(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射したレーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光を整形するビーム整形レンズとを備え、前記コリメータレンズを保持する第１保持部材と、前記ビーム整形レンズを保持する第２保持部材とを結合して形成されたビーム整形用光学装置であって、
前記第１保持部材を前記コリメータレンズを被う略円筒形の部材とし、
前記第２保持部材を前記ビーム整形レンズを被い、周面に取付面とした面を形成した筒形部材とし、その断面における縦方向辺の寸法を前記第１保持部材の直径寸法と略同一とすると共に、その横方向辺の寸法を前記第１保持部材直径より大きくし、光軸方向の端面には一対の保持部を形成し、第１保持部材を第２保持部材の長辺に沿う外側方向から挟んで位置決めして保持したビーム整形用光学装置。
【請求項２】
レーザ光は射出レーザの縦方向の広がりが横方向の広がりより大きく射出され、ビーム整形レンズは、この広がり幅を整形して縦横の広がりを略同一にする回転非対称形レンズである請求項１に記載のビーム整形用光学装置。
【請求項３】
前記ビーム整形レンズは、平行光を射出する請求項２に記載のビーム整形用光学装置。
【請求項４】
前記ビーム整形レンズは、所定位置に集束する集束光を射出する請求項２に記載のビーム整形用光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビーム整形用光学装置に係り、特に入射したレーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光を整形するビーム整形レンズとを備え、前記コリメータレンズを保持する第１保持部材と、前記ビーム整形レンズを保持する第２保持部材とを結合して形成されたビーム整形用光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信光ファイバ通信システムでは半導体レーザから射出される光ファイバを単一モード光ファイバに効率良く入射させるため、半導体レーザと光ファイバとの間にビーム整形用の光学装置を配置することがある。
【０００３】
このような光学装置は、レーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光を整形するビーム整形レンズとからなる。このような光学装置では、半導体レーザから射出されるレーザ光の射出光の広がり角が加えられる電圧の方向とこれに垂直な方向により異なることから、この射出光を整形し、縦方向と横方向の寸法が略等しい寸法の射出光を得ている。
【０００４】
従来このような光学装置として以下のものがある。この光学装置１００は、図７に示すように、半導体レーザ１０６から射出される縦横の広がりが異なるレーザ光を縦横同じ広がりの収束光として光ファイバ１０７に入射させるものである。即ちこの光学装置１００は、入射したレーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズ１０１と、前記コリメータレンズ１０１からの平行光を整形すると共に、このレーザ光を集光して光ファイバ１０７に入射させるビーム整形レンズ１０２とから構成されている。
【０００５】
ここで、コリメータレンズ１０１は回転対称形のガラス非球面レンズであり、その周囲を略円筒形の第１の保持部材１０３で囲われている。また、ビーム整形レンズ１０２は、回転非対称形であり、その周囲を略円筒形の第２の保持部材１０４で覆われている。そして、ビーム形成レンズ１０２は、コリメータレンズからの平行光を縦横の広がりが均等となるように整形すると共に、この光を前記光ファイバ１０７のコアに集光して入射させる。
【０００６】
また、このような光学装置において、第１の保持部材１０３と第２の保持部材１０４とは、両保持部材１０３，１０４に形成された接合個所１０５で嵌め込まれて位置決め固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来の光学装置１００にあっては、このような光学装置を含む機器小型化薄型化に伴って、その小型薄型化が要望されている。
【０００８】
しかし上述した、光学装置にあっては、装置全体を小型薄型化しようとすると、前記両保持部材１０３，１０４は光軸０について回転対称形である円筒形に形成されているから、両保持部材とも小型薄型化すると両者の接合個所１０５が小さくなってしまい、十分な結合強度と取付精度を得ることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、係る実情に鑑みなされたものであり、コリメータレンズとビーム整形レンズとを十分な結合強度と精度で接合できる薄型のビーム整形用光学装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するためビーム整形用光学装置を以下のように構成した。即ち、本発明では、ビーム整形用光学装置を、入射したレーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの平行光を整形するビーム整形レンズとを備え、前記コリメータレンズを保持する第１保持部材と、前記ビーム整形レンズを保持する第２保持部材とを結合して形成されたビーム整形用光学装置であって、前記第１保持部材を前記コリメータレンズを被う略円筒形の部材とし、前記第２保持部材を前記ビーム整形レンズを被い、周面に取付面とした面を形成した筒形部材とし、その断面における縦方向辺の寸法を前記第１保持部材の直径寸法と略同一とすると共に、その横方向辺の寸法を前記第１保持部材直径より大きくし、光軸方向の端面には一対の保持部を形成し、第１保持部材を第２保持部材の長辺に沿う外側方向から挟んで位置決めして保持して構成した。
【００１１】
また、本発明に係るビーム整形用光学装置は、レーザ光は射出レーザの縦方向の広がりが横方向の広がりより大きく射出され、ビーム整形レンズは、この広がり幅を整形して縦横の広がりを略同一にする回転非対称形レンズであるものとした。
【００１２】
更に、本発明では、前記ビーム整形レンズは、平行光を射出するものとできる。
【００１３】
そして、本発明では、前記ビーム整形レンズは、所定位置に集束する集束光を射出するものとできる。
【００１４】
上記各手段によれば、以下のような作用が得られる。本発明によれば、ビーム整形用光学装置の厚さ寸法は、コリメータレンズとこれを被う第１保持部材によって決まり、第２保持部材の厚さは、第１保持部材の厚さと同一であるからビーム整形用光学装置の厚さが第２保持部材の厚さがビーム整形用光学装置の全体の厚さに影響を与えない。また、第２保持部材の横方向辺の寸法を前記第１保持部材直径より大きくし、光軸方向の端面には第１保持部材との接合部を形成し、該接合面には保持部を形成し第１保持部材を第２保持部材の長辺に沿う外側方向から挟んで位置決めするものとしたから、ビーム整形用光学装置の厚さを小さいものとしても、第１保持部材と第２保持部材とを高精度且つ確実に固定することができる。
【００１５】
また、レーザ光は射出レーザの縦方向の広がりが横方向の広がりより大きく射出され、ビーム整形レンズは、この広がり幅を整形して縦横の広がりを略同一にする回転非対称形レンズであるものとしたので、半導体レーザを通常使用する安定した方向に配置することができる。
【００１６】
更に、ビーム整形レンズが平行光を射出するものにあっては、ビーム整形レンズの後段に設ける集束レンズを選択して採用することにより、様々な仕様の光結合装置に対応させるこができる。
【００１７】
そして、ビーム整形レンズが所定位置に集束する集束光を射出するものにあっては、その後に集束レンズを必要とせず、光結合装置の全体構造を簡易なものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るビーム整形用光学装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１乃至図６は本発明に係るビーム整形用光学装置の実施の形態を示すものである。
【００１９】
本例において、ビーム整形用光学装置４０は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、半導体レーザ２０から射出されるレーザ光を単一モード光ファイバ３１に入射させる光結合装置１０内に配置される。本例において、光ファイバ３１は、フェルール３２に挿入されて光結合装置１０に接続されている。本例に係るビーム整形用光学装置４０は、半導体レーザ２０から射出される縦方向の広がりが横方向の広がりより大きいレーザ光２１を縦横同じ広がりの平行光２２として射出する。
【００２０】
そして、本例では光結合装置１０の前記フェルール３２とビーム整形用光学装置４０の間に収束レンズ３３を配置して、ビーム整形用光学装置４０から射出された平行光２２を集束光２３として光ファイバ３１のコアに入射するものとしている。
【００２１】
本例では、光結合装置１０はバタフライ型のパッケージ１１内に配置された設置台１２に配置されている。本例では、半導体レーザ２０、ビーム整形用光学装置４０は光軸上に配置されるよう、それぞれ、レーザ設置台１３、断面コ字形のビーム整形用光学装置設置台１４上に配置固定されている。なお、図６（ａ），（ｂ）中符号１５は電極、１６は光結合装置の取付用ねじ孔を示している。また、本例では、フェルール３２の先端３３は反射光が逆行しないように斜めに形成されている。
【００２２】
本例では、半導体レーザにおいて、図６に示すように、レーザ光は縦方向の広がりが横方向の広がりより大きく射出されており、このレーザ光は例えば波長１４８０ｎｍのものが使用される。
【００２３】
以下本例に係るビーム整形用光学装置４０の構成を説明する。本例に係るビーム整形用光学装置４０は、図１及び図２に示すように、入射したレーザ光を平行光として射出する回転対称形のコリメータレンズ装置５０と、前記コリメータレンズ装置５０からの平行光を整形するビーム整形レンズ装置６０とを備えている。
【００２４】
コリメータレンズ装置５０は、図３に示すように、光学ガラス製の回転対称型で非球面のコリメータレンズであるコリメータレンズ５１と、このコリメータレンズ５１の周囲を保持するステンレス合金製で略円筒形の第１保持部材５２とから構成されている。この例では、コリメータレンズ５１の焦点距離は、ビーム整形用光学装置４０を光結合装置１０に配置したとき、半導体レーザ２０の発光面がコリメータレンズ５１の焦点位置となるよう設定される。これにより、半導体レーザ２０からの光は平行な光にコリメートされる。
【００２５】
また、ビーム整形レンズ装置６０は、図４及び図５に示すように、ビーム整形レンズである光学ガラス製の非回転対称型のシンドリカルレンズ６１と、このシンドリカルレンズ６１を保持するステンレス合金製の第２保持部材６２とで形成されている。本例ではシンドリカルレンズ６１は、図５に示すように、その前側及び後側の両面に円筒状の屈折面を備え、図２に示すように、上下方向には平行板のように作用して光を拡開することなく、幅方向には凹レンズのように作用して光を拡開して、上下方向に広がるレーザ光を整形して上下及び幅方向に同じ広がりをなす平行光を射出する。
【００２６】
また、本例では第２保持部材６２は、両側面６５を前記ビーム整形用光学装置設置台１４への取付面とした断面略長方形状の筒形部材である。そして、この第２保持部材６２は、その断面における縦方向辺（ｈ）の寸法を前記第１保持部材５２の直径寸法（ｄ）と略同一とすると共に、その横方向辺の寸法（ｗ）を前記第１保持部材の直径（ｄ）より大きく形成している。
【００２７】
更に、第２保持部材６２の前端側には、第１保持部材５２の外周に接合する弧状の周接面６３を備えた保持部６４を２個所突設形成して、該２個所の保持部６４の間に第１保持部材の後端面５３が接触する接合面６７を形成するようにしている。これにより、第１保持部材５２は第２保持部材６２に外側から挟まれ位置決め保持されることになる。
【００２８】
本例では、第１保持部材５２と第２保持部材６２との組み立ては、図１に示すように、第２保持部材６２の２つの保持部６４の間に、第１保持部材５２を挟み込み、第１保持部材５２の外周に周接面６３を接触させ、且つ第１保持部材５２の後端面５３を接合面６７に接触させ両保持部材５２，６２を溶接部４１で溶接して固定することにより行う。また、ビーム整形用光学装置４０は、断面コ字形のビーム整形用光学装置設置台１４を介して設置台１２に配置固定されるが、ビーム整形用光学装置４０は第２保持部材６２の両側面６５がビーム整形用光学装置設置台１４に案内されて調整配置され、ビーム整形用光学装置設置台１４は設置台１２上で調整配置されて、それぞれが固定される。
【００２９】
従って、本実施の形態例によれば、ビーム整形用光学装置４０の厚さ寸法は第１保持部材５２によって決まり、第２保持部材６２の厚さは、ビーム整形用光学装置４０の全体の厚さに影響を与えないから、ビーム整形用光学装置４０の厚さは第１保持部材の厚さで定まる。また、第２保持部材６２の横方向辺の寸法を第１保持部材５２の直径より大きくし、光軸方向の前端面には一対の保持部６４を形成し第１保持部材５２を挟み込んで位置決めし固定するものとしたから、ビーム整形用光学装置４０の厚さ寸法を小さいものとしても、第１保持部材５２と第２保持部材６２とを高精度且つ確実に固定することができる。
【００３０】
尚、本発明の光分岐装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
尚、本発明では、前記ビーム整形レンズは、所定位置に集束する集束光を射出するものとできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る光分岐装置によれば、以下の優れた効果を奏し得る。
【００３３】
即ち、本発明によれば、ビーム整形用光学装置の厚さ寸法は、コリメータレンズとこれを被う第１保持部材によって決まり、第２保持部材の厚さは、第１保持部材の厚さと同一であるからビーム整形用光学装置の厚さが第２保持部材の厚さがビーム整形用光学装置の全体の厚さに影響を与えない。また、第２保持部材の横方向辺の寸法を前記第１保持部材直径より大きくし、光軸方向の端面には第１保持部材との接合部を形成し、該接合面には保持部を形成し第１保持部材を第２保持部材の長辺に沿う外側方向から位置決めするものとしたから、ビーム整形用光学装置の厚さを小さいものとしても、第１保持部材と第２保持部材とを高精度且つ確実に固定することができる。
【００３４】
また、レーザ光は射出レーザの縦方向の広がりが横方向の広がりより大きく射出され、ビーム整形レンズは、この広がり幅を整形して縦横の広がりを略同一にする回転非対称形レンズとしたビーム整形用光学装置によれば、レーザ光を発生する半導体レーザを安定した方向に配置することができる。
【００３５】
更に、ビーム整形レンズが平行光を射出するビーム整形用光学装置によれば、ビーム整形レンズの後段に設ける集束レンズを選択して採用することにより、様々な仕様の光結合装置に対応させるこができる。
【００３６】
そして、ビーム整形レンズが所定位置に集束する集束光を射出するビーム整形用光学装置によれば、その後に集束レンズを必要とせず、光結合装置の全体構造を簡易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るビーム整形用光学装置の構成を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図２】図１に示したビーム整形用光学装置の断面図であり、（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に相当する断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。
【図３】図１に示したコリメータレンズの構造を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に相当する断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るビーム整形用光学装置のビーム整形用レンズの構成を示す図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図５】図１に示したビーム整形用レンズの断面図であり、（ａ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ線に相当する断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線に相当する断面図である。
【図６】本発明に係るビーム整形用光学装置が適用される光結合装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】従来のビーム整形用光学装置の構成の一例を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
１０    光結合装置
１１    パッケージ
１２    設置台
１３    レーザ設置台
１４    ビーム整形用光学装置設置台
１５    電極
１６    ねじ孔
２０    半導体レーザ
２１    レーザ光
２２    平行光
２３    集束光
３１    光ファイバ
３２    フェルール
３３    先端
３３    収束レンズ
４０    ビーム整形用光学装置
４１    溶接部
５０    コリメータレンズ装置
５１    コリメータレンズ
５２    保持部材
５３    後端面
６０    ビーム整形レンズ装置
６１    シンドリカルレンズ
６２    保持部材
６３    周接面
６４    保持部
６５    両側面
６６    下面
６７    接合面
【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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