JPH04284401A - マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ - Google Patents

マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ

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JPH04284401A
JPH04284401A JP7220591A JP7220591A JPH04284401A JP H04284401 A JPH04284401 A JP H04284401A JP 7220591 A JP7220591 A JP 7220591A JP 7220591 A JP7220591 A JP 7220591A JP H04284401 A JPH04284401 A JP H04284401A
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JP
Japan
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rod lens
rod
array
central axis
microlens
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Withdrawn
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JP7220591A
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English (en)
Inventor
Tatsuro Kunikane
国兼 達郎
Takeo Iwama
岩間 武夫
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロレンズ及びマイ
クロレンズアレイに関する。
【0002】光通信又は光伝送の分野においては、光源
として使用される半導体レーザ等の光半導体素子を直接
に或いは間接に変調して、この変調された光を光ファイ
バにより受信側に伝送するようにしている。光半導体素
子と光ファイバを光学的に結合するに際しては、光半導
体素子の出射ビームパラメータと光ファイバの入射ビー
ムパラメータが異なり、光半導体素子と光ファイバを近
接させただけでは高い光結合効率を得ることができない
ので、一般に、光半導体素子から放射された光をレンズ
によりビーム変換して光ファイバに結合するようにして
いる。この種の用途で使用されるレンズにおけるビーム
径は、通常1mm以下と微小であるので、この種のレン
ズはマイクロレンズと称される。また、複数の光半導体
素子を備えた光半導体素子アレイと複数の光ファイバを
備えた光ファイバアレイとを光学的に結合するに際して
は、複数のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレ
イが使用される。
【0003】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】マイク
ロレンズの形態の一つにボールレンズ(球レンズ)があ
るが、加工方法、レンズの取扱方法、固定方法等の制限
により小型化が困難であるという問題がある。特に、ボ
ールレンズをアレイ化して使用する場合、レンズ間ピッ
チはボールレンズの径によって制限されるので、例えば
、複数の光ファイバを側面同士接触させてなる光ファイ
バアレイが使用されている場合には、事実上ボールレン
ズからなるマイクロレンズアレイを実現することができ
ない。
【0004】マイクロレンズの従来の他の形態としては
、光ファイバの先端を加熱溶融してレンズ機能を持たせ
たテーパ先球ファイバがある。テーパ先球ファイバは単
一の光ファイバと単一の半導体レーザを光結合する場合
には有効であるが、製造に手間がかかるので、アレイ化
する場合に製造工数が増大するという問題がある。
【0005】このように従来技術による場合、小型化が
困難であり或いは製造が困難であるという問題があった
。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、小型化が容易でしかも製造が容易なマイクロ
レンズ又はマイクロレンズアレイを提供することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロレンズ
は、円柱形状を有する第1ロッドレンズと、円柱形状を
有しその中心軸が上記第1ロッドレンズの中心軸と平行
になるように設けられた第2ロッドレンズと、円柱形状
を有しその中心軸が上記第1ロッドレンズの中心軸及び
上記第2ロッドレンズの中心軸を含む平面に垂直で且つ
その円柱表面が上記第1及び第2ロッドレンズの円柱表
面に接触するように設けられた第3ロッドレンズとを備
えて構成される。
【0008】本発明のマイクロレンズアレイは、円柱形
状を有する第1ロッドレンズと、円柱形状を有しその中
心軸が上記第1ロッドレンズの中心軸と平行になるよう
に設けられた第2ロッドレンズと、円柱形状を有しその
中心軸が上記第1ロッドレンズの中心軸及び上記第2ロ
ッドレンズの中心軸を含む平面に垂直で且つその円柱表
面が上記第1及び第2ロッドレンズの円柱表面に接触す
るように設けられた同一径の複数のロッドレンズからな
る第3ロッドレンズアレイとを備えて構成される。
【0009】本発明の他のマイクロレンズアレイは、円
柱形状を有しその中心軸が同一平面上に位置し且つ互い
に平行になるように設けられた同一径の複数のロッドレ
ンズからなる第1ロッドレンズアレイと、円柱形状を有
しその中心軸が同一平面上に位置し且つ該中心軸が上記
第1ロッドレンズアレイの各ロッドレンズの中心軸と平
行になるように設けられた同一径の複数のロッドレンズ
からなる第2ロッドレンズアレイと、円柱形状を有しそ
の中心軸が上記第1ロッドレンズアレイのロッドレンズ
の中心軸と該ロッドレンズに対応する上記第2ロッドレ
ンズアレイのロッドレンズの中心軸とを含む平面に垂直
で且つその円柱表面が上記第1及び第2ロッドレンズア
レイの各ロッドレンズの円柱表面に接触するように設け
られた同一径の複数のロッドレンズからなる第3ロッド
レンズアレイとを備えて構成される。
【0010】
【作用】本発明のマイクロレンズにおいては、第1ロッ
ドレンズ及び第2ロッドレンズは平行であり、また、第
3ロッドレンズの中心軸は第1ロッドレンズの中心軸及
び第2ロッドレンズの中心軸を含む平面に垂直で且つ第
3ロッドレンズの円柱表面は第1及び第2ロッドレンズ
の円柱表面に接触している、つまり第3ロッドレンズは
第1及び第2ロッドレンズにより挟まれた形で保持され
ているので、第1、第2及び第3ロッドレンズの中心軸
に垂直な方向に光路(光軸)を設定して光半導体素子と
光ファイバを光学的に結合することができる。
【0011】また、本発明のマイクロレンズの構成要素
である第1、第2及び第3ロッドレンズはそれぞれ円柱
形状を有しているので、その微細化は容易であり、従っ
て、小型なマイクロレンズを容易に製造することができ
る。
【0012】本発明のマイクロレンズアレイにあっては
、本発明のマイクロレンズと同じように光路を設定して
、複数の光半導体素子と複数の光ファイバを光学的に結
合することができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【0014】図1は本発明のマイクロレンズの実施例を
示す光源モジュールの光結合部の斜視図である。1は半
導体レーザ及び発光ダイオード等からなる光半導体素子
4側に設けられた円柱形状の第1ロッドレンズである。 2は光結合用の光ファイバ5側に設けられた円柱形状の
第2ロッドレンズであり、その中心軸は第1ロッドレン
ズ1の中心軸と平行である。3は第1ロッドレンズ1と
第2ロッドレンズ2により挟まれた形で保持された円柱
形状の第3ロッドレンズであり、その中心軸は第1ロッ
ドレンズ1の中心軸及び第2ロッドレンズ2の中心軸を
含む平面に垂直である。第3ロッドレンズ3の円柱表面
は第1及び第2ロッドレンズ1,2の円柱表面に接触し
ている。
【0015】第1、第2及び第3ロッドレンズ1,2,
3は均一な屈折率の材質から形成されても良いが、円柱
の半径方向に屈折率分布を有していても良い。この実施
例では、各ロッドレンズとしては、直径が125μmの
光ファイバが用いられている。
【0016】尚、以下の説明では、第1及び第2ロッド
レンズ1,2の中心軸に平行なx軸と、第3ロッドレン
ズ3の中心軸に平行なz軸と、x,z軸に垂直なy軸と
からなる直交3次元座標系を使用する。
【0017】本実施例のマイクロレンズの構成によると
、第1、第2及び第3ロッドレンズ1,2,3の中心軸
と垂直な即ちy軸と平行な光軸を設定して、光半導体素
子4と光ファイバ5を光学的に結合することができる。
【0018】図2は図1に示されたマイクロレンズの集
束作用を説明するための図であり、(A)は図1の光結
合部をx軸方向に見た図、(B)は同光結合部をz軸方
向に見た図である。光半導体素子4から放射された光を
x軸方向に見たとき、この光は、図2(A)に示すよう
に、第1ロッドレンズ1により概略平行ビーム化され、
第3ロッドレンズ3を通過して、第2ロッドレンズ2に
より集束されて光ファイバ5にそのコア端面から入射す
る。また、光半導体素子4から放射された光をz軸方向
に見たとき、この光は、図2(B)に示すように、第1
ロッドレンズ1を通過した後第3ロッドレンズ3により
集束され、第2ロッドレンズ2を通過して光ファイバ5
にそのコア端面から入射する。
【0019】光半導体素子4が発光ダイオードである場
合、光半導体素子4と第1ロッドレンズ1間の距離d1
 、第2ロッドレンズ2と光ファイバ5間の距離d2 
はそれぞれ第1及び第2ロッドレンズ1,2の直径の1
/4程度にすることができる。従って、第1及び第2ロ
ッドレンズ1,2として直径が125μmの光ファイバ
が使用されている場合には、d1 =d2 ≒30μm
となる。
【0020】本実施例では、第1、第2及び第3ロッド
レンズ1,2,3は同一の光ファイバから形成されるが
、光半導体素子4として半導体レーザ等の出射ビームが
非対称な光半導体素子が使用されている場合等には、第
1、第2、第3ロッドレンズ1,2,3の直径や屈折率
を異ならせてこれに対処するようにしても良い。
【0021】図3は本発明のマイクロレンズアレイの実
施例を示す光源アレイモジュールの光結合部の斜視図で
ある。このマイクロレンズアレイは、x軸に平行な第1
及び第2ロッドレンズ1,2と、第1及び第2ロッドレ
ンズ1,2間に挟み込まれたz軸に平行な複数の(図示
された例では5本の)第3ロッドレンズ3−1,2,3
,4,5からなる第3ロッドレンズアレイ13とを備え
て構成される。第3ロッドアレイ13の各ロッドレンズ
を第1及び第2ロッドレンズ1,2に接触させるために
、第3ロッドレンズアレイ13の各ロッドレンズは同一
径である。
【0022】15は5本の光ファイバ5−1,2,3,
4,5をこれらの中心軸が同一平面上に位置し且つ互い
に接触するように保持してなる光ファイバアレイである
。14は光ファイバアレイ15のファイバ配列ピッチと
同一のピッチで光半導体素子4−1,2,3,4,5を
配置してなる光半導体素子アレイである。
【0023】この実施例では、第3ロッドレンズアレイ
13の各ロッドレンズを光ファイバアレイ15の光ファ
イバと同一の光ファイバから形成するとともに、第3ロ
ッドレンズアレイ13のロッドレンズが互いに接触する
ように配置することによって、光ファイバアレイ15に
おけるファイバ配列ピッチと第3ロッドレンズアレイ1
3におけるロッドレンズ配列ピッチと光半導体素子アレ
イ14における光半導体素子配列ピッチを一致させてい
る。これにより、対応関係にある光半導体素子と光ファ
イバを高い光結合効率で結合することができる。
【0024】このように本実施例によると、光ファイバ
からなるロッドレンズを所定の位置関係で保持すること
によって、レンズ部が一次元的に配列されるマイクロレ
ンズアレイを容易に製造することができる。また、光フ
ァイバを密着させた構成の光ファイバアレイに対応する
ことができるので、小型な光源アレイモジュールの実現
が可能になる。
【0025】図4は本発明のマイクロレンズアレイの他
の実施例を示す光源アレイモジュールの光結合部の斜視
図である。この実施例では、第3ロッドレンズアレイ1
3を挟むようにそれぞれ5本のロッドレンズからなる第
1及び第2ロッドレンズアレイ11,12を設け、25
個のレンズ部が格子状に配列するマイクロレンズアレイ
を構成している。第1ロッドレンズアレイ11は、中心
軸が同一平面上に位置し且つ互いに平行になるように設
けられた同一径の5本の第1ロッドレンズ1−1,2,
3,4,5からなり、第2ロッドレンズアレイ12は、
中心軸が同一平面上に位置し且つこの中心軸が第1ロッ
ドレンズアレイ11の各ロッドレンズの中心軸と平行に
なるように設けられた同一径の5本の第2ロッドレンズ
2−1,2,3,4,5からなる。
【0026】25は25本の光ファイバをこれらの端面
中心が等間隔の格子状に配列するように設けてなる光フ
ァイバアレイであり、24は光ファイバアレイ25の光
ファイバ端面に対応して25個の光半導体素子が備えら
れた光半導体素子アレイである。
【0027】そしてこの実施例では、各ロッドレンズを
光ファイバアレイ25の光ファイバと同一の光ファイバ
から構成するとともに、各ロッドレンズアレイにおける
隣り合うロッドレンズ同士が接触するようにしている。 これにより、マイクロレンズアレイにおけるレンズ部の
配列ピッチを光ファイバアレイ25及び光半導体素子ア
レイ24における光ファイバ及び光半導体素子の配列ピ
ッチに一致させることができる。
【0028】このように、本実施例によると、光半導体
素子が格子状に二次元的に配列される光半導体素子アレ
イを容易に光ファイバアレイと結合することができる。 また、前実施例におけるのと同様にして、装置の小型化
が可能になる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
製造が容易でしかも小型化が容易なマイクロレンズ、マ
イクロレンズアレイの提供が可能になるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロレンズの実施例を示す光源モ
ジュールの光結合部の斜視図である。
【図2】図1に示されたマイクロレンズにおける集束作
用の説明図である。
【図3】本発明のマイクロレンズアレイの実施例を示す
光源アレイモジュールの光結合部の斜視図である。
【図4】本発明のマイクロレンズアレイの他の実施例を
示す光源アレイモジュールの光結合部の斜視図である。
【符号の説明】
1  第1ロッドレンズ 2  第2ロッドレンズ 3  第3ロッドレンズ 11  第1ロッドレンズアレイ 12  第2ロッドレンズアレイ 13  第3ロッドレンズアレイ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  円柱形状を有する第1ロッドレンズ(
    1) と、円柱形状を有しその中心軸が上記第1ロッド
    レンズ(1) の中心軸と平行になるように設けられた
    第2ロッドレンズ(2) と、円柱形状を有しその中心
    軸が上記第1ロッドレンズ(1) の中心軸及び上記第
    2ロッドレンズ(2) の中心軸を含む平面に垂直で且
    つその円柱表面が上記第1及び第2ロッドレンズ(1,
    2) の円柱表面に接触するように設けられた第3ロッ
    ドレンズ(3) とを備えたことを特徴とするマイクロ
    レンズ。
  2. 【請求項2】  円柱形状を有する第1ロッドレンズ(
    1) と、円柱形状を有しその中心軸が上記第1ロッド
    レンズ(1) の中心軸と平行になるように設けられた
    第2ロッドレンズ(2) と、円柱形状を有しその中心
    軸が上記第1ロッドレンズ(1) の中心軸及び上記第
    2ロッドレンズ(2) の中心軸を含む平面に垂直で且
    つその円柱表面が上記第1及び第2ロッドレンズ(1,
    2) の円柱表面に接触するように設けられた同一径の
    複数のロッドレンズからなる第3ロッドレンズアレイ(
    13)とを備えたことを特徴とするマイクロレンズアレ
    イ。
  3. 【請求項3】  円柱形状を有しその中心軸が同一平面
    上に位置し且つ互いに平行になるように設けられた同一
    径の複数のロッドレンズからなる第1ロッドレンズアレ
    イ(11)と、円柱形状を有しその中心軸が同一平面上
    に位置し且つ該中心軸が上記第1ロッドレンズアレイ(
    11)の各ロッドレンズの中心軸と平行になるように設
    けられた同一径の複数のロッドレンズからなる第2ロッ
    ドレンズアレイ(12)と、円柱形状を有しその中心軸
    が上記第1ロッドレンズアレイ(11)のロッドレンズ
    の中心軸と該ロッドレンズに対応する上記第2ロッドレ
    ンズアレイ(12)のロッドレンズの中心軸とを含む平
    面に垂直で且つその円柱表面が上記第1及び第2ロッド
    レンズアレイ(11,12) の各ロッドレンズの円柱
    表面に接触するように設けられた同一径の複数のロッド
    レンズからなる第3ロッドレンズアレイ(13)とを備
    えたことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
  4. 【請求項4】  ロッドレンズが光ファイバからなるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズ又は請
    求項2若しくは3に記載のマイクロレンズアレイ。
  5. 【請求項5】  ロッドレンズアレイにおける隣り合う
    ロッドレンズ同士が接触していることを特徴とする請求
    項4に記載のマイクロレンズアレイ。
JP7220591A 1991-03-13 1991-03-13 マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ Withdrawn JPH04284401A (ja)

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