CN1444066A - 光通信微型组件和光纤及两者的光学耦合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光通信微型组件和光纤及两者的光学耦合结构。光纤在传输光线的芯部的端部至少一方，具有比芯部的其他部分扩大的扩大部。光通信微型组件具备：发生发送光的发光元件、使发送光与光纤端部耦合的发送透镜、接收从光纤射出的接收光的受光元件、以及使接收光与受光元件耦合的聚光反射镜。发光元件及发送透镜配置成发送光与光纤的端部耦合的区域至少一部分被包括在扩大部内。受光元件及聚光反射镜配置成能接收从具有扩大部的端部射出的接收光。

Description

光通信微型组件和光纤及两者的光学耦合结构
技术领域
本发明涉及以芯部为单芯的光纤作为传输媒体，能双向传输光信号的光通信微型组件、所述光纤、以及单芯光纤与双向光通信微型组件光学耦合，能用于光通信环路的结构(下面记为“光学耦合结构”)。
背景技术
图11表示光通信环路的概要构成。光通信环路3具备：根据应传输的数据信号调制的调制光的传输用的光纤2、以及分别连接于光纤2的两端，与其形成光学耦合的光通信微型组件1、1。
光通信环路3根据其通信形态大致可分成以下几种：1)光纤2为单芯和多芯、2)使信号双向通信和单向通信、3)信号同时(全双工)通信和半双工通信等。例如，通过将上述器件组合起来，进行单芯全双工通信方式的光通信。
在信号双向通信时，光通信微型组件1要有发光元件和受光元件两者，在信号单向通信时，光通信微型组件1可以在发光元件及受光元件中两者有其一。
再者，在下面将自光通信微型组件1的发光元件射出，射入光纤2端部的光称为“发送光”，将自光纤2的端部射出、射入光通信微型组件1的受光元件的光称为“接收光”。
日本特开昭61-65208号公报(1986年4月23日公开)、特开平8-234060号公报(1996年9月13日公开)揭示了一种通过扩大光纤的端面，改善发送光和光纤耦合效率(发送效率)的方法。
即通过扩大光纤的端面，从而能使石英光纤那样芯径小的光纤也能很方便地、高效地使发送光耦合，能改善对于位置偏差的容许量(tolerance)。
还有，这些公报所揭示的内容只是改善光纤和发光元件的耦合的方法，对于改进接收效率的方法，以及与单芯全双工方式对应的结构，尤其是高效进行收发信光的分离，还有防止收发信光相互干扰的方法等均未涉及。
以往，在使用多根光纤的全双工通信方式中，存在光通信微型组件难以小型化、以及随着传输距离变长而发生的光纤成本增高等问题。因此，提出了用同一波长的光能同时收发信的单芯全双工方式的光通信微型组件。
特别是随着近年来塑料光纤(以下，以“POF”表示)的低损耗化以及宽频带化，在家庭内通信、电子设备间通信上的应用得到发展。POF因为芯径约为1mm，口径大，因此与光通信微型组件的耦合容易。因而，通过使用POF，POF和光通信微型组件间能很简单地插入和拔出，能得到用户易于使用的光通信环路。
另外，在另一单芯光纤以同一波长的光源进行全双工通信的光通信微型组件上，防止发送光和接收光的相互干扰变得重要起来。发送光干扰接收光的原因有以下几种情形
1)发送光射入光纤时在光纤端面反射(以下表述为“近端反射”)、
2)因光通信微型组件内的内部散射光引起(以下表述为“内部散射光”)、
3)在通信对方的光通信微型组件上产生反射(以下表述为“对方微型组件反射”)、
4)通过光纤传送的发送光从光纤射出时在光纤端面反射(以下表述为“远端反射”)。此外还有
5)电气干扰的问题。
又，在将光纤作为传输媒体的光通信环路中，为了得到高SN比(信噪比)，使光纤射出的接收光高效率地与受光元件耦合就变得重要了。
作为以往提议的单芯全双工通信用光通信微型组件，例如，如特开平10-153720号公报(1998年6月9日公开)所揭示，列举了利用偏振光分离元件分离收发信光的方法。
即对于通过光纤传送来的接收光在传送途中偏振光方向变得无规则，在光纤端面反射的发送光(近端反射)的偏振光方向是相同的。因此，通过在光纤和受光元件之间配置只反射有这种偏振的光线的偏振光分离元件，能防止近端反射产生的干扰。
但，采用该方法时因为约一半的接收光被偏振光分离元件的反射，故产生约3dB的接收损耗，不能够高效率地利用接收光。另外，因为将偏振的光线作为发送光利用，故难以使用廉价的发光二极管(LED)作为发光元件。
因而，特开平11-27217号公报(1999年1月29日公开)、特开平11-352364号公报(1999年12月24日公开)揭示了使发送光射入偏离光纤中心的位置，接收从光纤的其他区域射出的接收光的方法。对于该方法，下面利用图12及图13进行说明。
发光元件104射出的发送光121由发送透镜106聚焦，在立式反射镜107反射，在光纤102的端而108上射入偏离光纤中心的位置。另一方面，从光纤102的端面108射出的接收光122与受光元件105耦合。
图13表示在光纤102的端面108的，发送光121耦合位置和接收区域的关系。在使发送光121射入偏离光纤102中心的位置的方法中，通过在空间上将单芯的光纤102的端面分为发送光121入射的发送区域和接收区域，以实现单芯全双工通信。
该方法中将接收区域做得比发送区域大，从而能以比用偏振光分离元件的方法产生的约3dB的损耗还少的损耗进行收发信光的分离，以此可提高接收效率。
但是，为了使发送光121和光纤102耦合，当然要向光纤102端面的芯径内射入发送光121，另外，考虑到光纤102自身的轴偏移引起的公差以及光通信微型组件组装的公差，有必要使发送光121射入离光纤102的外围有这些公差大小的余量的位置。
因此，要将收信区域做得充分大是件难事，所以存在着提高收信效率有困难的问题。再加上通信速度一快通带要加宽，通过接收电路频带增加，则电气噪声亦增加，所以为了维持SN比，就要求更高的接收效率。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供能获得高接收效率的单芯光纤和双向光通信微型组件间的光学耦合结构。
为达到上述目的，本发明的光信号微型组件为将单芯光纤作为传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件，其特征在于，上述光通信微型组件具备：产生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收上述光纤射出的接收光的受光元件、以及使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统，对于具有传输光的芯部的端部至少一方比芯部其他部分扩大的扩大部的光纤，配置上述接收光学系统，使得上述受光元件能够接收到从具有所述扩大部的上述端部射出的接收光。
采用上述的结构，光纤的端部由于具有扩大部，这样，射出接收光的区域得以扩大。随着其扩大，降低了从端部的单位面积射出的接收光的强度。
另外，即使光纤的端部具有扩大部，也不必改变在上述端部发送光耦合的区域、即发送光耦合区域的大小。
因而，降低了从上述端部的发送光耦合区域射出的接收光的强度，故能抑制因受光元件接收不到上述区域射出的接收光引起的接收效率降低，即能提高接收效率。
还有，由于也接收从端部的扩大部射出的接收光，只要与以往相比能提高接收效率，则也可以在上述端部从上述发送光耦合的区域以外的区域射出的接收光仅一部分与受光元件耦合。
另外，本发明的光通信微型组件是一种将单芯的光纤作为传输媒体进行双向通信的光通信微型组件，其特征在于，上述光通信微型组件具备：产生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收从上述光纤射出的接收光的受光元件、以及使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；对于具有传送光的芯部的端部至少一方比芯部的其他部分扩大的扩大部的光纤，配置上述发光元件及上述发送光学系统，以使上述发送光耦合于具有上述扩大部的上述端部的区域至少一部分包括在上述扩大部之内。
采用上述的结构，则光纤的端部由于具有扩大部，从而扩大了能和发送光耦合的区域。这样，与以往相比，能够使上述发送光耦合区域向外侧移动。
另外，从扩大部射出的接收光与从中心部射出的接收光相比强度显著降低。因而，上述发送光耦合区域的至少一部分包括在上述扩大部内时，从上述发送光耦合区域射出的接收光的强度显著降低。这样，能大幅度地抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区域射出的接收光引起的接收效率降低。即能大幅度提高接收效率。
另外，本发明的光纤是进行光通信用的传输媒体，其特征在于，传送光线的芯部的端部至少一方具有比芯部的其他部分扩大的扩大部，上述光纤具备从具有上述扩大部的端部朝上述光纤的光轴方向内慢慢变细的锥部，该锥部做成上述光纤的光轴和该锥部形成的角度比根据上述光纤的数值孔径规定的角度大。
在光纤中，传输光线传输方向和上述光轴形成的角度小于根据数值孔径规定的角度的光线。因此，如果采用上述结构，则上述端部的扩大部就存在没有传输的光线射出的区域。因此从上述扩大部射出的单位面积的光量(光的强度)就减少。
所以，如前所述，在上述扩大部包含上述发送光耦合区域的至少一部分的情况下，从上述发送光耦合区域射出的接收光的强度确实降低。这样，能可靠地抑制因受光元件不接收上述发送光耦合区域射出的接收光而引起的接收效率降低，即能可靠地提高接收效率。
另外，本发明的光纤是进行光通信用的传送媒体，其特征在于，传送光线的芯部的端部的至少一方具有比芯部的其他部分扩大的扩大部，该扩大部的端面为凹状。
采用上述构成，则上述扩大部向光轴方向内并且向直径方向内的方向倾斜。这时，如果使上述发送光射入上述扩大部，则折射后的发送光的传送方向和光轴形成的夹角比上述扩大部是与光轴垂直的面的情况变得小了。
为了在光纤内传送光线，光的传送方向和光轴的夹角要小于由数值孔径规定的角度。所以，本发明的光纤与上述扩大部为与光轴垂直的面的情况相比，能将与端部耦合前的发送光的传送方向和上述光轴的夹角加大。其结果是，与以往相比，可以将把发送光射入光纤用的发光元件及发送光学系统配置在更向径向外侧，提高进行光通信的光通信微型组件的各构成要素的配置自由度。
另外，本发明的光纤和通信微型组件的光学耦合构成为单芯的光纤和将该光纤作为传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件的光学耦合结构，其特征在于，上述光纤至少在传送光线的芯部的端部的一方具有比芯部的其他部分大的扩大部，上述光通信微型组件具备：发生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收从上述光纤射出的接收光的受光元件、以及使上述接收光和上述受光元件耦合的接收光学系统；上述受光元件及上述接收光学系统配置成，能够接收上述光纤的从具有上述扩大部的上述端部射出的接收光。
采用上述的结构，则光纤的端部由于具有扩大部，射出接收光的区域扩大了。与此同时，端部单位面积射出的接收光的强度降低。
另外，即使是光纤的端部具有扩大部，在上述端部，作为发送光耦合的区域即发送光耦合区域的大小没有必要改变。
因而，上述端部发送光耦合区域射出的接收光的强度降低，所以能抑制因受光元件接收不到该区域射出的接收光引起的接收效率下降，也就是能提高接收效率。
另外，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构为单芯的光纤和将该光纤作为传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件的光学耦合结构，其特征在于，上述光纤在传送光线的芯部的端部的至少一方具有比芯部的其他部分大的扩大部，上述光通信微型组件具备：产生发送光的发光元件、使上述发送光和上述光纤的端部耦合的发送光学系统、接收上述光纤射出的接收光的受光元件、以及使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；在上述光纤的具有上述扩大部的上述端部上配置上述发光元件及上述发送光学系统，使得上述发送光与上述光纤的具有上述扩大部的所述端部耦合的区域的至少一部分包含于上述扩大部内。
采用上述的结构，光纤的端部由于有扩大部，能与发送光耦合的区域得以扩大。因而，与以往相比能使上述发送光耦合区域向外侧移动。
另外，扩大部射出的接收光比中心部射出的接收光强度显著降低。因此，上述发送光耦合区域至少一部分被包含在上述扩大部的情况下，从上述发送光耦合区域射出的接收光的强度显著降低。由此，能大幅度地抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区域射出的接收光而引起的接收效率降低，也就是能使接收效率大幅度地提高。
本发明还具有的其他目的、特征、及优点通过以下的记述将能充分得以理解。还有，本发明之益处在参照附图进行以下的说明之后也将会更加明瞭。
附图说明
图1为表示光纤端部的发送区域和接收区域的概要示意图。
图1(a)为有关本发明的光纤的部分。
图1(b)为有关已有的光纤的部分。
图2为表示光纤射出的光的NFP的概要示意图。
图2(a)为有关本发明的光纤的部分。
图2(b)为有关已有的光纤的部分。
图3为表示本发明的一实施形态即单芯光纤和双向通信微型组件间光学耦合结构的剖面图。
图4为表示图3的光纤的端部剖面图。
图5(a)～(c)表示本实施形态适用的其他光纤端部的剖面图。
图6为本实施形态的概要示意图，表示防止因近端反射和内部散射光产生的干扰的情况。
图7为表示图6主要部分的概要示意图，表示防止因对方微型组件的反射产生的干扰的情况。
图8为表示本发明的其他实施形态即单芯光纤和双向光通信微型组件间光学耦合结构的剖面图。
图9为表示本发明的又一实施形态即单芯光纤和双向光通信微型组件间光学耦合结构的概要示意图。
图10为表示本发明的又一实施形态即单芯光纤和双向光通信微型组件间光学耦合结构的概要示意图。
图11为表示光通信环路结构的概要示意图。
图12为表示已有的单芯光纤和双向光通信微型组件间光学耦合结构的概要示意图
图13为有关图12所示的已有的光学耦合结构的，表示光纤端部的发送区域和接收区域的概要示意图。
具体实施方式
在说明本发明之一实施形态之前，首先对作为本发明的基础的实验予以说明。该实验研究了这样的问题，即光纤射出的光线，在光纤端面附近的强度分布(NFP：Near Field Pattern)因光纤端面的形状不同，究竟会有怎样的不同。现根据图2对该内容进行说明。
通常，从像POF那样芯径大的光纤2射出的光的NFP如图2(b)所示，在光纤2的中心部最大，在光纤2的外围部最小，但在外围部附近(图2中注明“射入光纤的光的入射位置”处)也射出较强的光量。
另一方面，如图2(a)所示，可以看出，在将光纤2的端面扩大的情况下，光纤2射出的光的NFP与图2(b)所示的未扩大的情况相比，光纤2的中心部射出的光的强度为最大，这一点是相同的，但光的强度总体上变小，光纤2的外围部分(扩大部29)射出的光的强度显著减小。
再者，严格地说，光纤2射出的光的NFP受芯径、数值孔径等光纤2自身的特性、扩大部29的形状等所左右，具体内容将在后面详述。
根据上述研讨，通过扩大光纤2的端面，积极利用光纤2射出的光的NFP变化的现象，同时在光通信微型组件的发送、接收部的光学系统、以及光纤2的端面形状上下功夫，直至发明出能得到高接收效率的单芯光纤和双向光通信微型组件间光学耦合的结构。
即如已有的单芯光纤相应的光通信微型组件，光纤2的端面未被扩大时，从发送光射入光纤2的区域射出的接收光，从图2(b)所示的NFP可知，因为是光量比较强的区域，所以接收光的损失大。
另一方面，如图2(a)所示，本发明的单芯光纤和双向通信微型组件间光学耦合的结构上，其特征为将光纤2的端面扩大，在该扩大部29的附近射入发送光，因此能抑制接收光的损失。以下就具体的结构进行说明。
实施形态1
下面利用图3说明本发明一实施形态，图3表示本实施形态的光通信微型组件。
光通信微型组件1具有，发光元件4，能生成按照数据信号调制的调制光即发送光21、受光元件5，能够接收光纤2来的接收光22生成数据信号、发送透镜(发送光学系统)6，能够对发光元件4射出的发送光21进行聚焦，然后使其与光纤2耦合、以及反射镜(接收光学系统)7，反射光纤2射出的接收光22，使其与受光元件5耦合。
发送透镜6及反射镜7一起形成光学构件10。另外，发光元件4配置在SiC等散热特性优良的辅助固定架12上。这些构件对准位置配置在心柱13上，心柱13和图中未示出的电路电气连接。
光纤2至少一端固定在光纤插头26上，通过将光纤插头26插入光通信微型组件1的一部分即插座27的凹部中，使光纤2和光通信微型组件1光学耦合。又，光纤2的端部有比芯部28扩大的扩大部29，扩大部29有光纤2的直径往端面慢慢变粗的锥部。
由发光元件4生成的发送光21随发光元件4的辐射角呈放射状发散，由发送透镜6变换成任意的数值孔径进行聚焦，通过光学构件10，与光纤2耦合。另一方面，光纤2射出的接收光22的大半部分由反射镜7向受光元件5的配置方向反射，同时，利用有曲率的反射镜7聚光，与受光元件5耦合。
如前所述，发送光21和接收光22在光纤2的端面附近在空间上分离时，光纤2射出的接收光22中，从发送光21的射入位置射出的接收光22不与受光元件5耦合。
当时，本实施形态中，因为将发送光21的射入位置取在光纤2的更靠近外围的部分，所以从发送光21的射入位置射出的接收光22减少，借助于此，接收光22能高效地与受光元件耦合。因此，利用使发送光21射入光纤2端部的扩大部29的方法，能够得到接收区域扩大的，接收效率高的光通信微型组件1。
光学构件10在发送光21射出的面上具有对光纤2的光轴倾斜的棱镜面11，借助于此，使发送光折射射入光纤2。又，光学构件10还在接收光22射入的面上有反射镜7。反射镜7的一部分即遮光部(防干扰构件)9与光纤2接触或接近配置。
还有，遮光部9在图3为了强调用斜线表示，实际上是反射镜7的一部分，和反射镜7没有区别。另外，作为反射镜7可以使用以蒸镀法等形成的铝膜等。
本发明涉及的光通信微型组件1和光纤2间光学耦合结构，其特征在于，通过使发送光21与光纤2的扩大部29耦合，从而扩大受光元件5接收的接收光22的接收区域。以下就其耦合方法进行说明。
利用一根光纤2在空间上将发送光21和接收光22加以分离时，如前所述，通过将发送光21与光纤2端面耦合的发送区域做小，从而能扩大接收区域，使可利用的接收光22增加，所以能得到接收效率高的光通信微型组件1。
因此，以下4点是重要的。
A.设定发送区域和接收区域的分离比，使接收区域更大。
B.在接收光22射出量少的区域设置发送区域。
C.使光纤2的端面形状和发送光21射入光纤2的方法最佳化。
D.使发送光21与接收22分离，防止两者相互干扰并降低损耗。
首先，根据图1对“A.设定发送区域和接收区域的分离比，使接收区域更大。”的方法进行说明。
图1表示单芯光纤2和光通信微型组件1间光学耦合结构中，光纤2端面处的发送区域和接收区域，图1(a)为有关本发明涉及的光学耦合结构，图1(b)为有关已有的光学耦合结构。这里，作为光纤2，例如假设用芯径1mm的POF。
发送光21考虑到光通信微型组件1装配精度和光纤2的轴偏离精度等问题，有必要从光纤周边向内侧，入射到有某种程度的余量(margin)的位置。例如，设发送光21的位置偏离公差为±100μm，光纤2的端面上发送光21的光点直径为100μm的情况下，为了减少发送光量的变动，如图1(b)所示，发送光21的中心设定在从外围部的顶点向下方150μm的位置上。
另外，考虑到向发送光21相反方向的偏离(图1(b)的下方100μm)，则接收区域如图1(b)所示，变成从外围部的顶点开始向下方300μm的位置更下面的区域。即发送区域和接收区域的分割比以直径方向的长度比表示为3∶7。
下面根据图1(a)，对如本发明所述将光纤2扩大，假定其他条件均相同的情况下的接收区域进行说明。设扩大后的光纤2端面直径为1.4mm，发送光21的射入位置和图1(b)一样为从外围部的顶点向下方150μm的位置的情况下，接收区域为比从外围部顶点向下方300μm的位置更加下面的区域。即发送区域和接收区域的分割比以直径方向的长度比表示为3∶11。
图1(a)与图1(b)相比，光纤2的端部扩大的本发明的情况比未扩大的已有的情况，更能将光纤2端部区域的接收区域的比率设定得大些，能更有效利用光纤2射出的接收光。
还有，在图1所示的光纤2的端面，也可将发送光21耦合的位置左右的区域作为接收区域。这时，从光纤2射出的接收光22内，能利用的光量、即被聚光反射镜7照射的光量进一步增加，能够耦合于受光元件5的接收光22进一步增加，能使接收效率进一步提高。另外，即使是在光纤2和光通信微型组件1的位置同时发生偏离的情况下，也有能使发送效率和接收效率的变动量比以往减小的效果。
下面对“B.在接收光22射出量少的区域设置发送区域。”的方法进行说明。如图2(a)所示，将光纤2的端面扩大的情况下，从该扩大部29射出的接收光22的强度相对变小。通过使发送光21射入该接收光22的强度小的区域、即光纤2端部的扩大部29，就能进一步减少接收光22的损耗。
还有，如前所述，发送光21的射入位置是考虑位置公差后设定的。因此，例如和上述的例子一样使用芯径1mm的POF，考虑位置公差，将发送光21中心部的入射位置设为从外围部向内侧150μm的物质的情况下，为了使发送光21射入光纤2端部的扩大部29，扩大部29的宽度最好是150μm以上。即如图1(a)所示，将光纤2的端面中心对称扩大时，最好是将端面的直径做得大于1.3mm。
下面对“C.使光纤2的端面形状和发送光21射入光纤2的方法最佳化。”的方法进行说明。光纤2的端面如图4所示：最好是做成锥形，即越是靠近端面光纤的直径慢慢增大。通过做成锥形，减少在锥形部8处接收光22的传送损耗，同时还能将发送光21平稳地导入光纤2内。
另外，光纤2的光轴和锥形部8的夹角θ，最好是比光纤2的数值孔径NA决定的角度大。这里，光纤2的数值孔径NA在光纤2为POF时，遵照日本工业标准JIS C 6822。
这时，从光纤2射出的光线(接收光22)的最大角度大致可以以Sin-1(NA)表示。因此，设光纤2的芯部28的折射率为np，则对光纤2传送光线的光轴的最大角度αmax可以αmax＝Sin-1(NA/np)表示。
通过把锥形部8的角度θ设成大于αmax，使光纤2扩大部29射出的光线量减少，所以能可靠地减少扩大部29的接收光22的光量，同时能减少在锥形部8的接收光的损耗。
然后，通过使发送光耦合于扩大部29，能使光纤2端部的接收区域的比例增加，因此能减少接收光22的损耗。例如，在使用数值孔径NA为0.3，芯部的折射率np为1.5的光纤2的情况下，锥形部8的角度θ最好是11.6°以上。
另外，此时如果使发送光21与光纤2的光轴平行，使其与扩大部29耦合，则在发送光21中产生照射锥形部8和光纤插头26的内壁，不与光纤2的芯部28耦合的光线。因而，发送光21最好是从光纤2的外围方向向中心方向倾斜耦合。
通过这样使发送光21从光纤2的外围方向射入，可以把发送光学系统(发送透镜6)配置得更靠外侧，以此增加接收光学系统(反射镜7)的配置自由度，就容易设定接收效率高的接收光学系统。当然，发送光21射入光纤2的角度最好是设定成小于由光纤2的数值孔径NA规定的角度。
还有，这里芯部28表示光纤2的端面扩大前的光纤2的芯部，扩大部29为将芯部28扩大后的部分，是芯的一部分。因而芯部28和扩大部29的折射率相同。作为芯部28的扩大方法，有切削、研磨的方法、或熔融的方法等。特别是POF，通过将端面按压在任意形状的热板上，能很容易地加工成任意形状。
下面说明锥形部8的长度。在锥形角度θ相同的情况下，随着锥形长度L变长，光纤2的端面直径2R变大(R＝r+L·Tan(θ))。光纤的2端面直径一旦变大，从光纤2射出的光的射出面积就大。因此，在光纤2中心部射出的接收光22的光量降低，同时，设计能高效聚光的小型接收光学系统就变得困难，接收光学系统的聚光效率变差。
为了防止这样的、接收光22的色散，对于光纤2的芯径2r的，锥形长度L作如下规定即可。在光纤2的中心，从锥形长度为零的位置(A点)射出的光在锥形长度L的位置(光纤2的端面)上，到达从光纤2的中心略向外侧L·NA的位置(B点)。通过设定锥形长度L使B点处于光纤2的芯的半径r内，从而能减少从光纤放射出的接收光22的扩展。即最好是将锥形长度L设定得使L＜r/NA。例如用芯径1mm、NA为0.3的POF作为光纤2时，最好是锥形长度L设定为小于1.67mm。
以下对光纤2的端面形状进行说明。光纤2的端面如前所述不必为平端面，可以为图5(a)所示的球形端面、或图5(b)所示的倾斜端面。或，将上述形状加以组合成的形状。通过改变光纤2端面形状，能降低光纤2远端反射(还有，对于减少远端反射，以后将作叙述。)。通过使发送光21、接收光22折射，有能提高发送效率、接收效率的效果等。
例如，如图5(a)所示，光纤2的端面为球形时，光纤2射出的接收光由于球形的端面而向光纤2中心方向折射，因此利用接收光学系统使其向受光元件5聚光就变得容易。
另一方面，如图5(b)所示，光纤2的端面形状为倾斜状时，接收光22由于倾斜状的端面的作用而向光纤2的外侧方向(图5的下方)折射。因此，将接收光学系统配置在该折射方向(图5的下侧)上，在其相反一侧配置发送光学系统，容易进行收发信分离，同时将增加各光学系统的配置自由度。
还有，如图5(c)所示，也可以将光纤2端面中心部做成凸出的球面状，外围部做成凹入的球面状。采用这样的形状，能在凸面使光纤2中心部射出的接收光22折射后使其聚焦，故能提高接收效率，同时，通过使发送光21在外围部凹面处折射，能够从更外侧射入发送光21。
也就是说，即使以比由光纤2的数值孔径NA规定的角度大的角度使发送光21射入光纤2，由于在凹面部折射，与光纤2的耦合角度可以取小于光纤2的数值孔径NA的角度。因此能使发送光21从更外侧处射入，增加接收光学系统的配置自由度，容易提高接收效率。
尤其是，最好是选择发送光21耦合的位置的光纤2的端面形状和发送光21射入光纤2的入射角度，使得发送光21和光纤2的光轴间的夹角，在射入光纤2后比射入光纤2前小。也就是使发送光21从光纤2的外侧向中心方向倾斜射入时，取光纤2的端面为凹面状，与此相反，从中心方向向外围方向倾斜射入时为凸面状。
通过这样的设定，能使发送光21与光纤2的耦合效率提高，同时，能使耦合时的NA(激励NA)减小。通过减小激励NA，能减少光纤2传送时的传送损耗，同时能减少波模色散，故能提高传输频带。
下面对“D.使发送光21与接收22分离，防止两者相互干扰并降低损耗。”的方法进行说明。本实施形态中，如图3所示，对于反射镜7，通过使发送光21通过与配置受光元件5的一侧的相反侧(图3上方)，能与单芯双向通信对应。
又，本实施形态所示的方式，因利用薄膜反射镜7分离发送光21和接收光22，所以实质上能使分离部的损耗为零。又因为能使发送光21通过极靠近反射镜的边上，所以发送区域和接收区域的交接几乎为零，能使接收区域更加扩大。
再有，因为通过棱镜11使发送光21从光纤2的外围方向折射后射入，故能更加扩大接收区域，能够得到相当高的接收效率。
关于接收光22和发送光21间的干扰，如前所述存在以下4个原因。
1)近端反射产生的干扰
2)内部散射光产生的干扰
3)对方的微型组件反射产生的干扰
4)远端反射产生的干扰还再加上5)电气干扰也是个问题。
首先，根据图6对“1)近端反射产生的干扰”的防止方法进行说明。发送光21在光学构件10的棱镜面11上折射，自光纤2的外围部射入光纤2，其反射光(近端反射光17)朝着光纤2的光轴反射。
但在光学构件10上，设置在反射镜7的端部，和棱镜面11的端部连接的遮光部9，与光纤2接触或设在离光纤2几十～几百μm的位置上，故近端反射光17利用遮光部9对于反射镜7向和受光元件5的配置侧相反的一侧反射，即可以利用遮光部9防止近端反射光17射入受光元件(将其遮住)。
下面利用图6对“2)内部散射光产生的干扰”的防止方法进行说明。发光元件4发射的发送光21的一部分不射入发送透镜6，变成杂散光18，在光通信微型组件内散射。
但反射镜7在光学上将受光元件5的配置侧和发光元件4的配置侧加以分离，能防止杂散光18和受光元件5耦合。还有，由于发光元件4的装配误差，发光元件4产生位置偏离时，也能防止未料到的杂散光18射入受光元件5，故能加大发光元件4的装配公差，降低装配成本。
另外，近端反射光17也成为杂散光在光通信微型组件内散射，但根据同样的理由，可以防止其与受光元件5耦合。即反射镜7在将接收光22反射、聚焦，并使其与受光元件5耦合的同时，具有作为在光学上从受光元件5将近端反射光17和杂散光18分离的，防干扰构件的作用。
还有，由于利用反射镜7在光学上将受光元件5分离，所以可以不必留意散乱光18的影响地决定受光元件5的配置，起到能够增加光通信微型组件1的设计自由度，能够配置得容易进行组装调整的效果。
以下参照图7说明防止“3)对方的微型组件反射产生的干扰”的方法，在本实施形态所示的光通信微型组件1中，作为对方微型组件反射产生的原因主要有在受光元件5的表面反射的接收部反射光19再度与光纤2耦合的情况、以及从光纤2射出的接收光22的一部分由照射的面(主要是棱镜面11)向光学构件10反射的棱镜反射光20再次与光纤2耦合的情况这两种情形。
通常，受光元件5的受光面通过用例如氮化硅等薄膜施以防反射涂膜(AR涂膜)防止接收光22的反射，提高接收光效率。通过这层防反射涂膜能减少接收部反射光19，但要完全防止受光元件5来的反射是件困难的事。另外，有时，由于接收光22的射入角度的关系，反射率会提高。
作为接收部反射光19与光纤2再度耦合的路径，如图7所示，大半为再次在聚光反射镜7处反射，返回光纤2的方向。因此，最好是借助于例如受光元件5的倾斜配置或聚光反射镜7的形状等，设定成接收部反射光19不返回光纤2的配置。
对于棱镜反射光20，通过使棱镜面11的倾角最佳化，即使棱镜反射光20射入光纤2，也可以使其不耦合。也就是说，只要使棱镜反射光20以比光纤2的数值孔径NA大的角度射入光纤2即可。因此，可以将棱镜面11的倾角β设定成大于光纤2的NA。
但是，在将棱镜面11的倾角做大的情况下，因为发送光21向光纤2射入的角度也变大，所以有时发送光21的耦合效率降低，或只有高次模激励。因此，有必要对两者折衷考虑设定棱镜面11的倾斜角度β。
又，如前所述，通过改变光纤2扩大部29的形状，能够改变射入光纤2的发送光21相对于光纤2的光轴的角度，一并考虑该影响再决定棱镜面11的倾斜角度β。另外，通过在接收光22照射的光学构件10的面(主要是棱镜面11)上施以防反射涂膜也可使反射率减小。
以下就“4)远端反射产生的干扰”的防止方法进行说明。如图3所示，在光纤2的端面与光轴垂直时，由于光纤2和空气的折射率差，对射出光量产生约4％的远端反射。这一远端反射可以通过改进光纤2的端面形状的方法加以减低。
也可做成如图5(a)～(c)所示的形状。通过做成这类形状，能够改变光纤2端面处的远端反射方向，通过采用大于光纤2的数值孔径的角度，能使远端反射不在光纤2中传输。
例如，对于光芯直径1mm，数值孔径NA为0.3的POF，取图5(a)的形状(曲率1.5mm)时，远端反射降低至0.7％，取图5(b)的形状(倾角10°)时，远端反射减低至0.4％。
另外，在光纤2的端面形状为图5(a)～(c)所示的形状时，如前所述，通过使发送光21的入射条件等最佳化，能够同时取得扩大接收区域，增加配置接收光学系统的自由度等效果。
以下就“5)电气干扰”的防止方法进行说明。在图3，心柱13和受光元件5的接地电极连接。另外，辅助固定架12由Sic等绝缘体构成，以此将发光元件4和受光元件5在电气上分离。
另外，反射镜7和光学构件10下部的电极16导通，通过电极16和心柱13电路连接。即从发光元件4的角度看时，受光元件5借助反射镜7及心柱13在电气上被屏蔽，以此能抑制电气干扰。
还有，反射镜7能通过将铝、金等反射率高并具有导电特性的材料从图3所示的光学构件10的下侧蒸镀形成。与此同时，形成电极16。反射镜7及电极16因为在光学构件10下部一侧的整个面上形成，所以不必利用荫罩等形成图案，能够简单地形成。
另外，发光元件4及监视光电二极管14由发送部罩盖15覆盖。发送部罩盖15与光学构件10、心柱13粘接，发光元件4与外部气体隔绝，发送部罩盖15与心柱13也形成电气连接，也具有使发光元件4相对于外部电气屏蔽的作用。
另外，因为光学构件10的一部分作为玻璃罩盖那样的，发光元件4的密封构件的一部分使用，所以，随着构件件数减少，零部件成本可以降低，同时制造工序也能简化。
以下就图3所示光通信微型组件1的各构件进行说明。作为光纤2最好是使用例如POF等多模光纤。POF的芯材用PMMA(polymethyl methacrylate；聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯等透光性良好的塑料构成，包层由比上述芯材折射率低的塑料构成。
这样的光纤2与石英制的光纤比，很容易地将其芯径做大为从约200μm到1mm左右大小，和光通信微型组件1的耦合容易调整，能获得廉价的双向光通信环路3
还有，如本实施形态，在空间上将发送光21和接收光22分离的情况下，考虑到光学系统的配置空间，最好是使用芯径0.5mm以上的。另外，在POF的情况下，其包层比较薄，约为20μm左右。
另外，也可使用芯材为石英玻璃，包层由聚合物构成的PCF(plastic clad fiber塑料包层光纤)。PCF与POF相比具有价格贵但传输损耗小，传输频带宽的特点，因此，通过将PCF作为传输媒体，能得到可进行长距离通信或更高速通信的双向光通信环路3。还有，当然也可以使用石英制的光纤。
另外，光纤2大致可分为其芯部的折射率均相同的SI(Step Index；阶跃折射率)型光纤和中心部的折射率高，朝着其周围折射率慢慢降低的GI(GradientIndex；梯度折射率)型光纤两种。本实施形态的情况下，因为用GI型的光纤2时，光纤2的外围部(扩大部29)处的发送光21的耦合效率变差，因此，发送光21的入射角度设定范围变得更小，所以，最好是使用SI型光纤2。
另外，光纤2的端面形状，如图5(b)所示，不是中心对称的形状的情况下，插入光通信微型组件1的方向受到限制，所以以中心对称的形状为理想。
作为发光元件4可用半导体激光器或发光二极管(LED)。发光元件4最好是所发射的光的波长在使用的光纤2中传输损耗小，并价格低廉的发光元件，例如，用POF作为光纤2时，可用DVD等具有批量生产效果的，波长650nm的半导体激光器等。另外，在发光元件4的后部，配置着监控用光电二极管14，使得发光元件4的光量保持一定。
光电检测5将接收到的调制光的强弱变换成电信号。作为受光元件5可用在发光元件4的波长范围中灵敏度高的光电二极管，例如，可用以硅为材料的PIN光电二极管、或雪崩光电二极管等。
光学构件10以PMMA或聚碳酸酯等塑料为材料，用注射成型等方法制作。而且，在作为反射镜7的反射面的一侧上用蒸镀法等方法形成铝、金等反射率高的金属薄膜。反射镜7利用从光学构件10的下方蒸镀的方法，可以就不必用荫罩等形成图案，能简单地形成。
另外，在光学构件10中，和心柱13接触的下表面上形成电极16。电极16和反射镜7一起同时用蒸镀法等形成，至少其一部分连着反射镜7，以此与反射镜7导通。
反射镜7可取将旋转椭圆体、球面等曲面的一部分切去的形状。在光学构件10上形成用于使发送光21聚光并与光纤2耦合的发送透镜6、使发送光21折射并射入光纤2的棱镜面11、以及发光元件4与受光元件5对准位置用的定位部(未图示)。
这样，通过使一个光学构件10具备多种功能，大大减少构件数量，同时因为能降低装配时的公差，所以能得到低成本、小型的光通信微型组件1。还有，因为能在一个心柱13上与光纤2的光轴平行地配置发光元件4、受光元件5及光学构件10，所以就不需要复杂的装配工序，可以减少工序道数。
以下就以本实施形态的构成测定接收效率的结果进行说明。作为光纤2使用芯径980μm、包层厚度10μm、端面形状为图5(b)所示的球端面(曲率1.5mm)、锥度θ为16°，并且锥长度L为0.7mm的POF。作为聚光反射镜7使用曲率2.3mm的球面的一部分，并且使用的反射镜的反射率为89％。作为受光元件5，使用受光直径0.34mm的PIN光电二极管。另外，发送区域和接收区域的分离比为直径方向上的长度比取3∶1。
将固定在光纤2上的光纤插头26插入光纤插塞27，测定对于从光纤2射出的全部光量的，受光元件5的耦合效率(接收效率)，结果为-3.5dB(分贝)。另一方面，利用没有扩大部29的POF，发送区域和接收区域的分离比以直径方向的长度比取3∶7，并且其他条件和上述条件相同，测定接收效率，得到结果为-5.5dB。即，可以理解为本实施形态比以往在接收效率上有2dB的改善。
因此，接收效率因聚光反射镜7等接收光学系统的设定或配置、所用的光纤2或受光元件5等而变化，但是如上所述，通过扩大光纤2的端面，接收区域得以扩大，因此能使接收效率得到提高。
另外，还确认了作为发光元件4使用波长650nm的激光二极管的发送光21与光纤2耦合。这时的近端反射和内部散射光产生的干扰是总计是发送光量的0.05％。还有，发送效率可以由发送透镜6任意设定。
另外，光纤2端面上的远端反射是光纤2的射出光量的0.7％，由于对方微型组件的反射产生的干扰是光纤2的射出光量的0.5％。可以确认，利用该光通信微型组件1在传输距离(光纤2长度)20m上，以500Mbps的传输速度进行全双工通信时，位错率(Bit Error Rate)为10-12以下。
实施形态2
以下参照图8就本发明的其他实施形态进行说明。还有，对于具有和上述实施形态中已说明过的部分同样功能的构件，赋予同一编号，其说明省略。本实施形态中，其配置如图8所示，经反射镜7聚光的接收光22再在接收透镜(第2接收光学系统)24上聚光使接收效率更加提高。
另外，和接收透镜24成一体形成的罩壳部(mould)32将受光元件5和配置在其边上的前置放大器25封在一起。受光元件5及前置放大器25通过罩壳部32与外部气体隔绝，能防止时效引起的性能降低。另外，因在罩壳部32上形成接收透镜24，所以能实现小型化。
在接收透镜24上被反射的第2接收部反射光23也会成为对方微型组件反射的原因。但是，第2接收部反射光23由于被接收透镜24的形状散射，所以能防止其返回光纤2。
电极16一部分与反射透镜7导通，并且与受光元件5及前置放大器25的接地电极31导通。另外，电极16由于发光元件4与受光元件5在光学上、电气上都分离、绝缘，从而有防止内部散射光引起的干扰或电气、电磁干扰的作用。
发光元件4和辅助固定件12配置在发送杆30上。发送杆30与光学构件10的一部分对准位置而配置。发送杆30和接收侧的接地电极31在电气上分离。另外，发送杆30具有使受光元件5散热的作用。
如上所述，使用图8所示的光通信微型组件1，能一并运用聚光反射镜7和接收透镜24，提高接收效率，同时容易防止对方微型组件反射、内部散射光、近端反射、以及电气、电磁干扰，而且小型又廉价，能获得时效劣化程度小，性能稳定等好处。
实施形态3
以下再参照9就本发明的另一其他实施形态进行说明。还有，对于具有和在上述实施形态说明过的部分同样功能的构件，赋予同一编号，其说明省略。
图9表示与上述实施形态相比，将发送及接收的光学系统相反配置的情形。发光元件4射出的发送光21通过立式反射镜33，反射到光纤2配置的方向上同时亦被聚光，再射入光纤2的扩大部29。另一方面，光纤2射出的接收光22通过接收透镜24聚光并与受光元件5耦合。
立式反射镜33及接收透镜24形成于光学构件10。立式反射镜33也有将发送光21和接收光22分离的防干扰构件的作用。
实施形态4
下面参照图10再对本发明的再一实施形态进行说明。对于具有与上述实施形态说明过的部分同样功能的构件，赋予同一编号，其说明省略。
图10表示从光纤2的外围方向射入发送光21时的光学配置。发光元件4射出的发送光21通过发送透镜6聚光，从光纤2的外围方向向中心方向倾斜，与光纤2的扩大部29耦合。光纤2的端面与图5(c)所示的一样，是外围部为凹面，内圆部为凹面的形状，扩大部29为凹面的一部分。
发送光21射入光纤2时，向与光纤2光轴的夹角变小的方向折射。因此，即使以比光纤2的数值孔径大的角度使发送光21射入光纤2也能与光纤2耦合，发送透镜6(发送光学系统)可配置在更靠近外围部(图10的右方)。因此，配置接收透镜24(接收光学系统)的空间更大，容易地配置接收效率高的接收光学系统。
另外，在发送光学系统和接收光学系统之间还配置着防干扰构件34，防干扰构件34防止发送光21和接收光22互相干扰。防干扰构件34触及光纤2的端面配置或配置在其附近。
如上所述，使用上述实施形态所示光通信微型组件1和单芯光纤2的光学耦合结构，能防止近端反射、内部散乱光(杂散光)、远端反射、以及对方微型组件反射产生的干扰，又能降低电气的干扰，因此能高效地以一根光纤进行全双工方式的双向通信。
尤其是通过扩大光纤2的端面，使发送光21与该扩大部29耦合，以及将光纤2的端面形状和发送光21的入射条件最佳化，从而扩大接收区，配置光学系统的自由度也增大，因此能得到接收效率高的光通信环路3。另外，又因使一个光学构件10持有多种功能，故造价低，外形小，并能获得制作简单的光通信微型组件1。
上述实施形态为一示例，本发明范围并非囿于这些结构。本发明之特点为使发送光21耦合于光纤2的扩大部29，采用其他的光学系统配置也能获得同样的效果。另外，例如还能采用下述构成。
单芯光纤和双向光通信微型组件的光学耦合结构是将单芯的光纤作为传输媒体能在双向上进行光通信的双向光通信微型组件和该光纤的光学耦合结构，该双向光通信微型组件采用的结构是，具有发生发送光的发光元件和接收上述光纤射出的接收光的受光元件，同时上述光纤的与上述双向光通信微型组件耦合的端面具有较其芯部大的经扩大过的扩大区域，从上述光纤端面的上述发送光耦合的区域以外射出的接收光至少一部分被耦合于上述受光元件的结构。
采用上述构成，利用射入发送光的区域以外的接收光，所以容易将光纤端面反射的发送光和接收光分离，能够减少干扰。又因光纤的端面被扩大，因此可以增加装配公差。又容易进一步扩大接收区域，所以能提高接收效率。
再者，上述光学的耦合结构能采用使上述发送光至少一部分与上述光纤的扩大区域相耦合的构成。
采用上述的结构，可以扩大接收区，可以使发送光射入接收光射出量较少的区域，故能使光纤射出的接收光高效地耦合于受光元件。
再者，上述光学耦合结构可以采用具有将上述接收光聚光并使其与上述受光元件耦合的接收光学系统的构成。
采用上述的结构，利用接收光学系统可以把接收光导向受光元件，能在小型的受光元件上高效聚光，或增加受光元件配置位置的自由度。
再者，上述光学耦合结构可以采用设置防干扰构件的构成，能够防止上述发送光的一部分与上述受光元件耦合。
采用上述的构成能防止发送光对接收光干扰，可得到高信噪比。
再者，上述光学耦合结构，所述防干扰构件为反射镜，该反射镜也是反射上述接收光同时将其聚光，并使其与受光元件耦合的接收光学系统。
采用上述的结构，接收光学系统和防干扰构件可采用同一构件，故能将光通信微型组件小型化。另外，通过将防干扰构件做成薄膜反射镜，能防止因防干扰构件引起的接收效率降低，可取得颇高的接收效率。
再者，上述光学耦合结构可采用在上述光纤的端面上使上述发送光折射后与光纤耦合的构成。
采用上述的结构，则即使使发送光射入光纤的射入角度大于光纤的数值孔径，也能够通过使其在光纤中折射，使其与光纤耦合，增加发送光学系统的配置自由度。容易将激励NA做小，能使光纤中的传输损耗、振荡型色散减小，可以使传送频带提高。
再者，上述光学耦合结构可以采用设定光纤端面形状及发送光射入光纤的射入角度，使得上述发送光的光轴和上述光纤的光轴的交角在上述发送光与上述光纤耦合后变得比耦合之前小的结构。
采用上述的结构，可以将射入光纤的发送光的数值孔径减小，故能减小因振荡型色散引起的频带降低。又可以将发送光学系统配置在离开光纤的光轴的位置上，增加了光学系统配置自由度。
再者，上述光学耦合结构可采用使上述发送光光轴从光纤的外围方向向内圆方向倾斜并使其与上述光纤耦合的结构。
采用上述的结构，使发送光从外围部射入，可以更扩大接收区。增加接收光学系统的配置自由度，能方便地配置接收效率高的接收光学系统。
再者，上述光学耦合结构可采用上述光纤具有其直径随着靠近端面而慢慢变粗的锥形部，上述光纤的光轴和该锥形部的夹角比由光纤的数值孔径规定的角度大的构成。
采用上述构成，因光纤传输的接收光不会照射在锥部，故能减少接收光的损失。另外，还容易把发送光导往光纤的芯部。
再者，上述光学耦合结构可以采用上述锥形部的长度L满足L＜r/NA的光学的结构；2r为上述光纤的芯径，NA为光纤的数值孔径。
采用上述的结构，能抑制光纤射出的接收光从光纤端面分散射出的情况，接收光容易聚光。
再者，上述光学耦合结构可采用上述光纤的端面其外围部是凹面形状，内圆部是凸面形状的构成。
采用上述的结构，通过使发送光在凹面部处折射，能使发送光从光纤的更靠近外围部分耦合。光纤射出的接收光在凸面部被聚光，所以接收光学系统的设计就变得容易，可以提高接收效率。
再者，上述光学耦合结构可以采用上述光纤为塑料光纤的构成。
采用上述的结构，可以用POF作为光纤，因此弯曲损耗小，不易折断，而且容易制成芯径1mm左右的大口径的光纤，故光纤和双向光通信微型组件间的耦合容易调整，并且可以以低廉的价格实现双向光通信环路。再者，端面容易加工成任意形状。
如上所述，本发明的光通信微型组件为以单芯的光纤为传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件，上述光通信微型组件其构成为，具备发生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收上述光纤射出的接收光的受光元件、和使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；对着传输光的芯部的端部的至少一端具有比芯部的其他部分大的扩大部的光纤，配置上述接收光学系统，以使上述受光元件能够接收从具有该扩大部的上述端部射出的接收光。
这样，上述端部的发送光耦合区域射出的接收光的强度减低，所以起到能抑制因受光元件接收不到该区域射出的接收光而产生的接收效率降低的效果。
另外，本发明的光通信微型组件如上所述，是以单芯的光纤作传输媒体，进行双向光通信的光通信微型组件，上述光通信微型组件其构成为，具备发生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收从上述光纤射出的接收光的受光元件、和使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；对着具有扩大部、即传输光线的芯部的端部至少一方比芯部的其他部分大的扩大部的光纤，配置上述发光元件及上述发送光学系统，使上述发送光与具有上述扩大部的上述端部耦合的区域至少一部分包含在上述扩大部之内。
这样，从上述发送光耦合区射出的接收光强度显著降低，所以起到能大幅度地抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区域射出的接收光而引起的接收效率降低的效果。
再有，本发明的光通信微型组件，如上所述，在上述的构成中，将上述发光元件及上述发送光学系统配置得使上述发送光传送方向朝内侧倾斜地耦合于上述光纤的端部。
采用上述的结构，则同使上述发送光在上述光纤的端部与上述光纤的光轴平行地耦合的情况相比，能将上述发光元件和上述发送光学系统配备在离开上述光轴的位置。这样，能将上述发光元件及上述发送光学系统配置在较上述发送光耦合区更近直径方向外侧的位置上，故起到增大配置上述受光元件及上述接收光学系统的自由度的效果。
再者，也可配置所述接收光学系统，使得上述受光元件能接收从上述光纤的具有上述扩大部的上述端部射出的接收光。
另外，本发明的光纤如上所述是光通信用的传输媒体，传输光线的芯部的端部至少一方有比芯部的其他部分扩大的扩大部，所述光纤从有着上述扩大部的端部越朝上述光纤的光轴方向向前越慢慢变细的锥形部，该锥形部的构成做成上述光纤的光轴和该锥形部的夹角比上述光纤的数值孔径所规定的角度大的结构。
这样，从上述发送光耦合区射出的接收光的强度降低，因此起到能抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区射出的接收光而引起的接收效率降低的效果。
另外，本发明涉及的光纤如上所述，是作为光通信用传输媒体的光纤，其构成为，传输光线的芯部的端部至少一方具有比芯部的其他部分大的扩大部，该扩大部的端面为凹状。
只要，与端部耦合前的发送光传送方向和上述光轴间夹角可增大，所以起到这样的效果，即可把将发送光射入光纤用的发光元件及发送光学系统配置在较以往更靠直径方向外侧，同时还能提高配置进行光通信的光通信微型组件的各构成要素的配置自由度。
再有，本发明的光纤其构成如上所述，即在上述的构成中，具有上述扩大部的端部其中央部为凹面状。
采用上述的结构，从上述端部射出的接收光被聚光，故能将使接收光与受光元件耦合的接收光学系统尺寸缩小。这样，在上述光通信微型组件中，起到使尺寸小型化，提高配置各构成要素自由度的效果。
另外，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构如上所述，是单芯的光纤和以该光纤作传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件的光学耦合结构，其构成为，上述光纤在传输光线的芯部的端部至少一方上具有比芯部的其他部分大的扩大部，上述光通信微型组件具备：发生发送光的发光元件、使上述发送光与上述光纤耦合的发送光学系统、接收从上述光纤射出的接收光的受光元件、和使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；上述受光元件及上述接收光学系统配置成能够接收从上述光纤的具有上述扩大部的上述端部射出的接收光的结构。
这样，上述端部的发送光耦合区射出的接收光强度降低，故起到能抑制因受光元件接收不到该区域射出的接收光而引起接收效率降低的效果。
另外，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构如上所述，是单芯光纤和以该光纤作传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件的光学耦合结构，其构成为，上述光纤在传输光线的芯部的端部至少一方上，具有比芯部的其他部分大的扩大部，上述光通信微型组件具备，发生发送光的发光元件，使上述发送光与上述光纤端部耦合的发送光学系统、接收上述光纤射出的接收光的受光元件、和使上述接收光与上述受光元件耦合的接收光学系统；上述发光元件及上述发送光学系统配置成在具有上述光纤的上述扩大部的上述端部，上述发送光耦合的区域至少一部包括在上述扩大部之内。
这样，上述发送光耦合区射出的接收光强度显著降低，故起到能大幅度抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区射出的接收光而引起的接收效率降低的效果。
再有，本发明涉及的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构如上所述，在上述构成中，将上述光纤的端部形状和上述发送光向上述光纤射入的角度设定成使得上述发送光的传送方向和上述光纤光轴的夹角在上述发送光与上述光纤耦合后比耦合前要小。
这样，能将输入光纤的发送光的数值孔径做小，所以起到能减少因振荡型色散引起的频率降低的效果。另外，能将发送光学系统配置在离开光纤光轴的位置，故起到能提高配置光学系统的自由度的效果。
再有，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构其构成如上所述，在上述构成中，上述发光元件及上述发送光学系统配置成使上述发送光与上述光纤的端部耦合，而且使其传送方向向内侧倾斜地耦合。
采用上述的结构，与使上述发送光在上述光纤端部和上述光纤光轴平行地耦合的情况相比，上述发光元件及上述发送光学系统能配置在离开上述光轴的位置上。另外，通过使上述发送光向内侧倾斜射入，能更扩大接收区，因此，起到能提高配置受光元件及接收光学系统的自由度、容易配置接收效率高的接收光学系统的效果。
还有，也可将上述接收光学系统配置成上述受光元件接收从上述光纤的具有上述扩大部的上述端部射出的接收光。
再者，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构其构成为，如上所述，在上述构成中，上述光纤形成从有前端扩大部的端部开始沿上述光纤光轴方向越向内越慢慢变细的锥形部，该锥形部具有上述光纤光轴与该锥形部的夹角比上述光纤的数值孔径所规定的角度大的结构。
采用上述的结构，如前所述，上述端部的扩大部就存在着没有传送的光线射出的区域。这样，从上述扩大部射出的接收光的单位面积光量减少。
因此，在上述扩大部包含上述发送光耦合区时，从上述发送光耦合区射出的接收光强度确实降低。这样，能可靠地抑制因受光元件接收不到上述发送光耦合区域射出的接收光而引起接收效率降低，即起到能可靠地提高接收效率的效果。
再有，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构其构成为如上所述，在上述构成中，形成上述锥形部，上述锥形部的长度L满足L＜r/NA的关系，其中2r为上述光纤的芯径，NA为光纤的数值孔径。
采用上述结构，能抑制光纤射出的接收光从光纤的端面扩展射出，起到接收光容易聚光的效果。
再有，本发明的光纤和光通信微型组件的光学耦合结构如上所述，在上述构成中，上述光纤上具有上述扩大部的端部，其周围的上述扩大部是凹状，中央部是凹面状。
采用上述的结构，通过在凹部使发送光折射，起到能将发送光从更近光纤直径方向外侧耦合的效果。又，在凸面部，光纤射出的接收光被聚光，故起到接收光学系统的设计容易，接收效率可以提高的效果。
本发明的详细说明项中所说明的具体实施形态或实施例，归根结底，在于弄清本发明的技术内容，本发明并非仅限于那些具体示例，不应该被狭义地解释，在本发明的精神和下述的权利要求范围内，可作种种变更并实施。

Claims (15)

1.一种光通信微型组件，将单芯光纤(2)作为传输媒体，进行双向光通信，其特征在于，
所述光通信微型组件(1)具备：发生发送光(21)的发光元件(4)、使所述发送光(21)与所述光纤(2)耦合的发送光学系统(6、33)、接收所述光纤(2)射出的接收光(22)的受光元件(5)、以及使所述接收光(22)与所述受光元件(5)耦合的接收光学系统(7、24)，
对着具有传送光线的芯部(28)的端部至少一方比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)的光纤(2)，配置所述接收光学系统(7、24)，使所述受光元件(5)接收从具有该扩大部(29)的所述端部射出的接收光(22)。
2.一种光通信微型组件，将单芯光纤(2)作为传输媒体进行双向光通信，其特征在于，
所述光通信微型组件(1)具备：发生发送光(21)的发光元件(4)、使所述发送光(21)与所述光纤(2)耦合的发送光学系统(6、33)、接收所述光纤(2)射出的接收光(22)的受光元件(5)、以及使所述接收光(22)与所述受光元件(5)耦合的接收光学系统(7、24)，
对着具有传送光线的芯部(28)的端部至少一方比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)的光纤(2)，配置所述发光元件(4)及所述发送光学系统(6、33)，使所述发送光(21)与具有所述扩大部(29)的所述端部耦合的区域至少一部分包括在所述扩大部(29)之内。
3.根据权利要求2所述的光通信微型组件，其特征在于，所述发光元件(4)及所述发送光学系统(6、33)配置成使所述发送光(21)与所述光纤(2)的端部耦合，而且其传送方向向内侧倾斜。
4.根据权利要求2所述的光通信微型组件，其特征在于，
所述接收光学系统(7、24)配置成使所述受光元件(5)接收从所述光纤(2)的具有所述扩大部(29)的所述端部射出的接收光(22)。
5.一种光纤(2)，是光通信用的传送媒体，其特征在于，
传送光线的芯部(28)的端部至少一方具有比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)，
所述光纤(2)具有从有所述扩大部(29)的端部沿所述光纤(2)的光轴方向向内慢慢变细的锥形部(8)，
该锥形部(8)做成所述光纤(2)的光轴和该锥形部(8)的夹角比所述光纤(2)的数值孔径所规定的角度大。
6.一种光纤(2)，是光通信用的传输媒体，其特征在于，
传送光线的芯部(28)的端部的至少一方具有比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)，
该扩大部(29)的端面为凹状。
7.根据权利要求6所述的光纤(2)，其特征在于，
具有所述扩大部(29)的端部，其中央部为凸面状。
8.一种光纤(2)和光通信微型组件(1)光学耦合结构，是单芯的光纤(2)和以该光纤(2)作传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件(11)的光学耦合结构，其特征在于，
所述光纤(2)在传送光线的芯部(28)的端部的至少一方具有比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)，
所述光通信微型组件(1)具备：发生发送光(21)的发光元件(4)、使所述发送光(21)与所述光纤(2)耦合的发送光学系统(6、33)、接收所述光纤(2)射出的接收光(22)的受光元件(5)、以及使所述接收光(22)与所述受光元件(5)耦合的接收光学系统(7、24)，
所述受光元件(5)及所述接收光学系统(7、24)配置成能够接收从所述光纤(2)的具有所述扩大部(29)的所述端部射出的接收光(22)。
9.一种光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，是单芯的光纤(2)和以该光纤(2)作传输媒体进行双向光通信的光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
所述光纤(2)在传送光线的芯部(28)的端部的至少一方具有比芯部(28)的其他部分大的扩大部(29)，
所述光通信微型组件(1)具备：发生发送光(21)的发光元件(4)、使所述发送光(21)与所述光纤(2)端部耦合的发送光学系统(6、33)、接收所述光纤(2)射出的接收光(22)的受光元件(5)、以及使所述接收光(22)与所述受光元件(5)耦合的接收光学系统(7、24)，
所述发光元件(4)及所述发送光学系统(6、33)配置成所述光纤(2)的具有所述扩大部(29)的所述端部上耦合所述发送光(21)的区域的至少一部分包括在所述扩大部(29)之内。
10.根据权利要求9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
设定所述光纤(2)的端部形状和所述发送光(21)射入所述光纤(2)的角度，使得所述发送光(21)的传送方向和所述光纤(2)光轴形成的夹角同所述发送光(21)与所述光纤(2)耦合前相比，耦合后的该角度要小。
11.根据权利要求9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
所述发光元件(4)及所述发送光学系统(6、33)配置成使所述发送光(21)与所述光纤(2)的端部耦合，并且是其传送方向向内侧倾斜地耦合。
12.根据权利要求9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
所述受光元件(5)及所述接收光学系统(7、24)配置成能够接收所述光纤(2)的具有所述扩大部(29)的所述端部射出的接收光(22)。
13.根据权利要求9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
所述光纤(2)形成从具有所述扩大部(29)的端部沿着所述光纤(2)的光轴方向向内慢慢变细的锥形部(8)，
该锥形部(8)，所述光纤(2)的光轴和该锥形部(8)形成的角度比由所述光纤(2)的数值孔径所规定的角度大。
14.根据权利要求8或9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)光学耦合结构，其特征在于，
形成所述锥形部(8)，使所述光纤(2)的芯径2r、光纤(2)的数值孔径NA、以及所述锥形部(8)的长度L，满足L＜r/NA的关系。
15.根据权利要求8或9所述的光纤(2)和光通信微型组件(1)的光学耦合结构，其特征在于，
在所述光纤(2)，具有所述扩大部(29)的端部，其周围的所述扩大部(29)为凹状，中央部为凸面形状。
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