JPH0374802B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0374802B2 JPH0374802B2 JP59037501A JP3750184A JPH0374802B2 JP H0374802 B2 JPH0374802 B2 JP H0374802B2 JP 59037501 A JP59037501 A JP 59037501A JP 3750184 A JP3750184 A JP 3750184A JP H0374802 B2 JPH0374802 B2 JP H0374802B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical fiber
- light beam
- diffraction grating
- grating pattern
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G02B6/4206—Optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、レーザダイオード等の半導体発光素
子からの放射光ビームを光フアイバに結合するた
めのグレーテイングレンズに関する。
子からの放射光ビームを光フアイバに結合するた
めのグレーテイングレンズに関する。
光通信において、光源であるレーザダイオード
や発光ダイオードと光フアイバとを損失なく結合
することは非常に重要な課題である。従来の光源
と光フアイバの代表的な結合方法としては、第１
図、第２図に示すものが知られている。第１図
は、レーザダイオード１の放射光ビームを集束形
ロツドレンズ３によつて光フアイバ２の端面に収
束させるものであり、第２図はレーザダイオード
１の放射光ビームを横置きにしたロツドレンズ４
により光フアイバ２の端面に収束させるものであ
る。
や発光ダイオードと光フアイバとを損失なく結合
することは非常に重要な課題である。従来の光源
と光フアイバの代表的な結合方法としては、第１
図、第２図に示すものが知られている。第１図
は、レーザダイオード１の放射光ビームを集束形
ロツドレンズ３によつて光フアイバ２の端面に収
束させるものであり、第２図はレーザダイオード
１の放射光ビームを横置きにしたロツドレンズ４
により光フアイバ２の端面に収束させるものであ
る。
通常のストライプ構造のヘテロ接合レーザダイ
オードでは、第３図に示すように放射光ビームの
放射角に異方性がある。即ち、レーザダイオード
１の基板と垂直な方向（ｙ方向）の放射角θpは、
基板と平行な方向（ｘ方向）の放射角θsに比べて
大きく、その放射光ビームの断面形状が楕円形と
なる。第２図の結合法は、ｙ方向に大きく広がる
光の集束のみを考慮したもので、結合効率は約30
％程度にしかならない。第１図の集束形ロツドレ
ンズ３は屈折率が２乗分布をもつ口径の大きい光
フアイバから切り出したもので、ｘ方向、ｙ方向
共に集束するが、これも放射角の異方性について
は考慮されておらず、結合効率は約60％程度であ
る。
オードでは、第３図に示すように放射光ビームの
放射角に異方性がある。即ち、レーザダイオード
１の基板と垂直な方向（ｙ方向）の放射角θpは、
基板と平行な方向（ｘ方向）の放射角θsに比べて
大きく、その放射光ビームの断面形状が楕円形と
なる。第２図の結合法は、ｙ方向に大きく広がる
光の集束のみを考慮したもので、結合効率は約30
％程度にしかならない。第１図の集束形ロツドレ
ンズ３は屈折率が２乗分布をもつ口径の大きい光
フアイバから切り出したもので、ｘ方向、ｙ方向
共に集束するが、これも放射角の異方性について
は考慮されておらず、結合効率は約60％程度であ
る。
レーザダイオードと光フアイバの結合効率を十
分大きくするためには、楕円形の放射光ビームを
光フアイバの入射端面に円の光スポツトとして入
射させるように、レーザダイオードの放射光ビー
ムの放射角の異方性を考慮した結合器を構成する
ことが望まれる。しかし例えば、第１図の集束形
ロツドレンズ３にこのような機能を持たせること
は、屈折率分布を複雑なものとしなければなら
ず、製造技術的に極めて困難である。
分大きくするためには、楕円形の放射光ビームを
光フアイバの入射端面に円の光スポツトとして入
射させるように、レーザダイオードの放射光ビー
ムの放射角の異方性を考慮した結合器を構成する
ことが望まれる。しかし例えば、第１図の集束形
ロツドレンズ３にこのような機能を持たせること
は、屈折率分布を複雑なものとしなければなら
ず、製造技術的に極めて困難である。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
放射角に異方性をもつ半導体発光素子の放射光ビ
ームを効率よく光フアイバに結合することを可能
とした光フアイバ結合用グレーテイングレンズを
提供することを目的とする。
放射角に異方性をもつ半導体発光素子の放射光ビ
ームを効率よく光フアイバに結合することを可能
とした光フアイバ結合用グレーテイングレンズを
提供することを目的とする。
本発明は、半導体発光素子からの放射光ビーム
を光フアイバに結合する結合器として、透明基材
の表面に不等間隔回折格子パターンが形成された
グレーテイングレンズを用いる。グレーテイング
レンズは回折格子の一種であるが、波長オーダの
格子ピツチを中心部から周辺部に行くに従つて小
さくなるような不等間隔回折格子パターンとして
形成することにより各部の回折角を少しずつ異な
らせて、各部からのある回折光が一点に収束する
ようにレンズ作用を持たせたものである。
を光フアイバに結合する結合器として、透明基材
の表面に不等間隔回折格子パターンが形成された
グレーテイングレンズを用いる。グレーテイング
レンズは回折格子の一種であるが、波長オーダの
格子ピツチを中心部から周辺部に行くに従つて小
さくなるような不等間隔回折格子パターンとして
形成することにより各部の回折角を少しずつ異な
らせて、各部からのある回折光が一点に収束する
ようにレンズ作用を持たせたものである。
本発明では、半導体発光素子からの放射光ビー
ムの放射角異方性を考慮して、楕円状ビームを光
フアイバ端面に円形スポツトとして入射させるべ
く、半導体発光素子に対向する第１のレンズ面お
よび光フアイバに対向する第２のレンズ面に同心
楕円状の不等間隔回折格子パターンが形成された
レンズとする。この場合、第１のレンズ面は発光
素子からの放射光をレンズ材内で平行光ビームに
変換する同心楕円状の不等間隔回折格子パターン
とし、第２のレンズ面はその平行光ビームを円ス
ポツトとして光フアイバ入射端面に収束させる同
心楕円状の不等間隔回折格子パターンとする。ま
た第１のレンズ面による焦点距離に比べて前記第
２のレンズ面のそれを大きく設定する。ここで
「同心楕円状」とは、複数の相似形楕円が、それ
ぞれの二焦点を結ぶ線分の中心点を共通の中心と
して重ねられた状態をいうものとする。また「楕
円状」とは厳密な意味での楕円に限られず、発光
素子からの放射光ビームの異方性に応じて、レン
ズ面内での格子ピツチに異方性を持たせた状態を
いう。
ムの放射角異方性を考慮して、楕円状ビームを光
フアイバ端面に円形スポツトとして入射させるべ
く、半導体発光素子に対向する第１のレンズ面お
よび光フアイバに対向する第２のレンズ面に同心
楕円状の不等間隔回折格子パターンが形成された
レンズとする。この場合、第１のレンズ面は発光
素子からの放射光をレンズ材内で平行光ビームに
変換する同心楕円状の不等間隔回折格子パターン
とし、第２のレンズ面はその平行光ビームを円ス
ポツトとして光フアイバ入射端面に収束させる同
心楕円状の不等間隔回折格子パターンとする。ま
た第１のレンズ面による焦点距離に比べて前記第
２のレンズ面のそれを大きく設定する。ここで
「同心楕円状」とは、複数の相似形楕円が、それ
ぞれの二焦点を結ぶ線分の中心点を共通の中心と
して重ねられた状態をいうものとする。また「楕
円状」とは厳密な意味での楕円に限られず、発光
素子からの放射光ビームの異方性に応じて、レン
ズ面内での格子ピツチに異方性を持たせた状態を
いう。
本発明によれば、半導体発光素子からの放射光
ビームの放射角異方性を考慮することにより、高
い結合効率をもつた光フアイバ結合レンズが実現
できる。また本発明に係るグレーテイングレンズ
は、超高精密旋盤加工による金型を用い、透明プ
ラスチツク基材表面に回折格子パターンを形成す
ることにより、さらにはそのレプリカを作成する
ことにより容易に得られる。また第１のレンズ面
による焦点距離が小さく、第２のレンズ面による
焦点距離が大きく設定されている事から、拡がり
角の大きい発光素子の出力ビームを開口数の小さ
い光フアイバに効率よく収束させることができ
る。
ビームの放射角異方性を考慮することにより、高
い結合効率をもつた光フアイバ結合レンズが実現
できる。また本発明に係るグレーテイングレンズ
は、超高精密旋盤加工による金型を用い、透明プ
ラスチツク基材表面に回折格子パターンを形成す
ることにより、さらにはそのレプリカを作成する
ことにより容易に得られる。また第１のレンズ面
による焦点距離が小さく、第２のレンズ面による
焦点距離が大きく設定されている事から、拡がり
角の大きい発光素子の出力ビームを開口数の小さ
い光フアイバに効率よく収束させることができ
る。
具体的な実施例に先立つて、片面のみ回折格子
パターンを形成したレンズについて説明する。ａ
は例えばレーザダイオード側に対向する面の平面
図、ｂは断面図である。レンズ基材５は透明アク
リル等のプラスチツクからなり、図示のように一
方の面に不等間隔回折格子パターン６が形成され
ている。図のｘ，ｙ軸は第３図のｘ，ｙ軸にそれ
ぞれ対応する。即ち不等間隔回折格子パターン６
は、第３図で説明したレーザダイオードからの放
射光ビームの放射角の異方性に対応して、格子ピ
ツチがｘ軸方向よりｙ軸方向で小さくなるような
同心楕円状となつている。他方の面は平坦面であ
る。従つてこのレンズは、ｙ軸方向の偏波面での
焦点距離がｘ軸方向のそれより小となつている。
また不等間隔回折格子パターン６の面は、断面が
鋸歯状をなすブレーズ面となつている。
パターンを形成したレンズについて説明する。ａ
は例えばレーザダイオード側に対向する面の平面
図、ｂは断面図である。レンズ基材５は透明アク
リル等のプラスチツクからなり、図示のように一
方の面に不等間隔回折格子パターン６が形成され
ている。図のｘ，ｙ軸は第３図のｘ，ｙ軸にそれ
ぞれ対応する。即ち不等間隔回折格子パターン６
は、第３図で説明したレーザダイオードからの放
射光ビームの放射角の異方性に対応して、格子ピ
ツチがｘ軸方向よりｙ軸方向で小さくなるような
同心楕円状となつている。他方の面は平坦面であ
る。従つてこのレンズは、ｙ軸方向の偏波面での
焦点距離がｘ軸方向のそれより小となつている。
また不等間隔回折格子パターン６の面は、断面が
鋸歯状をなすブレーズ面となつている。
このグレーテイングレンズをレーザダイオード
と光フアイバの結合器として用いれば、レーザダ
イオードからの断面楕円状の放射光ビームを光フ
アイバ端面に円スポツトとして集束することが可
能であり、高い結合効率を得ることができる。し
かもこのグレーテイングレンズは、プラスチツク
を用いて機械加工により原板をつくり、そのレプ
リカを作製することにより簡単かつ安価に作るこ
とが可能である。
と光フアイバの結合器として用いれば、レーザダ
イオードからの断面楕円状の放射光ビームを光フ
アイバ端面に円スポツトとして集束することが可
能であり、高い結合効率を得ることができる。し
かもこのグレーテイングレンズは、プラスチツク
を用いて機械加工により原板をつくり、そのレプ
リカを作製することにより簡単かつ安価に作るこ
とが可能である。
第５図は以上のレンズをより改良した本発明の
実施例のグレーテイングレンズであり、ａ，ｂは
それぞれレーザダイオード、光フアイバに対向す
る面の平面図、ｃは断面図である。このグレーテ
イングレンズは、やはり透明プラスチツクからな
るレンズ基材７を用い、それぞれの面に同心楕円
状の不等間隔回折格子パターン８，９を形成して
いる。
実施例のグレーテイングレンズであり、ａ，ｂは
それぞれレーザダイオード、光フアイバに対向す
る面の平面図、ｃは断面図である。このグレーテ
イングレンズは、やはり透明プラスチツクからな
るレンズ基材７を用い、それぞれの面に同心楕円
状の不等間隔回折格子パターン８，９を形成して
いる。
このグレーテイングレンズは先の実施例と異な
り、レーザダイオード側の回折格子パターン８に
よつてレーザダイオードからの放射光ビームを平
行光ビームに変換し、レンズ基板７内を平行光ビ
ームとして導いて、他方の面の回折格子パターン
９によつて光フアイバ端面に集光するようにした
ものである。従つてこの実施例では、それぞれの
面の回折格子パターン８，９を、レーザダイオー
ドからの放射光ビームの拡がりの異方性を考慮す
ると同時に、レーザダイオードからの放射光ビー
ムの放射角と光フアイバの開口数を考慮して格子
ピツチが設定される。具体的には、レーザダイオ
ード側の回折格子パターン８による焦点距離に比
べて光フアイバ側の回折格子パターン９の焦点距
離を十分大とする。
り、レーザダイオード側の回折格子パターン８に
よつてレーザダイオードからの放射光ビームを平
行光ビームに変換し、レンズ基板７内を平行光ビ
ームとして導いて、他方の面の回折格子パターン
９によつて光フアイバ端面に集光するようにした
ものである。従つてこの実施例では、それぞれの
面の回折格子パターン８，９を、レーザダイオー
ドからの放射光ビームの拡がりの異方性を考慮す
ると同時に、レーザダイオードからの放射光ビー
ムの放射角と光フアイバの開口数を考慮して格子
ピツチが設定される。具体的には、レーザダイオ
ード側の回折格子パターン８による焦点距離に比
べて光フアイバ側の回折格子パターン９の焦点距
離を十分大とする。
この実施例によれば、レーザダイオードを第１
のレンズ面の焦点位置において、レーザダイオー
ドからの拡がりの大きい放射光ビームを、その拡
がりに比べて十分小さい開口数をもつ光フアイバ
に対して効率よく結合することができるという効
果が得られる。
のレンズ面の焦点位置において、レーザダイオー
ドからの拡がりの大きい放射光ビームを、その拡
がりに比べて十分小さい開口数をもつ光フアイバ
に対して効率よく結合することができるという効
果が得られる。
なお本発明は、光源がレーザダイオードの場合
に限らず、発光ダイオードであつてもその放射光
ビームの拡がりに異方性があるものを用いた場合
には有効である。
に限らず、発光ダイオードであつてもその放射光
ビームの拡がりに異方性があるものを用いた場合
には有効である。
第１図および第２図は従来のレーザダイオード
と光フアイバの結合器の例を示す図、第３図はレ
ーザダイオードの放射光ビームの放射角異方性を
説明するための図、第４図は片面に不等間隔回折
格子を形成したグレーテイングレンズを示す図、
第５図は本発明の実施例の両面に不等間隔回折格
子を形成したグレーテイングレンズを示す図であ
る。 ５，７……レンズ基材、６，８，９……不等間
隔回折格子パターン。
と光フアイバの結合器の例を示す図、第３図はレ
ーザダイオードの放射光ビームの放射角異方性を
説明するための図、第４図は片面に不等間隔回折
格子を形成したグレーテイングレンズを示す図、
第５図は本発明の実施例の両面に不等間隔回折格
子を形成したグレーテイングレンズを示す図であ
る。 ５，７……レンズ基材、６，８，９……不等間
隔回折格子パターン。
Claims (1)
- １ 半導体発光素子からの放射光ビームを光フア
イバに結合させるレンズであつて、透明プラスチ
ツク基材からなり、前記半導体発光素子に対向す
る第１のレンズ面に、発光素子からの放射光をレ
ンズ材内で平行光ビームに変換する同心楕円状の
不等間隔回折格子パターンが形成され、前記光フ
アイバに対向する第２のレンズ面に前記平行光ビ
ームを円スポツトとして光フアイバ入射端面に収
束させる同心楕円状の不等間隔回折格子パターン
が形成され、かつ前記第１のレンズ面による焦点
距離に比べて前記第２のレンズ面のそれが大きく
設定されていることを特徴とする光フアイバ結合
用グレーテイングレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3750184A JPS60181701A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光フアイバ結合用グレ−テイングレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3750184A JPS60181701A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光フアイバ結合用グレ−テイングレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60181701A JPS60181701A (ja) | 1985-09-17 |
| JPH0374802B2 true JPH0374802B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=12499270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3750184A Granted JPS60181701A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 光フアイバ結合用グレ−テイングレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60181701A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4936665A (en) * | 1987-10-25 | 1990-06-26 | Whitney Theodore R | High resolution imagery systems and methods |
| JPH01121825A (ja) * | 1987-11-05 | 1989-05-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学素子 |
| JPH07253526A (ja) * | 1995-02-16 | 1995-10-03 | Omron Corp | 光ファイバ光源装置、光源装置、および光ファイバ光源装置の製造方法 |
| KR100444206B1 (ko) * | 1998-09-17 | 2004-08-16 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 결합렌즈 및 반도체 레이저 모듈 |
| KR100426786B1 (ko) * | 2002-05-27 | 2004-04-28 | 정천수 | 광섬유용 풀컬러 광원장치 |
| CN1953070B (zh) | 2005-10-21 | 2010-05-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 光束整形装置及使用该装置的光学记录/再现装置 |
| JP2009058677A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置・画像形成装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57124837U (ja) * | 1981-01-28 | 1982-08-04 | ||
| JPS58130448A (ja) * | 1982-01-28 | 1983-08-03 | Toshiba Corp | 光学的情報読取装置の回折格子レンズ |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP3750184A patent/JPS60181701A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60181701A (ja) | 1985-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6985658B2 (en) | Method for the manufacture of optical modifier | |
| JP2587221Y2 (ja) | 回折力を有するレンズ | |
| CA2004634C (en) | Light source device | |
| JPH0412039B2 (ja) | ||
| US6606432B2 (en) | Phase mask consisting of an array of multiple diffractive elements for simultaneous accurate fabrication of large arrays of optical couplers and method for making same | |
| US4611883A (en) | Two-dimensional optics element for correcting aberrations | |
| JPH0374802B2 (ja) | ||
| JPS58178310A (ja) | 斜め端面加工の光フアイバアレイ | |
| CN112162368B (zh) | 一种自由曲面反射式耦合透镜 | |
| JPS6061707A (ja) | 光結合方法 | |
| JPS6131842B2 (ja) | ||
| JPH02116809A (ja) | 光結合器 | |
| US7031572B2 (en) | Optical coupler | |
| JPS6029085B2 (ja) | 光源結合器とその製造法 | |
| JPS6039606A (ja) | ジオデジック光学部品 | |
| JPS584192Y2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH0792526B2 (ja) | グレーティングレンズ | |
| JP2593649B2 (ja) | 面発光半導体装置 | |
| JPH0151803B2 (ja) | ||
| JPS62141511A (ja) | グレ−テイングレンズ | |
| JPS61196217A (ja) | 屈折率分布型レンズ | |
| JP3052528B2 (ja) | 光学レンズ及びその製造方法 | |
| JPS6048004A (ja) | 光フアイバ用光分岐結合装置 | |
| CN117805982A (zh) | 一种多通道超短后焦的阵列高速多模耦合镜系统及方法 | |
| JPH03249611A (ja) | 集光性グレーティングカプラ装置 |