JPH11218649A - ビーム整形機能付光結合装置及びレーザダイオードモジュール - Google Patents
ビーム整形機能付光結合装置及びレーザダイオードモジュールInfo
- Publication number
- JPH11218649A JPH11218649A JP2064198A JP2064198A JPH11218649A JP H11218649 A JPH11218649 A JP H11218649A JP 2064198 A JP2064198 A JP 2064198A JP 2064198 A JP2064198 A JP 2064198A JP H11218649 A JPH11218649 A JP H11218649A
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- JP
- Japan
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- laser diode
- lens
- light
- cross
- elliptical
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- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、集光機能とビーム整形機能の
両方を合わせ持ち、かつ組立位置調整が不要で長期安定
性に優れた光結合装置を提供することにある。 【解決手段】集束形ロッドレンズにおいて、片端面に凹
シリンドリカル面を有し、もう一方の端面に前記凹シリ
ンドリカル面と同一軸に作用する凸シリンドリカル面を
有することによって、１個のレンズに光を集束させる機
能とその集束光の断面形状を特定の形状に整形する機能
の２つの機能を持たせる。
両方を合わせ持ち、かつ組立位置調整が不要で長期安定
性に優れた光結合装置を提供することにある。 【解決手段】集束形ロッドレンズにおいて、片端面に凹
シリンドリカル面を有し、もう一方の端面に前記凹シリ
ンドリカル面と同一軸に作用する凸シリンドリカル面を
有することによって、１個のレンズに光を集束させる機
能とその集束光の断面形状を特定の形状に整形する機能
の２つの機能を持たせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出射発散光の断面
形状が楕円又は長円状であるレーザダイオードを搭載し
た光通信用レーザダイオードモジュール及びその光学系
に係わり、特に、楕円又は長円状のビーム断面をほぼ円
形に整形するビーム整形機能を有する光学系に関する。
形状が楕円又は長円状であるレーザダイオードを搭載し
た光通信用レーザダイオードモジュール及びその光学系
に係わり、特に、楕円又は長円状のビーム断面をほぼ円
形に整形するビーム整形機能を有する光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザダイオードからの出力光を効率良
く光ファイバに結合させるためには、レーザダイオード
からの出射発散光をレンズなどの光学系によって集束さ
せ、この集束光のビームウエストにおける断面形状を光
ファイバのモードフィールド径と同じ寸法及び円形状に
することが重要である。
く光ファイバに結合させるためには、レーザダイオード
からの出射発散光をレンズなどの光学系によって集束さ
せ、この集束光のビームウエストにおける断面形状を光
ファイバのモードフィールド径と同じ寸法及び円形状に
することが重要である。
【０００３】球レンズや集束形ロッドレンズなどの中心
軸対象なレンズを使用した場合、出射発散光の断面形状
が楕円又は長円状であるレーザダイオードの出力光を光
ファイバのモードフィールド径とほぼ同じ寸法に集束さ
せても、この集束光のビームウエストにおける断面形状
は円又は長円状のままであり、この形状の差が結合損失
を増大させる。この結合損失を低減するためには、ビー
ム断面形状を円形に整形する機能を有する光学系が必要
である。
軸対象なレンズを使用した場合、出射発散光の断面形状
が楕円又は長円状であるレーザダイオードの出力光を光
ファイバのモードフィールド径とほぼ同じ寸法に集束さ
せても、この集束光のビームウエストにおける断面形状
は円又は長円状のままであり、この形状の差が結合損失
を増大させる。この結合損失を低減するためには、ビー
ム断面形状を円形に整形する機能を有する光学系が必要
である。
【０００４】従来のビーム整形機能付集束レンズの技術
として、２個のシリンドリカルレンズを対向配置し軸心
が直交するように結合せしめることにより、扁平な入射
光をほぼ円形の出射光に集束し光ファイバのコア形状と
一致させることにより高結合効率を得た例がある（特開
昭５７−１７６０１４号公報）。
として、２個のシリンドリカルレンズを対向配置し軸心
が直交するように結合せしめることにより、扁平な入射
光をほぼ円形の出射光に集束し光ファイバのコア形状と
一致させることにより高結合効率を得た例がある（特開
昭５７−１７６０１４号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例では、２
個の対向配置したシリンドリカルレンズを軸心が直交す
るように配置させるため、組立位置調整が必要である。
また、２個のシリンドリカルレンズを透明な接着剤で接
着固定しているため、固定に要する時間が必要となり、
接着固定部が光学系の長期安定性に悪影響を与える。
個の対向配置したシリンドリカルレンズを軸心が直交す
るように配置させるため、組立位置調整が必要である。
また、２個のシリンドリカルレンズを透明な接着剤で接
着固定しているため、固定に要する時間が必要となり、
接着固定部が光学系の長期安定性に悪影響を与える。
【０００６】本発明の目的は、上記従来の課題を解決す
るものであり、出射発散光の断面形状が楕円又は長円状
であるレーザダイオードを使用した場合、集光機能とビ
ーム整形機能の両方を合わせ持ち、かつレンズの組立位
置調整が不要で長期安定性に優れた光結合装置を提供す
ることにある。
るものであり、出射発散光の断面形状が楕円又は長円状
であるレーザダイオードを使用した場合、集光機能とビ
ーム整形機能の両方を合わせ持ち、かつレンズの組立位
置調整が不要で長期安定性に優れた光結合装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による光結合装置
は、入射ビームを高効率でシングルモード光ファイバに
結合するものである。入射ビームの楕円状断面の長軸の
ビームウエスト位置におけるスポットサイズがシングル
モード光ファイバのモードフィールド径と一致するよう
な焦点距離を有する集束形ロッドレンズについて、レン
ズの入射端面を前記入射ビームの楕円状断面の長軸と直
交する軸に作用する凹シリンドリカル形状の曲面とし、
出力端面を入射端面と同じ方向の軸に作用する凸シリン
ドリカル形状の曲面としている。凹面、凸面それぞれの
曲率半径は、ビーム断面の長軸と短軸のビームウエスト
位置が一致し、かつビームウエスト位置におけるビーム
断面形状が円形となるように設定している。
は、入射ビームを高効率でシングルモード光ファイバに
結合するものである。入射ビームの楕円状断面の長軸の
ビームウエスト位置におけるスポットサイズがシングル
モード光ファイバのモードフィールド径と一致するよう
な焦点距離を有する集束形ロッドレンズについて、レン
ズの入射端面を前記入射ビームの楕円状断面の長軸と直
交する軸に作用する凹シリンドリカル形状の曲面とし、
出力端面を入射端面と同じ方向の軸に作用する凸シリン
ドリカル形状の曲面としている。凹面、凸面それぞれの
曲率半径は、ビーム断面の長軸と短軸のビームウエスト
位置が一致し、かつビームウエスト位置におけるビーム
断面形状が円形となるように設定している。
【０００８】即ち、上記手段によれば、レンズの入射端
面を入射ビームの楕円状断面の長軸と直交した軸に作用
する凹シリンドリカル面とすることにより長軸と直交し
た方向のみ入射角度が拡散側に増したように作用し、そ
の結果出力端面におけるビーム断面の長軸と短軸が同じ
寸法になる。また、出力端面を前記凹シリンドリカル面
と同じ軸に作用する凸シリンドリカル面とすることによ
り、出力端面通過後の長軸と直交した軸の集束角度を矯
正し長軸方向と一致させるように作用する。集束角度を
矯正することはビームウエスト位置及びビームウエスト
におけるビーム断面寸法を矯正することと等価である。
これらのように、１個のレンズに集束機能とビーム整形
機能の両方を備えている。さらに、レンズを一体整形し
固定部を無くしたことにより組立位置調整が不要とし、
長期安定性に対する影響を排除している。
面を入射ビームの楕円状断面の長軸と直交した軸に作用
する凹シリンドリカル面とすることにより長軸と直交し
た方向のみ入射角度が拡散側に増したように作用し、そ
の結果出力端面におけるビーム断面の長軸と短軸が同じ
寸法になる。また、出力端面を前記凹シリンドリカル面
と同じ軸に作用する凸シリンドリカル面とすることによ
り、出力端面通過後の長軸と直交した軸の集束角度を矯
正し長軸方向と一致させるように作用する。集束角度を
矯正することはビームウエスト位置及びビームウエスト
におけるビーム断面寸法を矯正することと等価である。
これらのように、１個のレンズに集束機能とビーム整形
機能の両方を備えている。さらに、レンズを一体整形し
固定部を無くしたことにより組立位置調整が不要とし、
長期安定性に対する影響を排除している。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例の上面図を図１
（ａ）、側面図を図１（ｂ）に示す。レンズ本体１は屈
折率分布形集束ロッドレンズであり、波長９８０ｎｍに
おける中心軸上屈折率は１．５９５、屈折率分布定数は
０．３３３、レンズ長は３．５７３ｍｍである。光の入
射端面２を凹シリンドリカル形状とし、出力端面３を凸
シリンドリカル形状としている。曲面方向は入射端面２
と出力端面３が同一軸に作用するよう配置されており、
曲率半径はそれぞれ０．６９５ｍｍ，１．２５３ｍｍで
ある。点線はビーム４の軌跡を示す。入射端面２に波長
９８０ｎｍ、断面形状が縦長の楕円で長軸径０．４９０
ｍｍ、短軸径０．１５２ｍｍの平行ビームを入射させ
る。
（ａ）、側面図を図１（ｂ）に示す。レンズ本体１は屈
折率分布形集束ロッドレンズであり、波長９８０ｎｍに
おける中心軸上屈折率は１．５９５、屈折率分布定数は
０．３３３、レンズ長は３．５７３ｍｍである。光の入
射端面２を凹シリンドリカル形状とし、出力端面３を凸
シリンドリカル形状としている。曲面方向は入射端面２
と出力端面３が同一軸に作用するよう配置されており、
曲率半径はそれぞれ０．６９５ｍｍ，１．２５３ｍｍで
ある。点線はビーム４の軌跡を示す。入射端面２に波長
９８０ｎｍ、断面形状が縦長の楕円で長軸径０．４９０
ｍｍ、短軸径０．１５２ｍｍの平行ビームを入射させ
る。
【００１０】このとき、楕円断面の短軸と入射端面２の
曲率が作用する方向とを一致させる。入射平行ビームの
長軸は屈折率分布を有するレンズ本体１によって集束し
ビームウエスト５に集光する。入射平行ビームの短軸は
入射端面２の凹シリンドリカル面によっていったん拡散
ビームに変換され、屈折率分布を有するレンズ本体１を
通過する際に集束光に変換され出力端面３に到達する。
曲率が作用する方向とを一致させる。入射平行ビームの
長軸は屈折率分布を有するレンズ本体１によって集束し
ビームウエスト５に集光する。入射平行ビームの短軸は
入射端面２の凹シリンドリカル面によっていったん拡散
ビームに変換され、屈折率分布を有するレンズ本体１を
通過する際に集束光に変換され出力端面３に到達する。
【００１１】出力端面３における長軸と短軸のビーム断
面寸法はほぼ一致しているが、集光角度が異なる。出力
端面３が平面である場合、集光角度が異なるため長軸と
短軸のビームウエスト位置及び断面直径寸法に差異が生
じ、この差異がシングルモード光ファイバ６との結合損
失増大の要因となる。
面寸法はほぼ一致しているが、集光角度が異なる。出力
端面３が平面である場合、集光角度が異なるため長軸と
短軸のビームウエスト位置及び断面直径寸法に差異が生
じ、この差異がシングルモード光ファイバ６との結合損
失増大の要因となる。
【００１２】本実施例の場合、出力端面３の凸シリンド
リカル形状により短軸の集光角度を長軸の集光角度と一
致するように矯正している。これらの結果、入射楕円平
行ビームは長軸、短軸ともビームウエスト位置は同一と
なり、シングルモード光ファイバ６のモードフィールド
径とほぼ同一の断面径寸法を有し、シングルモード光フ
ァイバ６と高効率で光結合する。
リカル形状により短軸の集光角度を長軸の集光角度と一
致するように矯正している。これらの結果、入射楕円平
行ビームは長軸、短軸ともビームウエスト位置は同一と
なり、シングルモード光ファイバ６のモードフィールド
径とほぼ同一の断面径寸法を有し、シングルモード光フ
ァイバ６と高効率で光結合する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、１つのレンズに楕円平
行ビームをシングルモード光ファイバのモードフィール
ド径とほぼ同一の断面径寸法に集束する機能と、ほぼ円
形に整形する機能の２つの機能を持たせることが可能と
なり、シングルモード光ファイバへの結合効率を向上す
る効果がある。本発明の実施例は、端面が平面の屈折率
分布形集束ロッドレンズを用いたときの結合効率と比較
すると約２０％高い結合効率が得られた。また、複数の
レンズを接着固定する必要がなく組立位置調整も不要と
なるため製作費用低減効果がある。さらに、接着部がな
いため長期安定性を向上させる効果がある。
行ビームをシングルモード光ファイバのモードフィール
ド径とほぼ同一の断面径寸法に集束する機能と、ほぼ円
形に整形する機能の２つの機能を持たせることが可能と
なり、シングルモード光ファイバへの結合効率を向上す
る効果がある。本発明の実施例は、端面が平面の屈折率
分布形集束ロッドレンズを用いたときの結合効率と比較
すると約２０％高い結合効率が得られた。また、複数の
レンズを接着固定する必要がなく組立位置調整も不要と
なるため製作費用低減効果がある。さらに、接着部がな
いため長期安定性を向上させる効果がある。
【図１】本発明の実施例では光結合装置の上面図（ａ）
及び側面図（ｂ）。
及び側面図（ｂ）。
１…レンズ本体、 ２…入射端面、
３…出射端面、４…ビーム、 ５…
ビームウエスト、６…シングルモード光ファイバ。
３…出射端面、４…ビーム、 ５…
ビームウエスト、６…シングルモード光ファイバ。
Claims (3)
- 【請求項１】集束形ロッドレンズにおいて、片端面に凹
シリンドリカル面を有し、もう一方の端面に前記凹シリ
ンドリカル面と同一軸に作用する凸シリンドリカル面を
有することによって、１個のレンズに光を集束させる機
能とその集束光の断面形状を特定の形状に整形する機能
の２つの機能を持たせたことを特徴とするビーム整形機
能付光結合装置。 - 【請求項２】出射発散光の断面形状が楕円又は長円状で
あるレーザダイオードと、前記レーザダイオードの出射
発散光を平行又は疑似平行光に変換するコリメータレン
ズと前記平行又は疑似平行光を集束させる集束レンズと
集束光が光結合される光ファイバからなる光学系を有
し、前記レーザダイオードと前記光学系を同一ケースに
収容、固定したレーザダイオードモジュールにおいて、
前記集光レンズに請求項１の光結合装置を使用したこと
を特徴とするレーザダイオードモジュール。 - 【請求項３】出射発散光の断面形状が楕円又は長円状で
あるレーザダイオードと、前記レーザダイオードの出射
発散光を集束させる集束レンズと集束光が光結合される
光ファイバからなる光学系を有し、前記レーザダイオー
ドと前記光学系を同一ケースに収容、固定したレーザダ
イオードモジュールにおいて、前記集光レンズに請求項
１の光結合装置を使用したことを特徴とするレーザダイ
オードモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064198A JPH11218649A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | ビーム整形機能付光結合装置及びレーザダイオードモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2064198A JPH11218649A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | ビーム整形機能付光結合装置及びレーザダイオードモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218649A true JPH11218649A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12032863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2064198A Withdrawn JPH11218649A (ja) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | ビーム整形機能付光結合装置及びレーザダイオードモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11218649A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030032509A (ko) * | 2001-10-18 | 2003-04-26 | 엘지전자 주식회사 | 광학계 조명장치 |
| JP2009283639A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Opnext Japan Inc | 面発光レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2011107725A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-06-02 | Scalar Corp | ロッドレンズ、ロッドレンズの加工方法、およびロッドレンズの加工装置 |
| CN103576254A (zh) * | 2012-07-24 | 2014-02-12 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 光模块 |
| CN108363144B (zh) * | 2018-05-09 | 2020-12-29 | 上海飞博激光科技有限公司 | 一种基于曲面光纤端帽的高功率光纤环形器 |
| CN114459459A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-10 | 北京航空航天大学 | 采用单一透镜的小型化空间光集成光收发一体模块 |
-
1998
- 1998-02-02 JP JP2064198A patent/JPH11218649A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030032509A (ko) * | 2001-10-18 | 2003-04-26 | 엘지전자 주식회사 | 광학계 조명장치 |
| JP2009283639A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Opnext Japan Inc | 面発光レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2011107725A (ja) * | 2011-02-07 | 2011-06-02 | Scalar Corp | ロッドレンズ、ロッドレンズの加工方法、およびロッドレンズの加工装置 |
| CN103576254A (zh) * | 2012-07-24 | 2014-02-12 | 阿尔卑斯电气株式会社 | 光模块 |
| CN108363144B (zh) * | 2018-05-09 | 2020-12-29 | 上海飞博激光科技有限公司 | 一种基于曲面光纤端帽的高功率光纤环形器 |
| CN114459459A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-10 | 北京航空航天大学 | 采用单一透镜的小型化空间光集成光收发一体模块 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |