JP7178152B1 - 光給電コンバータ - Google Patents
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Abstract
Description
上記構成によれば、反射鏡は、入力される光の光軸近傍の部分を第1円錐面で円環状に変換して円形受光部に入射させ、その外側の残りの部分を第2円錐面で円環状に変換して円形受光部に入射させる。円錐の対称軸を含む断面は二等辺三角形であり、この二等辺三角形の底角に相当する円錐の底面と母線のなす角を円錐の底角とする。そして、第1円錐面の底角よりも第2円錐面の底角が大きいので、第1円錐面よりも第2円錐面における反射角を大きくすることができ、第2円錐面によって反射された光を円形受光部の中心から大きく離隔させて入射させることができる。従って、円環状の光の外径を維持するように反射鏡を半導体受光素子に近づけることができるので、光給電コンバータを小型化することができる。
上記構成によれば、反射鏡は、入力される光の光軸近傍の部分を第1円錐面で円環状に変換して円形受光部に入射させ、その外側の残りの部分を第2円錐面で円環状に変換して円形受光部に入射させる。円錐の対称軸を含む断面は二等辺三角形であり、この二等辺三角形の底角に相当する円錐の底面と母線のなす角を円錐の底角とする。そして、第1円錐面の底角よりも第2円錐面の底角が小さいので第1円錐面における反射角を大きくして、対称軸線から離隔させながら第1円錐面によって反射された光と第2円錐面によって反射された光とが交差するように反射させることができる。従って、アイソレーション溝が密集している貫通孔近傍を避けるように、入力された光を円形受光部の外周側に入射させることができ、アイソレーション溝に入射して無駄になる光を減少させて光給電コンバータの出力を向上させることができる。
図7に示すように、xy平面上で原点を出射端Eとし、光軸OAをx軸に一致させた入射光L1が原点から出射される。原点から距離sのx軸上の位置を頂点とする円錐面6aに入射光L1が入射したときに、入射光L1に含まれる光線Laが円錐面6aに入射する点をP1(x1,y1)とする。そして、この光線Laが点P1で反射されて、原点から円錐面6aと反対側に距離hだけ離隔した円形受光部12に入射する点をP2(-h,y2)とする。
y2=y1+(x1+h)tan(ζ) ・・・(1)
また、ζは下記(2)式で表される。
ζ=2γ-α=α+2β ・・・(2)
光ファイバケーブルOCを介して入力される光(入射光L1)が反射鏡6により反射されて円環状の光L2に変換される。この円環状の光L2は、円形受光部12の周方向に等分された複数のフォトダイオード14に均等に入射するので、複数のフォトダイオード14の光電流のばらつきを小さくすることができる。また、円環状の光L2なので、光電流を生成しない複数のアイソレーション溝13が密集している貫通孔10c近傍には入射させないようにして、光電変換されずに無駄になる光を減少させることができる。従って、周方向に分割された複数のフォトダイオード14を直列に接続して形成された円形受光部12を有する半導体受光素子10の光電流を大きくすることができ、光給電コンバータ1の出力を向上させることができる。
2a,2b:出力端子部
3 :基台
5 :カバー
6,6A:反射鏡
6a :円錐面(第1円錐面)
6b :対称軸
6c :円錐面(第2円錐面)
10 :半導体受光素子
10a,10b:電極
10c:貫通孔
11a,11b:導電性ワイヤ
12 :円形受光部
13 :アイソレーション溝
14 :フォトダイオード
15 :アイソレーション溝
20 :半導体基板
21 :n型半導体層
22 :光吸収層
23 :p型半導体層
24 :保護膜
25 :導電性部材
L1 :入射光
L2 :円環状の光
OA :光軸
OC :光ファイバケーブル
E :出射端
Claims (3)
- 光ファイバケーブルを介して入力される光を反射する反射鏡と、この反射鏡で反射された光を光電流に変換する半導体受光素子を有する光給電コンバータにおいて、
前記半導体受光素子は、光電流を生成するために半導体基板に形成された円形受光部と、この円形受光部の中心を通って前記半導体受光素子を貫通する貫通孔を有し、
前記円形受光部は、この円形受光部の中心に対して放射状に延びる複数の直線状のアイソレーション溝によって等分され、且つ複数の導電性部材によって直列に接続された複数のフォトダイオードを備え、
前記反射鏡は、頂点を前記半導体受光素子に向けた円錐面を反射面とし、この円錐面の対称軸線が前記円形受光部に対して垂直に且つ前記円形受光部の中心を通るように配設され、
前記貫通孔を介して前記対称軸線に光軸を一致させて入力される光が、前記反射鏡で反射されて円環状の光に変換され、前記円形受光部の前記複数のフォトダイオードに均等に入射するように構成されたことを特徴とする光給電コンバータ。 - 前記反射鏡は、前記対称軸線の近傍の第1円錐面と、この第1円錐面の外側に形成され且つ前記第1円錐面よりも底角が大きい第2円錐面を夫々反射面として有することを特徴とする請求項1に記載の光給電コンバータ。
- 前記反射鏡は、前記対称軸線の近傍の第1円錐面と、この第1円錐面の外側に形成され且つ前記第1円錐面よりも底角が小さい第2円錐面を夫々反射面として有することを特徴とする請求項1に記載の光給電コンバータ。
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