JPS6131444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は高開口数の光伝送路に関し、特に石英
系フアイバを用いた光伝送路に好適なものであ
る。

＜従来の技術＞ 近年、光フアイバの開発に伴い従来からある光
学レンズの代りに中心側ほど屈折率が高く且つ径
方向外周側に向かうに従つて漸次屈折率が低くな
つた丸棒状のグレーデツド形レンズ（ロツドレン
ズ）を作り出され、光学レンズよりも大幅にコン
パクト化し得るために光フアイバの端末に接続す
る結像光学系や集光レンズ等として利用されてい
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 伝送損失が最も少ないとされている石英系フア
イバは、他のフアイバと比較して開口数が小さく
即ち光の入射角度の範囲が狭いため、通信用の信
号光線を伝送する場合には、光源からの光線のほ
んの一部しか送ることができず、強力な光源が必
要となる。又、この石英系フアイバをイメージフ
アイバとして画像伝送に使用した場合には、開口
数が小さいため明るい画像を伝送することができ
なかつた。しかも、光学系相互の接続部でのこれ
ら光学系の開口数が異なる場合には、最も小さな
開口数の光学系で光線の入射角が規定されてしま
うため、例え開口数の大きなグレーデツド形レン
ズを光線の導入側に使用しても、光フアイバ自体
の開口数が小さい場合には、このグレーデツド形
レンズから光フアイバへ入射する光線の一部が損
失となつてしまい、結合、効率を低下させる原因
となつていた。

このような観点から、本発明は低開口数の光フ
アイバを用いても高開口数となる光伝送路を提供
することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の光伝送路は、中心の屈折率に対して径
方向外周側の屈折率ほど漸次低くなり、且つ一端
面側の屈折率に対して光軸方向と平行な方向に沿
つた他端面側の屈折率ほど低く、しかも前記一端
面側における前記中心と径方向外周側との屈折率
差よりも前他端面側における前記中心と径方向外
周側との屈折率差の方を大きくしたグレーデツド
形レンズの前記一端面を光フアイバの端面に接続
したことを特徴とするものである。

＜作用＞ グレーデツド形レンズの他端面に対して傾斜状
態で入射した光線は、その振幅が次第に減衰する
と共に外部への滲み出しがなく、光フアイバの入
射端面に対してより小さな入射角で入射する。

＜実施例＞ 本発明による光伝送路の一実施例についてその
入射端部の概略原理を表す第１図を参照しながら
詳細に説明する。

中心に対して径方向外周側の屈折率ほど漸次低
くなつたグレーデツド形レンズ１の一端面が単一
モード伝送用光フアイバ２の端面に突き合わせた
状態で接着されている。このグレーデツド形レン
ズ１の屈折率分布は、図中、一点鎖線で示す光軸
３と平行に沿つた方向において、一端面側の方が
光線４の入射する他端面側よりも常に高くなつて
いるが、中心と径方向外周側との屈折率差Δｎは
一端面側の方よりも他端面側の方が大きくなつて
いる。つまり、他端面側の開口数の方が一端面側
の開口数よりも大きくなつており、本実施例にお
けるグレーデツド形レンズ１の径方向に沿つた屈
折率分布を第２図に示すが、図中の上側の〓物線
が一端面の部分での屈折率分布を表し、下側の〓
物線が他端面の部分での屈折率分布を表わす。な
お、光軸３に平行に沿つた方向の屈折率分布は、
先にも述べたように一端面から他端面へ向けて直
線状に連続して減少した状態となつている。従つ
て、θ_２なる入射角でグレーデツド形レンズ１の
他端面から入射した光線４は、その振幅が次第に
減衰したようになり、θ_２より小さなθ_１なる射
出角でその一端面から単一モード伝送用光フアイ
バ２のコア部５に入射する。この場合、光線４の
進行方向前方ほど高屈折率となつているため、グ
レーデツド形レンズ１内を曲折しながら進行する
光線４の外部への滲み出しが全くなく、他端面の
開口数で規定される最大入射角でグレーデツド形
レンズ１に入射した光線は、全部が単一モード伝
送用光フアイバ２のコア部５へ送り込まれること
となる。従つて、このグレーデツド形レンズ１は
極めて効率の高い集光レンズとして機能し、強力
な光信号をコア部５内へ導くことが可能である。
なお、本実施例では単一モード光フアイバの入射
端部について説明したが、その射出端部にもこの
グレーデツド形レンズを装着するようにしてもよ
い。

次に、本発明による光伝送路の他の一実施例に
ついて第３図及び第４図を参照しながら説明す
る。

本実施例の概略原理を表す第３図に示すよう
に、本実施例では開口数の異なつた複数個（図で
は四個）のグレーデツド形レンズ１１，１２，１
３，１４を開口数の順に接続し、最も開口数の小
さなグレーデツド形レンズ１１をイメージフアイ
バ１６の端面に接続させている。従つて、本実施
例では四個のグレーデツド形レンズ１１，１２，
１３，１４を組み合わせて一つのグレーデツド形
レンズ（結像レンズ）１５が構成され、画像伝送
に供される。本実施例では先に説明したグレーデ
ツド形レンズ１と異なり、従来と同じものを使用
している。つまり、光軸方向の屈折率分布には変
化しないものであるが、これらの径方向屈折率分
布を表わす第４図に示すように、開口数の最も小
さいグレーデツド形レンズ１１が最高の屈折率を
有し、開口数の最も大きなグレーデツド形レンズ
１４が最低の屈折率となつている。図中の符号で
Δn₂の屈折率差を有するものがグレーデツド形レ
ンズ１２に相当し、Δn₃の屈折率差がグレーデツ
ド形レンズ１３に相当する。前述した実施例のよ
うに光軸方向に連続的に屈折率を変化させてグレ
ーデツド形レンズ１を製造することは、例えば気
相軸付け法においてはドーパントの供給量とその
分布とを時間的に変化させなければならず比較的
めんどうな製造手順となるが、本実施例では種類
の異なるグレーデツド形レンズ１１，１２，１
３，１４を組み合わせるだけで済み、しかも両端
部の開口数の差の制御も比較的容易である。この
ような観点から、前述のグレーデツド形レンズ１
を本実施例のように複数個接合して一個に形成す
ることも可能である。

本実施例においては、入射光線１７はその進行
方向に屈折率が高くなつているため、外方への滲
み出しがほとんどなく、次第に中央部に収束して
小さな射出角でイメージフアイバ１６に入射す
る。このため、開口数の小さいフアイバで構成し
たイメージフアイバ１６を使用しても明るい画像
を伝送することが可能である。なお、このイメー
ジフアイバ１６の射出端部にも上述したグレーデ
ツド形レンズを接続することによつて、明るさを
任意に設定することができる。

＜発明の効果＞ 本発明の光伝送路によると、グレーデツド形レ
ンズの両端面の開口数を変える一方、開口数の大
きな端面から入射した光線が途中で外部に滲み出
して損失増加とならないように光線の進行方向前
方ほど高屈折率としたので、開口数の小さな石英
系フアイバを使用しても実際には大きな開口数を
持つたものとして利用でき、従つて通信用光伝送
路に応用した場合には強大な光信号を光フアイバ
内に取り入れることが可能であり、又、画像伝送
路に応用した場合には明るい画像を伝送すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を通信用光伝送路に応用した一
実施例における入射端部の光線の進行原理を表す
幾何原理図、第２図はそのグレーデツド形レンズ
の両端面における径方向屈折率分布を表すグラ
フ、第３図は本発明を画像伝送路に応用した一実
施例における入射端部の光線の進行原理を表す幾
何原理図、第４図はそのグレーデツド形レンズを
構成する四個のグレーデツド形レンズの径方向屈
折率分布を表すグラフである。 図中の符号で、１はグレーデツド形レンズ、２
は単一モード伝送用光フアイバ、４は光線、１
１，１２，１３，１４は従来のグレーデツド形レ
ンズ、１５は従来のグレーデツド形レンズを組み
合わせグレーデツド形レンズ、１６はイメージフ
アイバ、１７は入射光線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心の屈折率に対して径方向外周側の屈折率
   ほど漸次低くなり、且つ一端面側の屈折率に対し
   て光軸方向と平行な方向に沿つた他端面側の屈折
   率ほど低く、しかも前記一端面側における前記中
   心と径方向外周側との屈折率差よりも前他端面側
   における前記中心と径方向外周側との屈折率差の
   方を大きくした一定な径のグレーデツド形レンズ
   の前記一端面を光フアイバの端面に接続したこと
   を特徴とする光伝送路。