[发明专利]光耦合器及带GRIN透镜光纤的光耦合方法

说明书

使带GRIN透镜光纤在同轴上隔开规定的透镜间距离地相对置而成的光耦合器中，即使在传输不同波长的光时，也无需按每个波长改变透镜间距离的设定，就可在各波长下得到适当的耦合效率。一种光耦合器(1)，其使带GRIN透镜光纤(10)在同轴上隔开已设定的透镜间距离(WD)地相对置而成，将其中一方的带GRIN透镜光纤(10)的传输光耦合于另一方的带GRIN透镜光纤(10)，该带GRIN透镜光纤(10)由光纤(11)和GRIN透镜(12)在同轴上接合而成，其中，以使透镜间距离(WD)的中间位置与传输光中最短波长(λ_m)的光的束腰位置对准的方式设定透镜间距离(WD)的中间位置，根据因传输光中与波长(λ_m)不同的波长(λ_i)的光的束腰位置的距离偏移(D)所产生的耦合损失的底部来设定沿GRIN透镜(12)的光轴方向的透镜长度(z)。

技术领域

本发明涉及一种使带GRIN透镜光纤相对置的光耦合器及其光耦合方法。

背景技术

在使用光纤的光信息传输系统中，使从一方的光纤端射出的光经由空间入射到另一方的光纤端的光耦合器是能够在其空间内插入波长选择器、分光器、光开关、光隔离器、光调变器等功能元件的功能性较高的光模组。这种光耦合器以往是通过使用一对凸透镜的准直器，使通过空间的光接近平行光，但存在使用凸透镜的准直器相对于光纤外径直径较大，不能应对光传输系统的细径化/高密度化要求的问题。

对此，作为能够应对细径化/高密度化要求的光耦合器，已知有配置为将光纤和GRIN透镜(折射率分布型透镜)在同轴上接合、并使一对GRIN透镜的前端面隔开规定的透镜间距离地相对置的光纤准直器对(参考下述专利文献1)。如图1的(a)所示，在这里使用的GRIN透镜为与光纤大致同直径的圆柱状，如图1的(b)所示，具有在中心轴的折射率n₁最高、并且折射率n随着从中心轴向外周方向远离而以二次曲线状连续降低的折射率分布，若由距中心轴的距离r的函数n(r)表示该折射率分布的截面方向x、y的折射率n，能够由下述式(1)表示。

[数学式1]

其中，g为表示GRIN透镜的聚光能力的常数(分布常数)，n₁为GRIN透镜的中心折射率，r为半径方向上的距离(r²＝x²+y²)，n₂为在透镜半径R处的折射率。中心折射率n₁与分布常数g、透镜半径R的关系由下述式(2)表示。

[数学式2]

其中，NA称为数值孔径Numerical Aperture(以下，简称为“NA”)，是表示透镜性能的参数。NA较高的透镜为光的聚光能力较高的透镜。

专利文献1：日本特开2008-20560号公报

非专利文献1：Jung W,Benalcazar WA,Ahmad A,Sharma U,Tu H and BoppartSA,Numerical analysis of gradient index lens-based optical coherencetomography imaging probes,J.Biomed.Opt.15(6),066027(December 30,2010)

非专利文献2：Marcuse D,Loss analysis of single-mode fiber splices,Bell System Technical Journal,56:5.May-June 1977pp 703-718

发明内容

发明要解决的技术课题