JPS5981B2 - モ−ド変換光回路 - Google Patents
モ−ド変換光回路Info
- Publication number
- JPS5981B2 JPS5981B2 JP8748378A JP8748378A JPS5981B2 JP S5981 B2 JPS5981 B2 JP S5981B2 JP 8748378 A JP8748378 A JP 8748378A JP 8748378 A JP8748378 A JP 8748378A JP S5981 B2 JPS5981 B2 JP S5981B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light
- optical fiber
- optical
- mode conversion
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- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/14—Mode converters
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はマルチモード光ファイバを伝搬してきた各モ
ードのうち高次モードの光を低次モードの光へ又低次モ
ードの光を高次モードの光へ変換し再び光ファイバを伝
搬せしめるモード変換機能を有したモード変換光回路に
関するものである。
ードのうち高次モードの光を低次モードの光へ又低次モ
ードの光を高次モードの光へ変換し再び光ファイバを伝
搬せしめるモード変換機能を有したモード変換光回路に
関するものである。
マルチモード光ファイバでは、各伝搬モードによつて群
速度が異なることに起因する帯域制限がある。例えば第
１図に示すようなクラッド（屈折率ｎ２）２とコア（屈
折率ｎｌ）３からなる階段状屈折率分布の光ファイバ１
では光線４に代表されるような光ファイバ中心軸と光線
とのなす角が小さなものと、光線５に代表されるような
光ファイバ中心軸と光線のなす角が大きなものとでは、
同じ長さのファイバ内を伝搬するのに光線５の方が長い
時間を必要とする。これがマルチモード光ファイバの各
モードの群速度の差に起因する帯域制限となつてあられ
れる。この帯域制限を緩和する方法として第２図に示す
ように光ファイバ伝送路Ｔのほぼ中間に光ファイバ８の
中心軸と大きな角をなして伝搬してきた光線（例光線５
）を光ファイバ９の中心軸と小さな角をなす伝搬光線に
、又、中心軸と小さな角をなして伝搬してきた光線（例
光線４）を中心軸と大きな角をなす伝搬光線に変換する
モード変換光回路６を挿入すれば、光ファイバ伝送路全
長を伝搬する各光線の伝搬時間はほぼ同じとなりこの結
果モード変換光回路６を挿入しない場合に比し光ファイ
バ伝送路の帯域制限は著しく緩和できる。従来このよう
な機能をもつモード変換光回路としては第３図に示すよ
うなものがある。
速度が異なることに起因する帯域制限がある。例えば第
１図に示すようなクラッド（屈折率ｎ２）２とコア（屈
折率ｎｌ）３からなる階段状屈折率分布の光ファイバ１
では光線４に代表されるような光ファイバ中心軸と光線
とのなす角が小さなものと、光線５に代表されるような
光ファイバ中心軸と光線のなす角が大きなものとでは、
同じ長さのファイバ内を伝搬するのに光線５の方が長い
時間を必要とする。これがマルチモード光ファイバの各
モードの群速度の差に起因する帯域制限となつてあられ
れる。この帯域制限を緩和する方法として第２図に示す
ように光ファイバ伝送路Ｔのほぼ中間に光ファイバ８の
中心軸と大きな角をなして伝搬してきた光線（例光線５
）を光ファイバ９の中心軸と小さな角をなす伝搬光線に
、又、中心軸と小さな角をなして伝搬してきた光線（例
光線４）を中心軸と大きな角をなす伝搬光線に変換する
モード変換光回路６を挿入すれば、光ファイバ伝送路全
長を伝搬する各光線の伝搬時間はほぼ同じとなりこの結
果モード変換光回路６を挿入しない場合に比し光ファイ
バ伝送路の帯域制限は著しく緩和できる。従来このよう
な機能をもつモード変換光回路としては第３図に示すよ
うなものがある。
第３図において１０、１１は十周期長の屈折率分布型レ
ンズでありその焦点面は、レンズ端面に一致している。
レンズ１０、１１は各々の光軸０１−０２、０３−０４
が第３図に示すごとく軸ずれして置かれている。８、９
は光ファイバでありその端面はレンズ１０、１１の焦点
面におかれている。
ンズでありその焦点面は、レンズ端面に一致している。
レンズ１０、１１は各々の光軸０１−０２、０３−０４
が第３図に示すごとく軸ずれして置かれている。８、９
は光ファイバでありその端面はレンズ１０、１１の焦点
面におかれている。
また２つの光ファイバ端面はレンズ１０、１１によつて
構成される互いの結像位置に置かれている。光ファイバ
８を伝搬してきた光線のうち中心軸と大きな角をなす光
線は光線１２、１４に示すごとくレンズ１０中に大きな
出射角で出射される。このうち光線１２はレンズ１１が
レンズ１０と軸ずれして置かれていることによりレンズ
１１の中心軸０３−０４上に入射し従つてレンズ１１に
よつて光軸と平行な光線となり光ファイバ９へ入射する
。一方光ファイバ８内をほとんど光ファイバ中心軸と平
行に伝搬してきた光は光線１３に代表されるごとくレン
ズ１０に光軸と平行に入射しレンズ１１の光軸０１−０
２上からレンズ１０を出射しレンズ１１に入射する。レ
ンズ１１とレンズ１０が軸ずれして置かれていることに
よりこの光線はレンズ１１の光軸０３−０４から離れた
場所に入射することになり従つてレンズ１１によつて光
軸と大きな角をなす光線に変換させられ光ファィバ９へ
人射する。このようにこのモード変換光回路によつて光
フアイバ８を出た光のうち光線１２に代表されるような
光フアイバ８の中心軸と大きな角をなして伝搬してきた
光線は光フアイバ９の中心軸と小さな角をなす光線に又
光線１３に代表されるような光フアイバ８の中心軸と小
さな角をなして伝搬してきた光線は光フアイバ９の中心
軸と大きな角をなす光線に変換される。しかしながらこ
のモード変換光回路では光フアイバ８内を中心軸と大き
な角をなしながら伝搬してきた光のうち光線１４に代表
されるように、レンズ１１の光軸０２−０４から遠ざか
るようにレンズ１０内に出射される光は、レンズ１０と
レンズ１１の光軸が軸ずれしていることによりレンズ１
１出射端では光軸とさらに大きな角をなす光線に変換さ
れてしまい望ましくない。また例えば光線１４が光フア
イバの臨界角で伝搬した光線とすればこの光は光フアイ
バ９内では伝搬光線となり得ないので損失の原因となる
。本発明は、これらの欠点を除去するため子午面の１つ
に反射面を有する屈折率分布形レンズを軸ずれして配設
したもので以下図面に従い詳細に説明する。
構成される互いの結像位置に置かれている。光ファイバ
８を伝搬してきた光線のうち中心軸と大きな角をなす光
線は光線１２、１４に示すごとくレンズ１０中に大きな
出射角で出射される。このうち光線１２はレンズ１１が
レンズ１０と軸ずれして置かれていることによりレンズ
１１の中心軸０３−０４上に入射し従つてレンズ１１に
よつて光軸と平行な光線となり光ファイバ９へ入射する
。一方光ファイバ８内をほとんど光ファイバ中心軸と平
行に伝搬してきた光は光線１３に代表されるごとくレン
ズ１０に光軸と平行に入射しレンズ１１の光軸０１−０
２上からレンズ１０を出射しレンズ１１に入射する。レ
ンズ１１とレンズ１０が軸ずれして置かれていることに
よりこの光線はレンズ１１の光軸０３−０４から離れた
場所に入射することになり従つてレンズ１１によつて光
軸と大きな角をなす光線に変換させられ光ファィバ９へ
人射する。このようにこのモード変換光回路によつて光
フアイバ８を出た光のうち光線１２に代表されるような
光フアイバ８の中心軸と大きな角をなして伝搬してきた
光線は光フアイバ９の中心軸と小さな角をなす光線に又
光線１３に代表されるような光フアイバ８の中心軸と小
さな角をなして伝搬してきた光線は光フアイバ９の中心
軸と大きな角をなす光線に変換される。しかしながらこ
のモード変換光回路では光フアイバ８内を中心軸と大き
な角をなしながら伝搬してきた光のうち光線１４に代表
されるように、レンズ１１の光軸０２−０４から遠ざか
るようにレンズ１０内に出射される光は、レンズ１０と
レンズ１１の光軸が軸ずれしていることによりレンズ１
１出射端では光軸とさらに大きな角をなす光線に変換さ
れてしまい望ましくない。また例えば光線１４が光フア
イバの臨界角で伝搬した光線とすればこの光は光フアイ
バ９内では伝搬光線となり得ないので損失の原因となる
。本発明は、これらの欠点を除去するため子午面の１つ
に反射面を有する屈折率分布形レンズを軸ずれして配設
したもので以下図面に従い詳細に説明する。
第４図は本発明によるモード変換光回路の一実施例であ
り第５図はその断面図である。
り第５図はその断面図である。
図中１５，１６は反射面を有する屈折率分布型レンズで
その長さが十周期長、従つて各々のレンズの焦点面がレ
ンズ端面上にあるようなレンズである。１５ｓ，１６ｓ
は反射面を形成する子午面、８，９は光フアイバである
。
その長さが十周期長、従つて各々のレンズの焦点面がレ
ンズ端面上にあるようなレンズである。１５ｓ，１６ｓ
は反射面を形成する子午面、８，９は光フアイバである
。
レンズ１５，１６は反射面１５ｓ，１６ｓがほぼ平行で
ありかつその光軸０１−０２と０３−０４が所要量だけ
軸ずれしているよう並べられている。さて第５図に従つ
て本モード変換回路の動作を説明する。光フアイバ８を
伝搬して光線のうち光フアイバ中心軸と大きな角をなす
光線は光線１２，１４に示されるごとくレンズ１５内に
光軸と大きな角をなして出射される。このうち、光線１
２はレンズ１６がレンズ１５と軸ずれして置かれている
ことによりレンズ１６の中心軸０３−０４上に入射し従
つてレンズ１６によつて光軸と平行な光線となり光フア
イバ９へ入射し光フアイバ９内を中心軸とほぼ平行に伝
搬する光線となる。一方光フアイバ８内をほぼ光フアイ
バ中心軸に対し平行に伝搬してきた光は光線１３ａ，１
３ｂに表されるごとくレンズ１５に光軸と平行に入射し
レンズ１５の光軸０１−０２上からレンズ１５を出射す
る。この場合光線１３ａに示すごとくレンズ１５内で光
軸０１−０２に入射しない即ち反射面１５ｓに入射しな
い光線はそのまま、レンズ１６に入射する。レンズ１５
とレンズ１６が軸ずれして並べられていることにより、
この光線はレンズ１６の光軸０３−０４から離れた場所
でレンズ１６に入射することになり、従つてレンズ１６
により光軸と大きな角をなす光線に変換させられ光フア
イバ９へ入射し、光フアイバ９内を中心軸と大きな角を
なして伝搬する光線となる。一方光フアイバ８を中心軸
と大きな角となして伝搬してきた光のうち光線１４に代
表されるように、レンズ１６の光軸０３−０４から遠ざ
かるように、従つてレンズ１５の反射面１５ｓ側に出射
される光はレンズ１５の反射面１５ｓに入射し反射され
る。反射された光線は１５ｓがレンズ１５の子午面であ
ることに留意すれば容易に理解できるごとく、あたかも
反射面１５ｓによる光フアィバ８の鏡像位置から出た光
が反射面１５ｓがない屈折率分布形レンズを進むごとく
進みレンズ１５より出射しレンズ１６の光軸０３−０４
上へ入射する。この光線は光軸０３−′０４が反射面１
６ｓ上にあるので反射面１６ｓによつて再度反射され、
レンズ１６によつて光軸０３−０４とほぼ平行な光線に
変換され光フアイバ９内へ入射する。即ち、光線１４は
反射面１５ｓと１６ｓで２度反射されることにより光線
１２にほぼ一致し光フアイバ９へ入射する。また光フア
イバ８を中心軸とほぼ平行に伝搬してきた光のうち光線
１３ｂに示すごとくレンズ１５内で反射面１５ｓに入射
する光はこの反射面で反射されたのちレンズ１６に入射
し、レンズ１６内で再び反射面１６ｓによつて反射され
光フアイバ９へ光軸と大きな角をなして入射する。この
ように本発明によるモード変換光回路では、光フアイバ
８より出射した光線１２，１４のような光フアイバ８の
中心軸と大きな角をなす伝搬光を光フアイバ９内へ光フ
アイバ９の中心軸と小さな角をなす伝搬光としてまた、
光線１３ａ，１３ｂのような光フアイバ８の中心軸と小
さな角をなす伝搬光を光フアイバ９内へ光フアイバ９の
中心軸と大きな角をなす伝搬光としてモード変換を行な
う機能をもつ。従つて従来の実施例では光線１４に代表
される光に対して適当なモード変換がなされなかつたの
に対し本発明によるモード変換光回路は、このような光
線に対しても最適なモード変換機能をもち優れている。
ありかつその光軸０１−０２と０３−０４が所要量だけ
軸ずれしているよう並べられている。さて第５図に従つ
て本モード変換回路の動作を説明する。光フアイバ８を
伝搬して光線のうち光フアイバ中心軸と大きな角をなす
光線は光線１２，１４に示されるごとくレンズ１５内に
光軸と大きな角をなして出射される。このうち、光線１
２はレンズ１６がレンズ１５と軸ずれして置かれている
ことによりレンズ１６の中心軸０３−０４上に入射し従
つてレンズ１６によつて光軸と平行な光線となり光フア
イバ９へ入射し光フアイバ９内を中心軸とほぼ平行に伝
搬する光線となる。一方光フアイバ８内をほぼ光フアイ
バ中心軸に対し平行に伝搬してきた光は光線１３ａ，１
３ｂに表されるごとくレンズ１５に光軸と平行に入射し
レンズ１５の光軸０１−０２上からレンズ１５を出射す
る。この場合光線１３ａに示すごとくレンズ１５内で光
軸０１−０２に入射しない即ち反射面１５ｓに入射しな
い光線はそのまま、レンズ１６に入射する。レンズ１５
とレンズ１６が軸ずれして並べられていることにより、
この光線はレンズ１６の光軸０３−０４から離れた場所
でレンズ１６に入射することになり、従つてレンズ１６
により光軸と大きな角をなす光線に変換させられ光フア
イバ９へ入射し、光フアイバ９内を中心軸と大きな角を
なして伝搬する光線となる。一方光フアイバ８を中心軸
と大きな角となして伝搬してきた光のうち光線１４に代
表されるように、レンズ１６の光軸０３−０４から遠ざ
かるように、従つてレンズ１５の反射面１５ｓ側に出射
される光はレンズ１５の反射面１５ｓに入射し反射され
る。反射された光線は１５ｓがレンズ１５の子午面であ
ることに留意すれば容易に理解できるごとく、あたかも
反射面１５ｓによる光フアィバ８の鏡像位置から出た光
が反射面１５ｓがない屈折率分布形レンズを進むごとく
進みレンズ１５より出射しレンズ１６の光軸０３−０４
上へ入射する。この光線は光軸０３−′０４が反射面１
６ｓ上にあるので反射面１６ｓによつて再度反射され、
レンズ１６によつて光軸０３−０４とほぼ平行な光線に
変換され光フアイバ９内へ入射する。即ち、光線１４は
反射面１５ｓと１６ｓで２度反射されることにより光線
１２にほぼ一致し光フアイバ９へ入射する。また光フア
イバ８を中心軸とほぼ平行に伝搬してきた光のうち光線
１３ｂに示すごとくレンズ１５内で反射面１５ｓに入射
する光はこの反射面で反射されたのちレンズ１６に入射
し、レンズ１６内で再び反射面１６ｓによつて反射され
光フアイバ９へ光軸と大きな角をなして入射する。この
ように本発明によるモード変換光回路では、光フアイバ
８より出射した光線１２，１４のような光フアイバ８の
中心軸と大きな角をなす伝搬光を光フアイバ９内へ光フ
アイバ９の中心軸と小さな角をなす伝搬光としてまた、
光線１３ａ，１３ｂのような光フアイバ８の中心軸と小
さな角をなす伝搬光を光フアイバ９内へ光フアイバ９の
中心軸と大きな角をなす伝搬光としてモード変換を行な
う機能をもつ。従つて従来の実施例では光線１４に代表
される光に対して適当なモード変換がなされなかつたの
に対し本発明によるモード変換光回路は、このような光
線に対しても最適なモード変換機能をもち優れている。
なお、以上の説明及び第５図より明らかなように本発明
によるモード変換光回路では、反射面をつけた屈折率分
布形レンズの反射面に対し片側のみしか実際には使用し
ない。従つて、反射面をつたつた屈折率分布形レンズは
、反射面において割られた半円柱状のものでも何らさし
つかえないことは明らかである。また実施例では屈折率
分布形レンズの長さを十周期長としたが、要はフアイバ
端面をレンズの焦点面付近におけばいいのであつてレン
ズの長さは必ずしも十周期長である必要はない。以上の
ように本発明によるモード変換光回路では、子午面の１
つを反射面とした屈折率分布形レンズを２つ光軸を軸ず
れさせ配設させたので、２本の光フアイバの間にこのモ
ード変換光回路を挿入した場合効率よく入射側の光フア
イバを伝搬してきた光のうち高次モード成分を出射側の
光フアイバの低次モード成分になるよう又、入射側の光
フアイバを伝搬してきた光のうち低次モード成分を出射
側の光フアイバの高次モード成分なるようモード変換す
ることができる利点がある。
によるモード変換光回路では、反射面をつけた屈折率分
布形レンズの反射面に対し片側のみしか実際には使用し
ない。従つて、反射面をつたつた屈折率分布形レンズは
、反射面において割られた半円柱状のものでも何らさし
つかえないことは明らかである。また実施例では屈折率
分布形レンズの長さを十周期長としたが、要はフアイバ
端面をレンズの焦点面付近におけばいいのであつてレン
ズの長さは必ずしも十周期長である必要はない。以上の
ように本発明によるモード変換光回路では、子午面の１
つを反射面とした屈折率分布形レンズを２つ光軸を軸ず
れさせ配設させたので、２本の光フアイバの間にこのモ
ード変換光回路を挿入した場合効率よく入射側の光フア
イバを伝搬してきた光のうち高次モード成分を出射側の
光フアイバの低次モード成分になるよう又、入射側の光
フアイバを伝搬してきた光のうち低次モード成分を出射
側の光フアイバの高次モード成分なるようモード変換す
ることができる利点がある。
第１図は光フアイバ内を伝搬する光線を説明する図、第
２図はモード変換光回路を途中に挿入した光フアイバ伝
送路を示す図、第３図は従来のモード変換光回路の断面
図、第４図は本発明によるモード変換光回路の一実施例
を示す図、第５図は第４図に示した本発明の一実施例の
断面図である。
２図はモード変換光回路を途中に挿入した光フアイバ伝
送路を示す図、第３図は従来のモード変換光回路の断面
図、第４図は本発明によるモード変換光回路の一実施例
を示す図、第５図は第４図に示した本発明の一実施例の
断面図である。
Claims (1)
- １ 子午面の一つを反射面とした長さがほぼ１／２ｎ＋
１／４周期長（ｎ＝０、１、２、・・・・・・・・・）
の屈折率分布形を２個、各レンズの反射面を形成してい
る子午面が互いにほぼ平行に、しかも各々のレンズの光
軸が反射面を形成している子午面にほぼ直角な方向に軸
ずれするように縦列接続されており、かつこの縦列接続
されたレンズの両端に対向して各々１つの光ファイバが
その端面が上記縦列接続されたレンズによつて構成され
る互いの結像位置にくるよう配設されていることを特徴
とするモード変換光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748378A JPS5981B2 (ja) | 1978-07-18 | 1978-07-18 | モ−ド変換光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748378A JPS5981B2 (ja) | 1978-07-18 | 1978-07-18 | モ−ド変換光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5515138A JPS5515138A (en) | 1980-02-02 |
| JPS5981B2 true JPS5981B2 (ja) | 1984-01-05 |
Family
ID=13916181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8748378A Expired JPS5981B2 (ja) | 1978-07-18 | 1978-07-18 | モ−ド変換光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5981B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4584230A (en) * | 1985-07-08 | 1986-04-22 | Nissan Motor Company, Limited | Process for fabricating foam resin panel with integral reinforcement |
| JPH079151Y2 (ja) * | 1986-07-14 | 1995-03-06 | ノーリツ鋼機株式会社 | 写真処理機における感光材料搬送装置 |
-
1978
- 1978-07-18 JP JP8748378A patent/JPS5981B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5515138A (en) | 1980-02-02 |
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