JPH0949947A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JPH0949947A
JPH0949947A JP7204622A JP20462295A JPH0949947A JP H0949947 A JPH0949947 A JP H0949947A JP 7204622 A JP7204622 A JP 7204622A JP 20462295 A JP20462295 A JP 20462295A JP H0949947 A JPH0949947 A JP H0949947A
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JP
Japan
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light
lens
aberration
emitted
optical
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JP7204622A
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English (en)
Inventor
英之 ▲桑▼野
Hideyuki Kuwano
Satoshi Aoki
聰 青木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】出射ビーム拡がり角の縦・横比が異なる発光素
子からの出射光を高い結合効率で光ファイバ等に導き、
熱的ストレスが加えられても、光出力の変動が少ない光
モジュールを提供する。 【構成】出射光のビーム拡がり角の縦・横比が異なる発
光素子と、該出射光を平行光にする第1レンズと、該平
行光に対して、ビーム断面の特定方向のみを、拡大また
は縮小するビーム整形素子と、該ビーム整形素子で整形
された光を収差補正する収差補正素子と、収差補正され
た光を集光する第2レンズと、集光された光を入射する
光ファイバとを有した構成にする。また、前記ビーム形
状補正素子、前記収差補正素子、および、前記第2レン
ズを、共通に固定する固定部材を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光モジュールに係わ
り、特に、出射ビーム拡がり角の縦・横比が異なる発光
素子からの出射光を高い結合効率で光ファイバ等に導
き、熱的ストレスが加えられても、光出力の変動が少な
い光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光モジュールは、第1レンズと第
2レンズとの間に、ビーム断面の縦方向、または、横方
向のみを縮小するためのシリンダーレンズを挿入するこ
とが提案されていた。
【0003】このような構成により、ビーム拡がり角の
縦・横比が異なる発光素子から出射した光を、第1レン
ズと第2レンズで、そのビーム断面が楕円または長円形
状となる平行光を、ほぼ真円に矯正していた。そして、
第二レンズの集束光を、光ファイバの入射端面に入射
し、光結合効率を高めていた(特開平5ー333245
号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、光
結合効率を高めるために、第1レンズと第2レンズと間
に、シリンダーレンズを挿入した構成とし、光学的処理
を行なうものであったが、シリンダーレンズを使用して
ビームを縮小することにより、非点収差に起因する損失
が生じる等の欠点があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、出射ビーム拡が
り角の縦・横比が異なる発光素子からの出射光を高い結
合効率で光ファイバ等に導き、熱的ストレスが加えられ
ても、光出力の変動が少ない光モジュールを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するために、以下の手段がある。
【0007】すなわち、出射光のビーム拡がり角の縦・
横比が異なる発光素子と、該出射光を平行光にする第1
レンズと、該平行光に対して、ビーム断面の特定方向の
みを、拡大または縮小するビーム整形素子と、該ビーム
整形素子で整形された光を収差補正する収差補正素子
と、収差補正された光を集光する第2レンズと、集光さ
れた光を入射する光ファイバとを、有する光モジュール
である。
【0008】また、前記ビーム整形素子、前記収差補正
素子、および、前記第2レンズを、共通に固定する固定
部材を設ける。
【0009】なお、前記ビーム整形素子および前記収差
補正素子は、シリンドリカルレンズで構成することが好
ましい。
【0010】
【作用】第1レンズと第2レンズとの間に、ビーム整形
素子、収差補正素子である、シリンドリカルレンズを配
置する。
【0011】第1レンズには、発光素子からの光が入射
され、また、第2レンズで集光される光は、光ファイバ
に入射されるように構成されている。
【0012】発光素子の出射光のビーム拡がり角の縦・
横比が異なる場合、まず、ビーム整形素子により、第1
レンズにより生成された平行光に対して、そのビーム断
面を、例えば、縦方向または横方向のみ、拡大または縮
小して、縦横比の低減や、真円形状生成等のビーム整形
を行なう。
【0013】このような光学的処理により、第2レンズ
の集束光が、光ファイバのモードフィールドとほぼ同一
形状となり、光結合効率が高まる。
【0014】そして、収差補正素子によって、非点収差
等の収差補正を行なう構成にしておくことにより、収差
に起因する損失を低減する。
【0015】さらに、ビーム整形素子、収差補正素子、
第二レンズを、共通に固定部材に固定することにより、
熱的ストレスが発生しても、各光学素子は、一体となっ
て位置変動するため、各光学素子間の相対的位置変動が
小さくなるため、光軸ずれ、焦点ずれ等が低減され、出
力される光パワーの変動が低減される。
【0016】
【実施例】以下、本発明にかかる実施例を、図1を参照
して説明する。
【0017】図1は、一例として、出射ビーム拡がり角
の縦・横比が「4:1」である半導体レーザを搭載した
光モジュールの構成図である。
【0018】半導体レーザ1は、出射ビーム拡がり角の
縦・横比が「4:1」の発光素子である。なお、レーザ
駆動回路や必要な配線は省略している。
【0019】サーミスタ3は、温度を検出する手段であ
り、ステム4の所定の位置に固定されており、ステム4
は、熱電子冷却素子5の冷却面に固定され、ステム4と
一体になった熱電子冷却素子5は、ケース6の底面に固
定されている。
【0020】熱電子冷却素子5としては、例えば、ペル
チェ素子が採用される。
【0021】サーミスタ3で検出した温度に応じて、熱
電子冷却素子5を制御する制御回路が設けられた構成に
なっているが、このような技術は公知のものでもあり、
本発明の特徴点とも関係ないことから、制御回路や必要
な配線等の図示は省略している。
【0022】第1レンズ2は、半導体レーザ1は、出射
光を平行光する素子であり、ステム4上に配置されてい
る。なお、理想的には、平行光であるが、擬似平行光で
も良い。
【0023】凹シリンドリカルレンズ7は、前記平行光
(または擬似平行光)に対して、ビーム断面の横方向ま
たは縦方向のみを、拡大または縮小する素子である。本
実施例においては、ビーム断面の横方向のみを、2倍に
拡大する機能を有するものとする。
【0024】凸シリンドリカルレンズ8は、非点収差を
補正するための素子であり、その具体的な形状は、収差
の補正に応じて決定すれば良い。
【0025】第2レンズ9は、収差の補正された光を集
光し、光ファイバ12端面に集束光を入射するための素
子である。
【0026】なお、凹シリンドリカルレンズ7、凸シリ
ンドリカルレンズ8、および、第2レンズ9は、低融点
ガラスやAu/Snはんだのような、高強度の接合部材
によって、円筒状の形状を有する支持部材10の所定の
位置に、一体化して固定している。
【0027】また、円筒状支持部材10は、例えば、Y
AGレーザ溶接によって、ケース6に固定している。
【0028】フェルール11が備えられている光ファイ
バ12は、ファイバホルダ13により支持、固定されて
いる。ファイバホルダ13は、円筒状支持部材10の端
部に、Au/Snはんだによって、固定されている。
【0029】次に、本光モジュールの動作について説明
する。
【0030】まず、半導体レーザ1から、縦・横比
「4:1」のビーム拡がり角で出射したレーザ光は、第
一レンズ2により楕円形状の平行光に変換される。
【0031】次に、この平行光は、凹シリンドリカルレ
ンズ7によって、ビーム断面の横方向のみが2倍に拡大
される。
【0032】その後、凸シリンドリカルレンズ8によ
り、非点収差が補正される。
【0033】そして、第二レンズ9によって、収差補正
された光が集光され、光ファイバ12に入射し、光結合
が行なわれる。
【0034】このとき、光ファイバ12の入射端面に集
光されたビーム断面の縦・横比は、「2:1」に整形さ
れる。すなわち、凹シリンドリカルレンズ7は、ビーム
断面の横方向のみを、2倍に拡大する機能を有するた
め、縦・横比「4:1」のビームは、縦・横比「4:1
×2=4:2=2:1」となるように、ビーム整形され
る。
【0035】発明者らの実験によれば、光結合効率とし
て「−1.2(dB)」なる実験値が得られ、ビーム整
形を行わない場合と比較し、光結合効率は、「1.5
(dB)」向上することが分かった。
【0036】また、凹シリンドリカルレンズ7、凸シリ
ンドリカルレンズ8、第2レンズ9を支持部材10に一
体化して固定することにより、熱的ストレスが加えられ
ても、各素子の相対的な位置変動が少なく、光出力の変
動が大幅に低減可能となる。
【0037】発明者らの実験によれば、環境温度を「−
20度から+85度」まで変化させたとき、ファイバか
らの光出力の変化率が「10(%)以下」に抑えらるこ
とが分かった。
【0038】
【発明の効果】以上、本発明によれば、第1レンズと第
2レンズと間に、ビーム形状補正および収差補正用のシ
リンドリカルレンズを設けることにより、光ファイバ等
の他の光導波素子への光結合効率を高めることが可能に
なった。
【0039】また、ビーム形状補正素子、収差補正素
子、および、第2レンズを、共通に固定する固定部材を
設けることにより、熱的ストレスが加えられても、各素
子の相対的な位置変動が少なく、光出力の変動が大幅に
低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる実施例の構成図である。
【符号の説明】
1…半導体レーザ、2…第一レンズ、3…サーミスタ、
4…ステム、5…熱電子冷却素子、6…ケース、7…凹
シリンドリカルレンズ、8…凸シリンドリカルレンズ、
9…第2レンズ、10…円筒状支持部材、11…フェル
ール、12…光ファイバ、13…ファイバホルダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出射光のビーム拡がり角の縦・横比が異な
    る発光素子と、該出射光を平行光にする第1レンズと、
    該平行光に対して、ビーム断面の特定方向のみを、拡大
    または縮小するビーム整形素子と、該ビーム整形素子で
    整形された光を収差補正する収差補正素子と、収差補正
    された光を集光する第2レンズと、集光された光を入射
    する光ファイバとを、有する光モジュール。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記ビーム整形素子お
    よび前記収差補正素子を、シリンドリカルレンズで構成
    したことを特徴とする光モジュール。
  3. 【請求項3】請求項1および2のいずれかにおいて、前
    記ビーム整形素子、前記収差補正素子、および、前記第
    2レンズを、共通に固定する固定部材を設けたことを特
    徴とする光モジュール。
JP7204622A 1995-08-10 1995-08-10 光モジュール Pending JPH0949947A (ja)

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EP96112796A EP0758755A3 (en) 1995-08-10 1996-08-08 Optical coupling system and optical module
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