JPH11218641A - レンズ付き光ファイバとレーザモジュール - Google Patents
レンズ付き光ファイバとレーザモジュールInfo
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- JPH11218641A JPH11218641A JP10023525A JP2352598A JPH11218641A JP H11218641 A JPH11218641 A JP H11218641A JP 10023525 A JP10023525 A JP 10023525A JP 2352598 A JP2352598 A JP 2352598A JP H11218641 A JPH11218641 A JP H11218641A
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- fiber
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- 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
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4206—Optical features
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作動距離が大きく結合効率の高いレンズ付き
光ファイバとレーザモジュールを提供する。 【解決手段】 コアとクラッドとを有する単一モード光
ファイバ31の一端に、コアとクラッドとを有する第１及
び第２の光ファイバ32,33が当該順に接続され、第１の
光ファイバ32は、コア32ａが第１の二乗形屈折率分布を
有すると共に、コア内を伝搬する光線の蛇行周期の略１
／４の長さあるいはその奇数倍の長さを有し、第２の光
ファイバ33は、コア33ａが第２の二乗形屈折率分布を有
し、第１の光ファイバと蛇行周期が異なるレンズ付き光
ファイバ30と半導体レーザモジュール10。 【効果】 作動距離を大きく保ちつつ、結合損失を低減
させることが可能な結合系が提供できる。構成部品が全
てファイバ形状をしており、全体が小型で軽量であるほ
か、作製が簡単で大量生産が可能である。
光ファイバとレーザモジュールを提供する。 【解決手段】 コアとクラッドとを有する単一モード光
ファイバ31の一端に、コアとクラッドとを有する第１及
び第２の光ファイバ32,33が当該順に接続され、第１の
光ファイバ32は、コア32ａが第１の二乗形屈折率分布を
有すると共に、コア内を伝搬する光線の蛇行周期の略１
／４の長さあるいはその奇数倍の長さを有し、第２の光
ファイバ33は、コア33ａが第２の二乗形屈折率分布を有
し、第１の光ファイバと蛇行周期が異なるレンズ付き光
ファイバ30と半導体レーザモジュール10。 【効果】 作動距離を大きく保ちつつ、結合損失を低減
させることが可能な結合系が提供できる。構成部品が全
てファイバ形状をしており、全体が小型で軽量であるほ
か、作製が簡単で大量生産が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信やセン
サ分野において使用される光回路素子に関し、特に半導
体レーザと高効率で結合されるレンズ付き光ファイバと
レーザモジュールに関する。
サ分野において使用される光回路素子に関し、特に半導
体レーザと高効率で結合されるレンズ付き光ファイバと
レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザと光ファイバとを高効率で
結合する技術は、光通信においては最も重要な技術の一
つである。例えば、従来から球レンズや非球面レンズな
どのレンズを用いる方法や、光ファイバ先端を球面に形
成した先球ファイバによる方法などが用いられている。
結合する技術は、光通信においては最も重要な技術の一
つである。例えば、従来から球レンズや非球面レンズな
どのレンズを用いる方法や、光ファイバ先端を球面に形
成した先球ファイバによる方法などが用いられている。
【０００３】レンズを用いる方法は、結合効率を比較的
高くとれる特長がある半面、半導体レーザ，レンズ，光
ファイバ相互間の軸合わせが繁雑になるうえ、結合系全
体が大きくなる欠点がある。また、レンズの寸法が大き
く配置スペースを取られるために、複数の半導体レーザ
や複数の光ファイバが短い間隔で並んでいる半導体レー
ザアレイと光ファイバアレイとの結合には使用すること
ができない。
高くとれる特長がある半面、半導体レーザ，レンズ，光
ファイバ相互間の軸合わせが繁雑になるうえ、結合系全
体が大きくなる欠点がある。また、レンズの寸法が大き
く配置スペースを取られるために、複数の半導体レーザ
や複数の光ファイバが短い間隔で並んでいる半導体レー
ザアレイと光ファイバアレイとの結合には使用すること
ができない。
【０００４】一方、先球ファイバによる方法は、小型で
あるために半導体レーザアレイと光ファイバアレイとの
結合が可能である。この先球ファイバの最も単純な構造
は、図８に示す先球ファイバ１のように、コア１ａとク
ラッド１ｂとを有する単一モード光ファイバの先端に半
球状のレンズ部１ｃを一体形成したものである。先球フ
ァイバ１を半導体レーザと結合するとき、先球ファイバ
１と半導体レーザとの結合効率を極端に低下させないた
めには、レンズ部１ｃの曲率半径及びレンズ部１ｃと半
導体レーザの端面との間の距離、即ち、作動距離を先球
ファイバ１のコア径程度の１０μm前後にしなければな
らない。このため、先球ファイバ１を半導体レーザと結
合した結合系を組み立てる際に、半導体レーザと先球フ
ァイバ１とが衝突して、使用不能になる欠点があった。
あるために半導体レーザアレイと光ファイバアレイとの
結合が可能である。この先球ファイバの最も単純な構造
は、図８に示す先球ファイバ１のように、コア１ａとク
ラッド１ｂとを有する単一モード光ファイバの先端に半
球状のレンズ部１ｃを一体形成したものである。先球フ
ァイバ１を半導体レーザと結合するとき、先球ファイバ
１と半導体レーザとの結合効率を極端に低下させないた
めには、レンズ部１ｃの曲率半径及びレンズ部１ｃと半
導体レーザの端面との間の距離、即ち、作動距離を先球
ファイバ１のコア径程度の１０μm前後にしなければな
らない。このため、先球ファイバ１を半導体レーザと結
合した結合系を組み立てる際に、半導体レーザと先球フ
ァイバ１とが衝突して、使用不能になる欠点があった。
【０００５】ところで、先球ファイバの作動距離を大き
くする手段が、既にいくつか提案されている。例えば、
単一モード光ファイバの先端に、屈折率が一様で先端が
球面のコアレスファイバを接続し、一体化した光ファイ
バが知られている。この光ファイバによれば、作動距離
を１００μm以上にでき、レーザとファイバとの衝突を
避けることができる。
くする手段が、既にいくつか提案されている。例えば、
単一モード光ファイバの先端に、屈折率が一様で先端が
球面のコアレスファイバを接続し、一体化した光ファイ
バが知られている。この光ファイバによれば、作動距離
を１００μm以上にでき、レーザとファイバとの衝突を
避けることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、単一モード
光ファイバの先端にコアレスファイバを接続した構造の
光ファイバは、コアレスファイバの先端が球面であるた
めに、球面収差によって結合効率の低下が生じるという
問題がある。即ち、レーザ端面から出射した光線はその
出射角により、単一モード光ファイバ端面に異なった位
置及び角度で到達する。このため、光線によってはコア
から外れたり、あるいはコアに達しても、コアへの入射
角が臨界角以上となって単一モード光ファイバを伝搬す
る光線にならず、結合損失が低下する。例えば、標準的
な半導体レーザを用いたときの結合損失は６ｄＢ前後あ
る。
光ファイバの先端にコアレスファイバを接続した構造の
光ファイバは、コアレスファイバの先端が球面であるた
めに、球面収差によって結合効率の低下が生じるという
問題がある。即ち、レーザ端面から出射した光線はその
出射角により、単一モード光ファイバ端面に異なった位
置及び角度で到達する。このため、光線によってはコア
から外れたり、あるいはコアに達しても、コアへの入射
角が臨界角以上となって単一モード光ファイバを伝搬す
る光線にならず、結合損失が低下する。例えば、標準的
な半導体レーザを用いたときの結合損失は６ｄＢ前後あ
る。
【０００７】上記の問題を解決するために、コアとクラ
ッドとを有する単一モード光ファイバの一端とコアレス
ファイバの他端とを伝搬光の蛇行周期の１／４の長さあ
るいはその奇数倍の長さの二乗形屈折率分布を有する二
乗形ファイバで接続したレンズ付きファイバ（特開平８
−２９２３４１号公報参照）が提案されている。また、
作製を簡略化した前記レンズ付きファイバの簡易形とし
て、図９に示すレンズ付きファイバ５が提案されてい
る。レンズ付きファイバ５は、コア６ａとクラッド６ｂ
とを有する単一モード光ファイバ６に、伝搬光の蛇行周
期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長さの二乗形屈
折率分布を有する二乗形ファイバ７を接続したものであ
る。ここで、二乗形ファイバ７は、コア７ａとクラッド
７ｂとを有し、先端が半球状に形成されている。
ッドとを有する単一モード光ファイバの一端とコアレス
ファイバの他端とを伝搬光の蛇行周期の１／４の長さあ
るいはその奇数倍の長さの二乗形屈折率分布を有する二
乗形ファイバで接続したレンズ付きファイバ（特開平８
−２９２３４１号公報参照）が提案されている。また、
作製を簡略化した前記レンズ付きファイバの簡易形とし
て、図９に示すレンズ付きファイバ５が提案されてい
る。レンズ付きファイバ５は、コア６ａとクラッド６ｂ
とを有する単一モード光ファイバ６に、伝搬光の蛇行周
期の１／４の長さあるいはその奇数倍の長さの二乗形屈
折率分布を有する二乗形ファイバ７を接続したものであ
る。ここで、二乗形ファイバ７は、コア７ａとクラッド
７ｂとを有し、先端が半球状に形成されている。
【０００８】上記した２種類の光ファイバを使用する
と、半導体レーザと結合したときの結合損失が４ｄＢ前
後まで低減されたが、実用上要求される結合損失（３ｄ
Ｂ以下）を満足するものではなかった。一般に、半導体
レーザと光ファイバとの結合損失は、小さければ小さい
ほど光通信システムが高性能になり、システムの構築も
容易になる。
と、半導体レーザと結合したときの結合損失が４ｄＢ前
後まで低減されたが、実用上要求される結合損失（３ｄ
Ｂ以下）を満足するものではなかった。一般に、半導体
レーザと光ファイバとの結合損失は、小さければ小さい
ほど光通信システムが高性能になり、システムの構築も
容易になる。
【０００９】しかしながら、作動距離を大きく保ちつ
つ、より低い結合損失を実現するという２つの要求を同
時に満足することは、図９に示したレンズ付きファイバ
５を含め、従来のレンズ付き光ファイバに関する技術で
は不可能であった。本発明は上記の点に鑑みてなされた
もので、作動距離を大きく保ちつつ、結合損失を低減さ
せることが可能なレンズ付き光ファイバとレーザモジュ
ールを提供することを目的とする。
つ、より低い結合損失を実現するという２つの要求を同
時に満足することは、図９に示したレンズ付きファイバ
５を含め、従来のレンズ付き光ファイバに関する技術で
は不可能であった。本発明は上記の点に鑑みてなされた
もので、作動距離を大きく保ちつつ、結合損失を低減さ
せることが可能なレンズ付き光ファイバとレーザモジュ
ールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは図９に示す従来のレンズ付きファイバ
５における集光特性を幾何光学的手法により解析した。
図１０は、半導体レーザからそれぞれ出射角θ1＝１０
°，θ2＝１５°，θ3＝２０°で出射した光線が、二乗
形ファイバ７内を伝搬する際の軌跡を求めたもので、縦
軸がファイバ軸からの位置（μｍ）、横軸が二乗形ファ
イバ７に入射した位置からの伝搬距離（μｍ）である。
図１０においては、二乗形ファイバ７における先端の曲
率半径を７５μm、作動距離を５０μmと仮定し、また二
乗形ファイバ７の比屈折率差をΔ、コア半径をａとし、
集束特性に係わるパラメータＡｇをＡｇ＝ａ／（２Δ）
1/2と定義したときのパラメータＡｇが２００μmの場合
を示している。
め、本発明者らは図９に示す従来のレンズ付きファイバ
５における集光特性を幾何光学的手法により解析した。
図１０は、半導体レーザからそれぞれ出射角θ1＝１０
°，θ2＝１５°，θ3＝２０°で出射した光線が、二乗
形ファイバ７内を伝搬する際の軌跡を求めたもので、縦
軸がファイバ軸からの位置（μｍ）、横軸が二乗形ファ
イバ７に入射した位置からの伝搬距離（μｍ）である。
図１０においては、二乗形ファイバ７における先端の曲
率半径を７５μm、作動距離を５０μmと仮定し、また二
乗形ファイバ７の比屈折率差をΔ、コア半径をａとし、
集束特性に係わるパラメータＡｇをＡｇ＝ａ／（２Δ）
1/2と定義したときのパラメータＡｇが２００μmの場合
を示している。
【００１１】半導体レーザから出射した光線は、二乗形
ファイバ７に入射後、次第にファイバ軸とのなす傾き
（微分値）が小さくなり、伝搬距離が２００μm付近で
ファイバ軸に平行になる。光線は、その後、徐々に集光
され、伝搬距離５００μm付近で最もよく集光されてい
る。二乗形ファイバ７の伝搬距離５００μmの位置にお
いて、ファイバ軸から半径方向に測定した光線の入射位
置ｈ及びファイバ軸となす入射角φ（度）の関係を、半
導体レーザからの出射角を１度ごとに変えて調べて白丸
印（○）で示したものが図１１である。中央の黒丸印
（●）がファイバ軸上の光線である。
ファイバ７に入射後、次第にファイバ軸とのなす傾き
（微分値）が小さくなり、伝搬距離が２００μm付近で
ファイバ軸に平行になる。光線は、その後、徐々に集光
され、伝搬距離５００μm付近で最もよく集光されてい
る。二乗形ファイバ７の伝搬距離５００μmの位置にお
いて、ファイバ軸から半径方向に測定した光線の入射位
置ｈ及びファイバ軸となす入射角φ（度）の関係を、半
導体レーザからの出射角を１度ごとに変えて調べて白丸
印（○）で示したものが図１１である。中央の黒丸印
（●）がファイバ軸上の光線である。
【００１２】図１１から明らかなように、二乗形ファイ
バ７に入射した光線は、出射角が大きくなるにつれてＳ
字を横長にした形で左右に曲線を描いて変化する。従っ
て、単一モード光ファイバに結合可能な光線は、開口及
び開口数に対応する図１１に横長の長方形で示した範囲
内になければならない。この逆に、ファイバ軸上の光線
である中央の黒丸印（●）から数えて９番目、即ち、半
導体レーザからの出射角が９°を超える光線はこの長方
形の外に出てしまい、単一モード光ファイバに結合でき
ない。これが結合損失を十分低減できないことの原因と
なっている。
バ７に入射した光線は、出射角が大きくなるにつれてＳ
字を横長にした形で左右に曲線を描いて変化する。従っ
て、単一モード光ファイバに結合可能な光線は、開口及
び開口数に対応する図１１に横長の長方形で示した範囲
内になければならない。この逆に、ファイバ軸上の光線
である中央の黒丸印（●）から数えて９番目、即ち、半
導体レーザからの出射角が９°を超える光線はこの長方
形の外に出てしまい、単一モード光ファイバに結合でき
ない。これが結合損失を十分低減できないことの原因と
なっている。
【００１３】従って、何らかの方法でこれらの光線のフ
ァイバ軸となす入射角φを小さくできれば、結合損失を
さらに低減化できるはずである。そこで、本発明者ら
は、図１０に示す光線の軌跡の特徴、すなわち伝搬距離
が２００μm付近で光線がファイバ軸に平行になること
に着目した。即ち、この位置から単一モード光ファイバ
６側に、より長い集光距離特性をもつ他の二乗形光ファ
イバを接続すれば、その集光点における光線とファイバ
軸とがなす入射角φ（度）を小さくできるはずである。
このとき、より長い集光距離特性をもつ他の二乗形光フ
ァイバの長さは光線の蛇行周期の約１／４あるいはその
奇数倍前後が適当である。蛇行周期の１／４長は、Ａｇ
を用いて表せば、πＡｇ／２で与えられる。
ァイバ軸となす入射角φを小さくできれば、結合損失を
さらに低減化できるはずである。そこで、本発明者ら
は、図１０に示す光線の軌跡の特徴、すなわち伝搬距離
が２００μm付近で光線がファイバ軸に平行になること
に着目した。即ち、この位置から単一モード光ファイバ
６側に、より長い集光距離特性をもつ他の二乗形光ファ
イバを接続すれば、その集光点における光線とファイバ
軸とがなす入射角φ（度）を小さくできるはずである。
このとき、より長い集光距離特性をもつ他の二乗形光フ
ァイバの長さは光線の蛇行周期の約１／４あるいはその
奇数倍前後が適当である。蛇行周期の１／４長は、Ａｇ
を用いて表せば、πＡｇ／２で与えられる。
【００１４】本発明のレンズ付き光ファイバとレーザモ
ジュールは、上記した従来のレンズ付き光ファイバに関
する集光特性の幾何光学的解析結果に基づいて創作され
たもので、レンズ付き光ファイバは、コアとクラッドと
を有する単一モード光ファイバの一端に、コアとクラッ
ドとを有する第１及び第２の光ファイバが当該順に接続
され、前記第１の光ファイバは、前記コアが第１の二乗
形屈折率分布を有すると共に、当該コア内を伝搬する光
線の蛇行周期の略１／４の長さあるいはその奇数倍の長
さを有し、前記第２の光ファイバは、前記コアが第２の
二乗形屈折率分布を有し、前記第１の光ファイバと蛇行
周期が異なる構成としたのである。
ジュールは、上記した従来のレンズ付き光ファイバに関
する集光特性の幾何光学的解析結果に基づいて創作され
たもので、レンズ付き光ファイバは、コアとクラッドと
を有する単一モード光ファイバの一端に、コアとクラッ
ドとを有する第１及び第２の光ファイバが当該順に接続
され、前記第１の光ファイバは、前記コアが第１の二乗
形屈折率分布を有すると共に、当該コア内を伝搬する光
線の蛇行周期の略１／４の長さあるいはその奇数倍の長
さを有し、前記第２の光ファイバは、前記コアが第２の
二乗形屈折率分布を有し、前記第１の光ファイバと蛇行
周期が異なる構成としたのである。
【００１５】好ましくは、前記第２の光ファイバは、先
端を凸曲面に成形する。また好ましくは、前記第２の光
ファイバに、先端が凸曲面をなし、コアのない等方性の
コアレスファイバを接続する。一方、本発明のレーザモ
ジュールは、請求項１のレンズ付き光ファイバとレーザ
光源とが、前記第２の光ファイバと前記レーザ光源との
間に所定の作動距離をおいて対向配置されている構成と
したものである。
端を凸曲面に成形する。また好ましくは、前記第２の光
ファイバに、先端が凸曲面をなし、コアのない等方性の
コアレスファイバを接続する。一方、本発明のレーザモ
ジュールは、請求項１のレンズ付き光ファイバとレーザ
光源とが、前記第２の光ファイバと前記レーザ光源との
間に所定の作動距離をおいて対向配置されている構成と
したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレンズ付き光ファ
イバとレーザモジュールに係る一実施形態を図１乃至図
７に基づいて詳細に説明する。半導体レーザモジュール
１０は、図１に示すように、半導体レーザ２０とレンズ
付き光ファイバ３０とが５０μｍ程度の作動距離をおい
て対向配置されている。
イバとレーザモジュールに係る一実施形態を図１乃至図
７に基づいて詳細に説明する。半導体レーザモジュール
１０は、図１に示すように、半導体レーザ２０とレンズ
付き光ファイバ３０とが５０μｍ程度の作動距離をおい
て対向配置されている。
【００１７】半導体レーザ２０は、ピーク発振波長１３
３０ｎｍ，動作電流１６ｍＡ，動作電圧1.０Ｖ，水平方
向放射半値全角２０°，垂直方向放射半値全角２５°で
ある。レンズ付き光ファイバ３０は、コア３１ａとクラ
ッド３１ｂとを有する単一モードファイバ３１の一端
に、第１ファイバ３２及び第２ファイバ３３が当該順に
接続されている。
３０ｎｍ，動作電流１６ｍＡ，動作電圧1.０Ｖ，水平方
向放射半値全角２０°，垂直方向放射半値全角２５°で
ある。レンズ付き光ファイバ３０は、コア３１ａとクラ
ッド３１ｂとを有する単一モードファイバ３１の一端
に、第１ファイバ３２及び第２ファイバ３３が当該順に
接続されている。
【００１８】第１ファイバ３２は、コア３２ａとクラッ
ド３２ｂを有し、コア３２ａ内を伝搬する光線の蛇行周
期の略１／４の長さ（＝７８５μｍ）あるいはその奇数
倍に相当する長さの第１の二乗形屈折率分布を有する光
ファイバで、パラメータＡｇ＝５００μmである。第２
ファイバ３３は、コア３３ａとクラッド３３ｂを有し、
長さ２００μmの二乗形屈折率分布を有する光ファイバ
で、パラメータＡｇ＝２００μmである。第２ファイバ
３３は、コア３３ａ内を伝搬する光の蛇行周期が第１フ
ァイバ３２と異なっている。
ド３２ｂを有し、コア３２ａ内を伝搬する光線の蛇行周
期の略１／４の長さ（＝７８５μｍ）あるいはその奇数
倍に相当する長さの第１の二乗形屈折率分布を有する光
ファイバで、パラメータＡｇ＝５００μmである。第２
ファイバ３３は、コア３３ａとクラッド３３ｂを有し、
長さ２００μmの二乗形屈折率分布を有する光ファイバ
で、パラメータＡｇ＝２００μmである。第２ファイバ
３３は、コア３３ａ内を伝搬する光の蛇行周期が第１フ
ァイバ３２と異なっている。
【００１９】上記のように構成されるレンズ付き光ファ
イバ３０は、以下のようにして製造される。先ず、図２
（ａ）に示す単一モードファイバ３１の一端に二乗形屈
折率分布を有する第１ファイバ３２を融着接続器を用い
て融着接続し、その後第１ファイバ３２をコア３２ａ内
を伝搬する光の蛇行周期の１／４周期長で切断する（図
２（ｂ））。
イバ３０は、以下のようにして製造される。先ず、図２
（ａ）に示す単一モードファイバ３１の一端に二乗形屈
折率分布を有する第１ファイバ３２を融着接続器を用い
て融着接続し、その後第１ファイバ３２をコア３２ａ内
を伝搬する光の蛇行周期の１／４周期長で切断する（図
２（ｂ））。
【００２０】次に、第１ファイバ３２と異なる二乗形屈
折率分布を有し、蛇行周期、従って異なるパラメータＡ
ｇを有する第２ファイバ３３を第１ファイバ３２に対し
て同様に接続し、適当な長さで切断してレンズ付き光フ
ァイバ３０が得られる（図２（ｃ））。このとき、第２
ファイバ３３は、先端を図２（ｄ）に示すように、凸曲
面に成形すると、前記のように半導体レーザ２０との結
合効率を低減させることができる。凸曲面に加工する方
法には、主として以下の３通りの方法がある。
折率分布を有し、蛇行周期、従って異なるパラメータＡ
ｇを有する第２ファイバ３３を第１ファイバ３２に対し
て同様に接続し、適当な長さで切断してレンズ付き光フ
ァイバ３０が得られる（図２（ｃ））。このとき、第２
ファイバ３３は、先端を図２（ｄ）に示すように、凸曲
面に成形すると、前記のように半導体レーザ２０との結
合効率を低減させることができる。凸曲面に加工する方
法には、主として以下の３通りの方法がある。
【００２１】第１の方法は、第２ファイバ３３の先端を
放電により加熱溶融して半球面を形成する方法である。
第２の方法は、フッ化水素酸等を含む液体中に第２ファ
イバ３３の先端を浸して化学エッチングを施す方法であ
る。第３の方法は、図３に示すレンズ付き光ファイバ３
０のように、第２ファイバ３３の先端面にさらにコア部
の無い一様な屈折率を有するコアレスファイバ３４を融
着接続した後、コアレスファイバ３４の端部を放電によ
り加熱溶融して半球面とする方法である。
放電により加熱溶融して半球面を形成する方法である。
第２の方法は、フッ化水素酸等を含む液体中に第２ファ
イバ３３の先端を浸して化学エッチングを施す方法であ
る。第３の方法は、図３に示すレンズ付き光ファイバ３
０のように、第２ファイバ３３の先端面にさらにコア部
の無い一様な屈折率を有するコアレスファイバ３４を融
着接続した後、コアレスファイバ３４の端部を放電によ
り加熱溶融して半球面とする方法である。
【００２２】以上のようにして製造したレンズ付き光フ
ァイバ３０を用いた半導体レーザモジュール１０におい
て、半導体レーザ２０から出射された光線の第１ファイ
バ３２及び第２ファイバ３３内における軌跡を図１０と
同じ条件で調べた結果を図４に示す。図４において、縦
軸はファイバ軸からの位置（μｍ）、横軸は第２ファイ
バ３３に入射した位置から測定した光線の伝搬距離（μ
ｍ）である。また、この伝搬距離２００μｍの所で第１
ファイバ３２と第２ファイバ３３が接続されている。
ァイバ３０を用いた半導体レーザモジュール１０におい
て、半導体レーザ２０から出射された光線の第１ファイ
バ３２及び第２ファイバ３３内における軌跡を図１０と
同じ条件で調べた結果を図４に示す。図４において、縦
軸はファイバ軸からの位置（μｍ）、横軸は第２ファイ
バ３３に入射した位置から測定した光線の伝搬距離（μ
ｍ）である。また、この伝搬距離２００μｍの所で第１
ファイバ３２と第２ファイバ３３が接続されている。
【００２３】図４から明らかなように、第１ファイバ３
２の長さが７８５μm、即ち、レンズ付き光ファイバ３
０における全伝搬距離が９８５μm付近で光線が集光
（ファイ軸に近づく）している。また、図１０の場合と
比較して図４に示す曲線の傾きが小さいことから、図５
に示す第１ファイバ３２から単一モードファイバ３１の
入射端面ＦINに入射する際における光線のファイバ軸Ａ
xから見た入射角φが小さくなっていることが分かっ
た。
２の長さが７８５μm、即ち、レンズ付き光ファイバ３
０における全伝搬距離が９８５μm付近で光線が集光
（ファイ軸に近づく）している。また、図１０の場合と
比較して図４に示す曲線の傾きが小さいことから、図５
に示す第１ファイバ３２から単一モードファイバ３１の
入射端面ＦINに入射する際における光線のファイバ軸Ａ
xから見た入射角φが小さくなっていることが分かっ
た。
【００２４】一方、図６は伝搬距離９８５μmにおける
レンズ付き光ファイバ３０の集光特性を図１１と同一条
件で求め、縦軸をファイバ軸から測定した半径方向にお
ける光線の入射位置ｈ、横軸をファイバ軸となす入射角
φ（度）として示した結果である。図６においては、フ
ァイバ軸上の光線である中央の黒丸印（●）から数えて
２０番目、即ち、半導体レーザ２０からの出射角が２０
°の光線まで単一モード光ファイバ３１に結合すること
が分かる。これにより、結合損失の小さなレンズ付き光
ファイバ３０を構成でき、レンズ付き光ファイバ３０を
用いた半導体レーザモジュール１０が優れた結合効率を
有することが判明した。
レンズ付き光ファイバ３０の集光特性を図１１と同一条
件で求め、縦軸をファイバ軸から測定した半径方向にお
ける光線の入射位置ｈ、横軸をファイバ軸となす入射角
φ（度）として示した結果である。図６においては、フ
ァイバ軸上の光線である中央の黒丸印（●）から数えて
２０番目、即ち、半導体レーザ２０からの出射角が２０
°の光線まで単一モード光ファイバ３１に結合すること
が分かる。これにより、結合損失の小さなレンズ付き光
ファイバ３０を構成でき、レンズ付き光ファイバ３０を
用いた半導体レーザモジュール１０が優れた結合効率を
有することが判明した。
【００２５】図７は半値全幅２５°の放射特性をもつ半
導体レーザ２０から出射された放射光における相対放射
光強度と結合損失の角度分布を求めた結果である。図７
においては、相対放射光強度と結合損失を、放射光の光
軸を中心とした左右方向の拡がりを放射角θを絶対値と
して示した。図７に示す結果から明らかなように、｜θ
｜＝２０°の放射角をもつ光線まで受光できれば、結合
損失は２ｄＢ程度にできることが分かった。
導体レーザ２０から出射された放射光における相対放射
光強度と結合損失の角度分布を求めた結果である。図７
においては、相対放射光強度と結合損失を、放射光の光
軸を中心とした左右方向の拡がりを放射角θを絶対値と
して示した。図７に示す結果から明らかなように、｜θ
｜＝２０°の放射角をもつ光線まで受光できれば、結合
損失は２ｄＢ程度にできることが分かった。
【００２６】
【発明の効果】本発明のレンズ付き光ファイバとレーザ
モジュールによれば、作動距離を大きく保ちつつ、結合
損失を低減させることが可能な結合系を提供することが
できる。また、本発明のレンズ付き光ファイバとレーザ
モジュールは、構成部品が全てファイバ形状をしてお
り、全体が小型で軽量である。更に、本発明のレンズ付
き光ファイバとレーザモジュールは、全てファイバ形
で、既存のファイバ融着接続技術をそのまま利用して作
製できるため、作製が簡単で大量生産も可能であるとい
う大きな効果がある。
モジュールによれば、作動距離を大きく保ちつつ、結合
損失を低減させることが可能な結合系を提供することが
できる。また、本発明のレンズ付き光ファイバとレーザ
モジュールは、構成部品が全てファイバ形状をしてお
り、全体が小型で軽量である。更に、本発明のレンズ付
き光ファイバとレーザモジュールは、全てファイバ形
で、既存のファイバ融着接続技術をそのまま利用して作
製できるため、作製が簡単で大量生産も可能であるとい
う大きな効果がある。
【図１】本発明のレンズ付き光ファイバと半導体レーザ
モジュールの概略構成を示す側面図である。
モジュールの概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のレンズ付き光ファイバの製造過程を示す
説明図である。面図である。
説明図である。面図である。
【図３】レンズ付き光ファイバの他の例を示す側面図で
ある。
ある。
【図４】本発明のレンズ付き光ファイバを用いたレーザ
モジュールにおける第１及び第２の光ファイバ内におけ
る光線の軌跡を示した分布図である。
モジュールにおける第１及び第２の光ファイバ内におけ
る光線の軌跡を示した分布図である。
【図５】本発明を使用したときの単一モード光ファイバ
の入射端面における光線の入射角と入射位置を表す説明
図である。
の入射端面における光線の入射角と入射位置を表す説明
図である。
【図６】本発明のレンズ付き光ファイバを用いたレーザ
モジュールにおける単一モード光ファイバ入射端面での
光線の入射角と入射位置を表す説明図である。
モジュールにおける単一モード光ファイバ入射端面での
光線の入射角と入射位置を表す説明図である。
【図７】半導体レーザからの出射光の角度拡がり分布及
び受光可能範囲に対する結合損失値との関係を表す特性
図である。
び受光可能範囲に対する結合損失値との関係を表す特性
図である。
【図８】単一モード光ファイバの先端を機械加工により
凸形状にした、従来のレンズ付き光ファイバの構造を示
す側面図である。
凸形状にした、従来のレンズ付き光ファイバの構造を示
す側面図である。
【図９】二乗形光ファイバの先端を球面にした、従来の
レンズ付き光ファイバの構造を示す側面図である。
レンズ付き光ファイバの構造を示す側面図である。
【図１０】二乗形光ファイバの先端を球面にした、従来
のレンズ付き光ファイバの二乗形ファイバ内を伝搬する
光線の軌跡を示す説明図である。
のレンズ付き光ファイバの二乗形ファイバ内を伝搬する
光線の軌跡を示す説明図である。
【図１１】二乗形光ファイバの先端を球面にした、従来
のレンズ付き光ファイバにおいて、単一モード光ファイ
バ入射端面での光線の入射角と入射位置を表す説明図で
ある。
のレンズ付き光ファイバにおいて、単一モード光ファイ
バ入射端面での光線の入射角と入射位置を表す説明図で
ある。
１０ 半導体レーザモジュール ２０ 半導体レーザ ３０ レンズ付き光ファイバ ３１ 単一モードファイバ ３１ａ コア ３１ｂ クラッド ３２ 第１ファイバ ３２ａ コア ３２ｂ クラッド ３３ 第２ファイバ ３３ａ コア ３３ｂ クラッド ３４ コアレスファイバ ＦIN 入射端面 Ａx ファイバ軸
Claims (4)
- 【請求項１】 コアとクラッドとを有する単一モード光
ファイバの一端に、コアとクラッドとを有する第１及び
第２の光ファイバが当該順に接続され、前記第１の光フ
ァイバは、前記コアが第１の二乗形屈折率分布を有する
と共に、当該コア内を伝搬する光線の蛇行周期の略１／
４の長さあるいはその奇数倍の長さを有し、前記第２の
光ファイバは、前記コアが第２の二乗形屈折率分布を有
し、前記第１の光ファイバと蛇行周期が異なることを特
徴とするレンズ付き光ファイバ。 - 【請求項２】 前記第２の光ファイバは、先端が凸曲面
に成形されている、請求項１のレンズ付き光ファイバ。 - 【請求項３】 前記第２の光ファイバに、先端が凸曲面
をなし、コアのない等方性のコアレスファイバが接続さ
れている、請求項１に記載のレンズ付き光ファイバ。 - 【請求項４】 請求項１のレンズ付き光ファイバとレー
ザ光源とが、前記第２の光ファイバと前記レーザ光源と
の間に所定の作動距離をおいて対向配置されていること
を特徴とするレーザモジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023525A JPH11218641A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | レンズ付き光ファイバとレーザモジュール |
| US09/239,432 US6130972A (en) | 1998-02-04 | 1999-01-28 | Lensed optical fiber and laser module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023525A JPH11218641A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | レンズ付き光ファイバとレーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218641A true JPH11218641A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12112872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10023525A Pending JPH11218641A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | レンズ付き光ファイバとレーザモジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6130972A (ja) |
| JP (1) | JPH11218641A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004046048A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Moritex Corp | レーザダイオードとシングルモードファイバの結合機構 |
| US6822190B2 (en) | 2002-12-12 | 2004-11-23 | 3M Innovative Properties Company | Optical fiber or waveguide lens |
| WO2005050271A1 (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-02 | Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha | レンズ付き光ファイバ |
| JP2006512616A (ja) * | 2002-12-31 | 2006-04-13 | コーニング インコーポレイテッド | 光ファイバレンズ及び作成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4104769B2 (ja) * | 1999-02-25 | 2008-06-18 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ融着接続装置 |
| US6445939B1 (en) * | 1999-08-09 | 2002-09-03 | Lightlab Imaging, Llc | Ultra-small optical probes, imaging optics, and methods for using same |
| WO2002103404A2 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Corning Incorporated | Tapered lensed fiber for focusing and condenser applications |
| CN1541340A (zh) * | 2001-06-15 | 2004-10-27 | 康宁股份有限公司 | 热形成的透镜型纤维 |
| US6946238B2 (en) * | 2001-06-29 | 2005-09-20 | 3M Innovative Properties Company | Process for fabrication of optical waveguides |
| US6873638B2 (en) | 2001-06-29 | 2005-03-29 | 3M Innovative Properties Company | Laser diode chip with waveguide |
| JP2003043270A (ja) * | 2001-08-03 | 2003-02-13 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 光ファイバ端部構造及びその製造方法 |
| AU2002323522A1 (en) * | 2001-08-29 | 2003-03-18 | 3M Innovative Properties Company | Optical devices using shaped optical fibers and methods for making optical devices with shaped optical fibers |
| JP2003207672A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Sony Corp | 光ファイバー、光ファイバーモジュール及び光学ピックアップ |
| US6963682B2 (en) * | 2002-03-04 | 2005-11-08 | Corning Incorporated | Beam altering fiber lens device and method of manufacture |
| US6904197B2 (en) * | 2002-03-04 | 2005-06-07 | Corning Incorporated | Beam bending apparatus and method of manufacture |
| RU2002106585A (ru) * | 2002-03-07 | 2003-11-27 | Сергей Евгеньевич Гончаров | Линзовое оптическое волокно и лазерный модуль |
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| US20040018589A1 (en) * | 2002-07-25 | 2004-01-29 | Jun Zhong | Method for producing biologically active botulinum neurotoxins through recombinant DNA technique |
| US20040047535A1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-03-11 | Ljerka Ukrainczyk | Enhanced fiber-optic sensor |
| DE112004000194T5 (de) * | 2003-01-23 | 2005-12-29 | Corning Inc. | Mit einer Linse versehene Faser mit einem kleinen Formfaktor und Verfahren zur Herstellung derselben |
| JP3755771B2 (ja) * | 2003-07-07 | 2006-03-15 | 株式会社モリテックス | レンズ付光ファイバ |
| JP4037346B2 (ja) * | 2003-10-08 | 2008-01-23 | 東洋ガラス株式会社 | 光ファイバ結合部品 |
| US7190864B2 (en) * | 2004-04-02 | 2007-03-13 | Beamtek, Inc. | Fiber collimating lenses and method |
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| JP2008098316A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Tecdia Kk | 半導体レーザモジュール |
| JP2009237374A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ部品およびこの光ファイバ部品を用いた光モジュール |
| FR3097334A1 (fr) | 2019-06-17 | 2020-12-18 | Cailabs | Procédé de fixation d’une fibre optique monomode et d’une fibre optique multimode, equipement de couplage optique et fibre optique pouvant être obtenue grace à un tel procédé |
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|---|---|---|---|---|
| US4812006A (en) * | 1983-11-23 | 1989-03-14 | Amphenol Corporation | Fiber optic connector with colley retention |
| JPH08292341A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-11-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レンズ付きファイバ |
-
1998
- 1998-02-04 JP JP10023525A patent/JPH11218641A/ja active Pending
-
1999
- 1999-01-28 US US09/239,432 patent/US6130972A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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|---|---|
| US6130972A (en) | 2000-10-10 |
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