JP2004226430A - Optical device and optical apparatus using same optical device - Google Patents

Optical device and optical apparatus using same optical device Download PDF

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JP2004226430A
JP2004226430A JP2003010407A JP2003010407A JP2004226430A JP 2004226430 A JP2004226430 A JP 2004226430A JP 2003010407 A JP2003010407 A JP 2003010407A JP 2003010407 A JP2003010407 A JP 2003010407A JP 2004226430 A JP2004226430 A JP 2004226430A
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Yasunari Kitajima
康成 北島
Yoshihisa Ishida
慶久 石田
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Omron Corp
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device used to optically connect an optical fiber and, for example, a light projecting device or a photodetector and to reduce the size of an optical apparatus such as an optical transceiver using the optical device. <P>SOLUTION: The light projected by the light projecting device 31 constituting an optical transceiver 130 is reflected by a side optical path conversion surface 39a of an optical path conversion part 37a and further reflected by a front optical path conversion surface 38a to impinge on a core 24 and enter the optical fiber 34. The light propagating in the optical fiber 35 is made incident on a core 25, reflected by a front optical path conversion surface 38b of an optical path conversion part 37b, and further reflected by the side optical path conversion surface 39b to impinge on the photodetector 32. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバと投光用部品、受光用部品を光学的に接続するために利用される光学素子および当該光学素子を用いた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】疋田誠、ＮＴＴ光エレクトロニクス研究所、「最近のポリマー光導波路デバイスの研究動向」１９９８年電子情報通信学会総合大会、電子通信学会発行、第３６１頁
【０００３】
図１は、上記非特許文献１に示されているインターコネクション構造の光トランシーバ１の斜視図、図２はこの光トランシーバ１の光ファイバ結合側の端面を示す拡大正面図である。この光トランシーバ１は、光導波路２、投光用部品３および受光用部品４によって構成されている。光導波路２は、透明フィルムによって構成されたクラッド部５の内部に、クラッド部５よりも高屈折率の透明樹脂からなるコア６ａ、６ｂをそれぞれ複数本埋め込んだものである。クラッド部５の一方端面は垂直面（光ファイバ接続側端面７）となっており、他方端面は４５度の角度に傾斜した傾斜面８となっている。各コア６ａ、６ｂの一方端面は、クラッド部５の光ファイバ接続側端面７で露出しており、各コア６ａ、６ｂの他方端面はクラッド部の傾斜面８で露出している。
【０００４】
また、傾斜面８の下方には、複数個の投光素子を配列させた投光用部品３と、複数個の受光素子を配列させた受光用部品４とが配置されている。投光用部品３は一組のコア６ａと対をなすように配置されており、投光用部品３を構成する各投光素子は各コア６ａの端面の垂直下方に位置している。同様に、受光用部品４は別な一組のコア６ｂと対をなすように配置されており、受光用部品４を構成する各受光素子は各コア６ｂの端面の垂直下方に位置している。図示しないが、光ファイバ接続側端面７においては、各コア６ａ、６ｂの端面には光ファイバが接続される。
【０００５】
図３（ａ）（ｂ）は上記光トランシーバ１において光信号が伝搬する様子を説明する概略断面図である。図３（ａ）は投光用部品３と光導波路２との結合する様子を説明する図であって、投光用部品３から真上に向けて出射された光はクラッド部５の下面を透過してコア６ａ内に進入し、コア６ａの端面（傾斜面）で全反射することによってコア６の光軸方向に進行方向を曲げる。こうしてコア６内を伝搬した光は、コア６の他端に対向している光ファイバに結合する。
【０００６】
光ファイバから出射され、受光用部品４と対をなしているコア６ｂの端面からコア６ｂ内に入った光は、図３（ｂ）に示すようにコア６ｂ内を伝搬し、コア６ｂの他端（傾斜面）で全反射することによって下方へ進行方向を曲げ、クラッド部５の下面から出射して受光用部品４で受光される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造の光トランシーバ１においては、投光用部品３から出射した光と受光用部品４へ入射する光を一つの平面（傾斜面８）で反射させているので、傾斜面８側におけるコア６ａの端部とコア６ｂの端部の間の間隔は、投光用部品３と受光用部品４の間の間隔と等しくなる。一方、投光側と受光側との間におけるクロストークを防止するためには、投光用部品３や受光用部品４の間に所定の間隔が必要とされる。よって、傾斜面８側におけるコア６ａとコア６ｂの端部間にも投光用部品３及び受光用部品４と同じだけの広い間隔が必要とされる。これに対し、送信用の光ファイバと受信用の光ファイバはファイバアレイやコネクタとして束ねられていることが多いので、光ファイバどうしの間隔は狭く、それに伴って光ファイバ接続側端面７側におけるコア６ａとコア６ｂの端部間は間隔が狭くなっている。
【０００８】
そのため、従来の光トランシーバ１では、光ファイバ接続側端面７付近でコア６ａの端部とコア６ｂの端部を平行に揃えると共にそのコア間隔を狭くし、傾斜面８の付近でコア６ａの端部とコア６ｂの端部を平行に揃えると共にコア間隔を広くし、このように間隔の異なるコア６ａ、６ｂの端部どうしを結ぶため、コア６ａ、６ｂの途中にＳ字状に湾曲した部分を形成している。
【０００９】
しかしながら、このようにコア６ａ、６ｂの中間部分にＳ字状に湾曲した部分を形成するためには、コア６ａ、６ｂを２箇所（コア間隔を広げる部分とコアどうしを平行に戻す部分）で弧状に湾曲させなければならず、しかも、コア６ａ、６ｂとクラッド部５との間の屈折率の差は比較的小さいため、光ファイバを大きな曲率で曲げると光がコア６ａ、６ｂから漏れて損失が大きくなる。そのため、曲げ部分を大きな曲率で曲げることができず、コア６ａ、６ｂの途中に２箇所で緩やかにＳ字状に湾曲した部分を形成しなければならないので、光トランシーバ１が長くなり、コア長さ方向の寸法を短くすることが困難であった。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は、上記従来例の解決課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第１及び第２の偏向面と光ファイバ側との間で光の光路を２度以上曲げる必要をなくし、光ファイバから入射する光又は光ファイバへ出射する光の光軸方向における寸法の短い光学素子と当該光学素子を用いた光送受信用モジュールやコネクタ等の光学装置を提供することにある。
【００１１】
本発明にかかる光学素子は、光ファイバから入射した光を受光用部品の配置される方向へ導き、投光用部品の配置される方向から入射した光を光ファイバの方向へ導くための光学素子であって、光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸は、透光性材料からなる素子本体の一方において、互いに平行となるように設定され、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、前記光ファイバに入出射する光の光軸に対して垂直な平面内にほぼ位置するように設定され、光ファイバから入射して受光用部品へ導かれる光を反射させてその光路をほぼ９０°曲げるための第１の偏向面と、投光用部品の方向から入射して光ファイバへ導かれる光を反射させてその光路をほぼ９０°曲げるための第２の偏向面とが前記素子本体の外面に形成され、前記第１の偏向面と前記第２の偏向面は、少なくとも一方が実質的に湾曲した面、又は、同一平面上にない２平面によって構成されていることを特徴としている。ここで、投光用部品とは、１個又は複数個の発光素子などであるが、これに限るものではない。受光用部品とは、１個又は複数個の受光素子などであるが、これに限るものではない。第１及び第２の偏向面は、入射した光を全反射させるものでもよく、ミラーによって反射させるものでもよい。また、実質的に湾曲した面とは、多面体によって全体として湾曲した形状になっている場合も含むものである。
【００１２】
本発明の光学素子によれば、素子本体の外面に形成された第１の偏向面により、光ファイバから入射して受光用部品へ導かれる光を反射させてその光路を曲げると共に、前記素子本体の外面に形成された第２の偏向面により、投光用部品の方向から入射して光ファイバへ導かれる光を反射させてその光路を曲げるようにした光学素子において、第１の偏向面と第２の偏向面のうち少なくとも一方を曲面とするか、あるいは、同一平面上にない２平面によって構成しているので、第１及び第２の偏向面によって光をほぼ９０度の大きな角度で曲げることができると共に第１の偏向面と第２の偏向面により光を曲げる方向もそれぞれ互いに単独で設計することができる。よって、第１の偏向面と第２の偏向面によって光路を短い距離で大きな角度曲げることが可能になり、かつ、光の曲げ方向の自由度も高くなり、第１及び第２の偏向面と素子本体の光ファイバ側端面との間において光を１度曲げるだけ、あるいは全く曲げないで構成することができる。この結果、光学素子の長さを短くすることができる。なお、第１又は第２の偏向面を曲面とすれば、その偏向面に光の集光作用を持たせることができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の実施態様による光学素子においては、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、互いに平行となるように設定され、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸との間隔を、光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸との間隔よりも広くするための導光用コアを前記素子本体内に埋め込んでいる。このような実施態様によれば、コアを１箇所で湾曲又は屈曲させてコア間の間隔を広げるだけで投受光用部品側において光軸間の間隔を広くすることができ、しかも、第１及び第２の偏向面で光を反射させることにより光をほぼ９０度の角度で大きく曲げて投受光用部品側の光軸を平行に揃えることができる。よって、コアを１箇所で湾曲又は屈曲させるだけで、両側で光軸が平行となった光学素子を実現することができ、光学素子の長さを短くすることができる。
【００１４】
素子本体内にコアを埋め込まれた上記実施態様においては、前記コアの一部を素子本体の外面に露出させ、当該コアの露出部分によって前記第１又は第２の偏向面を形成してもよい。このように構成すれば、第１及び第２の偏向面の近傍においても光の閉じ込め効果を高くすることができる。
【００１５】
素子本体内にコアを埋め込まれた上記実施態様においては、前記コアを分岐した形状とし、光を出射する前記光ファイバと光を入射される前記光ファイバを同一の光ファイバとし、コアの非分岐側端面を光ファイバに結合させ、コアの分岐側端面を第１及び第２の偏向面に対向させてもよい。このような構成によれば、送信用と受信用を１本の光ファイバで構成することができる。
【００１６】
また、本発明の別な実施態様による光学素子によれば、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、互いに平行となるように設定され、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸との間隔を、光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸との間隔よりも広くするための光反射面を前記素子本体の外面に設けている。
【００１７】
このような実施態様によれば、素子本体の外面に露出している光反射面によって短い距離で入射側の光路と出射側の光路との間隔を大きく広げることができ、さらに第１及び第２の偏向面によって短い距離で光路を大きく曲げて平行に揃えることができるので、第１及び第２の偏向面と素子本体の光ファイバ側端面との間において素子本体内にコアが必要なくなるか、あるいは、コアを用いる場合でもコアを曲げる必要がなくなり、光学素子の長さを短くすることができる。この実施態様において、前記光反射面を実質的に湾曲した面によって形成すれば、光反射面に集光作用を持たせることができ、光の利用効率を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明のさらに別な実施態様によれば、前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方における前記光ファイバに入出射する光の光軸にほぼ垂直な面内で、投光用部品及び受光用部品が配置される側で広がるように設定され、前記第１の偏向面は、その偏向面に入射した光を第２の偏向面に入射する光と非平行となる方向へ向けて反射させるように形成され、前記第２の偏向面は、その偏向面に入射した光を第１の偏向面に入射する光と平行となる方向に向けて反射させるように形成されていることを特徴としている。
【００１９】
このような実施態様によれば、第１及び第２の偏向面で光を反射させることにより、光をほぼ９０度の大きな角度で曲げることができると共に投受光用部品側で光軸どうしを非平行として光路間の間隔を広げることができる。よって、このような実施態様では、素子本体内で光を直進させてもよいので、第１及び第２の偏向面と素子本体の光ファイバ側端面との間において素子本体内にコアを設けることなく光を直進させるか、あるいは、コアを用いる場合でもコアを曲げる必要がなくなり、光学素子の長さを短くすることができる。
【００２０】
また、本発明のさらに別な実施態様によれば、前記素子本体は、前記投光用部品又は前記受光用部品のうち少なくとも一方を納めるための引っ込み部を有している。素子本体に投光用部品又は受光用部品を納めるための引っ込み部を設けておけば、光学素子が投光用部品又は受光用部品と重なる場合でも、投光用部品、受光用部品を引っ込み部に納めることにより、投光用部品、受光用部品及び光学素子を同じ面上に実装することが可能になり、実装性ないし組立性がより良好になる
【００２１】
また、本発明のさらに別な実施態様によれば、前記素子本体に設けた窪み又は孔の内面に前記偏向面を形成している。このような実施態様は、特に偏向面を複数個設ける場合で、素子本体の表面にすべての偏向面を設けることができないときに有効である。
【００２２】
本発明にかかる光送受信用モジュールは、本発明にかかる光学素子と、前記光学素子の他方において前記第１の偏向面に結合させるように設けられた受光用部品と、前記光学素子の他方において前記第２の偏向面に結合させるように設けられた投光用部品とを備えたものである。
【００２３】
本発明にかかるコネクタは、本発明にかかる光送受信モジュールと、プラグの光ファイバが前記光送受信モジュールと接続される位置でプラグを保持するレセプタとを備えたものである。
【００２４】
本発明にかかるインターコネクションは、本発明にかかる光学素子と、光学素子の他方において配列された複数個の受光素子からなる受光用部品と、光学素子の他方において配列された複数個の投光素子からなる投光用部品と、光学素子の一方において配列された、前記受光素子と結合させるための複数本の光ファイバと、光学素子の一方において配列された、前記投光素子と結合させるための複数本の光ファイバとを備えたものである。
【００２５】
本発明の光学素子の長さが短くなる結果、これらの送受信用モジュール、コネクタ、インターコネクションを小型化することが可能になる。
【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４は、本発明の一実施形態による光学素子２０の概略斜視図である。本発明の光学素子２０は、透光性を有する樹脂材料やガラス等からなる素子本体をベースとして形成されている。光学素子２０は、透明樹脂やガラスなどの透明材料でなる下クラッド２１と、透明材料でなる上クラッド２６と、下クラッド２１の表面に設けられた溝２２、２３内に形成されたコア２４及び２５と、透明材料でなる光路変換部２７とから構成されている。この実施形態では、下クラッド２１、上クラッド２６及び光路変換部２７によって素子本体が構成されており、コア２４、２５は素子本体よりも屈折率の高い透明樹脂やガラスなどの透明材料からなる。また、光路変換部２７は下クラッド２１と一体に成形されており、両端に略１／８球面状若しくは略１／８非球面状の偏向面２８ａ、２８ｂを備えている。光路変換部２７の下面には、集光レンズ２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００２８】
コア２４、２５は、下クラッド２１の背面側の端面から正面に向かって互いに平行に伸び、１箇所の曲げ部３６ａ、３６ｂで屈曲又は湾曲して次第に離間するように伸びている。そのため、両コア２４、２５の間隔は下クラッド２１の背面側の端面付近よりも、下クラッド２１の正面側の端面付近のほうで広くなっている。
【００２９】
図５は、光学素子２０を用いた光トランシーバ１２０の概略斜視図である。また、図６（ａ）（ｂ）は、光トランシーバ１２０の平面図及び正面図である。この光トランシーバ１２０は、発光ダイオード等の投光素子（投光用部品）３１とフォトダイオード等の受光素子（受光用部品）３２と光学素子２０とからなる。投光素子３１及び受光素子３２は、それぞれ発光面及び受光面を上にして回路基板（図示せず）などに実装され、光学素子２０も投光素子３１及び受光素子３２と共に回路基板などの上に固定される。投光素子３１と受光素子３２は光路変換部２７の下方に配置され、集光レンズ２９ａの光軸と投光素子３１の中心とが一致し、集光レンズ２９ｂの光軸と受光素子３２の受光面の中心とが一致するように配置されている。また、このように配置された投光素子３１と受光素子３２はクロストークが発生しない程度に離れている。コア２４の光出射端には光ファイバ３４を光学的に接続し、コア２５の光入射端には光ファイバ３５を光学的に接続している。
【００３０】
しかして、投光素子３１から垂直上方に出射された光は、集光レンズ２９ａに入射して光路変換部２７の偏向面２８ａのごく小さな一領域に向けて集光させられ、偏向面２８ａで全反射してコア２４の光入射端に結合させられる。光はコア２４内を伝搬し、コア２４を出射した光は、光ファイバ３４のコアに結合する。
【００３１】
また、光ファイバ３５からコア２５に入射した光は、コア２５内を伝搬して光出射端から出射される。コア２５の光出射端から出射された光は光路変換部２７の偏向面２８ｂで全反射させられて集光レンズ２９に入射し、集光レンズ２９ａによって受光素子３２に結合させられる。
【００３２】
ここでは、偏向面２８ａ、２８ｂは空気との界面で光を全反射させるようにしているので、コア２４、２５と下クラッド２１との界面よりも大きな角度で（つまり、ほぼ９０°の角度で）光を曲げることができる。ただし、偏向面２８ａ、２８ｂの表面に、アルミニウムなど反射率の高い金属材料を蒸着させることによってミラーを形成し、そのミラー面で光を反射させるようにしていても差し支えない。また、偏向面２８ａ、２８ｂの内面は凹面鏡状に湾曲しているので、偏向面２８ａ、２８ｂで光を反射させると共に反射した光を集光させることができ、投光素子３１及び受光素子３２と光ファイバ３４、３５との光結合効率を向上させることができる。なお、偏向面２８ａ、２８ｂで集光させる必要がない場合には、偏向面２８ａは、互いに同一平面上にない平面によって形成してもよい。
【００３３】
この光トランシーバ１２０は、双方向で通信を行う機器、たとえばパーソナルコンピュータやサーバ、これらと接続されるＨＵＢやルータ、プリンタ、スキャナ、ターミナルアダプタなどのオフィス機器や、テレビ、ビデオ、ＤＶＤ、プロジェクタなどのＡＶ機器の内部で使用される。
【００３４】
光ファイバ３４、３５は通常光ファイバアレイなどとして微小な間隔で並べられている。一方、投光素子３１と受光素子３２はクロストークを防止する必要があるので、投光素子３１と受光素子３２の光軸間距離（中心間距離）は光ファイバ３４間の距離に比べて大きい。そのため、この実施形態にあっては、コア２４、２５を曲げることによって投光素子３１及び受光素子３２側で光軸間距離が広がるようにしている。しかし、コア２４、２５によって広げた光軸間は、コア２４、２５によって戻すことはなく、偏向面２８ａ、２８ｂによって光軸を曲げる際に平行に戻すようにしているので、短い距離で光軸を平行に戻すことができる。よって、コア２４、２５の曲げ部３６ａ、３６ｂがそれぞれ１箇所で済み、光学素子の奥行き方向の長さを短くすることができる。
【００３５】
さらに、この光学素子２０にあっては、偏向面２８ａ、２８ｂによって投光素子３１側の光軸と受光素子３２側の光軸を水平方向から光学素子２０の裏面側へ向けて垂直に折り曲げているので、投光素子３１や受光素子３２を光学素子２０の配置される面（例えば、回路基板等）に実装することができ、投光素子３１や受光素子３２の実装が容易になり、光トランシーバ１２０の組立てが容易になる。しかも、偏向面２８ａ、２８ｂが光軸を下方へ折り曲げる機能と光軸を平行に戻す機能とを兼ねているので、光学素子２０の奥行きを短くしてより小型化することができる。
【００３６】
光学素子２０の側面で光学素子２０と投光素子３１や受光素子３２を接続する場合、高さ調整を行わなければならないが、本発明のように光軸を垂直方向に向けて投光素子３１と受光素子３２を回路基板等の上に配設すれば、煩雑な高さ調整を行う必要がない。また、投光素子３１と受光素子３２を基板に直接かつ確実に固定できるので、光トランシーバ１２０の使用中に投光素子３１や受光素子が外れたりずれたりしにくく、光学素子２０と投光素子や受光素子の間での位置ずれ（光軸のずれ）が原因で生じる光トランシーバ１２０の故障を抑制することができる。
【００３７】
また、この光学素子２０は、下クラッド２１と光路変換部２７を樹脂成形品として一体成形することができるので、形状の自由度が高くなり、偏向面２８ａ、２８ｂを自由な曲面に形成することができる。また、下クラッド２１の上面に成形した溝２２、２３内にコア２４、２５を設けることにより、コア２４、２５と偏向面２８ａ、２８ｂのアライメントも不要になる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図７、図８は、本発明の別な実施形態による光学素子３０の概略斜視図および概略分解斜視図である。本発明の光学素子３０は、樹脂やガラスなど透光性物質の成形品である導波路４３と、導波路４３の下クラッド２１表面に設けられている溝２２、２３の内部に形成されたコア２４、２５と、コア２４、２５を上方から覆う上クラッド２６とで構成されている。コア２４、２５は、導波路４３の下クラッド２１よりも屈折率の高い樹脂やガラスなどの透明物質で成形されている。また、上クラッド２６は導波路４３の下クラッド２１と同じ物質であっても良く、下クラッド２１とは異なる物質であっても良いが、上クラッド２６は、コア２４、２５よりも屈折率が小さな透明物質で成形されている。
【００３９】
導波路４３は、図８の一点鎖線によって仮想的に分割して考えることができる。すなわち、導波路４３は、表面に溝２２、２３が形成されている下クラッド２１と、２つの光路変換部３７ａ、３７ｂとで構成されている。光路変換部３７ａには、光の反射により光軸をほぼ９０度曲げて投受光素子側で光路の間隔を広げるための光反射面３８ａ、光の反射により光軸をほぼ９０度曲げて投受光素子側で光軸を平行に揃えるための偏向面３９ａ、及び投光素子実装部（引っ込み部）４１が形成されている。光路変換部３７ｂには、光の反射により光軸をほぼ９０度曲げて投受光素子側で光路の間隔を広げるための光反射面３８ｂ、光の反射により光軸をほぼ９０度曲げて投受光素子側で光軸を平行に揃えるための偏向面３９ｂ、及び受光素子実装部（引っ込み部）４２が形成されている。なお、導波路４３は、下クラッド２１と光路変換部３７ａと光路変換部３７ｂを一体成形したものであってもよいし、それぞれを別々に製造しておいて接着一体化したものであっても良い。また、光路変換部３７ａ、３７ｂが一体になったものと下クラッド２１とを別々に製造して接着一体化させたものであってもよい。光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂの表面は、アルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させたミラーにしてもよい。
【００４０】
図９は、本発明の光学素子３０を用いた光トランシーバ１３０の概略斜視図である。また、図１０（ａ）（ｂ）は、図９の光トランシーバ１３０の平面図および正面図である。この光トランシーバ１３０は、回路基板上に光学素子３０と投光素子３１、受光素子３２を実装して、光学素子３０のコア２４の端面に光ファイバ３４を光学的に接続し、コア２５の端面に光ファイバ３５を光学的に接続したものである。投光素子３１は、投光素子実装部４１内に納められ、受光素子３２は受光素子実装部４２内に納められる。
【００４１】
この光トランシーバ１３０は、双方向で通信を行う機器、たとえばパーソナルコンピュータやサーバ、これらと接続されるＨＵＢやルータ、プリンタ、スキャナ、ターミナルアダプタなどのオフィス機器や、テレビ、ビデオ、ＤＶＤ、プロジェクタなどのＡＶ機器の内部で使用される。
【００４２】
図９、図１０において、光学素子３０の内部での光の伝搬の様子は太実線の矢印で示している。投光素子３１から上方へ出射された光（信号）は、光路変換部３７ａに入射して、偏向面３９ａで全反射されて水平方向へ光路を約９０°変換されて、次に光反射面３８ａで全反射されて水平面内で光路を約９０°変換させられて、コア２４に入射して内部を伝搬し、外部の装置やネットワークに接続された光ファイバ３４に入射する。
【００４３】
また、外部の装置やネットワークに繋がった光ファイバ３５の内部を伝搬してきた光（信号）は、コア２５に入射して、コア２５内を伝搬し、光路変換部３７ｂに入射する。光路変換部３７ｂに入射した光は、先ず光反射面３８ｂで反射して水平面内で光路を約９０°変換させられ、次に偏向面３９ｂで反射して光路を下向きに約９０°変換させられて、その下方に設けられた受光素子３２に入射させられる。
【００４４】
このような光トランシーバ１３０では、クロストーク防止のためには投光素子３１と受光素子３２を一定距離だけ離して配置しなければならないが、本発明の光学素子３０は光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂで光路を大きく変化させることができるため、光ファイバ３４、３５のコア間の間隔が投光素子３１と受光素子３２の間隔に比べて狭い光ファイバ３４、３５を並べて固定一体化した光フェルールや光ファイバアレイを用いることができる。
【００４５】
また、本発明の光学素子３０の幅は回路基板上に配置した投光素子３１と受光素子３２の間の距離によって決まるが、本発明の光学素子３０は光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂで光路を大きく曲げることができ、コア２４、２５を曲げる必要がないため光学素子３０の奥行きを短くすることができる。したがって小型の光トランシーバ１３０を得ることができる。
【００４６】
また、本発明の光トランシーバ１３０を用いれば投光素子３１や受光素子３２を回路基板に直接実装できるので、光学素子３０と投光素子３１と受光素子３２で高さ方向のアライメントが必要なく、製造工程を簡略化することができる。また、投光素子３１や受光素子３２を回路基板に直接実装すれば、投光素子３１や受光素子３２への電気的配線を簡略化できる。回路基板上に実装された投光素子３１や受光素子３２は上方から光学素子３０で覆われるので、投光素子３１の光出射面や受光素子３２の受光面にほこりなどが付着したり傷がつく恐れが無く、故障も起こりにくい。
【００４７】
なお、この実施形態でも、光反射面３８ａ、３８ｂや偏向面３９ａ、３９ｂは、対角方向に傾斜した平面となっていてもよい。
【００４８】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明のさらに別な実施形態による光学素子４０を用いた光トランシーバ１４０の概略斜視図である。また、図１２は、光トランシーバ１４０の右側面図である。本実施形態の光学素子４０は、表面にＶ溝４４、４５が形成された下クラッド２１と、投光素子実装部４１、偏向面３９ａ及び光反射面３８ａが形成された光路変換部３７ａと、受光素子実装部４２、偏向面３９ｂ及び光反射面３８ｂが形成された光路変換部３７ｂとで構成されている。光反射面３８ａ、３８ｂ及び偏向面３９ａ、３９ｂは、アルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させてミラーにしてもよい。
【００４９】
下クラッド２１のＶ溝４４、４５に光ファイバ３４、３５を乗せて、光ファイバ３４、３５の端面をそれぞれ光路変換部３７ａと光路変換部３７ｂに押し当てれば、光ファイバ３４、３５をＶ溝４４、４５で位置決めして光ファイバ３４、３５と光路変換部３７ａ、３７ｂとを光学的に接続することができる。なお、Ｖ溝４４、４５に乗せた光ファイバ３４、３５は、その上方から接着剤を滴下して硬化させるなどして、光学素子４０に固定するとよい。
【００５０】
投光素子３１から出射された光（信号）は、光路変換部３７ａに入射して、偏向面３９ａで光路を約９０°変換され、次に光反射面３８ａでも光路を約９０°変換させられて、外部の装置やネットワークに接続された光ファイバ３４に入射する。
【００５１】
また、外部の装置やネットワークから光ファイバ３５内を伝搬してきた光（信号）は、光路変換部３７ｂに入射して、先ず光反射面３８ｂで反射されて光路を約９０°変換させられ、次に偏向面３９ｂで反射させられて光路を約９０°変換させられ、下方に設けられた受光素子３２に入射させられる。
【００５２】
本実施形態の光学素子４０のように、光ファイバ３４、３５を乗せるだけで自動的に位置合わせして光学素子４０と光ファイバ３４、３５とを光学的に接続することができるＶ溝４４、４５を形成しておけば、１本ずつばらばらになった光ファイバ３４、３５を用いたときにも、その取り付けを簡単に行うことができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図１３は、本発明のさらに別な実施形態による光学素子４６の概略斜視図、図１４（ａ）（ｂ）はその光学素子４６を用いた光トランシーバ１４６の平面図及び正面図である。この実施形態においては、導波路４３の光ファイバ接続側端面から投光素子実装部４１又は受光素子実装部４２にかけて導波路４３の内部に屈曲したコア２４、２５を埋め込んでいる。このコア２４、２５は、それぞれ光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂの位置で水平方向と垂直方向でほぼ９０度屈曲しており、コア２４、２５のコーナー部はそれぞれ光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂで露出していて光反射面３８ａ、３８ｂと偏向面３９ａ、３９ｂの一部を構成している。
【００５４】
しかして、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、投光素子３１から上方へ出射された光は、光路変換部３７ａでコア２４の端面に入射し、コア２４内を上方へ伝搬し、コア２４のコーナー部（偏向面３９ａ）で全反射されて水平方向へ光路を約９０°変換され、次にコア２４のコーナー部（光反射面３８ａ）で全反射されて水平面内で光路を約９０°変換させられ、コア２４内部を伝搬して光ファイバ３４に入射する。
【００５５】
また、光ファイバ３５の内部を伝搬してきた光は、コア２５に入射してコア２５内を伝搬する。コア２５内を伝搬した光は光路変換部３７ｂに入ると、コア２５のコーナー部（光反射面３８ｂ）で反射して水平面内で光路を約９０°変換させられ、次にコア２５のコーナー部（偏向面３９ｂ）で反射して光路を下向きに約９０°変換させられ、コア２５の下面から出射して受光素子３２に受光される。
【００５６】
このような光トランシーバ１４６では、光をコア２４、２５内に閉じ込めながら伝搬させることができるので、光の漏れを少なくして投光素子３１及び受光素子３２と光ファイバ３４、３５との間の光の結合効率を高めることができる。
【００５７】
なお、この実施形態で説明したような端から端まで連続したコアは、このような構造以外の光学素子でも用いることができる。特に、図２１の実施形態でも用いることができる。
【００５８】
（第５の実施形態）
図１５は、本発明のさらに別な実施形態による光学素子５０の概略斜視図である。本実施形態の光学素子５０は、導波路５３と、導波路５３の表面の溝２２、２３の内部に形成されたコア２４、２５と、コア２４、２５の上面を覆う上クラッド２６とで構成されている。
【００５９】
導波路５３は、表面に溝２２、２３が形成されている下クラッド２１と、球面又は非球面の偏向面４８ａ及び投光素子実装面５１が形成された光路変換部４７ａと、偏向面４８ｂ及び受光素子実装面５２が形成された光路変換部４７ｂとで構成されている。偏向面４８ａ、４８ｂは、光路変換部４７ａ、４７ｂの内部に中心又は焦点を有する球面等の一部である。偏向面４８ａ、４８ｂの表面はアルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させてミラーにしてもよい。
【００６０】
図１６は、光学素子５０を用いた光トランシーバ１５０の概略斜視図であって、太実線で示されている矢印は光学素子５０の内部での光の伝搬の様子を示している。この光トランシーバ１５０は、回路基板上に実装された光学素子５０のコア２４及びコア２５の端面に光ファイバ３４、３５を光学的に接続し、投光素子実装面５１と受光素子実装面５２に投光素子３１と受光素子３２を配設したものである。
【００６１】
投光素子３１から出射された光は、投光素子実装面５１から斜めに光路変換部４７ａに入射して偏向面４８ａで全反射させられて（傾いた面内でほぼ９０°光路を曲げられる。）コア２４に入射し、コア２４の内部を伝搬して、外部の装置やネットワークに接続された光ファイバ３４に入射する。
【００６２】
また、外部の装置やネットワークに接続されている光ファイバ３５からコア２５に入射した光は、コア２５内を伝搬して光路変換部４７ｂに入射し、偏向面４８ｂで斜め方向へ全反射されて（傾いた面内でほぼ９０°光路を曲げられる。）受光素子３２に入射する。
【００６３】
本実施形態の光学素子５０は、一組の偏向面４８ａ、４８ｂが投受光素子側で光軸間を広げる働きと投受光素子側で光軸を下方へほぼ９０度曲げる働きを兼ねており、しかも、反射によって光を大きな角度で曲げることができるので、コア２４及び２５を屈曲させる必要が無く、光学素子２０の奥行きを短くすることができ、小型の光トランシーバ１４０を得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態の光学素子５０は、投光素子３１の光出射面や受光素子３２の受光面が投光素子実装面５１や受光素子実装面５２で塞がれるため、投光素子３１の光出射面や受光素子３２の受光面にほこりが付着したり傷がつく恐れがない。
【００６５】
回路基板の表面には、投光素子３１や受光素子３２を乗せて回路基板と電気的に接続するための斜面を形成しておくとよく、投光素子３１や受光素子３２をこの斜面に固定して光学素子５０には直接接着しなくともよい。また、回路基板上の所定の位置に投光素子３１や受光素子３２を配設できるだけのスペースを設けるようにすれば、必ずしも図１５に示すような平面の投光素子実装面５１と受光素子実装面５２は設けなくともよい。あるいは、フィルム基板に投光素子３１と受光素子３２を実装しても良い。
【００６６】
なお、この実施形態においても、偏向面４８ａ、４８ｂに集光機能を持たせる必要がない場合には、偏向面４８ａ、４８ｂをそれぞれ平面によって形成してもよい。また、コア２４、２５を用いることなく、光ファイバ３５から偏向面４８ｂへ直接光を出射させ、また、偏向面４８ａで反射した光を直接光ファイバ３４へ入射させるようにしてもよい。
【００６７】
（第６の実施形態）
図１７は、本発明のさらに別な実施形態による光学素子６０を用いた光トランシーバ１６０の概略斜視図である。本実施形態の光学素子６０は、透明樹脂やガラスなどの透明材料でなる下クラッド２１と、下クラッド２１の表面に設けられた溝の内部に形成された、下クラッド２１よりも屈折率の高い樹脂やガラスなどの透明材料でなるＹ字型のコア６４と、コア６４よりも屈折率の小さな透明樹脂やガラスなどの透明材料でなる上クラッド２６と、両端に略１／８球面状若しくは略１／８非球面状の偏向面２８ａ、２８ｂを備え下面に集光レンズ２９ａ、２９ｂを備えた光路変換部２７から構成されている。ただし、この実施形態でも、偏向面２８ａ、２８ｂは、互いに同一平面上にない平面によって形成してもよい。
【００６８】
コア６４は、非分岐コア６４ａと分岐コア６４ｂ、６４ｃで構成されている。コア６４の分岐部付近の分岐コア６４ｂには、投光素子３１から出射される波長λ１の光は透過し、それ以外の波長の光は反射させるフィルタ６５が設けられている。偏向面２８ａ、２８ｂの表面は、アルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させたミラーにしておいてもよい。
【００６９】
光トランシーバ１６０は、この光学素子６０の集光レンズ２９ａ、２９ｂの下方に投光素子３１と受光素子３２を配設し、分岐コア６４ｂ、６４ｃの端面をそれぞれ偏向面２８ａ、２８ｂに対向させ、非分岐コア６４ａの端面に１本の光ファイバ３４を接続したものである。
【００７０】
投光素子３１から出射された波長λ１の光は、集光レンズ２９ａで集光され、光路変換部２７の偏向面２８ａで反射されて分岐コア６４ｂの端面に結合させられる。この光は分岐コア６４ｂ内を伝搬してフィルタ６５を透過し、非分岐コア６４ａ内を伝搬して光ファイバ３４に結合させられる。
【００７１】
また、光ファイバ３４から出射された波長λ２（≠λ１）の光は、非分岐コア６４ａ内を伝搬して分岐部に到達するが、分岐コア６４ｂに入射しようとするとフィルタ６５によって反射させられるので、結局は分岐コア６４ｃにのみ伝搬して、その光出射端から光路変換部２７に入射し、偏向面２８ｂで反射させられて集光レンズ２９ｂで集光され、受光素子３２に入射する。よって、このような光トランシーバ１６０を用いれば、１本の光ファイバによって全二重双方向通信が可能になる。
【００７２】
なお、図１７に示すように、フィルタ６５を分岐コア６４ｂに設ける場合、送信と受信のタイミングを時分割で調整する必要のない全二重双方向通信を行うことができる。これに対し、送信信号と受信信号を時分割的に（一定の時間間隔で交互に）伝送する半二重双方向通信を行う場合には、上記のようなフィルタ６５を省くことができる。
【００７３】
（第７の実施形態）
図１８は、本発明のさらに別なの実施形態による光学素子７０を用いた光トランシーバ１７０の概略斜視図である。本実施形態の光学素子７０にあっては、透明樹脂やガラスなどの透明材料でなる下クラッド２１の表面に設けられた溝の内部にコア２４が形成されており、コア２４は下クラッド２１よりも屈折率の高い透明樹脂やガラスなどの透明材料で形成されていて１箇所で屈曲している。コア２４及び下クラッド２１の上面は、コア２４よりも低屈折率の分離層７１を介して上クラッド２６で覆われている。上クラッド２６の下面に形成された溝には、コア２４と同じ比較的屈折率の高い透明樹脂やガラスなどの透明材料でなるコア２５が埋め込まれており、コア２５は１箇所で屈曲している。光路変換部２７ａ、２７ｂは、それぞれ球面若しくは非球面の偏向面２８ａ、２８ｂと集光レンズ２９ａ、２９ｂとを備えており、段違いに形成されている。下クラッド２１と分離層７１と上クラッド２６層は同じ物質で形成されていても良いし、異なる物質であっても良いが、コア２４、２５よりも屈折率が小さな物質で形成される。偏向面２８ａ、２８ｂの表面は、アルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させたミラーにしておいてもよい。
【００７４】
光トランシーバ１７０は、この光学素子７０の集光レンズ２９ａ、２９ｂの下方に投光素子３１と受光素子３２を配設し、コア２４の端面を偏向面２８ａに対向させると共にコア２５の端面を偏向面２８ｂに対向させ、コア２４とコア２５の端面に１本の光ファイバ３４の端面を対向させるように配置したものである。図１８に示すように、コア２４、２５の端面のうち光ファイバ３４との接続側は、上下に重なりあっている。
【００７５】
投光素子３１から出射された光は、集光レンズ２９ａで集光され、光路変換部２７の偏向面２８ａで反射されてコア２４の端面に結合させられる。コア２４内を伝搬して光出射端から出射される光は光ファイバ３４のコアに結合させられる。
【００７６】
また、光ファイバ３４から出射された光は、コア２５の内部を伝搬してコア２５の端面から出射され、光路変換部２７ｂの偏向面２８ｂで反射させられて、さらに集光レンズ２９ｂで集光され、受光素子３２に入射する。
【００７７】
図１９に示すものは上記実施形態の光トランシーバの変形例であって、１箇所で屈曲した２つのコア２４、２５を下クラッド２１の上面に形成された溝内に形成し、２つのコア２４、２５を横に並べて配置したものである。コア２４の端面は光路変換部２７の偏向面２８ａに対向し、コア２５の端面は偏向面２８ｂに対向し、コア２４及び２５の端面は１本の光ファイバ３４の端面に対向している。
【００７８】
（第８の実施形態）
図２０は、本発明のさらに別な実施形態による光学素子８０を用いたインターコネクション構造の光トランシーバ（インターコネクション）１８０の概略分解斜視図である。本実施形態の光学素子８０は、導波路７２、複数本のコア２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、複数本のコア２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ及び上クラッド２６で構成されている。導波路７２は、コア２４ａ〜２４ｄ及びコア２５ａ〜２５ｄを形成するための溝を備えた下クラッド２１と、偏向面８１、複数の光反射面８５、８６、８７、８８及び投光素子実装部４１が形成された光路変換部７３と、複数の光反射面９１、９２、９３、９４、偏向面９５及び受光素子実装部４２が形成された光路変換部７４とで構成されている。
【００７９】
光反射面８５、９１は、光路変換部７３、７４の正面側の外面に形成され、光反射面８６〜８８、９２〜９４は、光路変換部７３、７４に上下方向にあけた貫通孔の内壁面に形成されている。偏向面８１、９５は光路変換部７３、７４の側面上部に前後方向に長く形成されている。光反射面８５〜８８、９１〜９４と偏向面８１、９５の表面は、アルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着させたミラーで形成してもよい。
【００８０】
投光素子実装部４１及び受光素子実装部４２の下方の回路基板上には、複数個の投光素子３１ａ〜３１ｄ（投光素子３１ｂ〜３１ｄは図外）を前後方向に並べて接着一体化した投光素子アレイ７５と、複数個の受光素子３２ａ〜３２ｄを前後方向に並べて接着一体化した受光素子アレイ７６を配設する。コア２４ａ〜２４ｄには、複数本の光ファイバ７７ａ〜７７ｄを並べて一体化した光ファイバアレイ７７を光学的に接続する。また、コア２５ａ〜２５ｄには、複数本の光ファイバ７８ａ〜７８ｄを並べて一体化した光ファイバアレイ７８を光学的に接続する。
【００８１】
投光素子３１ａから出射された光は、光路変換部７３の偏向面８１で反射され、さらに光反射面８５で反射されてコア２４ｄに入射し、コア２４ｄ内を伝搬する。コア２４ｄの光出射端から出射された光は光ファイバ７７ｄのコアに結合する。同様に、投光素子３１ｂ〜３１ｄから出射された光は、光路変換部７３の偏向面８１で反射され、さらに光反射面８６、８７、８８で反射されてそれぞれコア２４ｃ、２４ｂ、２４ａに入射してコア２４ｃ、２４ｂ、２４ａ内を伝搬する。コア２４ｃ、２４ｂ、２４ａの光出射端から出射された光は光ファイバ７７ｃ、７７ｂ、７７ａのコアに結合する。
【００８２】
また、光ファイバ７８ａからコア２５ａに入射した光はコア２５ａ内を伝搬し、光反射面９１で反射し、次に偏向面９５で反射して受光素子３２ａに入射する。同様に、光ファイバ７８ｂ、７８ｃ、７８ｄからコア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに入射した光は、コア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ内を伝搬して光反射面９２、９３、９４で反射し、次に偏向面９５で反射して受光素子３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに入射する。
【００８３】
投光素子アレイ７５や受光素子アレイ７６を構成する隣り合う投光素子３１ａ〜３１ｄや受光素子３２ａ〜３２ｄどうしの間隔は、光ファイバアレイ７７、７８の隣り合う光ファイバ７７ａ〜７７ｄ、７８ａ〜７８ｄの間隔と異なるが、本実施形態の光学素子８０は、このような投光素子アレイ７５と受光素子アレイ７６と光ファイバアレイ７７、７８用いて光トランシーバ１８０を構成することができる。
【００８４】
（第９の実施形態）
図２１は、本発明のさらに別な実施形態によるインターコネクション構造の光トランシーバ（インターコネクション）の概略斜視図である。本実施形態に用いられている光学素子９０は、導波路１０３、複数本のコア２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、複数本のコア２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、複数本のコア８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ、複数本のコア９９ａ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ及び上クラッド２６ａ、２６ｂ、２６ｃで構成されている。
【００８５】
導波路１０３は、下クラッド２１と光路変換部１０１と光路変換部１０２で構成されている。下クラッド２１の表面にはコア２４ａ〜２４ｄ及びコア２５ａ〜２５ｄを形成するための溝が形成されている。また、光路変換部１０１には、偏向面３９ａと、複数の光反射面８５、８６、８７、８８と、投光素子実装部４１と、コア８８ａ〜８８ｄを内部に形成するための溝が形成されている。また光路変換部１０２には、複数の光反射面９１、９２、９３、９４と、偏向面３９ｂと、受光素子実装部４２と、コア９９ａ〜９９ｄを内部に形成するための溝が形成されている。光反射面８５〜８８、光反射面９１〜９４及び偏向面３９ａ、３９ｂの表面はアルミニウムなど反射率の高い物質を蒸着したミラーで形成してもよい。
【００８６】
この光学素子９０の投光素子実装部４１及び受光素子実装部４２の下方の回路基板上に、複数個の投光素子３１ａ〜３１ｄ（投光素子３１ｂ〜３１ｄは図外）を前後方向に並べて接着一体化した投光素子アレイ７５と、複数個の受光素子３２ａ〜３１ｄを前後方向に並べて接着一体化した受光素子アレイ７６を配設し、コア２４ａ〜２４ｄとコア２５ａ〜２５ｄの露出している方の端面には光ファイバや光ファイバアレイ（図示せず）を光学的に接続する。
【００８７】
投光素子３１ａから出射された光は、光路変換部１０１の偏向面３９ａで全反射され、コア８８ａに入射してその内部を伝搬し、さらに光反射面８５で全反射されてコア２４ｄに入射し、コア２４ｄ内を伝搬する。コア２４ｄの光出射端から出射された光は対向する光ファイバのコアに結合する。同様に、投光素子３１ｂ、３１ｃ、３１ｄから出射された光は、光路変換部１０１の偏向面３９ａで全反射され、コア８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに入射してその内部を伝搬し、光反射面８６、８７、８８で全反射されて、それぞれコア２４ｃ、２４ｂ、２４ａに入射してその内部を伝搬する。コア２４ｃ、２４ｂ、２４ａの光出射端から出射された光はそれぞれ対向する、図示していない光ファイバのコアに結合する。
【００８８】
また、図示していない光ファイバから出射され、その光ファイバの端面と対向したコア２５ａに入射した光は、コア２５ａ内を伝搬して光反射面９１で全反射され、コア９９ａに入射してその内部を伝搬する。コア９９ａから出射された光は、偏向面３９ｂで全反射して受光素子３２ａに入射する。同様に、コア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの端面から入射した光は、コア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ内を伝搬して光反射面９２、９３、９４で全反射し、コア９９ｂ、９９ｃ、９９ｄの端面に入射してコア９９ｂ、９９ｃ、９９ｄの他方の端面から偏向面３９ｂに出射される。偏向面３９ｂで全反射された光は、その下方に配置された受光素子３２ｂ、３２ｃ３２ｄの受光面に入射する。
【００８９】
本実施形態の光学素子９０は、コア８８ａ〜８８ｄを備えているので、それぞれの投光素子３１ａ〜３１ｄから出射された光が混じり合ってノイズが発生しにくくなる。また、コア９９ａ〜９９ｄを備えているので、受光素子３２ａ〜３２ｄに入射する光が混じり合ってノイズが発生しにくくなる。
【００９０】
また、この実施形態の変形例としては、各光ファイバと対向する端面から投光素子３１ａ〜３１ｄ又は受光素子３２ａ〜３２ｄと対向する位置までコアを連続的に形成してもよい。すなわち、図１３の実施形態で説明したようなコアを用いてもよい。
【００９１】
（第１０の実施形態）
図２２（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態によるインターコネクション構造の光トランシーバ（インターコネクション）を示す光ファイバを省略した平面図及び正面図である。この光トランシーバで用いる光学素子１００は、図２１に示した光学素子９０とほぼ同様な構造を有しているが、光反射面の構造が異なっている。この実施形態では、光反射面８５〜８８及び光反射面９１〜９４はいずれも対角方向に沿って隣接するように形成されている。例えば、図２２（ａ）に示すように、光路変換部７３、７４に上下方向に貫通させた三角柱状の貫通孔８２、９６の対角方向の内壁面に沿って光反射面８５〜８８及び光反射面９１〜９４を形成してもよく、あるいは、光路変換部７３、７４の外面に対角方向に沿って光反射面８５〜８８及び光反射面９１〜９４を形成してもよい。
【００９２】
この実施形態では、各投光素子３１ａ〜３１ｄとコア２４ａ〜２４ｄの組み合わせが図２１の実施形態とは逆になり、コア２５ａ〜２５ｄと受光素子３２ａ〜３２ｄの組み合わせも図２１の実施形態とは逆になる。すなわち、投光素子３１ａから出射された光は、光路変換部１０１の偏向面３９ａで全反射され、コア８８ａに入射してその内部を伝搬し、さらに光反射面８５で全反射されてコア２４ａに入射し、コア２４ａ内を伝搬する。コア２４ａの光出射端から出射された光は対向する光ファイバのコアに結合する。同様に、投光素子３１ｂ、３１ｃ、３１ｄから出射された光は、光路変換部１０１の偏向面３９ａで全反射され、コア８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに入射してその内部を伝搬し、光反射面８６、８７、８８で全反射されて、それぞれコア２４ｂ、２４ｃ、２４ｄに入射してその内部を伝搬する。コア２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの光出射端から出射された光はそれぞれ対向する光ファイバのコアに結合する。
【００９３】
また、光ファイバから出射され、その光ファイバの端面と対向したコア２５ａに入射した光は、コア２５ａ内を伝搬して光反射面９４で全反射され、コア９９ｄに入射してその内部を伝搬する。コア９９ｄから出射された光は、偏向面３９ｂで全反射して受光素子３２ｄに入射する。同様に、コア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの端面から入射した光は、コア２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ内を伝搬して光反射面９３、９２、９１で全反射し、コア９９ｃ、９９ｂ、９９ａの端面に入射してコア９９ｃ、９９ｂ、９９ａの他方の端面から偏向面３９ｂに出射される。偏向面３９ｂで全反射された光は、その下方に配置された受光素子３２ｃ、３２ｂ、３２ａの受光面に入射する。
【００９４】
このような実施形態によれば、投光素子３１ａ〜３１ｄからコア２４ａ〜２４ｄへ至る各光路の光路長をほぼ等しくすることができるので、各コア２４ａ〜２４ｄから出射される光のレベルを等しくすることができる。また、コア２５ａ〜２５ｄから受光素子３２ｄ〜３２ａへ至る各光路の光路長をほぼ等しくすることができるので、各受光素子３２ａ〜３２ｄに入射する光の受光レベルを等しくすることができる。
【００９５】
（第１１の実施形態）
図２３は、第１の実施形態で説明した光学素子２０とソケット１４１とを接着一体化したコネクタ１４５の概略斜視図である。ソケット１４１には、一方の側面から対面する側面に貫通した差込口１４２が設けられており、光学素子２０の光ファイバ３４、３５と対面させるコア２４、２５端面が露出している面と差込口１４２が形成されている面とを接着する。
【００９６】
図２４に示す光フェルール１４４は、プラグ１４３によって光ファイバ３４、３５の端面付近を固定し、その先端部分から光ファイバ３４、３５の端面を露出させたものである。この光フェルール１４４をコネクタ１４５の差込口１４２に差し込むと、爪１４７が引っかかって、光ファイバ３４、３５と光学素子２０のコア２４、２５とを光学的に接続した状態でソケット１４１の内部でプラグ１４３が固定される。
【００９７】
なお、ソケット１４１と一体化させる光学素子は、第１の実施形態に示したもの以外の光学素子であってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、上記実施形態から明らかなように、光トランシーバ等に用いられる光学素子の長さを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非特許文献１に示されている光トランシーバの斜視図である。
【図２】図１の光トランシーバの拡大背面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）はいずれも図１の光トランシーバの作用説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による光学素子の概略斜視図である。
【図５】図４に示す光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は図５の光トランシーバの平面図および正面図である。
【図７】本発明の別な実施形態による光学素子の概略斜視図である。
【図８】図７に示す光学素子の概略分解斜視図である。
【図９】図７に示す光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は図９に示す光トランシーバの平面図および正面図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図１２】図１１に示す光トランシーバの右側面図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の概略斜視図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は図１３に示す光学素子を用いた光トランシーバの概略平面図及び概略正面図である。
【図１５】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の概略斜視図である。
【図１６】図１５に示す光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図１８】本発明のさらに別の実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図１９】上記実施形態の変形例である光トランシーバの概略斜視図である。
【図２０】本発明のさらに別な実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図２１】本発明のさらに別な実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの概略斜視図である。
【図２２】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態による光学素子を用いた光トランシーバの一部省略した概略平面図及び概略正面図である。
【図２３】本発明の光学素子を用いたコネクタの概略斜視図である。
【図２４】図２３のコネクタと光フェルールの概略斜視図である。
【符号の説明】
２０ 光学素子
２１ 下クラッド
２４ コア
２５ コア
２６ 上クラッド
２７ 光路変換部
２８ａ、２８ｂ 偏向面
２９ａ、２９ｂ 集光レンズ
３０ 光学素子
３７ａ、３７ｂ 光路変換部
３８ａ、３８ｂ 光反射面
３９ａ、３９ｂ 偏向面
４１ 投光素子実装部
４２ 受光素子実装部
５０ 光学素子
４７ａ、４７ｂ 光路変換部
４８ａ、４８ｂ 偏向面
５１ 投光素子実装部
５２ 受光素子実装部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element used for optically connecting an optical fiber to a light projecting part and a light receiving part, and an apparatus using the optical element.
[0002]
[Prior art]
[Non-Patent Document 1] Makoto Hikita, NTT Optoelectronics Research Laboratories, "Recent Trends in Polymer Optical Waveguide Device Research" 1998 IEICE General Conference, published by IEICE, p. 361
[0003]
FIG. 1 is a perspective view of an optical transceiver 1 having an interconnection structure shown in Non-Patent Document 1, and FIG. 2 is an enlarged front view showing an end face of the optical transceiver 1 on an optical fiber coupling side. The optical transceiver 1 includes an optical waveguide 2, a light projecting component 3, and a light receiving component 4. The optical waveguide 2 is such that a plurality of cores 6a and 6b made of a transparent resin having a higher refractive index than the clad portion 5 are embedded in a clad portion 5 formed of a transparent film. One end surface of the clad portion 5 is a vertical surface (optical fiber connection side end surface 7), and the other end surface is an inclined surface 8 inclined at an angle of 45 degrees. One end face of each of the cores 6a and 6b is exposed at the optical fiber connection side end face 7 of the clad part 5, and the other end face of each of the cores 6a and 6b is exposed at the inclined face 8 of the clad part.
[0004]
Below the inclined surface 8, the light projecting component 3 in which a plurality of light emitting elements are arranged and the light receiving component 4 in which a plurality of light receiving elements are arranged are arranged. The light projecting component 3 is arranged so as to form a pair with a set of cores 6a, and each light projecting element constituting the light projecting component 3 is located vertically below the end face of each core 6a. Similarly, the light receiving component 4 is arranged so as to form a pair with another set of cores 6b, and each light receiving element constituting the light receiving component 4 is located vertically below the end face of each core 6b. . Although not shown, an optical fiber is connected to the end faces of the cores 6a and 6b on the end face 7 on the optical fiber connection side.
[0005]
FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views illustrating how an optical signal propagates in the optical transceiver 1. FIG. FIG. 3A is a view for explaining a state in which the light projecting component 3 and the optical waveguide 2 are coupled to each other. Light emitted from the light projecting component 3 directly upward is directed to the lower surface of the clad portion 5. The transmitted light enters the core 6a, and is totally reflected by the end surface (inclined surface) of the core 6a to bend the traveling direction in the optical axis direction of the core 6. The light propagated in the core 6 in this manner is coupled to the optical fiber facing the other end of the core 6.
[0006]
Light emitted from the optical fiber and entering the core 6b from the end face of the core 6b paired with the light receiving component 4 propagates through the core 6b as shown in FIG. The traveling direction is bent downward by total reflection at the end (inclined surface), and the light is emitted from the lower surface of the clad portion 5 and received by the light receiving component 4.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the optical transceiver 1 having the above-described structure, the light emitted from the light projecting component 3 and the light incident on the light receiving component 4 are reflected by one plane (the inclined surface 8). The distance between the end of the core 6a and the end of the core 6b on the 8 side is equal to the distance between the light projecting component 3 and the light receiving component 4. On the other hand, in order to prevent crosstalk between the light projecting side and the light receiving side, a predetermined interval is required between the light projecting component 3 and the light receiving component 4. Therefore, a space as wide as the light projecting component 3 and the light receiving component 4 is required between the ends of the cores 6a and 6b on the inclined surface 8 side. On the other hand, since the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber are often bundled as a fiber array or a connector, the interval between the optical fibers is narrow, and accordingly, the core on the optical fiber connection side end face 7 side is consequently formed. The space between the ends of the core 6a and the core 6b is narrow.
[0008]
Therefore, in the conventional optical transceiver 1, the end of the core 6 a and the end of the core 6 b are aligned in parallel near the end face 7 on the optical fiber connection side, the core interval is reduced, and the end of the core 6 a near the inclined surface 8. In order to align the end of the core 6b and the end of the core 6b in parallel and widen the core interval, and to connect the ends of the cores 6a and 6b having different intervals, an S-shaped curved portion is formed in the middle of the cores 6a and 6b. Is formed.
[0009]
However, in order to form an S-shaped curved portion in the intermediate portion between the cores 6a and 6b, the cores 6a and 6b are provided at two locations (a portion where the core interval is increased and a portion where the cores are returned parallel to each other). Since the refractive index difference between the cores 6a and 6b and the clad portion 5 is relatively small, when the optical fiber is bent with a large curvature, light leaks from the cores 6a and 6b. The loss increases. Therefore, the bent portion cannot be bent with a large curvature, and a gently S-shaped curved portion must be formed at two locations in the middle of the cores 6a and 6b, so that the optical transceiver 1 becomes longer and the core length becomes longer. It was difficult to shorten the dimension in the vertical direction.
[0010]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to bend the optical path of light between the first and second deflecting surfaces and the optical fiber side at least twice. An object of the present invention is to provide an optical element having a short dimension in the optical axis direction of light incident from an optical fiber or light emitted to the optical fiber, and an optical device such as an optical transmitting / receiving module and a connector using the optical element. .
[0011]
An optical element according to the present invention is an optical element for guiding light incident from an optical fiber in a direction in which a light receiving component is arranged, and guiding light incident from a direction in which a light projecting component is arranged in the direction of the optical fiber. The optical axis of light incident from the optical fiber and the optical axis of light guided to the optical fiber are set so as to be parallel to each other on one of the element bodies made of a translucent material, The optical axis of the light incident from the direction in which the component is arranged and the optical axis of the light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are the optical axes of the light entering and exiting the optical fiber in the other of the element main bodies. A first deflecting surface for reflecting light incident from the optical fiber and guided to the light receiving component to bend the optical path by approximately 90 °; Light is incident from the direction of the optical component A second deflecting surface for reflecting the light guided to the bar and bending the optical path by approximately 90 ° is formed on the outer surface of the element body, and the first deflecting surface and the second deflecting surface are at least It is characterized in that one is constituted by a substantially curved surface or two planes which are not on the same plane. Here, the light projecting component is one or a plurality of light emitting elements or the like, but is not limited thereto. The light receiving component is one or a plurality of light receiving elements, but is not limited thereto. The first and second deflecting surfaces may be those that totally reflect incident light or those that reflect light by a mirror. The term “substantially curved surface” includes a case where the surface is curved as a whole by a polyhedron.
[0012]
According to the optical element of the present invention, the first deflecting surface formed on the outer surface of the element body reflects light guided from the optical fiber to the light receiving component to bend its optical path, An optical element configured to reflect light guided from the direction of the light projecting component and guided to the optical fiber to bend its optical path by the second deflecting surface formed on the outer surface of Since at least one of the second deflecting surfaces is a curved surface or is constituted by two planes that are not on the same plane, the first and second deflecting surfaces bend light at a large angle of approximately 90 degrees. In addition, the directions in which light is bent by the first deflecting surface and the second deflecting surface can be designed independently of each other. Therefore, the optical path can be bent at a large angle by a short distance by the first deflecting surface and the second deflecting surface, and the degree of freedom in the bending direction of the light is increased. Light can be bent only once or not at all between the end face of the element body and the optical fiber. As a result, the length of the optical element can be reduced. If the first or second deflecting surface is a curved surface, the deflecting surface can have a light condensing function, and the light use efficiency can be improved.
[0013]
In the optical element according to the embodiment of the present invention, the optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are the element main body. On the other hand, the distance between the optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged is set so as to be parallel to each other. Is embedded in the element body to make the distance between the optical axis of the light incident from the optical fiber and the optical axis of the light guided to the optical fiber wider. According to such an embodiment, it is possible to widen the interval between the optical axes on the light emitting and receiving component side only by bending or bending the core at one place to increase the interval between the cores. By reflecting the light on the second deflecting surface, the light can be largely bent at an angle of about 90 degrees to align the optical axes on the light projecting / receiving component side in parallel. Therefore, an optical element having optical axes parallel on both sides can be realized by simply bending or bending the core at one location, and the length of the optical element can be reduced.
[0014]
In the above embodiment in which the core is embedded in the element body, a part of the core may be exposed to the outer surface of the element body, and the first or second deflection surface may be formed by the exposed portion of the core. . With this configuration, the light confinement effect can be enhanced even near the first and second deflection surfaces.
[0015]
In the above embodiment in which the core is embedded in the element body, the core has a branched shape, the optical fiber for emitting light and the optical fiber for receiving light are the same optical fiber, and the core is not branched. The side end surface may be coupled to the optical fiber, and the branch end surface of the core may be opposed to the first and second deflection surfaces. According to such a configuration, transmission and reception can be configured with one optical fiber.
[0016]
According to the optical element of another embodiment of the present invention, the optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged Is set to be parallel to each other on the other side of the element body, and the optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the light guided in the direction in which the light receiving component is arranged. A light reflecting surface is provided on the outer surface of the element body so as to make the distance from the optical axis wider than the distance between the optical axis of light incident from the optical fiber and the optical axis of light guided to the optical fiber.
[0017]
According to such an embodiment, the distance between the light path on the incident side and the light path on the output side can be greatly increased in a short distance by the light reflecting surface exposed on the outer surface of the element body. The optical path can be largely bent at a short distance by the deflecting surface and can be aligned in parallel, so that a core is not required in the element main body between the first and second deflecting surfaces and the optical fiber side end surface of the element main body, Alternatively, even when a core is used, it is not necessary to bend the core, and the length of the optical element can be shortened. In this embodiment, if the light reflecting surface is formed of a substantially curved surface, the light reflecting surface can have a light collecting effect, and the light use efficiency can be improved.
[0018]
According to still another embodiment of the present invention, the optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are: The first deflection is set so as to spread on the side where the light projecting component and the light receiving component are arranged in a plane substantially perpendicular to the optical axis of light entering and exiting the optical fiber on the other side of the element body. The surface is formed so as to reflect light incident on the deflecting surface in a direction that is non-parallel to light incident on the second deflecting surface, and the second deflecting surface is incident on the deflecting surface. It is characterized in that it is formed so as to reflect light in a direction parallel to the light incident on the first deflecting surface.
[0019]
According to such an embodiment, by reflecting light on the first and second deflecting surfaces, the light can be bent at a large angle of approximately 90 degrees, and the optical axes on the light projecting / receiving component side can be non-aligned. The distance between the optical paths can be widened as parallel. Therefore, in such an embodiment, since light may travel straight in the element body, a core may be provided in the element body between the first and second deflection surfaces and the end face of the element body on the optical fiber side. In this case, it is not necessary to make the light go straight or to bend the core even when the core is used, so that the length of the optical element can be shortened.
[0020]
According to still another embodiment of the present invention, the element main body has a recess for receiving at least one of the light projecting component and the light receiving component. If a recess is provided in the element body to accommodate a light-emitting or light-receiving component, the light-emitting or light-receiving component can be retracted even if the optical element overlaps the light-emitting or light-receiving component. , It is possible to mount the light projecting component, the light receiving component, and the optical element on the same surface, and the mountability or assemblability becomes better.
[0021]
According to still another embodiment of the present invention, the deflecting surface is formed on an inner surface of a recess or a hole provided in the element body. Such an embodiment is effective particularly when a plurality of deflection surfaces are provided and all the deflection surfaces cannot be provided on the surface of the element body.
[0022]
The optical transmitting and receiving module according to the present invention includes an optical element according to the present invention, a light receiving component provided to be coupled to the first deflection surface on the other of the optical elements, and a light receiving component on the other of the optical elements. And a light projecting component provided to be coupled to the second deflecting surface.
[0023]
A connector according to the present invention includes the optical transceiver module according to the present invention, and a receptor that holds the plug at a position where the optical fiber of the plug is connected to the optical transceiver module.
[0024]
The interconnection according to the present invention includes an optical element according to the present invention, a light receiving component including a plurality of light receiving elements arranged in the other of the optical elements, and a plurality of light emitting elements arranged in the other of the optical elements. And a plurality of optical fibers arranged in one of the optical elements, for coupling with the light receiving element, and arranged in one of the optical elements, for coupling with the light projecting element. It is provided with a plurality of optical fibers.
[0025]
As a result of shortening the length of the optical element of the present invention, it is possible to reduce the size of these transmitting / receiving modules, connectors, and interconnections.
[0026]
The components of the present invention described above can be combined as much as possible.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 4 is a schematic perspective view of the optical element 20 according to one embodiment of the present invention. The optical element 20 of the present invention is formed based on an element main body made of a resin material having translucency, glass, or the like. The optical element 20 includes a lower clad 21 made of a transparent material such as a transparent resin or glass, an upper clad 26 made of a transparent material, and a core 24 formed in grooves 22 and 23 provided on the surface of the lower clad 21. 25 and an optical path conversion unit 27 made of a transparent material. In this embodiment, the lower clad 21, the upper clad 26, and the optical path changing portion 27 constitute an element body, and the cores 24 and 25 are made of a transparent material such as a transparent resin or glass having a higher refractive index than the element body. The optical path changing section 27 is formed integrally with the lower clad 21 and has deflection surfaces 28a and 28b having a substantially １ ／ spherical shape or a １ ／ aspherical surface at both ends. On the lower surface of the optical path conversion unit 27, condenser lenses 29a and 29b are provided.
[0028]
The cores 24 and 25 extend parallel to each other from the rear end surface of the lower cladding 21 toward the front, and extend so as to be bent or curved at one bending portion 36a and 36b and gradually separate from each other. Therefore, the interval between the cores 24 and 25 is wider near the front end face of the lower clad 21 than near the rear end face of the lower clad 21.
[0029]
FIG. 5 is a schematic perspective view of an optical transceiver 120 using the optical element 20. FIGS. 6A and 6B are a plan view and a front view of the optical transceiver 120, respectively. The optical transceiver 120 includes a light emitting element (light emitting component) 31 such as a light emitting diode, a light receiving element (light receiving component) 32 such as a photodiode, and the optical element 20. The light projecting element 31 and the light receiving element 32 are mounted on a circuit board (not shown) with the light emitting surface and the light receiving surface facing up, respectively. The optical element 20 is also mounted on the circuit board together with the light projecting element 31 and the light receiving element 32. Fixed to. The light projecting element 31 and the light receiving element 32 are disposed below the optical path conversion unit 27, and the optical axis of the condenser lens 29a coincides with the center of the light projecting element 31, and the optical axis of the condenser lens 29b and the light receiving element 32 It is arranged so that the center of the light receiving surface coincides. Further, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 arranged as described above are separated from each other to such an extent that no crosstalk occurs. An optical fiber 34 is optically connected to the light emitting end of the core 24, and an optical fiber 35 is optically connected to the light incident end of the core 25.
[0030]
Thus, the light emitted vertically upward from the light projecting element 31 is incident on the condenser lens 29a and is condensed toward a very small area of the deflecting surface 28a of the optical path conversion unit 27. The light is totally reflected and coupled to the light incident end of the core 24. The light propagates in the core 24, and the light emitted from the core 24 is coupled to the core of the optical fiber 34.
[0031]
The light that has entered the core 25 from the optical fiber 35 propagates through the core 25 and is emitted from the light emitting end. The light emitted from the light emitting end of the core 25 is totally reflected by the deflection surface 28b of the optical path changing unit 27, enters the condenser lens 29, and is coupled to the light receiving element 32 by the condenser lens 29a.
[0032]
Here, since the deflecting surfaces 28a and 28b totally reflect light at the interface with air, the deflecting surfaces 28a and 28b are formed at an angle larger than the interface between the cores 24 and 25 and the lower clad 21 (that is, at an angle of about 90 °). ) Light can be bent. However, a mirror may be formed on the surfaces of the deflecting surfaces 28a and 28b by depositing a metal material having high reflectance such as aluminum, and light may be reflected on the mirror surface. Since the inner surfaces of the deflecting surfaces 28a and 28b are curved like concave mirrors, the light can be reflected by the deflecting surfaces 28a and 28b and the reflected light can be collected. The optical coupling efficiency with the optical fibers 34 and 35 can be improved. When it is not necessary to converge light on the deflecting surfaces 28a and 28b, the deflecting surfaces 28a may be formed by planes that are not on the same plane.
[0033]
The optical transceiver 120 is a device that performs bidirectional communication, for example, a personal computer or a server, an HUB, a router, a printer, a scanner, a terminal adapter or other office equipment connected thereto, a television, a video, a DVD, a projector, or the like. Used inside AV equipment.
[0034]
The optical fibers 34 and 35 are usually arranged at minute intervals as an optical fiber array or the like. On the other hand, since it is necessary to prevent crosstalk between the light projecting element 31 and the light receiving element 32, the distance between the optical axes (center distance) between the light projecting element 31 and the light receiving element 32 is larger than the distance between the optical fibers 34. . Therefore, in this embodiment, the distance between the optical axes is increased on the light emitting element 31 and the light receiving element 32 sides by bending the cores 24 and 25. However, since the optical axes expanded by the cores 24 and 25 are not returned by the cores 24 and 25 but are returned parallel to each other when the optical axes are bent by the deflecting surfaces 28a and 28b, the optical axes are short. Can be returned to parallel. Therefore, only one bent portion 36a, 36b of each of the cores 24, 25 is required, and the length of the optical element in the depth direction can be reduced.
[0035]
Further, in the optical element 20, the optical axis on the light emitting element 31 side and the optical axis on the light receiving element 32 side are vertically bent from the horizontal direction toward the back side of the optical element 20 by the deflection surfaces 28a and 28b. Therefore, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 can be mounted on a surface (for example, a circuit board or the like) on which the optical element 20 is arranged, and the mounting of the light projecting element 31 and the light receiving element 32 is facilitated. The transceiver 120 is easily assembled. Moreover, since the deflecting surfaces 28a and 28b have both the function of bending the optical axis downward and the function of returning the optical axis to parallel, the depth of the optical element 20 can be shortened to further reduce the size.
[0036]
When the optical element 20 is connected to the light projecting element 31 or the light receiving element 32 on the side surface of the optical element 20, the height must be adjusted. However, as in the present invention, the light projecting element 31 is oriented with the optical axis directed vertically. If the light receiving element 32 and the light receiving element 32 are arranged on a circuit board or the like, there is no need to perform complicated height adjustment. Further, since the light projecting element 31 and the light receiving element 32 can be directly and securely fixed to the substrate, the light projecting element 31 and the light receiving element are less likely to come off or shift during use of the optical transceiver 120, and the optical element 20 and the light projecting element It is possible to suppress a failure of the optical transceiver 120 caused by a positional shift between the light receiving elements and the light receiving elements (a shift of the optical axis).
[0037]
Further, in the optical element 20, since the lower clad 21 and the optical path changing portion 27 can be integrally molded as a resin molded product, the degree of freedom of the shape is increased, and the deflection surfaces 28a and 28b can be formed into free curved surfaces. Can be. Further, by providing the cores 24 and 25 in the grooves 22 and 23 formed on the upper surface of the lower clad 21, the alignment between the cores 24 and 25 and the deflection surfaces 28a and 28b becomes unnecessary.
[0038]
(Second embodiment)
7 and 8 are a schematic perspective view and a schematic exploded perspective view of an optical element 30 according to another embodiment of the present invention. The optical element 30 of the present invention includes a waveguide 43 which is a molded product of a light-transmitting substance such as resin or glass, and a core formed inside grooves 22 and 23 provided on the surface of the lower clad 21 of the waveguide 43. 24, 25 and an upper clad 26 covering the cores 24, 25 from above. The cores 24 and 25 are formed of a transparent material such as resin or glass having a higher refractive index than the lower cladding 21 of the waveguide 43. The upper clad 26 may be made of the same material as the lower clad 21 of the waveguide 43 or may be made of a different material from the lower clad 21. However, the upper clad 26 has a refractive index higher than that of the cores 24 and 25. Made of small transparent material.
[0039]
The waveguide 43 can be virtually divided by the dashed line in FIG. That is, the waveguide 43 is composed of the lower clad 21 having the grooves 22 and 23 formed on the surface, and the two optical path changing parts 37a and 37b. The light path conversion section 37a has a light reflecting surface 38a for bending the optical axis by approximately 90 degrees by light reflection and widening the interval between the light paths on the light emitting and receiving element side, and projecting and receiving light by bending the optical axis substantially 90 degrees by light reflection. On the element side, a deflecting surface 39a for aligning the optical axis in parallel and a light projecting element mounting portion (retracted portion) 41 are formed. The light path conversion unit 37b has a light reflecting surface 38b for bending the optical axis by approximately 90 degrees by light reflection to widen the distance between the light paths on the light emitting and receiving element side, and projecting and receiving light by bending the optical axis substantially 90 degrees by light reflection. A deflecting surface 39b for aligning the optical axis in parallel on the element side, and a light receiving element mounting portion (retracted portion) 42 are formed. The waveguide 43 may be formed by integrally molding the lower clad 21, the optical path changing part 37a, and the optical path changing part 37b, or may be manufactured separately and bonded and integrated. good. Alternatively, the lower clad 21 and the integrated optical path converters 37a and 37b may be separately manufactured and bonded and integrated. The surfaces of the light reflecting surfaces 38a and 38b and the deflecting surfaces 39a and 39b may be mirrors on which a material having high reflectivity such as aluminum is deposited.
[0040]
FIG. 9 is a schematic perspective view of an optical transceiver 130 using the optical element 30 of the present invention. FIGS. 10A and 10B are a plan view and a front view of the optical transceiver 130 of FIG. In this optical transceiver 130, an optical element 30, a light projecting element 31, and a light receiving element 32 are mounted on a circuit board, and an optical fiber 34 is optically connected to an end face of a core 24 of the optical element 30; Is optically connected to an optical fiber 35. The light projecting element 31 is housed in the light emitting element mounting section 41, and the light receiving element 32 is housed in the light receiving element mounting section 42.
[0041]
The optical transceiver 130 is a device that performs bidirectional communication, for example, a personal computer or a server, an office device such as a HUB, a router, a printer, a scanner, or a terminal adapter connected thereto, a television, a video, a DVD, or a projector. Used inside AV equipment.
[0042]
9 and 10, the state of light propagation inside the optical element 30 is indicated by a thick solid line arrow. The light (signal) emitted upward from the light projecting element 31 enters the optical path conversion unit 37a, is totally reflected by the deflecting surface 39a, changes the optical path in the horizontal direction by about 90 °, and then the light reflecting surface The light is totally reflected at 38a, and the optical path is changed by about 90 ° in the horizontal plane. The light enters the core 24, propagates inside, and enters the optical fiber 34 connected to an external device or network.
[0043]
The light (signal) propagating inside the optical fiber 35 connected to an external device or network enters the core 25, propagates inside the core 25, and enters the optical path changing unit 37b. The light that has entered the optical path conversion unit 37b is first reflected by the light reflecting surface 38b to convert the optical path in the horizontal plane by about 90 °, and then reflected by the deflecting surface 39b to convert the optical path downward by about 90 °. Then, the light is made incident on the light receiving element 32 provided thereunder.
[0044]
In such an optical transceiver 130, in order to prevent crosstalk, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 must be arranged at a certain distance, but the optical element 30 according to the present invention has light reflecting surfaces 38a and 38b. Since the optical path can be largely changed by the deflecting surfaces 39a and 39b, the distance between the cores of the optical fibers 34 and 35 is narrower than the distance between the light projecting element 31 and the light receiving element 32. Optical ferrules and optical fiber arrays can be used.
[0045]
Further, the width of the optical element 30 of the present invention is determined by the distance between the light projecting element 31 and the light receiving element 32 arranged on the circuit board, but the optical element 30 of the present invention has the light reflecting surfaces 38a, 38b and the deflecting surface 39a. , 39b can greatly bend the optical path, and it is not necessary to bend the cores 24, 25, so that the depth of the optical element 30 can be shortened. Therefore, a small optical transceiver 130 can be obtained.
[0046]
Further, if the optical transceiver 130 of the present invention is used, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 can be directly mounted on the circuit board, so that the optical element 30, the light projecting element 31, and the light receiving element 32 do not need to be aligned in the height direction. The manufacturing process can be simplified. Further, if the light emitting element 31 and the light receiving element 32 are directly mounted on the circuit board, electrical wiring to the light emitting element 31 and the light receiving element 32 can be simplified. Since the light projecting element 31 and the light receiving element 32 mounted on the circuit board are covered with the optical element 30 from above, dust or the like may adhere to the light emitting surface of the light projecting element 31 or the light receiving surface of the light receiving element 32 and may be damaged. There is no danger of failure and failure is unlikely to occur.
[0047]
Also in this embodiment, the light reflecting surfaces 38a and 38b and the deflecting surfaces 39a and 39b may be planes inclined in diagonal directions.
[0048]
(Third embodiment)
FIG. 11 is a schematic perspective view of an optical transceiver 140 using an optical element 40 according to still another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a right side view of the optical transceiver 140. The optical element 40 of the present embodiment includes a lower clad 21 having V grooves 44 and 45 formed on the surface thereof, an optical path changing part 37a having a light projecting element mounting part 41, a deflecting surface 39a, and a light reflecting surface 38a. It comprises a light receiving element mounting part 42, an optical path changing part 37b on which a deflecting surface 39b and a light reflecting surface 38b are formed. The light reflecting surfaces 38a and 38b and the deflecting surfaces 39a and 39b may be mirrors by depositing a material having a high reflectance such as aluminum.
[0049]
The optical fibers 34, 35 are placed on the V-grooves 44, 45 of the lower clad 21 and the end faces of the optical fibers 34, 35 are pressed against the optical path changing parts 37a and 37b, respectively. The optical fibers 34 and 35 and the optical path changing parts 37a and 37b can be optically connected by being positioned by 44 and 45. The optical fibers 34 and 35 placed on the V-grooves 44 and 45 may be fixed to the optical element 40 by, for example, dropping and curing an adhesive from above.
[0050]
The light (signal) emitted from the light projecting element 31 enters the optical path conversion unit 37a, where the optical path is converted by about 90 ° on the deflecting surface 39a, and then the optical path is also converted by about 90 ° on the light reflecting surface 38a. Incident on an optical fiber 34 connected to an external device or network.
[0051]
Further, light (signal) propagating in the optical fiber 35 from an external device or network enters the optical path conversion unit 37b, and is first reflected by the light reflection surface 38b to convert the optical path by about 90 °. The light is reflected by the deflecting surface 39b to change the optical path by about 90 °, and is incident on the light receiving element 32 provided below.
[0052]
As in the optical element 40 of the present embodiment, a V-groove 44 that can automatically align and optically connect the optical element 40 and the optical fibers 34 and 35 just by placing the optical fibers 34 and 35 thereon, By forming the 45, even when the optical fibers 34 and 35 that are separated one by one are used, the attachment can be easily performed.
[0053]
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a schematic perspective view of an optical element 46 according to still another embodiment of the present invention, and FIGS. 14A and 14B are a plan view and a front view of an optical transceiver 146 using the optical element 46. In this embodiment, the bent cores 24 and 25 are embedded in the waveguide 43 from the optical fiber connection side end surface of the waveguide 43 to the light emitting element mounting portion 41 or the light receiving element mounting portion 42. The cores 24 and 25 are bent at approximately 90 degrees in the horizontal and vertical directions at the positions of the light reflecting surfaces 38a and 38b and the deflecting surfaces 39a and 39b, respectively. , 38b and the deflecting surfaces 39a, 39b, and constitute a part of the light reflecting surfaces 38a, 38b and the deflecting surfaces 39a, 39b.
[0054]
Thus, as shown in FIGS. 14A and 14B, the light emitted upward from the light projecting element 31 is incident on the end face of the core 24 by the optical path conversion unit 37a, and propagates upward in the core 24. The light path is totally reflected at the corner portion (deflection surface 39a) of the core 24 and the optical path is changed by about 90 ° in the horizontal direction. The light is converted by about 90 °, propagates inside the core 24, and enters the optical fiber 34.
[0055]
Light that has propagated inside the optical fiber 35 enters the core 25 and propagates inside the core 25. When the light propagating in the core 25 enters the optical path conversion unit 37b, it is reflected at the corner of the core 25 (the light reflecting surface 38b) to change the optical path by about 90 ° in the horizontal plane. The light is reflected by the (deflecting surface 39b), the optical path is changed downward by about 90 °, emitted from the lower surface of the core 25 and received by the light receiving element 32.
[0056]
In such an optical transceiver 146, light can be propagated while being confined in the cores 24 and 25, so that light leakage can be reduced and the light between the light projecting element 31 and the light receiving element 32 and the optical fibers 34 and 35 can be reduced. Light coupling efficiency can be increased.
[0057]
Note that a core continuous from end to end as described in this embodiment can be used in an optical element other than such a structure. In particular, it can be used in the embodiment of FIG.
[0058]
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a schematic perspective view of an optical element 50 according to still another embodiment of the present invention. The optical element 50 of the present embodiment includes a waveguide 53, cores 24 and 25 formed inside the grooves 22 and 23 on the surface of the waveguide 53, and an upper clad 26 that covers the upper surfaces of the cores 24 and 25. Have been.
[0059]
The waveguide 53 includes a lower clad 21 having grooves 22 and 23 formed on the surface thereof, an optical path changing portion 47a having a spherical or aspherical deflecting surface 48a and a light projecting element mounting surface 51 formed thereon, a deflecting surface 48b, The light receiving element mounting surface 52 is formed with an optical path changing portion 47b. The deflecting surfaces 48a and 48b are a part of a spherical surface or the like having a center or a focus inside the optical path changing parts 47a and 47b. The surfaces of the deflecting surfaces 48a and 48b may be mirrors by depositing a material having high reflectance such as aluminum.
[0060]
FIG. 16 is a schematic perspective view of an optical transceiver 150 using the optical element 50, and arrows indicated by thick solid lines indicate how light propagates inside the optical element 50. The optical transceiver 150 optically connects the optical fibers 34 and 35 to the end faces of the core 24 and the core 25 of the optical element 50 mounted on the circuit board, and connects the optical fibers 34 and 35 to the light emitting element mounting surface 51 and the light receiving element mounting surface 52. The light emitting element 31 and the light receiving element 32 are provided.
[0061]
The light emitted from the light projecting element 31 is obliquely incident on the light path conversion unit 47a from the light projecting element mounting surface 51, is totally reflected by the deflecting surface 48a (the optical path is bent by approximately 90 ° in the inclined plane). .) The light enters the core 24, propagates inside the core 24, and enters the optical fiber 34 connected to an external device or network.
[0062]
Light incident on the core 25 from the optical fiber 35 connected to an external device or a network propagates through the core 25 and is incident on the optical path conversion unit 47b, and is totally reflected obliquely on the deflection surface 48b. (The optical path can be bent approximately 90 ° in the inclined plane.) The light enters the light receiving element 32.
[0063]
In the optical element 50 of the present embodiment, the pair of deflecting surfaces 48a and 48b has a function of expanding the interval between the optical axes on the light emitting and receiving element side and a function of bending the optical axis downward by about 90 degrees on the light emitting and receiving element side. Moreover, since the light can be bent at a large angle by reflection, it is not necessary to bend the cores 24 and 25, the depth of the optical element 20 can be shortened, and a small-sized optical transceiver 140 can be obtained.
[0064]
In the optical element 50 of the present embodiment, the light emitting surface of the light emitting element 31 and the light receiving surface of the light receiving element 32 are closed by the light emitting element mounting surface 51 and the light receiving element mounting surface 52. There is no possibility that dust adheres or is scratched on the light emitting surface or the light receiving surface of the light receiving element 32.
[0065]
It is preferable to form a slope on the surface of the circuit board for mounting the light projecting element 31 and the light receiving element 32 and electrically connecting to the circuit board. The light projecting element 31 and the light receiving element 32 are fixed to the slope. Then, it is not necessary to directly adhere to the optical element 50. In addition, if a space is provided at a predetermined position on the circuit board so that the light emitting element 31 and the light receiving element 32 can be disposed, the plane light emitting element mounting surface 51 and the light receiving element mounting plane 51 as shown in FIG. The surface 52 may not be provided. Alternatively, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 may be mounted on a film substrate.
[0066]
Also in this embodiment, when it is not necessary to provide the deflecting surfaces 48a and 48b with a light collecting function, the deflecting surfaces 48a and 48b may be formed as flat surfaces, respectively. Further, the light may be emitted directly from the optical fiber 35 to the deflection surface 48b without using the cores 24 and 25, and the light reflected by the deflection surface 48a may be directly incident on the optical fiber 34.
[0067]
(Sixth embodiment)
FIG. 17 is a schematic perspective view of an optical transceiver 160 using an optical element 60 according to still another embodiment of the present invention. The optical element 60 of the present embodiment has a lower clad 21 made of a transparent material such as a transparent resin or glass and a refractive index higher than that of the lower clad 21 formed inside a groove provided on the surface of the lower clad 21. A Y-shaped core 64 made of a transparent material such as resin or glass, an upper clad 26 made of a transparent material such as a transparent resin or glass having a smaller refractive index than the core 64, and a substantially 1/8 spherical or substantially spherical shape at both ends. The optical path conversion unit 27 includes １ ／ aspherical deflecting surfaces 28a and 28b and condensing lenses 29a and 29b on the lower surface. However, also in this embodiment, the deflection surfaces 28a and 28b may be formed by planes that are not on the same plane.
[0068]
The core 64 includes a non-branch core 64a and branch cores 64b and 64c. A filter 65 that transmits light of wavelength λ1 emitted from the light projecting element 31 and reflects light of other wavelengths is provided in the branch core 64b near the branch portion of the core 64. The surfaces of the deflecting surfaces 28a and 28b may be mirrors on which a substance having a high reflectance such as aluminum is deposited.
[0069]
In the optical transceiver 160, the light projecting element 31 and the light receiving element 32 are disposed below the condenser lenses 29a and 29b of the optical element 60, and the end faces of the branch cores 64b and 64c face the deflecting faces 28a and 28b, respectively. One optical fiber 34 is connected to the end face of the non-branching core 64a.
[0070]
The light of wavelength λ1 emitted from the light projecting element 31 is condensed by the condenser lens 29a, is reflected by the deflection surface 28a of the optical path conversion unit 27, and is coupled to the end surface of the branch core 64b. This light propagates through the branch core 64b, passes through the filter 65, propagates through the non-branch core 64a, and is coupled to the optical fiber 34.
[0071]
The light of wavelength λ2 (≠ λ1) emitted from the optical fiber 34 propagates through the non-branching core 64a and reaches the branching portion. However, when the light enters the branching core 64b, the light is reflected by the filter 65. Eventually, the light propagates only to the branch core 64c, enters the optical path conversion unit 27 from the light emitting end, is reflected by the deflecting surface 28b, is collected by the condenser lens 29b, and enters the light receiving element 32. Therefore, if such an optical transceiver 160 is used, full-duplex two-way communication can be performed by one optical fiber.
[0072]
When the filter 65 is provided in the branch core 64b as shown in FIG. 17, full-duplex two-way communication can be performed without having to adjust transmission and reception timing in a time-division manner. On the other hand, when performing half-duplex two-way communication in which a transmission signal and a reception signal are transmitted in a time-division manner (alternately at fixed time intervals), the filter 65 as described above can be omitted.
[0073]
(Seventh embodiment)
FIG. 18 is a schematic perspective view of an optical transceiver 170 using an optical element 70 according to still another embodiment of the present invention. In the optical element 70 of the present embodiment, the core 24 is formed inside a groove provided on the surface of the lower clad 21 made of a transparent material such as a transparent resin or glass. Is also formed of a transparent material having a high refractive index, such as a transparent resin or glass, and is bent at one place. The upper surfaces of the core 24 and the lower cladding 21 are covered with the upper cladding 26 via a separation layer 71 having a lower refractive index than the core 24. In a groove formed on the lower surface of the upper clad 26, a core 25 made of a transparent material such as a transparent resin or glass having a relatively high refractive index as the core 24 is embedded, and the core 25 is bent at one place. I have. The optical path conversion units 27a and 27b include spherical or aspherical deflecting surfaces 28a and 28b and condensing lenses 29a and 29b, respectively, and are formed stepwise. The lower cladding 21, the separation layer 71 and the upper cladding 26 layer may be formed of the same material or different materials, but are formed of a material having a smaller refractive index than the cores 24 and 25. The surfaces of the deflecting surfaces 28a and 28b may be mirrors on which a substance having a high reflectance such as aluminum is deposited.
[0074]
The optical transceiver 170 has a light projecting element 31 and a light receiving element 32 disposed below the condenser lenses 29a and 29b of the optical element 70, and makes the end face of the core 24 face the deflecting surface 28a and deflects the end face of the core 25. The optical fiber 34 is disposed so as to face the surface 28b, and the end face of one optical fiber 34 faces the end faces of the core 24 and the core 25. As shown in FIG. 18, of the end faces of the cores 24 and 25, the connection side to the optical fiber 34 is vertically overlapped.
[0075]
The light emitted from the light projecting element 31 is condensed by the condenser lens 29a, reflected by the deflection surface 28a of the optical path conversion unit 27, and coupled to the end face of the core 24. The light propagating in the core 24 and emitted from the light emitting end is coupled to the core of the optical fiber 34.
[0076]
The light emitted from the optical fiber 34 propagates through the inside of the core 25, is emitted from the end face of the core 25, is reflected by the deflection surface 28b of the optical path conversion unit 27b, and is further focused by the focusing lens 29b. Then, the light enters the light receiving element 32.
[0077]
FIG. 19 shows a modified example of the optical transceiver of the above embodiment, in which two cores 24 and 25 bent at one place are formed in a groove formed on the upper surface of the lower clad 21, and two cores 24 and 25 are formed. , 25 are arranged side by side. The end face of the core 24 faces the deflection surface 28a of the optical path conversion unit 27, the end face of the core 25 faces the deflection face 28b, and the end faces of the cores 24 and 25 face the end face of one optical fiber 34.
[0078]
(Eighth embodiment)
FIG. 20 is a schematic exploded perspective view of an optical transceiver (interconnection) 180 having an interconnection structure using an optical element 80 according to still another embodiment of the present invention. The optical element 80 of the present embodiment includes a waveguide 72, a plurality of cores 24a, 24b, 24c, 24d, a plurality of cores 25a, 25b, 25c, 25d, and an upper clad 26. The waveguide 72 includes a lower cladding 21 having grooves for forming the cores 24a to 24d and the cores 25a to 25d, a deflecting surface 81, a plurality of light reflecting surfaces 85, 86, 87, 88, and a light projecting element mounting portion. The optical path conversion unit 73 includes the light path conversion unit 73, and the light path conversion unit 74 includes the plurality of light reflection surfaces 91, 92, 93, 94, the deflection surface 95, and the light receiving element mounting unit 42.
[0079]
The light reflecting surfaces 85 and 91 are formed on the outer surface on the front side of the light path changing portions 73 and 74, and the light reflecting surfaces 86 to 88 and 92 to 94 are formed of through holes formed in the light path changing portions 73 and 74 in the vertical direction. It is formed on the inner wall surface. The deflecting surfaces 81 and 95 are formed to be long in the front-rear direction on the upper side surfaces of the optical path changing parts 73 and 74. The surfaces of the light reflecting surfaces 85 to 88 and 91 to 94 and the deflecting surfaces 81 and 95 may be formed by mirrors on which a substance having high reflectivity such as aluminum is deposited.
[0080]
On the circuit board below the light emitting element mounting part 41 and the light receiving element mounting part 42, a plurality of light emitting elements 31a to 31d (light emitting elements 31b to 31d are not shown) are arranged in the front-rear direction and bonded and integrated. A light emitting element array 75 and a light receiving element array 76 in which a plurality of light receiving elements 32a to 32d are arranged in the front-rear direction and bonded and integrated are provided. An optical fiber array 77 in which a plurality of optical fibers 77a to 77d are arranged and integrated is optically connected to the cores 24a to 24d. An optical fiber array 78 in which a plurality of optical fibers 78a to 78d are arranged and integrated is optically connected to the cores 25a to 25d.
[0081]
The light emitted from the light projecting element 31a is reflected by the deflecting surface 81 of the optical path changing unit 73, further reflected by the light reflecting surface 85, enters the core 24d, and propagates in the core 24d. Light emitted from the light emitting end of the core 24d is coupled to the core of the optical fiber 77d. Similarly, the light emitted from the light projecting elements 31b to 31d is reflected by the deflecting surface 81 of the optical path changing unit 73, further reflected by the light reflecting surfaces 86, 87, and 88, and enters the cores 24c, 24b, and 24a, respectively. And propagates through the cores 24c, 24b, 24a. Light emitted from the light emitting ends of the cores 24c, 24b, 24a is coupled to the cores of the optical fibers 77c, 77b, 77a.
[0082]
Light incident on the core 25a from the optical fiber 78a propagates in the core 25a, is reflected on the light reflecting surface 91, then is reflected on the deflecting surface 95, and is incident on the light receiving element 32a. Similarly, light incident on the cores 25b, 25c, and 25d from the optical fibers 78b, 78c, and 78d propagates in the cores 25b, 25c, and 25d, is reflected by the light reflecting surfaces 92, 93, and 94, and then is deflected. The light is reflected at 95 and enters the light receiving elements 32b, 32c, and 32d.
[0083]
The distance between the adjacent light emitting elements 31a to 31d and the light receiving elements 32a to 32d constituting the light emitting element array 75 and the light receiving element array 76 is determined by the distance between the adjacent optical fibers 77a to 77d and 78a to 78d of the optical fiber arrays 77 and 78. Although the distance is different from that of the optical element 80 of this embodiment, the optical transceiver 180 can be configured by using the light emitting element array 75, the light receiving element array 76, and the optical fiber arrays 77 and 78.
[0084]
(Ninth embodiment)
FIG. 21 is a schematic perspective view of an optical transceiver (interconnection) having an interconnection structure according to still another embodiment of the present invention. The optical element 90 used in the present embodiment includes a waveguide 103, a plurality of cores 24a, 24b, 24c, 24d, a plurality of cores 25a, 25b, 25c, 25d, and a plurality of cores 88a, 88b, 88c. , 88d, a plurality of cores 99a, 99b, 99c, 99d and upper claddings 26a, 26b, 26c.
[0085]
The waveguide 103 includes the lower clad 21, an optical path conversion unit 101, and an optical path conversion unit 102. On the surface of the lower cladding 21, grooves for forming the cores 24a to 24d and the cores 25a to 25d are formed. The optical path conversion unit 101 has a deflecting surface 39a, a plurality of light reflecting surfaces 85, 86, 87, and 88, a light projecting element mounting unit 41, and grooves for forming cores 88a to 88d therein. Have been. The optical path changing unit 102 has a plurality of light reflecting surfaces 91, 92, 93, 94, a deflecting surface 39b, a light receiving element mounting unit 42, and grooves for forming cores 99a to 99d therein. I have. The surfaces of the light reflecting surfaces 85 to 88, the light reflecting surfaces 91 to 94, and the deflecting surfaces 39a and 39b may be formed by mirrors on which a substance having high reflectivity such as aluminum is deposited.
[0086]
On the circuit board below the light emitting element mounting portion 41 and the light receiving element mounting portion 42 of the optical element 90, a plurality of light emitting elements 31a to 31d (light emitting elements 31b to 31d are not shown) are arranged in the front-rear direction. An adhesively integrated light emitting element array 75 and a plurality of light receiving elements 32a to 31d are arranged in the front-rear direction and an adhesively integrated light receiving element array 76 is provided, and the cores 24a to 24d and the cores 25a to 25d are exposed. An optical fiber or an optical fiber array (not shown) is optically connected to one end face.
[0087]
The light emitted from the light projecting element 31a is totally reflected by the deflecting surface 39a of the optical path changing unit 101, enters the core 88a, propagates inside the core 88a, is further totally reflected by the light reflecting surface 85, and enters the core 24d. Then, the light propagates through the core 24d. The light emitted from the light emitting end of the core 24d is coupled to the core of the optical fiber facing the core. Similarly, light emitted from the light projecting elements 31b, 31c, and 31d is totally reflected by the deflection surface 39a of the optical path conversion unit 101, enters the cores 88b, 88c, and 88d, propagates through the inside thereof, and The light is totally reflected at 86, 87, and 88, enters the cores 24c, 24b, and 24a, and propagates inside. The light emitted from the light emitting ends of the cores 24c, 24b, 24a is coupled to opposing cores of optical fibers (not shown).
[0088]
Light emitted from an optical fiber (not shown) and incident on the core 25a facing the end face of the optical fiber propagates inside the core 25a, is totally reflected by the light reflecting surface 91, and enters the core 99a. Propagate inside. The light emitted from the core 99a is totally reflected by the deflection surface 39b and enters the light receiving element 32a. Similarly, light incident from the end faces of the cores 25b, 25c, and 25d propagates in the cores 25b, 25c, and 25d, is totally reflected by the light reflecting surfaces 92, 93, and 94, and is incident on the end faces of the cores 99b, 99c, and 99d. The light enters and exits from the other end face of the cores 99b, 99c, 99d to the deflection surface 39b. The light totally reflected by the deflecting surface 39b is incident on the light receiving surfaces of the light receiving elements 32b and 32c 32d arranged thereunder.
[0089]
Since the optical element 90 of the present embodiment includes the cores 88a to 88d, the light emitted from each of the light projecting elements 31a to 31d is mixed and noise is less likely to be generated. Further, since the cores 99a to 99d are provided, light incident on the light receiving elements 32a to 32d is mixed, and noise is less likely to be generated.
[0090]
As a modification of this embodiment, the core may be formed continuously from the end face facing each optical fiber to a position facing the light emitting elements 31a to 31d or the light receiving elements 32a to 32d. That is, the core as described in the embodiment of FIG. 13 may be used.
[0091]
(Tenth embodiment)
FIGS. 22A and 22B are a plan view and a front view of an optical transceiver (interconnection) having an interconnection structure according to still another embodiment of the present invention, in which optical fibers are omitted. The optical element 100 used in this optical transceiver has substantially the same structure as the optical element 90 shown in FIG. 21, but differs in the structure of the light reflecting surface. In this embodiment, the light reflecting surfaces 85 to 88 and the light reflecting surfaces 91 to 94 are all formed so as to be adjacent to each other along the diagonal direction. For example, as shown in FIG. 22A, the light reflecting surfaces 85 to 88 and the light reflecting surfaces 85 to 88 along the diagonal inner wall surfaces of the triangular prism-shaped through holes 82 and 96 penetrated in the optical path changing parts 73 and 74 in the vertical direction. The light reflecting surfaces 91 to 94 may be formed, or the light reflecting surfaces 85 to 88 and the light reflecting surfaces 91 to 94 may be formed on the outer surfaces of the light path changing parts 73 and 74 along diagonal directions.
[0092]
In this embodiment, the combination of each of the light projecting elements 31a to 31d and the cores 24a to 24d is opposite to the embodiment of FIG. 21, and the combination of the cores 25a to 25d and the light receiving elements 32a to 32d is also the same as that of the embodiment of FIG. Is reversed. That is, the light emitted from the light projecting element 31a is totally reflected by the deflecting surface 39a of the optical path changing unit 101, enters the core 88a and propagates inside the core 88a, and is further totally reflected by the light reflecting surface 85 to form the core 24a. And propagates through the core 24a. The light emitted from the light emitting end of the core 24a is coupled to the core of the optical fiber facing the core. Similarly, light emitted from the light projecting elements 31b, 31c, and 31d is totally reflected by the deflection surface 39a of the optical path conversion unit 101, enters the cores 88b, 88c, and 88d, propagates through the inside thereof, and The light is totally reflected by 86, 87, and 88, enters the cores 24b, 24c, and 24d, respectively, and propagates therein. Light emitted from the light emitting ends of the cores 24b, 24c, and 24d is coupled to the cores of the optical fibers facing each other.
[0093]
Light emitted from the optical fiber and incident on the core 25a facing the end face of the optical fiber propagates inside the core 25a, is totally reflected by the light reflecting surface 94, enters the core 99d and propagates inside the core 99d. I do. The light emitted from the core 99d is totally reflected by the deflection surface 39b and enters the light receiving element 32d. Similarly, light incident from the end faces of the cores 25b, 25c, and 25d propagates in the cores 25b, 25c, and 25d, is totally reflected by the light reflecting surfaces 93, 92, and 91, and is reflected on the end faces of the cores 99c, 99b, and 99a. The light enters and exits from the other end face of the cores 99c, 99b, 99a to the deflection surface 39b. The light totally reflected by the deflecting surface 39b enters the light receiving surfaces of the light receiving elements 32c, 32b, and 32a disposed thereunder.
[0094]
According to such an embodiment, since the optical path lengths of the respective optical paths from the light projecting elements 31a to 31d to the cores 24a to 24d can be made substantially equal, the level of the light emitted from each of the cores 24a to 24d is made equal. can do. Further, since the optical path lengths of the respective optical paths from the cores 25a to 25d to the light receiving elements 32d to 32a can be made substantially equal, the light receiving levels of the light incident on the light receiving elements 32a to 32d can be made equal.
[0095]
(Eleventh embodiment)
FIG. 23 is a schematic perspective view of the connector 145 obtained by bonding and integrating the optical element 20 and the socket 141 described in the first embodiment. The socket 141 is provided with an insertion hole 142 penetrating from one side surface to the side surface facing the other, and is different from the surface where the end faces of the cores 24 and 25 facing the optical fibers 34 and 35 of the optical element 20 are exposed. The surface on which the entrance 142 is formed is bonded.
[0096]
The optical ferrule 144 shown in FIG. 24 has a configuration in which the end faces of the optical fibers 34 and 35 are fixed by plugs 143, and the end faces of the optical fibers 34 and 35 are exposed from the tips. When the optical ferrule 144 is inserted into the insertion port 142 of the connector 145, the claws 147 are caught and the optical fibers 34, 35 and the cores 24, 25 of the optical element 20 are optically connected to each other inside the socket 141. The plug 143 is fixed.
[0097]
Note that the optical element to be integrated with the socket 141 may be an optical element other than that shown in the first embodiment.
[0098]
【The invention's effect】
According to the present invention, as is apparent from the above embodiment, the length of an optical element used for an optical transceiver or the like can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an optical transceiver disclosed in Non-Patent Document 1.
FIG. 2 is an enlarged rear view of the optical transceiver of FIG. 1;
3 (a) and 3 (b) are explanatory diagrams of the operation of the optical transceiver of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic perspective view of an optical element according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic perspective view of an optical transceiver using the optical element shown in FIG.
FIGS. 6A and 6B are a plan view and a front view of the optical transceiver of FIG.
FIG. 7 is a schematic perspective view of an optical element according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic exploded perspective view of the optical element shown in FIG.
9 is a schematic perspective view of an optical transceiver using the optical element shown in FIG.
10A and 10B are a plan view and a front view of the optical transceiver shown in FIG.
FIG. 11 is a schematic perspective view of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a right side view of the optical transceiver shown in FIG. 11;
FIG. 13 is a schematic perspective view of an optical element according to still another embodiment of the present invention.
14A and 14B are a schematic plan view and a schematic front view of an optical transceiver using the optical element shown in FIG.
FIG. 15 is a schematic perspective view of an optical element according to still another embodiment of the present invention.
16 is a schematic perspective view of an optical transceiver using the optical element shown in FIG.
FIG. 17 is a schematic perspective view of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic perspective view of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic perspective view of an optical transceiver that is a modification of the above embodiment.
FIG. 20 is a schematic perspective view of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic perspective view of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIGS. 22 (a) and 22 (b) are a schematic plan view and a schematic front view, partially omitted, of an optical transceiver using an optical element according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a schematic perspective view of a connector using the optical element of the present invention.
24 is a schematic perspective view of the connector and the optical ferrule of FIG.
[Explanation of symbols]
20 Optical elements
21 Lower cladding
24 core
25 core
26 Upper cladding
27 Optical path conversion unit
28a, 28b deflection surface
29a, 29b condenser lens
30 optical elements
37a, 37b Optical path conversion unit
38a, 38b Light reflecting surface
39a, 39b deflection surface
41 Light emitting element mounting part
42 Light receiving element mounting part
50 optical elements
47a, 47b optical path conversion unit
48a, 48b deflection surface
51 Projector mounting part
52 Light receiving element mounting part

Claims (14)

光ファイバから入射した光を受光用部品の配置される方向へ導き、投光用部品の配置される方向から入射した光を光ファイバの方向へ導くための光学素子であって、
光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸は、透光性材料からなる素子本体の一方において、互いに平行となるように設定され、
前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、前記光ファイバに入出射する光の光軸に対して垂直な平面内にほぼ位置するように設定され、
光ファイバから入射して受光用部品へ導かれる光を反射させてその光路をほぼ９０°曲げるための第１の偏向面と、投光用部品の方向から入射して光ファイバへ導かれる光を反射させてその光路をほぼ９０°曲げるための第２の偏向面とが前記素子本体の外面に形成され、
前記第１の偏向面と前記第２の偏向面は、少なくとも一方が実質的に湾曲した面、又は、同一平面上にない２平面によって構成されていることを特徴とする光学素子。An optical element for guiding light incident from the optical fiber in a direction in which the light receiving component is arranged, and guiding light incident from the direction in which the light projecting component is arranged in the direction of the optical fiber,
The optical axis of the light incident from the optical fiber and the optical axis of the light guided to the optical fiber are set so as to be parallel to each other in one of the element bodies made of a translucent material,
The optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged enter and exit the optical fiber at the other side of the element body. It is set to be located almost in a plane perpendicular to the optical axis of light,
A first deflecting surface for reflecting light incident from the optical fiber and guided to the light receiving component and bending the optical path by approximately 90 °, and light incident from the direction of the light projecting component and guided to the optical fiber. A second deflecting surface for reflecting and bending the optical path by approximately 90 ° is formed on the outer surface of the element body;
An optical element, wherein at least one of the first deflecting surface and the second deflecting surface is formed by a substantially curved surface or two planes that are not on the same plane. 前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、互いに平行となるように設定され、
前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸との間隔を、光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸との間隔よりも広くするための導光用コアを前記素子本体内に埋め込んでいることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。The optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are set to be parallel to each other on the other side of the element body. And
The distance between the optical axis of the light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of the light guided in the direction in which the light receiving component is arranged is defined as the optical axis of the light incident from the optical fiber. The optical element according to claim 1, wherein a light guiding core for widening a distance from an optical axis of light guided to a fiber is embedded in the element body. 前記コアは、内部を通過する光の光軸に沿って１箇所で湾曲又は屈曲していることを特徴とする、請求項２に記載の光学素子。The optical element according to claim 2, wherein the core is curved or bent at one position along an optical axis of light passing through the core. 前記コアの一部を素子本体の外面に露出させ、当該コアの露出部分によって前記第１又は第２の偏向面を形成したことを特徴とする、請求項２に記載の光学素子。The optical element according to claim 2, wherein a part of the core is exposed to an outer surface of the element body, and the first or second deflection surface is formed by the exposed part of the core. 前記コアは分岐した形状を有し、光を出射する前記光ファイバと光を入射される前記光ファイバが同一の光ファイバであって、コアの非分岐側端面が光を入出射する当該光ファイバに結合され、コアの分岐側端面が前記第１及び第２の偏向面に対向させられていることを特徴とする、請求項２に記載の光学素子。The core has a branched shape, and the optical fiber that emits light and the optical fiber that receives light are the same optical fiber, and the non-branch-side end face of the core receives and emits light. 3. The optical element according to claim 2, wherein the branch-side end surface of the core is opposed to the first and second deflection surfaces. 4. 前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方において、互いに平行となるように設定され、
前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸との間隔を、光ファイバから入射する光の光軸と光ファイバへ導かれる光の光軸との間隔よりも広くするための光反射面を前記素子本体の外面に設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。The optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are set to be parallel to each other on the other side of the element body. And
The distance between the optical axis of the light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of the light guided in the direction in which the light receiving component is arranged is defined as the optical axis of the light incident from the optical fiber. 2. The optical element according to claim 1, wherein a light reflecting surface is provided on an outer surface of the element main body so as to widen a distance from an optical axis of light guided to the fiber. 前記光反射面は実質的に湾曲した面によって形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の光学素子。The optical element according to claim 6, wherein the light reflecting surface is formed by a substantially curved surface. 前記投光用部品の配置される方向から入射する光の光軸と前記受光用部品の配置される方向へ導かれる光の光軸は、前記素子本体の他方における前記光ファイバに入出射する光の光軸にほぼ垂直な面内で、投光用部品及び受光用部品が配置される側で広がるように設定され、
前記第１の偏向面は、その偏向面に入射した光を第２の偏向面に入射する光と非平行となる方向へ向けて反射させるように形成され、
前記第２の偏向面は、その偏向面に入射した光を第１の偏向面に入射する光と平行となる方向に向けて反射させるよう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。The optical axis of light incident from the direction in which the light projecting component is arranged and the optical axis of light guided in the direction in which the light receiving component is arranged are light entering and exiting the optical fiber on the other side of the element body. In a plane substantially perpendicular to the optical axis of, the light emitting component and the light receiving component are set to spread on the side where they are arranged,
The first deflecting surface is formed so as to reflect light incident on the deflecting surface in a direction non-parallel to light incident on the second deflecting surface,
2. The second deflecting surface is formed so as to reflect light incident on the deflecting surface in a direction parallel to light incident on the first deflecting surface. An optical element according to item 1. 前記第１の偏向面及び前記第２の偏向面と光ファイバとの間で光が直進することを特徴とする、請求項８に記載の光学素子。The optical element according to claim 8, wherein light travels straight between the first and second deflecting surfaces and the optical fiber. 前記素子本体は、前記投光用部品又は前記受光用部品のうち少なくとも一方を納めるための引っ込み部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。2. The optical element according to claim 1, wherein the element body has a recess for receiving at least one of the light projecting component and the light receiving component. 3. 前記素子本体に設けた窪み又は孔の内面に前記第１又は第２の偏向面を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。The optical element according to claim 1, wherein the first or second deflection surface is formed on an inner surface of a depression or a hole provided in the element body. 請求項１に記載した光学素子と、
前記光学素子の他方において前記第１の偏向面に結合させるように設けられた受光用部品と、
前記光学素子の他方において前記第２の偏向面に結合させるように設けられた投光用部品とを備えた光送受信モジュールAn optical element according to claim 1,
A light receiving component provided to be coupled to the first deflection surface on the other side of the optical element;
A light transmitting / receiving module comprising: a light projecting component provided to be coupled to the second deflection surface at the other of the optical elements. 請求項１２に記載した光送受信モジュールと、
プラグの光ファイバが前記光送受信モジュールと接続される位置でプラグを保持するレセプタとを備えたコネクタ。An optical transceiver module according to claim 12,
A connector for holding the plug at a position where the optical fiber of the plug is connected to the optical transceiver module. 請求項１に記載した光学素子と、
光学素子の他方において配列された複数個の受光素子からなる受光用部品と、
光学素子の他方において配列された複数個の投光素子からなる投光用部品と、光学素子の一方において配列された、前記受光素子と結合させるための複数本の光ファイバと、
光学素子の一方において配列された、前記投光素子と結合させるための複数本の光ファイバとを備えたインターコネクション。An optical element according to claim 1,
A light-receiving component comprising a plurality of light-receiving elements arranged on the other side of the optical element;
A light projecting component consisting of a plurality of light projecting elements arranged on the other side of the optical element, and a plurality of optical fibers for coupling with the light receiving element, arranged on one side of the optical element,
An interconnection comprising a plurality of optical fibers arranged on one of the optical elements and coupled to the light projecting element.
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