JP2000284153A

JP2000284153A - 光送受信装置及び光送受信方法

Info

Publication number: JP2000284153A
Application number: JP11094152A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Horie; 和由堀江
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】光学的なクロストークの発生を防ぐととも
に、効率よく光信号の送受信を行うことができる光送受
信装置及び光送受信方法を提供すること。【解決手段】光送受信装置１は、光信号S1を出射する
光源部２と、この光源部２から出射された光信号S1を、
光ファイバ３０１の中心軸側に屈折させて光ファイバ３
０１の端面３０１ａに入射させる屈折基板３と、光ファ
イバ３０１の中心軸Ｏ₂と中心Ｏ₁が略一致されている受
光面４ａにより、当該光ファイバ３０１の端面３０１ａ
から出射される光信号S2を受光する受光素子４とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信により信号
の送受信を行う光送受信装置及び光送受信方法に関し、
詳しくは、１本の光ファイバを使用して信号の送受信を
行う一芯方式の双方向光通信を行う場合に好適な光送受
信装置及び光送受信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の出
現により、光ファイバネットワークを安価に家庭やオフ
ィス内に構築することができるようになった。光ファイ
バネットワークにより、家庭電気製品や情報機器などを
相互に接続することが可能となる。これは、家庭電気製
品の高度利用分野における新規事業の創出につながる。

【０００３】ところで、光通信により光信号を伝送する
手段として、２本の光ファイバのそれぞれ１本を送信用
と受信用とに用いる、いわゆる二芯方式の双方向光通信
が一般的には知られている。この二芯方式の双方向光通
信に対して、１本の光ファイバを使用して双方向光通信
を行う、いわゆる一芯方式の双方向通信が近年注目され
ている。この一芯方式の双方向光通信は、光ファイバの
コストを二芯方式の場合と比べて、半分にすることがで
きる。また、二芯方式では、送信用の光ファイバと受信
用の光ファイバとが区別されるために、光送受信装置と
光ファイバとの連結には方向性が生じることになる。

【０００４】二芯方式の光送受信装置の光ファイバ接続
部は、光信号を送信する送信側接続部と光信号を受信す
る受信側接続部との二つ接続部に分かれている。したが
って、光信号の送受信を行う場合には、２本の光ファイ
バ各々が通る光信号の流れの向きは必ず一方通行とな
る。つまり、第１の光送受信装置の送信側接続部と、第
２の光送受信装置の受信側接続部とが組み合わせとなる
ように、光ファイバにより接続される必要がある。同様
に、第１の光送受信装置の受信側接続部と、第２の光送
受信装置の送信側接続部とが光ファイバで接続される必
要がある。一方、一芯方式の双方向光通信の場合には、
第１の光送受信装置と第２の光送受信装置とは、１本の
光ファイバにより信号の送受信を行う。よって、一芯方
式の双方向光通信の方が、１本の光ファイバを光ファイ
バ接続部に接続するだけで双方向通信が可能となること
から、使い勝手が良い。このようなことから、一芯方式
の双方向光通信の優位性が注目されている。

【０００５】上述した光送受信装置は光源から光を出射
させて光通信を行っているが、光源の発光方式には、Ｌ
ＥＤ（Light Emitting Diode）に代表される面発光型
と、ＬＤ（Laser Diode）に代表される端面発光型の大
きく分けて二つある。

【０００６】面発光型は、取り付けられる基板の法線方
向に光信号を放出するので、光学系を簡略化しやすい。
一方、端面発光型の場合は、基板の法線方向に光信号を
放出するには、一度立ち上げミラーなどを介して、光線
を光路に曲げる必要がある。

【０００７】図１３及び図１４には、一芯方式の双方向
光通信を実現する従来の光送受信装置３００を示してい
る。図１３は、面発光型の光源を用いて構成される光送
受信装置３００を示し、図１４には、端面発光型の光源
を用いて構成される光送受信装置３００を示している。

【０００８】先ず図１３の光送受信装置３００について
説明する。光送受信装置３００は、コネクタ３０２に装
着されている光ファイバ３０１を介して、光ファイバネ
ットワークにおける図示しない他の光送受信装置と結合
されている。光送受信装置３００のパッケージ３０３の
内部には、半導体基板３０４があり、その上に、光源部
３０５及び受光素子３０６が配置されている。光源部３
０５は、対向される光ファイバ３０１に対して光を放出
する部分であり、半導体素子３０７と、この半導体素子
３０７上に配置された出射光の発光源である面発光型の
光源３０８とから構成されている。ここで、光源部３０
５は、光ファイバ３０１の外周部に出射光を入射させる
ために、当該光ファイバ３０１の外周部に対向されるよ
うに半導体基板３０４上に配置されている。そして、受
光素子３０６は、光ファイバ３０１の端面３０１ａに対
向され、且つ光源部３０５に隣接して半導体基板３０４
上に配置されている。

【０００９】このような光送受信装置３００により、光
源３０８から出射された出射光は、図示しない変調回路
により光信号S1となって、光ファイバ３０１の端面３０
１ａに照射され、光ファイバ３０１により図示しない他
の光送受信装置に伝送される。一方、光ファイバ３０１
と連結された図示しない他の光送受信装置から送られて
きた光信号は、光ファイバ３０１の端面３０１ａから出
射されて、光信号S2として受光素子に入射される。

【００１０】次に、図１４の光送受信装置３００につい
て説明する。この図１４に示す光送受信装置３００は、
上述した図１３に示す光送受信装置３００と同様に、光
送受信装置のパッケージの内側には半導体基板３０４が
ある。半導体基板３０４の上には、光源部３１１及びこ
の光源部３１１に隣接されて受光素子３０６が配置され
ている。光源部３１１は、半導体素子３１２と、この半
導体素子３１２上に配置された発光源である端面出射型
の光源３１３と、光源３１３から出射された光を光ファ
イバ３０１に向けて反射する立ち上げミラー３１４とか
ら構成されている。ここで、光源部３１１は、図１３に
示した光送受信装置３００の光源部３０５と同様に、光
ファイバ３０１の外周部に出射光を入射させるために、
当該光ファイバ３０１の外周部に対向されるように半導
体基板３０４上に配置され、また、受光素子３０６につ
いては、光ファイバ３０１の端面３０１ａに対向され、
且つ光源部３１１に隣接して半導体基板３０４上に配置
されている。

【００１１】このような光源部３１１により、光源３１
３から出射された出射光は、立ち上げミラー３１４の反
射面３１４ａで反射された後、光ファイバ３０１の端面
３０１ａに入射される。そして、出射光は変調されて光
信号S1として、光ファイバ３０１の端面３０１ａに照射
され、光ファイバ３０１により図示しない他の光送受信
装置に伝送される。一方、光ファイバ３０１と連結され
た図示しない他の光送受信装置から送られてきた光信号
は、光ファイバ３０１の端面３０１ａから出射されて、
光信号S2として受光素子に入射される。

【００１２】以上、図１３及び図１４に示すような光送
受信装置３００により、一芯方式による双方向光通信が
行われる。ここで、一芯双方向の光通信の方式として、
さらに全二重と半二重という二つの方式に分類されてい
る。全二重の一芯方式の双方向光通信（以下、全二重通
信という。）とは同時に双方向の光信号の伝送を行う方
式である。半二重の一芯方式の双方向光通信（以下、半
二重通信という。）とはある一時点で一方向にしか光信
号が送信されない方式で、例えば道路の片側通行のよう
なものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光信号の送
受信を行う場合において、半二重通信の場合には問題が
ないが、全二重通信の場合には問題になることがある。
それは、自己の出射した光信号の一部が自分の受光素子
に入射されることで、対向する送受信装置からの光信号
と自分の出射した光信号との間でクロストークが生じて
しまうことである。すなわち、例えば、図１３及び図１
４に示した従来の光送受信装置３００では、光ファイバ
３０１の端面３０１ａで出射光が反射することで、迷光
S3となり、受光素子３０６に入射することで、クロスト
ークが発生する。クロストークが発生すると、Ｓ／Ｎ
（信号雑音比）が劣化し、例えば、伝送できる光ファイ
バの距離が短くなってしまう。このような問題は、全二
重を採用した一芯双方向の光通信特有の問題である。

【００１４】また、上述した光送受信装置３００では、
出射光を光ファイバ３０１の端面３０１ａに入射させて
いるために、図１３又は図１４に示すように、光源部３
０５又は光源部３１１を、端面３０１ａと半導体基板３
０４との間に置く必要があり、そのため、光源部３０５
又は光源部３１１に隣接して配置される受光素子３０６
の中心軸Ｏ₁が光ファイバ３０１の中心軸Ｏ₂からオフセ
ットされている。一般的には、光ファイバ３０１から出
射される光は、光の中心部分の強度が最も強いガウシア
ン分布のような強度分布を持つことが知られている。し
たがって、光ファイバ３０１からの光信号を効率よく受
光するには、受光素子３０６の中心軸Ｏ₁が当該光ファ
イバ３０１の中心軸Ｏ₂とできるだけ一致することが望
ましい。

【００１５】他方、受光面積は、受光素子３０６の周波
数特性に影響を与える。一般的には、面積が大きくなる
ほど、カットオフ周波数は下がる。このようなことか
ら、受光効率だけを優先して面積を決定することはでき
ないという難しさもある。

【００１６】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされるものであって、光学的なクロストークの発生を
防ぐとともに、効率よく光信号の送受信を行うことがで
きる光送受信装置及び光送受信方法を提供することを目
的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光送受信装
置は、上述した課題を解決するために、第１の光信号を
出射する発光手段と、発光手段から出射された第１の光
信号を、光ファイバの中心軸側に屈折させて光ファイバ
の端面に入射させる屈折手段と、光ファイバの中心軸と
中心が略一致されている受光面により、当該光ファイバ
の端面から出射される第２の光信号を受光する受光手段
とを備える。

【００１８】このような構成を有する光送受信装置は、
発光手段から出射された第１の光信号を、屈折手段によ
り光ファイバの中心軸側に屈折させて、光ファイバの端
面に入射させ、また、光ファイバの中心軸に中心が略一
致された受光面を有する受光手段により当該光ファイバ
の端面から出射された第２の光信号を受光する。

【００１９】また、本発明に係る光送受信方法は、上述
した課題を解決するために、第１の光信号を出射する発
光手段から出射された第１の光信号を、光ファイバの中
心軸側に屈折させて光ファイバの端面に入射させ、光フ
ァイバの中心軸と中心が略一致されている受光面を有す
る受光手段により、当該光ファイバの端面から出射され
る第２の光信号を受光する。

【００２０】このような光送受信方法により、光ファイ
バの端面に発光手段から出射された第１の光信号が屈折
されて入射され、光ファイバの端面から出射される第２
の光信号が受光手段により受光される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳しく説明する。なお、以下に述べる
実施の形態は、特に本発明を限定する旨の記載がない限
り、これらの形態に限定されることはない。

【００２２】第１の実施の形態である光送受信装置は、
１本の光ファイバにより光通信を行う一芯方式の双方向
光通信が適用されて構成されている。この光送受信装置
は、図１に示すように、第１の光信号S1を出射する発光
手段である光源部２と、この光源部２から出射された第
１の光信号S1を、光ファイバ３０１の中心軸Ｏ₂側に屈
折させて光ファイバ３０１の端面３０１ａに入射させる
屈折手段である屈折基板３と、光ファイバ３０１の中心
軸Ｏ₂と中心Ｏ₁が略一致されている受光面４ａにより、
当該光ファイバ３０１の端面３０１ａから出射される第
２の光信号S2を受光する受光手段である受光素子４とを
備えている。

【００２３】具体的には、光送受信装置１は、コネクタ
７に接続された１本の光ファイバ３０１により、光ファ
イバネットワークにおける図示しない他の光送受信装置
と結合されている。光送受信装置１のパッケージ５の内
部には、半導体基板６があり、その上に、上述した光源
部２及びこの光源部２に隣接されて受光素子４が配置さ
れている。

【００２４】パッケージ５は、光送受信装置１の筐体を
構成している。このパッケージ５の一側面５ａにコネク
タ７が取り付けられている。そして、パッケージ５のコ
ネクタ７が取り付けられている一側面５ａに対向される
側面５ｂの内側面に、光ファイバ３０１の端面３０１ａ
に対向されて半導体基板６が設置されている。

【００２５】コネクタ７は、光ファイバ３０１の外径と
略同一の内径を有して略環形状に形成されている。光フ
ァイバ３０１は、このコネクタ７に対して着脱自在とさ
れている。そして、このコネクタ７の端面の突出された
部分７ａに、屈折基板３が取り付けられている。

【００２６】半導体基板６上に配置されている光源部２
は、半導体素子８と、半導体素子８上に配置された光源
９とから構成されている。ここで、光源９は、主面から
光を出射する、いわゆる面発光型の光源である。この光
源部２は、光ファイバ３０１の端面３０１ａの外周部分
に対向して半導体基板６上に配置されている。この光源
部２の光源９から出射された出射光の光軸は、光ファイ
バ３０１の中心軸Ｏ₂に対して略平行とされている。

【００２７】ここで、光源部２が光ファイバ３０１の端
面３０１ａの外周部分に対向して半導体基板６上に配置
されているが、これにより、後述するように、受光素子
４は、光ファイバ３０１の略中心に一致されて半導体基
板６上に配置されることが可能になっている。

【００２８】そして、半導体基板６上に配置されている
この光源部２と当該光ファイバ３０１との間には、光フ
ァイバ３０１の外周部分に位置されて、コネクタ７に取
り付けられた屈折基板３が配置されている。

【００２９】このように構成される光源部２により、光
源９からの出射光が屈折基板３に入射される。なお、光
源部２から出射された出射光を変調する図示しない変調
回路を備えており、光源部２から出射された出射光は、
この変調回路により変調されて光信号S1とされる。

【００３０】屈折基板３は、光学部材であって、光の屈
折を利用して、入射された光を屈折させる。具体的に
は、屈折基板３は、光源部２からの光信号S1が入射され
る入射面３ａと、当該入射面３ａに入射された光信号S1
を、光ファイバ３０１の端面３０１ａに向けて出射する
出射面３ｂとを有して、略平行平板形状に形成されてい
る。この屈折基板３は、光源部２の出射光の光軸に対し
てその光軸が傾斜されて、コネクタ７の取付け部分７ａ
に取り付けられている。

【００３１】光源部２から出射された光信号S1は、この
屈折基板３において屈折されて、光ファイバ３０１の端
面３０１ａの外周部分に入射される。すなわち、光源部
２からの光信号S1は、屈折基板３により、当該光源部２
の光軸Ｏ₃よりも光ファイバ３０１の中心軸側に屈折さ
れて、光ファイバ３０１に入射されている。そして、光
信号S1の入射位置については、光ファイバ３０１の端面
３０１ａの外周部分になされる。

【００３２】ここで、光源部２は、光信号S1を光ファイ
バ３０１の中心方向に屈折させる屈折基板３を備えるこ
とにより、光軸Ｏ₃が、屈折基板３から出射される光信
号Ｓ１の光軸Ｏ_３′に対して距離ｄだけ光ファイバ３０
１の中心から外周方向に位置されるように、半導体基板
６上に配置されている。例えば、屈折基板３から出射さ
れた光信号S1の光軸が、上述した図１３の従来の光源部
３０５の光軸Ｏ₄と一致されている場合には、光源部２
は、従来の光源部３０５よりも光ファイバ３０１の外周
方向に距離ｄだけ移動されたことになる。例えば、屈折
率の高い屈折基板３を使用することにより、移動距離ｄ
は大きい値をもつようになる。

【００３３】受光素子４は、光ファイバ３０１の端面か
ら出射される光信号S2を受光する受光手段であって、受
光面４ａの中心Ｏ₁が当該光ファイバ３０１の中心軸Ｏ₂
と略一致されて、半導体基板６上に配置されている。こ
の受光素子４は、光ファイバ３０１の他端に接続にされ
ている図示しない他の光送受信装置から送られてきて、
端面３０１ａから出射される光信号S2を受信する。そし
て、この受光素子４により受光された光信号S2は、電気
信号とされて、図示しない信号処理部等に出力される。

【００３４】以上のような構成を有する光送受信装置１
は、光源部２から出射された光信号S1を屈折基板３によ
り屈折させて、光ファイバ３０１の端面３０１ａに入射
させ、また、受光素子４により当該光ファイバ３０１の
端面３０１ａから出射された光信号S2を受光する。

【００３５】そして、この光送受信装置１は、受光素子
４の外周部に光源部２を備えてもなお当該受光素子４の
受光面４ａの中心Ｏ₁が光ファイバ３０１の中心軸Ｏ₂と
一致されることにより、光信号S2の受光効率が良いもの
となり、また、光信号伝送のＳ／Ｎが高いものとなる。
これは、上述したように、光源部２が距離ｄだけ光ファ
イバ３０１の外周方向に移動されたことにより、受光素
子４の受光面４ａの中心Ｏ₁が当該光ファイバ３０１の
中心軸Ｏ₂と略一致させることができるようになったた
めである。

【００３６】このような光送受信装置１は、例えば、光
ファイバネットワークにおいて光信号を送受信するため
のものとして使用される。図２には、光ファイバネット
ワークにおいて、機器２０ａ，２０ｂ同士が、それぞれ
が有する光送受信装置１ａ，１ｂにより光ファイバ３０
１を介して接続されている例を示している。光ファイバ
３０１は機器２０ａと機器２０ｂとの間で光信号の伝送
路として使用される。

【００３７】このような光ファイバネットワークにおい
て光送受信装置１により光信号の送受信が可能とされる
機器２０ａ，２０ｂは、例えば、ビデオカメラ等の電子
機器や、パーソナルコンピュータ等の情報機器である。
図３には、光送受信装置１を適用することができる光フ
ァイバネットワークとされるホームネットワークの例を
示している。

【００３８】家２００に配置されている各機器は、外部
のネットワーク２０１と通信ケーブル２０２や人工衛星
２０３等を介して結ばれている。家２００の中には、セ
ットトップボックス２１０、ホームサーバ２０５、テレ
ビジョン受像器２１１、ビデオカメラ２１２、ビデオレ
コーダ２１３、プリンタ・ファクシミリ２１４、コンピ
ュータ２１５、ディジタルスチルカメラ２１６等の電子
機器或いは情報機器等が配置されている。

【００３９】ホームサーバ２０５は、外部ネットワーク
からの情報を蓄積するためのものである。家庭内の機器
はこのホームサーバ２０５にアクセスすることで、いつ
でも素早く最新の情報をダウンロードすることができ
る。

【００４０】セットトップボックス２１０はアンテナ２
０４を介して人工衛星からの情報をデータ処理するもの
である。

【００４１】家庭内の各機器は相互に接続されていて、
ホームネットワークによりそれぞれ互いに遠隔操作がで
きるようになっている。

【００４２】光送受信装置１を備えることにより、この
ような光ファイバネットワークを構築することが可能に
なる。なお、光送受信装置１は、上述したように、ホー
ムネットワーク等の家庭内のＬＡＮ（Local Area Netwo
rk）やオフィスネットワーク等のオフィス内ＬＡＮなど
に使用されるがこれに限定されるものでもない。例え
ば、自動車や飛行機等の移動体内における各種情報のや
りとりを行うための通信系統などにも光送受信号装置１
を適用することができる。

【００４３】このような光ファイバネットワークにおい
て、光送受信装置１間の伝送路を構成する光ファイバと
して、例えば、プラスチック光ファイバが使用される。

【００４４】図４及び表１には、プラスチック光ファイ
バの特性の一例を示している。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示すように、プラスチック光ファイ
バの外径は例えば１０００μｍであり、コア径が９８０
μｍで残りをクラッド層が占める。被覆外径は、２．２
ｍｍで被覆材質はポリエチレンである。一般に光ファイ
バは屈折率の高いコアと屈折率の低いクラッドから構成
されていて、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返
しながら光を伝搬させる。例えば、本発明の実施の形態
ある光送受信装置１は、従来の石英系の光ファイバと比
べてコア径の大きいプラスチック光ファイバを用いるこ
とができる。また、レーザ発光源の光の波長が６５０nm
の単色平行光である場合には、プラスチック光ファイバ
の伝送損失は例えば１４dB／１００ｍであり、その帯域
は、１６０ＭHzである。

【００４７】図４は、このようなプラスチック光ファイ
バの損失スペクトルの例を示したものである。ここで、
励振ＮＡ＝０．１とあり、これは、第１光信号を開口数
ＮＡ＝０．１で光ファイバの端面に入射させたという意
味である。この図４に示すように、伝送損失は、波長４
５０nmから６００nmのところで比較的小さく抑えること
ができる。

【００４８】以上、本発明の第１の実施の形態について
説明した。次に、他の実施の形態について説明する。

【００４９】図５に示す第２の実施の形態は、光源に端
面発光型を採用した光源部３１を備える光送受信装置１
である。そして、この光源部３１についても、上述した
図１に示した第１の実施の光送受信装置１と同様に、受
光素子４に隣接して、半導体基板６上に配置されてい
る。ここで、光源部３１以外の構成が上述した図１の第
１の実施の形態の光送受信装置１の構成と略同様であ
り、同様の構成部については、第１の実施の形態の光送
受信装置１における構成部と同じ符号を付してその説明
を省略する。

【００５０】光源部３１は、端面発光型の光源３２と、
この端面発光型の光源３２を上面に配置した半導体素子
３３と、立ち上げミラー３４とから構成される。

【００５１】この光源部３１の光源３２から出射された
出射光は、立ち上げミラー３４の反射面３４ａで反射さ
れて、屈折基板３の方向にその光路の向きが変えられ
る。屈折基板３では、ミラー３４からの出射光を屈折さ
せて、光ファイバ３０１の外周部分に入射させる。すな
わち、光源部３１からの光信号S1は、屈折基板３によ
り、当該光源部３１の光軸よりも光ファイバ３０１の中
心方向に屈折されて、光ファイバ３０１に入射される。
なお、光源部３１から出射された出射光は図示しない変
調回路により光信号S1に変調される。

【００５２】光ファイバ３０１の端面３０１ａから入射
された光信号S1は、当該光ファイバ３０１中を伝搬され
て、図示しない他の光送受信装置により受信される。

【００５３】一方、光送受信装置１は、他の光送受信装
置から当該光ファイバ３０１により送られて、端面３０
１ａから出射された光信号S2を、受光素子４により受光
する。

【００５４】以上のように構成される第２の実施の形態
である光送受信装置１は、光源部３１から出射された光
信号S1を、屈折基板３により屈折させて、光ファイバ３
０１の端面３０１ａに入射させ、また、当該光ファイバ
３０１の端面３０１ａから出射された光信号S2を受光素
子４により受光する。

【００５５】そして、図１４に示した従来の光送受信装
置１における光源部３１１よりも距離ｄだけ外周方向に
光源部３１が移動可能になることにより、上述した第１
の実施の形態の光送受信装置１と同様に、受光素子４の
受光面４ａの中心Ｏ₁が光ファイバ３０１の中心軸Ｏ₂と
一致させることができ、これにより、光信号の受光効率
が良いものとなり、また、光信号伝送のＳ／Ｎが高いも
のとなる。

【００５６】次に第３の実施の形態について図６乃至図
８を用いて説明する。第３の実施の形態は、略くさび型
形状の屈折基板４１を備えて構成される光送受信装置１
である。ここで、屈折基板４１以外の構成が上述した図
１の第１の実施の形態の光送受信装置１の構成と略同様
であり、同様の構成部については、第１の実施の形態の
光送受信装置１における構成部と同じ符号を付してその
説明を省略する。また、図６において、パッケージ５及
びコネクタ７の図示を省略している。

【００５７】屈折基板４１は、図６及び図７に示すよう
に、光源９からの出射光が入射される入射面４１ａが光
源９の光軸の中心軸９ＣＬに対して４５°−θ₁とさ
れ、また、入射面４１ａに入射された出射光を光ファイ
バ３０１の端面３０１ａに向けて出射する出射面４１ｂ
が上述した中心軸９ＣＬに対して４５°−θ₂とされ
て、光源部２の出射光の光路上に配置されている。ここ
で、例えば、光源９の中心軸９ＣＬは光源９の光の強度
の中心である。また、角度θ₁，θ₂の範囲については、
（１），（２）式で表せる。

【００５８】

【数１】

【００５９】

【数２】

【００６０】このように屈折基板４１を略くさび型形状
にすることにより、光の屈折の角度を任意に変えること
ができるようになる。

【００６１】例えば、このように光の屈折の角度を任意
に変化させることができることにより、屈折基板４１か
ら光ファイバ３０１の端面３０１ａに出射された出射光
の当該端面３０１ａにおいて反射させる成分（迷光）
を、受光素子４から遠ざかる方向に反射させることがで
きる。

【００６２】一般的には、光ファイバの端部から光を入
射させようとした場合に、当該端部において反射され
る。そして、このように反射された光が当該端面に対向
して配置されている受光部に入射される場合があり、こ
のような場合に、いわゆるクロストークの問題が生じ
る。しかし、上述したように、光の屈折の角度が適切に
選択して、端面３０１ａにおいて反射される成分を、受
光素子４から遠ざかる方向に反射させることにより、当
該端面３０１ａで反射される光の受光素子４への入射を
防止し、クロストークを防止することができる。このよ
うにクロストークの防止を可能にする屈折基板４１の形
状について、次のようにして決定している。

【００６３】図８に示すように、屈折基板４１の入射面
４１ａと入射光Ｌinがなす角度、及び屈折基板４１の出
射面４１ｂと出射光Ｌoutとがなす角度はフレネルの法
則から次にように導くことが可能である。

【００６４】ここで、図６及び図７のように屈折基板４
１が配置されている条件において、入射面４１ａと入射
光Ｌinとがなす角度は４５＋θ₁である。そして、屈折
基板４１の屈折率ｎとしたとき、入射面４１ａによる屈
折角θaは、スネルの法則から（３）式で表せる。ま
た、入射面４１ａと出射面４１ｂとがなす角度σは、
（４）式で表せる。

【００６５】

【数３】

【００６６】

【数４】

【００６７】そして、このように表せる角度θa及び角
度σを用いて、屈折基板４１中を伝搬する光Ｌmidと出
射面４１ｂの法線とがなす角度を（５）式で表すことが
できる。

【００６８】

【数５】

【００６９】ここで、角度σが０の場合には、角度θa
と角度θbが等しくなる。出射面４１ｂの法線と出射光
Ｌoutとがなす角度θcは、スネルの法則より（６）式で
表せる。

【００７０】

【数６】

【００７１】以上のような関係から、入射面４１ａに入
射される入射光Ｌinと出射面４１ｂから出射される出射
光Ｌoutとがなす角度εは、（７）式で表すことができ
る。

【００７２】

【数７】

【００７３】この角度εが０以上の値になるように屈折
基板４１を設計することにより、光ファイバ３０１の端
面３０１ａにおいて反射された反射光が受光素子４に入
射されることを防止することができる。すなわち、この
ような形状とすることにより、屈折基板４１からの出射
光が、図６に示すように光ファイバ３０１の端面３０１
ａに対して斜入射する。これにより、端面３０１ａでの
反射は受光素子４から遠ざかる方向に進み、受光素子４
への反射光の入射が防止される。

【００７４】なお、この第３の実施の形態では、面発光
型の光源９を備える光源部２により説明しているが、上
述した図５に示したような端面発光型の光源３２を備え
る光源部３１を用いた場合も同様に、この屈折基板４１
を用いることができ、上述した効果と同様な効果を得る
ことができる。

【００７５】次に第４の実施の形態について図９を用い
て説明する。第４の実施の形態は、略レンズ形状の屈折
基板５１を備えて構成される光送受信装置１である。こ
こで、屈折基板５１以外の構成が上述した図１の第１の
実施の形態の光送受信装置１の構成と略同様であり、同
様の構成部については、第１の実施の形態の光送受信装
置１における構成部と同じ符号を付してその説明を省略
する。また、図９において、パッケージ５及びコネクタ
７の図示を省略している。

【００７６】屈折基板５１は、光源部２から出射される
出射光が入射される入射面５１ａが略球面形状とされ
て、略レンズ形状とされている。このように、屈折基板
５１を、レンズ形状にすることで光源部２からの出射光
を集光することができ、これにより、効率よく光源部２
からの出射光を光ファイバ３０１に入射させることがで
きるようになる。なお、この第４の実施の形態では、上
述した図５に示したような端面発光型の光源３２を備え
る光源部３１を用いた場合も同様に、この屈折基板４１
を用いることができ、上述した効果と同様な効果を得る
ことができる。

【００７７】次に第５の実施の形態について図１０を用
いて説明する。第５の実施の形態は、光源部２と屈折基
板６１との間にレンズ等の集光部材６２を配置して構成
される光送受信装置１である。ここで、集光部材６２以
外の構成が上述した図１の第１の実施の形態の光送受信
装置１の構成と略同様であり、同様の構成部について
は、第１の実施の形態の光送受信装置１における構成部
と同じ符号を付してその説明を省略する。

【００７８】集光部材６２を、光源部２と屈折基板６１
との光路上に配置することにより、光源部２から出射さ
れる出射光の光径を変化させて屈折基板６１に入射させ
ることができる。これにより、屈折基板６１に入射され
る光源部２からの出射光の光径を小さくするなどして変
化させ、効率よく光ファイバ３０１に当該出射光を入射
させることができるようになる。

【００７９】なお、図１０に示す屈折基板６１は、図１
に示した第１の実施の形態の屈折基板３と同様に、略平
板形状に形成されているがこれに限定されないことはい
うまでもない。また、この第５の実施の形態では、面発
光型の光源９を備える光源部２により説明しているが、
上述した図５に示したような端面発光型の光源３２を備
える光源部３１を適用することもでき、このような場合
であっても、面発光型の光源９を用いて得られる効果と
同様な効果を得ることができる。

【００８０】次に第６の実施の形態について図１１を用
いて説明する。第６の実施の形態は、光ファイバ３０１
の端面３０１ａに対向されてカバー部材７１が配置され
ている光送受信装置１である。ここで、カバー部材７１
以外の構成が上述した図１の第１の実施の形態の光送受
信装置１の構成と略同様同であり、同様の構成部につい
ては、第１の実施の形態の光送受信装置１における構成
部と同じ符号を付してその説明を省略する。

【００８１】カバー部材７１は、光ファイバ３０１が着
脱自在とされているコネクタ７に取り付けられいる。カ
バー部材７１は、ガラスやプラスチック等の光学部材を
用いて形成されている。

【００８２】光送受信装置１は、このようなカバー部材
７１を備えることにより、光ファイバ３０１に対して光
源部２からの出射光を入射させ、また、光ファイバ３０
１から出射される他の光送受信装置から送られてきた光
信号を受光素子４にて受光するといった機能を確保しな
がらも、光ファイバ３０１が着脱される際に、パッケー
ジ５の中にごみやほこりが入るのを防止することができ
る。

【００８３】なお、この第６の実施の形態では、面発光
型の光源９を備える光源部２により説明しているが、上
述した図５に示したような端面発光型の光源３２を備え
る光源部３１を適用することもでき、このような場合で
あっても、面発光型の光源９を用いて得られる効果と同
様な効果を得ることができる。

【００８４】次に第７の実施の形態について図１２を用
いて説明する。第７の実施の形態は、屈折基板３と光フ
ァイバ３０１との間に集光部材８１を備えている光送受
信装置１である。ここで、集光部材８１以外の構成が上
述した図１の第１の実施の形態の光送受信装置１の構成
と略同様であり、同様の構成部については、第１の実施
の形態の光送受信装置１における構成部と同じ符号を付
してその説明を省略する。

【００８５】集光部材８１は、レンズ部材とされてい
る。この集光部材８１は、光ファイバ３０１の端部３０
１ａに対向されるように、コネクタ７に取り付けられて
いる。具体的には、集光部材８１は、両面が球面形状と
されたレンズ部８１ａと、レンズ部８１ａの外周に突出
されて厚さが一様とされた鍔部８１ｂとから構成されて
いる。この集光部材８１は、鍔部８１ｂの外周端がコネ
クタ７に取り付けられて、レンズ部８１ａの中心が、光
ファイバ３０１の中心軸と略一致されている。

【００８６】光源部２から出射された出射光は、屈折基
板３により屈折されて、集光部材８１の鍔部８１ｂを介
して、光ファイバ３０１に入射される。また、光ファイ
バ３０１から出射される他の光送受信装置から伝送され
てきた光信号S2は、集光部材８１のレンズ部８１ａによ
り集光されて、受光素子４により受光される。

【００８７】このような光送受信装置１は、光ファイバ
３０１を伝送されてきた光信号S2を、集光部材８１によ
り集光することで、受光素子４に当該光信号S2を高効率
で導くことができる。

【００８８】さらに、集光部材８１は、上述した第６の
実施の形態の光送受信装置１と同様に、光ファイバ３０
１の着脱の際に、パッケージ５の中にごみやほこりが入
るのを防止することができる。

【００８９】なお、この第７の実施の形態では、面発光
型の光源９を備える光源部２により説明しているが、上
述した図５に示したような端面発光型の光源３２を備え
る光源部３１を適用することもできる。

【００９０】

【発明の効果】本発明に係る光送受信装置は、第１の光
信号を出射する発光手段と、発光手段から出射された第
１の光信号を、光ファイバの中心軸側に屈折させて光フ
ァイバの端面に入射させる屈折手段と、光ファイバの中
心軸と中心が略一致されている受光面により、当該光フ
ァイバの端面から出射される第２の光信号を受光する受
光手段とを備えることにより、発光手段から出射された
第１の光信号を、屈折手段により光ファイバの中心軸側
に屈折させて、光ファイバの端面に入射させ、また、光
ファイバの中心軸に中心が略一致された受光面を有する
受光手段により当該光ファイバの端面から出射された第
２の光信号を受光することができる。

【００９１】これにより、光送受信装置は、光学的なク
ロストークの発生を防ぐとともに、効率よく光信号の送
受信を行うことができる。

【００９２】また、本発明に係る光送受信方法は、第１
の光信号を出射する発光手段から出射された第１の光信
号を、光ファイバの中心軸側に屈折させて光ファイバの
端面に入射させ、光ファイバの中心軸と中心が略一致さ
れている受光面を有する受光手段により、当該光ファイ
バの端面から出射される第２の光信号を受光することに
より、光ファイバの端面に発光手段から出射された第１
の光信号を屈折させて入射させ、光ファイバの端面から
出射される第２の光信号が受光手段により受光すること
ができる。

【００９３】この光送受信方法により、光学的なクロス
トークの発生を防ぐとともに、効率よく光信号の送受信
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である光送受信装置
の構成を示す断面図である。

【図２】機器に備えられて光ファイバネットワークを構
成する光送受信装置を示す図である。

【図３】光送受信装置により構築が可能になるホームネ
ットワークの例を示す図である。

【図４】光ファイバの一例であるプラスチック光ファイ
バの損失スペクトルを示す特性図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態である光送受信装置
の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態である光送受信装置
の構成を示す側面図である。

【図７】第３の実施の形態の光送受信装置の屈折基板を
示す側面図である。

【図８】第３の実施の形態の光送受信装置の屈折基板に
おける光の屈折を説明するために用いた側面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態である光送受信装置
の構成を示す側面図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態である光送受信装
置の構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態である光送受信装
置の構成を示す断面図である。

【図１２】本発明の第７の実施の形態である光送受信装
置の構成を示す断面図である。

【図１３】光源部に面発光型の光源を備えている従来の
光送受信装置の構成を示す断面図である。

【図１４】光源部に端面発光型の光源を備えている従来
の光送受信装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１光送受信装置、２光源部、３屈折基板、４受
光素子、４ａ受光面、３１光源部、４１屈折基
板、５１レンズ部材、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光通信回路における通信手段となる光フ
ァイバに接続されて、第１の光信号を上記光ファイバに
送るとともに、上記光ファイバを介して送られてくる第
２の光信号を受ける光送受信装置であって、上記第１の光信号を出射する発光手段と、上記発光手段から出射された上記第１の光信号を、上記
光ファイバの中心軸側に屈折させて当該光ファイバの端
面に入射させる屈折手段と、上記光ファイバの中心軸と中心が略一致されている受光
面により、当該光ファイバの端面から出射される上記第
２の光信号を受光する受光手段とを備えることを特徴と
する光送受信装置。
【請求項２】上記屈折手段に入射される上記発光手段
からの上記第１の光信号の光軸は、上記光ファイバの中
心軸に略平行とされていることを特徴とする請求項１記
載の光送受信装置。
【請求項３】上記屈折手段から出射される上記第１の
光信号の光軸は、当該屈折手段に入射される上記発光手
段からの上記第１の光信号の光軸に対して上記光ファイ
バの中心軸よりに位置されていることを特徴とする請求
項１記載の光送受信装置。
【請求項４】上記屈折手段は、上記第１の光信号を、
上記光ファイバの端面の中心からずれた位置に入射させ
ることを特徴とする請求項３記載の光送受信装置。
【請求項５】上記発光手段は、主面から光を出射する
光源を有し、上記光源から出射された上記第１の光信号は、上記光フ
ァイバの光軸に略平行とされていることを特徴とする請
求項１記載の光送受信装置。
【請求項６】上記発光手段は、上記受光手段に隣接し
て配設されていることを特徴とする請求項１記載の光送
受信装置。
【請求項７】上記屈折手段は、上記第１の光信号が入
射される入射面と、上記第１の光信号を出射する出射面
とを有する光学部材であり、その光軸が、入射される上
記第１の光信号の光軸に対して傾斜されていることを特
徴とする請求項１記載の光送受信装置。
【請求項８】上記光学部材は、略平板形状からなるこ
とを特徴とする請求項７記載の光送受信装置。
【請求項９】上記光学部材は、略くさび形状からなる
ことを特徴とする請求項７記載の光送受信装置。
【請求項１０】上記光学部材は、上記入射面が少なく
とも球面の略レンズ形状とされていることを特徴とする
請求項７記載の光送受信装置。
【請求項１１】上記第１の光信号を集光する集光手段
を備えていることを特徴とする請求項１記載の光送受信
装置。
【請求項１２】上記第２の光信号を集光する集光手段
を備えていることを特徴とする請求項１記載の光送受信
装置。
【請求項１３】上記光ファイバが着脱自在とされる装
着部を備え、上記装着部には、装着された光ファイバの端面に対向さ
れてカバー部材が取り付けられていることを特徴とする
請求項１記載の光送受信装置。
【請求項１４】光通信回路における通信手段となる光
ファイバに接続されて、第１の光信号を上記光ファイバ
に送るとともに、上記光ファイバを介して送られてくる
第２の光信号を受ける光送受信方法であって、上記第１の光信号を出射する発光手段から出射された上
記第１の光信号を、上記光ファイバの中心軸側に屈折さ
せて当該光ファイバの端面に入射させ、上記光ファイバ
の中心軸と中心が略一致されている受光面を有する受光
手段により、当該光ファイバの端面から出射される上記
第２の光信号を受光することを特徴とする光送受信方
法。
【請求項１５】屈折される前の上記発光手段からの上
記第１の光信号の光軸は、上記光ファイバの中心軸に略
平行とされていることを特徴とする請求項４記載の光送
受信方法。
【請求項１６】屈折された上記第１の光信号の光軸
は、屈折される前の上記発光手段からの上記第１の光信
号の光軸に対して上記光ファイバの中心軸よりに位置さ
れていることを特徴とする請求項１４記載の光送受信方
法。
【請求項１７】上記第１の光信号を、上記光ファイバ
の端面の中心からずれた位置に入射させることを特徴と
する請求項１６記載の光送受信方法。
【請求項１８】上記発光手段は、主面から光を出射す
る光源を有し、上記光源から出射されて上記第１の光信号は、上記光フ
ァイバの光軸に略平行とされていることを特徴とする請
求項１４記載の光送受信方法。
【請求項１９】上記発光手段が、上記受光手段に隣接
して配設されていることを特徴とする請求項１４記載の
光送受信方法。