JP3879521B2 - 光学素子及び当該光学素子を用いた光トランシーバその他の光学装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信用導光路と受信用導光路を備えた光学素子に関する。さらに、本発明は、光ファイバとの間で双方向に光信号を送受信する光トランシーバ、コネクタその他の光学装置に関する。
【0002】
【背景技術】
近年、高速、大容量の通信網や通信制御機器等の発達により光ファイバによる通信が主流となってきており、例えば各家庭に設置された情報家電等の端末にも光ファイバによりインターネット等の通信網を接続して信号の送受信を行う必要がある。また、家庭に設置されているパソコンとテレビ、DVD、ゲーム機などを相互に接続する場合にも光ファイバが用いられつつある。そのため、情報家電等にも用いることができるような、安価で、小型で、効率の良好な光トランシーバが必要とされる。
【0003】
このような光トランシーバとしては、例えば特開平11−183743号公報に開示された1芯双方向光トランシーバがある。図1はこの光トランシーバ1の構造を示す水平断面図であって、基板2に受信用導光路3と送信用導光路4が設けられている。受信用導光路3は、基板2の一方端面から他方端面にかけて直線状に形成されており、一方端面に対向させて受光素子5が配置され、他方端面に光ファイバ7の端面が結合される。受信用導光路3は、光ファイバから出た光を結合させ、その光を受光素子5側へ導光して受光素子5へ導くために、光ファイバ7側で導光路径が大きく、受光素子5側で導光路径の小さなテーパー状に形成されている。また、受光素子5に隣接させて投光素子6が配置されており、送信用導光路4は投光素子6に対向する位置から出発し、斜め方向へ向けて直線状に延び、受信用導光路3の光ファイバ側の端部に一体に接続されている。この送信用導光路4は半導体レーザー等の投光素子6からの光を結合させて、光ファイバ7側へ導光するものであるので、受信用導光路3に比較して導光路径は小さくなっている。
【0004】
従来の光トランシーバでは、投光素子や受光素子の外形寸法が光ファイバの断面寸法に対して十分に小さくない場合には、送信用導光路と受信用導光路を平行に構成することができず、受信用導光路と送信用導光路の双方、もしくはいずれか一方を光ファイバ7に対して斜めに傾ける必要がある。そのため、図1の光トランシーバ1では、送信用導光路4を斜めに傾けている。
【0005】
このように、光トランシーバ1では、送信用導光路4を斜めに傾けて設けているので、投光素子6から出射された光が送信用導光路4を導光して光ファイバ7に入射するとき、光ファイバ7の光軸に対して傾いた方向から入射し、一部光ファイバ7のNA(開口数)から外れる光が発生する。NA外の光は、いったん光ファイバ内に入っても光ファイバの外へ抜けてしまうので、光ファイバ7に結合されずロスとなる。
【0006】
たとえば、光トランシーバ1の送信用導光路4から出射される光の、出射光軸の方向を基準にした出射光の光強度分布が図2(a)のように光ファイバのNAの範囲に納まっていたとしても、光トランシーバ1から出射される光が光ファイバ7の光軸から傾いていると、図2(a)の光強度分布を光ファイバ7の光軸を基準とした角度から見ると、図2(b)のように光強度分布がずれてしまい、光ファイバ7のNAの範囲から外れた部分の光(図2(b)で斜線を施した領域の光)はロスになる。
【0007】
また、送信用導光路4の先端が受信用導光路3の先端部に対して斜めに接続されているので、送信用導光路4が屈曲しており、屈曲箇所におけるロスも発生していた。
【0008】
【発明の開示】
本発明の目的とするところは、光トランシーバもしくは光学素子において、送信用導光路から出射された光を効率よく光ファイバに結合させ、光ファイバとの結合ロスを小さくすることにある。また、本発明は、送信用導光路から出射された光が光ファイバのNA外に外れてロスになりにくくすることにある。
【0009】
本発明にかかる光学素子は、第1の基板の一方主面に送信用導光路が形成され、第2の基板の一方主面に受信用導光路が形成されており、第1の基板と第2の基板とが積層一体化され、前記送信用導光路及び前記受信用導光路の一方の端面がこれらに接続する 1 本の光ファイバのコア端面に結合するように配置された光学素子において、前記光学素子の前記第1の基板と前記第2の基板の積層方向から平面視した場合、前記受信用導光路は前記光ファイバ結合端面における光軸と前記光ファイバ結合端面に対向する他方端面における光軸がずれており、前記光ファイバ結合端面に対向する他方端面における前記受信用導光路の端面から見て前記光ファイバ結合端面の光軸がある側の前記受信用導光路の側面は、前記光ファイバから入射した全ての光を最初に全反射させ前記他方端面に出射するような、少なくとも1つの曲線から形成され、前記曲線は前記受信用導光路の光軸に対して外側に湾曲していることを特徴としている。
【0010】
本発明の光学素子においては、受光素子等を配置された受光側では一般的に受光視野が広く、光ファイバのNAのように受光する角度が限定されることがないので、受信用導光路は直線状である必要はなくて、全反射により光を導光させることができればよい。従って、受信用導光路を緩やかに湾曲させることにより、送信用導光路と受信用導光路どうし、あるいは投光素子等の投光側と受光素子等の受光側どうしの干渉を避けながら、かつ光のロスを抑えながら受光側に光を結合させることができる。
【0011】
従って、本発明の光学素子によれば、投光素子や受光素子等によって構成された投受光側が光ファイバに比べて十分に小さくない場合でも、本発明によれば、光利用効率が高く、伝搬距離が長く、信号のS/N比が良好な光学素子を実現することが可能になる。
【0012】
本発明にかかる光学素子の実施態様によれば、前記送信用導光路が直線状に形成されているので、送信用導光路の屈曲部分におけるロスが無くなる。また、本発明にかかる別な実施態様によれば、前記受信用導光路の光の伝搬方向に対して外側の側面が前記送信用導光路よりも外側に張り出している。
【0013】
本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様によれば、前記受信用導光路の光の伝搬方向に対して内側の側面は、前記外側の側面で全反射した光をさらに全反射させる別の曲線を有している。
【0014】
また、本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様によれば、前記内側の側面が、前記別の曲線と直線部分から構成されており、前記直線部分は前記光ファイバの光軸に対して、前記光ファイバから出射された光が直接入射しない角度で傾斜している。
【0015】
本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様によれば、前記送信用導光路は、光ファイバとの接続方向と平行になっているので、送信用導光路から出射された光が光ファイバのNA外にはずれにくくなり、より一層光のロスを少なくすることができる。
【0016】
また、本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様によれば、前記光ファイバ結合端面において、前記受信用導光路の湾曲方向と垂直な方向で、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部とをを重ね合わせているので、受信用導光路の端部と送信用導光路の端部とが重なり合った領域に入射した光は受信用導光路を通じて受信用導光路の他方端面へ出射され、送信用導光路の他方端面に入射した光は送信用導光路を通じて受信用導光路の端部と送信用導光路の端部とが重なり合った領域へ出射される。従って、この実施態様によれば、送信用の光と受信用の光を1芯の光ファイバなどで伝送することが可能になる。さらに、この光学素子によれば、送信用導光路と受信用導光路は、互いに他方の導光路に制約を受けることなく設計でき、自由に光を制御することができる。よって、光のロスやクロストークが小さくなるように設計することが可能になる。
【0017】
また、本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様によれば、前記送信用導光路に、該送信用導光路に入射された光を該送信用導光路の光軸と平行な方向に制御する光線制御手段を設けているので、送信用導光部から出射される光が光ファイバのNA内の光となるように制御することができ、光のロスをより小さくできる。
【0018】
本発明の光トランシーバは、本発明にかかる光学素子と、前記送信用導光路の端面に対向させて配置された投光素子と、前記受信用導光路の端面に対向させて配置された受光素子とを備えている。
【0019】
本発明の光トランシーバによれば、投光素子から出た光を送信する送信用導光路が直線状になっているので、送信ロスが無くなる。一方、受光素子によって光を受光させるための受信用導光路が緩やかに湾曲しているので、送信用導光路と受信用導光路どうし、あるいは投光素子と受光素子どうしの干渉を避けながら、かつ光のロスを抑えながら受光素子に光を結合させることができる。
【0020】
従って、投光素子や受光素子が光ファイバに比べて十分に小さくない場合でも、本発明によれば、光利用効率が高く、伝搬距離が長く、信号のS/N比が良好な光学素子を実現することが可能になる。
【0021】
本発明のコネクタは、送信用導光路の一端と受信用導光路の一端とを重ね合わせた本発明にかかる光学素子を備え、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に光ファイバを接続されたことを特徴としている。
【0022】
本発明のコネクタによれば、送信用導光路と受信用導光路の他端を光トランシーバ等のコネクタと接続し、その送信信号と受信信号とを1芯の光ファイバ(第1の光ファイバ)により伝送することができる。
【0023】
本発明の2芯/1芯変換アダプタは、送信用導光路の一端と受信用導光路の一端とを重ね合わせた本発明にかかる光学素子を備え、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に第1の光ファイバを接続され、前記送信用導波路の他方端部に対向させて第2の光ファイバを接続され、前記受信用導波路の他方端部に対向させて第3の光ファイバを接続され、少なくとも前記光学素子を封止した被覆部に2芯接続コードとの接続部を設けたことを特徴としている。
【0024】
本発明の2芯/1芯変換アダプタによれば、第2及び第3の光ファイバを2芯コードに接続すると共に第1の光ファイバを1芯コードに接続して2芯コードと1芯コードとを接続でき、2芯コードを1芯コードに変換することができる。
【0025】
しかして、上記の光トランシーバやコネクタ、2芯/1芯変換アダプタにより、1芯の光ファイバにより送受双方向の光を伝送できるようになれば、光ファイバコストを安価にすることができると共に光ファイバの嵩を小さくして取り扱いを容易にできる。
【0026】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図3は本発明の一実施形態による光トランシーバ21Aの斜視図、図4はトランシーバ21に用いられている光導波回路21の分解斜視図である。この光導波回路21は、受信側基板22、クラッド層23、送信側基板24からなり、クラッド層23を挟んで上下から受信側基板22及び送信側基板24が接合一体化されている。
【0028】
受信側基板22は、透明な樹脂(例えばPMMA;屈折率1.49)によって形成されており、その上面には両側縁が直線と曲線によって構成された溝25が設けられ、その溝25内には基板材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂(コア材料;屈折率1.6)を充填して受信用導光路26が形成されている。また、送信側基板24も、透明な樹脂(例えばPMMA;屈折率1.49)によって形成されており、その下面にはテーパー状の溝27が設けられ、その溝27内には基板材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂(コア材料;屈折率1.6)を充填して送信用導光路28が形成されている。クラッド層23は、紫外線硬化樹脂等によって形成された薄膜(屈折率1.36)であり、受信用導光路26及び送信用導光路28の屈折率よりも小さな屈折率を有している。クラッド層23はできるだけ薄くしておくことが望ましい。
【0029】
受信側基板22、クラッド層23、送信側基板24は、受信側基板22と送信側基板24をクラッド層23で接着することによって積層一体化されており、受信用導光路26及び送信用導光路28がクラッド層23で覆われている。
【0030】
光トランシーバ21Aとしては、図3に示したように、光導波回路21の一方端面に光ファイバ29が接続され、他方端面に投光素子30及び受光素子31が配設される。例えば、このような光トランシーバ21Aが情報家電等の機器に用いられる場合には、投光素子30、受光素子31及び光導波回路21は予め情報家電等の機器の内部に取り付けられ、情報家電等の機器に設けられたコネクタに光ファイバ29の一端を接続すると共に光ファイバ29の他端を光導波回路21の光ファイバ結合側の端面に結合され、光ファイバ29を介して光トランシーバ21Aとコネクタが接続される。
【0031】
光導波回路21の光ファイバ結合側端面においては、図5(b)に示すように、送信用導光路28の端面と受信用導光路26の端面とがクラッド層23を挟んで上下に対向している。光ファイバ結合側の端面においては、送信用導光路28の端面寸法は光ファイバ29の端面寸法(コア径)よりも面積が小さく、光ファイバ29の端面内に納まるように配置されているので、送信用導光路28から出射された光は高い効率で光ファイバ29に入射される。また、クラッド層23よりも下の領域においては、受信用導光路26の端面寸法は光ファイバ29の端面寸法よりも大きくなっており、光ファイバ29の端面はすべて受信用導光路26の端面内に納まるようになっているので、光ファイバ29から出射された光は高い効率で受信用導光路26内に取り込まれる。
【0032】
送信用導光路28は直線状をしており、受信用導光路26は湾曲しているので、投光素子30及び受光素子31が配置される側の端面(以下、投受光側端面という。)では、受信用導光路26の端面と送信用導光路28の端面とは左右に分かれている。図5(a)に示すように、送信用導光路28の端面には投光素子30が対向しており、受信用導光路26の端面には受光素子31が対向している。送信用導光路28はテーパー状をしていて、周囲は送信用導光路28よりも低屈折率の送信側基板24及びクラッド層23によって囲まれている。送信用導光路28は、光ファイバ結合側端面における端面面積よりも投受光側端面における端面面積の方が大きくなっており、投光素子30から出射した光を広い面積で捕らえて光ファイバ結合側端面へ伝え、できるだけロスのないように小さい面積から光を出射させて光ファイバ29のコアに入射させるようにしている。その結果、送信用導光路28は光利用効率がほぼ100%となっている。また、受信用導光路26は、周囲を受信用導光路26よりも低屈折率の受信側基板22及びクラッド層23によって囲まれており、光ファイバ結合側端面で大きな端面寸法を持ち、投受光側端面では小さな端面寸法となっており、光ファイバから出射された光を効率的に捕らえて受光素子31へ導く。その結果、受信用導光路26は光利用効率がほぼ100%となっている。
【0033】
しかして、この光トランシーバ21Aにあっては、受信側基板22と送信側基板24の間はクラッド層23によって分離されているので、受信側基板22を伝播する光と送信側基板24を伝わる光との干渉が無い。又、光ファイバ側結合端面においても、受信側基板22と送信側基板24はクラッド層23で仕切られているので、送信用導光路28から出射された光が光ファイバ29の端面で反射されても受信用導光路26に入射しにくく、受信用導光路26と送信用導光路28との間でのクロストークを防止することができる。
【0034】
また、この光導波回路21では、図6にC−C線で示すように、光ファイバ側結合端面においては、受信用導光路26の中心軸と送信用導光路28の中心軸とは一致している。このため、光ファイバ29の接続位置が、図6に実線で示す標準位置から外れて図6に1点鎖線や2点鎖線で示す位置にずれても、光ファイバ29と送信用導光路28の重なり面積や光ファイバ29と受信用導光路26の重なり面積は変わらない。よって、このような構造によれば、光ファイバ29の結合位置のばらつきに対する許容度が大きくなり、光ファイバ29の結合位置のばらつきに強くなる。
【0035】
次に、受信用導光路26及び送信用導光路28について詳細に説明する。送信用導光路28は、投受光側端面から光ファイバ側結合端面に向けて直線状にまっすぐに延びており、投光素子30側で断面積が大きく、光ファイバ29側で断面積が小さくなるようにテーパー形状となっている。さらに、受信用導光路26は軸心方向は光ファイバ29の接続方向もしくは光ファイバ29の光軸方向と平行となるように形成されている。しかして、図7に示すように、投光素子30から出射された光は、送信用導光路28の端面に結合して送信用導光路28内に入り、送信用導光路28内で全反射を繰り返しながら光ファイバ29側へ進む。送信用導光路28は直線状となっていて、光ファイバ29の光軸と平行になっているから、送信用導光路28の端面から出射された光は、ほぼ光ファイバ29のNAの範囲内の光として光ファイバ29に入射する。よって、送信用導光路28からして光ファイバ29に入る際、光のロスが小さく抑えられる。
【0036】
受信用導光路26は、図8に示すように、受信側基板22と平行な面内で、光ファイバ側結合端面の一方側部と投受光側端面の他方側部との間で湾曲している。受信用導光路26の側面は平面視で見ると、直線と曲線によって構成されており、受信用導光路26の光ファイバ側における端面は比較的大きな面積を有しており、受光素子31側における端面は比較的小さな面積を有している。しかして、光ファイバ29から受信用導光路26内に入射した光は、受信用導光路26の側面で1回ないし複数回の全反射をしながら受光素子31側へ導光されて小さな面積の端面に集められる。そして、受光素子31側の端面から出た光は、受光素子31により受光される。なお、受信用導光路26の側面のうち、直線部分aには光はほとんど入射せず、直線部分と連続している曲線部分bには1回反射光は存在していない。
【0037】
光ファイバ側結合端面においては、受信用導光路26の端面と送信用導光路28の端面は、図5(b)に示したように、光導波回路21の積層方向で重なり合っている。そして、受信用導光路26は、光導波回路21の積層方向と垂直な平面内で湾曲しているので、光導波回路21の投受光側端面においては、受信用導光路26の端面と送信用導光路28の端面とはほぼ水平方向に並んでいる。よって、この光導波回路21では、受信用導光路26と送信用導光路28とは、光ファイバ側結合端面では縦に並び、投受光側端面ではほぼ左右に並び、いわばツイスト構造となっている。
【0038】
図9(a)(b)は、受信用導光路26の端部と送信用導光路28の端部が横に並んでいる場合と、縦に積層されている場合を比較して示している。受信用導光路26と送信用導光路28は光ファイバ29に結合させる必要があるので、光ファイバ側結合端面で離して配置することができない。そのため、図9(a)のように受信用導光路26と送信用導光路28とが同一平面に設けられている場合には、受信用導光路26と送信用導光路28の設計には互いに制約を受けることになり、光を閉じ込めることが困難になる。これに対し、図9(b)のように受信用導光路26と送信用導光路28が異なる平面にあれば、他の導光路に制約されることなく受信用導光路26や送信用導光路28を設計でき、自由に光を制御することができる。そのため投光素子30や受光素子31の間における光ビームの拡がりを導光路26、28の厚み方向に閉じ込めることができ、クロストークの低減に効果を発揮する。
【0039】
(第2の実施形態)
図10は本発明の別な実施形態を示す概略断面図である。この光導波回路にあっては、送信用導光路28の光ファイバ側結合端面の近傍で、送信用導光路28の上面(導光路26から遠い側の面)を傾斜させ、光ファイバ側ほど送信用導光路28の断面積がおおきくなるようにしている。このように送信用導光路28の端部において光ファイバ29側が広がるようにしていると、この領域において送信用導光路28の上面で全反射された光は、光ファイバ29の光軸とほぼ平行に揃えられ、光ファイバ29の端面で反射されることなく、光ファイバ29に結合し易くなる。よって、光のロスが少なくなる。また、光ファイバ29の端面で反射された光が導光路26に入射しにくくなるので、クロストークも低減される。なお、導光路26に近い側の面も傾斜させてもよい。
【0040】
また、図11の実施形態では、投光素子30側から光ファイバ29側へ行くに従って、送信用導光路28の断面が次第に小さくなるよう、送信用導光路28の上面を傾斜させ(下面も傾斜させてもよい。)、送信用導光路28の断面最小の位置を超えると、再び送信用導光路28の断面が次第に大きくなるよう送信用導光路28の上面を逆傾斜させている(下面も逆傾斜させてもよい。)。ここで、送信用導光路28の最小断面の箇所は、光のロスが発生しない範囲でできるだけ細くしておくことが好ましい。この実施形態によれば、送信用導光路28で投光素子30の光を細く絞っておいて最後に出射する光の方向を光ファイバ29の光軸に近づけ、光のロスとクロストークを低減させることができる。
【0041】
あるいは、投光素子30から送信用導光路28に入射される光のNAが十分に小さい場合には、図12に示すように、全長にわたって送信用導光路28の上面を傾斜させ、光ファイバ29側に近づくにつれて送信用導光路28の断面積が大きくなっていくようにしてもよい。
【0042】
(第3の実施形態)
図13に示すものは本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ36の斜視図である。この実施形態にあっては、投光素子30の近傍において送信用導光路28に光線制御部32を設けている。光線制御部32は、両側に設けられた凹面反射部33と、空洞34の縁に形成された凸レンズ部35とからなっている。しかして、投光素子30から送信用導光路28に広い角度で入射した光は凹面反射部33で全反射されて平行に近い光線に揃えられ、中央部へ出射された光も凸レンズ部35によって略平行光に揃えられる。よって、送信用導光路28から出射される光は、光ファイバ29のNA内の光となって光ファイバ29に結合され、光のロスをきわめて小さくできる。特に、このような実施形態は、半導体レーザー(LD)や発光ダイオード(LED)等の長軸方向のビームのように比較的広い角度に広がる投光素子30を用いる場合に有効である。
【0043】
(第4の実施形態)
図15は本発明にかかる光導波回路21を用いたコネクタ37の斜視図、図16はその断面図である。ここに示したコネクタ37にあっては、例えば第1の実施形態(図3〜図8)で説明したような光導波回路21を用いている。すなわち、光導波回路21内の送信用導光路28は、テーパー状に形成されており、送信用導光路28の面積が小さな側の端面と受信用導光路26の一方端面とがクラッド層23を介して積層方向で重ね合わせられている。この送信用導光路28と受信用導光路26が重ね合わせられた側において、光導波回路21には1本のファイバ伝送線38が接続されている。ファイバ伝送線38は、プラスチック製の光ファイバ39を被覆42により覆ったものであり、被覆42を剥がして露出させた光ファイバ39の先端面が送信用導光路28及び受信用導光路26の端面に突き合わせられている(図5(b)参照)。
【0044】
また、送信用導光路28の面積が大きな側の端面には、当該端面よりも断面積が小さな光ファイバ40の端面が接続され、受信用導光路26の他方端面には、当該端面よりも断面積が大きな光ファイバ41の端面が接続されている。光ファイバ40及び41の外周面は、スリーブ材43によって被覆されており、光ファイバ40及び41の端面はスリーブ材43から露出している。また、スリーブ材43には凹部44が設けられており、光導波回路21の端部を当該凹部44にはめ込むことによってスリーブ材43、ひいては光ファイバ40及び41の端部を光導波回路21に対して位置決めしている。
【0045】
さらに、光導波回路21、ファイバ伝送線38の先端部、スリーブ材43の一部は樹脂被覆部45によって覆われており、樹脂被覆部45の先端面からはスリーブ材43の先端部が突出し、その先端には光ファイバ40及び41の端面が露出している。また、樹脂被覆部45の先端部には、対応するコネクタと機械的に嵌合させるための嵌合部46が設けられている。
【0046】
図17は上記コネクタ37を1芯のファイバ伝送線38の両端に設けた接続コード(ケーブル)47を表わしている。この接続コード47は、2つの個別の機器に設けられた光トランシーバ48、49間を接続するために用いられており、一方のコネクタ37(A)を光トランシーバ48(もしくは、光トランシーバ48が設けられている機器)に設けられたコネクタ(図示せず)に接続し、他方のコネクタ37(B)を光トランシーバ49に設けられたコネクタ(図示せず)に接続している。しかして、光トランシーバ48の投光素子50から送信された光信号はコネクタ37(A)によってファイバ伝送線38に結合され、ファイバ伝送線38内を伝搬してコネクタ37(B)に達し、コネクタ37(B)から光トランシーバ49の受光素子53に受光される。逆に、光トランシーバ49の投光素子52から送信された光信号はコネクタ37(B)によってファイバ伝送線38に結合され、ファイバ伝送線38内を伝搬してコネクタ37(A)に達し、コネクタ37(A)から光トランシーバ48の受光素子51に受光される。
【0047】
従来のコネクタ54にあっては、図18(b)に示すように、2本のファイバ伝送線55の被覆を剥がして光ファイバ56の先端を露出させ、両光ファイバ56の先端部をスリーブ材57で覆い、さらに樹脂被覆部58で覆っている。そして、図18(a)に示すように、このコネクタ54を2本のファイバ伝送線55の両端に設けた2芯の接続コード59で光トランシーバ48、49間を接続している。すなわち、一方のファイバ伝送線55で光トランシーバ48の投光素子50と光トランシーバ49の受光素子53を直接に接続し、他方のファイバ伝送線55で光トランシーバ49の投光素子52と光トランシーバ48の受光素子51を直接に接続している。
【0048】
従って、投光素子と受光素子を有する光トランシーバ48、49どうしを接続する場合、従来の方法では、2芯の接続コード59を必要とするのに対し、本発明のコネクタ37を用いれば、1芯のファイバ伝送線38によって接続することができるので、接続コード47のコストを安価にすることができる。また、不要時に巻き取って保管しておく場合でも嵩張らない。
【0049】
なお、上記光トランシーバ48、49において、投光素子及び受光素子とコネクタとの間が2本の光ファイバによりそれぞれ結ばれている場合には、このコネクタ37は2芯/1芯変換アダプタにもなっている。
【0050】
図19は、1芯のファイバ伝送線38の一端に上記のようなコネクタ37を設け、他端に光トランシーバ61(例えば、図3に示したような光トランシーバ)を設けた接続コード60を示している。このような構成にすれば、ファイバ伝送線38の一方でコネクタ37が不要となり、コストをより安価にできる。しかも、一方のコネクタ37を光トランシーバ49に接続することにより、光トランシーバ61の投光素子62及び受光素子63と光トランシーバ49の受光素子53及び投光素子52との間で双方向通信を行なうことができ、また、コネクタ37を光トランシーバ49から外すことによって光トランシーバ61、49どうしを切り離すこともできる。
【0051】
(第5の実施形態)
図20は2芯の接続コード59を1芯の接続コードにつなぐための2芯/1芯変換アダプタ64を一端に設けた1芯の接続コード65を示している。2芯接続コード59の端に設けられているコネクタ54は、図18(b)に示したものと同じものである。1芯接続コード65の端に設けられている2芯/1芯変換アダプタ64は、図16に示したコネクタとほぼ同様な構造を有しているが、コネクタ54と接続するため、コネクタ54の先端部を挿入させるための凹部66と光ファイバ56の先端を挿入させるための孔67を備えており、コネクタ54を凹部66に挿入してコネクタ54と2芯/1芯変換アダプタ64とを接続したときにコネクタ54の光ファイバ56の先端面と2芯/1芯変換アダプタ64の光ファイバ40、41の先端面とが突き合わされるようになっている。
【0052】
よって、このような2芯/1芯変換アダプタ64を用いることにより、2芯の接続コード59を1芯の接続コード65に変換して、1芯の接続コード65によって光信号を双方向通信させることができる。
【0053】
なお、上記コネクタや2芯/1芯変換アダプタにおいては、光ファイバ40、41は無くてもよい。コネクタや2芯/1芯変換アダプタに光ファイバ40、41の代わりに投光素子や受光素子を配置してもよく、あるいは、光ファイバ40、41の代わりに相手側コネクタ等の光ファイバが光導波回路の端面に突き合わされるようにしてもよい。
【0054】
【発明の効果】
本発明の光導波回路及び当該光導波回路を用いた光導波回路や光トランシーバによれば、送信用導光路における光のロスを低減することができる。また、送受信間におけるクロストークも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光トランシーバの構造を示す概略水平断面図である。
【図2】(a)は送信用導光路から出射される光の光強度分布を示す図、(b)は当該光強度分布を光ファイバから見たときの分布を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態による光トランシーバを示す斜視図である。
【図4】同上の光トランシーバに用いられている光導波回路の分解斜視図である。
【図5】(a)は同上の光トランジスタの投受光側端面を示す図、(b)は光ファイバ結合側端面を示す図である。
【図6】光ファイバ側結合端面における受信用導光路と送信用導光路の配置を示す図である。
【図7】送信用導光路とその内部を導光する光の光線図である。
【図8】受信用導光路とその内部を導光する光の光線図である。
【図9】(a)(b)は、受信用導光路の端部と送信用導光路の端部が横に並んでいる場合と、縦に積層されている場合を比較して示す図である。
【図10】本発明の別な実施形態を示す概略断面図である。
【図11】本発明のさらに別な実施形態を示す概略断面図である。
【図12】本発明のさらに別な実施形態を示す概略断面図である。
【図13】図13に示すものは本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバの斜視図である。
【図14】同上の光トランシーバに設けられた光線制御部を示す平面図である。
【図15】本発明にかかる光導波回路を用いたコネクタの斜視図である。
【図16】同上のコネクタの拡大断面図である。
【図17】同上のコネクタを両端に備えた1芯の接続コードにより2つの機器の光トランシーバ間をつないだ様子を示す説明図である。
【図18】(a)は2つの機器の光トランシーバ間をつなぐ従来の2芯接続コードの構成を示す概略図、(b)は従来の接続コードに用いられているコネクタの断面図である。
【図19】一端に光トランシーバを備え、他端にコネクタを備えた1芯の接続コードを示す概略図である。
【図20】2芯/1芯変換アダプタを一端に備えた1芯接続コードを示す断面図である。
【符号の説明】
21A 光トランシーバ
21 光導波回路
22 受信側基板
23 クラッド層
24 送信側基板
26 受信用導光路
28 送信用導光路
29 光ファイバ
30 投光素子
31 受光素子
36 光トランシーバ
Claims (11)
- 第1の基板の一方主面に送信用導光路が形成され、第2の基板の一方主面に受信用導光路が形成されており、第1の基板と第2の基板とが積層一体化され、前記送信用導光路及び前記受信用導光路の一方の端面がこれらに接続する 1 本の光ファイバのコア端面に結合するように配置された光学素子において、
前記光学素子の前記第1の基板と前記第2の基板の積層方向から平面視した場合、
前記受信用導光路は前記光ファイバ結合端面における光軸と前記光ファイバ結合端面に対向する他方端面における光軸がずれており、
前記光ファイバ結合端面に対向する他方端面における前記受信用導光路の端面から見て前記光ファイバ結合端面の光軸がある側の前記受信用導光路の側面は、前記光ファイバから入射した全ての光を最初に全反射させ前記他方端面に出射するような、少なくとも1つの曲線から形成され、
前記曲線は前記受信用導光路の光軸に対して外側に湾曲していることを特徴とする光学素子。 - 前記送信用導光路が直線状に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 前記受信用導光路の光の伝搬方向に対して外側の側面が前記送信用導光路よりも外側に張り出していることを特徴とする、請求項2に記載の光学素子。
- 前記受信用導光路の光の伝搬方向に対して内側の側面は、前記外側の側面で全反射した光をさらに全反射させる別の曲線を有していることを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 前記内側の側面は、前記別の曲線と直線部分から構成されており、前記直線部分は前記光ファイバの光軸に対して、前記光ファイバから出射された光が直接入射しない角度で傾斜していることを特徴とする、請求項4に記載の光学素子。
- 前記送信用導光路は、光ファイバとの接続方向と平行になっていることを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 前記光ファイバ結合端面において、前記受信用導光路の湾曲方向と垂直な方向で、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部とを重ね合わせたことを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 前記送信用導光路に、該送信用導光路に入射された光を該送信用導光路の光軸と平行な方向に制御する光線制御手段を設けたことを特徴とする、請求項1に記載の光学素子。
- 請求項1ないし8に記載した光学素子と、前記送信用導光路の端面に対向させて配置された投光素子と、前記受信用導光路の端面に対向させて配置された受光素子とを備えたことを特徴とする光トランシーバ。
- 請求項7に記載した光学素子を備え、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に光ファイバを接続されたことを特徴とするコネクタ。
- 請求項7に記載した光学素子を備え、前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に第1の光ファイバを接続され、前記送信用導波路の他方端部に対向させて第2の光ファイバを接続され、前記受信用導波路の他方端部に対向させて第3の光ファイバを接続され、少なくとも前記光学素子を封止した被覆部に2芯接続コードとの接続部を設けたことを特徴とする2芯/1芯変換アダプタ。
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