(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面に直径方向の稜線を有し、その両側が前記稜線を突出させるように傾斜した傾斜面となっており、前記稜線を含む部分が曲面となっている第一のＧＲＩＮレンズの、前記稜線がある端面と反対側の端面に、該第一のＧＲＩＮレンズよりも開口数の大きな第二のＧＲＩＮレンズを融着し、該第二のＧＲＩＮレンズの反対側の端面に光ファイバを融着したことを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品。
【請求項２】
内部に発光素子を取り付け可能な筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該貫通孔から前記ケーシング内に、請求項１の部品の前記第一のＧＲＩＮレンズの先端が差し込まれており、固定手段により前記部品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫通孔が密封されていることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品。
【請求項３】
請求項２の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品において、前記貫通孔が前記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に請求項１の部品が固定されていることを特徴とする光ファイバ発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品。
【請求項４】
請求項１の部品の、前記第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して発光素子を配置した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、前記稜線が該発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール。
【請求項５】
請求項２の部品の、前記第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して、発光素子を前記ケーシング内に固定した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、前記稜線が該発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール。
【請求項６】
請求項３の部品の、前記各第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して、発光素子を前記ケーシング内に固定した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、各第一のＧＲＩＮレンズ稜線が、各発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信において使用されるレーザダイオード等の発光素子と光ファイバとを高効率で結合した発光素子・光ファイバ結合モジュール、及びこの発光素子・光ファイバ結合モジュールを製造するための発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、レーザダイオード等の発光素子と光ファイバとを高効率で結合する発光素子・光ファイバ結合モジュールが開示されている。これは、内部に発光素子を取り付けた筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該貫通孔から前記ケーシング内に、光ファイバの先端に第二のＧＲＩＮレンズを融着し更にその先端に前記第二のＧＲＩＮレンズよりも開口数の大きな第一のＧＲＩＮレンズを融着した光ファイバ部品の先端がケーシング内の発光素子に対向するように差し込まれており、固定手段により前記光ファイバ部品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫通孔が密封されているものである。【０００３】
ＧＲＩＮレンズ（Graded Indexレンズ）とは、中心から半径方向にかけて屈折率分布を有することでレンズとして作用する光ファイバであり、屈折率分布は二乗分布又は二乗分布に近い分布が望ましい。光ファイバ又はＧＲＩＮレンズの開口数とは、臨界角（光が光ファイバやＧＲＩＮレンズにその軸線に対して傾いて入射する場合、光が光ファイバやＧＲＩＮレンズ内に進入可能な軸線に対する最大角度）の正弦値である。【０００４】
発光素子から放射された光は順次第一のＧＲＩＮレンズ、第二のＧＲＩＮレンズを経て光ファイバに進入していくが、第一のＧＲＩＮレンズの開口数ＮＡ1は第二のＧＲＩＮレンズの開口数ＮＡ2よりも大きいので、第一のＧＲＩＮレンズとして開口数の大きな（望ましくは、発光素子の開口数ＮＡｓよりも大きな）ものを採用し、発光素子から放射された光を効率よく第一のＧＲＩＮレンズ内に進入させることができる。また、第二のＧＲＩＮレンズの開口数ＮＡ2がＮＡ1よりも小さいので、開口数の十分小さなものを選択でき、これにより第二のＧＲＩＮレンズから光ファイバに至る光の臨界角を小さくできる（開口数が小さいとＧＲＩＮレンズ内を蛇行して進む光の蛇行周期が長くなり、第二のＧＲＩＮレンズから出ていく光の軸線に対する角度も小さくなる）ので、第二のＧＲＩＮレンズから光ファイバへ光が効率よく進入する。【０００５】
この発光素子・光ファイバ結合モジュールは、光ファイバの開口数（ＮＡｆ）、第一のＧＲＩＮレンズの開口数（ＮＡ1）、第二のＧＲＩＮレンズの開口数（ＮＡ2）及び発光素子の開口数（ＮＡｓ）が、
ＮＡｆ  ≦  ＮＡ2  ＜  ＮＡｓ  ≦  ＮＡ1
を満足するように構成されていることが望ましい。発光素子の開口数とは、放射半値全角θの正弦関数である。ＮＡｓ≦ＮＡ1であるので、発光素子から放射された光が全て第一のＧＲＩＮレンズ内に進入し、光の損失がなくなる。また、ＮＡｆ≦ＮＡ2＜ＮＡｓであるので、第二のＧＲＩＮレンズから光ファイバに至る光の臨界角が小さくなり、第二のＧＲＩＮレンズから光ファイバへ光が効率よく進入する。したがって、全体として発光素子から出射された光が効率よく光ファイバへ進入する。なお、通常はＮＡｆ＝０．１５、ＮＡｓ＝０．４３である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０５７９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
レーザダイオードは、出力を高くするほど出射ビームが扁平な楕円になり、アスペクト比が大きくなる。なおかつ楕円の短軸と長軸とで出射ポイントがずれる。図１８は、レーザダイオード７のクラッド層に挟まれた活性層７０からビームｂが出射する様子の説明図である。出射ビームｂの形状は楕円形で、短軸Ｄｐの出射ポイントｐと長軸Ｄｑの出射ポイントｑはΔＡｓだけずれている。出射ポイントのずれΔＡｓは、例えば数十ミクロンである。【０００８】
出力の大きなレーザダイオードの出射ビーム長軸の開口数ＮＡｓは０．４３以上になるが、このような高開口数のＧＲＩＮレンズをゾルゲル法で歩留まりよく製造するのは非常に困難である。これらの事情により、高アスペクト比のレーザダイオードを高効率で光ファイバ（特にシングルモードファイバや偏波保持ファイバなどのコア径の非常に小さなファイバ）に結合するためには、従来はシリンドリカル（円筒）レンズ等の光学素子を発光体とファイバとの間に介する必要があり、構造が複雑でかつ小型化するには限界があった。本発明は、発光素子・光ファイバ結合に用いるＧＲＩＮレンズの、発光素子の出射ビームの長軸における開口数をＧＲＩＮレンズの本来の開口数よりも大きくして、結合効率の高い発光素子・光ファイバ結合モジュールの構造を簡単かつ小型化することを課題とするものである。
また、アスペクト比の大きな発光素子に対応できる発光素子・光ファイバ結合モジュールとして、使用可能な発光素子の範囲を広くすることも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品において、ＧＲＩＮレンズは、一端面に直径方向の稜線１０を有し、その両側が前記稜線を突出させるように傾斜した傾斜面１１となっている。図２の上段に示されるように、稜線１０は尖っていないで、稜線１０を含む周囲部分は曲面となっている。このため、稜線部分に入射した光は拡散することなく効率よくＧＲＩＮレンズ内に進入する。
稜線１０を含む周囲部分は曲面にするには、稜線が尖った状態で研磨した後に、放電加工により稜線の周囲を曲面にすることができる。また、ＧＲＩＮレンズをフェルールやアレイに装着して研磨する場合は、稜線部分を曲面研磨することが可能である。
【００１１】
図２の上段は、稜線１０と平行な方向から見たときの臨界角θ１、下段は稜線１０と直角の方向から見たときの臨界角θ２を示している。図２下段の場合、レーザダイオード７から部品１内に入射するレーザ光の光路は、平端面と同じであるから、臨界角θ２は部品１のＧＲＩＮレンズ本来の臨界角になる。図２上段の場合、レーザダイオード７から出射したレーザ光は傾斜面１１で大きく屈折するため、臨界角θ１はθ２よりも大きくなる。【００１２】
図３は、発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品１の外周部の屈折率を１．５としたときの傾斜角αと臨界角θ１，θ２の関係を表している。このように、αが大きくなるにつれてθ１が大きくなる。【００１３】
θ１がレーザダイオード７の出射ビームの長辺に対応するように、部品１とレーザダイオード７を配置することで、レーザダイオード７の高出力ビームを高効率で部品１内に入射させることができる。【００１８】
〔請求項１〕
本発明は、一端面に直径方向の稜線を有し、その両側が前記稜線を突出させるように傾斜した傾斜面となっており、前記稜線を含む部分が曲面となっている第一のＧＲＩＮレンズの、前記稜線がある端面と反対側の端面に、該第一のＧＲＩＮレンズよりも開口数の大きな第二のＧＲＩＮレンズを融着し、該第二のＧＲＩＮレンズの反対側の端面に光ファイバを融着したことを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品である。
【００１９】
第一のＧＲＩＮレンズの開口数をＮＡ1、第二のＧＲＩＮレンズの開口数をＮＡ2、光ファイバの開口数をＮＡfとすると、ＮＡf＜ＮＡ2＞ＮＡ1となる。【００２０】
ＧＲＩＮレンズが一つの場合、及び第一のＧＲＩＮレンズの開口数が第二のＧＲＩＮレンズの開口数よりも大きい場合は、第一のＧＲＩＮレンズの長さを僅かに変えただけで、光の回折の効果により、ビームウェストまでの距離が大きく変化するが、第一のＧＲＩＮレンズの開口数を第二のＧＲＩＮレンズの開口数よりも小さくすると、第一のＧＲＩＮレンズの長さを変えたときのビームウェストまでの距離の変化が比較的小さくなるので、ビームウェストまでの距離を所望の距離にコントロールしやすくなる。また、第一のＧＲＩＮレンズの開口数が小さくなるので、ビームウェストの径を大きくできる。【００２１】
〔請求項２〕
また本発明は、内部に発光素子を取り付け可能な筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該貫通孔から前記ケーシング内に、請求項１の部品の前記第一のＧＲＩＮレンズの先端が差し込まれており、固定手段により前記部品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫通孔が密封されていることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品である。
【００２２】
ケーシング内部に、第一のＧＲＩＮレンズ先端面に対向させて発光素子を装着し、ケーシング背面に蓋をして内部を真空、不活性ガス雰囲気又は樹脂を充填することで、高効率の発光素子・光ファイバ結合モジュールを容易に製作できる。【００２３】
〔請求項３〕
また本発明は、請求項２の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品において、前記貫通孔が前記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に請求項１の部品が固定されていることを特徴とする光ファイバ発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品である。
【００２４】
この発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品のケーシング内部に、それぞれの第一のＧＲＩＮレンズ先端面に対向させて発光素子を装着し、ケーシング背面に蓋をして内部を真空、不活性ガス雰囲気又は樹脂を充填することで、アレイ状の高効率発光素子・光ファイバ結合モジュールを容易に製造することができる。【００２５】
〔請求項４〕
また本発明は、請求項１の部品の、前記第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して発光素子を配置した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、前記稜線が該発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュールである。
【００２６】
稜線が発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行になるように、第一のＧＲＩＮレンズと発光素子を配置すれば、図２上段に示すように、レーザダイオード７の出射ビームの長辺が第一のＧＲＩＮレンズ内に入射するとき臨界角が、大きな臨界角θ１となり、レーザダイオード７の高出力ビームを高効率で第一のＧＲＩＮレンズ内に入射させることができる。【００２７】
請求項１の部品と発光素子を対向して配置し、固定する手段は、どのようなものでもよく、請求項１の部品と発光素子が所定の位置関係で固定されてさえいれば、発光素子のビームを高効率で光ファイバのコアに入射させることができる。
【００２８】
〔請求項５〕
また本発明は、請求項２の部品の、前記第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して、発光素子を前記ケーシング内に固定した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、前記稜線が該発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュールである。
【００２９】
この発光素子・光ファイバ結合モジュールは、請求項４の発光素子・光ファイバ結合モジュールと同様に高効率であり、請求項２の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品を用いて容易に製作できる。
【００３０】
〔請求項６〕
また本発明は、請求項３の部品の、前記各第一のＧＲＩＮレンズの稜線がある端面に対向して、発光素子を前記ケーシング内に固定した発光素子・光ファイバ結合モジュールであって、各第一のＧＲＩＮレンズ稜線が、各発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行であることを特徴とする発光素子・光ファイバ結合モジュールである。
【００３１】
この発光素子・光ファイバ結合モジュールは、請求項５の発光素子・光ファイバ結合モジュールと同様に高効率であり、請求項３の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品を用いてアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュールを容易に製作できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、発光素子・光ファイバ結合に用いるＧＲＩＮレンズの、発光素子の楕円形状出射ビームの長軸における臨界角を、ＧＲＩＮレンズの平端面の臨界角よりも大きくすることができ、発光素子と光ファイバ結合効率を高めることができる。
また、アスペクト比の大きな発光素子に対応できるので、使用可能な発光素子の範囲がきわめて広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品１の斜視図である。
【図２】部品１の臨界角の説明図である。
【図３】傾斜角αと臨界角θ１，θ２の関係の説明図である。
【図４】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品２、発光素子・光ファイバ結合モジュール２Ａの説明図である。
【図５】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３の断面図である。
【図６】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ａの断面図である。
【図７】発光素子・光ファイバ結合モジュール４の断面図である。
【図８】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ａの断面図である。
【図９】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｂの横断面図である。
【図１０】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｂの縦断面図である。
【図１１】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品８、発光素子・光ファイバ結合モジュール８Ａの説明図である。
【図１２】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ｂの断面図である。
【図１３】発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ｃの断面図である。
【図１４】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｃの断面図である。
【図１５】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｄの断面図である。
【図１６】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｅの横断面図である。
【図１７】発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｅの縦断面図である。
【図１８】レーザダイオードの出射ビームの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品１は、円柱状のＧＲＩＮレンズの一端に稜線１０と傾斜面１１を形成し、他端を軸線に直角な平端面としたものである。稜線１０はＧＲＩＮレンズの直径方向、すなわち、軸線を通り軸線と直角をなしている。傾斜面１１は、稜線１０の両側に、稜線を突出させるように傾斜して形成されている。したがって、この端部を稜線と平行な側方から見ると、図４（ａ）に示すように山形になっている。傾斜面１１の傾斜角αは、例えば５°〜３０°にすることができる。この部品１は、例えば、ＧＲＩＮレンズをフェルールに挿入・仮固定し、先端を研磨して稜線と傾斜面を形成することで製作できる。
【００３５】
図４の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品２は、図１の部品１（第一のＧＲＩＮレンズ）の平端面に第二のＧＲＩＮレンズ５を融着し、その他端にシングルモード光ファイバ６を融着したものである。
第一のＧＲＩＮレンズの軸長さＺ1は、中心部のガラスの屈折率をｎ０、ＧＲＩＮレンズの半径をｄ１、発光素子との距離をＬとしたときに、
Ｚ1＝（ｎ０*ｄ１／ＮＡ1）arctan（ｄ１／（ＮＡ1*Ｌ））
であることが望ましい。これにより、第一のＧＲＩＮレンズに進入した光が、その終端において平行光線となり、効率よく第二のＧＲＩＮレンズに入射する。
この場合、図１８に示すように、出射ビームの出射ポイントが長軸と短軸ではΔＡｓずれているので、長軸と短軸のＬが異なるが、長軸の実際のＮＡ1は短軸のそれよりも大きい（θ１＞θ２）ために、長軸について求めたＺ1と短軸について求めたＺ1の差が、先端面が平坦な従来の場合に比べて小さくなり、この点からも本発明の発光素子・光ファイバ結合モジュールは結合効率が向上している。
【００３６】
第二のＧＲＩＮレンズ５の長さは、伝播する光線の蛇行周期の略１／４の長さあるいはその奇数倍の長さが適当である。第二のＧＲＩＮレンズの集光性は第一のＧＲＩＮレンズに比べ小さい（開口数が小さい）ので、緩やかな角度で集光することとなり、光が効率よく光ファイバに進入する。
第一のＧＲＩＮレンズの開口数をＮＡ1、第二のＧＲＩＮレンズの開口数をＮＡ2、光ファイバの開口数をＮＡfとすると、ＮＡf＜ＮＡ2＜ＮＡ1となっている。
【００３７】
図４に示すように、レーザダイオード７から出た光は効率よく第一のＧＲＩＮレンズ１に進入し、その終端において平行光線となり、効率よく第二のＧＲＩＮレンズ５に進入し、その終端において光ファイバ６の軸に集光し、効率よくコアに進入する。
【００３８】
部品２の先端面に対向して、稜線１０が発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行になるように、レーザダイオード７を配置し、発光素子・光ファイバ結合モジュール２Ａを形成している。
【００３９】
図４において、上段の（ａ）は稜線１０と平行な方向から見た側面図、下段の（ｂ）は稜線１０と直角の方向から見た側面図である。（ａ）において、出射ビームの長径は、第一のＧＲＩＮレンズ本来の臨界角（平端面における臨界角）よりも大きな臨界角となっている第一のＧＲＩＮレンズ内に進入できるので、レーザダイオード長径の開口数が第一のＧＲＩＮレンズの開口数よりも大きい場合であっても、効率よくレーザ光がＧＲＩＮレンズ内に進入する。（ｂ）において、出射ビームの短径は第一のＧＲＩＮレンズ本来の臨界角となっている第一のＧＲＩＮレンズ内に進入するが、短径であるためにレーザダイオードの開口数は小さい。
【００４０】
図５は、発本発明の比較例である光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３の断面図である。筒状のケーシング３０はステンレスなどの金属製で、前端が端面で閉塞され、内部にレーザダイオードを収納できるものである。端面には貫通孔３１が形成され、これに図４の部品２の先端がケーシング３０の内部に向かって差し込まれている。光ファイバ６の先端部を除く部分は光ファイバ被覆６０で覆われ、保護されている。部品２の先端部外周には金属被覆３２が形成されている。金属被覆は銅、ステンレスなどの金属を部品２の先端部外周に蒸着して形成することができる。また、これらの金属のパイプに部品３の先端部を挿入して形成することもできる。貫通孔３１からケーシング３０の内部に向かって部品２が差し込まれ、ハンダ３３（固定手段）で貫通孔部分に固定されている。溶けたハンダは毛細管現象で貫通孔と部品２先端の間の隙間に充填され、金属被覆３２は貫通孔部分に接着されると共に、貫通孔は完全に密封される。部品２の先端部でケーシング３０の外側にある部分は、補強及び保護のため、保護シール３４で被覆されている。保護シールは、例えば樹脂コーティングなどである。
【００４１】
図６は本発明の比較例である発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ａの断面図である。これが前記図５の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３と異なるのは、ケーシング３０’の端面に貫通孔が複数個形成されている点である。各貫通孔には、図５の場合と同様に、部品２がハンダ３３で固定され、貫通孔が密封されている。
【００４２】
図７は本発明の比較例である発光素子・光ファイバ結合モジュール４の断面図である。これは、前記の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３のケーシング３０の内部にレーザダイオード７を取り付け、背面を蓋４０で閉塞すると共に、ケーシング内部を真空にしたものである。レーザダイオード７は、調整機構４１によって、部品２の軸と同軸になるように、また、レーザダイオード７と第一のＧＲＩＮレンズとの距離Ｌが次の関係式に近くなるように調整され、固定される。
Ｚ1＝（ｎ０*ｄ１／ＮＡ1）arctan（ｄ１／（ＮＡ1*Ｌ））
調整機構は、従来の発光素子・光ファイバ結合モジュールに用いられているものと同じ機構を用いることができる。
【００４３】
図８は本発明の比較例であるアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ａの断面図である。これは、図６の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ａのケーシング３０’の内部に、複数個のレーザダイオード７を、各部品２に対向して取り付け、背面を蓋４０’で閉塞すると共に、ケーシング内部を真空にしたものである。
【００４４】
図９，１０は本発明の比較例であるアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｂに関し、図９は横断面図、図１０は縦断面図である。モジュール４Ｂにおいて、発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品２の稜線１０の方向が、前記図８のモジュール４Ａの場合に対し直角になっている。レーザダイオード７は、３個の発光点を有し、各発光点が発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品２に対向している。レーザダイオードの活性層７０は稜線１０に平行であり、したがって、稜線１０がレーザダイオード（発光素子）から出射される楕円形ビームの短径に平行になっている。
【００４５】
図１１の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品８は、図１の部品１（第一のＧＲＩＮレンズ）の平端面に第二のＧＲＩＮレンズ５を融着し、その他端にシングルモード光ファイバ６を融着したものである。
第一のＧＲＩＮレンズの軸長さＺ1は、中心部のガラスの屈折率をｎ０、ＧＲＩＮレンズの半径をｄ１、発光素子との距離をＬとしたときに、
Ｚ1＝（ｎ０*ｄ１／ＮＡ1）arctan（ｄ１／（ＮＡ1*Ｌ））
であることが望ましい。これにより、第一のＧＲＩＮレンズに進入した光が、その終端において平行光線となり、効率よく第二のＧＲＩＮレンズに入射する。
この場合、図１８に示すように、出射ビームの出射ポイントが長軸と短軸ではΔＡｓずれているので、長軸と短軸のＬが異なるが、長軸の実際のＮＡ1は短軸のそれよりも大きい（θ１＞θ２）ために、長軸について求めたＺ1と短軸について求めたＺ1の差が、先端面が平坦な従来の場合に比べて小さくなり、この点からも本発明の発光素子・光ファイバ結合モジュールは結合効率が向上している。
【００４６】
第二のＧＲＩＮレンズ５の長さは、伝播する光線の蛇行周期の略１／４の長さあるいはその奇数倍の長さが適当である。第二のＧＲＩＮレンズの集光性は第一のＧＲＩＮレンズに比べ大きい（開口数が大きい）点で、図４の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品２、及び発光素子・光ファイバ結合モジュール２Ａとは異なっている。第一のＧＲＩＮレンズ１の開口数をＮＡ1、第二のＧＲＩＮレンズ５の開口数をＮＡ2、光ファイバの開口数をＮＡfとすると、ＮＡf＜ＮＡ2＞ＮＡ1となっている。第一のＧＲＩＮレンズ１の開口数ＮＡ1が第二のＧＲＩＮレンズ５の開口数ＮＡ2よりも小さいので、第一のＧＲＩＮレンズ１とレーザダイオード７の距離を所望の距離にコントロールしやすくなる。
また、アスペクト比の大きな発光素子に対応できるので、使用可能な発光素子の範囲がきわめて広くなる。
【００４７】
部品８の先端面に対向して、稜線１０が発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行になるように、レーザダイオード７を配置し、発光素子・光ファイバ結合モジュール８Ａを形成している。
【００４８】
図１２は本発明の実施形態である発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３の断面図である。これは、図５の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３における部品２を部品８に変えたものである。
【００４９】
図１３は本発明の実施形態である発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ｃの断面図である。これは、図６の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品３Ａにおける部品２を部品８に変えたものである。
【００５０】
図１４は本発明の実施形態である発光素子・光ファイバ結合モジュール４の断面図である。これは、図７の発光素子・光ファイバ結合モジュール４において、部品２を部品８に変えたものである。
【００５１】
図１５は本発明の実施形態であるアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｄの断面図である。これは、図８のアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ａにおける部品２を部品８に変えたものである。
【００５２】
図１６，１７は本発明の実施形態であるアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｅに関し、図１６は横断面図、図１７は縦断面図である。これは、図９，１０のアレイ状の発光素子・光ファイバ結合モジュール４Ｂにおいて、部品２を部品８に変えたものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の発光素子・光ファイバ結合モジュールは、ハイパワーの半導体レーザを、特にシングルモードファイバや偏波保持ファイバに高効率に結合でき、光通信における汎用性のあるモジュールとして使用できるほか、レーザ加工、医療、測定などの分野で幅広く使用できる。本発明の発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品は、任意の発光素子を取り付け、光通信、レーザ加工、医療、測定などの幅広い分野に使用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
１０  稜線
１１  傾斜面
２  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
２Ａ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
３  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
３０  ケーシング
３１  貫通孔
３２  金属被覆
３３  ハンダ
３４  保護シール
３Ａ  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
３Ｂ  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
３Ｃ  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
４  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ａ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ｂ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ｃ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ｄ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ｅ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４０  蓋
４１  調整機構
４Ａ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
４Ｂ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
５  第二のＧＲＩＮレンズ
６  光ファイバ
６０  光ファイバ被覆
７  レーザダイオード
７０  活性層
８  発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品
８Ａ  発光素子・光ファイバ結合モジュール
【要約】
結合効率の高い発光素子・光ファイバ結合モジュールの構造を簡単にし、モジュールを小型化する。
ＧＲＩＮレンズの一端面に直径方向の稜線を有し、その両側が前記稜線を突出させるように傾斜した傾斜面となっており、前記稜線を含む部分が曲面となっている部品の稜線がある端面と反対側の端面に、前記ＧＲＩＮレンズよりも開口数の小さな第二のＧＲＩＮレンズを融着し、該第二のＧＲＩＮレンズの反対側の端面に光ファイバを融着し、前記部品の稜線のある端面に対向して発光素子を配置する。前記稜線を、発光素子から出射される楕円形ビームの短径に平行になるようにすると、発光素子の出射ビームの長辺が前記部品内に入射するとき臨界角が大きくなり、発光素子の高出力ビームを高効率で前記部品内に入射させることができる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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