JP2000241672A - 双方向光通信器および双方向光通信装置 - Google Patents
双方向光通信器および双方向光通信装置Info
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 一本の光ファイバにより送受信が可能であ
り、送信・受信共に損失が少なく、ＰＯＦのように大口
径の光ファイバとも高効率で結合させることができる双
方向光通信器、および、それを用いた双方向光通信装置
を提供する。 【解決手段】 発光素子５から放射された送信光は、立
ち上げミラー７により基板６と略垂直方向に曲げられ、
曲面形状の集光ミラー３により、光ファイバ２の端面に
集光され光ファイバ２と結合する。一方、光ファイバ２
を伝搬してきた受信光は、集光ミラー３により反射され
て、受光素子４上に集光する。
り、送信・受信共に損失が少なく、ＰＯＦのように大口
径の光ファイバとも高効率で結合させることができる双
方向光通信器、および、それを用いた双方向光通信装置
を提供する。 【解決手段】 発光素子５から放射された送信光は、立
ち上げミラー７により基板６と略垂直方向に曲げられ、
曲面形状の集光ミラー３により、光ファイバ２の端面に
集光され光ファイバ２と結合する。一方、光ファイバ２
を伝搬してきた受信光は、集光ミラー３により反射され
て、受光素子４上に集光する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、双方向に光信号を
送受信することのできる双方向光通信器に関し、より詳
しくはプラスチック光ファイバ等のマルチモード光ファ
イバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、
ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に
使用することのできる双方向光通信器およびそれを用い
た双方向光通信装置に関するものである。
送受信することのできる双方向光通信器に関し、より詳
しくはプラスチック光ファイバ等のマルチモード光ファ
イバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、
ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に
使用することのできる双方向光通信器およびそれを用い
た双方向光通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバを伝送媒体として信号
光の送受信を行う光通信器においては、光ファイバと発
光素子、および、受光素子とを結合させる方法が数多く
提案されている。
光の送受信を行う光通信器においては、光ファイバと発
光素子、および、受光素子とを結合させる方法が数多く
提案されている。
【０００３】その一例として、発光素子と光ファイバと
を、凹面鏡を用いて結合させる方式が特開昭６２ー２２
２２１１号公報や特開平１ー１０８５１1号公報に開示
されている。図９を基にこの方式を説明する。
を、凹面鏡を用いて結合させる方式が特開昭６２ー２２
２２１１号公報や特開平１ー１０８５１1号公報に開示
されている。図９を基にこの方式を説明する。
【０００４】発光素子１０５からの送信光は凹面鏡１０
３へと放射される。凹面鏡１０３は回転楕円面に形成さ
れており、その焦点位置に発光素子１０５と光ファイバ
１０２の端面が配置されている。このため、凹面鏡１０
３に入射した上記送信光は、そこで反射されて、光ファ
イバ１０２の端面に集光され、光ファイバ１０２に結合
される。
３へと放射される。凹面鏡１０３は回転楕円面に形成さ
れており、その焦点位置に発光素子１０５と光ファイバ
１０２の端面が配置されている。このため、凹面鏡１０
３に入射した上記送信光は、そこで反射されて、光ファ
イバ１０２の端面に集光され、光ファイバ１０２に結合
される。
【０００５】しかしながら、この特開昭６２ー２２２２
１１号公報や特開平１ー１０８５１１号公報に記載の方
式は、発光素子からの送信光を光ファイバに結合するだ
けの発光モジュールに関するものであり、双方向に送受
信する場合には、送信光と受信光のそれぞれで別々の結
合光学系が必要となり、２本の光ファイバが必要とな
る。
１１号公報や特開平１ー１０８５１１号公報に記載の方
式は、発光素子からの送信光を光ファイバに結合するだ
けの発光モジュールに関するものであり、双方向に送受
信する場合には、送信光と受信光のそれぞれで別々の結
合光学系が必要となり、２本の光ファイバが必要とな
る。
【０００６】２本の光ファイバによる煩雑さを避けるた
めに、１本の光ファイバにより送受信を行うことが望ま
れているが、この１本の光ファイバによる双方向光通信
器においては、送信光と受信光を分離して光ファイバと
結合させる方法が課題となっている。従来より提案され
ている方式としては、ホログラム（特開平３ー２４３９
０５号公報）やハーフミラー（特開平１０ー１１５７３
２号公報）を用いたもの等がある。
めに、１本の光ファイバにより送受信を行うことが望ま
れているが、この１本の光ファイバによる双方向光通信
器においては、送信光と受信光を分離して光ファイバと
結合させる方法が課題となっている。従来より提案され
ている方式としては、ホログラム（特開平３ー２４３９
０５号公報）やハーフミラー（特開平１０ー１１５７３
２号公報）を用いたもの等がある。
【０００７】しかしながら、これらの方式では、送信光
と受信光の分離を行うために約３ｄＢの損失が生じてし
まうという問題があった。また、送受信光の分離素子が
必要であり、コストが高く、小型化が困難であった。
と受信光の分離を行うために約３ｄＢの損失が生じてし
まうという問題があった。また、送受信光の分離素子が
必要であり、コストが高く、小型化が困難であった。
【０００８】また、送信光と受信光の分離を行わずに、
受光素子と発光素子の両方を光ファイバの光軸近傍に配
置して、レンズを用いてそれぞれを結合させる方式が特
開平９ー２５１１１９号公報に開示されている。この方
式について、図１０を基に説明する。
受光素子と発光素子の両方を光ファイバの光軸近傍に配
置して、レンズを用いてそれぞれを結合させる方式が特
開平９ー２５１１１９号公報に開示されている。この方
式について、図１０を基に説明する。
【０００９】光ファイバ２０２の光学経路の延長上に発
光素子２０５が配置され、光ファイバ２０２と発光素子
２０５とを結ぶ基線に側面が接近するように受光素子２
０４が配置されている。光ファイバ２０２を伝搬してき
た受信光はレンズ２１０により屈折されて、受光素子２
０４に結合される。一方、発光素子２０５から放射され
た送信光はレンズ２１０により屈折されて、光ファイバ
２０２に結合される。この方式では、送受信光の分離を
行っていないため、低コストで小型の双方向光通信装置
を得ることができる。
光素子２０５が配置され、光ファイバ２０２と発光素子
２０５とを結ぶ基線に側面が接近するように受光素子２
０４が配置されている。光ファイバ２０２を伝搬してき
た受信光はレンズ２１０により屈折されて、受光素子２
０４に結合される。一方、発光素子２０５から放射され
た送信光はレンズ２１０により屈折されて、光ファイバ
２０２に結合される。この方式では、送受信光の分離を
行っていないため、低コストで小型の双方向光通信装置
を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方式では、発光素子２０５と受光素子２０４の光軸
を近づけているために、送信光が受光素子基板２０６に
より蹴られたり、光ファイバ２０２からの受信光の約半
分が受光素子２０４に結合しなくなり、損失が大きくな
るという問題があった。
うな方式では、発光素子２０５と受光素子２０４の光軸
を近づけているために、送信光が受光素子基板２０６に
より蹴られたり、光ファイバ２０２からの受信光の約半
分が受光素子２０４に結合しなくなり、損失が大きくな
るという問題があった。
【００１１】また、光ファイバ２０２として、プラスチ
ック光ファイバ（以後ＰＯＦと記載）のように大口径の
光ファイバを用いる場合、レンズ２１０では十分に集光
できないという問題もある。特に、高速での通信を行う
場合には、静電容量の問題から、受光素子の面積を小さ
くする必要があるが、この場合、１ｍｍ程度のコア系を
持つＰＯＦから放射されたマルチモードの受信光をレン
ズにより屈折させて高い結合効率を得ることは困難であ
る。
ック光ファイバ（以後ＰＯＦと記載）のように大口径の
光ファイバを用いる場合、レンズ２１０では十分に集光
できないという問題もある。特に、高速での通信を行う
場合には、静電容量の問題から、受光素子の面積を小さ
くする必要があるが、この場合、１ｍｍ程度のコア系を
持つＰＯＦから放射されたマルチモードの受信光をレン
ズにより屈折させて高い結合効率を得ることは困難であ
る。
【００１２】本発明は、これらの課題を鑑みてなされた
ものであり、一本の光ファイバにより送受信が可能であ
り、送信・受信共に損失が少なく、ＰＯＦのように大口
径の光ファイバとも高効率で結合させることができ、送
受信の分離素子が不必要で、安価で小型の双方向光通信
器、および、それを用いた双方向光通信装置を提供する
ものである。
ものであり、一本の光ファイバにより送受信が可能であ
り、送信・受信共に損失が少なく、ＰＯＦのように大口
径の光ファイバとも高効率で結合させることができ、送
受信の分離素子が不必要で、安価で小型の双方向光通信
器、および、それを用いた双方向光通信装置を提供する
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の双方向
光通信器は、一本の光ファイバにより送受信を行う双方
向光通信器において、発光素子からの送信光を反射して
前記光ファイバの一端面に結合させるととともに、前記
光ファイバの前記一端面から放射される受信光を反射し
て受光素子に入射させる集光ミラーを有することを特徴
とする。
光通信器は、一本の光ファイバにより送受信を行う双方
向光通信器において、発光素子からの送信光を反射して
前記光ファイバの一端面に結合させるととともに、前記
光ファイバの前記一端面から放射される受信光を反射し
て受光素子に入射させる集光ミラーを有することを特徴
とする。
【００１４】上記の構成によれば、集光ミラーを用い
て、光ファイバから放射される受信光を集光して、受光
素子に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化さ
せることにより、集光状態を容易に変化させることが可
能であり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを
用いても、高効率で受光素子に結合させることが可能と
なる。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファ
イバに結合させているため、一本の光ファイバでの送受
信が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がな
く、低コストで小型の双方向光通信器を得ることができ
る。
て、光ファイバから放射される受信光を集光して、受光
素子に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化さ
せることにより、集光状態を容易に変化させることが可
能であり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを
用いても、高効率で受光素子に結合させることが可能と
なる。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファ
イバに結合させているため、一本の光ファイバでの送受
信が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がな
く、低コストで小型の双方向光通信器を得ることができ
る。
【００１５】請求項２に記載の双方向光通信器は、請求
項１に記載の双方向光通信器において、前記集光ミラー
における、前記送信光を反射する領域と、前記受信光を
反射する領域が少なくとも一部重複していることを特徴
とする。
項１に記載の双方向光通信器において、前記集光ミラー
における、前記送信光を反射する領域と、前記受信光を
反射する領域が少なくとも一部重複していることを特徴
とする。
【００１６】本構成によれば、請求項１に記載の双方向
光通信器の小型化を実現できるとともに、光ファイバの
光軸に対して略平行に送信光を送ることができ、高効率
化を実現できる。
光通信器の小型化を実現できるとともに、光ファイバの
光軸に対して略平行に送信光を送ることができ、高効率
化を実現できる。
【００１７】請求項３に記載の双方向光通信器は、請求
項１または請求項２に記載の双方向光通信器において、
前記集光ミラーは、入射してきた前記送信光を、開口数
を減少させて前記光ファイバへと導くことを特徴とす
る。
項１または請求項２に記載の双方向光通信器において、
前記集光ミラーは、入射してきた前記送信光を、開口数
を減少させて前記光ファイバへと導くことを特徴とす
る。
【００１８】光ファイバに入射する送信光はＮＡが小さ
い程、光ファイバとの結合効率が高く、また、光ファイ
バを伝搬した後のモード分散が小さくなる。このため、
集光ミラーにより送信光のＮＡを小さくなるように変換
することにより、より高効率な双方向光通信器を得るこ
とができる。
い程、光ファイバとの結合効率が高く、また、光ファイ
バを伝搬した後のモード分散が小さくなる。このため、
集光ミラーにより送信光のＮＡを小さくなるように変換
することにより、より高効率な双方向光通信器を得るこ
とができる。
【００１９】請求項４に記載の双方向光通信器は、請求
項１乃至請求項３のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記発光素子からの送信光を、開口数を減少さ
せて前記集光ミラーへと導く光学部材を有していること
を特徴とする。
項１乃至請求項３のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記発光素子からの送信光を、開口数を減少さ
せて前記集光ミラーへと導く光学部材を有していること
を特徴とする。
【００２０】この構成によれば、集光ミラー方向に反射
された送信光の広がりを少なくすることができるため、
送信光の光ファイバへの集光をより行いやすくすること
ができる。また、光ファイバへの送信光の結合，受光素
子への受信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
された送信光の広がりを少なくすることができるため、
送信光の光ファイバへの集光をより行いやすくすること
ができる。また、光ファイバへの送信光の結合，受光素
子への受信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
【００２１】請求項５に記載の双方向光通信器は、請求
項１乃至請求項４のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記発光素子は端面発光型からなり、前記受光
素子が搭載された基板上に配置されており、前記発光素
子からの送信光を前記集光ミラーへと導く立ち上げミラ
ーを有してなることを特徴とする。
項１乃至請求項４のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記発光素子は端面発光型からなり、前記受光
素子が搭載された基板上に配置されており、前記発光素
子からの送信光を前記集光ミラーへと導く立ち上げミラ
ーを有してなることを特徴とする。
【００２２】本構成によれば、半導体プロセスにより作
製ができ、低コストで信頼性の高い双方向光通信器を得
ることができる。また、立ち上げミラーを受光素子の近
傍に配置することにより、受光素子と送信光の立ち上げ
位置を近づけることができ、より高効率で送受信光を光
ファイバと結合させることができる。
製ができ、低コストで信頼性の高い双方向光通信器を得
ることができる。また、立ち上げミラーを受光素子の近
傍に配置することにより、受光素子と送信光の立ち上げ
位置を近づけることができ、より高効率で送受信光を光
ファイバと結合させることができる。
【００２３】請求項６に記載の双方向光通信器は、請求
項５に記載の双方向光通信器において、前記立ち上げミ
ラーは、前記発光素子からの送信光の開口数を減少させ
るように、凹曲面形状を有していることを特徴とする。
項５に記載の双方向光通信器において、前記立ち上げミ
ラーは、前記発光素子からの送信光の開口数を減少させ
るように、凹曲面形状を有していることを特徴とする。
【００２４】この構成によれば、集光ミラー方向に反射
された送信光の広がりを少なくすることができるため、
送信光の光ファイバへの集光をより行いやすくすること
ができる。また、光ファイバへの送信光の結合，受光素
子への受信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
された送信光の広がりを少なくすることができるため、
送信光の光ファイバへの集光をより行いやすくすること
ができる。また、光ファイバへの送信光の結合，受光素
子への受信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
【００２５】請求項７に記載の双方向光通信器は、請求
項１乃至請求項６のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記基板と前記光ファイバの光軸が平行に配置
されていることを特徴とする。
項１乃至請求項６のいずれかに記載の双方向光通信器に
おいて、前記基板と前記光ファイバの光軸が平行に配置
されていることを特徴とする。
【００２６】上記の構成によれば、光ファイバと双方向
光通信器を平面実装することが可能であり、素子基板の
組み立てを容易に行うことができ、また、小型化が容易
となる。
光通信器を平面実装することが可能であり、素子基板の
組み立てを容易に行うことができ、また、小型化が容易
となる。
【００２７】請求項８に記載の双方向光通信装置は、光
ファイバの各端に、それぞれ光学的に結合されている複
数の双方向光通信器を有して、双方向光通信を行うため
の双方向光通信装置であって、上記複数の双方向光通信
器の少なくとも一つは、請求項１乃至請求項７のいずれ
か一つに記載の双方向光通信器であることを特徴とす
る。
ファイバの各端に、それぞれ光学的に結合されている複
数の双方向光通信器を有して、双方向光通信を行うため
の双方向光通信装置であって、上記複数の双方向光通信
器の少なくとも一つは、請求項１乃至請求項７のいずれ
か一つに記載の双方向光通信器であることを特徴とす
る。
【００２８】上記の構成によれば、集光ミラーを用い
て、光ファイバから放射される受信光を集光して、受光
素子に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化さ
せることにより、集光状態を容易に変化させることが可
能であり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを
用いても、高効率で受光素子に結合させることが可能と
なる。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファ
イバに結合させているため、一本の光ファイバでの送受
信が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がな
く、低コストで小型の双方向光通信装置を得ることがで
きる。
て、光ファイバから放射される受信光を集光して、受光
素子に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化さ
せることにより、集光状態を容易に変化させることが可
能であり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを
用いても、高効率で受光素子に結合させることが可能と
なる。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファ
イバに結合させているため、一本の光ファイバでの送受
信が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がな
く、低コストで小型の双方向光通信装置を得ることがで
きる。
【００２９】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明に係る実
施の形態１について、図１〜図３に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。
施の形態１について、図１〜図３に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。
【００３０】図２は、実施の形態１における双方向光通
信リンク（双方向光通信装置）の構成を示す概略図であ
る。本双方向光通信リンク１０は、伝達するデータ信号
に基づく、伝送に適した変調光を双方向に伝送するため
の光ファイバ２と、光ファイバ２の両端に光学的に結合
するように、それぞれ接続された各双方向光通信器１と
を備えている。
信リンク（双方向光通信装置）の構成を示す概略図であ
る。本双方向光通信リンク１０は、伝達するデータ信号
に基づく、伝送に適した変調光を双方向に伝送するため
の光ファイバ２と、光ファイバ２の両端に光学的に結合
するように、それぞれ接続された各双方向光通信器１と
を備えている。
【００３１】図１は、本発明の双方向光通信器の断面を
表す概略図である。図３は図１の双方向光通信器におけ
る発光素子５，受光素子４の配置を説明する平面図であ
る。図１，３を基に本発明の一例を説明する。
表す概略図である。図３は図１の双方向光通信器におけ
る発光素子５，受光素子４の配置を説明する平面図であ
る。図１，３を基に本発明の一例を説明する。
【００３２】双方向光通信器１は、データ信号に基づく
変調光を生成する発光素子５と、光ファイバ２からの変
調光を受光してデータ信号を生成するための受光素子４
と、光ファイバ２と発光素子５、受光素子４とを光学的
に結合させる、曲面形状の集光ミラー３とを有してい
る。発光素子５は受光素子４がモノリシックに形成され
た基板６の側面に、ハイブリットに形成されている。
変調光を生成する発光素子５と、光ファイバ２からの変
調光を受光してデータ信号を生成するための受光素子４
と、光ファイバ２と発光素子５、受光素子４とを光学的
に結合させる、曲面形状の集光ミラー３とを有してい
る。発光素子５は受光素子４がモノリシックに形成され
た基板６の側面に、ハイブリットに形成されている。
【００３３】発光素子５の発光点５Ａ（図３参照）から
放射された送信光は、集光ミラー３により光ファイバ２
の端面方向に光路が曲げられると共に、集光ミラー３の
曲面により、発散して広がった光が、光ファイバ２の端
面に向けて集光される。一方、光ファイバ２から放射さ
れた受信光は、光ファイバ２のＮＡ（開口数）に従って
広がっていくが、集光ミラー３により、受光素子４に向
けて曲げられるとともに集光されて、集光スポットＳ
（図３参照）として受光素子４に入射する。
放射された送信光は、集光ミラー３により光ファイバ２
の端面方向に光路が曲げられると共に、集光ミラー３の
曲面により、発散して広がった光が、光ファイバ２の端
面に向けて集光される。一方、光ファイバ２から放射さ
れた受信光は、光ファイバ２のＮＡ（開口数）に従って
広がっていくが、集光ミラー３により、受光素子４に向
けて曲げられるとともに集光されて、集光スポットＳ
（図３参照）として受光素子４に入射する。
【００３４】集光ミラー３は、例えば、回転楕円面のよ
うな曲面形状からなる。この集光ミラー３については後
述する。
うな曲面形状からなる。この集光ミラー３については後
述する。
【００３５】光ファイバ２としては、例えばＰＯＦ等の
マルチモード光ファイバを用いることが好ましい。ＰＯ
ＦはコアがＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡ
ｃｒｙｌａｔｅ）やポリカーボネート等の光透過性に優
れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより
屈折率の低いプラスチックで構成されている。このよう
な光ファイバ２では、石英光ファイバに比べそのコアの
径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易
であることから、双方向光通信器１との結合調整が容易
であり、安価な双方向光通信リンク１０を得ることがで
きる。
マルチモード光ファイバを用いることが好ましい。ＰＯ
ＦはコアがＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡ
ｃｒｙｌａｔｅ）やポリカーボネート等の光透過性に優
れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより
屈折率の低いプラスチックで構成されている。このよう
な光ファイバ２では、石英光ファイバに比べそのコアの
径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易
であることから、双方向光通信器１との結合調整が容易
であり、安価な双方向光通信リンク１０を得ることがで
きる。
【００３６】また、光ファイバ２としては、コアが石英
ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣ
Ｆを用いてもよい。ＰＣＦはコア径が２００μｍ程度で
あり、ＰＯＦに比べると価格が高いが、伝送損失が小さ
く、伝送帯域が広いという特徴がある。このため、ＰＣ
Ｆを伝送媒体とすることにより長距離での通信やより高
速での通信を行うことができる双方向光通信リンク１０
を得ることができる。
ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣ
Ｆを用いてもよい。ＰＣＦはコア径が２００μｍ程度で
あり、ＰＯＦに比べると価格が高いが、伝送損失が小さ
く、伝送帯域が広いという特徴がある。このため、ＰＣ
Ｆを伝送媒体とすることにより長距離での通信やより高
速での通信を行うことができる双方向光通信リンク１０
を得ることができる。
【００３７】発光素子５としては、例えば、ＡｌＧａＡ
ｓやＧａＩｎＡｌＰ等を材料とする半導体レーザや、発
光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。ＬＥＤ等の面発
光型の発光素子５を用いる場合は、図１で示した端面発
光型の発光素子５とは光軸が９０度回転するため、基板
６上の受光素子４の隣に配置される。
ｓやＧａＩｎＡｌＰ等を材料とする半導体レーザや、発
光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。ＬＥＤ等の面発
光型の発光素子５を用いる場合は、図１で示した端面発
光型の発光素子５とは光軸が９０度回転するため、基板
６上の受光素子４の隣に配置される。
【００３８】受光素子４としては、受光した変調光の強
弱を電気信号に変換し、発光素子５の波長域で感度の高
いフォトダイオードを使用し、例えば、シリコンを材料
とするＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフォト
ダイオード等を用いる。また、受光素子４は基板６上に
ハイブリッドに形成されたものでもよい。
弱を電気信号に変換し、発光素子５の波長域で感度の高
いフォトダイオードを使用し、例えば、シリコンを材料
とするＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフォト
ダイオード等を用いる。また、受光素子４は基板６上に
ハイブリッドに形成されたものでもよい。
【００３９】以上本実施の形態の双方向光通信器の構成
について説明したが、ここでは、集光ミラー３に、発
光素子５からの送信光を光ファイバ２に結合させる機能
と、光ファイバ２からの受信光を受光素子４に結合さ
せる機能を持たせている。
について説明したが、ここでは、集光ミラー３に、発
光素子５からの送信光を光ファイバ２に結合させる機能
と、光ファイバ２からの受信光を受光素子４に結合さ
せる機能を持たせている。
【００４０】以下にこの集光ミラー３について詳しく説
明する。
明する。
【００４１】上記の送信光の光ファイバ２への結合
は、送信光が光ファイバ２の端面の中心にその光軸に平
行に入射する場合に、その効率が最も高くなり、一方、
上記の受信光の受光素子４への入射は、受信光が受光
素子４の受光領域の中心に集光される場合に、最も大き
な受光量が得られ効率が良くなる。しかしながら、単一
の集光ミラー３を用いて、両方を満足することは不可能
である。
は、送信光が光ファイバ２の端面の中心にその光軸に平
行に入射する場合に、その効率が最も高くなり、一方、
上記の受信光の受光素子４への入射は、受信光が受光
素子４の受光領域の中心に集光される場合に、最も大き
な受光量が得られ効率が良くなる。しかしながら、単一
の集光ミラー３を用いて、両方を満足することは不可能
である。
【００４２】そこで、本発明では、集光ミラー３におけ
る送信光を反射する領域と、受信光を反射する領域とを
少なくとも一部重複させている。これにより、集光ミラ
ー３は、光ファイバ２から光軸に平行に送られてくる受
信光を受けるとともに、光ファイバ２の光軸に対して略
平行に送信光を送出することができ、高効率化を実現で
きる。また、双方向光通信器を小型化できる。
る送信光を反射する領域と、受信光を反射する領域とを
少なくとも一部重複させている。これにより、集光ミラ
ー３は、光ファイバ２から光軸に平行に送られてくる受
信光を受けるとともに、光ファイバ２の光軸に対して略
平行に送信光を送出することができ、高効率化を実現で
きる。また、双方向光通信器を小型化できる。
【００４３】なお、集光ミラー３は、使用する双方向光
通信器の用途等を考慮して、送信光の光ファイバ２への
結合効率，受信光の受光素子４への入射効率の双方が目
的値以上となるように、発光素子５，受光素子４，光フ
ァイバ２の形状や特性，配置等に合わせて反射面形状を
調整する必要がある。
通信器の用途等を考慮して、送信光の光ファイバ２への
結合効率，受信光の受光素子４への入射効率の双方が目
的値以上となるように、発光素子５，受光素子４，光フ
ァイバ２の形状や特性，配置等に合わせて反射面形状を
調整する必要がある。
【００４４】また、集光ミラー３として上述の回転楕円
面を用いる場合は、その焦点の一つを、発光素子５の出
射点５Ａ及び受光素子４の受光領域中心の近傍に配置す
ることが、送信光，受信光を効率的に使用でき好まし
い。なお、この場合、光ファイバ２の端面は、集光ミラ
ー３の反射面と回転楕円面のもう一つの焦点とを結ぶ直
線上に配置することが望ましい。
面を用いる場合は、その焦点の一つを、発光素子５の出
射点５Ａ及び受光素子４の受光領域中心の近傍に配置す
ることが、送信光，受信光を効率的に使用でき好まし
い。なお、この場合、光ファイバ２の端面は、集光ミラ
ー３の反射面と回転楕円面のもう一つの焦点とを結ぶ直
線上に配置することが望ましい。
【００４５】以下、本実施の形態の集光ミラー３の変形
例について説明する。
例について説明する。
【００４６】（変形例１）一般に、光ファイバ２に入射
する光束は、ＮＡが小さい程モード分散が少なくなるた
め、特に高速での光伝送を行う際に有利となり、一方、
ＮＡが大きい場合には光ファイバ２との結合ができず損
失となる。このため、通常は、発光素子からの送信光の
ＮＡをレンズ等で変換してＮＡを小さくして光ファイバ
に結合させている。
する光束は、ＮＡが小さい程モード分散が少なくなるた
め、特に高速での光伝送を行う際に有利となり、一方、
ＮＡが大きい場合には光ファイバ２との結合ができず損
失となる。このため、通常は、発光素子からの送信光の
ＮＡをレンズ等で変換してＮＡを小さくして光ファイバ
に結合させている。
【００４７】本発明の集光ミラー３は、上述の送信光の
ＮＡを変換する役割をも担うことが可能である。図４は
本変形例１の集光ミラー３を説明する断面概略図であ
る。
ＮＡを変換する役割をも担うことが可能である。図４は
本変形例１の集光ミラー３を説明する断面概略図であ
る。
【００４８】この図に示すように、発光素子５の出射点
５Ａと集光ミラー３との間隔ｄ１に比べ、集光ミラー３
と光ファイバ２の端面との間隔ｄ２の方が大きくなるよ
うに配置している。そして、集光ミラー３の曲面形状
を、光ファイバ２に送信光が集光されるように最適化し
ている。このようにすれば、送信光のＮＡをＮＡ変換用
のレンズなしで小さくして、光ファイバ２へと導くこと
ができ、高効率であるとともに簡単な構成で安価な双方
向光通信器を実現できる。
５Ａと集光ミラー３との間隔ｄ１に比べ、集光ミラー３
と光ファイバ２の端面との間隔ｄ２の方が大きくなるよ
うに配置している。そして、集光ミラー３の曲面形状
を、光ファイバ２に送信光が集光されるように最適化し
ている。このようにすれば、送信光のＮＡをＮＡ変換用
のレンズなしで小さくして、光ファイバ２へと導くこと
ができ、高効率であるとともに簡単な構成で安価な双方
向光通信器を実現できる。
【００４９】（変形例２）実施の形態１では、発光素子
５，受光素子４，集光スポットＳを図３に示すように配
置した例を示したが、本発明はこれに限るものではな
い。例えば、図５に示すように、受光素子４を半円状に
構成すれば、集光スポットＳをスポット径の小さな略円
状のものとすることができ、高効率化を実現できる。
５，受光素子４，集光スポットＳを図３に示すように配
置した例を示したが、本発明はこれに限るものではな
い。例えば、図５に示すように、受光素子４を半円状に
構成すれば、集光スポットＳをスポット径の小さな略円
状のものとすることができ、高効率化を実現できる。
【００５０】（変形例３）実施の形態１では、集光ミラ
ー３の反射面を連続した滑らかな曲面で形成したが、不
連続な曲面で形成しても構わない。例えば、反射面の内
の一部を送信光を光ファイバに結合するのに適した曲面
で形成し、残りを受信光を受光素子に入射させるに適し
た曲面で形成すれば、双方の光利用効率を高めることが
できる。
ー３の反射面を連続した滑らかな曲面で形成したが、不
連続な曲面で形成しても構わない。例えば、反射面の内
の一部を送信光を光ファイバに結合するのに適した曲面
で形成し、残りを受信光を受光素子に入射させるに適し
た曲面で形成すれば、双方の光利用効率を高めることが
できる。
【００５１】（変形例４）また、発光素子４からの送信
光が集光ミラー３に入射する領域の面積を小さくするこ
とが、集光ミラーの反射面形状の設計を行う上で有利で
ある。これは、例えば、発光素子と集光ミラーとの間に
レンズ等の光学部品を配置することで実現できる。この
ようにすれば、集光ミラー３方向に反射された送信光の
広がりを少なくすることができるため、送信光の光ファ
イバ２への集光をより行いやすくすることができる。ま
た、光ファイバ２への送信光の結合，受光素子５への受
信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
光が集光ミラー３に入射する領域の面積を小さくするこ
とが、集光ミラーの反射面形状の設計を行う上で有利で
ある。これは、例えば、発光素子と集光ミラーとの間に
レンズ等の光学部品を配置することで実現できる。この
ようにすれば、集光ミラー３方向に反射された送信光の
広がりを少なくすることができるため、送信光の光ファ
イバ２への集光をより行いやすくすることができる。ま
た、光ファイバ２への送信光の結合，受光素子５への受
信光の入射を高効率に行うことが可能となる。
【００５２】以上説明した実施の形態１（及び変形例１
〜４）の双方向光通信器、および双方向光通信リンクで
は、一つの集光ミラーにより、送信光と受信光を光ファ
イバと結合させているため、送信光と受信光の分離素子
が必要なく、一本の光ファイバにより送信・受信が可能
となる。また、レンズを用いず、集光ミラーにより光フ
ァイバと受光素子４とを光学的に結合させているため、
集光ミラーの曲率を最適化することにより、ＰＯＦ等の
大口径の光ファイバを用いても、受信光を効率良く受光
素子に結合させることができる。更にまた、集光ミラー
により発光素子から放射された送信光のＮＡをより小さ
く変換して、光ファイバに結合させることが可能であ
り、より効率良く送信光を光ファイバに結合させること
ができる。
〜４）の双方向光通信器、および双方向光通信リンクで
は、一つの集光ミラーにより、送信光と受信光を光ファ
イバと結合させているため、送信光と受信光の分離素子
が必要なく、一本の光ファイバにより送信・受信が可能
となる。また、レンズを用いず、集光ミラーにより光フ
ァイバと受光素子４とを光学的に結合させているため、
集光ミラーの曲率を最適化することにより、ＰＯＦ等の
大口径の光ファイバを用いても、受信光を効率良く受光
素子に結合させることができる。更にまた、集光ミラー
により発光素子から放射された送信光のＮＡをより小さ
く変換して、光ファイバに結合させることが可能であ
り、より効率良く送信光を光ファイバに結合させること
ができる。
【００５３】（実施の形態２）実施の形態２について図
６，図７に基づいて説明すれば以下の通りである。図６
は本実施の形態の双方向光通信器を説明する概略断面図
であり、図７はその平面図である。但し、ここでは、実
施の形態１にて説明した部分と同様の機能を有する部材
については、同一の部材番号を付与して、その説明を省
略する。
６，図７に基づいて説明すれば以下の通りである。図６
は本実施の形態の双方向光通信器を説明する概略断面図
であり、図７はその平面図である。但し、ここでは、実
施の形態１にて説明した部分と同様の機能を有する部材
については、同一の部材番号を付与して、その説明を省
略する。
【００５４】本実施の形態では、例えば、単結晶シリコ
ン等を材料とした基板６に各光学部品、制御部品が集積
化された形となっている。基板６にはモノシリックにＰ
ＩＮフォトダイオード等からなる受光素子４が形成され
ており、半導体レーザや端面発光型のＬＥＤ等の発光素
子５が同一基板上にハイブリッドに配置されている。ま
た、発光素子５の光軸上で受光素子４の近傍に、発光素
子５から放射された送信光の光軸を集光ミラー３の方向
に変換するための、立ち上げミラー７が形成されてい
る。その他に、基板６には、発光素子５からの放射光の
一部を受光して、送信光強度を検知するための、モニタ
用フォトダイオード８、および、発光素子５、受光素子
４の動作を制御する制御装置９が配置されている。
ン等を材料とした基板６に各光学部品、制御部品が集積
化された形となっている。基板６にはモノシリックにＰ
ＩＮフォトダイオード等からなる受光素子４が形成され
ており、半導体レーザや端面発光型のＬＥＤ等の発光素
子５が同一基板上にハイブリッドに配置されている。ま
た、発光素子５の光軸上で受光素子４の近傍に、発光素
子５から放射された送信光の光軸を集光ミラー３の方向
に変換するための、立ち上げミラー７が形成されてい
る。その他に、基板６には、発光素子５からの放射光の
一部を受光して、送信光強度を検知するための、モニタ
用フォトダイオード８、および、発光素子５、受光素子
４の動作を制御する制御装置９が配置されている。
【００５５】発光素子５から放射された送信光は、立ち
上げミラー７で基板６に垂直方向に光路が曲げられて、
集光ミラー３に到達する。その後、集光ミラー３で集光
されて光ファイバ２に結合される。光ファイバ２から放
射された受信光は、集光ミラー３により、向きを変える
と共に、集光されて、受光素子４に結合される。
上げミラー７で基板６に垂直方向に光路が曲げられて、
集光ミラー３に到達する。その後、集光ミラー３で集光
されて光ファイバ２に結合される。光ファイバ２から放
射された受信光は、集光ミラー３により、向きを変える
と共に、集光されて、受光素子４に結合される。
【００５６】発光素子５から放射された送信光の一部は
モニタ用フォトダイオード８で受光されモニタされる。
そのモニタ結果に基づいて、発光素子５からの光の出射
強度が一定となるように、フィードバック制御により、
発光素子５の出力が調整される。モニタ用フォトダイオ
ード８としては、例えばシリコンを材料とするＰＩＮフ
ォトダイオード等を用いることができる。モニタ用フォ
トダイオード８は、基板６に埋め込んで設けてもよい。
モニタ用フォトダイオード８で受光されモニタされる。
そのモニタ結果に基づいて、発光素子５からの光の出射
強度が一定となるように、フィードバック制御により、
発光素子５の出力が調整される。モニタ用フォトダイオ
ード８としては、例えばシリコンを材料とするＰＩＮフ
ォトダイオード等を用いることができる。モニタ用フォ
トダイオード８は、基板６に埋め込んで設けてもよい。
【００５７】制御装置９は、受光素子４で受光した受信
光からの電気信号を、データ信号に復調したり、発光素
子５の出力を制御したり、モニタ用フォトダイオード８
で受光したモニタ光から発光素子５の出力を制御したり
する。
光からの電気信号を、データ信号に復調したり、発光素
子５の出力を制御したり、モニタ用フォトダイオード８
で受光したモニタ光から発光素子５の出力を制御したり
する。
【００５８】立ち上げミラー７は、例えば、ポリイミド
等の樹脂を切削やレーザーアブレーション等によりテー
パー形状に加工して、表面にアルミニウムや金等の反射
膜を形成したものを用いる。あるいは、基板６を異方性
エッチングにより加工した面を用いてもよい。ミラー面
の角度は基板６に対して、４５度程度がよいが、任意に
選択することによって、配置の自由度を大きくすること
ができる。
等の樹脂を切削やレーザーアブレーション等によりテー
パー形状に加工して、表面にアルミニウムや金等の反射
膜を形成したものを用いる。あるいは、基板６を異方性
エッチングにより加工した面を用いてもよい。ミラー面
の角度は基板６に対して、４５度程度がよいが、任意に
選択することによって、配置の自由度を大きくすること
ができる。
【００５９】立ち上げミラー７を用いることによって、
発光素子５として、半導体レーザ等の端面発光型のもの
を用いても、一つの基板６上にすべての光学素子を集積
して配置することが容易となる。また、一つの集光ミラ
ー３により送信光と受信光の両方を効率良く集光して、
光ファイバ２と結合させるためには、受光素子４と発光
素子５の出射位置は近い方が有利となる。実施の形態１
のように、基板６の側面に発光素子５を配置する場合、
受光素子４のパッシベーションの関係等から、受光素子
４の端部と発光素子５の出射位置とを１００μｍ程度以
下に近づけることは困難である。しかし、立ち上げミラ
ー７の位置を受光素子４の近傍に形成することは、比較
的容易であり、発光素子５と受光素子４を近づけるのと
同様の効果があるため、立ち上げミラー７を用いること
により、より効率良く送信光と受信光の光ファイバ２と
の結合が行えるという効果がある。
発光素子５として、半導体レーザ等の端面発光型のもの
を用いても、一つの基板６上にすべての光学素子を集積
して配置することが容易となる。また、一つの集光ミラ
ー３により送信光と受信光の両方を効率良く集光して、
光ファイバ２と結合させるためには、受光素子４と発光
素子５の出射位置は近い方が有利となる。実施の形態１
のように、基板６の側面に発光素子５を配置する場合、
受光素子４のパッシベーションの関係等から、受光素子
４の端部と発光素子５の出射位置とを１００μｍ程度以
下に近づけることは困難である。しかし、立ち上げミラ
ー７の位置を受光素子４の近傍に形成することは、比較
的容易であり、発光素子５と受光素子４を近づけるのと
同様の効果があるため、立ち上げミラー７を用いること
により、より効率良く送信光と受信光の光ファイバ２と
の結合が行えるという効果がある。
【００６０】次に、立ち上げミラーの変形例について説
明する。
明する。
【００６１】（変形例５）図８（ａ）は上述した図６の
三角形状の立ち上げ立ち上げミラー７、図８（ｂ）は本
変形例の反射面形状が凹曲面状に形成した立ち上げミラ
ー７’を示している。また、ともに発光素子５から放射
された光ビームの光路を矢印で示している。
三角形状の立ち上げ立ち上げミラー７、図８（ｂ）は本
変形例の反射面形状が凹曲面状に形成した立ち上げミラ
ー７’を示している。また、ともに発光素子５から放射
された光ビームの光路を矢印で示している。
【００６２】図８（ｂ）の立ち上げミラー７’は、凹曲
面状の反射面が、発光素子５からの送信光の集光ミラー
３に到達したときのビーム径が小さくなるように設定さ
れている。すなわち、送信光のＮＡを減少させるように
設定されている。このため、集光ミラー３による光ファ
イバ２への送信光の集光を小さなＮＡで行うことが可能
となり、設計が容易となる。また、ＮＡが小さいため、
図中Ｘ方向（集光ミラー３から光ファイバー２へと向か
う方向）に対する集光ミラー３の設置ずれ等にも強くな
る。特に、発光素子５として半導体レーザを用いる場
合、基板６に対して垂直方向には放射角が比較的大きく
なるため、図８（ｂ）に示すように、立ち上げミラー
７’は凹形状となるように曲率を与えることが好まし
い。
面状の反射面が、発光素子５からの送信光の集光ミラー
３に到達したときのビーム径が小さくなるように設定さ
れている。すなわち、送信光のＮＡを減少させるように
設定されている。このため、集光ミラー３による光ファ
イバ２への送信光の集光を小さなＮＡで行うことが可能
となり、設計が容易となる。また、ＮＡが小さいため、
図中Ｘ方向（集光ミラー３から光ファイバー２へと向か
う方向）に対する集光ミラー３の設置ずれ等にも強くな
る。特に、発光素子５として半導体レーザを用いる場
合、基板６に対して垂直方向には放射角が比較的大きく
なるため、図８（ｂ）に示すように、立ち上げミラー
７’は凹形状となるように曲率を与えることが好まし
い。
【００６３】ここで、２００μｍ〜１ｍｍの大口径のマ
ルチモード光ファイバ２を用い、基板上に発光素子（半
導体レーザ）５、受光素子４を搭載する場合を考える。
一般的な半導体レーザ５では基板に垂直方向の放射角
（半値幅）は３０度程度であり、図８（ａ）の構成の場
合、半導体レーザ５の端面から集光ミラー３までの距離
ａ＋ｂは短くしなければ、送信光の集光ミラー３への入
射面積Ｓ１が大きくなり、その結果、集光ミラー３の曲
面形状設計が困難になるばかりでなく、反射後のＮＡを
小さくすることが困難となり、ファイバ２との結合効率
が悪くなる。また、上記に記述したように、Ｘ方向に対
する設計ずれに対し弱くなる。図８（ｂ）の場合、ＮＡ
を小さくする、すなわち、半導体レーザ５による送信光
の放射を抑制できる機能を立ち上げミラー７’に具備す
ることで、送信光の集光ミラー３による照射面積Ｓ２を
小さくでき、その結果、集光ミラー３の設計に余裕を持
たせることができ、またＮＡが小さいため、送信光を集
光させる能力に優れ、光ファイバ２を集光ミラー３に近
づけることが可能になる。そのため、光ファイバ２から
出射してきた受信光の広がりを抑えることができ、効率
よく受光素子４に結合できる。
ルチモード光ファイバ２を用い、基板上に発光素子（半
導体レーザ）５、受光素子４を搭載する場合を考える。
一般的な半導体レーザ５では基板に垂直方向の放射角
（半値幅）は３０度程度であり、図８（ａ）の構成の場
合、半導体レーザ５の端面から集光ミラー３までの距離
ａ＋ｂは短くしなければ、送信光の集光ミラー３への入
射面積Ｓ１が大きくなり、その結果、集光ミラー３の曲
面形状設計が困難になるばかりでなく、反射後のＮＡを
小さくすることが困難となり、ファイバ２との結合効率
が悪くなる。また、上記に記述したように、Ｘ方向に対
する設計ずれに対し弱くなる。図８（ｂ）の場合、ＮＡ
を小さくする、すなわち、半導体レーザ５による送信光
の放射を抑制できる機能を立ち上げミラー７’に具備す
ることで、送信光の集光ミラー３による照射面積Ｓ２を
小さくでき、その結果、集光ミラー３の設計に余裕を持
たせることができ、またＮＡが小さいため、送信光を集
光させる能力に優れ、光ファイバ２を集光ミラー３に近
づけることが可能になる。そのため、光ファイバ２から
出射してきた受信光の広がりを抑えることができ、効率
よく受光素子４に結合できる。
【００６４】なお、上記図８（ａ）（ｂ）において、発
光素子（半導体レーザ）５の端面から立ち上げミラー
７，７’までの距離をａ、立ち上げミラー７，７’から
集光ミラー３までの距離をｂ、集光ミラー３から光ファ
イバ２端面までの距離をｃとすると、ｃ＞ｂ＞ａとなる
ように配置するのが好ましい。ｃ＞ｂの配置が好ましい
理由は、光ファイバ２は、そのＮＡが小さい程、モード
分散が少なくなり、特に高速での光伝送を行う場合有利
となり、発光素子５からの出射光の方がＮＡが大きい場
合は光ファイバ２と結合せずに、損失となってしまうか
らである。ｂ＞ａの配置が好ましい理由は、一つの基板
に発光素子５、受光素子４を形成し、光ファイバ２との
結合効率を高めるために必要であり、距離ａが大きい
と、発光素子（半導体レーザ）５の放射角により、一層
大きな立ち上げミラー７，７’が必要になり、同一基板
上に発光素子５、受光素子４を形成することは困難にな
る。一例としてａの距離としては、数十ミクロン程度、
立ち上げミラー７，７’の高さとしては１００μｍ以
下、ｂの距離としては１ｍｍ程度に構成するのが好まし
い。距離ａを長くしなければならない場合は、発光素子
５と立ち上げミラー７，７’の間に導波路を挿入する構
成としても良い。以上説明したように、ｃ＞ｂ＞ａを満
足する構成とすることでより一層コンパクトな双方向光
通信器が実現できる。
光素子（半導体レーザ）５の端面から立ち上げミラー
７，７’までの距離をａ、立ち上げミラー７，７’から
集光ミラー３までの距離をｂ、集光ミラー３から光ファ
イバ２端面までの距離をｃとすると、ｃ＞ｂ＞ａとなる
ように配置するのが好ましい。ｃ＞ｂの配置が好ましい
理由は、光ファイバ２は、そのＮＡが小さい程、モード
分散が少なくなり、特に高速での光伝送を行う場合有利
となり、発光素子５からの出射光の方がＮＡが大きい場
合は光ファイバ２と結合せずに、損失となってしまうか
らである。ｂ＞ａの配置が好ましい理由は、一つの基板
に発光素子５、受光素子４を形成し、光ファイバ２との
結合効率を高めるために必要であり、距離ａが大きい
と、発光素子（半導体レーザ）５の放射角により、一層
大きな立ち上げミラー７，７’が必要になり、同一基板
上に発光素子５、受光素子４を形成することは困難にな
る。一例としてａの距離としては、数十ミクロン程度、
立ち上げミラー７，７’の高さとしては１００μｍ以
下、ｂの距離としては１ｍｍ程度に構成するのが好まし
い。距離ａを長くしなければならない場合は、発光素子
５と立ち上げミラー７，７’の間に導波路を挿入する構
成としても良い。以上説明したように、ｃ＞ｂ＞ａを満
足する構成とすることでより一層コンパクトな双方向光
通信器が実現できる。
【００６５】さらにまた、基板６と光ファイバ２の光軸
は平行に配置することが好ましい。このような配置とす
ることにより、光ファイバと双方向光通信器を平面実装
することが可能となり、回路基板の組み込みを行うスペ
ースが取り易く、組み立ても容易となり、装置の小型化
が可能となる。
は平行に配置することが好ましい。このような配置とす
ることにより、光ファイバと双方向光通信器を平面実装
することが可能となり、回路基板の組み込みを行うスペ
ースが取り易く、組み立ても容易となり、装置の小型化
が可能となる。
【００６６】以上のように、実施の形態２で示した双方
向光通信器１では、一つの基板６上に光学素子を集積化
しているため、小型で、信頼性が高く、高性能な双方向
光通信器１、および、双方向光通信リンク１０を得るこ
とができる。
向光通信器１では、一つの基板６上に光学素子を集積化
しているため、小型で、信頼性が高く、高性能な双方向
光通信器１、および、双方向光通信リンク１０を得るこ
とができる。
【００６７】なお、本実施の形態では、集光ミラー３の
反射面を連続した滑らかな曲面で形成したが、不連続な
曲面で形成しても構わない。例えば、反射面の内の一部
を送信光が光ファイバに結合するのに適した曲面で形成
し、残りを受信光が受光素子に入射するに適した曲面で
形成すれば、双方の光利用効率を高めることができる。
特に、図８（ｂ）で示した凹面状の立ち上げミラー７’
を用いる場合、集光ミラー３における送信光を受ける領
域の面積Ｓ２が小さくなるため、この部分を送信光が光
ファイバに結合するのに適した曲面で形成し、他の部分
を受信光が受光素子に入射するに適した曲面で形成すれ
ば、光の利用効率を高めることができる。
反射面を連続した滑らかな曲面で形成したが、不連続な
曲面で形成しても構わない。例えば、反射面の内の一部
を送信光が光ファイバに結合するのに適した曲面で形成
し、残りを受信光が受光素子に入射するに適した曲面で
形成すれば、双方の光利用効率を高めることができる。
特に、図８（ｂ）で示した凹面状の立ち上げミラー７’
を用いる場合、集光ミラー３における送信光を受ける領
域の面積Ｓ２が小さくなるため、この部分を送信光が光
ファイバに結合するのに適した曲面で形成し、他の部分
を受信光が受光素子に入射するに適した曲面で形成すれ
ば、光の利用効率を高めることができる。
【００６８】なお、本実施の形態で示した構成は、一例
であり、もちろんその一部を変更した構成によっても同
様の効果を得ることが可能である。
であり、もちろんその一部を変更した構成によっても同
様の効果を得ることが可能である。
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば、集光ミラーを用いて、
光ファイバから放射される受信光を集光して、受光素子
に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化させる
ことにより、集光状態を容易に変化させることが可能で
あり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを用い
ても、高効率で受光素子に結合させることが可能とな
る。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファイ
バに結合させているため、一本の光ファイバでの送受信
が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がなく、
低コストで小型の双方向光通信器及び双方向光通信装置
を得ることができる。
光ファイバから放射される受信光を集光して、受光素子
に結合させているため、集光ミラーの曲率を変化させる
ことにより、集光状態を容易に変化させることが可能で
あり、例えばＰＯＦのような大口径の光ファイバを用い
ても、高効率で受光素子に結合させることが可能とな
る。また、送信光を同一の集光ミラーにより、光ファイ
バに結合させているため、一本の光ファイバでの送受信
が可能であり、送信光と受信光を分離する必要がなく、
低コストで小型の双方向光通信器及び双方向光通信装置
を得ることができる。
【図１】本発明の双方向光通信器の実施の形態１の構成
を説明する概略断面図である。
を説明する概略断面図である。
【図２】本発明の双方向光通信装置の構成を説明する概
略図である。
略図である。
【図３】図１の双方向光通信器の概略平面図である。
【図４】集光ミラーの変形例１を示す概略断面図であ
る。
る。
【図５】集光ミラーの変形例２を示す概略断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の双方向光通信器の実施の形態２の構成
を説明する概略断面図である。
を説明する概略断面図である。
【図7】図６の双方向光通信器の概略平面図である。
【図８】図６の立ち上げミラーの変形例を説明する概略
模式図である。
模式図である。
【図９】従来の光通信器の構成を示す説明図である。
【図１０】従来の双方向光通信器の構成を示す説明図で
ある。
ある。
１ 双方向光通信器 ２ 光ファイバ ３ 集光ミラー ４ 受光素子 ５ 発光素子 ６ 基板 ７ 立ち上げミラー ８ モニタ用フォトダイオード ９ 制御装置 １０ 双方向光通信リンク
フロントページの続き (72)発明者 岩井 敬文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 松島 俊幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 田村 壽宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 倉田 幸夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 CA38 DA03 DA04 DA06
Claims (8)
- 【請求項１】 一本の光ファイバにより送受信を行う双
方向光通信器において、 発光素子からの送信光を反射して前記光ファイバの一端
面に結合させるととともに、前記光ファイバの前記一端
面から放射される受信光を反射して受光素子に入射させ
る集光ミラーを有することを特徴とする双方向光通信
器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の双方向光通信器におい
て、 前記集光ミラーにおける、前記送信光を反射する領域
と、前記受信光を反射する領域が少なくとも一部重複し
ていることを特徴とする双方向光通信器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の双方向
光通信器において、 前記集光ミラーは、入射してきた前記送信光を、開口数
を減少させて前記光ファイバへと導くことを特徴とする
双方向光通信器。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の双方向光通信器において、 前記発光素子からの送信光を、開口数を減少させて前記
集光ミラーへと導く光学部材を有していることを特徴と
する双方向光通信器。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の双方向光通信器において、 前記発光素子は端面発光型からなり、前記受光素子が搭
載された基板上に配置されており、 前記発光素子からの送信光を前記集光ミラーへと導く立
ち上げミラーを有してなることを特徴とする双方向光通
信器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の双方向光通信器におい
て、 前記立ち上げミラーは、前記発光素子からの送信光の開
口数を減少させるように、凹曲面形状を有していること
を特徴とする双方向光通信器。 - 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
の双方向光通信器において、 前記基板と前記光ファイバの光軸が平行に配置されてい
ることを特徴とする双方向光通信器。 - 【請求項８】 光ファイバの各端に、それぞれ光学的に
結合されている複数の双方向光通信器を有して、双方向
光通信を行うための双方向光通信装置であって、 上記複数の双方向光通信器の少なくとも一つは、請求項
１乃至請求項７のいずれか一つに記載の双方向光通信器
であることを特徴とする双方向光通信装置。
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|---|---|---|---|
| JP03825699A JP3699852B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 双方向光通信器および双方向光通信装置 |
| US09/506,308 US6516115B1 (en) | 1999-02-17 | 2000-02-17 | Two-way optical communication device and two-way optical communication apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP03825699A JP3699852B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 双方向光通信器および双方向光通信装置 |
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|---|---|
| JP2000241672A true JP2000241672A (ja) | 2000-09-08 |
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Family
ID=12520248
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03825699A Expired - Fee Related JP3699852B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 双方向光通信器および双方向光通信装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107302A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Sony Corp | 光送受信器 |
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| WO2020183981A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | アルプスアルパイン株式会社 | 集光レンズ、及び光モジュール |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10043985A1 (de) * | 2000-09-05 | 2002-03-14 | Cube Optics Ag | Optischer Modifizierer und Verfahren zur Herstellung hierfür |
| DE10043996A1 (de) * | 2000-09-05 | 2002-03-14 | Cube Optics Ag | Koppelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung hierfür |
| DE112004000304T5 (de) * | 2003-02-19 | 2007-09-27 | Finisar Corp., Sunnyvale | Modul mit zwei bidirektionalen optischen Sendern/Empfängern |
| US6951426B2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-10-04 | Finisar Corporation | Pad architecture for backwards compatibility for bi-directional transceiver module |
| KR100749528B1 (ko) * | 2005-09-30 | 2007-08-16 | 주식회사 두산 | 광 접속 모듈 및 그 제조 방법 |
| KR101470997B1 (ko) * | 2008-05-13 | 2014-12-09 | 가부시키가이샤 플래너즈 랜드 | 반사 집광형 수광기와 공간광통신용 수광장치 |
| US20100098374A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | Avago Technologies Fiber Ip (Signgapore) Pte. Ltd. | Optoelectronic component based on premold technology |
| EP2484030B1 (en) | 2009-09-30 | 2018-04-18 | Corning Incorporated | Optical fiber end structures for improved multi-mode bandwidth, and related systems and methods |
| AU2013230056A1 (en) * | 2012-03-05 | 2014-09-18 | Nanoprecision Products, Inc. | Coupling device having a structured reflective surface for coupling input/output of an optical fiber |
| US20130287336A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Shih-Yuan Wang | Optical switch |
| CN103809256B (zh) * | 2014-02-10 | 2016-05-18 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 光组件 |
| US9880366B2 (en) | 2015-10-23 | 2018-01-30 | Nanoprecision Products, Inc. | Hermetic optical subassembly |
| EP3896508A1 (en) * | 2020-04-16 | 2021-10-20 | Leica Microsystems CMS GmbH | System and method for coupling an optical beam into a light receiver |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4143941A (en) * | 1977-12-01 | 1979-03-13 | Sperry Rand Corporation | Low loss optical data terminal device for multimode fiber guide optical communication systems |
| US4182544A (en) * | 1978-08-03 | 1980-01-08 | Sperry Rand Corporation | Resonant multiplexer-demultiplexer for optical data communication systems |
| US4993796A (en) * | 1979-08-14 | 1991-02-19 | Kaptron, Inc. | Fiber optics communication modules |
| US4701010A (en) * | 1984-08-30 | 1987-10-20 | Adc Fiber Optics Corporation | Unitary body optical coupler |
| DE3446726A1 (de) * | 1984-12-21 | 1986-06-26 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Optische anordnung mit einem konkavspiegel oder konkavgitter |
| JPS62222211A (ja) | 1986-03-24 | 1987-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 発光モジユ−ル |
| US4763978A (en) * | 1986-10-03 | 1988-08-16 | American Telephone And Telegraph Company | Optical fiber connector |
| EP0308604A1 (de) | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Koppeloptik zum Einkoppeln des von einem Halbleiterlaser ausgesandten Laserlichts in einen optischen Wellenleiter |
| JPH03243905A (ja) | 1990-02-22 | 1991-10-30 | Ricoh Co Ltd | 双方向型光合分波素子 |
| US5416624A (en) * | 1993-05-17 | 1995-05-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Bidirectional optical transmission and reception arrangement |
| US5479540A (en) * | 1994-06-30 | 1995-12-26 | The Whitaker Corporation | Passively aligned bi-directional optoelectronic transceiver module assembly |
| JP3417200B2 (ja) | 1996-03-15 | 2003-06-16 | 住友電気工業株式会社 | 光送受信モジュ−ル |
| JP3298798B2 (ja) | 1996-10-08 | 2002-07-08 | 松下電器産業株式会社 | 光送受信モジュール |
| JPH10153720A (ja) * | 1996-11-25 | 1998-06-09 | Sony Corp | 光送受信装置 |
| KR19980042931A (ko) * | 1996-11-29 | 1998-08-17 | 쿠라우찌 노리타카 | 광모듈 및 그 제조방법과 광모듈의 광학적반사부재와 그 위치결정방법 및 위치결정장치 |
| JPH1127217A (ja) * | 1997-07-03 | 1999-01-29 | Sony Corp | 光通信装置および光通信方法 |
| US6351584B1 (en) * | 1997-12-16 | 2002-02-26 | Sony Corporation | Optical transmitter-receiver and optically sending/receiving method |
| JP3698393B2 (ja) * | 1998-12-11 | 2005-09-21 | 富士通株式会社 | 光送受信モジュールの構造及びその製法 |
| TW594093B (en) * | 1999-10-19 | 2004-06-21 | Terashima Kentaro | Optical transmission and reception system, and optical transmission and reception module and optical cable for the system |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP03825699A patent/JP3699852B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-17 US US09/506,308 patent/US6516115B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107302A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Sony Corp | 光送受信器 |
| US6934429B2 (en) | 2001-11-01 | 2005-08-23 | Nec Corporation | Optical waveguide board and optical module |
| WO2020183981A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | アルプスアルパイン株式会社 | 集光レンズ、及び光モジュール |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3699852B2 (ja) | 2005-09-28 |
| US6516115B1 (en) | 2003-02-04 |
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