CN109844593A - 光耦合器件和光通信系统 - Google Patents

Abstract

[问题]为了提供一种有效从光纤接收光信号从而提高通信效率的光耦合器件；以及使用光耦合器件的光通信系统。[解决方案]根据本发明的光耦合器件设置有光发射接收器件和光学器件。光发射接收器件设置有：光发射部，发射发射光；以及光接收部，接收来自外部的入射光并具有布置在入射光的光轴上且发射光所通过的光通过部。光学器件使上述入射光的光轴附近的入射光折射以便将入射光从光轴转移并且使入射光入射到光接收部。

Description

光耦合器件和光通信系统

技术领域

本技术涉及光耦合器件，以及使用光耦合器件的光通信系统。

背景技术

在使用光学配线(诸如，光纤)的光通信系统中，例如，使用单芯双向光通信模块。单芯双向通信模块通过使用滤光器对接收光路和传输光路进行分支(例如，参见专利文献1)。然而，这导致具有这种结构的大通信模块，其适于短距离光通信。

相反，已提出将光接收器件和表面发光器件层叠在一起以便缩小尺寸(例如，参见专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请号2006-351608

专利文献2：日本专利申请公开号2012-209345

发明内容

技术问题

然而，在具有层叠的光接收器件和表面光发射器件的结构中，由于从光纤入射到光接收器件的光信号也入射到表面光发射器件，因此光接收器件的光信号的光接收效率差，并且存在导致通信质量差的问题。

鉴于上述情况作出本技术，并且本技术的目的是提供一种光耦合器件及使用光耦合器件的光通信系统，该光耦合器件有效接收来自光纤的光信号并且具有提高的通信质量。

问题的解决方案

根据本技术的实施方式的光耦合器件包括光接收发射器件和光学器件。

光接收发射器件包括发射出射光的光发射器和接收来自外部的入射光的光接收器。光接收器具有出射光通过的光通过部。光通过部被布置在入射光的光轴上。

光学器件使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器。

在光耦合器件中，即使光接收器和光发射器被布置为使得出射光所通过的光通过部位于在出射光的光轴上，光学器件具有使得光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器。因此，可以减少入射光朝向光发射器的入射，并且可以增加入射光朝向光接收器的入射。

光学器件可以使入射光入射到光接收器。

光接收器可具有环形形状。

由于光接收器和光发射器被布置为使得出射光所通过的光通过部位于在出射光的光轴上，因此当光接收器和光发射器投射到正交于光轴的表面上时，光接收器位于在光发射器的周围。因此，光接收器可具有包括位于中心的光通过部的环状。通过光学器件以环形形状收集的入射光有效入射到光接收器31a，并且入射光几乎不入射到光发射器。

光学器件可以包括具有第一曲面和第二曲面的透镜，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴。

因此，光学器件可以包括具有第一曲面和第二曲面的两个曲面的透镜，并且第一曲面和第二曲面可以使入射光以环形形状收集至光接收器。

光学器件可以包括：透镜；一个表面布置有透镜的基板；以及布置在基板的另一表面上使出射光为平行光的透镜。

光耦合器件可以进一步包括光路转换器件，该光路转换器件对从光发射器发射并通过光学器件的出射光的光路和入射到光学器件之前的入射光的光路进行转换。

光学器件可以是菲涅尔透镜。

光学器件可以是折射率分布式透镜。

光学器件可以是液晶透镜。

光学器件可以包括：出射光所入射并且入射光所出射的出入射面；以及对出射光和入射光的光路进行转换的反射面，并且

出入射面可以包括第一曲面和第二曲面，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴并入射到光接收器。

光学器件可以包括：出射光所入射、入射光所出射的出入射面；以及对出射光和入射光的光路进行转换的反射面，并且

反射面可以包括第一曲面和第二曲面，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴并入射到光接收器。

根据本技术的实施方式的光通信系统包括光配线和光耦合器件。

光耦合器件包括光接收发射器件和光学器件。光接收发射器件包括发射外出光的光发射器和接收来自光配线的入射光的光接收器。光接收器具有外出光通过的光通过部。光通过部布置在入射光的光轴上。光学器件使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器。

本发明的有益效果

如上所述，根据本技术，由于出射光从外部朝向光发射器的入射可减少，并且出射光可以有效收集到光接收器，因此可以提供具有优异的光通信特性的光耦合器件和光通信系统。

应当注意，这里描述的效果不必是限制性的并且可以是本公开中描述的任何效果。

附图说明

[图1]图1是示出根据本技术的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图2]图2是示出根据本技术的光耦合器件的光接收器与光发射器之间的位置关系的示意图。

[图3]图3是示出根据本技术第一实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图4]图4是示出根据本技术第二实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图5]图5是示出根据本技术第三实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图6]图6是示出根据本技术第四实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图7]图7是示出根据本技术第五实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图8]图8是示出根据本技术第六实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构的示图。

[图9]图9是根据第一实施方式的光耦合器件的截面图。

[图10]图10是示出根据第一实施方式的包括多个光耦合器件的光学模块的基本结构的示意性分解立体图。

[图11]图11示出光束分别在使用根据第一实施方式的光耦合器件的光通信中的接收和传输时的状态。

[图12]图12示出在使用根据第一实施方式的光耦合器件的情况下光通信的光接收效率。

[图13]图13示出光束分别在使用根据第六实施方式的光耦合器件的光通信中的接收和传输时的状态。

[图14]图14示出了使用根据本技术的光耦合器件的光通信系统。

具体实施方式

在后文中，参照附图描述本技术的实施方式。本技术涉及将光学配线(诸如，单芯光纤)用作光传输路径的单芯双向光通信系统，以及用于该系统的光耦合器件，并且提供适于短距离光通信的光耦合器件。

光耦合器件的基本结构

图1是示出根据如随后描述的根据本技术的每个实施方式的光耦合器件的基本结构的示图。

如图1所示，光耦合器件1包括光接收发射器件3和光学器件2。光耦合器件1是用于双向传输通信的具有光接收器件31和光发射器件(以后描述的图9中的标号32)层叠的结构的光耦合器件。光纤布置在光耦合器件1的光学器件2的一侧并且执行通信。

光接收发射器件3包括光接收器件31和具有光发射器32a的光发射器件。

例如，光接收器件31包括具有光电二极管的光接收器31a。从光纤(未示出)传输的入射光91(即来自外部的入射光91(91a和91b))通过光学器件2入射到光接收器31a。作为沿着入射光91的光轴93的方向穿过的通孔的光通过部33形成在光接收器件31的中心。

例如，光发射器32a包括表面光发射激光器件并且发射激光(出射光)92(92a和92b)。从光发射器32a发射的激光(出射光)92通过光接收器31a的光通过部33，通过光学器件2，并朝向光纤输出。作为光发射器32a，除包含表面光发射激光装置的半导体激光器之外，可以使用发光二极管、场致发光装置等。

光耦合器件1设计为使得入射光91的光轴与出射光92的光轴一致。光接收器31a和光发射器32a层叠并且布置在相同的光轴93上并且光发射器32a的中心和光接收器31a的中心位于光轴93上。

图2是光接收器31a和光发射器32a投射在正交于光轴93的表面上的投影图。如图2中所示，光接收器31a形成为使得正交于入射光91(91a和91b)的光轴93的表面的突起形状变为环形形状。环形形状的光接收器31a的中心是光可以通过的具有平面圆形的光通过部(通孔)33。光接收器31a的中心(即，光通过部33的中心)布置在入射光91的光轴93上。光发射器32a布置在光通过部33的位置。

应注意，光接收器31a的形状不限于环形形状，并且在投影图中多个岛状光接收器31a可以位于光发射器32a的周围。此外，例如，光接收器31a和光发射器32a的外部形状是圆形，但不限于此，并且可以是矩形形状。

来自光纤的入射光91通过布置在光纤的一侧上的聚光透镜(以后描述的图11中的标号43)变为平行光并且入射到光耦合器件1。光学器件2使平行入射光91的光轴附近的入射光91a折射以便远离光轴93。此外，光学器件2几乎使除光轴附近的入射光91a以外的入射光91的大部分折射以便接近光轴93。

由于光学器件2具有这种结构，入射光91通过光学器件2以环形状状进行收集并且入射到环状的光接收器31a而几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收器31a的光接收效率变高并且使用光耦合器件的光通信允许稳定的接收。

此外，借助具有上述结构的光学器件2，从光发射器32a发射的激光被反射到光纤的反射镜或端面上。即使激光再次向光发射器32a返回，返回的光几乎不入射到光发射器32a。因此，没有机会重新注入返回的光从而使激光振荡器不稳定并改变输出。

此外，由于光耦合器件1具有光发射器32a对应光接收器31a的光通过部33而布置并且光接收器31a和光发射器32a层叠的结构，可以缩小尺寸并适于短距离光通信。

应注意，在图1和随后描述的图3、图4、图5、及图8中示出了表示光的几个箭头，以便容易了解光的折射方向。此外，在光学器件2的使入射光91折射以便远离光轴93的区域中，入射到该区域的光称为入射光91a并且从该区域出射的光称为出射光92a。此外，在光学器件2的使入射光91折射以便接近光轴93的区域中，入射到该区域的光称为入射光91b并且从该区域出去的光称为出射光92b。

此外，在这些附图中，通过将光学器件2的光轴93用作分界线，在右侧示出出射光92(92a和92b)并且在左侧示出入射光91(91a和91b)。事实上出射光92和入射光91两者均具有将光轴93用作旋转对称的轴的光分布。

接下来，将在示出的第一至第六实施方式及其他实施方式中描述光学器件2的使入射光91收集至环状的光接收器31a的具体结构。

(第一实施方式)

将描述根据第一实施方式的光耦合器件和使用该光耦合器件的光学模块。在下文中，与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

[光耦合器件]

将使用图3描述根据第一实施方式的光耦合器件。图3是根据第一实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。

如图3所示，光耦合器件100包括光接收发射器件3和作为光学器件的透镜基板102。

透镜基板102包括支撑基板1021(即光通过的透明玻璃基板)和在支撑基板1021的一个表面(通信时位于光纤侧的表面)上形成有两个曲面的透镜1022。例如，具有两个曲面的透镜1022通过树脂模制来形成。可替换地，支撑具有两个曲面的透镜1022的支撑基板1021可以不是玻璃基板而是透明树脂，并且支撑基板1021和具有两个曲面的透镜1022可以通过用树脂进行单片注射模制而形成。透镜基板的材料和形成方法不限于此。

具有两个曲面的透镜1022具有位于光轴93上的中心，并且包括一个平面(在支撑基板1021侧的表面)和具有略微凹进的中心的另一透镜状表面。具有两个曲线面的透镜1022是包括第一曲面1022a和第二曲面1022b的透镜，第一曲面1022a在中心的周围朝向具有两个曲线面的透镜1022的中心凹进。第一曲面1022a和第二曲面1022b相对于光轴93旋转对称地形成。

第一曲面1022a在光轴93的附近形成的区域与在环状的光接收器31a投射在正交于光轴93的表面上时光接收器31a的外部形状几乎一致。

来自光纤的入射光91通过布置在光纤侧的聚光透镜(以后描述的图11中的标号43)变为平行光并且入射到透镜基板102。通过穿过透镜基板102，入射光91的光轴附近的入射光91a被折射，以便通过具有两个曲线面的透镜1022的第一曲面1022a远离光轴93。其他入射光91b被折射以便通过第二曲面1022b接近光轴93。

图11示出光束分别在使用根据第一实施方式的光耦合器件100的光通信中的接收和传输时的状态。图11中的A示出接收时的状态，即，光接收装置31的光接收器31a从光纤接收入射光91的状态。图11中的B示出传输时的状态，即从光发射装置32的光发射器32a发射的出射光92被传输至光纤的状态。图11中的C是用图11中的A的虚线包围的区域的放大图。

在图11中的A和图11中的B中，标号42表示光纤，标号41表示光纤保持部件，标号43表示聚光透镜，光纤42由光纤保持部件41保持。聚光透镜43使来自光纤42的入射光91为平行光，收集从光发射装置32发射并通过光耦合器件100的出射光92，并且使出射光92朝向光纤42射出。

如图11中的A和图11中的C所示，从光纤42输入至透镜基板102的入射光91的光轴93附近的入射光91a在传输时被折射以便通过第一曲面1022a远离光轴93。入射到第二曲面1022b的入射光91b被折射以便接近光轴93。入射光91被收集至环形形状是光接收器31a，从而减小入射光91到光通过部(通孔)33的入射。因此，光接收器31a的光接收效率变高，并且光通信中的接收将稳定。

如图11中的B所示，同样在使用具有两个曲面(即，两个不同的曲面)的透镜1022的情况下，在传输时从光发射器32a发射的出射光92的扩散角可通过具有两个曲面的透镜1022减小。因此，光纤42的耦合损耗可维持与使用正常的聚光透镜的情况相似。

图12示出使用根据本实施方式的包含具有两个曲面的透镜1022的光耦合器件的情况(对应于图12中的“采取措施”)与使用包含没有凹陷中心的正常聚光透镜的光耦合器件的情况(对应于图12中的“未采取措施”)之间的光接收效率的示例性比较。

如图12所示，当收到在光接收器处接收的来自光纤42的入射光91时，其显示出：与使用正常的聚光透镜时相比，使用根据本实施方式具有两个曲面的透镜1022时光接收效率显著提高。

另一方面，当传输光发射器32a发射的出射光时，效率略微降低，但与使用标准镜头时相比，与使用根据本实施方式的具有两个曲面的透镜1022时几乎一样。即使在使用根据本实施方式的具有两个曲面的透镜1022的情况下，可以将光纤42的耦合损耗维持为与使用正常的聚光透镜时的情况相似。

因此，通过布置具有两个曲面(即，两个不同的第一曲面1022a和第二曲面1022b)的透镜1022，从光纤42入射到透镜基板102的大部分入射光91被收集至环形形状的光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收器31a的光接收效率提高了并且使用这种光耦合器件的光通信中的接收将稳定。

[光耦合器件的结构]

接下来，使用图9，将详细描述光耦合器件100的结构。图9是光耦合器件100的截面图。

如图9所示，光耦合器件100包括光接收发射器件3、透镜基板102、及母板8。光接收发射器件3和透镜基板102经由透光粘合层61粘附。光接收发射器件3经由凸块71和73电连接至母板8。

光接收发射器件3包括光接收器件31、形成在光接收器件31上有连接孔62的绝缘层65、形成在绝缘层65上的布线层63和67、覆盖布线层的绝缘层66、以及包括光发射器32a的光发射器件32。

光接收装置31经由连接孔62电连接至布线层63，并且布线层63经由焊盘64和凸块71进一步电连接至母板8。光发射装置32经由凸块72和焊盘64电连接至布线层67，并且布线层67经由焊盘68和凸块73电连接至母板8。

绝缘层65传输光并且光可以穿过绝缘层。绝缘层66在与光发射器32a相对应的区域具有通孔66a并且光可以穿过通孔。光发射器32a、通孔66a、和光通过部33布置为位于光轴93上。

[光学模块的结构]

通常，多个上述光耦合器件100布置在阵列中并且用于光通信。使用图10，将描述包含阵列中的多个上述光耦合器件100的光学模块(双向光通信模块)的结构。图10是光学模块10的示意性分解立体图。与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

光学模块10包括具有布置成阵列的多个光耦合器件100的光耦合器件阵列1000和光纤阵列4。光纤阵列4包括六个光纤42，保持光纤42的光纤保持部件41，以及与相应光纤42对应布置的六个聚光透镜(未示出，对应于图11中的标号43)。

光耦合器件阵列1000包括透镜阵列基板1020和光接收发射器件阵列基板30。透镜阵列基板1020包括支撑基板1021和在光纤阵列4侧的支撑基板1021的一个表面上以阵列布置的六个透镜，六个透镜中的每一个具有两个曲面1022。光接收发射器件阵列基板30包括两个光发射阵列器件320和两个光接收阵列器件310，每个光发射阵列器件包括三个光发射器32a，每个光接收阵列器件包括三个光接收器31a。

光发射器32a中的每一个、光接收器31a中的每一个、及具有两个曲面的透镜1022中的每一个相应地布置在光轴93上。另外，每个光纤42对应于光耦合器件阵列1000的每个具有两个曲面的透镜1022布置以便将光轴93定位在正交于每个光纤42的纵向方向的表面中的中心。

应注意，其示出了在此入射光91的光路和出射光92的光路未转换。以90度对光路进行转换的光路转换装置可以设置在光耦合器件阵列1000与光纤阵列4之间。此外，其示出了根据第一实施方式的光耦合器件100用于光学模块。应当理解，以后描述的根据实施方式的光耦合器件200、300、400、500、600可以应用于光学模块。

(第二实施方式)

将通过使用图4描述根据第二实施方式的光耦合器件。图4是根据第二实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。在本实施方式中，光学器件的结构不同于第一实施方式中的光学器件的结构。在下文中，与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

如图4所示，光耦合器件200包括光接收发射器件3和作为光学器件的菲涅尔透镜基板202。

菲涅尔透镜基板202包括支撑基板2021(即，光通过的透明支撑基板)和形成在支撑基板2021的一个表面上的菲涅尔透镜2022。应注意，支撑基板2021和菲涅尔透镜2022可以通过用树脂进行单片注射模制而形成。

菲涅尔透镜2022具有位于光轴93上的中心。菲涅尔透镜2022具有多个圆槽。菲涅尔透镜2022具有使入射光91的光轴93附近的入射光91a折射以便远离光轴93的第一区域2022a和使其他入射光91b折射以便接近光轴93的第二区域2022b。

菲涅尔透镜2022还起到与第一实施方式中的透镜基板102相似的功能，并示出在图11中示出的接收和传输时光束的状态。具体地，通过菲涅尔透镜2022的中心附近的第一区域2022a，入射到第一区域2022a的入射光91a被折射以便远离光轴93。此外，通过除菲涅尔透镜2022中心和附近以外的第二区域2022b，入射到第二区域2022b的入射光91b被折射以便接近光轴93。

因此，来自位于光耦合器件200外部的光纤的入射光91通过菲涅尔透镜2022的第一区域2022a和第二区域2022b被收集至环形形状的光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收效率提高并且光通信中的接收将稳定。

(第三实施方式)

将通过使用图5描述根据第三实施方式的光耦合器件。图5是根据第三实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。在本实施方式中，光学器件的结构不同于第一实施方式中的光学器件的结构。在下文中，与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

如图5中所示，光耦合器件300包括光接收发射器件3和作为光学器件的折射率分布式透镜302。

折射率分布式透镜302是具有圆柱形形状并且具有折射率在径向方向(正交于光轴93的方向)上改变的折射率梯度的透镜。在图5中，用点通过深浅表示折射率的大小。颜色越暗，折射率越高。

如图5中所示，折射率在位于光轴93上的折射率分布式透镜302的中心最低。并且在正交于折射率分布式透镜302的光轴93的圆截面中，折射率改变使得折射率从圆的中心到圆的外部形状连续增加然后仍连续地减小。折射率分布式透镜302的中心线几乎与光轴93一致并且折射率分布是基于光轴93的。

通过在折射率分布式透镜302的中心的附近(光轴的附近)具有高折射率的区域，入射到中心和附近的入射光91a和从中心和附近出射的出射光92a折射以便远离光轴93。此外，通过除折射率分布式透镜302的中心和附近以外的区域，入射到除中心和附近以外的区域的入射光91b和从除中心和附近以外的区域出射的出射光92b折射以便接近光轴93。因此，来自定位在光耦合器件200外部的光纤的入射光通过折射率分布式透镜302收集至环形形状的光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收效率提高并且光通信中的接收将稳定。

(第四实施方式)

将通过使用图6描述根据第四实施方式的光耦合器件。图6是根据第四实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。在本实施方式中，光学器件的结构不同于第一实施方式中的光学器件的结构。另外，本实施方式与第一实施方式不同之处在于通过光学器件对光路进行转换。在下文中，与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

如图6所示，光耦合器件400包括光接收发射器件3和作为光学器件的光波导402。根据本实施方式的光波导402对入射光91和出射光92的光路进行转换并且使入射光91以环形形状收集并且入射到与上述实施方式相似的环状光接收器31a。

光波导402由透光式透明材料形成。光波导402包括反射面4021和出入射面4022。作为光路转换器件的反射面4021是相对于出入射面4022约成45度角的斜面，反射面4021反射入射到光波导402的光，并且以90度转换光的光路。出入射面4022是来自光纤的光路通过反射面4021转换的入射光91朝向光接收器31a射出并且从光发射器32a发射的出射光92所入射的表面。

光纤布置在相对于光波导402的出入射面4022成90度的表面侧。来自光纤的光入射到光波导402，在反射面4021被反射，以90度经受光路转换，从出入射面4022出射，并入射到光接收器31a。

从光发射器32a发射的出射光92从出入射面4022入射到光波导402，在反射面4021处反射，以90度经受光路转换，并通向光纤。

出入射面4022包括具有第一曲面4023a和第二曲面4023b的凸部4023。凸部4023的形状与第一实施方式中具有两个曲面的透镜1022的第一曲面1022a和第二曲面1022b的形状相似。

来自光纤的入射光91的光轴附近的入射光91a被折射以便通过第一曲面4023a远离光轴。其他入射光91b被折射以便通过第二曲面4023b接近光轴。

因此，来自定位在光耦合器件400外部的光纤的入射光91通过第一曲面4023a和第二曲面4023b以环形形状收集到光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收效率提高并且光通信中的接收将稳定。

(第五实施方式)

将通过使用图7描述根据第五实施方式的光耦合器件。图7是根据第五实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。在本实施方式中，光学器件的结构不同于第四实施方式中的光学器件的结构。另外，本实施方式与第四实施方式的不同之处在于第一和第二曲面形成在反射面处而非出入射面。在下文中，将主要描述与第四实施方式中的那些点不同的点，与上述部件相似的部件由相似的标号指示，并且可以省去描述。

如图7所示，光耦合器件500包括光接收发射器件3和作为光学器件的光波导502。根据本实施方式的光波导502对入射光和出射光的光路进行转换并且使入射光91以环形形状进行收集并且入射到与上述实施方式相似的环状光接收器31a。

光波导502由透光式透明材料形成。光波导502包括反射面5021和出入射面5022。反射面5021为相对于出入射面5022成约45度角的斜面，反射入射光，并以90度转换光的光路。出入射面5022是来自光纤的光路通过反射面5021转换的入射光91朝向光接收器31a射出并且从光发射器32a发射的出射光92所入射的表面。

反射面5021包括具有第一曲面5023a和第二曲面5023b的凸部5023。凸部5023的形状与第一实施方式中具有两个曲线的透镜1022的第一曲面1022a和第二曲面1022b的形状相似。

来自光纤的入射光91的光轴附近的入射光91a被折射以便通过第一曲面5023a远离光轴。其他入射光的入射第二曲面5023b的入射光91b被折射以便接近光轴93。

因此，来自光纤的入射光91通过第一曲面5023a和第二曲面5023b以环形形状收集到光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收效率提高并且光通信中的接收将稳定。

(第六实施方式)

将通过使用图8描述根据第六实施方式的光耦合器件。图8是根据第六实施方式的光耦合器件的主要部分的基本结构图。在本实施方式中，该结构是准直透镜被添加到根据第一实施方式的光耦合器件的透镜的结构。在下文中，与上述部件相似的部件由类似的标号指示，并且可以省去描述。

如图8所示，光耦合器件600包括光接收发射器件3和作为光学器件的包括准直透镜的透镜基板602。

包括准直透镜的透镜基板602包括支撑基板1021，布置在支撑基板1021的表面上(通信时位于光纤侧的表面)的具有两个曲面的透镜1022，以及布置在支撑基板1021的另一表面上(光接收发射器件侧的表面)的准直透镜6021。应注意，支撑基板1021、具有两个曲面的透镜1022和准直透镜6021可以通过用树脂进行注射模制形成。

准直透镜6021使从光发射器32a发射的出射光92为平行光。准直透镜6021与光通过部(通孔)33和光发射器32a对应地布置在光轴93上。

因此，除根据第一实施方式的结构之外，通过进一步加入准直透镜6021，来自光发射器32a的出射光92的扩散可以减少，具有两个曲面的透镜1022与布置在光纤侧(以后描述的图13中的A和图13中的B中的标号43)的透镜之间的距离的容差增大并且设计范围变宽。

图13示出在使用根据第六实施方式的光耦合器件600的光通信中分别接收和传输时光束的状态。图13中的A示出接收时的状态，即，光接收器31a从光纤接收入射光的状态。图13中的B示出传输时的状态，即从光发射装置32发射的出射光92被传输至光纤的状态。图13中的C是用图13中的A的虚线包围的区域的放大图。

如图13中的B和图13中的C所示，当传输时从光发射器32a发射的出射光92通过光通过部33入射到准直透镜6021。入射到包括准直透镜6021的透镜基板602的出射光92中的入射到准直透镜6021的出射光92变为平行光并且通过支撑基板1021和具有两个曲面的透镜1022从包含准直透镜的透镜基板602出射。没有入射到准直透镜6021的出射光92也从包含准直透镜的透镜基板602出射。

从包括准直透镜的透镜基板602出射的出射光92被收集至聚光透镜43并被传输至光纤42。如图13中的B和图13中的C所示，通过使用准直透镜6021，可以减少来自光发射器32a的出射光92的扩散并且可以将光有效地收集并传输到光纤42。因此，具有两个曲面的透镜1022与聚光透镜43之间的距离G的容差增大并且设计自由度提高。

如图13中的A所示，甚至在布置有准直透镜6021的情况下，与第一实施方式相似，从光纤保持部件41保持的光纤42入射到包括准直透镜的透镜基板602的大部分入射光91被收集至环状光接收器31a并且几乎不入射到光发射器32a。因此，光接收器31a的光接收效率变高并且使用这种光耦合器件的光通信中的接收将稳定。

(其他实施方式)

尽管本公开参考具体应用的示出性实施方式描述了本技术，然而，应当理解的是，本技术并不局限于上述实施方式并且可以增加修改和变化。

在上述第一至第三和第六实施方式中，可以进一步布置反射器(光路转换镜)。反射器是对从光发射器32a发射并通过光学器件的出射光92的光路和进入光学器件之前的入射光91光路例如以90度进行转换的光路转换器件。

此外，在第六实施方式中，其示出了准直透镜6021安装至在第一实施方式中描述的包括具有两个曲面的透镜1022的透镜基板102的结构。然而，其不限于此，例如准直透镜可以布置在于第二至第五实施方式中示出的光学器件的接收和发射光器件基板侧。

此外，在第一实施方式中，使用具有两个曲面的透镜，但不限于曲面。透镜可以是平面的或者可具有使得光以环形形状收集的任何形状。另外，具有光收集作用的液晶透镜可以用作光学器件。

[光通信系统]

接下来，将描述使用上述光耦合器件的光通信系统。图14是光通信系统700的实例。光通信系统700具有包含上述光耦合器件的光通信设备经由包括光纤42的光纤配线742彼此连接的结构以实现双向通信。在此，作为光通信设备，示出了个人计算机701和移动电话702，但是除了这些之外可以使用相机、音乐播放器、摄像机、打印机、存储装置等。

在这种光通信系统700中，由于使用了具有提高了光接收效率的光耦合器件，可以进行稳定的接收。

本技术还可以具有以下结构。

(1)一种光耦合器件，包括：

光接收发射器件，包括发射出射光的光发射器和接收来自外部的入射光的光接收器，光接收器具有出射光通过的光通过部，光通过部被布置在入射光的光轴上；以及

光学器件，使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器。

(2)根据(1)所述的光耦合器件，其中，

光学器件使入射光入射到光接收器。

(3)根据(1)或(2)所述的光耦合器件，其中，

光接收器具有环形形状。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的光耦合器件，其中，

光学器件包括具有第一曲面和第二曲面的透镜，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴并入射到光接收器。

(5)根据(4)所述的光耦合器件，其中，

光学器件包括：透镜；一个表面布置有透镜的基板；以及布置在基板的另一表面上使出射光为平行光的透镜。

(6)根据(4)所述的光耦合器件，进一步包括：

光路转换器件，对从光发射器发射并通过光学器件的出射光的光路和入射到光学器件之前的入射光的光路进行转换。

(7)根据(2)或(3)所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件是菲涅尔透镜。

(8)根据(2)或(3)所述的光耦合器件，其中

所述光学器件是折射率分布式透镜。

(9)根据(2)或(3)所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件是液晶透镜。

(10)根据(2)或(3)所述的光耦合器件，其中，

光学器件包括：出射光所入射、入射光所出射的出入射面；以及对出射光和入射光的光路进行转换的反射面，并且

出入射面包括第一曲面和第二曲面，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴并入射到光接收器。

(11)根据(2)或(3)所述的光耦合器件，其中，

光学器件包括：出射光所入射和入射光所出射的出入射面；以及对出射光和入射光的光路进行转换的反射面，并且

反射面包括第一曲面和第二曲面，第一曲面使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器，第二曲面使入射光的其他光折射以便接近光轴并入射到光接收器。

(12)根据(7)至(9)中任一项所述的光耦合器件，进一步包括：

光路转换装置，对入射光和出射光的光路进行转换。

(13)根据(1)至(3)和(7)至(12)中任一项所述的光耦合器件，其中，

光学器件包括使出射光为平行光的透镜。

(14)一种光通信系统，包括：

光学配线；以及

光耦合器件，包括：

光接收发射器件，包括发射出射光的光发射器和接收来自光学配线的入射光的光接收器，光接收器具有出射光通过的光通过部，光通过部布置在入射光的光轴上；以及

光学器件，使入射光的光轴附近的入射光折射以便远离光轴并入射到光接收器。

符号说明

1、100、200、300、400、500、600 光耦合器件

2 光学器件

3 光接收发射器件

31a 光接收器

32a 光发射器

33 光通过部(通孔)

91 入射光

92 出射光

93 光轴

102 透镜基板

202 菲涅尔透镜基板

302 折射率分布式透镜

402、502 光波导

602 包含准直透镜的透镜衬底

700 光通信系统

1021 支撑基板

1022 具有两个曲面的透镜

1022a、4023a、5023a 第一曲面

1022b、4023b、5023b 第二曲面

2022 菲涅尔透镜

4021、5021 反射面

4022、5022 出入射面

6021 准直透镜。

Claims (12)

1.一种光耦合器件，包括：

光接收发射器件，包括发射出射光的光发射器和接收来自外部的入射光的光接收器，所述光接收器具有所述出射光通过的光通过部，所述光通过部被布置在所述入射光的光轴上；以及

光学器件，使所述入射光的光轴附近的入射光折射以便远离所述光轴并入射到所述光接收器。

2.根据权利要求1所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件使所述入射光入射到所述光接收器。

3.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光接收器具有环形形状。

4.根据权利要求3所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件包括具有第一曲面和第二曲面的透镜，所述第一曲面使所述入射光的光轴附近的入射光折射以便远离所述光轴并入射到所述光接收器，所述第二曲面使所述入射光的其他光折射以便接近所述光轴并入射到所述光接收器。

5.根据权利要求4所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件包括：所述透镜；一个表面布置有所述透镜的基板；以及布置在所述基板的另一表面上使所述出射光为平行光的透镜。

6.根据权利要求4所述的光耦合器件，进一步包括：

光路转换器件，对从所述光发射器发射并通过所述光学器件的所述出射光的光路和入射到所述光学器件之前的所述入射光的光路进行转换。

7.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件是菲涅尔透镜。

8.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件是折射率分布式透镜。

9.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件是液晶透镜。

10.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件包括：所述出射光所入射、所述入射光所出射的出入射面；以及对所述出射光和所述入射光的光路进行转换的反射面，并且

所述出入射面包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面使所述入射光的所述光轴附近的入射光折射以便远离所述光轴并入射到所述光接收器，所述第二曲面使所述入射光的其他光折射以便接近所述光轴并入射到所述光接收器。

11.根据权利要求2所述的光耦合器件，其中，

所述光学器件包括：所述出射光所入射、所述入射光所出射的出入射面；以及对所述出射光和所述入射光的光路进行转换的反射面，并且

所述反射面包括第一曲面和第二曲面，所述第一曲面使所述入射光的光轴附近的入射光折射以便远离所述光轴并入射到所述光接收器，所述第二曲面使所述入射光的其他光折射以便接近所述光轴并入射到所述光接收器。

12.一种光通信系统，包括：

光配线；以及

光耦合器件，包括：

光接收发射器件，包括发射出射光的光发射器和接收来自所述光配线的入射光的光接收器，所述光接收器具有所述出射光通过的光通过部，所述光通过部被布置在所述入射光的光轴上；以及

光学器件，使所述入射光的光轴附近的入射光折射以便远离所述光轴并入射到所述光接收器。