JPH0466324B2 - - Google Patents

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JPH0466324B2
JPH0466324B2 JP8053485A JP8053485A JPH0466324B2 JP H0466324 B2 JPH0466324 B2 JP H0466324B2 JP 8053485 A JP8053485 A JP 8053485A JP 8053485 A JP8053485 A JP 8053485A JP H0466324 B2 JPH0466324 B2 JP H0466324B2
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JP
Japan
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optical fiber
semiconductor laser
lens
coupling
axis
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JP8053485A
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JPS61239208A (ja
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Satoshi Ishizuka
Kazuo Toda
Osamu Kato
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光通信等の光信号伝送用の光源とし
て用いられる半導体レーザと光フアイバとの結合
方法に関する。
従来の技術 従来の半導体レーザと光フアイバとの結合装置
は、例えば、特開昭57−211288号公報に示されて
いるように、第3図aのような構成となつてい
る。
すなわち、半導体レーザ1からの出射光は結合
用レンズ2により、光フアイバの入射面5に集光
し、光フアイバのコア4へ導びかれる。一般的
に、半導体レーザを光通信等の光信号伝送系の光
源として用いる場合、半導体レーザからの出射光
の一部が結合系から反射し、半導体レーザに戻る
と、半導体レーザの発振特性の不安定化や雑音増
加をひき起す原因となることが知られている。特
にフアイバ入射面からの反射は戻る割合が多く、
これを解決するために、光フアイバの入射端面5
を、光フアイバの軸に垂直な面に対して斜めと
し、ここでの反射光が半導体レーザの出射点に戻
らないようにするものである。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構成では、第3図bに示す
ように、光フアイバの入射端面5が、光フアイバ
の軸に垂直な面に対して斜めであることから、光
フアイバ内入射光の光軸7は、光フアイバの軸に
対して角度φ′だけ傾き、このため結合効率が悪く
なる。この事は光フアイバが単一モード光フアイ
バの場合より顕著となる。角度φ′は光フアイバの
入射面の光フアイバの軸に垂直な面に対する角度
をφとし、光フアイバのコアの屈折率n1とする
と、スネルの法則により sinφ=n1sin(φ−φ′) ……(1) の関係から φ′=φ−sin-1(sinφ/n1) ……(2) として求められるものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を、余分な光学部品を
一切用いることなく、格別の方法で実現するもの
であり、半導体レーザと光フアイバとの間に結合
用レンズを配置し、前記半導体レーザからの出射
光を前記結合用レンズを介して前記光フアイバに
入射させるに際し、前記光フアイバの入射端面を
前記光フアイバの軸に対して垂直な面から傾斜さ
せ、前記半導体レーザの出射点の位置を、前記光
フアイバの傾斜入射端面の長軸方向に、前記光フ
アイバの入射端面の傾斜角に対応した距離だけ前
記結合用レンズの軸からずらし、前記半導体レー
ザの前記結合用レンズからの出射光を直接前記光
フアイバの入射端面に入射させることにより前記
半導体レーザの前記レンズからの出射光の光軸方
向を前記光フアイバ内において前記光フアイバの
軸方向と一致させる半導体レーザと光フアイバと
の結合を行うものである。
作 用 本発明は上記の方法により、光フアイバ入射端
面を斜めにすることにより生ずる光フアイバの開
口角の非対称性による結合効率の悪化を防止する
作用を有するため、半導体レーザへの反射戻り光
を極力抑え、且つ結合効率の良好な半導体レーザ
と光フアイバとの結合装置が実現できるものであ
る。また、本発明の方法によれば、光フアイバ入
射端面の光フアイバの光軸に垂直な面に対する傾
斜角の大きさ、およびその傾斜方向から半導体レ
ーザの移動方向および移動距離を明確にすること
ができるため、試行錯誤的な作業は不要であり、
作業性の大幅な改善が可能となる。さらに、本発
明は、半導体レーザ、結合用レンズおよび光フア
イバの3要素光部品の位置関係を決定するだけ
で、反射戻り光を抑え、良好な結合効率を得るこ
とが可能であり、かつ構造的複雑さもなく、実用
的にも極めて優位性があり、半導体レーザと結合
レンズ、結合レンズと光フアイバの距離を任意に
最適化しつつ半導体レーザと光フアイバとの良好
な結合が実現できるものである。
実施例 第1図に、本発明の一実施例における半導体レ
ーザと光フアイバとの結合方法を説明するため、
結合用レンズとして集束形ロツドレンズを使用し
た半導体レーザ・光フアイバ結合装置を示す。半
導体レーザ1からの出射光は集束形ロツドレンズ
2により光フアイバの入射面5に集光し、光フア
イバのコア4内へ伝搬するものである。光フアイ
バの入射面5は、ここでの反射光が半導体レーザ
に戻ることを防止するため、光フアイバの軸に垂
直な面に対して角度φの傾斜角を有している。こ
こで、光フアイバ入射端面5を傾斜させることに
より生ずる光フアイバの開口角の非対称性による
結合効率の悪化を生じない状態、すなわち、光フ
アイバ内入射光の光軸7の方向と光フアイバ3の
軸方向とが一致するための光フアイバ入射光の光
軸6が光フアイバ3の軸との成す角θ2について述
べる。
第1図において、光フアイバのコア4の屈折率
をn1とすると、スネルの法則により sin(φ+θ2)=n1sinφ ……(3) の関係から θ2=sin-1(n1sinφ)−φ ……(4) として求められるものである。また、このθ2は、
集束形ロツドレンズ2からの出射光の光軸が、レ
ンズの軸との成す角度に等しいため、半導体レー
ザからの出射光の光軸の集束形ロツドレンズ入射
面での位置、すなわち、半導体レーザ1の出射点
のレンズ軸からの距離r1の大きさにより決定され
るものである。
以下に、上式のθ2を満足するr1について述べ
る。
集束形ロツドレンズにおいて、レンズ入射面に
おける光線のレンズ軸からの距離をr1、レンズ軸
に対する入射角度をθ1とし、また、レンズ出射面
における光線のレンズ軸からの距離をr2、レンズ
軸に対する出射角度をθ2とすると の関係がある。ここで√は、集束形ロツドレン
ズの屈折率分布定数、n0は、レンズ軸上の屈折
率、Zは集束形ロツドレンズの長さである。ま
た、第1図の場合、θ1=0である。式(5)及び式(4)
より となる。すなわち、光フアイバ入射端面の斜め角
φに対応して、光フアイバの斜め入射端面の長軸
方向に式(6)を満足する距離r1だけレンズ軸から離
れた位置に半導体レーザの出射点を配置し、良好
な結合効率を得るものである。
例えば、長さ3.8mm、軸上の屈折率1.592、屈折
率分布定数0.327集束形ロツドレンズを使用し、
光フアイバ入射端面の光フアイバ軸に垂直な面に
対する斜め角を8°とし、光フアイバのコアの屈折
率を1.462とすると、式(6)より、光フアイバの斜
め入射端面の長軸方向にレンズ軸より約125μm離
れた位置に半導体レーザの出射点を配置するもの
である。
第2図に、結合用レンズとして、先球自己集束
形レンズを使用した第2の実施例について示す。
第1図とほぼ同様に、半導体レーザ1からの出射
光を、入射面が曲率半径Rを有する先球集束形ロ
ツドレンズにより光フアイバの入射面5に集光す
るものである。先球集束形ロツドレンズの場合、
第1図と同様に、レンズ入射面における光線のレ
ンズ軸からの距離をr1、レンズ軸に対する入射角
度をθ1、レンズ出射面における光線のレンズ軸か
らの距離をr2、レンズ軸に対する出射角度をθ2
すると、これらの関係式は、曲率半径Rを有する
球状界面の光線行列と集束形ロツドレンズ部での
光線行列との積で表わされ、次のようになる。
式(7)において、θ1=0とし、式(4)とからr1は、 として求められるものである。
例えば、長さ3.0mm、軸上の屈折率1.636、先球
の曲率半径2.0mm、屈折率分布定数0.412の先球集
束形ロツドレンズを使用し、光フアイバは、第1
図と同様に入射端面の斜め角を8°とし、コアの屈
折率を1.462とすると、式(8)より、r1は88.4μmと
なる。
となる。
また、本実施例によれば、余分な光学部品を何
等必要としないため、作業性、経済性が極めて良
いと共に、レーザと結合レンズ、レンズと光フア
イバ間の間隔も試行錯誤的な作業をする事なく、
迅速に最適化できる。また従来数十分間かかつて
いたレーザと結合レンズとの位置調整を本実施例
では数分程度で行うことが出来、結合効率、反射
戻り光に対しても容易に最適化を行うことができ
る。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、光フ
アイバ入射端面を光フアイバの光軸に垂直な面に
対して傾斜させることによつて生ずる光フアイバ
の開口角の非対象性による結合効率の悪化を防止
することが可能であり、半導体レーザへの反射戻
り光を極力抑え、且つ結合効率の良好な半導体レ
ーザと光フアイバとの結合装置が実現でき、また
光フアイバ入射端面の光フアイバの光軸に垂直な
面に対する傾斜角の大きさ、およびその傾斜方向
から半導体レーザを移動方向および移動距離をあ
らかじめ明確に決定することができるため、試行
錯誤的な作業は不要であり、作業性の大幅な改善
が可能となる。さらに本発明は、半導体レーザ、
結合用レンズおよび光フアイバの3要素の光部品
の位置関係を決定するだけで、反射戻り光を抑
え、良好な結合効率を得ることが可能であり、か
つ構造的複雑さもなく、実用的にも極めて優位性
があり、半導体レーザと結合レンズ、結合レンズ
と光フアイバの距離を任意に最適化しつつ半導体
レーザと光フアイバとの良好な結合が実現できる
ものである。
また、本発明によれば、余分な光学部品を何ら
必要としないため、作業性、経済性が極めて良い
とともに、レーザと結合レンズ、レンズと光フア
イバ間の間隔も任意に最適化でき、結合効率、反
射戻り光に対しても容易に最適化を行うことが可
能となる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、光フ
アイバ入射端面を光フアイバの軸に垂直な面に対
して傾斜させることによつて生ずる光フアイバの
開口角の非対称性による結合効率の悪化を防止す
ることが可能であり、半導体レーザへの反射戻り
光を極力抑え、且つ結合効率の良好な半導体レー
ザと光フアイバとの結合装置が実現でき、また、
光フアイバ入射端面の光フアイバの光軸に垂直な
面に対する傾斜角の大きさ、およびその傾斜方向
から半導体レーザの移動方向および移動距離を明
確にすることができるため、試行錯誤的な作業は
不要であり、作業性の大幅な改善が可能となる。
さらに、本発明は、半導体レーザ、結合用レンズ
および光フアイバの3要素光部品の位置関係を決
定するだけで、反射戻り光を抑え、良好な結合効
率を得ることが可能であり、かつ構造的複雑さも
なく、実用的にも極めて優位性があり、半導体レ
ーザと結合レンズ、結合レンズと光フアイバの距
離を任意に最適化しつつ半導体レーザと光フアイ
バとの良好な結合が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザと光フアイバと
の結合方法を説明するための図、第2図は本発明
の他の実施例方法を説明するための図、第3図は
従来の半導体レーザと光フアイバとの結合方法を
説明するための図である。 1……半導体レーザ、2……結合用レンズ、3
……光フアイバ、4……光フアイバのコア、5…
…光フアイバの入射面、6……光フアイバ入射光
の光軸、7……光フアイバ内入射光の光軸。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体レーザと、コアの屈折率がn1である光
    フアイバとの間に結合用レンズを配置し、前記半
    導体レーザからの出射光を前記結合用レンズを介
    して前記光フアイバに結合するに際し、前記光フ
    アイバの入射端面を前記光フアイバの光軸に対し
    て垂直な面から角度φ傾斜させ、かつ、前記結合
    用レンズからの出射光の光軸と前記光フアイバの
    光軸との成す角度θ2が、 θ2=sin-1(n1sinφ)−φ となるように、前記半導体レーザの出射点の位置
    を結合用レンズからずらすべき距離r1をあらかじ
    め決定し、前記半導体レーザの出射点の位置を、
    前記光フアイバの入射端面の長軸方向に、前記距
    離r1だけ前記結合用レンズの光軸からずらして配
    置することを特徴とする、半導体レーザと光フア
    イバとの結合方法。
JP60080534A 1985-04-16 1985-04-16 半導体レ−ザと光フアイバとの結合方法 Granted JPS61239208A (ja)

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JP60080534A JPS61239208A (ja) 1985-04-16 1985-04-16 半導体レ−ザと光フアイバとの結合方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE68919327T2 (de) * 1988-03-02 1995-04-27 Fujitsu Ltd Halbleiterlasermodul und methode zu seiner justierung.
JPH07119857B2 (ja) * 1988-03-02 1995-12-20 富士通株式会社 半導体レーザモジュール及びその位置合わせ方法
JPH0455007U (ja) * 1990-09-18 1992-05-12

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