JPS63224385A - 半導体レ−ザ結合装置 - Google Patents
半導体レ−ザ結合装置Info
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- JPS63224385A JPS63224385A JP62058160A JP5816087A JPS63224385A JP S63224385 A JPS63224385 A JP S63224385A JP 62058160 A JP62058160 A JP 62058160A JP 5816087 A JP5816087 A JP 5816087A JP S63224385 A JPS63224385 A JP S63224385A
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- fiber
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- mode fiber
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば光フアイバ通信に使用する半導体レ
ーザとシングルモードファイバの結合装置に関するもの
である。
ーザとシングルモードファイバの結合装置に関するもの
である。
第３図は、例えば昭和６０年度成子通信学会総合全国大
会の資料９２８に開示された従来の半導体レーザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図である。
会の資料９２８に開示された従来の半導体レーザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図である。
図において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザ１よ
り出射したレーザ光、３はシングルモードファイバ、４
はシングルモードファイバ３のコア部、５はシングルモ
ードファイバ３の先端に形成されたレーザ光２をコア部
４に集光するためのレンズ作用を有する球面状の曲面部
、６ａは曲面部５を形成しやすくするために設けられた
テーパ部である。
り出射したレーザ光、３はシングルモードファイバ、４
はシングルモードファイバ３のコア部、５はシングルモ
ードファイバ３の先端に形成されたレーザ光２をコア部
４に集光するためのレンズ作用を有する球面状の曲面部
、６ａは曲面部５を形成しやすくするために設けられた
テーパ部である。
次に、上記従来の半導体レーザ結合装置の動作について
説明する。半導体レーザ１より出射したレーザ光２は空
気中に広がって出射する。このように広がって出射した
レーザ光２はシングルモードファイバ３の先端に形成さ
れた曲面部５によりコア部４に集光され、効率の良い半
導体レーザ１とシングルモードファイバ３の結合が達成
される。
説明する。半導体レーザ１より出射したレーザ光２は空
気中に広がって出射する。このように広がって出射した
レーザ光２はシングルモードファイバ３の先端に形成さ
れた曲面部５によりコア部４に集光され、効率の良い半
導体レーザ１とシングルモードファイバ３の結合が達成
される。
以上が従来の半導体レーザ結合装置の概略の動作である
が、次にｌＮ４図を用い、さらに詳細にこの結合関係に
ついての説明をする。
が、次にｌＮ４図を用い、さらに詳細にこの結合関係に
ついての説明をする。
第４図は第３図の半導体レーザ結合装置における半導体
レーザとシングルモードファイバの結合を説明するため
の要部拡大断面図である。第４図において、半導体レー
ザ１より出射したレーザ光２は、このレーザ光２が単一
モードで発振しているものとすると、スポットサイズω
ＬＤのガウスビームである。また、シングルモードファ
イバ３中のレーザ光２の伝播モードは単一モードであり
、その単一モードの電界分布はスポットサイズωＦのガ
ウス形である。従って、半導体レーザ１から出射したス
ポットサイズωＬＤのガウスビームを、レンズでスポッ
トサイズωＦのガウスビームに交換してシングルモード
ファイバ３に入力してやれば、半導体レーザ１とシング
ルモードファイバ３の結合効率は理論的に１００％とな
る。一般の平均値な半導体レーザのスポットサイズωＬ
Ｄは１μｍであり、シングルモードファイバのスポット
サイズωＦは５μｍである。このように、半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合系は約５倍のレンズ系
が用いられる。ここで、第４図に示したような従来形の
シングルモードファイバ３ζこおいて、理論的な結合効
率１００％を得るためには、どのような結合系にしなけ
ればならないかの理論式を求める。用いられるレンズは
、第４図に示したようなシングルモードファイバ３の先
端に形成された単レンズを成す曲率半径ｒｃの球面状の
曲面部５である。ここでは、この単レンズを薄肉レンズ
で近似している。すると、ガウスビームは、一般に用い
られているレンズのＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄマトリックス表示を
用いて変換することができる〔文献（１１Ｋｏｇｅｌｎ
ｉｋ 、 Ｈ： ｌ−Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ０ｐｔｉ
ｃａｌ ｍｏｄｅ −ｒｅｒｏｎａｔｏｒａ ｗｉｔｈ
１ｎｔｅｒｎａｌ Ｌｅｎｓｅｓ Ｊ Ｂｅ１ｌ ５
ｙｓｔ 。
レーザとシングルモードファイバの結合を説明するため
の要部拡大断面図である。第４図において、半導体レー
ザ１より出射したレーザ光２は、このレーザ光２が単一
モードで発振しているものとすると、スポットサイズω
ＬＤのガウスビームである。また、シングルモードファ
イバ３中のレーザ光２の伝播モードは単一モードであり
、その単一モードの電界分布はスポットサイズωＦのガ
ウス形である。従って、半導体レーザ１から出射したス
ポットサイズωＬＤのガウスビームを、レンズでスポッ
トサイズωＦのガウスビームに交換してシングルモード
ファイバ３に入力してやれば、半導体レーザ１とシング
ルモードファイバ３の結合効率は理論的に１００％とな
る。一般の平均値な半導体レーザのスポットサイズωＬ
Ｄは１μｍであり、シングルモードファイバのスポット
サイズωＦは５μｍである。このように、半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合系は約５倍のレンズ系
が用いられる。ここで、第４図に示したような従来形の
シングルモードファイバ３ζこおいて、理論的な結合効
率１００％を得るためには、どのような結合系にしなけ
ればならないかの理論式を求める。用いられるレンズは
、第４図に示したようなシングルモードファイバ３の先
端に形成された単レンズを成す曲率半径ｒｃの球面状の
曲面部５である。ここでは、この単レンズを薄肉レンズ
で近似している。すると、ガウスビームは、一般に用い
られているレンズのＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄマトリックス表示を
用いて変換することができる〔文献（１１Ｋｏｇｅｌｎ
ｉｋ 、 Ｈ： ｌ−Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ０ｐｔｉ
ｃａｌ ｍｏｄｅ −ｒｅｒｏｎａｔｏｒａ ｗｉｔｈ
１ｎｔｅｒｎａｌ Ｌｅｎｓｅｓ Ｊ Ｂｅ１ｌ ５
ｙｓｔ 。
Ｔｅｃｈ、Ｊ、 、４４．３．Ｐ、４５５（１９６５）
、文献（２）内田禎二、植木敦史：「１子技術者のため
の光学Ｉ、ｎＪ［子通信学会誌、 Ｖｏｌ、 ６２ 、
Ａ ５ 。
、文献（２）内田禎二、植木敦史：「１子技術者のため
の光学Ｉ、ｎＪ［子通信学会誌、 Ｖｏｌ、 ６２ 、
Ａ ５ 。
Ｐ、５３８（１９７９）、文献（３）桜庭一部：「量子
電子工学」森北出版株式会社〕。これより第４図におい
て、上記曲面部５により変換されたレーザビームのスポ
ットサイズω。は、次式で表わされる。
電子工学」森北出版株式会社〕。これより第４図におい
て、上記曲面部５により変換されたレーザビームのスポ
ットサイズω。は、次式で表わされる。
ここで・ λはレーザ光２の波長ｅ ＮＣはコア部４の
屈折率である。
屈折率である。
次に、ω。＝ωＦの関係より結合効率が１００％になる
ための曲面部５の曲率半径弓、及び半導体レーザ１とシ
ングルモードファイバ３の先端の距離戊を求めると、そ
れぞれ以下の第（４）式、第（５）式のようになる。
ための曲面部５の曲率半径弓、及び半導体レーザ１とシ
ングルモードファイバ３の先端の距離戊を求めると、そ
れぞれ以下の第（４）式、第（５）式のようになる。
次に、上記第（４）式、第（５）式に実際の値を代入し
てｒ二＊ Ｄ：を求める。ここでは、シングルモードフ
ァイバ３を用いた元通信用光源として、一般に用いられ
る波長１．３μｍのレーザダイオードと石英系のファイ
バを仮定し、λ−１．３μ７Ｆｌ ａ Ｎｃ−１，４５
を用いる。また、先に述べたようにωＬＤ”１μｍ、ω
Ｆ−５μｍを用いる。これらの値を代入すると、曲面部
５の曲率半径ｒ′ｃは５．５μｍ、半導体レーザーとシ
ングルモードファイバ３の先端距離Ｄ′は１１．８μｍ
とかなり小さな値となり、このことにより次に述べるよ
うな不都合が生じる。
てｒ二＊ Ｄ：を求める。ここでは、シングルモードフ
ァイバ３を用いた元通信用光源として、一般に用いられ
る波長１．３μｍのレーザダイオードと石英系のファイ
バを仮定し、λ−１．３μ７Ｆｌ ａ Ｎｃ−１，４５
を用いる。また、先に述べたようにωＬＤ”１μｍ、ω
Ｆ−５μｍを用いる。これらの値を代入すると、曲面部
５の曲率半径ｒ′ｃは５．５μｍ、半導体レーザーとシ
ングルモードファイバ３の先端距離Ｄ′は１１．８μｍ
とかなり小さな値となり、このことにより次に述べるよ
うな不都合が生じる。
まず、半導体レーザーとシングルモードファイバ３の端
面が非常に近くなるために、半導体レーザーから出射し
たレーザ光２のうち曲面部５で反射されて戻る光の量が
多くなり、これにより半導体レーザーの出力が不安定に
なり雑音を発生するという欠点を生じる。また、半導体
レーザーとシングルモードファイバ３の端面が近いため
、両者の光軸１４！Ｉを行う時に互いにぶつかり合って
破損しやすいという欠点がある。さらに、曲面部５の曲
率半径ｒｃが非常に小さいために、この曲面部５を形成
するのが大変に困難であると共に、この曲面部５を形成
するためにテーパ部６を形成しなければならないという
製作上の欠点がある。
面が非常に近くなるために、半導体レーザーから出射し
たレーザ光２のうち曲面部５で反射されて戻る光の量が
多くなり、これにより半導体レーザーの出力が不安定に
なり雑音を発生するという欠点を生じる。また、半導体
レーザーとシングルモードファイバ３の端面が近いため
、両者の光軸１４！Ｉを行う時に互いにぶつかり合って
破損しやすいという欠点がある。さらに、曲面部５の曲
率半径ｒｃが非常に小さいために、この曲面部５を形成
するのが大変に困難であると共に、この曲面部５を形成
するためにテーパ部６を形成しなければならないという
製作上の欠点がある。
上記従来の半導体レーザ結合装置は以上のように構成さ
れているので、高い結合効率を得るためには、シングル
モードファイバ３の曲面部５の曲率半径ｒｃを小さくし
、半導体レーザ１をシングルモードファイバ３に１０μ
ｍ程度の至近距離に近付けなければならず、シングルモ
ードファイバ３からの反射光で半導体レーザ１の特性が
劣化したり、半導体レーザ１が破損しやすくなり、この
ためシングルモードファイバ３の曲面部５の形成が難し
いなどの問題点があった。また、このような問題点を解
決するために、従来の半導体レーザ結合装置では、わざ
と曲面部５の曲率半径ｒｃを大きくシ、半導体レーザ１
をシングルモードファイバ３の端面から遠ざけているが
、これでは結合効率が低下するという問題点があった。
れているので、高い結合効率を得るためには、シングル
モードファイバ３の曲面部５の曲率半径ｒｃを小さくし
、半導体レーザ１をシングルモードファイバ３に１０μ
ｍ程度の至近距離に近付けなければならず、シングルモ
ードファイバ３からの反射光で半導体レーザ１の特性が
劣化したり、半導体レーザ１が破損しやすくなり、この
ためシングルモードファイバ３の曲面部５の形成が難し
いなどの問題点があった。また、このような問題点を解
決するために、従来の半導体レーザ結合装置では、わざ
と曲面部５の曲率半径ｒｃを大きくシ、半導体レーザ１
をシングルモードファイバ３の端面から遠ざけているが
、これでは結合効率が低下するという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、シングルモードファイバの曲面部の曲率半径を大
きくでき、半導体レーザをシングルモードファイバの端
面から遠ざけることができると共に、高い結合効率が達
成できる半導体レーザ結合装置を得ることを目的とする
。
ので、シングルモードファイバの曲面部の曲率半径を大
きくでき、半導体レーザをシングルモードファイバの端
面から遠ざけることができると共に、高い結合効率が達
成できる半導体レーザ結合装置を得ることを目的とする
。
この発明薔こ係る半導本レーザ結合装置は、シングルモ
ードファイバの外径と同じ外径を有する短尺のステップ
インデックスファイバをシングルモードファイバの端□
面に接続すると共に、この短尺のステップインデックス
ファイバの先端を球面状の曲面部に形成したものである
。
ードファイバの外径と同じ外径を有する短尺のステップ
インデックスファイバをシングルモードファイバの端□
面に接続すると共に、この短尺のステップインデックス
ファイバの先端を球面状の曲面部に形成したものである
。
この発明の半導体レーザ結合装置においては、半導体レ
ーザより出射したレーザ光が大きく広がった場合でも、
シングルモードファイバの先端に接続された球面状の曲
面部を有する短尺のステップインデックスファイバを通
過させることにより、充分にシングルモードファイバの
コア部にレーザ光を集光させることができる。従って、
半導体レーザを上記シングルモードファイバの端面から
遠ざけて、この端面に形成する曲面部の曲率半径を大き
くしても、半導体レーザとシングルモードファイバの高
い１＠合効率が得られる。
ーザより出射したレーザ光が大きく広がった場合でも、
シングルモードファイバの先端に接続された球面状の曲
面部を有する短尺のステップインデックスファイバを通
過させることにより、充分にシングルモードファイバの
コア部にレーザ光を集光させることができる。従って、
半導体レーザを上記シングルモードファイバの端面から
遠ざけて、この端面に形成する曲面部の曲率半径を大き
くしても、半導体レーザとシングルモードファイバの高
い１＠合効率が得られる。
第１図はこの発明の一実施例である半導体装置ザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図であり、各符号１，２，３．４は上
記第３図に示す従来装置と同一のものである。図におい
て、６はシングルモードファイバ３と同じ外径を有する
短尺のステップインデックスファイバ、７はシングルモ
ードファイバ３のコア部４の径より大きな径を有するス
テップインデックスファイバ６のコア部、８はステップ
インデックスファイバ６の端面に形成された球面状の曲
面部である。
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図であり、各符号１，２，３．４は上
記第３図に示す従来装置と同一のものである。図におい
て、６はシングルモードファイバ３と同じ外径を有する
短尺のステップインデックスファイバ、７はシングルモ
ードファイバ３のコア部４の径より大きな径を有するス
テップインデックスファイバ６のコア部、８はステップ
インデックスファイバ６の端面に形成された球面状の曲
面部である。
次に、上記この発明の一実施例である半導体レーザ結合
装置の動作について説明する。半導体レーザ１より出射
したレーザ光２は空気中を広がりながら伝播し、短尺の
ステップインデックスファイバ６の端面ζこ形成された
球面状の曲面部８に入射する。レーザ光２は上記曲面部
８で屈折し、ステップインデックスファイバ６のコア部
７中を収束しながら伝播し、シングルモードファイバ３
のコア部４に入力される。上述したようにステップイン
デックスファイバ６のコア部７の径はシングルモードフ
ァイバ３のコア部４の径よりも大きな径を有しているの
で、この部分でレーザ光２を絞ることができる。従って
、ステップインデックスファイバ６の長さを適当に選ぶ
ことにより、このステップインデックスファイバ６の曲
面部８では任意の広がったレーザ光を受けることができ
る。
装置の動作について説明する。半導体レーザ１より出射
したレーザ光２は空気中を広がりながら伝播し、短尺の
ステップインデックスファイバ６の端面ζこ形成された
球面状の曲面部８に入射する。レーザ光２は上記曲面部
８で屈折し、ステップインデックスファイバ６のコア部
７中を収束しながら伝播し、シングルモードファイバ３
のコア部４に入力される。上述したようにステップイン
デックスファイバ６のコア部７の径はシングルモードフ
ァイバ３のコア部４の径よりも大きな径を有しているの
で、この部分でレーザ光２を絞ることができる。従って
、ステップインデックスファイバ６の長さを適当に選ぶ
ことにより、このステップインデックスファイバ６の曲
面部８では任意の広がったレーザ光を受けることができ
る。
ここで、広がったレーザ光２を受けることができるとい
うことは、半導体レーザｌを上記曲面部８から適当に遠
ざけることができるということである。
うことは、半導体レーザｌを上記曲面部８から適当に遠
ざけることができるということである。
次に、半導体レーザ１とシングルモードファイバ３の結
合効率が１００％になる時、ステップインデックスファ
イバ６の長さＩＪＯｐ曲而部８面曲率半径ｒｃ、半導体
レーザ光１と曲面部８の間隔の距離Ｄ０がどのよ、うな
関係になるかを求めた結果を示す。この結果は、上述の
ように近軸領域におけるガウスビームの変換式から求め
たもので、以下のｇ （６１式にＬｏを求める式、第（
７）式にＤｏを求める式がそれぞれ成立する。
合効率が１００％になる時、ステップインデックスファ
イバ６の長さＩＪＯｐ曲而部８面曲率半径ｒｃ、半導体
レーザ光１と曲面部８の間隔の距離Ｄ０がどのよ、うな
関係になるかを求めた結果を示す。この結果は、上述の
ように近軸領域におけるガウスビームの変換式から求め
たもので、以下のｇ （６１式にＬｏを求める式、第（
７）式にＤｏを求める式がそれぞれ成立する。
次に、上記各式に基づいての数値例を示す。ここで先に
述べたように、ωＦ−５μｍ、ωＬＤ−１μｍ 、 Ｎ
ｃ−１，４５の値を使用する。現在、一般の標準的なシ
ングルモードファイバの外径は１２５μｍである。また
、ステップインデックスファイバの外径も１２５μｍの
ものが標準的である。従って、ここでは外径１２５μｍ
のシングルモードファイバ３に外径１２５μｍの短尺の
ステップインデックスファイバ６を接続することを考え
る。ステップインデックスファイバ６の端面を球面状に
加工する方法として、研摩、溶融等の方法が考えられる
が、ステップインデックスファイバ６の半径と等しい曲
率半径ｒｃ％あるいはそれに近い曲率半径を持つ曲面部
８の加工は比較的に容易にできる。
述べたように、ωＦ−５μｍ、ωＬＤ−１μｍ 、 Ｎ
ｃ−１，４５の値を使用する。現在、一般の標準的なシ
ングルモードファイバの外径は１２５μｍである。また
、ステップインデックスファイバの外径も１２５μｍの
ものが標準的である。従って、ここでは外径１２５μｍ
のシングルモードファイバ３に外径１２５μｍの短尺の
ステップインデックスファイバ６を接続することを考え
る。ステップインデックスファイバ６の端面を球面状に
加工する方法として、研摩、溶融等の方法が考えられる
が、ステップインデックスファイバ６の半径と等しい曲
率半径ｒｃ％あるいはそれに近い曲率半径を持つ曲面部
８の加工は比較的に容易にできる。
従って、ここでは曲率半径ｒｃｍ６２．５μｍの曲面部
８を形成する場合について、上記第（６）式、第（力式
よりり、 、 Ｄ、を求めると、それぞれり、−１２０
８μｍ、Ｄ６ｗｌｌ１μｍとなる。この値は上記従来装
置の例で示した値、ｒ二ｗ５．５ ａｍ 、 Ｄ’ ＝
１１．８μｍに比べると充分に大きな値であり、これ
により結合効率を低下させることなく、半導体レーザー
をシングルモードファイバ３の端面から遠ざけることが
でき、このため反射光による半導体レーザーの劣化を防
ぐことができる。また、上記の実施例では、ｒ、−６２
，５μｍの場合について示したが、ＬａＯ＊ Ｄｏはｒ
ｃを変えることによりさらに適当な値に設定することが
できる。ところで、このようなことが可能となるのは、
ステップインデックスファイバ６をシングルモードファ
イバ３の端面に接続するからであるが、シングルモード
ファイバ３とステップインデックスファイバ６の接続は
外径が一致しているため、■溝を使用した自動融着接続
装置（図示しない）を用いることにより機械的に容易に
製作できる。
８を形成する場合について、上記第（６）式、第（力式
よりり、 、 Ｄ、を求めると、それぞれり、−１２０
８μｍ、Ｄ６ｗｌｌ１μｍとなる。この値は上記従来装
置の例で示した値、ｒ二ｗ５．５ ａｍ 、 Ｄ’ ＝
１１．８μｍに比べると充分に大きな値であり、これ
により結合効率を低下させることなく、半導体レーザー
をシングルモードファイバ３の端面から遠ざけることが
でき、このため反射光による半導体レーザーの劣化を防
ぐことができる。また、上記の実施例では、ｒ、−６２
，５μｍの場合について示したが、ＬａＯ＊ Ｄｏはｒ
ｃを変えることによりさらに適当な値に設定することが
できる。ところで、このようなことが可能となるのは、
ステップインデックスファイバ６をシングルモードファ
イバ３の端面に接続するからであるが、シングルモード
ファイバ３とステップインデックスファイバ６の接続は
外径が一致しているため、■溝を使用した自動融着接続
装置（図示しない）を用いることにより機械的に容易に
製作できる。
ところで、上述した半導体レーザーとシングルモードフ
ァイバ３との結合系では、ステップインデックスファイ
バ６の端面に形成されたレンズの光軸と、シングルモー
ドファイバ３の光軸が一致していなくては、軸ずれ損失
が生じて高い結合効率が得られなくなる。従って、レン
ズの光軸とシングルモードファイバ６の光軸を一致させ
る必要がある。この光軸の一致は、次のようにして得ら
れる。まず、シングルモードファイバ３とステップイン
デックスファイバ６の光軸合わせは、上述のように両者
の外径が一致したファイバを用いているので、■溝上で
機械的に突き合わせて融着することにより容易に得られ
る。この時の軸ずれ精度は、市販されている一般のファ
イバの外径の精度が１〜２μｍ程度であることから数μ
ｍ以内の高精度である。
ァイバ３との結合系では、ステップインデックスファイ
バ６の端面に形成されたレンズの光軸と、シングルモー
ドファイバ３の光軸が一致していなくては、軸ずれ損失
が生じて高い結合効率が得られなくなる。従って、レン
ズの光軸とシングルモードファイバ６の光軸を一致させ
る必要がある。この光軸の一致は、次のようにして得ら
れる。まず、シングルモードファイバ３とステップイン
デックスファイバ６の光軸合わせは、上述のように両者
の外径が一致したファイバを用いているので、■溝上で
機械的に突き合わせて融着することにより容易に得られ
る。この時の軸ずれ精度は、市販されている一般のファ
イバの外径の精度が１〜２μｍ程度であることから数μ
ｍ以内の高精度である。
次に、ステップインデックスファイバ６の端面への曲面
部８の形成については、例えば形成部を地球の重力方向
に向けて溶融する方・式を用いれば、自然にステップイ
ンデックスファイバ６の光軸に一致した光軸を持つレン
ズを成す曲面部８が得られる。先に述べたように、シン
グルモードファイバ３とステップインデックスファイバ
６の光軸は高精度に一致している。従って、曲面部８に
よるレンズの光軸とシングルモードファイバ３の光軸は
高精度に一致する。以上のようにステップインデックス
ファイバ６を用いることにより、その外径の機械的な精
度が利用できるので、上述したような反射光による半導
体レーザ１の劣化が防げ、しかも高い結合効率が得られ
る半導体レーザ１とシングルモードファイバ３の結合系
が容易に得られる利点がある。
部８の形成については、例えば形成部を地球の重力方向
に向けて溶融する方・式を用いれば、自然にステップイ
ンデックスファイバ６の光軸に一致した光軸を持つレン
ズを成す曲面部８が得られる。先に述べたように、シン
グルモードファイバ３とステップインデックスファイバ
６の光軸は高精度に一致している。従って、曲面部８に
よるレンズの光軸とシングルモードファイバ３の光軸は
高精度に一致する。以上のようにステップインデックス
ファイバ６を用いることにより、その外径の機械的な精
度が利用できるので、上述したような反射光による半導
体レーザ１の劣化が防げ、しかも高い結合効率が得られ
る半導体レーザ１とシングルモードファイバ３の結合系
が容易に得られる利点がある。
なお、上記実施例では、シングルモードファイバ３の端
面にステップインデックスファイバ６を接続したものに
ついて示したが、ステップインデックスファイバ６の代
わりに石英ロッド又はガラ反ロッドを用いても良い。
面にステップインデックスファイバ６を接続したものに
ついて示したが、ステップインデックスファイバ６の代
わりに石英ロッド又はガラ反ロッドを用いても良い。
また、上記実施例では、ステップインデックスファイバ
６の端面に曲率半径ｒｃの球面状の曲面部８を形成した
場合について示したが、゛球面状の曲面部８を非球面に
形成しても良い。この場合については、第２図を用いて
説明する。
６の端面に曲率半径ｒｃの球面状の曲面部８を形成した
場合について示したが、゛球面状の曲面部８を非球面に
形成しても良い。この場合については、第２図を用いて
説明する。
第２図はこの発明の他の実施例である半導体レーザ結合
装置における半導体レーザとシングルモードファイバの
結合部分を示す断面図で、第１図に示すものと同−又は
相当部分は、同一符号を用いて表示しである。図におい
て、９は第１図に示す球面状の曲面部８に代えて形成し
た、第２図に破線で示すような非球面状の曲面部である
。このような非球面状の曲面部９を使用した理由は、球
面状の曲面部８を用いたレンズ系では、元軸から外側に
離れて入射するレーザ光２はどシングルモードファイバ
３に結合しにくくなり、これは球面状の曲面部８の中心
（光軸）を通るレーザ光２と外側を通るレーザ光２とで
、半導体レーザ１を出射してからシングルモードファイ
バ３のコア部４に到達する時間がずれ、これによりガウ
スビームの波面がゆがむ波面収差を生じるからである。
装置における半導体レーザとシングルモードファイバの
結合部分を示す断面図で、第１図に示すものと同−又は
相当部分は、同一符号を用いて表示しである。図におい
て、９は第１図に示す球面状の曲面部８に代えて形成し
た、第２図に破線で示すような非球面状の曲面部である
。このような非球面状の曲面部９を使用した理由は、球
面状の曲面部８を用いたレンズ系では、元軸から外側に
離れて入射するレーザ光２はどシングルモードファイバ
３に結合しにくくなり、これは球面状の曲面部８の中心
（光軸）を通るレーザ光２と外側を通るレーザ光２とで
、半導体レーザ１を出射してからシングルモードファイ
バ３のコア部４に到達する時間がずれ、これによりガウ
スビームの波面がゆがむ波面収差を生じるからである。
この波面収差を防ぐため、レーザ光２が球面状の曲面部
８のどこの位置を通過してもその到達時間が一致するよ
うに、球面状の曲面部８を非球面状の曲面部９にするこ
とが考えられる。この非球面状の曲面部９の形状は、は
ぼ次の第（８）式を満足する形状である。
８のどこの位置を通過してもその到達時間が一致するよ
うに、球面状の曲面部８を非球面状の曲面部９にするこ
とが考えられる。この非球面状の曲面部９の形状は、は
ぼ次の第（８）式を満足する形状である。
１１＋ ＮＣ” ｈ −Ｄｏ 十Ｎｃ” Ｌｏ ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
ここで、２重はレーザ光２がステップインデックスファ
イバ６の球面状の曲面部８に入射する地点と半導体レー
ザ１のレーザ光２の出射点との距離。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
ここで、２重はレーザ光２がステップインデックスファ
イバ６の球面状の曲面部８に入射する地点と半導体レー
ザ１のレーザ光２の出射点との距離。
ｌ、はレーザ光２が球面状の曲面部８に入射する地点と
シングルモードファイバ３のコア部４の端面との距離で
ある。
シングルモードファイバ３のコア部４の端面との距離で
ある。
この発明は以上説明したとおり、半導体レーザ結合装置
において、シングルモードファイバノ外径と同じ外径を
有する短尺のステップインデックスファイバをシングル
モードファイバの端面に接続すると共に、この短尺のス
テップインデックスファイバの先端を球面状の曲面部に
形成した構成としたので、シングルモードファイバの曲
面部の曲率半径を大きくでき、半導体レーザをシングル
モードファイバの端面から遠ざけることができると共に
、半導体レーザの反射光による劣化を生じることなく、
極めて高い納金効率を有する半導体レーザ結合装置を容
易に、かつ高精度に実現できるという優れた効果を奏す
るものである。
において、シングルモードファイバノ外径と同じ外径を
有する短尺のステップインデックスファイバをシングル
モードファイバの端面に接続すると共に、この短尺のス
テップインデックスファイバの先端を球面状の曲面部に
形成した構成としたので、シングルモードファイバの曲
面部の曲率半径を大きくでき、半導体レーザをシングル
モードファイバの端面から遠ざけることができると共に
、半導体レーザの反射光による劣化を生じることなく、
極めて高い納金効率を有する半導体レーザ結合装置を容
易に、かつ高精度に実現できるという優れた効果を奏す
るものである。
第１図はこの発明の一実施例である半導体レーザ結合装
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図、Ｍ２図はこの発明の他の実施例で
ある半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシン
グルモードファイバの結合部分を示す断面図、第３図は
従来の半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシ
ングルモードファイバの結合部分を示す断面図、第４図
は第３図の半導体レーザ結合装置における半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合を説明するための要部
拡大断面図である。 図において、ｌ・・・半導体レーザ、２・・・レーザ光
、３・・・シングルモードファイバ、４．７・・・コア
部、５．８・・・球面状の曲面部、６・・・ステップイ
ンデックスファイバ、６ａ・・・テーパ部、９・・・非
球面状の曲面部である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
置における半導体レーザとシングルモードファイバの結
合部分を示す断面図、Ｍ２図はこの発明の他の実施例で
ある半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシン
グルモードファイバの結合部分を示す断面図、第３図は
従来の半導体レーザ結合装置における半導体レーザとシ
ングルモードファイバの結合部分を示す断面図、第４図
は第３図の半導体レーザ結合装置における半導体レーザ
とシングルモードファイバの結合を説明するための要部
拡大断面図である。 図において、ｌ・・・半導体レーザ、２・・・レーザ光
、３・・・シングルモードファイバ、４．７・・・コア
部、５．８・・・球面状の曲面部、６・・・ステップイ
ンデックスファイバ、６ａ・・・テーパ部、９・・・非
球面状の曲面部である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (5)
- （１）半導体レーザとシングルモードファイバの結合装
置において、上記シングルモードファイバの端面に、こ
のシングルモードファイバと同じ外径を有し、少なくと
も上記シングルモードファイバのコア部の径よりも大き
なコア部の径を有し、かつ上記半導体レーザ側に球面状
の曲面部を有する短尺のステップインデックスファイバ
を接続したことを特徴とする半導体レーザ結合装置。 - （２）上記シングルモードファイバの端面に接続する上
記短尺のステップインデックスファイバの屈接率をＮ＿
Ｃ、長さをＬ＿０、球面状の曲面部の曲率半径をｒ＿ｃ
、上記シングルモードファイバの伝播光のスポットサイ
ズをω＿Ｆ、上記半導体レーザの出射光の半導体出射端
面でのスポットサイズをω＿Ｌ＿Ｄとすると、以下の第
（１）式、 Ｌ＿０＝［（ｒ＿ｃ・Ｎ＿Ｃ）／（Ｎ＿Ｃ−１）］［１
＋（ω＿Ｆ）／（ω＿Ｌ＿Ｄ）］…………………………
…（１）が成立することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体レーザ結合装置。 - （３）上記短尺のステップインデックスファイバの球面
状の曲面部の端面の先端と上記半導体レーザの端面との
距離をＤ＿０とすると、以下の第（２）式、Ｄ＿０＝［
ｒ＿ｃ／（Ｎ＿Ｃ−１）］［１−（ω＿Ｌ＿Ｄ／ω＿Ｆ
）］……………………………（２）が成立するように、
上記半導体レーザを配置したことを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の半導体レーザ結合装置。 - （４）上記短尺のステップインデックスファイバの球面
状の曲面部の形状が、光軸付近において曲率半径ｒ＿ｃ
の球面であり、光軸外において非球面であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項あるいは第２項、又は第３
項記載の半導体レーザ結合装置。 - （５）上記半導体レーザから出射したレーザ光が、上記
短尺のステップインデックスファイバの球面状の曲面部
に入射する地点と上記半導体レーザのレーザ光の出射点
との距離をｌ＿１、上記レーザ光が、上記球面状の曲面
部に入射する地点と上記シングルモードファイバのコア
部の端面との距離をｌ＿２とすると、ｌ＿１＋Ｎ＿Ｃ・
ｌ＿２＝Ｄ＿０＋Ｎ＿Ｃ・Ｌ＿０の関係が成立するよう
に、上記短尺のステップインデックスファイバの球面状
の曲面部が非球面に形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の半導体レーザ結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058160A JPS63224385A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体レ−ザ結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058160A JPS63224385A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体レ−ザ結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224385A true JPS63224385A (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=13076238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62058160A Pending JPS63224385A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 半導体レ−ザ結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63224385A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02216110A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-29 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
| JPH02216111A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-29 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール |
| JPH0416403U (ja) * | 1990-05-31 | 1992-02-10 | ||
| JP2006154243A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Kyocera Corp | フェルール型光部品の接続構造 |
| CN112612082A (zh) * | 2019-10-04 | 2021-04-06 | 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 | 光探针、光探针阵列、检查系统以及检查方法 |
| WO2021145182A1 (ja) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 株式会社日本マイクロニクス | 光プローブ、プローブカード、測定システムおよび測定方法 |
| JP2021182113A (ja) * | 2020-05-20 | 2021-11-25 | 株式会社日本マイクロニクス | 光プローブ、光プローブアレイ、光プローブカードおよび光プローブの製造方法 |
| KR20220016790A (ko) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스 | 측정 시스템 및 측정 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203865U (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-26 |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP62058160A patent/JPS63224385A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62203865U (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-26 |
Cited By (15)
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| US11971296B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-04-30 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Measurement system and measurement method |
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