JPS6336643B2 - - Google Patents
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- JPS6336643B2 JPS6336643B2 JP57050342A JP5034282A JPS6336643B2 JP S6336643 B2 JPS6336643 B2 JP S6336643B2 JP 57050342 A JP57050342 A JP 57050342A JP 5034282 A JP5034282 A JP 5034282A JP S6336643 B2 JPS6336643 B2 JP S6336643B2
- Authority
- JP
- Japan
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- refractive index
- spherical
- surrounding medium
- wavelength demultiplexer
- core
- Prior art date
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- Expired
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-
- 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
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、球面収差を補正すると同時に他の
光学素子と密着して一体化することを可能とする
構造を備えた分布屈折率球レンズを用いた分波器
に関するものである。
光学素子と密着して一体化することを可能とする
構造を備えた分布屈折率球レンズを用いた分波器
に関するものである。
光通信、光情報処理、医療の分野ではレーザ光
をコリメートし、また、集光するための高性能な
小型レンズ、いわゆるマイクロオプテイクス用の
レンズが不可欠である。この要求を満たすべく、
先に球対称分布屈折率球芯に、分布に応じた厚さ
の球殻状クラツドとロツド状クラツドとを被せ、
球面収差を補正すると同時に、ロツド部を介して
他の光学素子との密着一体化を可能とする不均質
屈折率レンズを提案した（特願昭56−66612号参
照：以下先願という）。これは球芯の屈折率こう
配のみならず球殻状クラツドの表球面のレンズ作
用を利用しているので、開口数NAが0.45程度の
大きめのものが得られ、光デイスク用ピツクアツ
プレンズへの応用などにも適していた。しかし、
開口数NAを大きくするために、構造的に幾分複
雑になり、厚さが一様な球殻状クラツドを製作す
ることが製作上最も難しいことであつた。
をコリメートし、また、集光するための高性能な
小型レンズ、いわゆるマイクロオプテイクス用の
レンズが不可欠である。この要求を満たすべく、
先に球対称分布屈折率球芯に、分布に応じた厚さ
の球殻状クラツドとロツド状クラツドとを被せ、
球面収差を補正すると同時に、ロツド部を介して
他の光学素子との密着一体化を可能とする不均質
屈折率レンズを提案した（特願昭56−66612号参
照：以下先願という）。これは球芯の屈折率こう
配のみならず球殻状クラツドの表球面のレンズ作
用を利用しているので、開口数NAが0.45程度の
大きめのものが得られ、光デイスク用ピツクアツ
プレンズへの応用などにも適していた。しかし、
開口数NAを大きくするために、構造的に幾分複
雑になり、厚さが一様な球殻状クラツドを製作す
ることが製作上最も難しいことであつた。
ところで、光通信用結合レンズ、すなわち、光
フアイバと他の光学素子などを結合するレンズに
ついて考えてみると、光フアイバの開口数NAは
高々0.2程度であり、必ずしも先願のレンズのよ
うな開口数NAの高いものを使用する必要はな
く、球殻状クラツドを取り除き、代りにロツド状
クラツドを付けた簡易レンズが適用できるもので
ある。また、ロツド状クラツドのみにすることに
よつて、他の光学素子との一体化に関しては一層
自由度を増したものになる。
フアイバと他の光学素子などを結合するレンズに
ついて考えてみると、光フアイバの開口数NAは
高々0.2程度であり、必ずしも先願のレンズのよ
うな開口数NAの高いものを使用する必要はな
く、球殻状クラツドを取り除き、代りにロツド状
クラツドを付けた簡易レンズが適用できるもので
ある。また、ロツド状クラツドのみにすることに
よつて、他の光学素子との一体化に関しては一層
自由度を増したものになる。
上記の点にかんがみ、開口数NAを光フアイバ
の開口数NAより幾分多めの0.3程度とし、球面横
収差がシングルモード光フアイバ（以下SMFと
いう）のコア径内に収まる程度の数μｍで、他の
光学素子との密着による一体化を、先願レンズの
ものよりも完全に行えるようにし、したがつて構
造的に堅固で、媒質の境界反射による損失を少な
くし、しかも製作を容易にし、光通信、光情報処
理、レーザ医療へ利用される場合、高性能で高信
頼性を有するレンズを提案した（1981年秋季第42
回応用物理学会学術講演会予稿集参照）。
の開口数NAより幾分多めの0.3程度とし、球面横
収差がシングルモード光フアイバ（以下SMFと
いう）のコア径内に収まる程度の数μｍで、他の
光学素子との密着による一体化を、先願レンズの
ものよりも完全に行えるようにし、したがつて構
造的に堅固で、媒質の境界反射による損失を少な
くし、しかも製作を容易にし、光通信、光情報処
理、レーザ医療へ利用される場合、高性能で高信
頼性を有するレンズを提案した（1981年秋季第42
回応用物理学会学術講演会予稿集参照）。
その要素レンズの構成を第１図ａに示す。この
図において、１は球対屈折率分布の球芯で、均一
屈折率の周囲媒質２に埋め込んだ球レンズ３とし
たものであり、屈折率の関係を第１図ｂに示す。
なお、従来、均一屈折率球を他の周囲媒質に埋め
込んだBSL（Buried Sphere Lens）が開発され
ている。これは、他光学素子との一体化に関して
は非常に優れたレンズであるが、球面収差が非常
に大きい欠点があつた。
図において、１は球対屈折率分布の球芯で、均一
屈折率の周囲媒質２に埋め込んだ球レンズ３とし
たものであり、屈折率の関係を第１図ｂに示す。
なお、従来、均一屈折率球を他の周囲媒質に埋め
込んだBSL（Buried Sphere Lens）が開発され
ている。これは、他光学素子との一体化に関して
は非常に優れたレンズであるが、球面収差が非常
に大きい欠点があつた。
そこで、第１図ａにおいては、屈折率が中心か
ら周辺に向つて距離のほぼ２乗で減少する球芯１
を埋め込むことになるが、任意の屈折率を有する
周囲媒質２では未だ球面収差が残り、屈折率分布
ｎ（ｒ）のある範囲のもので、かつ分布に応じて
選ばれた屈折率ndの周囲媒質２にしてはじめてμ
ｍオーダーの球面横収差にすることが可能にな
る。なお、r0は前記球芯１の半径、ｆは前記球芯
１の中心から焦点までの距離で、ここでは周囲媒
質２の端部に焦点を位置させている。また、Ｈは
入射高、ｒは半径方向の距離、θは出射角を示
す。
ら周辺に向つて距離のほぼ２乗で減少する球芯１
を埋め込むことになるが、任意の屈折率を有する
周囲媒質２では未だ球面収差が残り、屈折率分布
ｎ（ｒ）のある範囲のもので、かつ分布に応じて
選ばれた屈折率ndの周囲媒質２にしてはじめてμ
ｍオーダーの球面横収差にすることが可能にな
る。なお、r0は前記球芯１の半径、ｆは前記球芯
１の中心から焦点までの距離で、ここでは周囲媒
質２の端部に焦点を位置させている。また、Ｈは
入射高、ｒは半径方向の距離、θは出射角を示
す。
第２図は、第１図の光学系で、入射する平行光
を集光する場合の入射高Ｈ／r0と（横収差r0）×
103との関係を、球芯１の４次分布係数G4と周囲
の周囲媒質２の屈折率ndの組をパラメータにして
示した図である。この図において、４次分布係数
G4＝−0.16、屈折率nd＝1.45で収差は最小になつ
ている。なお、曲線はG4＝−0.32、nd＝1.46、
曲線はG4＝０、nd＝1.44の場合であり、いずれ
もNA＝0.3、ｎ（ｏ）＝1.6、G2＝−0.1としてい
る。ここで、球芯１の屈折率分布ｎ（ｒ）として、
n2（ｒ）を次の多項式で表している。
を集光する場合の入射高Ｈ／r0と（横収差r0）×
103との関係を、球芯１の４次分布係数G4と周囲
の周囲媒質２の屈折率ndの組をパラメータにして
示した図である。この図において、４次分布係数
G4＝−0.16、屈折率nd＝1.45で収差は最小になつ
ている。なお、曲線はG4＝−0.32、nd＝1.46、
曲線はG4＝０、nd＝1.44の場合であり、いずれ
もNA＝0.3、ｎ（ｏ）＝1.6、G2＝−0.1としてい
る。ここで、球芯１の屈折率分布ｎ（ｒ）として、
n2（ｒ）を次の多項式で表している。
n2（ｒ）＝n2（ｏ）〔１＋G2（ｒ／r0）2＋G4（ｒ／r
0）4〕 …(1) このように収差を小さくできる球芯１の各分布
係数G2、G4の範囲を第３図に示す。この図で、
実線は屈折率nd、一点鎖線は（横収差／r0）×
103、点線はｆ／r0であり、NA＝0.3、ｎ（ｏ）＝
1.6とした。
0）4〕 …(1) このように収差を小さくできる球芯１の各分布
係数G2、G4の範囲を第３図に示す。この図で、
実線は屈折率nd、一点鎖線は（横収差／r0）×
103、点線はｆ／r0であり、NA＝0.3、ｎ（ｏ）＝
1.6とした。
与えられた各分布係数G2、G4に対して、それ
を座標とする点を通るパラメータ（実線）に周囲
媒質２の屈折率ndを選ぶと、同じくこの点を通る
等収差線（一点鎖線）で示される横収差にできる
ことを意味している。ここで横収差は、出射角θ
＝０〜sin-1NAの間の横収差を第２図のように正
負バランスさせたときのピークで示している。ま
た、（横収差／r0）×103の値で記しているので、
r0＝１mmのレンズとして図に示した値がμｍ単位
の横収差を与える。
を座標とする点を通るパラメータ（実線）に周囲
媒質２の屈折率ndを選ぶと、同じくこの点を通る
等収差線（一点鎖線）で示される横収差にできる
ことを意味している。ここで横収差は、出射角θ
＝０〜sin-1NAの間の横収差を第２図のように正
負バランスさせたときのピークで示している。ま
た、（横収差／r0）×103の値で記しているので、
r0＝１mmのレンズとして図に示した値がμｍ単位
の横収差を与える。
第３図より横収差＜２×10-3r0のレンズを屈折
率差５％（G2−0.1）の球芯１で実現するには、
４次分布係数G4を−0.025＜G4＜−0.005に制御す
ればよい。
率差５％（G2−0.1）の球芯１で実現するには、
４次分布係数G4を−0.025＜G4＜−0.005に制御す
ればよい。
さて、この制御の難易を知るために、ガラスに
屈折率分布を付けるイオン交換過程で予想される
分布係数（縦軸）の時間（規格化拡散時間Dt／
ro2）に対する変化を求めたのが第４図である。
なお、初期条件は球芯１の内部屈折率ｎは1.58、
まつ先にイオンが拡散される球芯１の表面の屈折
率ｎは下げられた値1.5とする。
屈折率分布を付けるイオン交換過程で予想される
分布係数（縦軸）の時間（規格化拡散時間Dt／
ro2）に対する変化を求めたのが第４図である。
なお、初期条件は球芯１の内部屈折率ｎは1.58、
まつ先にイオンが拡散される球芯１の表面の屈折
率ｎは下げられた値1.5とする。
球芯１の周囲から内部に屈折率を下げるイオン
が拡散するとし、その屈折率変化はそのイオン濃
度に比例するとした。第４図から４次分布係数
G4は時間とともに負から正へと変つているので、
第３図の収差を小さくできる領域を横切ることに
なるので、そのに入つたときにイオン交換を停止
させればよい。さきの４次分布係数G4の範囲に
対応する時間は全時間の±５％に相当し、この制
御は難しくはない。
が拡散するとし、その屈折率変化はそのイオン濃
度に比例するとした。第４図から４次分布係数
G4は時間とともに負から正へと変つているので、
第３図の収差を小さくできる領域を横切ることに
なるので、そのに入つたときにイオン交換を停止
させればよい。さきの４次分布係数G4の範囲に
対応する時間は全時間の±５％に相当し、この制
御は難しくはない。
ここまでは、屈折率分布の４次分布係数G4ま
で考え６次分布係数G6は０としてきたが、第４
図から６次分布係数G6がさきの望ましい４次分
布係数G4を与える時間範囲で正の値でかなり残
つていることが分かる。そこで、６次分布係数
G6まで考慮した解析をし、第３図のG2−G4面に
G6軸を加えた三次元図面のG4−G6断面を示した
のが第５図である。
で考え６次分布係数G6は０としてきたが、第４
図から６次分布係数G6がさきの望ましい４次分
布係数G4を与える時間範囲で正の値でかなり残
つていることが分かる。そこで、６次分布係数
G6まで考慮した解析をし、第３図のG2−G4面に
G6軸を加えた三次元図面のG4−G6断面を示した
のが第５図である。
この場合には
n2（ｒ）＝n2o〔１＋G2（ｒ／r0）2＋G4（ｒ／r0）4
＋G6（ｒ／r0）6〕
と展開される。
収差を少なくできる領域（一点鎖線で囲まれ
る）は、６次分布係数G6の正の方向に拡がつて
おり、第４図の６次分布係数G6と同符号である
ことに注目すべきである。すなわち、イオン交換
過程の制御が非常に楽になるのである。なお、こ
の場合はG2＝−0.1で切つた断面を示し、他は第
４図と同じである。
る）は、６次分布係数G6の正の方向に拡がつて
おり、第４図の６次分布係数G6と同符号である
ことに注目すべきである。すなわち、イオン交換
過程の制御が非常に楽になるのである。なお、こ
の場合はG2＝−0.1で切つた断面を示し、他は第
４図と同じである。
次に、この発明に用いる埋込み型分布屈折率球
レンズの製作に当たつてのトレランスについて説
明する。前記球のレンズの設計の特徴は、球芯１
の分布に応じて周囲媒質２の屈折率ndを選ぶこと
にあるから、その屈折率ndのトレランスをまず調
べる。
レンズの製作に当たつてのトレランスについて説
明する。前記球のレンズの設計の特徴は、球芯１
の分布に応じて周囲媒質２の屈折率ndを選ぶこと
にあるから、その屈折率ndのトレランスをまず調
べる。
第６図に、与えられた分布の一例について、周
囲媒質２の屈折率ndと横収差の関係を示した。な
お、NA＝0.3、ｎ（ｏ）＝1.6、G2＝−0.1、G4＝−
0.02、G6＝0.05とした。この場合、nd＝1.414で収
差は極小になつているが、この値と同じ値の周囲
媒質を探すことは困難なので、レンズの使用目的
に応じてトレランスを知る必要がある。
囲媒質２の屈折率ndと横収差の関係を示した。な
お、NA＝0.3、ｎ（ｏ）＝1.6、G2＝−0.1、G4＝−
0.02、G6＝0.05とした。この場合、nd＝1.414で収
差は極小になつているが、この値と同じ値の周囲
媒質を探すことは困難なので、レンズの使用目的
に応じてトレランスを知る必要がある。
いま、SFMのコア直径（8μｍφ）に集光す
ることを目標においてみると、横収差をその半分
の4μｍに抑えればよく、第６図はら球芯１の半
径r0＝１mmのレンズでは、屈折率ndのトレランス
は、±0.005となる。ただし、この値はNA＝0.3の
レンズをいつぱいに使うとして得られたもので、
実際の光フアイバ（NA0.1〜0.2）への結合で
は、レンズの一部分しか使わないので、トレラン
スはもつと大きくなる。
ることを目標においてみると、横収差をその半分
の4μｍに抑えればよく、第６図はら球芯１の半
径r0＝１mmのレンズでは、屈折率ndのトレランス
は、±0.005となる。ただし、この値はNA＝0.3の
レンズをいつぱいに使うとして得られたもので、
実際の光フアイバ（NA0.1〜0.2）への結合で
は、レンズの一部分しか使わないので、トレラン
スはもつと大きくなる。
もう一つ検討を要することは、球芯１の屈折率
分布ｎ（ｒ）の測定に関するトレランスである。
以上では正確な分布を知つたとしてレンズ設計を
してきたが、現実には測定誤差があるので収差を
大きめに見積もつて置かねばならない。
分布ｎ（ｒ）の測定に関するトレランスである。
以上では正確な分布を知つたとしてレンズ設計を
してきたが、現実には測定誤差があるので収差を
大きめに見積もつて置かねばならない。
第７図ａ，ｂは２、４、６次分布係数G2、G4、
G6の誤差と見積らねばならない収差を示してい
る。いいかえると、収差をある範囲に抑えるため
に要求される分布係数の測定精度を示している。
ただし、ここでおおまかな目安を得るために、
（横収差／r0）×103＝４（r0＝１mmとすると、横収
差＝4μｍに相当する）の等収差線のみを示して
いる。ここで分布係数の真の値をｎ（ｏ）＝1.6、
G2＝−0.1、G4＝−0.02、G6＝0.05として周囲媒
質のndを決めているので、収差は第７図の斜線領
域の中心で最も少なく、分布係数がそこからはず
れるにしたがつて大きくなる。細長い（斜線）領
域なので、方向性があり、数値的に表わしにくい
が、強いて図のδG2、δG4、δG6方向で代表させる
と、r0＝１mmのレンズで、さきのSMF（コア直径
8μｍφ）の径内に収差を収めるには、２、４、
６次分布係数G2、G4、G6の中心からのはずれは、
各々±0.005、±0.01、±0.1にすることが要求され、
それがとりもなおさず要求される測定精度であ
る。
G6の誤差と見積らねばならない収差を示してい
る。いいかえると、収差をある範囲に抑えるため
に要求される分布係数の測定精度を示している。
ただし、ここでおおまかな目安を得るために、
（横収差／r0）×103＝４（r0＝１mmとすると、横収
差＝4μｍに相当する）の等収差線のみを示して
いる。ここで分布係数の真の値をｎ（ｏ）＝1.6、
G2＝−0.1、G4＝−0.02、G6＝0.05として周囲媒
質のndを決めているので、収差は第７図の斜線領
域の中心で最も少なく、分布係数がそこからはず
れるにしたがつて大きくなる。細長い（斜線）領
域なので、方向性があり、数値的に表わしにくい
が、強いて図のδG2、δG4、δG6方向で代表させる
と、r0＝１mmのレンズで、さきのSMF（コア直径
8μｍφ）の径内に収差を収めるには、２、４、
６次分布係数G2、G4、G6の中心からのはずれは、
各々±0.005、±0.01、±0.1にすることが要求され、
それがとりもなおさず要求される測定精度であ
る。
さて、以上は要素レンズについて球面収差を少
なくするための球芯１、周囲媒質２の屈折率ndの
関係を述べてきたが、次に当レンズを用いた光回
路の構成例を示す。
なくするための球芯１、周囲媒質２の屈折率ndの
関係を述べてきたが、次に当レンズを用いた光回
路の構成例を示す。
第８図ａ，ｂ，ｃは、光フアイバ４の間に他の
光学素子を挿入するための球レンズ３を示すもの
で、光フアイバ４と球レンズ３は密着一体化さ
れ、２個の球レンズ３の間隔は挿入する光学素子
の長さに応じて自由に選ぶことができる。光学素
子の形状によつてはそれをも一体化できる。球レ
ンズ３の開口数NAは0.3程度、SMFである光フ
アイバ４の開口数NAは0.1程度であるから、球レ
ンズ３に余裕があり、第８図ａ，ｂのように多数
の光フアイバ４が１組の球レンズ３を共用するこ
とができる。第８図ａでは多重度は７程度とれ、
間隔での光ビームを互いに平行にできることが長
所である。
光学素子を挿入するための球レンズ３を示すもの
で、光フアイバ４と球レンズ３は密着一体化さ
れ、２個の球レンズ３の間隔は挿入する光学素子
の長さに応じて自由に選ぶことができる。光学素
子の形状によつてはそれをも一体化できる。球レ
ンズ３の開口数NAは0.3程度、SMFである光フ
アイバ４の開口数NAは0.1程度であるから、球レ
ンズ３に余裕があり、第８図ａ，ｂのように多数
の光フアイバ４が１組の球レンズ３を共用するこ
とができる。第８図ａでは多重度は７程度とれ、
間隔での光ビームを互いに平行にできることが長
所である。
第８図ｂでは、光フアイバ４からの光ビームが
２個の球芯１をはずれない範囲で光フアイバ４を
並べられるだけの多重度がとれる。例えば、球芯
１の半径r0＝１mm、球芯１間の間隔ｌ10r0、球
レンズ３、光フアイバ４の開口数NAをそれぞれ
0.3および0.1、光フアイバ４の外径を50μｍとし
て、約300になる。しかし、間隔部分で互いに交
叉ビームになるので、その影響を受けない使途に
限定される。なお、第８図ｂでは光フアイバ４と
球レンズ３との密着面は球面にし、中心軸を離れ
た光フアイバ４からの光束も間隔で平行ビームに
なるようにしている。先願のレンズの場合と異な
り、この球面のレンズ作用は利用していない。
２個の球芯１をはずれない範囲で光フアイバ４を
並べられるだけの多重度がとれる。例えば、球芯
１の半径r0＝１mm、球芯１間の間隔ｌ10r0、球
レンズ３、光フアイバ４の開口数NAをそれぞれ
0.3および0.1、光フアイバ４の外径を50μｍとし
て、約300になる。しかし、間隔部分で互いに交
叉ビームになるので、その影響を受けない使途に
限定される。なお、第８図ｂでは光フアイバ４と
球レンズ３との密着面は球面にし、中心軸を離れ
た光フアイバ４からの光束も間隔で平行ビームに
なるようにしている。先願のレンズの場合と異な
り、この球面のレンズ作用は利用していない。
第８図ｃは間隔部分をブリユスタ角で対面さ
せ、空気層が入つても反射損失をなくそうとした
ものである。第８図ｄはプリズム５の全反射を利
用したもので、プリズム５を矢印方向に出入りさ
せうるように構成した光スイツチである。また、
第８図ｅは回折格子６を一体にして多波長を含む
光フアイバ４からの各波長の光を分ける分波器、
あるいは逆に多波長の光を一本の光フアイバ４に
合流させる合波器と見ることもできるものであ
る。
せ、空気層が入つても反射損失をなくそうとした
ものである。第８図ｄはプリズム５の全反射を利
用したもので、プリズム５を矢印方向に出入りさ
せうるように構成した光スイツチである。また、
第８図ｅは回折格子６を一体にして多波長を含む
光フアイバ４からの各波長の光を分ける分波器、
あるいは逆に多波長の光を一本の光フアイバ４に
合流させる合波器と見ることもできるものであ
る。
次に上記分布屈折率レンズを用いたこの発明の
分波器の実施例について説明する。
分波器の実施例について説明する。
第９図ａは球レンズ３に干渉フイルタ７ａ，７
ｂや反射鏡８を組み合わせた実施例である。多波
長λ1，λ2，λ3，λ4を含む光フアイバ４からの光を
球芯１で平行ビームとし、反射鏡８で反射させた
後、波長λ1の光のみ透過させ他の波長の光を反射
させる干渉フイルタ７ａに入射させ、透過した波
長λ1の光は球芯１ａの一部を使つて集光され、光
フアイバ４ａに注入される。干渉フイルタ７ａで
反射した波長λ2，λ3，λ4の光は、反射鏡８で反射
させた後、今度は波長λ2のみ透過させ波長λ3，λ4
を反射させる干渉フイルタ７ｂに入射させ、透過
した波長λ2の光は球芯１ａの前述とは別な部分を
通して集光させ光フアイバ４ｂに注入する。以下
同様にして、波長λ3，λ4も分離される。
ｂや反射鏡８を組み合わせた実施例である。多波
長λ1，λ2，λ3，λ4を含む光フアイバ４からの光を
球芯１で平行ビームとし、反射鏡８で反射させた
後、波長λ1の光のみ透過させ他の波長の光を反射
させる干渉フイルタ７ａに入射させ、透過した波
長λ1の光は球芯１ａの一部を使つて集光され、光
フアイバ４ａに注入される。干渉フイルタ７ａで
反射した波長λ2，λ3，λ4の光は、反射鏡８で反射
させた後、今度は波長λ2のみ透過させ波長λ3，λ4
を反射させる干渉フイルタ７ｂに入射させ、透過
した波長λ2の光は球芯１ａの前述とは別な部分を
通して集光させ光フアイバ４ｂに注入する。以下
同様にして、波長λ3，λ4も分離される。
上述の分波器は光線方向を逆に見ると合波器に
ある。第９図ａの実施例はその紙面に垂直な断面
が、第９図ｂに示す４面柱状のものや、第９図ｃ
に示す円柱状のものが考えられ、第９図ｃでは同
一球芯列（紙面と直角方向に複数個配列されてい
る）を共通に放射状に用い、多チヤンネル分波
（合波）器の構成ができる。なお、符号７は干渉
フイルタを総称して示している。
ある。第９図ａの実施例はその紙面に垂直な断面
が、第９図ｂに示す４面柱状のものや、第９図ｃ
に示す円柱状のものが考えられ、第９図ｃでは同
一球芯列（紙面と直角方向に複数個配列されてい
る）を共通に放射状に用い、多チヤンネル分波
（合波）器の構成ができる。なお、符号７は干渉
フイルタを総称して示している。
第９図ｄは１個の球芯１で第９図ａの実施例と
等価な分波（合波）器を構成したものである。紙
面に垂直な断面は第９図ｅまたはｆに示すように
構成することができる、各々円柱状、球状のもの
であり、後者は第９図ｃと同様に多チヤンネルの
構成ができる。以上はいずれも球レンズ（球芯
１）の対称性と開口数NAがSMF（光フアイバ４）
に比べて余裕があることを利用している。
等価な分波（合波）器を構成したものである。紙
面に垂直な断面は第９図ｅまたはｆに示すように
構成することができる、各々円柱状、球状のもの
であり、後者は第９図ｃと同様に多チヤンネルの
構成ができる。以上はいずれも球レンズ（球芯
１）の対称性と開口数NAがSMF（光フアイバ４）
に比べて余裕があることを利用している。
以上詳細に説明したように、この発明は中心か
ら周辺に向つてほぼ距離の２乗で屈折率が減少し
ている球芯と、透過域を異にする複数個の干渉フ
イルタとを均質屈折率の周囲媒質中に埋め込み、
この周辺媒質表面にレーザ光を入射させる光フア
イバと、入射したレーザ光を反射させる反射鏡
と、分波されたレーザ光を出射する複数個の光フ
アイバとを設けた分波器であるので、要素レン
ズが低収差であること、空気層が介在しない部
品密着型であること、要素レンズの球対称性を
うまく利用していることなどのため、分波数が多
くても低損失で小型軽量なものが提供できる。従
つて装置全体の性能向上、信頼性にもつながる利
点を有する。
ら周辺に向つてほぼ距離の２乗で屈折率が減少し
ている球芯と、透過域を異にする複数個の干渉フ
イルタとを均質屈折率の周囲媒質中に埋め込み、
この周辺媒質表面にレーザ光を入射させる光フア
イバと、入射したレーザ光を反射させる反射鏡
と、分波されたレーザ光を出射する複数個の光フ
アイバとを設けた分波器であるので、要素レン
ズが低収差であること、空気層が介在しない部
品密着型であること、要素レンズの球対称性を
うまく利用していることなどのため、分波数が多
くても低損失で小型軽量なものが提供できる。従
つて装置全体の性能向上、信頼性にもつながる利
点を有する。
第１図ａはこの発明に用いる分布屈折率レンズ
の基本的構成を示す図、第１図ｂは各部の屈折率
を示す図、第２図は第１図における入射高と横収
差の関係を示す図、第３図は球芯の２、３次分布
係数が与えられたとき球面収差を極小にするため
の周囲媒質の屈折率を決め、あわせて残留横収
差、焦点距離を求めるための図、第４図はイオン
交換で予想される球芯の分布係数を規格化拡散時
間に対して求めた図、第５図は６次分布係数まで
考慮して収差を小さくできる範囲のG4−G6面を
示した図、第６図は周囲媒質の屈折率の選定に対
するトレランスを示す図、第７図ａ，ｂは球芯の
分布係数の測定に対するトレランスを示す図、第
８図ａ〜ｅはいずれも光回路の例を示す図、第９
図ａ〜ｆはこの発明の実施例をそれぞれ示す図で
ある。 図中、１は分布屈折率の球芯、２は周囲媒質、
３は球レンズ、４，４ａ〜４ｄは光フアイバ、５
はプリズム、６は回折格子、７，７ａ〜７ｄは干
渉フイルタ、８は反射鏡、１１は要素、１２は球
継手、１３は液体媒質である。
の基本的構成を示す図、第１図ｂは各部の屈折率
を示す図、第２図は第１図における入射高と横収
差の関係を示す図、第３図は球芯の２、３次分布
係数が与えられたとき球面収差を極小にするため
の周囲媒質の屈折率を決め、あわせて残留横収
差、焦点距離を求めるための図、第４図はイオン
交換で予想される球芯の分布係数を規格化拡散時
間に対して求めた図、第５図は６次分布係数まで
考慮して収差を小さくできる範囲のG4−G6面を
示した図、第６図は周囲媒質の屈折率の選定に対
するトレランスを示す図、第７図ａ，ｂは球芯の
分布係数の測定に対するトレランスを示す図、第
８図ａ〜ｅはいずれも光回路の例を示す図、第９
図ａ〜ｆはこの発明の実施例をそれぞれ示す図で
ある。 図中、１は分布屈折率の球芯、２は周囲媒質、
３は球レンズ、４，４ａ〜４ｄは光フアイバ、５
はプリズム、６は回折格子、７，７ａ〜７ｄは干
渉フイルタ、８は反射鏡、１１は要素、１２は球
継手、１３は液体媒質である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 中心から周辺に向つてほぼ距離の２乗で屈折
率が減少している球芯と、透過域を異にする複数
個の干渉フイルタとを均質屈折率の周囲媒質中に
埋め込み、この周囲媒質表面にレーザ光を入射さ
せる光フアイバと、入射したレーザ光を反射させ
る複数個の反射鏡と、分波したレーザ光を出射す
る複数個の光フアイバとを設けたことを特徴とす
る分布屈折率球芯型波長分波器。 ただし、球芯の屈折率分布ｎ（ｒ）を n2（ｒ）＝n2（ｏ）〔１＋G2（ｒ／r0）2＋G4（ｒ／r0
）4〕 とするとき、係数ｎ（ｏ）、G2、G4に応じて前記
周囲媒質を球面収差が極小になるような屈折率に
選定するものとする。 ２ 周囲媒質を少なくとも１対の平行平面を有す
る多面柱とし、複数個の球芯をその軸方向に配列
させ、相対する面を組として、一方に反射鏡を他
方に光フアイバを設け、干渉フイルタを前記複数
個の球芯の列の近くで反射鏡に平行に設けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分布屈
折率球芯型波長分波器。 ３ 周囲媒質を円柱状部分を含む多面柱とし、複
数個の球芯をその軸方向に配列させ、相対する面
を組として、一方に反射鏡を他方に光フアイバを
設け、干渉フイルタを前記複数個の球芯の列の近
くで反射鏡に平行に設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の分布屈折率球芯型波長分
波器。 ４ 周囲媒質を円柱状部分を含む多面柱とし、単
一の球芯をその中心部に、干渉フイルタを前記球
芯の周りに沿つて複数個埋め込み、前記多面柱部
分に反射鏡、円柱状部分に光フアイバを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分布
屈折率球芯型波長分波器。 ５ 周囲媒質を球面状部分を含む多面体とし、単
一の球芯をその中心部に、干渉フイルタを前記球
芯の周りに沿つて複数個埋め込み、前記多面体部
分に反射鏡、球面状部分に光フアイバを設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の分布
屈折率球芯型波長分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5034282A JPS58168026A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 分布屈折率球芯型波長分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5034282A JPS58168026A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 分布屈折率球芯型波長分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168026A JPS58168026A (ja) | 1983-10-04 |
| JPS6336643B2 true JPS6336643B2 (ja) | 1988-07-21 |
Family
ID=12856239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5034282A Granted JPS58168026A (ja) | 1982-03-29 | 1982-03-29 | 分布屈折率球芯型波長分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168026A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1307401A (en) * | 1999-11-10 | 2001-06-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical lens and optical system |
| US7145724B2 (en) | 2001-05-09 | 2006-12-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical lens and semiconductor laser device |
| JP4841742B2 (ja) * | 2001-05-09 | 2011-12-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光学レンズの製造方法 |
| CN100417955C (zh) | 2001-05-09 | 2008-09-10 | 浜松光子学株式会社 | 光学透镜母材、光学透镜以及光学透镜的制造方法 |
| EP1396735B1 (en) | 2001-05-09 | 2009-01-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of producing an optical lens |
| JP4247001B2 (ja) | 2001-05-09 | 2009-04-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光学レンズの製造方法 |
| JP4040934B2 (ja) | 2002-08-30 | 2008-01-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | 集光装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913721B2 (ja) * | 1978-10-31 | 1984-03-31 | 富士通株式会社 | 球レンズ光学系 |
| JPS5685701A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Fujitsu Ltd | Optical branching filter |
-
1982
- 1982-03-29 JP JP5034282A patent/JPS58168026A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168026A (ja) | 1983-10-04 |
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