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JPS61107207A - 光結合器 - Google Patents

光結合器

Info

Publication number
JPS61107207A
JPS61107207A JP59228818A JP22881884A JPS61107207A JP S61107207 A JPS61107207 A JP S61107207A JP 59228818 A JP59228818 A JP 59228818A JP 22881884 A JP22881884 A JP 22881884A JP S61107207 A JPS61107207 A JP S61107207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light source
face
refractive index
optical fiber
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
JP59228818A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0565848B2 (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 JP59228818A priority Critical patent/JPS61107207A/ja
Priority to US06/789,780 priority patent/US4744620A/en
Priority to EP85307777A priority patent/EP0181727B1/en
Priority to DE8585307777T priority patent/DE3576572D1/de
Publication of JPS61107207A publication Critical patent/JPS61107207A/ja
Publication of JPH0565848B2 publication Critical patent/JPH0565848B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Lenses (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） 本発明は発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子か
らの光を光伝送ファイバに効率良く入射させるための光
結合ＷＶＣ関するものである。
〔従来技術の説明〕
上記のような光源からの拡散光束を光結合器を介して光
伝送７アイパのコア内に効率良く伝送するためには、軸
上入射光ばかりでなく、組み立て誤差等に起因する軸外
入射光も洩れなくファイバコア内に入射するように、結
合器を構成するレンズの軸上収差および軸外収差を十分
に補正しておく必要がある。特に光伝送ファイバが単一
モードファイバである場合はコアの径が極めて微小であ
るため上記レンズの収差について厳しい性能が要求され
る。また結合器は小型軽量であることや安価であること
が要求される。従来この種の光結合器としては、両端面
が平行平面の自己集束型レンズを使用したものが知られ
ている。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、上記のような両端面が平行平面の自己集
束型レンズの場合、軸上収差を小さくするためには、レ
ンズの屈折、重分布の制御が非常に難しく、仮りに軸上
収差が小さくなっても軸外収差、特にコマ収差が大きい
ために例えば光源がレンズ光軸からずれた時に光源から
出射した光線が７点に集光しなくなってしまう。
又、片面を球面にしたレンズの例としては、特開昭５≠
−２／７！；／があるが、そこでは球面は屈折率分布型
レンズの収差を補正するためだけに、用いられているた
めに、球面収差は補正されてもコマ収差までは補正　　
　　　　　　　　　　　されない。
上記要求を一応満足する光学系は屈折率の一様な通常の
球面レンズ３〜弘枚で構成することができる。しかしな
がらこのような球面レンズの組み合せでは光学系が大型
になってしまい、装置全体の小型軽量化に支障となる。
またレンズの枚数が多いため、光学系の組み立ておよび
レンズ面研磨に多大の工数を要し、コストアップになる
欠点がある。
〔問題点を解決する手段〕
上記の従来技術の問題点を解決する本発明の結合器は、
光軸からｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）が ｎ２（ｒ）−ｎ０２（／−（ｇｒ）２＋ｈ４（ｇｒ）’
＋ｈ６（ｇｒ）６＋−りで表わされる透明円柱体からな
り、Ｓｆ−ｇｌｏ、３とするときに （１）　　０＜Ｃ１／Ｓｆ＜０．６７ （２）Ｃ２−。
（３１０く１１・Ｓｆ＜１．！； （４）　　０．Ｊ＜、ｈ４に、２．０ の条件を満足するレンズで構成される。
ただし、Ｃ１，Ｃ２は入射端面、出射端面の曲率（符号
は曲率の中心が前記端面よりも７アイノ（側にあるとき
を正とする）ｌｌは光源側バックフォーカス、ｎｏは中
心軸上屈折率、ｇ、ｈ４　ｔｈ６＊ｈ８は分布定数を表
わす。
前記（１）〜（４）の条件のうち、条件（１）、（２）
は光源に対　　□向するレンズの入射端面が凸の球面で
、光伝送ファイバに対向する出射端面が平面であること
を示し、このように本発明の結合器レンズは片面が平面
であるため、研磨加工が極めて容易である。
又、条件（１）はＣ１／Ｓｆが０．６７より大きくなる
と高次の収差が発生し、球面収差を補正しきれなくなる
ことを示し、条件（３）は、１１・Ｓｆが八ｊを越える
と、正弦条件を゛満足しようとすると、Ｃ１／Ｓｆが大
きくなって高次の収差が発生してしまい、球面収差を補
正しきれなくなることを示し、条件（４）の下限は条件
（１）〜条件（３）の範囲のパラメータに対して球面収
差を補正するためのｈ４の範囲であることを示している
。
そしてレンズ端面の曲率、光源側バック７オーカス、分
布定数ｇ、ｈ４．・・・・を前述の条件（１）〜（４）
の範囲内に選定することにより、後述の数値実施例に示
されるように球面収差およびコマ収差を十分イオード、
半導体レーザ等の光源、コが本発明の結合器レンズ、３
が光伝送ファイバである。レンズは中心軸から外周に向
けて前述式に従い連続的に変化する屈折率分布を有する
ガラス、合成樹脂等からなる透明円柱体で、光源／に対
向する入射端面２Ａが軸対称の凸球面で、ファイバ３に
対向する出射端面２Ｂが光軸に垂直な平面になっている
。光源ｌから出た拡散光束は、上記レンズ２で集束され
、光ファイバ３のフ２内に入射する。
〔発明の効果〕
本発明に係る光源、光フアイバ結合器は実施例から明ら
かなように球面収差、コマ収差が非常に小さく、シたが
って単一モードファイバのように極めてコア径の小さい
ファイバに対しても光源光を非常に効率良く集束入射さ
せることができる。
また収差が小さいために、組み立て誤差等に起因して光
源がレンズ光軸から多少ずれていても波光損失が小さく
、シたがって軸合せの許容誤差範囲が拡大するので、部
品の組み立て作業もそれだけ容易化する。
さらに、本願発明に係るレンズは片端面が平面であるの
で、多量のレンズをまとめて平面研磨することができ、
研磨加工も容易で安価に量産することができる。
〔実　施　例〕
第２図と第３図に近軸横倍率が−３、中心屈折率ｎ□が
八ｊ　、　１．１．！；　、　／、ｒのとき球面収差が
十分小さく、正弦条件不満足量の絶対値がＯ，１％以下
となるような条件の曲線を示した。図中線にたて方向の
幅があるのは、正弦条件不満足量の絶対値が０．１％の
範囲を示す。
またＣ１は入射端面の曲率、Ｓｆ−ｇｌｏ、３　、　ｇ
　、　ｈ４は分布定数、１１は光源側バンク７オーカス
である。
〔蝿体的実施例〕
１１−／、０．ｎ□−へ乙２７１ｇ−０，／　９４’　
＋　！−０−１／　ｒｈ６−−０　、、ｉ！　９　、　
ｈＢ−２，９０、レンズ長Ｚ−１，２０／。
Ｃｌ−０，／ざ５９，７アイバ側バックフォーカス１２
−１．３３！； 本実施例の収差図を第４図に示す。
【図面の簡単な説明】
第１７は本発明の結合器の例を示す側面図、第２図は１
１を光源側バックフォーカス、ｎｏを中心軸上屈折率、
Ｃ１を入射端面の曲率、ｇを分布定数、Ｓｆ−ｇｌｏＪ
　としたときの１．ｓｆとＳｆ／Ｃ；１の関係図、第３
図は、ｈ４を分布定数としたときの１１ｓｆとｈ４の関
係図、第ｊ図は本発明に係る結合器の球面収差（実線）
と正弦条件不満足量（破線）の−例を示すグラフである
。 ｌ・・・光　源　２・・・結合器レンズ３・・・光伝送
ファイバ　２Ａ・・・入射端面２Ｂ・・・出射端面 第１図 ・址 第４図 第２図 第３図 ！＋・Ｓｆ（ｍｍ）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光軸からｒの距離における屈折率ｎ（ｒ）がｎ＾２（ｒ
    ）＝ｎ＿０＾２｛１−（ｇｒ）＾２＋ｈ＿４（ｇｒ）＾
    ４＋ｈ＿６（ｇｒ）＾６＋・・・｝で表わされる透明円
    柱体から成るレンズであって、Ｓｆ＝ｇ／０．３とする
    とき以下の条件を備えていることを特徴とする光源、光
    ファイバ結合器 （１）０＜Ｃ＿１／（Ｓｆ）＜０．６７ （２）Ｃ＿２＝０ （３）０≦ｌ＿１・Ｓｆ＜１．５ （４）０．５≦ｈ＿４≦２．０ ただしＣ＿１、Ｃ＿２はそれぞれ入射端面、出射端面の
    曲率（符号は曲率の中心が前記端面よりも光ファイバ側
    にあるときを正とする）ｌ＿１は光源側バックフォーカ
    ス、ｎ＿０は中心軸上屈折率、ｇ、ｈ＿４、ｈ＿６は分
    布定数。
JP59228818A 1984-10-30 1984-10-30 光結合器 Granted JPS61107207A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59228818A JPS61107207A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 光結合器
US06/789,780 US4744620A (en) 1984-10-30 1985-10-21 Optical coupler
EP85307777A EP0181727B1 (en) 1984-10-30 1985-10-28 Optical coupler
DE8585307777T DE3576572D1 (de) 1984-10-30 1985-10-28 Optische kupplung.

Applications Claiming Priority (1)

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JP59228818A JPS61107207A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 光結合器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61107207A true JPS61107207A (ja) 1986-05-26
JPH0565848B2 JPH0565848B2 (ja) 1993-09-20

Family

ID=16882337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59228818A Granted JPS61107207A (ja) 1984-10-30 1984-10-30 光結合器

Country Status (4)

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US (1) US4744620A (ja)
EP (1) EP0181727B1 (ja)
JP (1) JPS61107207A (ja)
DE (1) DE3576572D1 (ja)

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