JP2000066064A - 光伝送素子、その製作方法および光伝送モジュール - Google Patents
光伝送素子、その製作方法および光伝送モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受信光を効率良く光検出器に導くことがで
き、かつ部品点数が少なく製作工程も簡単な光伝送素子
および光伝送モジュールを提供すること。 【解決手段】 光源１０と光検出器１２を樹脂１４によ
り封入し、前記樹脂とともに他の樹脂３８，４０により
構成され光信号を伝搬する光導波体を備え、光信号の送
信または受信を行なう光伝送素子８０において、光ファ
イバ２４から前記光検出器１２に入射される光信号を伝
搬する光導波路４０の断面積を、前記光ファイバ側から
前記光検出器側に向かって小さくするように構成したこ
とを特徴とする。
き、かつ部品点数が少なく製作工程も簡単な光伝送素子
および光伝送モジュールを提供すること。 【解決手段】 光源１０と光検出器１２を樹脂１４によ
り封入し、前記樹脂とともに他の樹脂３８，４０により
構成され光信号を伝搬する光導波体を備え、光信号の送
信または受信を行なう光伝送素子８０において、光ファ
イバ２４から前記光検出器１２に入射される光信号を伝
搬する光導波路４０の断面積を、前記光ファイバ側から
前記光検出器側に向かって小さくするように構成したこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送素子、その
製作方法および光伝送モジュールに係わり、特に、光フ
ァイバを用いて通信を行なうための光伝送素子、その製
作方法および光伝送モジュールに関する。
製作方法および光伝送モジュールに係わり、特に、光フ
ァイバを用いて通信を行なうための光伝送素子、その製
作方法および光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平１０ー１２６００２号公報に、半
導体レーザ、駆動回路、受光素子、電流ー電圧変換回路
等を同一パッケージに平面実装し、光ファイバを接続し
たレンズ部で封止する光伝送モジュールが開示されてい
る。
導体レーザ、駆動回路、受光素子、電流ー電圧変換回路
等を同一パッケージに平面実装し、光ファイバを接続し
たレンズ部で封止する光伝送モジュールが開示されてい
る。
【０００３】また、電子情報通信学会誌Ｖｏｌ．８１−
Ｃ−Ｉ、２７４〜２８２ページ（１９９８年）に、樹脂
を用いて半導体レーザを封止した半導体レーザモジュー
ルが開示されている。
Ｃ−Ｉ、２７４〜２８２ページ（１９９８年）に、樹脂
を用いて半導体レーザを封止した半導体レーザモジュー
ルが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光伝送モジュー
ルはレンズ部でパッケージを封止している。このような
光伝送モジュールは、半導レーザの酸化による劣化を防
止するために、光出射部にガラスを用いて金属あるいは
セラミック等のパッケージ内に窒素ガスを満たして気密
封止している。そのため、パッケージ、ガラスキャップ
等を必要とし、各部品の接合封着が必要である。また、
窒素ガスを封止するために、真空ベーク、窒素ガス中で
の気密封止が必要である。このように、従来の光伝送モ
ジュールは、部品点数が多く、製作工程も複雑であり、
パッケージも大きくなるという問題があった。
ルはレンズ部でパッケージを封止している。このような
光伝送モジュールは、半導レーザの酸化による劣化を防
止するために、光出射部にガラスを用いて金属あるいは
セラミック等のパッケージ内に窒素ガスを満たして気密
封止している。そのため、パッケージ、ガラスキャップ
等を必要とし、各部品の接合封着が必要である。また、
窒素ガスを封止するために、真空ベーク、窒素ガス中で
の気密封止が必要である。このように、従来の光伝送モ
ジュールは、部品点数が多く、製作工程も複雑であり、
パッケージも大きくなるという問題があった。
【０００５】さらに、従来の半導体レーザモジュール
は、光ファイバと半導体レーザとの間を樹脂で充填した
構造をとっており、樹脂を用いて封止することでモジュ
ールの組み立て工程の簡略化を図っているが、光伝送モ
ジュールにこの樹脂封止を用いる場合、プラスチック光
ファイバと光検出器間を樹脂で充填しようとするとプラ
スチック光ファイバのコア径が大きいため光検出器に有
効に光を入射させることが困難であった。特に、高速の
光通信を行なう場合には、受光面積の小さな光検出器を
用いる必要があるため受光量が減少し、ひいては伝送距
離が短くなるという問題があった。
は、光ファイバと半導体レーザとの間を樹脂で充填した
構造をとっており、樹脂を用いて封止することでモジュ
ールの組み立て工程の簡略化を図っているが、光伝送モ
ジュールにこの樹脂封止を用いる場合、プラスチック光
ファイバと光検出器間を樹脂で充填しようとするとプラ
スチック光ファイバのコア径が大きいため光検出器に有
効に光を入射させることが困難であった。特に、高速の
光通信を行なう場合には、受光面積の小さな光検出器を
用いる必要があるため受光量が減少し、ひいては伝送距
離が短くなるという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、かかる問題点に鑑みて、
光ファイバからの受信光を効率良く光検出器に導くとと
もに、部品点数が少なく、製作工程も簡単な光伝送素子
及び光伝送モジュールを提供することである。
光ファイバからの受信光を効率良く光検出器に導くとと
もに、部品点数が少なく、製作工程も簡単な光伝送素子
及び光伝送モジュールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】光信号の送信または受信
を行なうための光学部品を有する光伝送素子において、
前記光学部品を樹脂により封入し、前記樹脂とともに他
の樹脂により構成される前記光信号を伝搬する光導波体
を備えることを特徴とする。
を行なうための光学部品を有する光伝送素子において、
前記光学部品を樹脂により封入し、前記樹脂とともに他
の樹脂により構成される前記光信号を伝搬する光導波体
を備えることを特徴とする。
【０００８】また、請求項１に記載の光伝送素子におい
て、前記光学部品が光源と光検出器から構成されるとと
もに、前記光導波体が、前記光源から光ファイバに出射
される光信号を伝搬する光導波路と前記光ファイバから
前記光検出器に入射される光信号を伝搬する光導波路と
から構成されることを特徴とする。
て、前記光学部品が光源と光検出器から構成されるとと
もに、前記光導波体が、前記光源から光ファイバに出射
される光信号を伝搬する光導波路と前記光ファイバから
前記光検出器に入射される光信号を伝搬する光導波路と
から構成されることを特徴とする。
【０００９】また、請求項２に記載の光伝送素子におい
て、前記光ファイバから前記光検出器に入射される光信
号を伝搬する光導波路の断面積を、前記光ファイバ側か
ら前記光検出器側に向かって小さすることを特徴とす
る。
て、前記光ファイバから前記光検出器に入射される光信
号を伝搬する光導波路の断面積を、前記光ファイバ側か
ら前記光検出器側に向かって小さすることを特徴とす
る。
【００１０】また、請求項２ないしは請求項３のいずれ
か１つの請求項に記載の光伝送素子において、前記光導
波路のコア部の屈折率をｎcore、クラッド部の屈折率を
ｎcladとするとき、前記光信号の波長が５７０ｎｍから
１５５０ｎｍの範囲の少なくとも一波長において、√
（ｎcore 2−ｎclad 2）≧０．４５の関係にあることを特
徴とする。
か１つの請求項に記載の光伝送素子において、前記光導
波路のコア部の屈折率をｎcore、クラッド部の屈折率を
ｎcladとするとき、前記光信号の波長が５７０ｎｍから
１５５０ｎｍの範囲の少なくとも一波長において、√
（ｎcore 2−ｎclad 2）≧０．４５の関係にあることを特
徴とする。
【００１１】また、少なくとも、光源と、光検出器と、
前記光源から光ハァイバに出射される光信号を伝搬する
光導波路と前記光ファイバから前記光検出器に入射され
る光信号を伝搬する光導波路とからなる光導波体とを備
える光伝送素子において、前記光導波体は、前記各光導
波路の一端が前記光ファイバに結合し、途中で分岐して
形成される一方の前記光導波路の他端に前記光検出器を
配置し、前記途中で分岐して形成される他方の前記光導
波路の他端に前記光源を配置するように構成したことを
特徴とする。
前記光源から光ハァイバに出射される光信号を伝搬する
光導波路と前記光ファイバから前記光検出器に入射され
る光信号を伝搬する光導波路とからなる光導波体とを備
える光伝送素子において、前記光導波体は、前記各光導
波路の一端が前記光ファイバに結合し、途中で分岐して
形成される一方の前記光導波路の他端に前記光検出器を
配置し、前記途中で分岐して形成される他方の前記光導
波路の他端に前記光源を配置するように構成したことを
特徴とする。
【００１２】また、請求項５に記載の光伝送素子におい
て、前記光源および前記光検出器を樹脂により封入する
とともに、前記光導波体を前記樹脂および各光導波路を
形成する樹脂により構成し、前記光検出器に入射される
光信号を伝搬する光導波路の断面積を、前記入射側から
前記光検出器側に向かって小さくするように構成し、前
記各光導波路が分岐する箇所における前記一方の光導波
路の断面積を前記他方の光導波路の断面積よりも大きく
し、さらに前記各光導波路の開口数を、前記光ファイバ
の開口数よりも大きくしたことを特徴とする。
て、前記光源および前記光検出器を樹脂により封入する
とともに、前記光導波体を前記樹脂および各光導波路を
形成する樹脂により構成し、前記光検出器に入射される
光信号を伝搬する光導波路の断面積を、前記入射側から
前記光検出器側に向かって小さくするように構成し、前
記各光導波路が分岐する箇所における前記一方の光導波
路の断面積を前記他方の光導波路の断面積よりも大きく
し、さらに前記各光導波路の開口数を、前記光ファイバ
の開口数よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１３】また、光検出器と、光ファイバから前記光
検出器に入射される光信号を伝搬する光導波路を有する
光導波体とを備える光伝送素子において、前記光検出器
を樹脂により封入し、前記光導波体を前記樹脂および前
記光導波路を形成する他の樹脂により構成し、前記光検
出器に入射される光信号を伝搬する前記光導波路の断面
積を、前記光ファイバ側から前記光検出器側に向かって
小さくすることを特徴とする。
検出器に入射される光信号を伝搬する光導波路を有する
光導波体とを備える光伝送素子において、前記光検出器
を樹脂により封入し、前記光導波体を前記樹脂および前
記光導波路を形成する他の樹脂により構成し、前記光検
出器に入射される光信号を伝搬する前記光導波路の断面
積を、前記光ファイバ側から前記光検出器側に向かって
小さくすることを特徴とする。
【００１４】また、請求項５ないしは請求項６のいずれ
か１つの請求項に記載の光伝送素子の作製方法におい
て、テーパ形状をした一方のスライドピンと、該一方の
スライドピンに設けられた挿入穴を通して挿入された他
方のスライドピンとからなるスライドピンの回りに、前
記各光導波路のクラッド部を射出成形により形成し、次
いで、前記各スライドピンを取り除いた中空穴に、前記
クラッド部よりも屈折率の高いコア材からなるコア部を
射出成形により形成したことを特徴とする。
か１つの請求項に記載の光伝送素子の作製方法におい
て、テーパ形状をした一方のスライドピンと、該一方の
スライドピンに設けられた挿入穴を通して挿入された他
方のスライドピンとからなるスライドピンの回りに、前
記各光導波路のクラッド部を射出成形により形成し、次
いで、前記各スライドピンを取り除いた中空穴に、前記
クラッド部よりも屈折率の高いコア材からなるコア部を
射出成形により形成したことを特徴とする。
【００１５】また、光伝送モジュールにおいて、光信号
の送信または受信を行なうための光伝送素子と該光伝送
素子に電気信号を入力又は出力するための端子を備える
一方のコネクタ部と、光ファイバと接合された他方のコ
ネクタ部とから構成され、両コネクタを結合して構成さ
れる光伝送モジュールにおいて、前記光伝送素子が、請
求項１ないしは請求項７のいずれか１つの請求項に記載
の光伝送素子であり、前記両コネクタは前記光ファイバ
の長手方向に抜差し可能に構成されていることを特徴と
する。
の送信または受信を行なうための光伝送素子と該光伝送
素子に電気信号を入力又は出力するための端子を備える
一方のコネクタ部と、光ファイバと接合された他方のコ
ネクタ部とから構成され、両コネクタを結合して構成さ
れる光伝送モジュールにおいて、前記光伝送素子が、請
求項１ないしは請求項７のいずれか１つの請求項に記載
の光伝送素子であり、前記両コネクタは前記光ファイバ
の長手方向に抜差し可能に構成されていることを特徴と
する。
【００１６】
【発明の実施の形態】はじめに、本発明の第１の実施形
態を図１から図７を用いて説明する。
態を図１から図７を用いて説明する。
【００１７】図１は、本実施形態に係わる光伝送素子を
示す平面断面図である。
示す平面断面図である。
【００１８】同図において、８０は光伝送素子であり、
光伝送素子８０は送信用の光源としての半導体レーザ１
０と受信用の光検出器１２とを有しており、これらの光
学部品は透明樹脂１４により封入された構造になってい
る。
光伝送素子８０は送信用の光源としての半導体レーザ１
０と受信用の光検出器１２とを有しており、これらの光
学部品は透明樹脂１４により封入された構造になってい
る。
【００１９】半導体レーザ１０はシリコン基板１５上に
金属のマウント１１を介して固定されており、半導体レ
ーザ１０から出射された信号光は立ち上げミラー１６で
反射した後、光源結合用光導波路部３８に入射し、さら
に光源結合用光導波路部３８に結合された光ファイバ２
２に入射するように構成されている。半導体レーザ１０
の出力は、光源結合用光導波路部３８の端面で反射した
光をシリコン基板１５に形成した光量モニタ光検出器１
３で検出し、半導体レーザ１０の出力のフィードバック
に用いている。
金属のマウント１１を介して固定されており、半導体レ
ーザ１０から出射された信号光は立ち上げミラー１６で
反射した後、光源結合用光導波路部３８に入射し、さら
に光源結合用光導波路部３８に結合された光ファイバ２
２に入射するように構成されている。半導体レーザ１０
の出力は、光源結合用光導波路部３８の端面で反射した
光をシリコン基板１５に形成した光量モニタ光検出器１
３で検出し、半導体レーザ１０の出力のフィードバック
に用いている。
【００２０】受信側の光ファイバ２４から出射された信
号光は、光ファイバ２４に結合された検出器結合用光導
波路部４０に入射し、検出器結合用光導波路部４０によ
りビーム径を絞られてシリコン基板１５に形成された光
検出器１２に入射するように構成されている。光検出器
１２により電流に変換された信号は、シリコン基板１５
上に形成された図示していないプリアンプにより電圧信
号に変換されて出力するように構成されている。
号光は、光ファイバ２４に結合された検出器結合用光導
波路部４０に入射し、検出器結合用光導波路部４０によ
りビーム径を絞られてシリコン基板１５に形成された光
検出器１２に入射するように構成されている。光検出器
１２により電流に変換された信号は、シリコン基板１５
上に形成された図示していないプリアンプにより電圧信
号に変換されて出力するように構成されている。
【００２１】また、半導体レーザ１０からの出射光のう
ち光路途中で散乱した光が光検出器１２で検出されるの
を防ぐために、分離溝２０が設けられている。また、シ
リコン基板１５は金属のベース１９に固定されている。
また、リードフレーム１７と半導体レーザ１０間はボン
ディングワイヤ２１ａによって接続されており、リード
フレーム１７に入力した駆動電流により半導体レーザ１
０を駆動している。同様に、リードフレーム１８とプリ
アンプ間もボンディングワイヤ２１ｂによって接続され
ており、光検出器１２で検出された信号はリードフレー
ム１８より出力する。その他の図示していないグラン
ド、光検出器１２、光量モニタ用光検出器１３、プリア
ンプにも電源を供給するためのリードフレームが備えら
れている。
ち光路途中で散乱した光が光検出器１２で検出されるの
を防ぐために、分離溝２０が設けられている。また、シ
リコン基板１５は金属のベース１９に固定されている。
また、リードフレーム１７と半導体レーザ１０間はボン
ディングワイヤ２１ａによって接続されており、リード
フレーム１７に入力した駆動電流により半導体レーザ１
０を駆動している。同様に、リードフレーム１８とプリ
アンプ間もボンディングワイヤ２１ｂによって接続され
ており、光検出器１２で検出された信号はリードフレー
ム１８より出力する。その他の図示していないグラン
ド、光検出器１２、光量モニタ用光検出器１３、プリア
ンプにも電源を供給するためのリードフレームが備えら
れている。
【００２２】また、光ファイバ２２、２４には、コア径
９８０μｍのプラスチック光ファイバが用いられてい
る。これらの光ファイバはコア径が大きいため、径の小
さな光検出器１２にビームを絞り込むためにテーパ形状
を有する検出器結合用光導波路部４０を用いている。な
お、各光ファイバ２２、２４はオスコネクタ５０に固定
されている。
９８０μｍのプラスチック光ファイバが用いられてい
る。これらの光ファイバはコア径が大きいため、径の小
さな光検出器１２にビームを絞り込むためにテーパ形状
を有する検出器結合用光導波路部４０を用いている。な
お、各光ファイバ２２、２４はオスコネクタ５０に固定
されている。
【００２３】ここで、光源結合用光導波路部３８は、ほ
ぼ径が一定な光導波路を有し、透明樹脂で形成されてい
る。光源結合用光導波路部３８は、光ファイバ２２に効
率良く光結合するために、光源結合用光導波路部３８の
径を光ファイバ２２のコア径よりも小さくしている。こ
のように構成することにより、光ファイバ２２と光伝送
素子８０との位置合わせ誤差が生じた場合でも結合効率
が変化することがない。検出器結合用光導波路部４０と
同様に半導体レーザ１０から光ファイバ２２に向かって
径が広がる形状としてもよく、この場合は光ファイバ２
２に入射するビームの広がり角は小さくなる。
ぼ径が一定な光導波路を有し、透明樹脂で形成されてい
る。光源結合用光導波路部３８は、光ファイバ２２に効
率良く光結合するために、光源結合用光導波路部３８の
径を光ファイバ２２のコア径よりも小さくしている。こ
のように構成することにより、光ファイバ２２と光伝送
素子８０との位置合わせ誤差が生じた場合でも結合効率
が変化することがない。検出器結合用光導波路部４０と
同様に半導体レーザ１０から光ファイバ２２に向かって
径が広がる形状としてもよく、この場合は光ファイバ２
２に入射するビームの広がり角は小さくなる。
【００２４】反対に、検出器結合用光導波路部４０は、
光ファイバ２４側の径は光ファイバ２４のコア径よりも
大きくし、光検出器１２側の径は光検出器１２の径より
小さくしている。
光ファイバ２４側の径は光ファイバ２４のコア径よりも
大きくし、光検出器１２側の径は光検出器１２の径より
小さくしている。
【００２５】従来の光伝送素子のレンズ構造を一緒に作
り込む方法では、光ファイバとレンズ間に位置づれが起
きた場合には、集光されるビーム位置が変化するため、
光結合効率に変化が起きる。それに対して、本実施形態
では、レンズ構造を採用しないので、光ファイバと光伝
送素子の位置合わせ誤差に対して、光結合効率が変化せ
ず、光ファイバと光伝送素子との位置合わせ精度を緩く
することができる。
り込む方法では、光ファイバとレンズ間に位置づれが起
きた場合には、集光されるビーム位置が変化するため、
光結合効率に変化が起きる。それに対して、本実施形態
では、レンズ構造を採用しないので、光ファイバと光伝
送素子の位置合わせ誤差に対して、光結合効率が変化せ
ず、光ファイバと光伝送素子との位置合わせ精度を緩く
することができる。
【００２６】なお、光伝送素子８０には、半導体レーザ
駆動回路は内蔵されていないが、シリコン基板１５に形
成することも可能である。また、本実施形態ではプラス
チック光ファイバを用いたため、半導体レーザ１０に
は、６５０ｎｍ付近の波長を用いており、そのため、光
検出器にシリコン基板１５にＰＩＮホトダイオードを形
成して用いている。このようにシリコンが感度を有する
可視光及び近赤外の波長を用いるときには、本実施形態
のように一体型の構造をとることができる。また、赤外
の波長を用いる場合には、別々に構成した部品を組み立
てればよい。さらに、シリコン基板１５は半導体レーザ
で発熱した熱を金属べース１９に放熱する役割も果た
す。さらにまた、立ち上げミラー１６はシリコン基板を
エッチングにより加工し形成してもよい。
駆動回路は内蔵されていないが、シリコン基板１５に形
成することも可能である。また、本実施形態ではプラス
チック光ファイバを用いたため、半導体レーザ１０に
は、６５０ｎｍ付近の波長を用いており、そのため、光
検出器にシリコン基板１５にＰＩＮホトダイオードを形
成して用いている。このようにシリコンが感度を有する
可視光及び近赤外の波長を用いるときには、本実施形態
のように一体型の構造をとることができる。また、赤外
の波長を用いる場合には、別々に構成した部品を組み立
てればよい。さらに、シリコン基板１５は半導体レーザ
で発熱した熱を金属べース１９に放熱する役割も果た
す。さらにまた、立ち上げミラー１６はシリコン基板を
エッチングにより加工し形成してもよい。
【００２７】また、本実施形態では、端面発光型の半導
体レーザを用いたが、面発光型の半導体レーザを用いて
もよい。その場合は、立ち上げミラー１６は不要とな
る。面発光型の半導体レーザは、発熱が少なく樹脂封止
の信頼性を向上する効果も有している。
体レーザを用いたが、面発光型の半導体レーザを用いて
もよい。その場合は、立ち上げミラー１６は不要とな
る。面発光型の半導体レーザは、発熱が少なく樹脂封止
の信頼性を向上する効果も有している。
【００２８】さらに、本実施形態では、コア及びクラッ
ドの材料を特に限定する必要はなく、それらの材料は使
用する光源の波長において透明でコア材の屈折率がクラ
ッド材の屈折率よりも大きな材料を用いて所定の開口数
が得られればよい。例えば、アクリル系、メタアクリル
系、カルボネート系、非晶質オレフィン系、スルホン
系、エポキシ系、シリコーン系、ビニル系、フッ素系化
合物等を適宜組み合わせて用いることができる。
ドの材料を特に限定する必要はなく、それらの材料は使
用する光源の波長において透明でコア材の屈折率がクラ
ッド材の屈折率よりも大きな材料を用いて所定の開口数
が得られればよい。例えば、アクリル系、メタアクリル
系、カルボネート系、非晶質オレフィン系、スルホン
系、エポキシ系、シリコーン系、ビニル系、フッ素系化
合物等を適宜組み合わせて用いることができる。
【００２９】上記のごとく、本実施形態の光伝送素子に
よれば、光学部品を樹脂封入するとともに、樹脂自体で
光導波構造を構成したので、部品点数が少なくなり、光
伝送素子の大きさも小さくすることができる。また、光
伝送素子が小型化されることにより、光コネクタ、光伝
送モジュールも小型化することができる。
よれば、光学部品を樹脂封入するとともに、樹脂自体で
光導波構造を構成したので、部品点数が少なくなり、光
伝送素子の大きさも小さくすることができる。また、光
伝送素子が小型化されることにより、光コネクタ、光伝
送モジュールも小型化することができる。
【００３０】図２は、図１に示す光伝送素子８０の光検
出器側から見た側面断面図である。
出器側から見た側面断面図である。
【００３１】同図に示すように、光伝送素子８０はメス
コネクタ５２内に固定される。リードフレーム１８は、
光伝送装置の基板７０にハンダ付けされる。光ファイバ
２４は、ジャケット２６の被服を剥がしてからオスコネ
クタ５０に固定される。オスコネクタ５０を光伝送モジ
ュールのメスコネクタ５２に差し込み、光ファイバ２４
と光伝送素子８０の位置決めが行われると光信号の送受
信が可能となる。
コネクタ５２内に固定される。リードフレーム１８は、
光伝送装置の基板７０にハンダ付けされる。光ファイバ
２４は、ジャケット２６の被服を剥がしてからオスコネ
クタ５０に固定される。オスコネクタ５０を光伝送モジ
ュールのメスコネクタ５２に差し込み、光ファイバ２４
と光伝送素子８０の位置決めが行われると光信号の送受
信が可能となる。
【００３２】上記のごとく、基板７０に平行にオスコネ
クタ５０を抜き差しするように実装したので、光ファイ
バの取り外しが容易となる。なお、本実施形態では、ベ
ース面に対して垂直に光の入出力を行なっているが、立
ち上げミラーを用いずに、パッケージに対して平行に出
射する構造としてもよい。この場合には、パッケージ自
体も基板に対して平行になるように実装することが望ま
しい。
クタ５０を抜き差しするように実装したので、光ファイ
バの取り外しが容易となる。なお、本実施形態では、ベ
ース面に対して垂直に光の入出力を行なっているが、立
ち上げミラーを用いずに、パッケージに対して平行に出
射する構造としてもよい。この場合には、パッケージ自
体も基板に対して平行になるように実装することが望ま
しい。
【００３３】次に、図１および図２に示す検出器結合用
光導波路部４０の形状、寸法と光学定数との関係を図３
を用いて説明する。
光導波路部４０の形状、寸法と光学定数との関係を図３
を用いて説明する。
【００３４】本実施形態の検出器結合用光導波路部４０
は、図示するように、テーパ形状の光導波路によって構
成され、光を絞ることにより、コア形の大きな光ファイ
バを用いても面積の小さな光検出器に効率よく光を導く
ことができるものである。ここでは説明を簡単にするた
めに、検出器結合用光導波路部４０の光ファイバ接合部
４４の径を光ファイバ２４のコア径と同じとする。光フ
ァイバ２４を伝搬する光線は、光ファイバ２４のコア３
４とクラッド３６の界面で全反射を起こしながら伝搬し
てくるため、光ファイバ２４に対してある範囲の角度を
なす光線のみが光ファイバ２４を通ることができる。こ
こで、光ファイバ２４のコア３４の屈折率をｎcf、開口
数をＮＡf とすると、光ファイバ２４を伝送できる光線
の光ファイバ２４に対する許容される最大角度をψとし
たとき、ψは、 ψ＝ｓｉｎ-1（ＮＡf ／ｎcf） （１） と表わされる。
は、図示するように、テーパ形状の光導波路によって構
成され、光を絞ることにより、コア形の大きな光ファイ
バを用いても面積の小さな光検出器に効率よく光を導く
ことができるものである。ここでは説明を簡単にするた
めに、検出器結合用光導波路部４０の光ファイバ接合部
４４の径を光ファイバ２４のコア径と同じとする。光フ
ァイバ２４を伝搬する光線は、光ファイバ２４のコア３
４とクラッド３６の界面で全反射を起こしながら伝搬し
てくるため、光ファイバ２４に対してある範囲の角度を
なす光線のみが光ファイバ２４を通ることができる。こ
こで、光ファイバ２４のコア３４の屈折率をｎcf、開口
数をＮＡf とすると、光ファイバ２４を伝送できる光線
の光ファイバ２４に対する許容される最大角度をψとし
たとき、ψは、 ψ＝ｓｉｎ-1（ＮＡf ／ｎcf） （１） と表わされる。
【００３５】ここで、一般に、光ファイバ及び光伝送素
子の開口数ＮＡは、コアの屈折率をｎcore、クラッドの
屈折率をｎcladとすると、 ＮＡ＝√（ｎcore 2−ｎclad 2） （２） で表わされる。
子の開口数ＮＡは、コアの屈折率をｎcore、クラッドの
屈折率をｎcladとすると、 ＮＡ＝√（ｎcore 2−ｎclad 2） （２） で表わされる。
【００３６】ここで、光ファイバ２４に対する最大角度
ψをなして伝搬してきた光が光検出器１２に到るまでテ
ーパ形状の検出器結合用光導波路部４０内で全反射して
伝わる条件を示す。検出器結合用光導波路部４０のテー
パ部の角度をαとすると、この光線の光導波路界面への
入射角度は、 π−（ψ＋α） として表される。従って、光ファイバ２４と検出器結合
用光導波路部４０の開口数が等しい時には、この光線は
全反射を起こさず、大部分の光が光導波路界面を透過し
てしまうことになる。本発明では、光ファイバ２４の開
口数よりも検出器結合用光導波路部４０の開口数を大き
くすることを特徴としている。
ψをなして伝搬してきた光が光検出器１２に到るまでテ
ーパ形状の検出器結合用光導波路部４０内で全反射して
伝わる条件を示す。検出器結合用光導波路部４０のテー
パ部の角度をαとすると、この光線の光導波路界面への
入射角度は、 π−（ψ＋α） として表される。従って、光ファイバ２４と検出器結合
用光導波路部４０の開口数が等しい時には、この光線は
全反射を起こさず、大部分の光が光導波路界面を透過し
てしまうことになる。本発明では、光ファイバ２４の開
口数よりも検出器結合用光導波路部４０の開口数を大き
くすることを特徴としている。
【００３７】ここで、検出器結合用光導波路部４０の界
面でｎ回目の反射時の光導波路界面への入射角度は、 π−｛ψ＋（２ｎー１）α｝ として表される。この光線が光導波路界面で全反射を起
こすための条件は、検出器結合用光導波路部４０のコア
３０の屈折率をｎcw、開口数をＮＡwとすると、 （ＮＡw ／ｎcw）≧ｓｉｎ｛ψ＋（２ｎ−）α｝ （３） の式を満足する必要ある。
面でｎ回目の反射時の光導波路界面への入射角度は、 π−｛ψ＋（２ｎー１）α｝ として表される。この光線が光導波路界面で全反射を起
こすための条件は、検出器結合用光導波路部４０のコア
３０の屈折率をｎcw、開口数をＮＡwとすると、 （ＮＡw ／ｎcw）≧ｓｉｎ｛ψ＋（２ｎ−）α｝ （３） の式を満足する必要ある。
【００３８】また、光ファイバ２４に対して角度ψで伝
搬してきた光が、反射回数がｎ回以下となるためには、
検出器結合用光導波路部４０の長さｌは、
搬してきた光が、反射回数がｎ回以下となるためには、
検出器結合用光導波路部４０の長さｌは、
【００３９】
【数１】
【００４０】を満たす必要ある。
【００４１】ここで、光ファイバ接合部４４の半径をＲ
とし、反射回数ｉ回目のコア３０の半径をｄi とする
と、 ξi ＝ψ＋２ｉα （５） としたとき、 ｄi ＝２ｙi ／（ｔａｎα＋ｔａｎξi ） （６） と表わされる。なお、ここで、 ｙ1 ＝Ｒ （７） である。ｙi は、漸化式 ｙi ＝（−ｔａｎα＋ｔａｎξi-1 ）／（ｔａｎα＋ｔａｎξi-1 ）（８） を用いて求められるものである。
とし、反射回数ｉ回目のコア３０の半径をｄi とする
と、 ξi ＝ψ＋２ｉα （５） としたとき、 ｄi ＝２ｙi ／（ｔａｎα＋ｔａｎξi ） （６） と表わされる。なお、ここで、 ｙ1 ＝Ｒ （７） である。ｙi は、漸化式 ｙi ＝（−ｔａｎα＋ｔａｎξi-1 ）／（ｔａｎα＋ｔａｎξi-1 ）（８） を用いて求められるものである。
【００４２】従って、検出器接合端４８の半径ｒは、 ｒ＝Ｒ−ｌ・ ｔａｎ（α） （９） から算出される。このｒをなるべく小さくするように、
α及びｌを設定することが望ましい。式（３）及び式
（４）を満たすように検出器結合用光導波路部４０の形
状及び光学定数を選ぶことにより、理想的には光ファイ
バ２４から検出器結合用光導波路部４０に入射した光線
は、全て検出器結合用光導波路部４０界面で全反射を起
こして光検出器１２に到達させることができるので、光
利用効率を大きくすることができる。このテーパ形状を
用いたビーム径縮小による光検出感度の向上の効果はコ
ア径が大きいほうが大きく、通常コア径０．５ｍｍ以
上、特に良く使われるコア径が約１ｍｍのプラスチック
光ファイバと接合するときに用いるとその効果が大き
い。
α及びｌを設定することが望ましい。式（３）及び式
（４）を満たすように検出器結合用光導波路部４０の形
状及び光学定数を選ぶことにより、理想的には光ファイ
バ２４から検出器結合用光導波路部４０に入射した光線
は、全て検出器結合用光導波路部４０界面で全反射を起
こして光検出器１２に到達させることができるので、光
利用効率を大きくすることができる。このテーパ形状を
用いたビーム径縮小による光検出感度の向上の効果はコ
ア径が大きいほうが大きく、通常コア径０．５ｍｍ以
上、特に良く使われるコア径が約１ｍｍのプラスチック
光ファイバと接合するときに用いるとその効果が大き
い。
【００４３】図４に、式（１）から式（９）を用いて計
算した検出器結合用光導波路部４０のテーパ角度αとテ
ーパ光導波路の径の縮小率ｒ／Ｒを示す。
算した検出器結合用光導波路部４０のテーパ角度αとテ
ーパ光導波路の径の縮小率ｒ／Ｒを示す。
【００４４】図示するように、同じ縮小率ｒ／Ｒを得る
ためには、反射回数ｎが大きい方がテーパ角度αを小さ
くできることが分かる。なお、通常、テーパ角度αは小
さい方が検出器結合用光導波路部４０の作製は容易であ
り望ましい。
ためには、反射回数ｎが大きい方がテーパ角度αを小さ
くできることが分かる。なお、通常、テーパ角度αは小
さい方が検出器結合用光導波路部４０の作製は容易であ
り望ましい。
【００４５】図５に、式（１）から式（９）を用いて計
算した光伝送素子の開口数ＮＡW と検出器結合用光導波
路部４０の径の縮小率ｒ／Ｒを示す。
算した光伝送素子の開口数ＮＡW と検出器結合用光導波
路部４０の径の縮小率ｒ／Ｒを示す。
【００４６】なお、計算では、ＮＡf ＝０．３、ＮＡw
＝０．５、ｎcf＝ｎcw＝１．５、とし、式（３）では等
号をとり、式（４）ではｌが最大になる値を用いた。
＝０．５、ｎcf＝ｎcw＝１．５、とし、式（３）では等
号をとり、式（４）ではｌが最大になる値を用いた。
【００４７】図示するように、光導波路の屈折率ＮＡw
大きい方がビーム縮小の効果が大きいことが分かる。な
お、ｎ＝２、３についてはほぼ同じを特性を示す。
大きい方がビーム縮小の効果が大きいことが分かる。な
お、ｎ＝２、３についてはほぼ同じを特性を示す。
【００４８】以上の結果から、望ましい反射回数ｎは１
〜３であり、ｎ＝２が特に望ましいと言える。
〜３であり、ｎ＝２が特に望ましいと言える。
【００４９】ここで、ＮＡf ＝０．３、ＮＡw ＝０．
５、ｎcf＝１．５、Ｒ＝０．５ｍｍ、ｎ＝２とした場合
には、ｌ＝４．９ｍｍ、ｒ＝０．２９ｍｍとなり、ビー
ム径を５８％に縮小することができ、そのため光のエネ
ルギー密度は３倍に向上させることができる。また、図
５から明らかなように、光伝送素子８０の開口数を接合
する光ファイバ２４の開口数の１．５倍以上とすると、
面積比で０．４以下とすることができ、さらに、光ファ
イバ２４の開口数の２倍以上とすれば、ビーム径の縮小
比０．５以下、面積比で０．２５以下とすることができ
る。通常、プラスチック光ファイバにおいては、高速通
信用に開口数は０．３のものが用いられており、従っ
て、検出器結合用光導波路部４０の開口数は、０．４５
以上、できれば０．６以上あることが望ましい。また、
通常、光通信に用いられている波長は５７０ｎｍから１
５５０ｎｍ程度であり、この範囲内で使用する波長にお
いてこの開口数以上であればよい。
５、ｎcf＝１．５、Ｒ＝０．５ｍｍ、ｎ＝２とした場合
には、ｌ＝４．９ｍｍ、ｒ＝０．２９ｍｍとなり、ビー
ム径を５８％に縮小することができ、そのため光のエネ
ルギー密度は３倍に向上させることができる。また、図
５から明らかなように、光伝送素子８０の開口数を接合
する光ファイバ２４の開口数の１．５倍以上とすると、
面積比で０．４以下とすることができ、さらに、光ファ
イバ２４の開口数の２倍以上とすれば、ビーム径の縮小
比０．５以下、面積比で０．２５以下とすることができ
る。通常、プラスチック光ファイバにおいては、高速通
信用に開口数は０．３のものが用いられており、従っ
て、検出器結合用光導波路部４０の開口数は、０．４５
以上、できれば０．６以上あることが望ましい。また、
通常、光通信に用いられている波長は５７０ｎｍから１
５５０ｎｍ程度であり、この範囲内で使用する波長にお
いてこの開口数以上であればよい。
【００５０】上記のごとく、検出器結合用光導波路部４
０の開口数、つまりコア部３０とクラッド部３２の屈折
率差が大きい方が光閉じ込めの効果が大きくなり望まし
い。この開口数を大きくするためには、コア部３０とク
ラッド部３２の界面に低屈折率の誘電体膜を形成しても
よい。さらに誘電体膜とクラッド部の界面にさらに金属
膜を形成すると、開口数を超え、誘電体膜を透過したビ
ームも金属膜で反射し戻るので、さらにビーム径を縮小
することが可能となる。
０の開口数、つまりコア部３０とクラッド部３２の屈折
率差が大きい方が光閉じ込めの効果が大きくなり望まし
い。この開口数を大きくするためには、コア部３０とク
ラッド部３２の界面に低屈折率の誘電体膜を形成しても
よい。さらに誘電体膜とクラッド部の界面にさらに金属
膜を形成すると、開口数を超え、誘電体膜を透過したビ
ームも金属膜で反射し戻るので、さらにビーム径を縮小
することが可能となる。
【００５１】図６は、本実施形態に係わる光伝送素子を
用いた光伝送モジュールの斜視図である。
用いた光伝送モジュールの斜視図である。
【００５２】同図において、図示していない光伝送素子
は、メスコネクタ５２内に固定されている。光伝送モジ
ュール８２は、リードフレーム１８を用いて、図示して
いない光伝送装置の基板にハンダ付けされ固定されてい
る。この光伝送モジュール８２はオスコネクタ５０をメ
スコネクタ５２に差し込み、光信号の送受を行なう。こ
こで、オスコネクタ５０とメスコネクタ５２はロック５
４により固定されている。本実施形態では、光ファイバ
２２，２４と光伝送素子８０との位置合わせ精度は緩く
ても良いため、オスコネクタ５０及びメスコネクタ５２
全体をプラスチックを用い一体で射出成形して作製でき
る。オスコネクタ５０及びメスコネクタ５２との接合部
も厳しい寸法誤差に押さえる必要がなくなり、プラスチ
ック材のままでよい。
は、メスコネクタ５２内に固定されている。光伝送モジ
ュール８２は、リードフレーム１８を用いて、図示して
いない光伝送装置の基板にハンダ付けされ固定されてい
る。この光伝送モジュール８２はオスコネクタ５０をメ
スコネクタ５２に差し込み、光信号の送受を行なう。こ
こで、オスコネクタ５０とメスコネクタ５２はロック５
４により固定されている。本実施形態では、光ファイバ
２２，２４と光伝送素子８０との位置合わせ精度は緩く
ても良いため、オスコネクタ５０及びメスコネクタ５２
全体をプラスチックを用い一体で射出成形して作製でき
る。オスコネクタ５０及びメスコネクタ５２との接合部
も厳しい寸法誤差に押さえる必要がなくなり、プラスチ
ック材のままでよい。
【００５３】次に、光伝送素子８０の作製方法を図７を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００５４】はじめに、予め光検出器１２、プリアン
プ、光量モニタ用光検出器１３を形成したシリコン基板
１５上にマウントを介して半導体レーザ１０、立ち上げ
ミラーを固定し、このシリコン基板１５をベース１９に
固定する。次いで、半導体レーザ１０、光検出器１２、
プリアンプ、光量モニタ用光検出器１３、およびリード
フレーム１７間をボンディングワイヤでボンディングす
る。図示していないが、ベース１９とリードフレーム１
７とは成形を容易にするために接続されている。次い
で、図７（ａ）に示すように、光伝送素子８０の各構成
部分を金型６０内に設置し、注入口６２よりクラッド部
を形成する樹脂を注入する。この樹脂の注入により、光
学素子も封入される。樹脂が固まった後、金型６２を図
の上下方向に開け、成形部品を取り出す。続いて、図７
（ｂ）に示すように、導波路部３８，４０を成形するた
めの金型に成形部品を置き、注入口６３ａ及び注入口６
３ｂより検出器結合用光導波路部４０、光源結合用光導
波路部３８にコア材となる樹脂を注入し、コア部を成形
する。樹脂が固まった後、金型６２を図の上下方向に開
け、図７（ｃ）に示す光伝送素子８０を取り出す。取り
出し後、図７（ｃ）に示すように、コア部の樹脂を注入
した部分にも樹脂が付いた構造となるので、この部分を
研磨し、光出射部および光入射部とする。最後に、ベー
スとリードフレームの接続を切断する。
プ、光量モニタ用光検出器１３を形成したシリコン基板
１５上にマウントを介して半導体レーザ１０、立ち上げ
ミラーを固定し、このシリコン基板１５をベース１９に
固定する。次いで、半導体レーザ１０、光検出器１２、
プリアンプ、光量モニタ用光検出器１３、およびリード
フレーム１７間をボンディングワイヤでボンディングす
る。図示していないが、ベース１９とリードフレーム１
７とは成形を容易にするために接続されている。次い
で、図７（ａ）に示すように、光伝送素子８０の各構成
部分を金型６０内に設置し、注入口６２よりクラッド部
を形成する樹脂を注入する。この樹脂の注入により、光
学素子も封入される。樹脂が固まった後、金型６２を図
の上下方向に開け、成形部品を取り出す。続いて、図７
（ｂ）に示すように、導波路部３８，４０を成形するた
めの金型に成形部品を置き、注入口６３ａ及び注入口６
３ｂより検出器結合用光導波路部４０、光源結合用光導
波路部３８にコア材となる樹脂を注入し、コア部を成形
する。樹脂が固まった後、金型６２を図の上下方向に開
け、図７（ｃ）に示す光伝送素子８０を取り出す。取り
出し後、図７（ｃ）に示すように、コア部の樹脂を注入
した部分にも樹脂が付いた構造となるので、この部分を
研磨し、光出射部および光入射部とする。最後に、ベー
スとリードフレームの接続を切断する。
【００５５】本実施形態の製作方法によれば、射出成形
により光学部品を封止できるため、製作工程が少なく簡
素化される。上記の製作方法では、クラッド部、コア部
の順で成形したが、予めコア部を形成し、その後クラッ
ド部を成形してもよい。この場合には、金型は図７の紙
面に垂直な方向に開くことが望ましい。また、光部品を
コア材で覆ってもよい。また、上記の射出成形法以外に
も、紫外線硬化法、ウエットエッチング法、反応性イオ
ンエッチング法、光重合法等の方法を適宜選択して光伝
送素子ないしは光導波路を作成してもよい。
により光学部品を封止できるため、製作工程が少なく簡
素化される。上記の製作方法では、クラッド部、コア部
の順で成形したが、予めコア部を形成し、その後クラッ
ド部を成形してもよい。この場合には、金型は図７の紙
面に垂直な方向に開くことが望ましい。また、光部品を
コア材で覆ってもよい。また、上記の射出成形法以外に
も、紫外線硬化法、ウエットエッチング法、反応性イオ
ンエッチング法、光重合法等の方法を適宜選択して光伝
送素子ないしは光導波路を作成してもよい。
【００５６】次に、本発明の第２の実施形態に係わる光
伝送素子を図８および図９を用いて説明する。
伝送素子を図８および図９を用いて説明する。
【００５７】図８は、本実施形態に係わる光伝送素子の
一部を示す平面断面図である。
一部を示す平面断面図である。
【００５８】本実施形態の光伝送素子８０は、１本のフ
ァイバ２２を用いて双方向の光通信を行なうことを想定
しており、図示するように、光導波路クラッド３２中に
光源結合用光導波路部３８及び検出器結合用光導波路部
４０が埋め込まれている。
ァイバ２２を用いて双方向の光通信を行なうことを想定
しており、図示するように、光導波路クラッド３２中に
光源結合用光導波路部３８及び検出器結合用光導波路部
４０が埋め込まれている。
【００５９】光源結合用光導波路部３８の光源接合部４
６には半導体レーザ１０が設けられ、また検出器結合用
光導波路部４０の検出器接合部４８には光検出器１２が
設けられている。検出器結合用光導波路部４０は円錐の
一部を切り出した形をしており、検出器接合部４８側か
ら光ファイバ結合部４４にかけて径が大きくなるように
構成されている。光源結合用光導波路部３８は円筒形を
しており太さはほぼ一定である。両者は光ファイバ接合
部４４において光ファイバ２２と接続される。
６には半導体レーザ１０が設けられ、また検出器結合用
光導波路部４０の検出器接合部４８には光検出器１２が
設けられている。検出器結合用光導波路部４０は円錐の
一部を切り出した形をしており、検出器接合部４８側か
ら光ファイバ結合部４４にかけて径が大きくなるように
構成されている。光源結合用光導波路部３８は円筒形を
しており太さはほぼ一定である。両者は光ファイバ接合
部４４において光ファイバ２２と接続される。
【００６０】半導体レーザ１０からの光信号は、光源結
合用光導波路部３８を通して光ファイバ２２に出力さ
れ、また光ファイバ２２を通して送られてきた光信号
は、検出器結合用光導波路部４０を通って光検出器１２
により検出される。
合用光導波路部３８を通して光ファイバ２２に出力さ
れ、また光ファイバ２２を通して送られてきた光信号
は、検出器結合用光導波路部４０を通って光検出器１２
により検出される。
【００６１】このように、本実施形態によれば、１本の
光ファイバ２２を用いて双方向の通信を行うことによ
り、送信と受信のそれぞれに光ファイバを１本づつ用い
る場合に比べて光ファイバの本数を少なくすることがで
き低コストで光ファイバを敷設することができる。さら
に、光ファイバと光伝送装置との接続も容易となる。
光ファイバ２２を用いて双方向の通信を行うことによ
り、送信と受信のそれぞれに光ファイバを１本づつ用い
る場合に比べて光ファイバの本数を少なくすることがで
き低コストで光ファイバを敷設することができる。さら
に、光ファイバと光伝送装置との接続も容易となる。
【００６２】次に、本実施形態に係わる光源結合用光導
波路３８の形状、寸法と光学定数との関係について説明
する。なお、検出器結合用光導波路部４０については、
第１の実施形態のものと同様であるので説明は省略す
る。
波路３８の形状、寸法と光学定数との関係について説明
する。なお、検出器結合用光導波路部４０については、
第１の実施形態のものと同様であるので説明は省略す
る。
【００６３】光源結合用光導波路部３８から光ファイバ
２２に入射した光線が光ファイバ２２の界面で全反射す
る条件について説明する。
２２に入射した光線が光ファイバ２２の界面で全反射す
る条件について説明する。
【００６４】光源からの光線の広がり角をΘとするとき
の光源の開口度ＮＡs は、 ＮＡs ＝ｓｉｎΘ （１０） と表され、光ファイバ２２の屈折率をｎcf、広がり角Θ
の光線が光ファイバ２２に入射したときの光線の広がり
角をθとすると、 θ＝ｓｉｎ-1（ＮＡs ／ｎcf） （１１） と表される。
の光源の開口度ＮＡs は、 ＮＡs ＝ｓｉｎΘ （１０） と表され、光ファイバ２２の屈折率をｎcf、広がり角Θ
の光線が光ファイバ２２に入射したときの光線の広がり
角をθとすると、 θ＝ｓｉｎ-1（ＮＡs ／ｎcf） （１１） と表される。
【００６５】さらに、光源結合用光導波路部３８の傾き
をβとすると、この光線が光ファイバ２２の界面で全反
射するためには、 ＮＡs ／ｎcf≧ｓｉｎ（θ＋β） （１２） を満たす必要がある。
をβとすると、この光線が光ファイバ２２の界面で全反
射するためには、 ＮＡs ／ｎcf≧ｓｉｎ（θ＋β） （１２） を満たす必要がある。
【００６６】ここで、βを大きくすることにより半導体
レーザ１０と光検出器１２の間隔を広く取ることができ
るので半導体レーザ１０と光検出器１２の実装が容易に
なる。その際、θを小さくする必要があり、半導体レー
ザ１０からの光線のうち光源結合用光導波路部３８に入
射する光線の広がり角Θは小さいことが望ましい。従っ
て、本発明の光伝送装置に用いる光源として好適な半導
体レーザ１０の一例は、面発光型半導体レーザである。
通常、面発光半導体レーザの広がり角は、１／ｅ2 半
角で５°程度であり、ＮＡs としては０．０９程度であ
る。従って、ＮＡf ＝０．３、ＮＡs ＝０．１、ｎcf＝
１．５とすると、βを７．７°以下とすればよく、光源
結合用光導波路部３８の半径をｓとすると、ＮＡw ＝
０．５、ｎcw＝１．５、Ｒ＝０．５ｍｍ、ｒ＝０．２９
ｍｍ、ｓ＝０．１２５ｍｍ、ｌ＝４．３ｍｍ、ｎ＝２の
とき、光源接合部４６と検出器接合部４８との間隔は
０．５ｍｍとなる。高速通信用の開口数ＮＡf ＝０．３
のプラスチック光ファイバ２２に対しては、式（１０）
で表わされるＮＡs を０．１以下とすれば、光源結合用
光導波路部３８と検出器結合用光導波路部４０との間隔
を広くすることができる。端面発光型の半導体レーザや
発光ダイオードを光源に用いた場合のように、光源の広
がり角が大きい場合には、光源と光源結合用光導波路３
８のあいだに広がり角を制限するためのピンホールを設
けてもよい。またそのような場合、光源結合用光導波路
部３８を光源接合部４６から光ファイバ接合部４４にか
けて断面積が増加するようにテーパ形状としてもよい。
また、光源からの光線に強度分布がある場合には、強度
分布の１／ｅ2 半角を式（１０）の広がり角Θとして用
いればよい。
レーザ１０と光検出器１２の間隔を広く取ることができ
るので半導体レーザ１０と光検出器１２の実装が容易に
なる。その際、θを小さくする必要があり、半導体レー
ザ１０からの光線のうち光源結合用光導波路部３８に入
射する光線の広がり角Θは小さいことが望ましい。従っ
て、本発明の光伝送装置に用いる光源として好適な半導
体レーザ１０の一例は、面発光型半導体レーザである。
通常、面発光半導体レーザの広がり角は、１／ｅ2 半
角で５°程度であり、ＮＡs としては０．０９程度であ
る。従って、ＮＡf ＝０．３、ＮＡs ＝０．１、ｎcf＝
１．５とすると、βを７．７°以下とすればよく、光源
結合用光導波路部３８の半径をｓとすると、ＮＡw ＝
０．５、ｎcw＝１．５、Ｒ＝０．５ｍｍ、ｒ＝０．２９
ｍｍ、ｓ＝０．１２５ｍｍ、ｌ＝４．３ｍｍ、ｎ＝２の
とき、光源接合部４６と検出器接合部４８との間隔は
０．５ｍｍとなる。高速通信用の開口数ＮＡf ＝０．３
のプラスチック光ファイバ２２に対しては、式（１０）
で表わされるＮＡs を０．１以下とすれば、光源結合用
光導波路部３８と検出器結合用光導波路部４０との間隔
を広くすることができる。端面発光型の半導体レーザや
発光ダイオードを光源に用いた場合のように、光源の広
がり角が大きい場合には、光源と光源結合用光導波路３
８のあいだに広がり角を制限するためのピンホールを設
けてもよい。またそのような場合、光源結合用光導波路
部３８を光源接合部４６から光ファイバ接合部４４にか
けて断面積が増加するようにテーパ形状としてもよい。
また、光源からの光線に強度分布がある場合には、強度
分布の１／ｅ2 半角を式（１０）の広がり角Θとして用
いればよい。
【００６７】また、光源と光検出器を一体化すること
で、光源接合部４６と検出器接合部４８との間隔を小さ
くなる。
で、光源接合部４６と検出器接合部４８との間隔を小さ
くなる。
【００６８】また、光源結合用光導波路部３８の径を光
ファイバ接合部４４の径よりも小さくすることにより、
光ファイバ２２から入射する光量のうち、検出器結合用
光導波路部４０に分岐される光量の割合を大きくするこ
とができる。分岐比は各光導波路部の面積にほぼ比例す
るため、例えば、光源結合用光導波路部３８の径を光フ
ァイバ接合部４４の径の１／４とすると、光源結合用光
導波路部３８と検出器結合用光導波路部４０に分岐され
る光量の割合の割合は、ほぼ１：９となる。光源結合用
光導波路部３８の径を光ファイバ接合部４４の径の１／
４以下とすることで光損失は１０％以下にすることがで
きる。さらに光源結合用光導波路部３８の径を光ファイ
バ接合部４４の径の１／１０以下とすると、光損失は１
％以下とすることができる。従って、コア半径０．５ｍ
ｍのプラスチック光ファイバ２２を用いた場合には、光
ファイバ接合部４４の半径０．５ｍｍに対し、光源結合
用光導波路部３８の半径を０．１２５ｍｍ以下、できれ
ば０．０５ｍｍ以下とすることが望ましい。
ファイバ接合部４４の径よりも小さくすることにより、
光ファイバ２２から入射する光量のうち、検出器結合用
光導波路部４０に分岐される光量の割合を大きくするこ
とができる。分岐比は各光導波路部の面積にほぼ比例す
るため、例えば、光源結合用光導波路部３８の径を光フ
ァイバ接合部４４の径の１／４とすると、光源結合用光
導波路部３８と検出器結合用光導波路部４０に分岐され
る光量の割合の割合は、ほぼ１：９となる。光源結合用
光導波路部３８の径を光ファイバ接合部４４の径の１／
４以下とすることで光損失は１０％以下にすることがで
きる。さらに光源結合用光導波路部３８の径を光ファイ
バ接合部４４の径の１／１０以下とすると、光損失は１
％以下とすることができる。従って、コア半径０．５ｍ
ｍのプラスチック光ファイバ２２を用いた場合には、光
ファイバ接合部４４の半径０．５ｍｍに対し、光源結合
用光導波路部３８の半径を０．１２５ｍｍ以下、できれ
ば０．０５ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００６９】次に、本実施形態に係わる光伝送素子の作
製方法を図９を用いて説明する。
製方法を図９を用いて説明する。
【００７０】はじめに、図示するように、金型６０にテ
ーパ形状スライドピン６４、直線形状スライドピン６６
を差し込む。直線形状スライドピン６６はテーパ形状ス
ライドピン６４に形成された穴６８を通って金型６０に
挿入される。次にクラッド材を溶融し、注入口６２より
金型６０に注入する。金型６０を冷却しクラッド材が固
化した後、テーパ形状スライドピン６４及び直線形状ス
ライドピン６６を引き抜く。その後、クラッド部を図示
されていないコア材注入用の金型に入れ、引き抜いたス
ライドピンのあとの中空穴にコア材を注入し、コア部を
形成する。最後に、コア材の注入口に当たるところを研
磨または熱処理により平面化処理を施す。
ーパ形状スライドピン６４、直線形状スライドピン６６
を差し込む。直線形状スライドピン６６はテーパ形状ス
ライドピン６４に形成された穴６８を通って金型６０に
挿入される。次にクラッド材を溶融し、注入口６２より
金型６０に注入する。金型６０を冷却しクラッド材が固
化した後、テーパ形状スライドピン６４及び直線形状ス
ライドピン６６を引き抜く。その後、クラッド部を図示
されていないコア材注入用の金型に入れ、引き抜いたス
ライドピンのあとの中空穴にコア材を注入し、コア部を
形成する。最後に、コア材の注入口に当たるところを研
磨または熱処理により平面化処理を施す。
【００７１】このように、本実施形態の作製方法によれ
ば、光源結合用光導波路部と検出器結合用光導波路部と
の一体構造の光導波路部を容易に作製することができ
る。
ば、光源結合用光導波路部と検出器結合用光導波路部と
の一体構造の光導波路部を容易に作製することができ
る。
【００７２】なお、本実施形態では、コア材としてポリ
スチレン（屈折率１．５９）、クラッド材としてポリメ
チルペンテン系（屈折率１．４６）を用いた。このと
き、波長６５０ｎｍにおいて開口数０．６３となり、図
５より反射回数ｎ＝２とすると、縮小比は０．４、面積
比で０．１６とすることができる。
スチレン（屈折率１．５９）、クラッド材としてポリメ
チルペンテン系（屈折率１．４６）を用いた。このと
き、波長６５０ｎｍにおいて開口数０．６３となり、図
５より反射回数ｎ＝２とすると、縮小比は０．４、面積
比で０．１６とすることができる。
【００７３】
【発明の効果】上記のごとく、本発明の光伝送素子は、
光源および光検出器を樹脂により封入し、前記樹脂とと
もに他の樹脂により光信号の光導波体を構成したので、
コア径の大きな光ファイバを用いても光ファイバからの
受信光を効率良く光検出器に導くことができ、かつ、部
品点数が少なくすることができる。また、本発明の光伝
送素子の作製方法によれば、簡単な製作工程により光伝
送素子を作製することができる。さらにまた、本発明の
光伝送素子を用いて光伝送モジュールを構成することに
より小型の光伝送モジュールを提供することができる。
光源および光検出器を樹脂により封入し、前記樹脂とと
もに他の樹脂により光信号の光導波体を構成したので、
コア径の大きな光ファイバを用いても光ファイバからの
受信光を効率良く光検出器に導くことができ、かつ、部
品点数が少なくすることができる。また、本発明の光伝
送素子の作製方法によれば、簡単な製作工程により光伝
送素子を作製することができる。さらにまた、本発明の
光伝送素子を用いて光伝送モジュールを構成することに
より小型の光伝送モジュールを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる光伝送素子を
示す平面断面図である。
示す平面断面図である。
【図２】図１に示す光伝送素子８０の光検出器側から見
た側面断面図である。
た側面断面図である。
【図３】図１および図２に示す検出器結合用光導波路部
４０の形状、寸法と光学定数との関係を説明する図であ
る。
４０の形状、寸法と光学定数との関係を説明する図であ
る。
【図４】図１および図２に示す検出器結合用光導波路部
４０のテーパ角度αとテーパ光導波路の径の縮小率ｒ／
Ｒとの関係を示す図である。
４０のテーパ角度αとテーパ光導波路の径の縮小率ｒ／
Ｒとの関係を示す図である。
【図５】図１および図２に示す光伝送素子８０の開口数
ＮＡW と検出器結合用光導波路部４０の径の縮小率ｒ／
Ｒとの関係を示す図である。
ＮＡW と検出器結合用光導波路部４０の径の縮小率ｒ／
Ｒとの関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係わる光伝送素子を用いた光
伝送モジュールの斜視図である。
伝送モジュールの斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係わる光伝送素子の作製方法
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる光伝送素子の
一部を示す平面断面図である。
一部を示す平面断面図である。
【図９】第２の実施形態に係わる光伝送素子の作製方法
の説明図。
の説明図。
１０ 半導体レーザ １１ マウント １２ 光検出器 １３ 光量モニタ用光検出器 １４ 透明樹脂 １５ シリコン基板 １６ 立ち上げミラー １７１８ リードフレーム １９ ベース ２０ 分離溝 ２１ａ、２１ｂ ボンディングワイヤ ２２２４ 光ファイバ ２６ ジャケット ３０ 光導波路コア ３２ 光導波路クラッド ３４ 光ファイバコア ３６ 光ファイバクラッド ３８ 光源結合用光導波路部 ４０ 検出器結合用光導波路部 ４４ 光ファイバ接合部 ４６ 光源接合部 ４８ 検出器接合部 ５０ オスコネクタ ５２ メスコネクタ ５４ ロック ６０６１ 金型 ６２６３、ａ６３ｂ 注入口 ６４ テーパ形状ピン ６６ 直線形状ピン ６８ 結合穴 ７０ 基板 ８０ 光伝送素子 ８２ 光伝送モジュール
Claims (9)
- 【請求項１】 光信号の送信または受信を行なうための
光学部品を有する光伝送素子において、 前記光学部品を樹脂により封入し、前記樹脂とともに他
の樹脂により構成される前記光信号を伝搬する光導波体
を備えることを特徴とする光伝送素子。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記光学部品が光源と光検出器から構成されるととも
に、前記光導波体が、前記光源から光ファイバに出射さ
れる光信号を伝搬する光導波路と前記光ファイバから前
記光検出器に入射される光信号を伝搬する光導波路とか
ら構成されることを特徴とする光伝送素子。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記光ファイバから前記光検出器に入射される光信号を
伝搬する光導波路の断面積は、前記光ファイバ側から前
記光検出器側に向かって小さくなっていることを特徴と
する光伝送素子。 - 【請求項４】 請求項２ないしは請求項３のいずれか１
つの請求項において、 前記光導波路のコア部の屈折率をｎcore、クラッド部の
屈折率をｎcladとするとき、前記光信号の波長が５７０
ｎｍから１５５０ｎｍの範囲の少なくとも一波長におい
て、 √（ｎcore 2−ｎclad 2）≧０．４５ の関係にあることを特徴とする光伝送素子。 - 【請求項５】 少なくとも、光源と、光検出器と、前記
光源から光ファイバに出射される光信号を伝搬する光導
波路と前記光ファイバから前記光検出器に入射される光
信号を伝搬する光導波路とからなる光導波体とを備える
光伝送素子において、 前記光導波体は、前記各光導波路の一端が前記光ファイ
バに結合し、途中で分岐して形成される一方の前記光導
波路の他端に前記光検出器を配置し、前記途中で分岐し
て形成される他方の前記光導波路の他端に前記光源を配
置するように構成したことを特徴とする光伝送素子。 - 【請求項６】 請求項５において、 前記光源および前記光検出器を樹脂により封入するとと
もに、前記光導波体を前記樹脂および各光導波路を形成
する樹脂により構成し、前記光検出器に入射される光信
号を伝搬する光導波路の断面積を、前記光ファイバ側か
ら前記光検出器側に向かって小さくなるように構成し、
前記各光導波路が分岐する箇所における前記一方の光導
波路の断面積を前記他方の光導波路の断面積よりも大き
くし、さらに前記各光導波路の開口数を、前記光ファイ
バの開口数よりも大きくしたことを特徴とする光伝送素
子。 - 【請求項７】 光検出器と、光ファイバから前記光検出
器に入射される光信号を伝搬する光導波路を有する光導
波体とを備える光伝送素子において、 前記光検出器を樹脂により封入し、前記光導波体を前記
樹脂および前記光導波路を形成する他の樹脂により構成
し、前記光検出器に入射される光信号を伝搬する前記光
導波路の断面積を、前記光ファイバ側から前記光検出器
側に向かって小さくすることを特徴とする光伝送素子。 - 【請求項８】 請求項５ないしは請求項６のいずれか１
つの請求項に記載の光伝送素子の作製方法において、 テーパ形状をした一方のスライドピンと、該一方のスラ
イドピンに設けられた挿入穴を通して挿入された他方の
スライドピンとからなるスライドピンの回りに、前記各
光導波路のクラッド部を射出成形により形成し、次い
で、前記各スライドピンを取り除いた中空穴に、前記ク
ラッド部よりも屈折率の高いコア材からなるコア部を射
出成形により形成したことを特徴とする光伝送素子の作
製方法。 - 【請求項９】 光信号の送信または受信を行なうための
光伝送素子と該光伝送素子に電気信号を入力又は出力す
るための端子を備える一方のコネクタ部と、光ファイバ
と接合された他方のコネクタ部とから構成され、両コネ
クタを結合して構成される光伝送モジュールにおいて、 前記光伝送素子が、請求項１ないしは請求項７のいずれ
か１つの請求項に記載の光伝送素子であり、前記両コネ
クタは前記光ファイバの長手方向に抜差し可能に構成さ
れていることを特徴とする光伝送モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10237643A JP2000066064A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 光伝送素子、その製作方法および光伝送モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10237643A JP2000066064A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 光伝送素子、その製作方法および光伝送モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000066064A true JP2000066064A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17018373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10237643A Pending JP2000066064A (ja) | 1998-08-24 | 1998-08-24 | 光伝送素子、その製作方法および光伝送モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000066064A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004145250A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-05-20 | Sharp Corp | 双方向光通信モジュール |
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| JP2012014122A (ja) * | 2010-07-05 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | 光モジュールおよび製造方法 |
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-
1998
- 1998-08-24 JP JP10237643A patent/JP2000066064A/ja active Pending
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| KR102380723B1 (ko) * | 2014-02-07 | 2022-04-01 | 컨서바트와 나시오날 데 아흐 에 메티에흐 | 수직 광 결합 구조체를 제조하는 방법 |
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