JP2000329962A - 光分岐装置及びこれを用いた光バス回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透光性媒体の長さを長くすることなく各光フ
ァイバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、
しかも構成の簡素化を図ることができる光分岐装置等を
得る。 【解決手段】 導光媒体１の入射側の端面には、出射側
の端面の形状に合わせて拡散特性における広がり角を制
御する光拡散層２が設けられている。光拡散層２によっ
て拡散された拡散信号光５１は直接入射光５１ａと全反
射入射光５１ｂ、５１ｃとが重なって光ファイバ３ｂへ
入射される。他の光ファイバ３ａ、３ｃ〜３ｈについて
も同様である。よって、透光性媒体１の長さを長くする
ことなく各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を概
ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透光性媒体に入射
された信号光を複数の光伝送線路に分岐させる光分岐装
置及び複数の回路基板間において光信号の伝送を担う光
データバスを構成する光バス回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
複数のマイクロプロセッサを結合したマルチマイクロプ
ロセッサシステムが増加しており、このプロセッサ間の
データ伝送路として、光ファイバが用いられるようにな
った。光ファイバを用いて複数のプロセッサ間を接続す
るためには、複数の光ファイバに分岐したり、複数の光
ファイバからの光信号を１つの光ファイバに集めたりす
る光スターカプラが必要となる。

【０００３】この種の光スターカプラの開示例として
は、特開平７−２０９５４３号公報に開示された導波路
型光スターカプラがある。この導波路型光スターカプラ
では、低コストで低損失な分岐を可能とするために、屈
折率の大きい矩形板状のコア部を中央に配置すると共に
その上下左右面に当該コア部よりも屈折率が小さい平面
基板状の複数のクラッド部を光学的に接合することで光
導波路を形成し、更に光導波路の一方の端面には複数本
に分岐された光ファイバアレイを接続し、他方の端面に
は反射面を形成することでミキシング部を設けるように
なっている。しかしながら、上記構成による場合、分岐
数が増えた場合において信号光の強度を均等にしようと
すると、ミキシング部の長さを十分に長くしなければな
らないという問題がある。

【０００４】また、低コストで低損失な分岐を可能とす
る別の技術として、特開平６−２６５７４７号公報に開
示された光分岐伝送路がある。この光分岐伝送路では、
発光素子とバンドル部との間に開口数の大きなレンズと
開口数の小さなレンズを設ける構成をとっている。しか
しながら、上記構成による場合、１６分岐の例では、中
央にバンドルされた光ファイバの強度が周辺にバンドル
された光ファイバの強度に比べて高くなり、信号光の強
度にバラツキが生じるという問題がある。

【０００５】これに対し、分岐された信号光の強度を均
一化する技術として、特開平９−１８４９４１号公報に
開示された光スターカプラがある。この光スターカプラ
は、概略的には、光ファイバの片端を束ねて固定しその
端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバン
ドル部の端面に当接しコア部を覆って導波路を構成する
ミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配置され
た光拡散反射手段とを含んで構成されている。前記公報
にはいくつかの実施例が開示されているが、そのいずれ
についても問題点がある。

【０００６】第一の実施例では、円形のバンドル部を有
し、光拡散反射手段で反射した光を閉じ込める構造とな
っているが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は
光ファイバに効率よく結合されない。また、束ねられた
光ファイバのコア以外の部分には反射手段を設け多重反
射により損失を少なく出来るとあるが、反射損失があ
り、多重反射すると反射損失は大きくなる。第二の実施
例では、ミキシング部に屈折率分布を持たせて均一性を
向上させるものであるが、屈折率分布を精度よく制御す
ることは困難である。第三の実施例では、光ファイバを
円周上に配置しミキシング部を中心からクラッド、コ
ア、クラッドのドーナツ構造としているが、均一性を向
上させるためには光ファイバから出射された光が円周上
を１周以上広がる必要があり、ミキシング部の長さを長
くしなければならないという問題がある。第四の実施例
では、矩形のミキシング部を有する構造を取っている
が、Ｘ軸とＹ軸の長さが違う場合にはＺ軸の長さを十分
に取らないと均一にすることは出来ない。第五の実施例
では、第三、第四の実施例において光反射拡散手段を設
けるものであるが、光ファイバの開口数以上に拡散され
た光は光ファイバに効率よく結合されない。

【０００７】上述した従来の技術の問題点を整理する
と、信号光を均一に分岐させるためにはミキシング部の
長さを十分長くしなければならないという問題がある。
また、均一化を向上させる手段として屈折率分布型ミキ
シング部を用いる方法があるが、屈折率分布を精度よく
制御することは困難であり、構成の複雑化を招く。さら
に、光拡散反射手段を設けた場合には、ミキシング部の
長さを短く出来るが、光ファイバの開口数以上に拡散さ
れた光は光ファイバに結合されず損失となってしまうと
いう問題がある。

【０００８】一方、超大規模集積回路（ＶＳＬＩ）の開
発により、データ処理システムで使用する回路基板（ド
ーターボード）の回路機能が大幅に増大してきている。
回路機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接
続数が増大するため、各回路基板間をバス構造で接続す
るデータバスボード（マザーボード）には多数の接続コ
ネクタと接続線を必要とする並列アーキテクチャが採用
されている。接続線の多層化と微細化により並列化を進
めることにより並列バスの動作速度の向上が計られてき
たが、接続配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅
延により、システムの処理速度が並列バスの動作速度に
よって制限される。また、並列バス接続配線の高密度化
による電磁ノイズ(EMI:Electromagnetic Interferenc
e) の問題等からも、光インターコネクションと呼ばれ
るシステム内光接続技術が検討されている。

【０００９】従来提案された様々な形態の光インターコ
ネクション技術において、発光又は受光素子が搭載され
た回路基板間の光データ伝送方式を行う方式として、特
開平２−４１０４２号では、各回路基板の表裏両面に発
光／受光デバイスを配置し、システムフレームに組み込
まれた隣接する回路基板上の発光／受光デバイス間を空
間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝送用
の直列光データ・バスが提案されている。この方式で
は、ある1 枚の回路基板から送られた信号光が隣接する
回路基板で光／電気変換され、さらにその回路基板でも
う一度電気／光変換されて、次に隣接する回路基板に信
号光を送るというように、各回路基板が順次直列に配列
され各回路基板上で光電気変換、電気／光変換を繰り返
しながらシステムフレームに組み込まれたすべての回路
基板間に伝達される。

【００１０】しかしながら、前記公報に開示された技術
による場合、各回路基板相互間のデータ伝送を行うため
に、各回路基板上に配置された受光／発光デバイスによ
る、自由空間を介在させた光結合を用いているため、隣
接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が発生
しデータの伝送不良が予想される。また、システムフレ
ーム内の環境、例えば埃などにより信号光が散乱するこ
とによりデータの伝送不良が発生することも予想され
る。

【００１１】本発明は上記事実を考慮し、透光性媒体の
長さを長くすることなく各光ファイバに対する分岐比率
を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図
ることができる光分岐装置を得ること、さらには伝送損
失を極力抑えることができる光分岐装置を得ること、さ
らにはデータの伝送不良を防止でき、光の利用効率が高
く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することが目
的である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明に係る光分岐装置は、透光性
媒体に入射された信号光を複数の光伝送線路に分岐させ
る光分岐装置であって、前記透光性媒体の入射側の端面
に光拡散部を設け、当該光拡散部の拡散特性における広
がり角を当該透光性媒体の出射側の端面の形状に合わせ
て制御した、ことを特徴としている。

【００１３】上記構成の本発明によれば、透光性媒体の
光拡散層へ入射された信号光は、当該光拡散層によって
拡散されながら、透光性媒体内を伝搬していく。透光性
媒体内を伝搬した拡散信号光は、当該透光性媒体の出射
側の端面から出射されて、複数の光伝送線路に分岐され
てそれぞれ入射される。これにより、信号光に担持され
た信号が各光伝送線路に伝送される。

【００１４】ここで、本発明では、透光性媒体の入射側
の端面に設けられた光拡散部の拡散特性における広がり
角を当該透光性媒体の出射側の端面の形状に合わせて制
御したので、透光性媒体内で反射せずに出射側の端面の
所定位置に到達する信号光と透光性媒体内で全反射して
から出射側の端面の所定位置に到達する信号光とを重ね
合わせた信号光が各光ファイバに入射される。このとき
の重ね合わせの程度、即ち信号光の結合強度が殆ど同じ
になるようにすれば、各光ファイバに概ね均一に信号光
を分岐させることが可能になる。

【００１５】また、本発明では、透光性媒体の入射側の
端面に光拡散部を設け、入射した信号光を当該光拡散部
によって拡散させることとしたので、透光性媒体の長さ
を短くしても、各光ファイバに対する分岐比率を概ね均
一にすることができる。

【００１６】さらに、本発明では、透光性媒体の入射側
の端面に光拡散部を設け、当該光拡散部の拡散特性にお
ける広がり角を当該透光性媒体の出射側の端面の形状に
合わせて制御するという構成なので、屈折率分布を精度
よく制御する従来の技術に比べて、構成の簡素化を図る
ことができる。

【００１７】また、本発明の目的は請求項１記載の本発
明を具体的にした請求項２以下の発明によっても達成さ
れる。すなわち、請求項２記載の本発明に係る光分岐装
置は、請求項１に記載の発明において、前記光拡散部の
拡散特性における広がり角を、前記光伝送線路の開口数
に対応して決まる損失のない所定角度以下に設定した、
ことを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項３記載の本発明に係る光分岐
装置は、請求項１に記載の発明において、前記光伝送線
路の入射側の端面の形状を、前記透光性媒体の出射側の
端面の形状に略一致させた、ことを特徴とするものであ
る。

【００１９】さらに、請求項４記載の本発明に係る光分
岐装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発
明において、前記光拡散部の拡散特性における広がり角
を、前記透光性媒体の入射側の端面から見た出射側の端
面の最大の見込み角の３倍以上の所定角度に設定した、
ことを特徴とするものである。

【００２０】また、請求項５記載の本発明に係る光分岐
装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明
において、前記透光性媒体へ信号光を入射させる複数の
入射光伝送線路及び前記透光性媒体からの信号光を出射
させる複数の出射光伝送線路の少なくとも一方が光ファ
イバで構成されている、ことを特徴とするものである。

【００２１】また、上記目的を達成するため、請求項６
記載の本発明に係る光バス回路は、電気信号を光信号に
変換する光送信回路及び光信号を電気信号に変換する光
受信回路を有する複数の回路基板と、各回路基板ごとに
支持基板上に設置された複数の電気コネクタと、各回路
基板の光送信回路が備える発光素子から出射された信号
光を伝送する第１の光ファイバと、この第１の光ファイ
バから伝送されてきた信号光を分岐する請求項１乃至請
求項５のいずれかに記載された光分岐装置と、この光分
岐装置によって分岐された信号光を任意の複数の回路基
板の光受信回路が備える受光素子に伝送する第２の光フ
ァイバと、を含んで構成されている、ことを特徴として
いる。

【００２２】上記構成の本発明によれば、各回路基板の
光送信回路の発光素子から信号光が出射されると、当該
信号光は第１の光光ファイバを通って伝送される。伝送
されてきた信号光は、上述した請求項１乃至請求項５の
いずれかに記載された光分岐装置に入射される。この光
分岐装置で拡散・分岐された信号光は、第２の光ファイ
バを通って、任意の複数の回路基板の光受信回路が備え
る受光素子に受光されて伝送される。

【００２３】このように本発明では、光送信回路及び光
受信回路を有する複数の回路基板間において、光送信回
路の発光素子から出射された信号光を第１の光ファイバ
を介して伝送した後、光分岐装置で拡散及び分岐させ、
更に当該分岐された信号光を第２の光ファイバを介して
任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に
受光させて伝送させることとしたので、自由空間を介し
た光結合方式の従来構造に比し、隣接する光データ伝送
路間の干渉（クロストーク）が無くなり、システム内の
環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによる信号光の
散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本発明によれ
ば、データの伝送不良を防止することができる。

【００２４】また、本発明では、第１の光ファイバと第
２の光ファイバとを請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載された光分岐装置で接続するため、請求項１乃至請
求項５のいずれかに記載された光分岐装置が奏す作用効
果はそのまま活かされる。よって、本発明によれば、光
の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提
供することができる。

【００２５】また、本発明の目的は請求項６記載の本発
明を具体的にした請求項７以下の発明によっても達成さ
れる。すなわち、請求項７記載の本発明に係る光バス回
路は、請求項６に記載の発明において、前記光バス回路
における支持基板の表裏両面に前記電気コネクタが設置
されて前記回路基板が接続可能とされている、ことを特
徴とするものである。

【００２６】また、請求項８記載の本発明に係る光バス
回路は、請求項６又は請求項７記載の発明において、前
記光バス回路における前記第１の光ファイバ、前記光分
岐装置、及び前記第２の光ファイバの少なくとも一つ
が、前記三者が配設される光バス回路基板に埋設されて
いる、ことを特徴とするものである。

【００２７】また、請求項９記載の本発明に係る光バス
回路は、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の発明
において、前記光バス回路における前記第１の光ファイ
バ及び前記第２の光ファイバは、光ファイバ芯線であ
る、ことを特徴とするものである。

【００２８】さらに、請求項１０記載の本発明に係る光
バス回路は、請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の
発明において、前記光バス回路における第１の光ファイ
バ及び第２の光ファイバは、複数の光ファイバ芯線が束
ねられたバンドルファイバである、ことを特徴とするも
のである。

【００２９】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図１及び
図２を用いて本発明の第１実施形態に係る光分岐装置１
０について説明する。

【００３０】図１には、本実施形態に係る光分岐装置１
０の概略構成が斜視図にて示されている。この図に示さ
れるように、光分岐装置１０は、直方体形状の透光性媒
体１を備えている。透光性媒体１の入射側の端面には、
「光拡散部」としての光拡散層２が配設されている。ま
た、透光性媒体１の出射側の端面には、合計８本の「光
伝送線路」としての光ファイバ３ａ〜３ｈの端部が上下
各４本ずつ２段に束ねられた状態で配置されている。す
なわち、本実施形態の光分岐装置１０は、入射された信
号光５を８分岐させる光分岐装置である。なお、本実施
形態では、透光性媒体１の出射側の端面に配設する光フ
ァイバの本数を８本にしたが、これに限らず複数本であ
ればよい。さらに、透光性媒体１の上面及び下面並びに
左側面及び右側面には、当該透光性媒体１よりも屈折率
が低いクラッド層１１（図２参照）がそれぞれ配設され
ている。これにより、クラッド層１１によって包囲され
た透光性媒体１は、導波路を形成するコア部として機能
する。

【００３１】ここで、本実施形態では、上述した光拡散
層２の拡散特性における広がり角が透光性媒体１の出射
側の端面の形状に合わせて制御されている。より具体的
に説明すると、本実施形態では、透光性媒体１の出射側
の端面の形状が、幅方向（左右方向）の長さが厚さ方向
（上下方向）の長さの２倍である矩形状をなしているこ
とから、左右方向と上下方向とで異なる拡散特性（即
ち、左右方向への拡散による広がり角が上下方向への拡
散による広がり角の２倍となるような拡散特性）を示す
光拡散層２が用いられている。さらに、言及すると、光
拡散層２の拡散特性における広がり角は、光ファイバ３
ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度
以下となるように設定されている。例えば、光ファイバ
３ａ〜３ｈの開口数ＮＡが０．５であれば、光拡散層２
の拡散特性における広がり角は３０度以下となるように
設定される。

【００３２】なお、上記のような個別制御が可能な光拡
散層２としては、例えば、ＬＳＤ（Physical Optics Co
rporation 製）などがある。或るいは、このような上下
方向と左右方向とで異なる拡散特性を示す光拡散層２
は、米国特許５，３６５，３５４号に開示されているよ
うな位相体積型ホログラム媒体にビーム形状が長方形の
スペックルパターンを記録する方法などによって得るこ
とができる。

【００３３】次に、本実施形態の作用並びに効果につい
て説明する。

【００３４】透光性媒体１の光拡散層２へ入射された信
号光５は、当該光拡散層２によって左右方向及び上下方
向へ拡散されながら、透光性媒体１内を伝搬していく。
透光性媒体１内を伝搬した拡散信号光５１は、当該透光
性媒体１の出射側の端面から出射されて、８本の光ファ
イバ３ａ〜３ｈに分岐されてそれぞれ入射される。これ
により、信号光５に担持された信号が各光ファイバ３ａ
〜３ｈに伝送される。

【００３５】ここで、光拡散層２によって拡散された信
号光５の左右方向への広がり角が透光性媒体１の出射側
の端面の左右方向の長さよりも大きければ、図２（Ａ）
に示される如く、光拡散層２によって左右に拡散された
信号光５は、少なくとも１回は透光性媒体１と左右のク
ラッド層１１との界面で全反射されることになる。よっ
て、光拡散層２によって拡散された信号光５の左右方向
への広がり角を適宜選択することにより、複数の方向に
拡散された信号光５が各光ファイバ３ａ〜３ｈに均等に
入射され、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を殆ど
同じにすることができる。

【００３６】一方、透光性媒体１の出射側の端面の上下
方向の長さは左右方向の長さの１／２である。しかし、
この場合においても、光拡散層２によって拡散された拡
散信号光５１の上下方向への広がり角が透光性媒体１の
出射側の端面の上下方向の長さよりも大きければ、図２
（Ｂ）に示される如く、光拡散層２によって上下に拡散
された拡散信号光５１は、少なくとも１回は透光性媒体
１の上下のクラッド層１１との界面で反射されることに
なる。よって、光拡散層２によって拡散された拡散信号
光５１の上下方向への広がり角を適宜選択することによ
り、複数の方向に拡散された拡散信号光５１が各光ファ
イバ３ａ〜３ｈに均等に入射され、各光ファイバ３ａ〜
３ｈでの結合強度を殆ど同じにすることができる。

【００３７】その結果、本実施形態によれば、各光ファ
イバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を均一にすることがで
きる。また、本実施形態では、透光性媒体１の入射側の
端面に光拡散層２を設け、入射した信号光５を当該光拡
散層２によって拡散させることとしたので、各光ファイ
バ３ａ〜３ｈに対する分岐比率の均一化を図るために透
光性媒体１の長手方向の寸法を長くする必要もない。す
なわち、本実施形態によれば、透光性媒体１の長手方向
の寸法を短くすることができる。さらに、本実施形態で
は、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設け、
当該光拡散層２の拡散特性における広がり角を当該透光
性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御するとい
う構成なので、屈折率分布を精度よく制御する従来の技
術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。加え
て、これらの効果が得られることにより、本実施形態に
よれば、光分岐装置１０の小型化をも図ることが可能と
なる。

【００３８】また、本実施形態では、光拡散層２の拡散
特性における広がり角を、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口
数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるよう
に設定したので、伝送損失を極力抑えることができる。
つまり、透光性媒体１の出射側の端面から出射された信
号光５が、仮に光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応し
て決まる損失のない所定角度を超えて入射されると、そ
の信号光５は光ファイバ３ａ〜３ｈに入射されても再び
光ファイバ３ａ〜３ｈから放出されてしまう。この放出
された信号光５は伝送損失となる。しかし、本実施形態
のように、光拡散層２の拡散特性における広がり角を、
光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失の
ない所定角度以下となるように設定すれば、当該光ファ
イバ３ａ〜３ｈ内へ入射された信号光５が放出されるこ
となく光ファイバ３ａ〜３ｈ内を伝搬していく。よっ
て、本実施形態によれば、上記の如く伝送損失を極力抑
えることができる。

【００３９】〔第２実施形態〕次に、図３を用いて、本
発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形
態は基本的には前述した第１実施形態の説明の中で説明
し得る内容であるが、作用・効果をより分かりやすくす
るために第２実施形態として書き起こしたものである。

【００４０】図３に示されるように、この実施形態は、
透光性媒体１の入射側の端面から見た出射側の端面の最
大の見込み角をθとした場合に、光拡散層２によって拡
散される拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’が
前記見込み角θの３倍以上の所定角度に設定されている
ことが望ましい、ということを主たる内容とするもので
ある。

【００４１】上記のように光拡散層２によって拡散され
る拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’を見込み
角θの３倍以上の所定角度に設定した場合、光拡散層２
によって左右に拡散された拡散信号光５１は、少なくと
も１回は透光性媒体１と左右のクラッド層１１との界面
で全反射されて出射側の端面から出射される。このと
き、仮に広がり角θ’が３θより小さい角度の場合に
は、８本ある光ファイバ３ａ〜３ｈのうち、真ん中側で
の結合強度が強くなり、周辺側での結合強度が弱くなる
傾向になり、結合強度の均一化が図れなくなる。これに
対して、広がり角θ’を３θとした場合には、前述した
第１実施形態の図２（Ａ）を用いて説明すると、光ファ
イバ３ｂに入射される拡散信号光５１について着目した
とすれば、左右のクラッド層１１との界面で反射せずに
出射側の端面の所定位置（即ち、光ファイバ３ｂの配置
位置）に到達する１本の拡散信号光（直接入射光）５１
ａと左右のクラッド層１１との界面で全反射してから当
該所定位置に到達する２本の拡散信号光（全反射入射
光）５１ｂ、５１ｃとを重ね合わせた合計３本の拡散信
号光５１ａ〜５１ｃが光ファイバ３ｂに入射される。他
の光ファイバ３ａ、３ｃ〜３ｈについても全く同様であ
る。よって、このようにすれば、各光ファイバ３ａ〜３
ｈでの結合強度を均一にすることができる。その結果、
本実施形態によれば、入射した信号光５の均一な分岐が
可能となる。なお、広がり角θを３θよりも大きくした
場合はどうかというと、結合強度は殆ど均一になる、即
ち効果としては同等の効果が得られることが実験的に判
っている。

【００４２】上記においては、左右方向への拡散信号光
５１の広がりについてのみ説明したが、上下方向への拡
散信号光５１の広がりについても同様に広がり角と見込
み角との関係を設定すれば、同様の効果が得られる。

【００４３】以上説明してきた第１実施形態と第２実施
形態を総括的に観た場合、透光性媒体１の入射側の端面
に光拡散層２を設けて、当該光拡散層２の拡散特性にお
ける広がり角を当該透光性媒体１の出射側の端面の形状
に合わせて制御することにより、透光性媒体１の長さを
長くすることなく各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐
比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化
を図ることができるという効果が得られ、より好ましい
制御の仕方として、光拡散層２の拡散特性における広が
り角を光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる
損失の無い所定角度以下に設定し、更に光拡散層２の拡
散特性における広がり角θ’を出射側の端面の最大の見
込み角θの３倍以上の所定角度に設定することにより、
伝送損失を最小限に抑えかつ分岐比率の均一化の精度を
より一層高めることができるということになる。

【００４４】〔第３実施形態〕次に、図４を用いて、本
発明の第３実施形態について説明する。なお、前述した
実施形態と同一構成部分については、同一番号を付して
その説明を省略することにする。

【００４５】図４に示されるように、この実施形態で
は、「光伝送線路」としての光ファイバ３ａ’〜３ｈ’
の構成に特徴がある。具体的に説明すると、光ファイバ
３ａ’〜３ｈ’の端面３１ａ’〜３１ｈ’は、透光性媒
体１の出射側の端面の形状（矩形）を８等分した方形に
形成されている。

【００４６】上記構成によれば、透光性媒体１の出射側
の端面の形状と光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の端面３１
ａ’〜３１ｈ’のトータル形状とが完全に一致するの
で、出射側の端面から出射された信号光５はすべて光フ
ァイバ３ａ〜３ｈの端面３１ａ’〜３１ｈ’に入射され
る。つまり、前述した第１実施形態等においては、光フ
ァイバ３ａ〜３ｈの端面の形状が円形であったため、隙
間７（図１参照）から信号光５が漏れ出るが、本実施形
態ではそのような漏れがなくなる。このため、本実施形
態によれば、伝送損失をより一層少なくすることができ
る。

【００４７】〔第４実施形態〕次に、図５〜図１２を用
いて、本発明の第４実施形態について説明する。なお、
前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号
を付してその説明を省略することにする。

【００４８】図５には本実施形態に係る光バス回路１０
００の概略構成が斜視図にて示されており、又図６には
当該光バス回路１０００の要部が拡大して示されてい
る。これらの図に示されるように、光バス回路１０００
の支持基板１００の所定位置には、前述した実施形態に
おいて説明した複数の光分岐装置１０が搭載された光デ
ータバス３００が固定されている。なお、本実施形態で
は、前述した実施形態において説明した光分岐装置１０
に対する入射光伝送線路及び出射光伝送線路のいずれも
が光ファイバ３０で構成されている。

【００４９】また、支持基板１００上の所定位置には複
数の電気コネクタ２００が所定の間隔で並設されてお
り、これらの電気コネクタ２００には光データバス３０
０によって光学的に接続された複数の回路基板５００、
５０１、５０２、５０３が装着（電気的に接続）されて
いる。さらに、支持基板１００上の所定位置には、電子
回路４００が設置されている他、電源ラインや電気信号
伝送用の電気配線（図示省略）が設けられており、これ
らの電気配線は電気コネクタ２００を介して装着された
回路基板５００、５０１、５０２、５０３上の電子回路
（図示省略）と電気的に接続されている。

【００５０】また、各回路基板５００、５０１、５０
２、５０３は、電気信号を光信号に変換する「光送信回
路」としての電気・光変換回路６００及び光信号を電気
信号に変換する「光受信回路」としての光・電気変換回
路７００をそれぞれ備えている。前者の電気・光変換回
路６００は、一例として、「発光素子」としてのレーザ
ダイオード６０１と、レーザダイオード駆動回路６０２
とで構成されている。また、後者の光・電気変換回路７
００は、一例として、「受光素子」としてのフォトダイ
オード７０１と、フォトダイオード駆動回路７０２と、
フォトダイオード７０１での受光信号をロジック信号と
して変換できるレベルまで増幅する増幅回路７０３とで
構成されている。

【００５１】以上が本実施形態に係る光バス回路１００
０の全体構成の概略であるが、更に以下に各部の詳細構
成について説明を加えることにする。

【００５２】図５に示される光バス回路１０００は、接
続される回路基板数が４枚でチャネル数（ビット数）が
４の場合を示しており、このような複数のチャネル数で
バスを構成する場合に、前述した実施形態において説明
した光分岐装置１０が複数個用いられる。

【００５３】また、チャネル数が４であることに対応し
て、図７に示されるように、光データバス３００は、光
分岐装置１０を搭載した光バス回路基板８００を４枚積
層することにより構成されている。積層された各々の光
バス回路基板８００は、スペーサ９００によって適切な
間隔で接続されている。

【００５４】さらに、図８に示されるように、各光バス
回路基板８００には、プラスチック光ファイバ芯線３３
と光分岐装置１０とが埋め込まれている。プラスチック
光ファイバ芯線３３としては、例えば直径が１ｍｍのプ
ラスチック光ファイバ芯線が使用されている。なお、
「光ファイバ芯線」とは、光ファイバから被覆層を取り
除いた芯材そのものをいう。また、光分岐装置１０とし
ては、例えばＬＳＤ０.２×４０ＰＣ１０−８（拡散光
の厚さ方向の広がり角が０. ２°、幅方向の広がり角が
４０°）の光拡散層２が使用され、又例えば４ｍｍ×２
０ｍｍ×１ｍｍ（ｗ×ｌ×ｔ）の大きさの透光性媒体１
が使用されている。さらに、光バス回路基板８００とし
ては、例えば厚さ３ｍｍ程度のアクリル基板が用いられ
ており、当該光バス回路基板８００の表面を切削加工す
ることにより、プラスチック光ファイバ芯線３３及び光
分岐装置１０が配置される深さが１ｍｍで幅が１ｍｍ乃
至４ｍｍの溝８０３（図９及び図１０参照）が形成され
ている。

【００５５】より具体的に説明すると、光バス回路基板
８００の平面図である図９及び当該光バス回路基板８０
０のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’断面図で
ある図１０に示されるように、プラスチック光ファイバ
芯線３３が配置される溝８０３の屈曲部８０１は、曲率
半径１５ｍｍ程度に設定されており、この屈曲部８０１
での信号光の損失は殆ど無い。また、光バス回路基板８
００には、矩形状の穴部８０２が設けられており、図７
に示されるように、複数の光バス回路基板８００が積層
された場合、この穴部８０２を通して下層に位置する光
バス回路基板８００のプラスチック光ファイバ芯線３３
が複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３に導
かれるようになっている。

【００５６】次に、本実施形態の作用並びに効果につい
て説明する。

【００５７】各回路基板５００、５０１、５０２、５０
３をそれぞれに対応する電気コネクタ２００に装着する
と、各レーザダイオード６０１と各フォトダイオード７
０１とが光データバス３００を介して光学的に結合され
る。従って、任意の或るレーザダイオード６０１から出
射された信号光は光データバス３００に入射され、複数
のフォトダイオード７０１に受光される。この構成によ
り、複数ビットから成る並列光信号の送受信や各々のビ
ットで独立した同時送受信が可能となる。

【００５８】図１２の模式図を使って具体的に説明する
と、入射ノードＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１からの電気信号
は、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３にそれ
ぞれ配設された電気・光変換回路６００で処理されて光
信号に変換される。すなわち、レーザダイオード駆動回
路６０２が起動された後、レーザダイオード６０１から
データが担持された信号光が発光（出射）される。かか
る信号光は、入射信号線（入射光伝送線路）を構成する
「第１の光ファイバ」としての光ファイバ３１を経由し
た後、光分岐装置１０の端面に配置された光拡散層２へ
入射される。光拡散層２では入射信号光を拡散・分岐
し、これを透光性媒体１へ入射する。透光性媒体１を透
過した信号光は、出射信号線（出射光伝送線路）を構成
する「第２の光ファイバ」としての光ファイバ３２を経
由た後、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３に
それぞれ配設された光・電気変換回路７００で処理され
て再び電気信号に変換される。すなわち、光ファイバ３
２を経由した信号光はフォトダイオード７０１で受光さ
れ、これによりフォトダイオード駆動回路７０２が起動
され、更に増幅回路７０３で受光信号をロジック信号と
して変換できる所定レベルまで増幅される。このように
して光・電気変換されて増幅された電気信号は、出射ノ
ードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に導かれる。

【００５９】例えば、入射ノードＡ１からの信号光は、
光分岐装置１０により、出射ノードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、
Ｄ２に伝送される（入射ノードＢ１、Ｃ１、Ｄ１につい
ても同様）。このとき、光分岐装置１０は、１つの入射
ノードから信号光を光の拡散を利用することにより複数
の出射ノードに同じ信号を伝送する光バスとして機能
し、全体として、各回路基板５００、５０１、５０２、
５０３のバス接続を可能としている。

【００６０】このように本実施形態では、電気・光変換
回路６００及び光・電気変換回路７００を有する複数の
回路基板５００、５０１、５０２、５０３間において、
電気・光変換回路６００のレーザダイオード６０１から
出射された信号光を（第１の）光ファイバ３１を介して
伝送した後、光分岐装置１０で拡散及び分岐させ、更に
当該分岐された信号光を（第２の）光ファイバ３２を介
して任意の複数の回路基板５００、５０１、５０２、５
０３の光・電気変換回路７００が備えるフォトダイオー
ド７０１に受光させて伝送させることとしたので、自由
空間を介した光結合方式の従来構造に比し、隣接する光
データ伝送路間の干渉（クロストーク）が無くなり、シ
ステム内の環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによ
る信号光の散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本
実施形態によれば、データの伝送不良を防止することが
できる。

【００６１】また、本実施形態では、（第１の）光ファ
イバ３１と（第２の）光ファイバ３２とを前述した実施
形態で説明した光分岐装置１０で接続したので、当該光
分岐装置１０が奏す作用効果はそのまま活かされる。よ
って、本実施形態によれば、光の利用効率が高く、分岐
均一性が良好な光バス回路を提供することができる。因
みに、図１１には本実施形態における光バス回路基板８
００に実装された光分岐装置１０の伝送特性（出力均一
性）の一例が示されており、このグラフから判るよう
に、出力均一性（４本の入射光ファイバからの信号光が
分岐され、各出射位置での光ファイバからの信号光の出
射光量均一性）は７％程度と非常に良好である。

【００６２】また、本実施形態では、光バス回路基板８
００の表面に溝８０３を形成し、当該溝８０３にプラス
チック光ファイバ芯線３３を埋設させる構成としたの
で、プラスチック光ファイバ芯線３３を曲げて配策する
ことが可能となる。つまり、プラスチック光ファイバ芯
線３３は本来的には直線状の部材であるため、曲げると
弾性復元力によって元の状態に戻ろうとする。このた
め、光バス回路基板８００の表面にプラスチック光ファ
イバ芯線３３を載せた状態で配策する場合には、プラス
チック光ファイバ芯線３３を曲げた状態で保持するため
の留め具が必要となる。しかし、本実施形態のように、
光バス回路基板８００の表面に屈曲部８０１を含んだ溝
８０３を形成しておけば、留め具を用いなくても、プラ
スチック光ファイバ芯線３３を任意の曲率半径で曲げた
状態で保持することができる。加えて、光バス回路基板
８００に形成された溝８０３にプラスチック光ファイバ
芯線３３を挿入して埋め込むことにより、光バス回路基
板８００の表面にプラスチック光ファイバ芯線３３を載
せて配策する場合よりも、装置の小型化・コンパクト化
を図ることができる。

【００６３】さらに、本実施形態では、（第１の）光フ
ァイバ３１及び（第２の）光ファイバ３２としてプラス
チック光ファイバ芯線３３を用いたので、被覆層が無い
分、例えば本実施形態のように４本並べたときの幅方向
寸法及び高さ方向寸法を短くすることができ、これに伴
って光分岐装置１０の幅方向寸法及び高さ方向寸法（厚
さ）も短くすることができる。よって、本実施形態によ
れば、装置の小型化・コンパクト化を図ることができ
る。

【００６４】加えて、本実施形態では、直径が１ｍｍの
プラスチック光ファイバ芯線３３を用いたので、光バス
回路基板８００は、１００ｍｍ×１５０ｍｍ（ｗ×ｌ）
程度の大きさになるが、直径がより小さいプラスチック
光ファイバ芯線３３を用いることで、装置の小型化・コ
ンパクト化をより一層図ることができる。つまり、プラ
スチック光ファイバ芯線３３の屈曲部８０１における損
失を生じない屈曲半径はプラスチック光ファイバ芯線３
３の線径で決まることから、例えば、０. ５ｍｍのプラ
スチック光ファイバ芯線３３を用いた場合、光バス回路
基板８００は、８０ｍｍ×１２０ｍｍ（ｗ×ｌ）程度で
構成できる。

【００６５】この点につき補足すると、本実施形態で
は、プラスチック光ファイバ芯線３３を並列配置する構
成を採ったが、これに限らず、プラスチック光ファイバ
芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用いてもよ
い。この場合、例えば直径が０.１ｍｍのプラスチック
光ファイバ芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用
いることで、屈曲部８０１での信号光を損失すること無
く、微小な屈曲部８０１が設計可能（曲率半径：１．５
ｍｍ程度）となり、更なる装置の小型化・コンパクト化
を実現できる。

【００６６】先行技術文献との比較における、上述した
効果以外の本実施形態の効果について付言すると、従来
技術として挙げた特開平２−４１０４２号公報に開示さ
れた技術は、回路基板上の発光／受光デバイス間を自由
空間を介して結合した直列光データバスであり、光／電
気変換と電気／光変換とを繰り返しながらすべての回路
基板に順次伝送する方式であるため、信号伝達速度は各
回路基板上に配置された発光／受光デバイスの光／電気
変換速度及び電気／光変換速度に依存すると同時にその
制約を受ける不利があるが、本実施形態では、各回路基
板５００、５０１、５０２、５０３間を光ファイバ３
１、光分岐装置１０、光ファイバ３２の三者で直接的に
繋ぐ構成であるため、このような不利は本来的に招かな
い。

【００６７】また、特開昭６１−１９６２１０号公報に
は、発光又は受光素子が搭載された回路基板間を光学的
に結合するため、透明なプレート表面に配置された回折
格子、反射素子により構成された光路を介してデータ伝
送を行う方式が開示されている。この方式による場合、
１点から発せられた光を固定された１点にしか接続でき
ない不利があるが、本実施形態によれば、全ての回路基
板５００、５０１、５０２、５０３間を網羅的に接続す
ることができる点で伝送方式としては非常に優れてい
る。

【００６８】なお、本実施形態では、プラスチック光フ
ァイバ芯線３３を用いたが、これに限らず、プラスチッ
ク光ファイバ芯線の周りにポリエチレン等の被覆が施さ
れた光ファイバケーブルを用いても良く、また光ファイ
バの材質として、ガラスファイバ等を用いても良い。

【００６９】また、本実施形態では、支持基板１００の
片面に４個の電気コネクタ２００を配設し、当該電気コ
ネクタ２００に４枚の回路基板５００、５０１、５０
２、５０３を接続する構成を採ったが、これに限らず、
支持基板１００の両面に電気コネクタ２００を例えば２
個ずつ配設（分配）し、片側の電気コネクタ２００には
回路基板５００、５０１を接続し、反対側の電気コネク
タ２００には回路基板５０２、５０３を接続するように
してもよい。この場合、部品レイアウトの関係で、支持
基板１００の片面側にのみスペースがあるときは前者の
構成を選択し、支持基板１００の両面側にスペースがあ
るときは後者の構成を選択すればよく、選択の自由度を
高めることができるという利点がある。

【００７０】さらに、本実施形態では、光バス回路基板
８００に溝８０３を形成し、光ファイバ３１、光分岐装
置１０、光ファイバ３２のすべてを当該溝８０３内に埋
設する構成を採ったが、これに限らず、前記三者の少な
くとも一つが溝８０３内に埋設されていればよい。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光分岐
装置は、透光性媒体の入射側の端面に光拡散部を設け、
当該光拡散部の拡散特性における広がり角を当該透光性
媒体の出射側の端面の形状に合わせて制御することとし
たので、透光性媒体の長さを長くすることなく各光ファ
イバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、し
かも構成の簡素化を図ることができるという優れた効果
を有する。

【００７２】また、本発明に係る光バス回路は、発光素
子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと
受光素子に信号光を受光させて伝送する第２の光ファイ
バとを本発明に係る光分岐装置によって接続したので、
任意の回路基板間での信号伝送が可能となるだけでな
く、データの伝送不良を防止することができ、更には光
の利用効率が高く、分岐均一性を良好にすることができ
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係る光分岐装置の斜視図であ
る。

【図２】 図１に示される光分岐装置の平面図および縦
断面図である。

【図３】 第２実施形態に係る光分岐装置の平面図であ
る。

【図４】 第３実施形態に係る光分岐装置の斜視図であ
る。

【図５】 第４実施形態に係る光バス回路の斜視図であ
る。

【図６】 第４実施形態に係る光バス回路の要部拡大図
である。

【図７】 図６に示される光データバスの拡大斜視図で
ある。

【図８】 図７に示される光分岐装置が搭載された光バ
ス回路基板の拡大斜視図である。

【図９】 第４実施形態に係る光バス回路基板の平面図
である。

【図１０】 図９に示される光バス回路基板の適宜部位
での断面図である。

【図１１】 第４実施形態に係る光分岐装置の伝送特性
（出力均一性）の一例を示すグラフである。

【図１２】 第４実施形態に係る光データバスの作動を
説明するための概略構成図である。

【符号の説明】

１ 透光性媒体 ２ 光拡散層 ３ａ、３ａ’ 光ファイバ ３ｂ、３ｂ’ 光ファイバ ３ｃ、３ｃ’ 光ファイバ ３ｄ、３ｄ’ 光ファイバ ３ｅ、３ｅ’ 光ファイバ ３ｆ、３ｆ’ 光ファイバ ３ｇ、３ｇ’ 光ファイバ ３ｈ、３ｈ’ 光ファイバ ３０、３１、３２ 光ファイバ ３３ プラスチック光ファイバ心線 ５ 信号光 １０ 光分岐装置 １１ クラッド層 １００ 支持基板 ２００ 電気コネクタ ５００、５０１、５０２、５０３ 回路基板 ６００ 電気・光変換回路（光送信回路） ６０１ レーザダイオード（発光素子） ７００ 光・電気変換回路（光受信回路） ７０１ フォトダイオード（受光素子） ８００ 光バス回路基板 ８０３ 溝 １０００ 光バス回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 純二 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 経塚 信也 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 山田 秀則 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性媒体に入射された信号光を複数の
   光伝送線路に分岐させる光分岐装置であって、 前記透光性媒体の入射側の端面に光拡散部を設け、当該
   光拡散部の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体
   の出射側の端面の形状に合わせて制御した、 ことを特徴とする光分岐装置。
2. 【請求項２】 前記光拡散部の拡散特性における広がり
   角を、前記光伝送線路の開口数に対応して決まる損失の
   ない所定角度以下に設定した、 ことを特徴とする請求項１に記載の光分岐装置。
3. 【請求項３】 前記光伝送線路の入射側の端面の形状
   を、前記透光性媒体の出射側の端面の形状に略一致させ
   た、 ことを特徴とする請求項１に記載の光分岐装置。
4. 【請求項４】 前記光拡散部の拡散特性における広がり
   角を、前記透光性媒体の入射側の端面から見た出射側の
   端面の最大の見込み角の３倍以上の所定角度に設定し
   た、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
   に記載の光分岐装置。
5. 【請求項５】 前記透光性媒体へ信号光を入射させる複
   数の入射光伝送線路及び前記透光性媒体からの信号光を
   出射させる複数の出射光伝送線路の少なくとも一方が光
   ファイバで構成されている、 ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
   載の光分岐装置。
6. 【請求項６】 電気信号を光信号に変換する光送信回路
   及び光信号を電気信号に変換する光受信回路を有する複
   数の回路基板と、 各回路基板ごとに支持基板上に設置された複数の電気コ
   ネクタと、 各回路基板の光送信回路が備える発光素子から出射され
   た信号光を伝送する第１の光ファイバと、 この第１の光ファイバから伝送されてきた信号光を分岐
   する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された光分
   岐装置と、 この光分岐装置によって分岐された信号光を任意の複数
   の回路基板の光受信回路が備える受光素子に伝送する第
   ２の光ファイバと、 を含んで構成されている、 ことを特徴とする光バス回路。
7. 【請求項７】 前記光バス回路における支持基板の表裏
   両面に前記電気コネクタが設置されて前記回路基板が接
   続可能とされている、 ことを特徴とする請求項６に記載の光バス回路。
8. 【請求項８】 前記光バス回路における前記第１の光フ
   ァイバ、前記光分岐装置、及び前記第２の光ファイバの
   少なくとも一つが、前記三者が配設される光バス回路基
   板に埋設されている、 ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光バス
   回路。
9. 【請求項９】 前記光バス回路における前記第１の光フ
   ァイバ及び前記第２の光ファイバは、光ファイバ芯線で
   ある、 ことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記
   載の光バス回路。
10. 【請求項１０】 前記光バス回路における第１の光ファ
    イバ及び第２の光ファイバは、複数の光ファイバ芯線が
    束ねられたバンドルファイバである、 ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記
    載の光バス回路。