光学装置
【課題】必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザのビームを２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部に集光することが可能な光学装置を提供することを目的としている。
【解決手段】半導体レーザ５５のビーム５１を出射する発光部５０と、発光部５０から出射されたビーム５１を略平行光にするコリメートレンズ１０と、コリメートレンズ１０により略平行光となったビーム５１を収束する集光レンズ２０と、集光レンズ２０により収束されたビーム５１が結合する受光部６０とを有し、ビーム５１は略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、集光レンズ２０は、略平行光の入射する側にある光学面２０ａがアナモルフィック面であり、受光部６０に対向する側にある光学面２０ｂがシリンドリカル面である、ことを特徴とする。
【解決手段】半導体レーザ５５のビーム５１を出射する発光部５０と、発光部５０から出射されたビーム５１を略平行光にするコリメートレンズ１０と、コリメートレンズ１０により略平行光となったビーム５１を収束する集光レンズ２０と、集光レンズ２０により収束されたビーム５１が結合する受光部６０とを有し、ビーム５１は略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、集光レンズ２０は、略平行光の入射する側にある光学面２０ａがアナモルフィック面であり、受光部６０に対向する側にある光学面２０ｂがシリンドリカル面である、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを発光部としたビームを集光する光学装置に関し、とくに２枚の光学素子間の光路では平行光が得られるとともに高い結合効率で集光することが可能な光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体、半導体レーザを光源として、光通信は広く普及している。光通信において、通信端末からの電気信号は光信号に変換されて送信され、伝送媒体を経て受信された光信号が電気信号に復元される。送信用や中継用の入出力部もしくは受信用の入出力部等は光通信モジュールとして一体化された光学装置が用いられている。
【０００３】
このような光学装置では、半導体レーザの発光部と光ファイバを取り付ける受光部との間にコリメートレンズや集光レンズなどの光学素子を用いて、高い結合効率で半導体レーザからのビームを光ファイバに結合させる。一般的に、半導体レーザの発光部の大きさは数μｍ程度、伝送媒体である光ファイバのコア径は１０μｍ程度である。したがって、光学装置の組み立ては、発光部、光ファイバを取り付ける受光部、および必要な光学素子を、正確に位置合わせする必要がある。また、集光レンズの球面収差等により集光点のスポット径が大きくなると、受光部に位置するファイバ端面への光の結合効率が低下する。そのため、コリメートレンズや集光レンズに、光学面が光軸に回転対称の非球面レンズを用いて球面収差を補正している。
【０００４】
しかるに、半導体レーザのビームは発散光であり、発散角が一様ではない。図７に示すように、通常の半導体レーザ１５５は、ダイオード構造の薄い活性層領域から横方向にビームが出射され、活性層の層方向（平行方向）とそれに直交する方向（垂直方向）で発散角が異なり、ビーム断面形状１５２は上記垂直方向を長軸とする楕円状になる。
【０００５】
このビーム形状のままで光ファイバに入射すると、光ファイバのコア径に入らなかったりするためにロスを生じて、結合効率が低下してしまう。そこで、プリズムやシリンドリカルレンズ等のビーム補正用光学素子をビーム光路に挿入して、ビーム形状を補正することがおこなわれた。たとえば、特許文献１にはコリメートレンズまたは集光レンズとシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）を一体に保持した光学装置が開示されている。特許文献２には、集光レンズの両面をシリンドリカルレンズとすることで、ビーム整形機能を併せ持つ集束形ロッドレンズが開示されている。
【０００６】
一方、近年の通信技術の発展により、一定間隔で波長が異なる複数の光信号を１本の光ファイバで伝送するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）やＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が使用されている。このような多重方式では、波長がずれて他チャンネルの波長に干渉する通信障害を生じないように、高い波長安定性が必要になる。
【０００７】
波長を安定させるために、発光部の発光波長をモニターして発振波長を調整する光学装置が使用されている。また、受光部では異なる波長での干渉を防止するために、波長帯域の狭い波長フィルタによって、特定の波長だけを透過させて受信させることがおこなわれている。
【０００８】
また、このような光通信用の光学装置には、送受信を１本の光ファイバでおこなう双方向通信モジュールがある。特許文献３には、発光側レンズと光ファイバ側レンズとの間の光路でビームを平行光とした一芯双方向光通信モジュールが開示されている。図８に示すように、発光側レンズ１１０と光ファイバ側レンズ１２０との間の光路でビームを平行光としたことにより、光路に挿入されたアイソレータ１３１や光学フィルタ１３２を透過する際に発生する収差を低減できるので、結合効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３３３２４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８６４９号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、発光部１５０が半導体レーザで、そのビーム形状が図７に示す楕円形状の場合には、図８の構成で高い結合効率を得ることができず、特許文献１のように半導体レーザのビーム形状を補正するビーム補正用光学素子を追加する必要がある。発光側レンズ１１０と光ファイバ側レンズ１２０との間の光路に、ビーム補正用光学素子を挿入すると、光軸調整の必要な光学素子が増加するために、各光学素子の光軸調整が困難になり、かえって結合効率が低下してしまう問題があった。
【００１１】
特許文献１ではビーム補正用光学素子を一体に保持することによって、光軸調整が困難になることを回避していたが、このようなビーム補正用光学素子を追加すると、その光学面での反射ロスが増加するうえに、光学装置の最適な光学長が増大してしまう。したがって、コスト増加や光学装置全体の大型化などの問題があり、さらなる改善が検討されていた。
【００１２】
特許文献２では、集光レンズとして、両面がシリンドリカルレンズに加工されて、ビーム整形機能を併せ持つ屈折率分布形集束ロッドレンズが考案された。この場合でも、ロッドレンズ長が３．５ｍｍであり、光学装置の最適な光学長が増大してしまう問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザのビームを２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部に集光することが可能な光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光学装置は、半導体レーザのビームを出射する発光部と、前記発光部から出射された前記ビームを略平行光にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズにより前記略平行光となった前記ビームを収束する集光レンズと、前記集光レンズにより収束された前記ビームが結合する受光部とを有し、前記ビームは前記略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、前記集光レンズは、前記略平行光の入射する側にある第１光学面がアナモルフィック面であり、前記受光部に対向する側にある第２光学面がシリンドリカル面である、ことを特徴とする。
【００１５】
こうすれば、半導体レーザのビームはコリメートレンズと集光レンズとの間の光路で略平行光になるので、アイソレータ等の光学機能素子を略平行光の光路に挿入できる。また、半導体レーザのビームは光軸に垂直なビーム断面形状が楕円形状から円形状に変換されて受光部に結合するので、高い結合効率で受光部に集光することができる。
【００１６】
したがって、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザのビームを、２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部に集光することが可能である。
【００１７】
前記集光レンズは、前記第２光学面と間隙を設けて配置された前記受光部の位置に焦点を有するとともに、前記集光レンズのレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることが好適である。
【００１８】
受光部は集光レンズから出射したビームが集光する焦点位置に配置されるので、集光レンズと受光部は空間的に間隙を有する。この間隙を有し、かつ上記の関係式を満たすときに高い結合効率で集光することができる。
【００１９】
こうすれば、光学装置を小型化しても高い結合効率で集光することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明の光学装置は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置された光学機能素子を有する、ことが好適である。
【００２１】
これにより、光学機能素子は略平行光の光路上に配置されているので、光学機能素子を透過する際に発生する収差が低減できる。したがって、光学機能素子を配置しても結合効率を低下させることがなく、高い結合効率で集光することが可能な光学装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光学装置によれば、半導体レーザを発光部としたビームを必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、２枚の光学素子間の光路では平行光が得られるとともに高い結合効率で集光できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施形態における光学素子を説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】第１の実施形態における集光レンズを説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】第１の実施形態におけるレンズ厚と結合効率の相関グラフである。
【図５】第２の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図６】第３の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図７】半導体レーザのビーム形状を示す模式図である。
【図８】従来の光学装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１は第１の実施形態における光学装置１の模式断面図であり、図２は第１の実施形態における光学素子を説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、説明上、光軸８０方向をＺ軸、これに直交する軸をＸ軸及びＹ軸とし、水平面をＸ−Ｚ面、垂直面をＹ−Ｚ面と定義する。
【００２５】
図１に示すように、光学装置１は発光部５０と受光部６０との間に、光学素子としてコリメートレンズ１０と集光レンズ２０とが光軸８０に一致するように配置される。発光部５０には半導体レーザ５５を用い、半導体レーザ５５は半導体レーザ固定台５６に固定されている。コリメートレンズ１０は角型の外形を有し、基板９０に面実装すれば位置調整が容易にできる。半導体レーザ固定台５６及びコリメートレンズ１０は基板９０で光軸８０と焦点の位置合わせがおこなわれてから固定される。これによって、半導体レーザ５５から出射されてコリメートレンズ１０を通過したビーム５１は平行光と見なせる略平行光のビーム状態に調整されている。
【００２６】
なお、「略平行光」とは、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態を意味している。これには、弱い収束ビーム及び弱い発散ビームのビーム状態が含まれる。光軸８０に対するこの程度の角度であれば、光学設計上は平行光として見なせる。
【００２７】
このビーム５１は集光レンズ２０で集光されて受光部６０に結合する。本明細書において、受光部６０は光学装置１内の空間位置を定義したものである。図１に示すように、受光部６０に一致するようにファイバ取り付け部７５にガイドされて光ファイバ７０を取り付けることができ、光ファイバ７０を伝送媒体とした光通信が可能になっている。ただし、光学装置１は光ファイバ７０を含まない。
【００２８】
図２に示すように、コリメートレンズ１０は、光軸８０を中心として回転対称の非球面レンズが用いられており、球面収差を補正している。
【００２９】
集光レンズ２０は、略平行光のビーム５１が入射する側にある第１光学面２０ａと、受光部６０に対向する側にある第２光学面２０ｂとを有する。
【００３０】
ここで集光レンズ２０に着目して本実施形態の特徴を説明する。もし、一般的な回転対称に設計製作された凸レンズであれば、半導体レーザ５５のビーム５１は発散角が一様ではない発散光なので、受光部６０の焦点面におけるビーム形状はダイオード構造の薄い活性層の方向を短軸とし垂直の方向を長軸とする楕円形状になる。このために、光ファイバ７０のコアに対してビーム形状が拡がってしまい、受光部６０での結合効率が低下する。
【００３１】
これに対し、本実施形態の集光レンズ２０は、略平行光の入射する側にある第１光学面２０ａがアナモルフィック面であり、受光部６０に対向する側にある第２光学面２０ｂがシリンドリカル面である。
【００３２】
第１光学面２０ａは、非球面の凸レンズ形状であるが、Ｘ−Ｚ平面とＹ−Ｚ平面とで異なる曲率及びコーニック係数を有している、すなわち回転非対称の非球面（アナモルフィック面）である。また、第２光学面２０ｂはＸ−Ｚ平面が曲率をもたず、Ｙ−Ｚ平面に曲率を有するシリンドリカルレンズ形状である。なお、第２光学面２０ｂのシリンドリカル面は、光学収差を最適にするように、コーニック係数を有する曲率形状であってもよい。
【００３３】
図３は第１の実施形態における集光レンズを説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図３（ａ）はＸ−Ｚ平面での集光レンズ２０の形状、レンズ厚ｔ、焦点距離ｆｘを模式的に示している。図３（ｂ）はＹ−Ｚ平面での集光レンズ２０の形状、焦点距離ｆｙを模式的に示している。ここで、レンズ厚ｔは光軸８０（Ｚ軸）における第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂの面間距離であり、焦点距離ｆｘはＸ−Ｚ平面の第１光学面２０ａと曲率をもたない第２光学面２０ｂとでレンズ厚ｔ及び屈折率ｎの非球面レンズを構成したときの焦点位置からの仮想距離である。同様に、焦点距離ｆｙはＹ−Ｚ平面の第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂとでレンズ厚ｔ及び屈折率ｎの非球面レンズを構成したときの焦点位置からの仮想距離である。
【００３４】
具体的には、半導体レーザ５５のビーム５１はＸ−Ｚ平面での発散角に対してＹ−Ｚ平面での発散角が約３倍の縦長の楕円形状であり、短径方向の半値全幅（ＦＷＨＭ）が６．５[ｄｅｇ．]、長径方向の半値全幅が２０[ｄｅｇ．]、光ファイバ７０のＮＡが０．０９４４６の条件下で、集光レンズ２０にガラスレンズの硝材Ｐ−ＳＫ５７（Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ製）を用い、レンズ厚ｔを０．５ｍｍとした。なお、この硝材の屈折率ｎは１．５８７である。第１光学面２０ａは曲率及びコーニック係数がＸ方向とＹ方向で異なるアナモルフィック面であり、Ｘ曲率が０．２３６９１６、Ｘコーニック係数が−０．４５２５７、Ｙ曲率が０．１９６９４９、Ｙコーニック係数が−０．４３３６４４とした。また、第２光学面２０ｂはＹ方向に曲率をもつシリンドリカル面で曲率を０．０２２３０５とした。
【００３５】
この結果、レンズ厚ｔ、曲率及び屈折率ｎから計算された集光レンズ２０の焦点距離はｆｘが０．４１６６７ｍｍ、ｆｙが１．１７０４７ｍｍであった。第２光学面２０ｂと焦点位置との間隔は０．１ｍｍ程度となり、受光部６０が焦点位置に配置された。このとき、ＮＡが０．０９４４６の光ファイバ７０との結合効率は９９．７６％であり、高い結合効率が得られた。
【００３６】
このように、半導体レーザ５５のビーム５１はコリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路で略平行光になるとともに、光路に垂直な断面形状が楕円形状から円形状に変換され受光部６０に結合される。
【００３７】
従来技術の両面がシリンドリカルレンズに加工された屈折率分布形集束ロッドレンズではロッドレンズ長が３．５ｍｍであったのに対し、本実施形態の集光レンズ２０はレンズ厚ｔが０．５ｍｍであるので、光学装置１の小型化に顕著な効果を有している。
【００３８】
したがって、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザ５５のビーム５１を、２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部６０に集光することが可能である。
【００３９】
集光レンズ２０の硝材及びレンズ厚ｔは上記に限らず、変更可能である。レンズ厚ｔの薄型化による光学装置１の小型化には、高屈折率の硝材の適用が検討されている。このとき、本実施形態におけるレンズ厚ｔ、屈折率ｎ、焦点距離ｆには適切な関係がある。なお、前述したＸ方向とＹ方向の曲率であれば、焦点距離ｆはｆｘを意味している。
【００４０】
図４は集光レンズ２０の設計値と結合効率の相関グラフである。横軸は屈折率ｎが２．０１７の硝材の焦点距離ｆを１ｍｍとしてレンズ厚ｔを変えたときのｔ／（ｎ×ｆ）、縦軸はシミュレーションによる結合効率を示している。レンズ厚ｔと屈折率ｎをパラメータに発散角３倍のビーム５１に対するビーム整形倍率が適切となる焦点距離ｆｘとｆｙの組み合せを設計して上述の光ファイバ７０に対する結合効率を計算した。このグラフより、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）のとき、結合効率を９７％以上にできる。
【００４１】
なお、光学装置１を組み立てるためには集光レンズ２０の第２光学面２０ｂと受光部６０との間隙を設けておく必要があるので、たとえば０．１５ｍｍの間隙を有するようにレンズ厚ｔの上限を設けることが好ましい。
【００４２】
したがって、集光レンズ２０は、第２光学面２０ｂと間隙を設けた受光部６０の位置に焦点を有するとともに、集光レンズ２０のレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることが好適である。
【００４３】
こうすれば、光学装置１を小型化しても高い結合効率で集光することが可能である。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態における光学装置１の模式断面図である。図５に示すように、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に、光学機能素子３０としてアイソレータ３１及びビームスプリッタ３２が配置されている。このように、光学機能素子３０については単体でなく複数個であってもよく、ビーム整形機能のみを有する光学素子を除き、光学機能の種類及び配置個数は限定されない。
【００４５】
本実施形態では、発光部５０の半導体レーザ５５の発光波長と異なる波長の受信光が光ファイバ７０を伝送媒体として光学装置１に入射し、ビームスプリッタ３２によって反射して受信レンズ４１及び波長選択フィルタ４２を介してフォトダイオード４０に到達する。すなわち、集光レンズ２０と受信レンズ４１とによって受光部６０とフォトダイオード４０とが結合している。フォトダイオード４０は受光面積が大きいので、光ファイバ７０に比べてビーム径及びビーム形状への要求が緩く、第２光学面２０ｂがシリンドリカル面かつ第１光学面２０ａがアナモルフィック面であることの影響は受けない。
【００４６】
いっぽう、アイソレータ３１は不要な反射光が半導体レーザ５５に戻ってくることを防止する。また、ビームスプリッタ３２は半導体レーザ５５のビームをそのまま透過させる。したがって、半導体レーザ５５のビーム５１はアイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を透過し、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０とによって受光部６０に結合されている。これにより、光ファイバ７０を伝送媒体とした送信が可能である。
【００４７】
こうして、本実施形態の光学装置１は一芯双方向光通信モジュールとして、光通信における受信と送信をおこなうことができる。
【００４８】
本実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路でビーム５１は略平行光である。こうすれば、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態（略平行光）であり、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２に入射するビーム５１の入射角度が面内でほぼ一定である。これにより、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２は設計性能が発揮できるとともに、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を配置することによる光学的な悪影響が低減される。したがって、光学機能素子３０を配置しても結合効率を低下させることがなく、高い結合効率で集光することが可能な光学装置１を実現できる。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態における光学装置１の模式断面図である。図６に示すように、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に、光学機能素子３０としてビームスプリッタ３２及びアイソレータ３１を配置している。本実施形態の光学装置１は、半導体レーザ５５が波長を可変できるチューナブルレーザである場合に好適である。なお、図６では、チューナブルレーザを構成するための半導体レーザ５５の詳細は省略している。
【００５０】
半導体レーザ５５のビーム５１はコリメートレンズ１０によって略平行光に調整されて、ビームスプリッタ３２に入射する。ビームスプリッタ３２で反射された分岐光は受信レンズ４１を介してフォトダイオード４０に到達し、半導体レーザ５５のビーム５１をモニターする。ビームスプリッタ３２を透過した透過光はアイソレータ３１及び集光レンズ２０を介して受光部６０に結合され、光ファイバ７０を伝送媒体とした送信が可能である。
【００５１】
本実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路でビーム５１は略平行光である。こうすれば、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態（略平行光）であり、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２に入射するビーム５１の入射角度が面内でほぼ一定である。これにより、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２は設計性能が発揮できるとともに、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を配置することによる光学的な悪影響が低減できる。したがって、光学機能素子３０を配置しても結合効率を低下させることがなく、受光部６０に高い結合効率で集光することが可能な光学装置１を実現できる。
【００５２】
もし、第２の実施形態及び第３の実施形態と同様の結合効率を得るために、一般的なコリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に光学機能素子３０とビーム補正用光学素子とを配置しようとするなら、ビーム補正用光学素子のサイズと必要な光学長の増大によって光学装置１全体をより大きくしなければならない。
【００５３】
したがって、第２の実施形態及び第３の実施形態において、光学装置１を小型化したままで装置性能を向上させる効果を奏する。また、光学機能素子３０は上述の実施形態に限らず、他の光学機能を有する光学素子であってもよい。
【００５４】
なお、第１の実施形態〜第３の実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０とは、前述したガラスレンズ用の硝材をプレス成形して製作した。成形レンズは公知の製造方法で製作できるが、第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂは、それぞれの偏心に充分注意して形成した。ガラスレンズでなく、プラスチックレンズで成形してもよいし、他の製造方法で製作してもよい。
【００５５】
なお、光学装置１は光ファイバ７０を含まないが、光学装置１に光ファイバ７０が固定されていても何ら差し支えない。
【００５６】
以上の詳細において、半導体レーザ５５の発光点が点でないために生じる「非点隔差」は無視した説明にしていたが、実用上は非点収差の補正において非点隔差を考慮していれば、非点隔差を含めた収差の補正が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１００ 光学装置
１０ コリメートレンズ
２０ 集光レンズ
２０ａ 第１光学面
２０ｂ 第２光学面
３０ 光学機能素子
３１、１３１ アイソレータ
３２ ビームスプリッタ
４０、１４０ フォトダイオード
４１、１４１ 受信レンズ
４２、１４２ 波長選択フィルタ
５０、１５０ 発光部
５１ ビーム
５２ ビーム形状
５５ 半導体レーザ
５６ 半導体レーザ固定台
６０ 受光部
７０、１７０ 光ファイバ
７５ 光ファイバの取り付け部
８０ 光軸
９０ 基板
９５ ハウジング
１１０ 発光側レンズ（コリメートレンズ）
１２０ 光ファイバ側レンズ（集光レンズ）
１３２ 光学フィルタ（ビームスプリッタ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを発光部としたビームを集光する光学装置に関し、とくに２枚の光学素子間の光路では平行光が得られるとともに高い結合効率で集光することが可能な光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体、半導体レーザを光源として、光通信は広く普及している。光通信において、通信端末からの電気信号は光信号に変換されて送信され、伝送媒体を経て受信された光信号が電気信号に復元される。送信用や中継用の入出力部もしくは受信用の入出力部等は光通信モジュールとして一体化された光学装置が用いられている。
【０００３】
このような光学装置では、半導体レーザの発光部と光ファイバを取り付ける受光部との間にコリメートレンズや集光レンズなどの光学素子を用いて、高い結合効率で半導体レーザからのビームを光ファイバに結合させる。一般的に、半導体レーザの発光部の大きさは数μｍ程度、伝送媒体である光ファイバのコア径は１０μｍ程度である。したがって、光学装置の組み立ては、発光部、光ファイバを取り付ける受光部、および必要な光学素子を、正確に位置合わせする必要がある。また、集光レンズの球面収差等により集光点のスポット径が大きくなると、受光部に位置するファイバ端面への光の結合効率が低下する。そのため、コリメートレンズや集光レンズに、光学面が光軸に回転対称の非球面レンズを用いて球面収差を補正している。
【０００４】
しかるに、半導体レーザのビームは発散光であり、発散角が一様ではない。図７に示すように、通常の半導体レーザ１５５は、ダイオード構造の薄い活性層領域から横方向にビームが出射され、活性層の層方向（平行方向）とそれに直交する方向（垂直方向）で発散角が異なり、ビーム断面形状１５２は上記垂直方向を長軸とする楕円状になる。
【０００５】
このビーム形状のままで光ファイバに入射すると、光ファイバのコア径に入らなかったりするためにロスを生じて、結合効率が低下してしまう。そこで、プリズムやシリンドリカルレンズ等のビーム補正用光学素子をビーム光路に挿入して、ビーム形状を補正することがおこなわれた。たとえば、特許文献１にはコリメートレンズまたは集光レンズとシリンダーレンズ（シリンドリカルレンズ）を一体に保持した光学装置が開示されている。特許文献２には、集光レンズの両面をシリンドリカルレンズとすることで、ビーム整形機能を併せ持つ集束形ロッドレンズが開示されている。
【０００６】
一方、近年の通信技術の発展により、一定間隔で波長が異なる複数の光信号を１本の光ファイバで伝送するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）やＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が使用されている。このような多重方式では、波長がずれて他チャンネルの波長に干渉する通信障害を生じないように、高い波長安定性が必要になる。
【０００７】
波長を安定させるために、発光部の発光波長をモニターして発振波長を調整する光学装置が使用されている。また、受光部では異なる波長での干渉を防止するために、波長帯域の狭い波長フィルタによって、特定の波長だけを透過させて受信させることがおこなわれている。
【０００８】
また、このような光通信用の光学装置には、送受信を１本の光ファイバでおこなう双方向通信モジュールがある。特許文献３には、発光側レンズと光ファイバ側レンズとの間の光路でビームを平行光とした一芯双方向光通信モジュールが開示されている。図８に示すように、発光側レンズ１１０と光ファイバ側レンズ１２０との間の光路でビームを平行光としたことにより、光路に挿入されたアイソレータ１３１や光学フィルタ１３２を透過する際に発生する収差を低減できるので、結合効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３３３２４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８６４９号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、発光部１５０が半導体レーザで、そのビーム形状が図７に示す楕円形状の場合には、図８の構成で高い結合効率を得ることができず、特許文献１のように半導体レーザのビーム形状を補正するビーム補正用光学素子を追加する必要がある。発光側レンズ１１０と光ファイバ側レンズ１２０との間の光路に、ビーム補正用光学素子を挿入すると、光軸調整の必要な光学素子が増加するために、各光学素子の光軸調整が困難になり、かえって結合効率が低下してしまう問題があった。
【００１１】
特許文献１ではビーム補正用光学素子を一体に保持することによって、光軸調整が困難になることを回避していたが、このようなビーム補正用光学素子を追加すると、その光学面での反射ロスが増加するうえに、光学装置の最適な光学長が増大してしまう。したがって、コスト増加や光学装置全体の大型化などの問題があり、さらなる改善が検討されていた。
【００１２】
特許文献２では、集光レンズとして、両面がシリンドリカルレンズに加工されて、ビーム整形機能を併せ持つ屈折率分布形集束ロッドレンズが考案された。この場合でも、ロッドレンズ長が３．５ｍｍであり、光学装置の最適な光学長が増大してしまう問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザのビームを２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部に集光することが可能な光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光学装置は、半導体レーザのビームを出射する発光部と、前記発光部から出射された前記ビームを略平行光にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズにより前記略平行光となった前記ビームを収束する集光レンズと、前記集光レンズにより収束された前記ビームが結合する受光部とを有し、前記ビームは前記略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、前記集光レンズは、前記略平行光の入射する側にある第１光学面がアナモルフィック面であり、前記受光部に対向する側にある第２光学面がシリンドリカル面である、ことを特徴とする。
【００１５】
こうすれば、半導体レーザのビームはコリメートレンズと集光レンズとの間の光路で略平行光になるので、アイソレータ等の光学機能素子を略平行光の光路に挿入できる。また、半導体レーザのビームは光軸に垂直なビーム断面形状が楕円形状から円形状に変換されて受光部に結合するので、高い結合効率で受光部に集光することができる。
【００１６】
したがって、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザのビームを、２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部に集光することが可能である。
【００１７】
前記集光レンズは、前記第２光学面と間隙を設けて配置された前記受光部の位置に焦点を有するとともに、前記集光レンズのレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることが好適である。
【００１８】
受光部は集光レンズから出射したビームが集光する焦点位置に配置されるので、集光レンズと受光部は空間的に間隙を有する。この間隙を有し、かつ上記の関係式を満たすときに高い結合効率で集光することができる。
【００１９】
こうすれば、光学装置を小型化しても高い結合効率で集光することが可能である。
【００２０】
さらに、本発明の光学装置は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置された光学機能素子を有する、ことが好適である。
【００２１】
これにより、光学機能素子は略平行光の光路上に配置されているので、光学機能素子を透過する際に発生する収差が低減できる。したがって、光学機能素子を配置しても結合効率を低下させることがなく、高い結合効率で集光することが可能な光学装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光学装置によれば、半導体レーザを発光部としたビームを必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、２枚の光学素子間の光路では平行光が得られるとともに高い結合効率で集光できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施形態における光学素子を説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】第１の実施形態における集光レンズを説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】第１の実施形態におけるレンズ厚と結合効率の相関グラフである。
【図５】第２の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図６】第３の実施形態における光学装置の模式断面図である。
【図７】半導体レーザのビーム形状を示す模式図である。
【図８】従来の光学装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１は第１の実施形態における光学装置１の模式断面図であり、図２は第１の実施形態における光学素子を説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。なお、説明上、光軸８０方向をＺ軸、これに直交する軸をＸ軸及びＹ軸とし、水平面をＸ−Ｚ面、垂直面をＹ−Ｚ面と定義する。
【００２５】
図１に示すように、光学装置１は発光部５０と受光部６０との間に、光学素子としてコリメートレンズ１０と集光レンズ２０とが光軸８０に一致するように配置される。発光部５０には半導体レーザ５５を用い、半導体レーザ５５は半導体レーザ固定台５６に固定されている。コリメートレンズ１０は角型の外形を有し、基板９０に面実装すれば位置調整が容易にできる。半導体レーザ固定台５６及びコリメートレンズ１０は基板９０で光軸８０と焦点の位置合わせがおこなわれてから固定される。これによって、半導体レーザ５５から出射されてコリメートレンズ１０を通過したビーム５１は平行光と見なせる略平行光のビーム状態に調整されている。
【００２６】
なお、「略平行光」とは、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態を意味している。これには、弱い収束ビーム及び弱い発散ビームのビーム状態が含まれる。光軸８０に対するこの程度の角度であれば、光学設計上は平行光として見なせる。
【００２７】
このビーム５１は集光レンズ２０で集光されて受光部６０に結合する。本明細書において、受光部６０は光学装置１内の空間位置を定義したものである。図１に示すように、受光部６０に一致するようにファイバ取り付け部７５にガイドされて光ファイバ７０を取り付けることができ、光ファイバ７０を伝送媒体とした光通信が可能になっている。ただし、光学装置１は光ファイバ７０を含まない。
【００２８】
図２に示すように、コリメートレンズ１０は、光軸８０を中心として回転対称の非球面レンズが用いられており、球面収差を補正している。
【００２９】
集光レンズ２０は、略平行光のビーム５１が入射する側にある第１光学面２０ａと、受光部６０に対向する側にある第２光学面２０ｂとを有する。
【００３０】
ここで集光レンズ２０に着目して本実施形態の特徴を説明する。もし、一般的な回転対称に設計製作された凸レンズであれば、半導体レーザ５５のビーム５１は発散角が一様ではない発散光なので、受光部６０の焦点面におけるビーム形状はダイオード構造の薄い活性層の方向を短軸とし垂直の方向を長軸とする楕円形状になる。このために、光ファイバ７０のコアに対してビーム形状が拡がってしまい、受光部６０での結合効率が低下する。
【００３１】
これに対し、本実施形態の集光レンズ２０は、略平行光の入射する側にある第１光学面２０ａがアナモルフィック面であり、受光部６０に対向する側にある第２光学面２０ｂがシリンドリカル面である。
【００３２】
第１光学面２０ａは、非球面の凸レンズ形状であるが、Ｘ−Ｚ平面とＹ−Ｚ平面とで異なる曲率及びコーニック係数を有している、すなわち回転非対称の非球面（アナモルフィック面）である。また、第２光学面２０ｂはＸ−Ｚ平面が曲率をもたず、Ｙ−Ｚ平面に曲率を有するシリンドリカルレンズ形状である。なお、第２光学面２０ｂのシリンドリカル面は、光学収差を最適にするように、コーニック係数を有する曲率形状であってもよい。
【００３３】
図３は第１の実施形態における集光レンズを説明するための模式断面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。図３（ａ）はＸ−Ｚ平面での集光レンズ２０の形状、レンズ厚ｔ、焦点距離ｆｘを模式的に示している。図３（ｂ）はＹ−Ｚ平面での集光レンズ２０の形状、焦点距離ｆｙを模式的に示している。ここで、レンズ厚ｔは光軸８０（Ｚ軸）における第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂの面間距離であり、焦点距離ｆｘはＸ−Ｚ平面の第１光学面２０ａと曲率をもたない第２光学面２０ｂとでレンズ厚ｔ及び屈折率ｎの非球面レンズを構成したときの焦点位置からの仮想距離である。同様に、焦点距離ｆｙはＹ−Ｚ平面の第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂとでレンズ厚ｔ及び屈折率ｎの非球面レンズを構成したときの焦点位置からの仮想距離である。
【００３４】
具体的には、半導体レーザ５５のビーム５１はＸ−Ｚ平面での発散角に対してＹ−Ｚ平面での発散角が約３倍の縦長の楕円形状であり、短径方向の半値全幅（ＦＷＨＭ）が６．５[ｄｅｇ．]、長径方向の半値全幅が２０[ｄｅｇ．]、光ファイバ７０のＮＡが０．０９４４６の条件下で、集光レンズ２０にガラスレンズの硝材Ｐ−ＳＫ５７（Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ製）を用い、レンズ厚ｔを０．５ｍｍとした。なお、この硝材の屈折率ｎは１．５８７である。第１光学面２０ａは曲率及びコーニック係数がＸ方向とＹ方向で異なるアナモルフィック面であり、Ｘ曲率が０．２３６９１６、Ｘコーニック係数が−０．４５２５７、Ｙ曲率が０．１９６９４９、Ｙコーニック係数が−０．４３３６４４とした。また、第２光学面２０ｂはＹ方向に曲率をもつシリンドリカル面で曲率を０．０２２３０５とした。
【００３５】
この結果、レンズ厚ｔ、曲率及び屈折率ｎから計算された集光レンズ２０の焦点距離はｆｘが０．４１６６７ｍｍ、ｆｙが１．１７０４７ｍｍであった。第２光学面２０ｂと焦点位置との間隔は０．１ｍｍ程度となり、受光部６０が焦点位置に配置された。このとき、ＮＡが０．０９４４６の光ファイバ７０との結合効率は９９．７６％であり、高い結合効率が得られた。
【００３６】
このように、半導体レーザ５５のビーム５１はコリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路で略平行光になるとともに、光路に垂直な断面形状が楕円形状から円形状に変換され受光部６０に結合される。
【００３７】
従来技術の両面がシリンドリカルレンズに加工された屈折率分布形集束ロッドレンズではロッドレンズ長が３．５ｍｍであったのに対し、本実施形態の集光レンズ２０はレンズ厚ｔが０．５ｍｍであるので、光学装置１の小型化に顕著な効果を有している。
【００３８】
したがって、必要な光学素子数や光学長を増大させることなく、半導体レーザ５５のビーム５１を、２枚の光学素子間で略平行光にするとともに、高い結合効率で受光部６０に集光することが可能である。
【００３９】
集光レンズ２０の硝材及びレンズ厚ｔは上記に限らず、変更可能である。レンズ厚ｔの薄型化による光学装置１の小型化には、高屈折率の硝材の適用が検討されている。このとき、本実施形態におけるレンズ厚ｔ、屈折率ｎ、焦点距離ｆには適切な関係がある。なお、前述したＸ方向とＹ方向の曲率であれば、焦点距離ｆはｆｘを意味している。
【００４０】
図４は集光レンズ２０の設計値と結合効率の相関グラフである。横軸は屈折率ｎが２．０１７の硝材の焦点距離ｆを１ｍｍとしてレンズ厚ｔを変えたときのｔ／（ｎ×ｆ）、縦軸はシミュレーションによる結合効率を示している。レンズ厚ｔと屈折率ｎをパラメータに発散角３倍のビーム５１に対するビーム整形倍率が適切となる焦点距離ｆｘとｆｙの組み合せを設計して上述の光ファイバ７０に対する結合効率を計算した。このグラフより、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）のとき、結合効率を９７％以上にできる。
【００４１】
なお、光学装置１を組み立てるためには集光レンズ２０の第２光学面２０ｂと受光部６０との間隙を設けておく必要があるので、たとえば０．１５ｍｍの間隙を有するようにレンズ厚ｔの上限を設けることが好ましい。
【００４２】
したがって、集光レンズ２０は、第２光学面２０ｂと間隙を設けた受光部６０の位置に焦点を有するとともに、集光レンズ２０のレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることが好適である。
【００４３】
こうすれば、光学装置１を小型化しても高い結合効率で集光することが可能である。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態における光学装置１の模式断面図である。図５に示すように、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に、光学機能素子３０としてアイソレータ３１及びビームスプリッタ３２が配置されている。このように、光学機能素子３０については単体でなく複数個であってもよく、ビーム整形機能のみを有する光学素子を除き、光学機能の種類及び配置個数は限定されない。
【００４５】
本実施形態では、発光部５０の半導体レーザ５５の発光波長と異なる波長の受信光が光ファイバ７０を伝送媒体として光学装置１に入射し、ビームスプリッタ３２によって反射して受信レンズ４１及び波長選択フィルタ４２を介してフォトダイオード４０に到達する。すなわち、集光レンズ２０と受信レンズ４１とによって受光部６０とフォトダイオード４０とが結合している。フォトダイオード４０は受光面積が大きいので、光ファイバ７０に比べてビーム径及びビーム形状への要求が緩く、第２光学面２０ｂがシリンドリカル面かつ第１光学面２０ａがアナモルフィック面であることの影響は受けない。
【００４６】
いっぽう、アイソレータ３１は不要な反射光が半導体レーザ５５に戻ってくることを防止する。また、ビームスプリッタ３２は半導体レーザ５５のビームをそのまま透過させる。したがって、半導体レーザ５５のビーム５１はアイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を透過し、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０とによって受光部６０に結合されている。これにより、光ファイバ７０を伝送媒体とした送信が可能である。
【００４７】
こうして、本実施形態の光学装置１は一芯双方向光通信モジュールとして、光通信における受信と送信をおこなうことができる。
【００４８】
本実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路でビーム５１は略平行光である。こうすれば、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態（略平行光）であり、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２に入射するビーム５１の入射角度が面内でほぼ一定である。これにより、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２は設計性能が発揮できるとともに、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を配置することによる光学的な悪影響が低減される。したがって、光学機能素子３０を配置しても結合効率を低下させることがなく、高い結合効率で集光することが可能な光学装置１を実現できる。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態における光学装置１の模式断面図である。図６に示すように、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に、光学機能素子３０としてビームスプリッタ３２及びアイソレータ３１を配置している。本実施形態の光学装置１は、半導体レーザ５５が波長を可変できるチューナブルレーザである場合に好適である。なお、図６では、チューナブルレーザを構成するための半導体レーザ５５の詳細は省略している。
【００５０】
半導体レーザ５５のビーム５１はコリメートレンズ１０によって略平行光に調整されて、ビームスプリッタ３２に入射する。ビームスプリッタ３２で反射された分岐光は受信レンズ４１を介してフォトダイオード４０に到達し、半導体レーザ５５のビーム５１をモニターする。ビームスプリッタ３２を透過した透過光はアイソレータ３１及び集光レンズ２０を介して受光部６０に結合され、光ファイバ７０を伝送媒体とした送信が可能である。
【００５１】
本実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路でビーム５１は略平行光である。こうすれば、光軸８０に対する角度が０度〜２度程度のほぼ平行光のビーム状態（略平行光）であり、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２に入射するビーム５１の入射角度が面内でほぼ一定である。これにより、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２は設計性能が発揮できるとともに、アイソレータ３１及びビームスプリッタ３２を配置することによる光学的な悪影響が低減できる。したがって、光学機能素子３０を配置しても結合効率を低下させることがなく、受光部６０に高い結合効率で集光することが可能な光学装置１を実現できる。
【００５２】
もし、第２の実施形態及び第３の実施形態と同様の結合効率を得るために、一般的なコリメートレンズ１０と集光レンズ２０との間の光路に光学機能素子３０とビーム補正用光学素子とを配置しようとするなら、ビーム補正用光学素子のサイズと必要な光学長の増大によって光学装置１全体をより大きくしなければならない。
【００５３】
したがって、第２の実施形態及び第３の実施形態において、光学装置１を小型化したままで装置性能を向上させる効果を奏する。また、光学機能素子３０は上述の実施形態に限らず、他の光学機能を有する光学素子であってもよい。
【００５４】
なお、第１の実施形態〜第３の実施形態において、コリメートレンズ１０と集光レンズ２０とは、前述したガラスレンズ用の硝材をプレス成形して製作した。成形レンズは公知の製造方法で製作できるが、第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂは、それぞれの偏心に充分注意して形成した。ガラスレンズでなく、プラスチックレンズで成形してもよいし、他の製造方法で製作してもよい。
【００５５】
なお、光学装置１は光ファイバ７０を含まないが、光学装置１に光ファイバ７０が固定されていても何ら差し支えない。
【００５６】
以上の詳細において、半導体レーザ５５の発光点が点でないために生じる「非点隔差」は無視した説明にしていたが、実用上は非点収差の補正において非点隔差を考慮していれば、非点隔差を含めた収差の補正が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１００ 光学装置
１０ コリメートレンズ
２０ 集光レンズ
２０ａ 第１光学面
２０ｂ 第２光学面
３０ 光学機能素子
３１、１３１ アイソレータ
３２ ビームスプリッタ
４０、１４０ フォトダイオード
４１、１４１ 受信レンズ
４２、１４２ 波長選択フィルタ
５０、１５０ 発光部
５１ ビーム
５２ ビーム形状
５５ 半導体レーザ
５６ 半導体レーザ固定台
６０ 受光部
７０、１７０ 光ファイバ
７５ 光ファイバの取り付け部
８０ 光軸
９０ 基板
９５ ハウジング
１１０ 発光側レンズ（コリメートレンズ）
１２０ 光ファイバ側レンズ（集光レンズ）
１３２ 光学フィルタ（ビームスプリッタ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザのビームを出射する発光部と、
前記発光部から出射された前記ビームを略平行光にするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズにより前記略平行光となった前記ビームを収束する集光レンズと、
前記集光レンズにより収束された前記ビームが結合する受光部とを有し、
前記ビームにおける前記略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、
前記集光レンズにおける、前記略平行光の入射する側にある第１光学面がアナモルフィック面であり、前記受光部に対向する側にある第２光学面がシリンドリカル面である、
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記第２光学面と間隙を設けて配置された前記受光部の位置に焦点を有するとともに、前記集光レンズのレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置された光学機能素子を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項１】
半導体レーザのビームを出射する発光部と、
前記発光部から出射された前記ビームを略平行光にするコリメートレンズと、
前記コリメートレンズにより前記略平行光となった前記ビームを収束する集光レンズと、
前記集光レンズにより収束された前記ビームが結合する受光部とを有し、
前記ビームにおける前記略平行光の光路に垂直な断面形状が楕円形状であり、
前記集光レンズにおける、前記略平行光の入射する側にある第１光学面がアナモルフィック面であり、前記受光部に対向する側にある第２光学面がシリンドリカル面である、
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記第２光学面と間隙を設けて配置された前記受光部の位置に焦点を有するとともに、前記集光レンズのレンズ厚をｔ、屈折率をｎ、焦点距離をｆとしたとき、０．４５＜ｔ／（ｎ×ｆ）の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間の光路上に配置された光学機能素子を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８５２５５（Ｐ２０１２−１８５２５５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７２５３（Ｐ２０１１−４７２５３）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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