結合系の固定方法 | |
JP3821576B2 (ja) | 光モジュール | |
JPS5858644B2 (ja) | 光ファイバ接続端末 | |
JPH0943455A (ja) | 光モジュール | |
JPH0784160A (ja) | 光素子モジュール及びそれの組立方法 | |
JPH02239211A (ja) | 光半導体素子モジュール及びその調整組立方法 | |
JPH0196610A (ja) | 光結合装置 | |
JPS6160596B2 (ja) | ||
JPH03149510A (ja) | 半導体レーザ光ファイバ結合装置およびその製造方法 | |
JPH0442803Y2 (ja) | ||
JP2003207693A (ja) | 光半導体モジュール | |
JP2598462B2 (ja) | 光結合器のヘンズ固定方法 | |
JPH03192208A (ja) | 光モジュール | |
JPS6180209A (ja) | 光源と光フアイバとの光結合装置 |