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光技術・レーザー

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ファイバー結合効率の解析とは?課題と対策・製品を解説

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光学設計・開発におけるファイバー結合効率の解析とは?

光技術・レーザー業界において、光源からの光を光ファイバーへ効率的に伝送するための光学設計・開発プロセスにおける、結合損失を最小限に抑えるための解析手法を指します。これは、レーザー加工、通信、計測など、様々な分野で光ファイバーの利用効率を最大化するために不可欠なプロセスです。

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当社では、高ピークパルスレーザで使用可能な光ファイバコリメータを
取り扱っております。

光路中に接着剤を使用しない独自構造で、小型軽量です。
また、パルス光に対応可能です。

【光学特性】
■損失:≦ 0.5dB @ 1064 nm
■ピーク光パワー:≦ 100 kW for 25/250 DCF
■ビーム径:Φ 0.3~1.5 mm
■軸角度:≦ 0.5 deg

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

光ファイバコリメータ

『フォーカスモニタ FM+』は、集光エリアやデフォーカスエリアにおいても測定が可能で、加工用ハイパワーレーザや高出力密度レーザの解析に最適な測定器です。集光ビームの焦点位置、BPP、M2など、集光レーザのビーム特性を減衰なしで測定します。

合成石英測定チップと革新的測定原理FS3を採用した HPDタイプ(最大パワー密度:50MW/㎠)もリリース

【特長】
■マルチkWのグリーンレーザやブルーレーザも測定可能
■コースティック測定(Z軸:120mm)
■取り付け簡単な回転チップチップと検出器を交換するだけでさまざまな波長で測定可能
■イーサネット採用でデータ転送速度向上
■データ管理ビットの増加、機能向上
■新ソフトウェア採用、操作性向上

【仕様】
■波長:400~1,600nm or 9~12μm
■入力パワー:30W~25kW
■ビーム径:100~3,000μm
■最大パワー密度:
NIRレーザ:10MW/㎠
CO2レーザ:30MW/㎠

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。

集光用ビームプロファイラ『フォーカスモニタ FM+』

ファイバーからの出射光がコリメート光(平行光)の光部品です
用途に合わせて3種類をご用意しています

【特徴】
○標準ファイバーコリメータ
 光ファイバー用フェルール(規格品)に非球面レンズを組み込むことで
 従来のFCコネクタを利用したコリメータ
 空間伝幡光のファイバーへの導入も簡便に実現可能
○大口径ファイバーコリメータ
 標準ファイバーコリメータより大きなレンズを用いることで
 集光力を高めた製品。受光光学系に簡便なコリメータ
○高コリメートファイバーコリメータ
 非常に高いコリメート性を保持
 出射光学系に簡便なコリメータ

●その他機能や詳細については、カタログダウンロード下さい。

ファイバーコリメータ HV-FC

FIMMWAVEは、導波路構造用の堅牢で完全なベクトルモードソルバーをもち、多数の補完的なアルゴリズムを採用することで、
任意の材料と柔軟性の高い導波路CADツールにより多種多様な導波路を解くことができます。
また、伝搬モジュール「FIMMPROP」を用いて、2D / 3D構造における伝搬をモデル化することが可能です。

・ 低屈折率高分子導波路、高屈折率シリコン(SOI)およびGaAs / AlGaAs 導波路
・ シングルモードおよびマルチモード光ファイバー、フォトニック結晶ファイバー(PCF)
・ エッチング(リブ、リッジ)、拡散、埋没などの一般的な各形状
・ スロット導波路、スランテッドウォール、グレーデッド構造
・ プラズモン導波管、マイクロ波導波管
・ 光活性導波路、光磁気導波路

FIMMWAVEには、様々な構造に最適化された、豊富な補完的ソルバーが含まれています。
・ 半解析的手法:屈折率の強い変動や薄い層などの問題に効率的に取り組むことができます。
・ 有限要素法(FEM)や有限差分法(FDM)のような数値的手法で、任意の問題に対してロバストな解を提供します。

FIMMWAVE (フィムウェーブ)

『ファイバーコリメーター HV-FC』は、ファイバーからの出射光が
コリメート光(平行光)である光部品です。

「標準ファイバーコリメータ」「大口径ファイバーコリメータ」「高
コリメートファイバーコリメータ」の3種類をラインアップ。

用途に合わせてお選びください。

【特長】
■ファイバーからの出射光がコリメート光(平行光)である
■用途に合わせて3種類をラインアップ

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

光部品『ファイバーコリメーター HV-FC』

『ファイバーカプラー』は2本の異種ファイバーを接続する専用光学機器です。

マイクロメータ付きによる調整機構の為、光軸調整時は調整値の履歴を
残すこともでき、再現も可能なほか、専用治具により光軸調整済みにて出荷し、
現地ではファイバー挿入によるプラグアンドプレイにて使用できます。

高価なフィーディングファイバー破損対策や、レイアウト変更時もカプラ後の
装置側を動かすのみといった導入メリットがあります。

【特長】
■光軸調整用マイクロメーター付き
■光軸調整済みで出荷
■反射光への対策やロボット等でファイバーを振り回すような使い方での破損対策
■加工ヘッドを含めたカプラ後の光学系を既設のまま使用可能
■レイアウト変更時もカプラ後の装置側を動かすのみ
■プロセスファイバーの延長等によりレーザから離れた場所へも簡単に設置可能

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

光学デバイス『ファイバーカプラー』

『LAMBDA10』は1台のコントローラで複数台のフィルタホイールと
メカニカル シャッタを自動制御し、マルチカラー、タイムラプス、
レシオイメージングに対応出来ます。

波長切替時間は30msec(4ポジションホイール)。

フィルタホイールは、各顕微鏡の励起と蛍光側に取付け可能な
アダプターを用意しております。

【特長】
■波長切替時間は30msec(4ポジションホイール)
■最大3台フィルタ ホイールと2台シャッタの制御
■フィルタサイズは25mm、32mm、50mm
■7段階スピード調整

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

オプティカル フィルタ チェンジャ『LAMBDA10』

 FFP1003は、半導体レーザ・LED・光ファイバなどからの出射光ビームの拡がり角度分布を測定するシステムです。検出器としてPDを用いることにより、短波長帯・長波長帯を問わず、高感度・高ダイナミックレンジな計測を実現しています。ニ軸スキャン方式の採用により、Xプロファイル・XYプロファイルだけでなく、三次元プロファイルの計測まで可能としています。高精度に調整されたスキャン・回転光学系を外部PCで制御することにより、簡単に高精度なFFP計測が可能です。

■特長
●Xプロファイル、XYプロファイル、三次元プロファイル計測
●短波長帯、長波長帯のLD・LEDおよびファイバに対応
●マイクロW以下の微小光量で計測可能
●強度軸ダイナミックレンジ>40dB
●スキャン角度範囲:±60°および回転角度範囲:180°

スキャン方式FFP計測装置

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光学設計・開発におけるファイバー結合効率の解析

光学設計・開発におけるファイバー結合効率の解析とは?

光技術・レーザー業界において、光源からの光を光ファイバーへ効率的に伝送するための光学設計・開発プロセスにおける、結合損失を最小限に抑えるための解析手法を指します。これは、レーザー加工、通信、計測など、様々な分野で光ファイバーの利用効率を最大化するために不可欠なプロセスです。

課題

光軸ずれによる損失

光源と光ファイバーの光軸がわずかにずれるだけで、結合効率が大幅に低下し、光信号の減衰や品質劣化を引き起こす。

開口数不一致による損失

光源の光の広がり角(開口数)と光ファイバーの開口数が合わないと、光がファイバー内に閉じ込められず、結合効率が低下する。

波長依存性による損失

光源の波長や光ファイバーの特性によっては、波長によって結合効率が変動し、特定の波長帯で性能が低下する可能性がある。

製造ばらつきの影響

レンズや光ファイバー端面の微細な製造ばらつきが、設計通りの結合効率を達成できない原因となり、再現性の低下を招く。

​対策

高精度な光軸調整機構

マイクロメートルオーダーでの精密な光軸調整を可能にする機構を導入し、光軸ずれによる損失を最小限に抑える。

最適化されたレンズ設計

光源の開口数と光ファイバーの開口数に合わせた最適なレンズ形状や配置を設計し、光の集光・導入効率を高める。

広帯域対応光学素子

使用する波長帯域全体で均一な性能を発揮するコーティングや材料を採用した光学素子を選定・設計する。

モンテカルロシミュレーション

製造ばらつきを考慮した多数のシミュレーションを実行し、許容できるばらつき範囲や設計マージンを評価する。

​対策に役立つ製品例

精密位置決めステージ

マイクロメートル単位での高精度な位置決めを可能にし、光軸ずれを最小限に抑えることで、結合効率の向上に貢献する。

カスタム設計レンズアレイ

光源とファイバーの特性に合わせて最適化されたレンズ群を提供し、開口数不一致による損失を低減する。

広帯域反射防止コーティング

様々な波長域での光損失を抑制し、波長依存性による結合効率の変動を抑えることで、安定した伝送を実現する。

光学設計・解析ソフトウェア

光線追跡や回折計算に基づき、製造ばらつきを考慮した詳細な結合効率シミュレーションを行い、設計の最適化を支援する。

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