JPS60173516A - 光源・ファイバ結合用光学系 - Google Patents

光源・ファイバ結合用光学系

Info

Publication number
JPS60173516A
JPS60173516A JP3011384A JP3011384A JPS60173516A JP S60173516 A JPS60173516 A JP S60173516A JP 3011384 A JP3011384 A JP 3011384A JP 3011384 A JP3011384 A JP 3011384A JP S60173516 A JPS60173516 A JP S60173516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light source
optical system
lenses
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3011384A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH055081B2 (ja
Inventor
Yuji Ueno
裕司 上野
Hisami Nishi
壽巳 西
Minoru Toyama
遠山 実
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP3011384A priority Critical patent/JPS60173516A/ja
Publication of JPS60173516A publication Critical patent/JPS60173516A/ja
Publication of JPH055081B2 publication Critical patent/JPH055081B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光源からの拡散光束を光伝送ファイバに入射さ
せる光学系に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
半導体レーザ等の光源から放射される特定波長の拡散光
を径の小さい光伝送ファイバ、特にシングルモードファ
イバに入射させる場合、波光損失を可及的に小さく抑え
るために低収差で効率良く入射させることが必要である
特に組み立て誤差に起因する軸外入射でも使用できるよ
うにコマ収差を充分に補正しておく必要がある。また光
学系は小型、軽量であることが要求される。
従来この種の光源結合用光学系の典型的なものとしては
、光源と光伝送ファイバとの間に単一の自己集束型レン
ズを配置したものが知られている。
自己集束型レンズは周知のように屈折率が中心軸上で最
大で半径方向にパラポリツクに漸減し外周で最小となる
屈折率分布をもつ透明円柱体からなる。上記のような単
一の自己集束型レンズの場合軸上収差を小さくするため
には屈折率分布の制御が極めて鑓しく、また仮りに軸上
収差を満足できる程度まで小さくし得たとしても、軸外
収差、特にコマ収差が大きいまま残るため、例えば組み
立て時の誤差等に起因して光源がレンズ光軸からずれた
ときに収差が太き(なり、ファイバに入射されない波光
損失が急激に増大するという問題がある。−例として最
も一般的に使用されているコア径10μmのシングルモ
ードファイバに、光軸に対し直角方向に0.1mmずれ
て光源からの光線を従来の単一の自己集束型レンズを介
して入射させたときのスポットダイアダラムを第3図に
示す。
同図において7はシングルモードファイバのコアを示し
、黒点ざはファイバ端面を含む平面を光線が横切る位置
を示す。
第3図からレンズに入射した光線は一点に集まらず非常
に大きく拡散し、ファイバコア7に入射しない光線が相
当量存在することがわかる。
上記のような収差を補正した光学系は屈折率の一様な通
常の球面レンズ3ないし1枚で構成することは可能であ
るが、光学系がかなり大きなものになり、またレンズの
研磨加工、組立てに手間ががかりコストアップになると
いう問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、軸上収差の
みならず軸外1収差も小さく、シがもレンズ端面がすべ
て平面でよいため研磨加工組み立てが極めて容易で安価
に量産できるd\型、軽量の光源結合用光学系を提供す
ることである。
〔発明の構成〕
上記目的を達成する本発明の光学系は、中心からrの距
離における屈折率n(r)が、中心軸上の屈折率をno
として n2(r)=no2C/−(gr)2+h4(gr)4
+h6(gr)6+11s(gr)s+・・・〕で表わ
される円柱状の透明体からなる2つの自己集束型レンズ
を光軸方向に並べ、光源側のレンズ(第1レンズ)の開
口数を他方のレンズ(第2レンズ)の開口数よりも大と
するとともに、前記係数h4について第1レンズの方を
第2レンズよりも小さくしたことを特徴としている。
〔実施例〕
以下本発明を図面にした実施例について詳細に説明する
第1図においてlは本発明に係る光学系であり、半導体
レーザ等の光源グからの拡散出射光Sは上記光学系/を
通して集束され、シングルモードファイバ乙のコア中に
入射する。
上記光学系/は2つの自己集束型レンズ石3を軸線を一
致させ端面同士を密着させて配置して構成されている。
自己集束型レンズλ、3はガラス、合成樹脂等の透明な
円柱体からなり、両レンズ2,3の全ての端面ハ光軸に
垂直な平面である。また、両レンズ2,3はいずれも光
軸からrの距離における屈折率n (r)が、n、2(
r)−no2 (/−(gr)2+h4(gr)’+h
6(gr)6十+hs(gr)8+・・・〕 ・・・(
1)の式で表わされる屈折率分布を有している。
上記(1)式において、noは光軸上の屈折率、L11
4+h6.haは屈折率分布定数である。
そして両レンズ2,3の開口@NA、11 NA2がN
AI>NA2の関係となるようにレンズ諸元が選ばれて
いる。
上記の開口数の関係により、光源lから比較的大きな拡
散角で放射される光束は、大きな開口数をもつ第7レン
ズ2によって効率良く捕捉され、また開口数が相対的に
小さい第2レンズ3によって光源からの入射時よりも緩
やかな角度で出射し集束されるので、開口数が相対的に
小さいシングルモードファイバに対しても効率良く光源
光を入射させることができる。
また、上記レンズ2,3の(])式における1次項係数
h4に関し、光源側の第1レンズのh4を第2レンズの
h4よりも小にしである。
この係数h4についてさらに詳しく述べる。
自己集束型レンズ2,3の中心屈折率noおよび分布定
数gの典型的な数値例としてno=八gへg。
g=0.22ざ4Zm m−1を選び一方のレンズの分
布係数h4を決めて収差の計算から球面収差をOにする
ような他方のレンズの分布係数h4をめる。そして両レ
ンズ2,3の組み合せ光学系lの正弦条件不満足量を計
算してこの不満足量がほぼOvcならない場合は当初設
定の分布係数h4の値を変えて上記計算を正弦条件不満
足量がほぼOKなるまで繰り返して両レンズのh4の最
適組み合せをめた。その結果を第2図に示す。出射側レ
ンズ3の開口数NA2については、シングルモードファ
イバの最適スポットサイズからめてNl2=0.10ざ
とし、また入射側レンズ2の開口数NA1は光源からの
入射時における損失が/db以下となるようNl1=0
.39としている。第2図のグラフにおいて横軸は組み
合せ光学系の全レンズ長Zと第1レンズのレンズ長z1
との比をあられし、たて軸は(1)式における1次項係
数h4の値である。またパラメータのSlは光源と第1
レンズ!の入射面2人との距離である。
第2図のグラフにおいて下方にある三本の曲線A 11
 A2 、 A3はそれぞれ5l=o、ざmm、/。3
63mmT2゜ommにおける光源側レンズ2のh4の
値を示し、上方にある三本の曲線Bl、B!i、B3は
上記曲線AI、A2.A3上のh4の値に対応する最適
(正弦条件不満足量がほぼO)なファイバ側レンズ3の
h4の数値を示す。
第2図から明らかなように両レンズ2,3の組み合せ光
学系においては光源側レンズ2のh4の値ヲファイバ側
レンズ3のh4の値よりも小さくすることにより広範囲
な条件下で収差を充分に小さい値にすることができる。
そしてグラフに示されるように光源側レンズ2のh4の
望ましいh4の値の範囲は一2≦h4≦0.2であり、
またファイバ側レンズ3の望ましいh4の範囲はO5ざ
≦h4≦2.0である。
7つの数値例を示すと、レンズ2の入射面2Aまでの距
1IIS1−/、3乙3mmルンズ3の出射面3Aがら
ファイバ端面までの距離52=10.399mm 、両
レンズ2,3の中心屈折率no=ハtSざ、(1)式の
定数g−0,22ざllmm’−’9レンズ長zl=Z
2=2.9110mmとしたとき、光源側レングスの分
布係数をh4=−〇、7.h6=O1h8−Oとし、フ
ァイバ側レンズ3の各係数をh4=/、 / t 、 
h6=0. /2 、 h6=/、、 4’7 K選べ
ば組み合せ光学系の収差を極小にすることができる。
上記数値例の光学系lで光源が光軸と垂直方向に0.1
mmずれたときのシングルモードファイバ端面上でのス
ポットダイアダラムを第1図に示す。
第3図と第1図の比較から明らかなように、本発明に係
る光学系は軸外収差が極めて小さく、シたがって光源位
置が光学系光軸から多少ずれていても光源光が確実にフ
ァイバコア内に入射し、結合効率が非常に高い。
〔発明の効果〕
以上実施例で説明したように本発明の光学系は軸外収差
が非常に小さく、シたがって組み立て誤差等に起因して
光源と光学系光軸との間に多少のずれを生じたとしても
、波光損失をほとんど生じることなくシングルモードフ
ァイバの微小なコア内に効率良く伝送される。同時に光
源と光学系光軸との軸合せの許容誤差が拡大するので、
組み立て作業もそれだけ容易化する。
さらに、2個の自己集束型レンズの組み合せであるため
レンズ面の研磨加工は平面加工で良<、シたがって微小
径のレンズであっても極めて容易に加工することができ
、球面レンズの組み合せ光学系に比して製作が容易であ
る。
(9)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は本発
明の光学系における第1レンズと第2レンズの1次項係
数h4の最適組み合せ範囲を示すグラフ、第3図、第を
図は光源光をレンズ光軸から偏位させて入射させた場合
のファイバ端面上でのスポットダイアダラムを示し、第
3図は従来の単一の自己集束型レンズを使用した場合で
あり、第q図は本発明の光学系を使用した場合を示す。 / 光学結合用光学系 2.3 自己集束型レンズl 
光源 ′ ご ファイバ 第1図 會 第2図 す中i oω 手続補正書 昭和59年3月7日 特許庁長官 殿 昭和59年2月20日提出の特許願(2)2 発明。名
称 、ro−少・・1.−・光源結合用光学系 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町グ丁目ざ番地名 称 
(IIoo )日本板硝子株式会社代表者 刺 賀 信
 雄 グ代理人 住所 東京都港区新橋S丁目//番3号新橋住友ビル 自 発 6 補正の対象 明細書 7、補正の内容 (1) 明細書第1頁の特許請求の範囲全文を別紙の通
り補正する。 (2)明細書第1頁第1g行ないし第S頁第1行に「光
源側のレンズ(第1レンズ)・・・第2レンズよりも小
さくした」とあるのを [該光学系の光源側の開口数を出射側開口数よりも大と
するとともに、前記係数h4について光源側に位置する
レンズ(第1レンズ)の方を他方のレンズ(第2レンズ
)よりも小さくした。」と補正する。 (3)明細書第6頁第1行および第2行に[両レンズ2
.3の・・・レンズ諸元が選ばれている。]とあるのを [光学系lの光源側開口数NA1および出射側開口数N
A2がNAl>NA2の関係となるように光学系諸元が
選ばれている。」と補正する。 (4)明細書画ぶ頁第5行ないし第乙行K[第1レンズ
によって・・・第2レンズ3によって」とあるのを 「光学系/の入射面において効率良く捕捉され、正する
。 (5)明細書第7頁第S行に「出射側レンズ3」とある
のを「光学系/の出射側」と補正する。 (6)同7頁第7行ないし第g行に「入射側レンズ2」
とあるのを1光学系lの入射側」と補正する。 (7)同7頁第9行K「/db」とあるのをl/dBJ
と補正する。 (8)明細書簡ざ頁第73行に[レンズ長Z1=22=
Jとあるのを「第1レンズの長さz1=第2レンズの長
さz2=」 と補正する。 (9)明細書第10貫第10行K[/、光学結合用光学
系」とあるのを「/、光源結合用光学系」と補正する。 2、特許請求の範囲 (1)中心からrの距離における屈折率n(r)が、n
”(r)=nO” (/−(gr)”十h4(gr)4
+h6(gr)6+hs) (gr)”十・・・翫で表わされる円柱状の透明体から
なる2つの自己集束型レンズを光軸方向に並べ、該光学
系の光源側の開口数を出射側開口数よりも大とするとと
もに、前記係数h4について光源側に位置するレンズ(
第7レンズ)の方を他方のレンズ(第2レンズ)よりも
小さくしたことを特徴とする光源結合用光学系。 (2、特許請求の範囲第1項において、第1レンズの前
記係数h4は一2≦h4≦0.2 の範囲内である光源
結合用光学系。 (3)特許請求の範囲第1項において、第2レンズのh
4は0.ざ≦h4≦2.0の範囲内である光源結合用光
学系。 (3) (別紙l)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)中心からrの距離における屈折率n(r)が、n
    2(r)=no2 (/−(gr)”+h4(gr)4
    +h6(gr)6+h6(gr)8+・・・〕で表わさ
    れる円柱状の透明体からなるλつの自己集束型レンズを
    光軸方向に並べ、光源側のレンズ(第1レンズ)の開口
    数を他方のレンズ(第2レンズ)の開口数よりも大とす
    るとともに、前記係数h4VCついて第7レンズの方を
    第2レンズよりも小さくしたことを特徴とする光源結合
    用光学系。 (2、特許請求の範囲第1項において、第1レンズの前
    記係数h4は一2≦h4≦0.2 の範囲内である光源
    結合用光学系。 (3)特許請求の範囲第1項において、第一レンズのh
    4はOoす≦h4≦2.0の範囲内である光源結合用光
    学系。
JP3011384A 1984-02-20 1984-02-20 光源・ファイバ結合用光学系 Granted JPS60173516A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3011384A JPS60173516A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 光源・ファイバ結合用光学系

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3011384A JPS60173516A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 光源・ファイバ結合用光学系

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60173516A true JPS60173516A (ja) 1985-09-06
JPH055081B2 JPH055081B2 (ja) 1993-01-21

Family

ID=12294721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3011384A Granted JPS60173516A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 光源・ファイバ結合用光学系

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60173516A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62296105A (ja) * 1986-06-17 1987-12-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光結合器
JP2008152194A (ja) * 2006-12-20 2008-07-03 Tecdia Kk 光送受信モジュール

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5867773B2 (ja) 2011-03-18 2016-02-24 株式会社ジェイテクト 動力伝達軸の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS556354A (en) * 1978-06-30 1980-01-17 Agency Of Ind Science & Technol Refractive index distribution type lens
JPS57114101A (en) * 1980-12-30 1982-07-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Graded lens plus combined lens using said lens and optical transmission line

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS556354A (en) * 1978-06-30 1980-01-17 Agency Of Ind Science & Technol Refractive index distribution type lens
JPS57114101A (en) * 1980-12-30 1982-07-15 Sumitomo Electric Ind Ltd Graded lens plus combined lens using said lens and optical transmission line

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62296105A (ja) * 1986-06-17 1987-12-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光結合器
JP2008152194A (ja) * 2006-12-20 2008-07-03 Tecdia Kk 光送受信モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JPH055081B2 (ja) 1993-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6438290B1 (en) Micro-aspheric collimator lens
US7068883B2 (en) Symmetric, bi-aspheric lens for use in optical fiber collimator assemblies
US6744566B2 (en) Symmetric, bi-aspheric lens for use in transmissive and reflective optical fiber components
US6282347B1 (en) Optical fiber connector
GB2228586A (en) Single mode optical fiber coupler
JPH08122632A (ja) 内視鏡用対物レンズ
US20150378104A1 (en) Coupling optical system
JPS61107207A (ja) 光結合器
JP2652637B2 (ja) 内視鏡対物レンズ
US5638214A (en) Luneburg lens with a graded index core and homogeneous cladding
JPS60173516A (ja) 光源・ファイバ結合用光学系
CN112162368B (zh) 一种自由曲面反射式耦合透镜
JP3536940B2 (ja) コリメータレンズ
US4974947A (en) Refractive index distribution type meniscus lens and optics
JPS5811913A (ja) 反射屈折レンズ
JP2987674B2 (ja) 非球面テレセントリックレンズ
RU2114451C1 (ru) Телескопическая градиентная линза
JPH09159910A (ja) 対物レンズ
JPS6323118A (ja) 屈折率分布型レンズ
JP3333583B2 (ja) 集光用レンズおよび集光用レンズアレイ
JPH0572564B2 (ja)
JPS6215513A (ja) 光結合器
JPS616615A (ja) 屈折率分布型レンズ
JP2025069876A (ja) 照明光学系及び内視鏡
JPS62215916A (ja) 光学式ピツクアツプ用コリメ−ト光学装置