Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
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Design of a Rod-Type Aspheric Lens Collimator for Optical Telecommunication

막대 형태의 비구면 렌즈를 이용한 광통신용 시준기의 설계

  • 강석봉 (인하대학교 자연과학대학 물리학과) ;
  • 강은경 (인하대학교 자연과학대학 물리학과) ;
  • 황보창권 (인하대학교 자연과학대학 물리학과) ;
  • 강상도 (AG광학 광기술연구소) ;
  • 김종섭 (한국광기술원 시험생산센터)
  • Published : 2008.02.29
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Abstract

A rod-type aspheric lens collimator for the optical telecommunication system which shows high coupling efficiency and experiences small coupling loss for misalignment errors is designed. The working distance, thickness, and diameter of the rod-type aspheric lens are determined to be close to those of the GRIN lens collimator in order to replace the GRIN lens with the rod-type aspheric lens. Since the coupling loss mainly originated from the spherical aberration of the lens, the spherical aberration in the rod-type aspheric lens is reduced drastically, and it turns out that the coupling efficiency of the rod-type aspheric lens collimator is higher than that of the available collimators, such as ball lens, GRIN lens, and C-type lens collimators.

결합효율이 높고 정렬오차 발생 시 결합효율의 저하가 작은 광통신용 비구면 렌즈 시준기를 설계하였다. 비구면 시준 렌즈는 GRIN 렌즈와 작동거리와 두께가 유사하고 외경이 동일한 원통형 막대 형태로 설계해 GRIN 렌즈를 대체할 수 있도록 하였다. 결합효율의 저하는 시준렌즈의 구면수차에 의해 주요하게 발생하므로, 비구면 렌즈 시준기가 볼 렌즈, GRIN 렌즈 및 C-렌즈 시준기보다 높은 결합효율을 가지도록 비구면 계수를 최적화 해 구면수차를 낮추었다. 설계한 비구면 렌즈 시준기의 결합효율은 기존 시준기들보다 높았으며 정렬오차에 따른 결합효율의 감소도 작았다.

Keywords

References

  1. R. E. Wagner and W. J. Tomlinson, 'Coupling efficiency of optics in single-mode fiber components,' Appl. Opt., vol. 21, no. 15, pp. 2671-2688, 1982 https://doi.org/10.1364/AO.21.002671
  2. M. Ramos, I. Verrier, J. P. Goure, and P. Mottier, 'Efficient ball lens coupling between a single-mode optical fiber and a silica microguide at 1.3 um,' J. Opt. Commun, vol. 16, no. 5, pp. 179-185, 1995
  3. Shifu Yuan and Nabeel A. Riza, 'General foormula for coupling-loss characterization of single-mode fiber collimators by use of gradient-index rod lenses,' Appl. Opt., vol. 38, no. 15, pp. 3214-3222, 1999 https://doi.org/10.1364/AO.38.003214
  4. M. Cot. and R. Shannon, 'Optimization of waveguide coupling lenses with optical design software,' Appl. Opt., vol. 35, no. 31, pp. 6179-6185, 1996 https://doi.org/10.1364/AO.35.006179
  5. R. P. Ratowsky, L. Yang, R. J. Deri, K. W. Chang, J. S. Kallman, and G. Trott, 'Laser diode to single-mode fiber ball lens coupling efficiency: full-wave calculation and measurements,' Appl. Opt., vol. 36, no. 15, pp. 3435-3438, 1997 https://doi.org/10.1364/AO.36.003435
  6. Optical Research Associates, CODE-V reference manual, Ver. 9.5, (Optical Research Associates, California, USA, 2005), pp. 19.161-19.188