JPH01319709A - 光ビームの入射角調整装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガスレーザや半導体レーザ等の光ビームを、
集光レンズを通して光伝送ファイバーに効率よく入射さ
せるための装置に関し、更に詳しくは、両端面が平行平
面をなす透明ロッドを集光レンズの入射側に所定の向き
で配置した光ビームの入射角調整装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来技術では、第４図に示すようにガスレーザや半導体
レーザ等から発生した光ビームｌＯは、集光レンズ１２
によって集光されて光伝送ファイバー１４へ送られる。

光ビーム１０を光伝送ファイバー１４に効率よく入射さ
せるためには、光ビーム１０に対して集光レンズ１２及
び光伝送ファイバー１４が精度よく配置されている必要
があり、その精度が入射効率を左右することになる。

入射効率を悪化させる原因の一つとして、光伝送ファイ
バー１４に入射する光ビームの主光線が光伝送ファイバ
ー１４の入射端面１４ａに対して垂直でないことに起因
するものがある。

従って、光伝送ファイバー１４は、その入射端面１４ａ
が光軸上で且つ集光レンズ１２のほぼ焦点に位置すると
共に、入射端面１４ａの法線方向が光軸０−ｏと平行に
なるように調整されていなければならない、このような
調整は光ファイバー１４の取り付は位置と方向を動かし
て行うことになる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで光伝送ファイバー１４の入射端面１４ａは、該
光伝送ファイバー１４の中心軸に対して完全に直角に切
断されているとは限らない、従って例え光伝送ファイバ
ー１４を光軸〇−〇に沿って設置したとしても、その入
射端面１４ａの法線方向は光軸０−０に対しである角度
傾いている可能性はある。

この傾きのために光伝送ファイバーへの入射効率が低下
する可能性が大きい、特に光伝送ファイバー１４として
単一モードファイバーを用いている時などは、光伝送フ
ァイバー１４の開口角が０．１程度と非常に小さいので
、それに入射する光ビームの主光線の調整精度はより高
くしなければならない。

前記のように入射端面１４ａは光伝送ファイバー１４の
中心軸に対して必ずしも直角になってはいないから、例
え光伝送ファイバー１４の中心軸を光軸に合わせたとし
ても最適な結合状態が得られるとは限らない。その上、
第４図に示すような光学系で光伝送ファイバー１４の取
り付は角度を変えて調整することは大変困難である。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
集光レンズを通して光ビームを光伝送ファイバーに入射
させるときの角度調整を容易に行うことができ、それに
よって入射効率を高めることができるような光ビームの
入射角調整装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成できる本発明は、第１図に示すように
、ガスレーザや半導体レーザ等で発生した光ビーム１０
を、集光レンズ１２で集光して光伝送ファイバー１４に
入射させるための入射角調整装置で、あって、集光レン
ズ１２０入射側に透明ロッド１６を配置したものである
。

ここで透明ロッド１６は、入射する光ビーム１０の波長
に対して透過性を有する材料からなり、その両端面１６
ａ、１６ｂはそれぞれ平面で且つ互いに平行な形状であ
る。そしてこの透明ロッド１６は、その端面１６ａ、１
６ｂの法線方向を自由に設定できるように調整自在に保
持されている。即ちこの法線方向と光軸０−０とのなす
（頃斜角をαとすると、角度αを自由に変化できるよう
に保持されている。

［作用］ 光ビーム】Ｏに対して透明口７ド１６を角度αだけ傾け
て配置すると、透明ロッド１６の両端面１６ａ、１６ｂ
は互いに平行平面であるから、出射する光ビームの主光
線は元の光ビーム１０から距離δだけ離れた位置で元の
光ビーム１０の主光線と平行となる。この光ビーム主光
線の位置ずれ量δは、透明ロフト１６の長さをａ、屈折
率をｎとすると、次式で表される。

、δ−＝ａ−ｔａｎ（α−５ｉｎ−’（ｓｉｎα／ｎ）
）　・・・（１）この光ビームは集光レンズ１２に、そ
の中心から距離δだけ離れた位置に平行に入射し、光軸
０−０上の光伝送ファイバー１４の入射端面１４ａで焦
点を結ぶ。集光レンズ１２の焦点距離を１とすると、光
伝送ファイバー１４への入射角度θは次式で表される。

θ＝ｓｉｎ−’　（δ／　ｆ　）　　　　　　　　−（
２＋従って上記＋１ｉ式及び（２）式から、透明ロッド
１６の傾斜角αを変化させることによって、光伝送ファ
イバー１４への入射角θを変化させうろことが判る。

本発明では、透明ロッド１６は前記のように両端面が平
行平面をなしているから発散・収束性を持たず、且つ入
射する光ビーム１０の主光線に対して出射する光ビーム
の主光線は平行となる。その平行な出射光が集光レンズ
１２により集光されるため、その焦点の位置は透明ロッ
ド１６の傾き角に依存せず常に光軸上の一点である。従
って光伝送ファイバー１４の入射端面１４ａがその位置
にありさえすれば、透明ロフト１６の傾斜角αを調整す
ることによって光伝送ファイバー１４への入射角θが変
化し、容易に最適条件に調整することが可能となる。

［実施例］ 光伝送ファイバー１４への入射角θを如何に高精度で調
整できるかは、透明ロッド１６の傾斜角αを如何に高精
度で調節できるかによって決まる。第２図及び第３図は
透明ロッド１６の具体的な支持構造の一例を示している
。

透明ロッド１６は全体はぼ丸棒状であり、出射側の外周
部には互いに直角な切欠き部１６ｃ。

１６ｄが形成されている。透明ロッド１６は、その入射
側の端部では支点１８により揺動可能に保持される。こ
の支点１８は例えばジャイロスコープに類似した構造で
、出射側端部をＸ軸方向とＹ軸方向に自由度を持つよう
に保持する。

透明ロッド１６の出射側には調節点が設けられる。この
調節点は、切欠き部１６ｃ、１６ｄにそれぞれ当接する
調節ネジ２０ａ、２０ｂと、それらの反対側に位１する
バネ２２との３点支持機構である。バネ２２の内部には
固定用の押さえネジ２４が設けられる。

例えば調整ネジ２０ａを回転することによってそれらの
調整ネジは距離すだけ前進もしくは後退し、透明ロッド
１６の端部はＹ軸方向にバネ２２の力に抗して変化する
。これによって透明ロッド１６の傾斜角αを調整でき、
調整が済んだならば押さえネジ２４を回転させて透明ロ
ッド１６の外周面に当接させることによってその位置で
固定できる。

さて透明口７ド１６における支点１８と調節点との間の
距離Ｃを８０ｍ５，１１節点におけるネジ２０ａ、２０
ｂのピッチを０．５−一とし、ドライバー等で調整ネジ
の回転角を５度単位で調整できるとすると、ネジの軸方
向の分解能す。

は、 ｂｃ　＝０．５・　（５／３６０） ＝６．　９４Ｘ１０−１　（−一） となる、この分解能す、だけ調節点が変動した時の透明
ロッド１６の傾斜角αは、 α（＝　ｊａｎ−’　（ｂ　ｃ　／　ｃ　）＝ｔａｎ−
’　（６，９４Ｘ　１０−”／　８０）＝４．９７Ｘ１
０−３（度） となる。その時、第１図における光ビームの主光線の位
置ずれ量δ、は、透明ロッド１６の屈折率ｎを１．５１
５、長さａを９０Ｉｌ＃ｌとすると、δｃ−２．６５Ｘ
１０−’（Ｉｌｍ） とな名、ここで第１図における光伝送ファイバー１４へ
の入射角θは、集光レンズ１２の焦点距離ｆを４．５Ｉ
とすると、次のようになる。

θｃ　＝ｓｉｎ−’　（δｃ　／　ｆ　）−３，３７Ｘ
１０弓（度） この値は開口角で表すとｓ、ｓｓ×ｔｏ−’であり、光
伝送ファイバー１４の開口角０．１に対しても十分小さ
い、それ故、調整ネジによって十分精度の高い調整が可
能である。

以上本発明の好ましい一実施例について詳述したが、透
明ロッドが角度調節可能に保持されていれば上記のよう
な保持機構のみに限定されるものではない。実際に製作
し使用することを考えると、透明ロッドの長さは４００
ｍ５以下、集光レンズの焦点距離は１１以上であること
が望ましく、上記のように支点と調節点とで支持する構
造ではそれらの間の間隔を１０ｍｍ以上に設定するのが
望ましい、何れにしても、ある程度の主光線の位置ずれ
量δを生じさせるためには、透明ロッドはその両端面の
間隔が長くなければならず薄板状であってはならないこ
とになる。つまり透明ロッドとは、両端面間の距離があ
る程度大きければよく、その断面形状は円柱状に限らず
多角柱状等であってもよい。

［発明の効果］ 本発明は上記のように集光レンズの入射側に透明ロッド
を配置し、それを端面の法線方向が調整自在となるよう
に保持したから、透明ロッドの傾斜角を調整することに
よって光伝送ファイバーの入射端面での入射角を垂直に
合わせることができ、入射効率の悪化を防止できる優れ
た効果がある。

本発明では透明ロッドは両端面が平面であるから発散・
収束性を持たず、しかも両端面が平行に配置されている
から入射する光ビームの主光線に対して出射する光ビー
ムの主光線は平行となり、そのため集光レンズによる焦
点の位置は常に一定となる。従って集光レンズと光伝送
ファイバーの入射端面との位置さえ正確に合わせておけ
ば、その入射端面の角度に応じて透明ロッドの傾きを調
節するだけで最大の入射光量を得るように容易に調整す
ることができる。

特に実施例で示したように一方の端部では支点により揺
動可能に保持し、他方の端部では光軸に直角な２軸方向
で調整ネジにより位置調整可能な３点支持機構を採用す
ると、ネジの微小な進退によって透明ロッドの傾斜角を
調整できるから、光伝送ファイバーでの受光光量を測定
しつつ調整ネジを回転させて最大光量が得られるように
調整すればよく、調整に特別な技術が要らず未熟練者で
あっても容易に且つ迅速に入射角を調整できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ビームの入射角調整装置の基本
的な構成を示す説明図、第２図はその透明ロッドの支持
構造の一例を示す側面図、第３図はその正面図、第４図
は従来技術を示す説明図である。 １０・・・光ビーム、１２・・・集光レンズ、１４・・
・光伝送ファイバー、１６・・・透明ロッド、１８・・
・支点、２０ａ、２０ｂ・・・調整ネジ、２２・・・ス
プリング。 特許出願人　　日本板硝子株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビームを光伝送ファイバーに集光レンズを通して
   入射させるための装置であって、集光レンズの入射側に
   透明ロッドが配置され、該透明ロッドは両端面が平行平
   面をなし且つその端面の法線方向が調整自在となるよう
   に保持されていることを特徴とする光ビームの入射角調
   整装置。 ２、透明ロッドはその一方の端部では支点により揺動可
   能に保持され、他方の端部では光軸に直角な２方向で調
   整可能な３点支持機構で支持されている請求項１記載の
   光ビームの入射角調整装置。