JP4965135B2 - 光伝送路、光伝送モジュール、および電子機器 - Google Patents
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Description
図2は、本実施形態に係る光伝送モジュール1の概略構成を示している。同図に示すように、光伝送モジュール1は、光送信処理部2、光受信処理部3、および光伝送路4を備えている。
図1は、光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。同図に示すように、光伝送路4は、光伝送方向を軸とする柱状形状のコア部11と、コア部11の周囲を囲むように設けられたクラッド部12とを備えた構成となっている。コア部11およびクラッド部12は透光性を有する材料によって構成されているとともに、コア部11の屈折率は、クラッド部12の屈折率よりも高くなっている。コア部11に入射した光信号は、コア部11内部で全反射を繰り返すことによって光伝送方向に伝送される。
次に、光伝送路4による光伝送に生じる結合損失および曲げ損失について説明する。結合損失とは、光源(発光部6に対応)からの光が光伝送路4に入射される際に生じる光の損失である。詳細に説明すると次のとおりである。光源と光伝送路4との間には、ある程度の間隔が設けられている。これは、光源および光伝送路4の設置位置の誤差、および、部品サイズの誤差を吸収するために設けられている。すなわち、光源から出射した光は、上記の間隔を経由して光伝送路4に入射することになる。ここで、光源から出射した光が完全に光伝送路4には入射できないことになり、ここで生じる光の損失が結合損失となる。
次に、曲げ損失を低減するために、コア部11の厚みをどの程度に設定することが好ましいかについて説明する。図5は、曲率半径Rで曲げられた光伝送路4の状態を示している。前記したように、光伝送路4が曲げられると、コア部11の内面のうち、曲げによるカーブの外側となる領域(以降、外側内面と称する)に対して当たる光の入射角が小さくなる確率が高くなり、外部に光が漏れてしまうことになる。したがって、ここでは、コア部11の外側内面に対して当たる光の入射角が最も小さくなると想定される光が該外側内面で全反射するための、コア部11の厚みの条件を求める。
sinθ≧(n2/n1) …(1)
となる。ここで、n1およびn2は、それぞれコア部11およびクラッド部12の屈折率を示している。
sinθ=(R−d/2)/(R+d/2) …(2)
(1)式および(2)式より、
(R−d/2)/(R+d/2)≧(n2/n1)
d≦2R(n1−n2)/(n1+n2) …(3)
を導くことができる。すなわち、許容する曲率半径、および、コア部11およびクラッド部12の屈折率が決まれば、コア部11の厚みdの最大値を求めることができる。
次に、結合損失を低減するために、コア部11の横幅wをどの程度に設定することが好ましいかについて説明する。図6は、光源としての発光部6と光伝送路4との位置関係を示している。同図において、発光部6の光源開口の大きさをAとし、発光部6から出射される光の広がり角度をαとし、発光部6の光源開口と光伝送路4の光入射面との距離をDとしている。
w≧A+2*D*tan(α/2) …(4)
となる。なお、(4)式は、光源の中心位置から出射される光の光軸上に、コア部11の横幅方向の中心軸がある配置関係を前提としたものとなる。
w≧A+2*D*tan(α/2)+Δx …(5)
(5)式において、Δxは、発光部6および光伝送路4の設置位置の誤差、および、部品サイズの誤差の絶対値を示している。すなわち、光源の中心位置から出射される光の光軸と、コア部11の横幅方向の中心軸との位置のずれが、誤差Δxとなった場合が最も結合損失に影響を与えることになるので、(5)式はこの場合を考慮したものとなっている。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成の変形例について説明する。図8は、この変形例1としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。図1に示す構成では、光伝送方向に垂直な断面において、コア部11の周囲は全てクラッド部12によって囲まれている構成となっているが、図8に示すように、コア部11の周囲の少なくとも一部が外部に露出した構成、逆に言えば、コア部11の周囲の少なくとも一部がクラッド部12に囲まれている構成となっていてもよい。同図に示す例では、コア部11の横幅方向に平行な面の一方が外部に露出している構成となっている。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成の他の変形例について説明する。図9は、この変形例2としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。図1に示す構成では、コア部11の光伝送方向に垂直な断面形状が長方形となっているが、図9に示すように、この断面形状が楕円形状であってもよい。この場合、コア部11の横幅wは、楕円の長径に相当し、コア部11の厚みdは、楕円の短径に相当する。なお、図9に示す例では、断面形状が楕円となっているが、例えば長方形の角部分が円弧となっている(角にRがついている)ような形状であっても構わない。さらに、長方形の角部分が三角形状などに落とされた形状であっても構わない。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図10は、この変形例3としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図13は、この変形例4としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図14は、この変形例5としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図16は、この変形例6としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。
本実施形態の光伝送路4の構成において、図1に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図17は、この変形例7としての光伝送路4の断面図、側面図、および上面図を示している。
本実施形態の光伝送路4は、例えば以下のような応用例に適用することが可能である。
2 光送信処理部
3 光受信処理部
4 光伝送路
5 発光駆動部
6 発光部
7 増幅部
8 受光部
11 コア部
12 クラッド部
13 補強部
Claims (13)
- 透光性を有する材料から構成されるコア部と、該コア部の屈折率と異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えた光伝送路であって、
上記コア部内で光が伝送される際の光伝送方向に垂直な断面において、1つのコア部からなるコア領域のうち、当該光伝送路の曲げを最も許容する曲げ方向としての第1の方向における長さを厚みd、該第1の方向に垂直な第2の方向における長さを横幅wとし、
上記コア部の光伝送方向における位置のうち、少なくとも曲げを許容する領域の光入射側となる入口の断面において、上記厚みdが40μm以下であるとともに、
少なくとも上記コア領域の光入射面において、上記横幅wが、上記厚みdよりも長くなっているとともに、上記厚みdが20μm以上であり、
上記厚みdに対する上記横幅wの比であるアスペクト比が2以上であるとともに、
上記コア領域の光入射面に照射される光源からの光照射領域のうち、上記第2の方向の長さの最大値よりも大きくなるように、上記横幅wが設定されており、
上記コア領域の光入射面に照射される光源からの光照射領域のうち、上記第1の方向の長さの最大値よりも小さくなるように、上記厚みdが設定されていることを特徴とする光伝送路。 - 上記コア領域の光入射面が、上記光伝送方向に対して斜めに設けられているとともに、光源から照射された光が、上記光入射面において反射されることによって上記コア領域内に導入されるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記クラッド部が空気によって構成されることを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記コア部および上記クラッド部が樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記横幅wが光伝送方向に対する位置変化に応じて変化することを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記厚みdが、少なくとも曲げを許容する領域において、光入射側となる入口から光出射側となる出口に向けて不変であることを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記厚みdが、少なくとも曲げを許容する領域において、光入射側となる入口から光出射側となる出口に向けて増大することを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記厚みdが、少なくとも曲げを許容する領域において、光入射側となる入口から光出射側となる出口に向けて段階的に増大することを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記厚みdが、少なくとも曲げを許容する領域において、光入射側となる入口から光出射側となる出口に向けて連続的に増大することを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 上記厚みdが、少なくとも曲げを許容する領域において、光入射側となる入口から一旦減少することを特徴とする請求項1記載の光伝送路。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の光伝送路と、
上記光伝送路の光入射面に対して光を照射する発光部と、
上記光伝送路の光出射面から出射される光を受光する受光部と、
外部から入力された電気信号に基づいて上記発光部の発光を駆動する発光駆動部と、
受光部から出力された電気信号を増幅して外部に出力する増幅部とを備えていることを特徴とする光伝送モジュール。 - 上記発光部が、上記光伝送路に対して、該光伝送路内での光伝送方向に対して横方向から光を照射するとともに、
上記光伝送路が、上記発光部から照射された光を、光入射面において反射させることによって上記コア領域内に導入することを特徴とする請求項11記載の光伝送モジュール。 - 請求項11または12に記載の光伝送モジュールを備えた電子機器。
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