JP2003014964A - 光学素子及び当該光学素子を用いた光トランシーバその他の光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規な構造を有する光導波回路を提供する。
また、それによって光導波回路の構造を簡略化して製造
工程を簡略にし、光利用効率を低下させることなく光導
波回路における異なる導光路間の干渉を防止する。 【解決手段】 受信側基板２２の上面に設けた溝２５に
コア材料を充填して受信用導光路２６を形成する。送信
側基板２４の下面に設けた溝２７にコア材料を充填して
送信用導光路２８を形成する。受信用導光路２６と送信
用導光路２８が互いに光学的に分離されるようクラッド
層２３を挟んで受信側基板２２と送信側基板２４を接合
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子及び当該
光学素子を用いた光トランシーバその他の光学装置に関
する。例えば、双方向に光信号を送受信することができ
る光トランシーバや２芯／１芯変換器などの光学装置と
それに用いられる光導波用の光学素子に関する。

【０００２】

【背景技術】近年、高速、大容量の通信網や通信制御機
器等の発達により光ファイバによる通信が主流となって
きており、例えば各家庭に設置された情報家電等の端末
にも光ファイバによりインターネット等の通信網を接続
して信号の送受信を行う必要がある。また、家庭に設置
されているパソコンとテレビ、ＤＶＤ、ゲーム機などを
相互に接続する場合にも光ファイバが用いられつつあ
る。そのため、情報家電等にも用いることができるよう
な、安価で、小型で、効率の良好な光トランシーバが必
要とされる。

【０００３】このような光トランシーバとしては、例え
ば特開昭５８−１４９００８号公報に開示されたものが
ある。図１はこの光トランシーバに用いられる光学素子
１Ａの構造を示す斜視図である。この光学素子１Ａにあ
っては、Ｙ字形をした溝を形成された２枚の成形板２を
重ね合わせることによって両成形板の内部にＹ形をした
空洞３を形成し、この空洞３内に透明樹脂を流し込むこ
とによって導光部４を形成している。

【０００４】この光学素子１Ａを光トランシーバ１とし
て用いる場合には、図２に示すように、導光部４の分岐
側の端面に対向させて投光素子５と受光素子６を配置
し、導光部４の反対側の端面に光ファイバ７の端面を対
向させる。そして、図２に実線の矢印で示すように、投
光素子５から光信号Ａを出射させると、投光素子５から
出射された光信号Ａは導光部４の端面から導光部４内に
進入し、導光部４の他端から光ファイバ７内に入射す
る。一方、光ファイバ７内を伝播してきた光信号Ｂが光
ファイバ７の端面から出射されると、図２に破線の矢印
で示すように、光ファイバ７から出射された光信号Ｂは
導光部４の端面から導光部４内に進入し、導光部４の他
端で受光素子６に受光される。

【０００５】しかしながら、このような構造の導光部４
では送信用の導光部と受信用の導光部とが重なりあって
いるため、投光素子５から送り出された光信号Ａが導光
部４の端面で反射し、反射して戻ってくる光信号ａ１が
受光素子６に入射してクロストークが発生する。また、
投光素子５から出射され導光部４内を伝播して導光部４
の他端から出射された光信号Ａが光ファイバ７の端面で
反射されると、反射した光信号ａ２は導光部４内に戻っ
て受光素子６に入射し、やはりクロストークが発生す
る。この場合、一定以上の伝送距離になると、本来の受
光信号の受光量とクロストーク量との区別がつかず、双
方向通信ができなくなる。

【０００６】さらに、このような構造の光学素子１Ａ又
は光トランシーバ１では、成形板２間の空洞３に透明樹
脂を流し込んで導光部４を形成しているが、成形板２に
成形されている溝どうしを精度よく合わせるのが困難で
あり、また空洞の径が微細になってくると透明樹脂を流
し込むのも困難になり、精度良く製造することが難しか
った。

【０００７】また、クロストークを防止するものとして
は、特開２０００−１６２４５５に開示されたものがあ
る。この光トランシーバ８では、図３に示すように、シ
リコン基板９の表面に送信用導光部１０と受信用導光部
１１を設け、クロストーク防止のため両導光部１０、１
１の間に溝（空隙）１２を形成している。

【０００８】しかし、このような構造の光トランシーバ
８では、半導体製造プロセスを用いてシリコン基板の上
に送信用導光部１０と受信用導光部１１を形成している
ので、製造工程が複雑となり、コストが高くつく。ま
た、両導光部１０、１１の厚みを大きくすることが困難
であるので、光ファイバ１３の端面に対向させて面積を
大きくとることができず、光利用効率が悪かった。

【０００９】

【発明の開示】本発明の目的とするところは、新規な構
造を有する光学素子とその光学素子を用いた光トランシ
ーバその他の光学装置を提供することにある。また、そ
れによって光導波用の光学素子の構造を簡略化して製造
工程を簡略にし、光利用効率を低下させることなく光学
素子における異なる導光部間の干渉を防止することを目
的とする。

【００１０】本発明にかかる光学素子は、第１の基板に
第１の導光部が形成され、第２の基板に第２の導光部が
形成され、前記第１の導光部と前記第２の導光部が互い
に光学的に分離された状態で前記第１の基板と第２の基
板とが積層一体化され、前記第１の導光部の端部と前記
第２の導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方
向で対向させられていることを特徴としている。

【００１１】この光学素子においては、第１の導光部と
第２の導光部を結合させることなく光学的に分離させた
ままで第１の基板と第２の基板を積層一体化した積層構
造を有しているので、構造を簡略化できる。よって、こ
の光学素子においては、単純な積層構造によって製造工
程が簡略化され、コストも安価になる。

【００１２】また、この光学素子においては、第１の導
光部の端部と第２の導光部の端部とが第１又は第２の基
板に垂直な方向で対向させられているので、第１及び第
２の導光部の端面の面積を光ファイバ径に対して充分な
大きさにすることが可能であり、光利用効率を高くして
長距離伝送を可能にすることができる。しかも、第１の
基板と第２の基板は、第１の導光部と第２の導光部が互
いに光学的に分離された状態で積層一体化されているの
で、第１の導光部と第２の導光部の干渉を効果的に防止
することができる。

【００１３】なお、この光学素子においては、第１の導
光部と第２の導光部からなる導光部の対を複数組設けて
あってもよい。その場合、一方の基板には第１の導光部
ばかりを設け、他方の基板には第２の導光部ばかりを設
けていてもよく、両基板にそれぞれ第１の導光部と第２
の導光部とを混在させてあってもよい。

【００１４】本発明にかかる光学素子の実施態様におい
ては、前記第１の基板の一方主面と前記第２の基板の一
方主面との間に分離層を挟み込むことにより、前記第１
の導光部と前記第２の導光部を互いに光学的に分離させ
ているので、第１の基板と第２の基板を積層する際、そ
の間に分離層を挟み込むだけで簡単に第１の導光部と第
２の導光部を光学的に分離独立させることができ、両導
光部の干渉を防止することができる。しかも、このよう
な分離層は、極めて薄い薄膜状態で形成することが可能
であるので、光利用効率を犠牲にすることなく両導光部
の干渉を防止することができる。ここで、分離層として
は、コア材料よりも低屈折率のクラッド層、光反射層、
空気層などを用いることができる。また、分離層は、複
数層によって構成されていてもよい。特に分離層として
空気層を用いることにより、第１又は第２の導光部と分
離層との屈折率差を大きくすることができるので、第１
又は第２の導光部に光を閉じ込める効果をより高くでき
る。

【００１５】本発明にかかる光学素子の別な実施態様に
おいては、第１の基板の一方主面に設けた溝にコア材料
を充填して第１の導光部が形成され、第２の基板の一方
主面に設けた溝にコア材料を充填して第２の導光部が形
成されているので、溝を有する第１及び第２の基板を射
出成形等の樹脂成形法によって成形し、第１及び第２の
基板の溝にコア材料を充填させて第１の導光部と第２の
導光部を形成することができ、第１及び第２の導光部を
簡単に量産することができる。よって、この光学素子に
おいては、単純な積層構造によって製造することがで
き、製造工程が簡略化され、コストも安価になる。

【００１６】本発明にかかる光学素子の別な実施態様に
おいては、前記第１の導光部の端部と前記第２の導光部
の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向させ
られている光ファイバ結合端面において、第１の導光部
又は第２の導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸
と、光ファイバの、前記基板に垂直な方向の中心軸とが
ほぼ一致させられている。第１又は第２の導光部のうち
幅の広い側の導光部の幅が光ファイバの直径に比べて大
きい場合には、光ファイバの中心軸を第１又は第２の導
光部のうち幅の狭い側の導光部の中心軸に合わせるだけ
で光ファイバと幅の広い側との導光部とを小さなバラツ
キで接続させることができ、光ファイバの接続作業を容
易にすることができる。

【００１７】本発明にかかる光学素子のさらに別な実施
態様においては、前記第１の導光部の端部と前記第２の
導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対
向させられている光ファイバ結合端面において、第１の
導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、第２の導
光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致さ
せられているので、光ファイバの接続位置のばらつきに
対する許容度が高くなり、光学素子と光ファイバとの接
続作業を行ない易くなる。

【００１８】本発明にかかる光学素子のさらに別な実施
態様においては、前記第１の導光部は送信用導光部であ
り、前記第２の導光部は受信用導光部となっているの
で、第１の導光部と第２の導光部の他端に投光素子と受
光素子を結合させることによって光トランシーバ等とし
て使用することができる。また、この光学素子では、第
１の導光部である送信用導光部と第２の導光部である受
信用導光部とが光学的に分離されているので、送信用導
波路の光信号が受信用導波路へ漏れる恐れがなく、送信
用導光部と受信用導光部の間におけるクロストークを防
止することができる。

【００１９】本発明にかかるさらに別な実施形態による
光学素子は、前記受信用導光部又は前記送信用導光部の
少なくとも一部に、空気をクラッド層とする領域を設け
ているので、この領域では全反射によって導光部内を伝
搬する光を大きな角度で曲げることが可能になり、設計
の自由度が高くなるために光学素子の小型化を図ること
ができる。

【００２０】本発明にかかるさらに別な実施形態による
光学素子は、光束断面の短軸方向が、前記第１の基板と
前記第２の基板との接合面に垂直な方向を向くようにし
て、前記送信用導光部の投光素子結合端面に光を結合さ
せているので、光ファイバとの結合側において送信用導
波路から出射されて光ファイバの端面で反射した光が受
信用導波路に入りにくくなり、クロストークの抑制効果
がより高くなる。

【００２１】本発明にかかるさらに別な実施形態による
光学素子は、基板に設けた溝の内部に第１の導光部が形
成され、前記基板の表面に第２の導光部が積層されてい
るので、第２の導光部の外周面のうち、前記基板に対向
している面以外の外周面は空気をクラッドとしており、
第２の導光部を伝搬する光を界面で全反射させて第２の
導光部内に閉じ込める効果が高くなる。特に、第２の導
光部が大きな曲率で曲がっている場合でも、光が第２の
導光部から漏れにくくなる。

【００２２】本発明にかかるさらに別な実施形態による
光学素子は、前記第２の導光部をプリズムによって構成
されているので、プリズムによって第２の導光部内を伝
搬する光の方向を大きく曲げることが可能になる。よっ
て、この光学素子をトランシーバ等として用いる場合に
は、投光素子と受光素子を配置位置を離すことができ、
互いに干渉する恐れが無くなるので、投受光素子の配置
が容易になる。

【００２３】本発明にかかる別な光学素子は、第１の基
板に送信用導光部が形成され、第２の基板に前記送信用
導光部よりも屈折率の小さな受信用導光部が形成され、
少なくとも前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部
の端部とが接触するようにして前記第１の導光部と前記
第２の導光部が互いに積層一体化されていることを特徴
としている。

【００２４】この光学素子では、送信用導光部と受信用
導光部が接触しているが、送信用導光部の屈折率が受信
用導光部の屈折率よりも大きくなっているので、受信用
導光部から送信用導光部へ受信信号が漏れる恐れはある
が、送信用導光部から受信用導光部へ送信信号が漏れる
のは防止することができる。従って、送信用導光部の送
信信号が受信用導光部へ漏れてクロストークが起きるの
を防止することができる。また、受信信号が送信用導光
部へ漏れるのは、受信信号の減衰になって効率が低下す
るが、この場合にはクロストークの問題は起きない。

【００２５】本発明にかかるさらに別な光学素子は、基
板の一方主面に設けた溝にコア材料を充填して第１の導
光部が形成され、当該基板の他方主面に設けた溝にコア
材料を充填して第２の導光部が形成され、第１の導光部
の端部と第２の導光部の端部とが当該基板に垂直な方向
で対向させられていることを特徴としている。

【００２６】この光学素子においては、一枚の基板の表
裏に第１の導光部と第２の導光部を形成しているので、
構造を簡略化できる。よって、この光学素子において
は、単純な積層構造によって製造工程が簡略化され、コ
ストも安価になる。

【００２７】また、この光学素子においては、第１の導
光部の端部と第２の導光部の端部とが第１又は第２の基
板に垂直な方向で対向させられているので、第１及び第
２の導光部の端面の面積を光ファイバ径に対して充分な
大きさにすることが可能であり、光利用効率を高くして
長距離伝送を可能にすることができる。しかも、第１の
基板と第２の基板は、第１の導光部と第２の導光部が互
いに光学的に分離された状態で積層一体化されているの
で、第１の導光部と第２の導光部の干渉を効果的に防止
することができる。

【００２８】なお、この光学素子においては、第１の導
光部と第２の導光部からなる導光部の対を複数組設けて
あってもよい。その場合、一方の主面には第１の導光部
ばかりを設け、他方の主面には第２の導光部ばかりを設
けていてもよく、両主面にそれぞれ第１の導光部と第２
の導光部とを混在させてあってもよい

【００２９】本発明の光トランシーバは、本発明にかか
る光学素子と、前記第１の導光部の端面に対向させて配
置された投光素子と、前記第２の導光部の端面に対向さ
せて配置された受光素子とを備えたことを特徴としてい
る。

【００３０】本発明の光トランシーバによれば、本発明
の光学素子を利用しているので、単純な積層構造によっ
て製造工程が簡略化され、コストも安価になる。また、
この光トランシーバにおいては、第１の導光部の端部と
第２の導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方
向で対向させられているので、第１及び第２の導光部の
端面の面積を光ファイバ径に対して充分な大きさにする
ことが可能であり、光利用効率を高くして長距離伝送を
可能にすることができる。しかも、第１の基板と第２の
基板は、第１の導光部と第２の導光部が互いに光学的に
分離された状態で積層一体化されているので、第１の導
光部と第２の導光部の干渉を効果的に防止することがで
きる。

【００３１】本発明のコネクタは、第１の導光部の端部
と第２の端部とが基板垂直方向で対向させられた本発明
の光学素子を備え、前記第１の導光部の端部と前記第２
の導光部の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前
記光学素子に光ファイバを接続させたことを特徴として
いる。

【００３２】本発明のコネクタによれば、送信用導光路
と受信用導光路の他端を光トランシーバ等のコネクタと
接続し、その送信信号と受信信号とを１芯の光ファイバ
により伝送することができる。

【００３３】本発明の２芯／１芯変換アダプタは、第１
の導光部の端部と第２の端部とが基板垂直方向で対向さ
せられた本発明の光学素子を備え、前記送信用導光路の
端部と前記受信用導光路の端部が重ね合わせられた箇所
に対向させて前記光学素子に第１の光ファイバを接続さ
れ、前記送信用導波路の他方端部に対向させて第２の光
ファイバを接続され、前記受信用導波路の他方端部に対
向させて第３の光ファイバを接続され、少なくとも前記
光学素子を封止した被覆部に２芯接続コードとの接続部
を設けたことを特徴としている。

【００３４】本発明の２芯／１芯変換アダプタによれ
ば、第２及び第３の光ファイバを２芯コードに接続する
と共に第１の光ファイバを１芯コードに接続して２芯コ
ードと１芯コードとを接続でき、２芯コードを１芯コー
ドに変換することができる。

【００３５】しかして、上記の光トランシーバやコネク
タ、２芯／１芯変換アダプタにより、１芯の光ファイバ
により送受双方向の光を伝送できるようになれば、光フ
ァイバコストを安価にすることができると共に光ファイ
バの嵩を小さくして取り扱いを容易にできる。

【００３６】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り組み合わせることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図４は本発明
の一実施形態による光トランシーバ２１の使用状態を示
す斜視図、図５は光トランシーバ２１に用いられている
光学素子２１Ａの分解斜視図である。この光学素子２１
Ａは、受信側基板２２、クラッド層（分離層）２３、送
信側基板２４からなり、クラッド層２３を挟んで上下か
ら受信側基板２２及び送信側基板２４が接合一体化され
ている。

【００３８】受信側基板２２は、透明な樹脂（例えばＰ
ＭＭＡ；屈折率１.４９）によって形成された基板２２
Ａと受信用導光部（コア）２６からなる。基板２２Ａの
上面には両側縁が直線と曲線によって構成された溝２５
が設けられ、その溝２５内には基板材料である透明樹脂
よりも屈折率の高い透明樹脂（コア材料；屈折率１.
６）を充填して受信用導光部２６が形成されている。ま
た、送信側基板２４も、透明な樹脂（例えばＰＭＭＡ；
屈折率１.４９）によって形成された基板２４Ａと送信
用導光部（コア）２８からなる。基板２４Ａの下面には
テーパー状の溝２７が設けられ、その溝２７内には基板
材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂（コア
材料；屈折率１.６）を充填して送信用導光部２８が形
成されている。クラッド層２３は、紫外線硬化樹脂等に
よって形成された薄膜（屈折率１.３６）であり、受信
用導光部２６及び送信用導光部２８の屈折率よりも小さ
な屈折率を有している。クラッド層２３はできるだけ薄
くしておくことが望ましい。屈折率の関係は、数値で例
示したように、受信用導光部２６及び送信用導光部２８
の屈折率がもっとも大きく、受信側基板２２及び送信側
基板２４の屈折率はそれよりも小さく、クラッド層２３
の屈折率はもっとも小さくなっている。

【００３９】受信側基板２２、クラッド層２３、送信側
基板２４は、受信側基板２２と送信側基板２４をクラッ
ド層２３で接着することによって積層一体化されてお
り、受信用導光部２６及び送信用導光部２８がクラッド
層２３で覆われている。図４に示したように、光学素子
２１Ａの一方端面に投光素子３０及び受光素子３１が配
設されて光トランシーバ２１が構成される。また、光学
素子２１Ａの他方端面には、光ファイバ２９が接続され
る。例えば、情報家電等の機器に用いられる場合には、
投光素子３０、受光素子３１及び光学素子２１Ａは予め
情報家電等の機器の内部に取り付けられており、情報家
電等の機器のコネクタに光ファイバ２９を接続すると、
光ファイバ２９が光トランシーバ２１の光ファイバ結合
側の端面に結合される。

【００４０】光トランシーバ２１の光ファイバ結合側端
面においては、図６（ｂ）に示すように、送信用導光部
２８の端面と受信用導光部２６の端面とがクラッド層２
３を挟んで上下に対向している。光ファイバ結合側の端
面においては、送信用導光部２８の端面寸法は光ファイ
バ２９の端面寸法（コア径）よりも面積が小さく、光フ
ァイバ２９の端面内に納まるように配置されているの
で、送信用導光部２８から出射された光は高い効率で光
ファイバ２９に入射される。また、クラッド層２３より
も下の領域においては、受信用導光部２６の端面寸法は
光ファイバ２９の端面寸法よりも大きくなっており、光
ファイバ２９の端面はすべて受信用導光部２６の端面内
に納まるようになっているので、光ファイバ２９から出
射された光は高い効率で受信用導光部２６内に取り込ま
れる。

【００４１】送信用導光部２８は直線状をしており、受
信用導光部２６は湾曲しているので、投光素子３０及び
受光素子３１が配置される側の端面（以下、投受光側端
面という。）では、受信用導光部２６の端面と送信用導
光部２８の端面とは左右に分かれている。図６（ａ）に
示すように、送信用導光部２８の端面には投光素子３０
が対向しており、受信用導光部２６の端面には受光素子
３１が対向している。送信用導光部２８はテーパー状を
していて、周囲は送信用導光部２８よりも低屈折率の送
信側基板２４及びクラッド層２３によって囲まれてい
る。送信用導光部２８は、光ファイバ結合側端面におけ
る端面面積よりも投受光側端面における端面面積の方が
大きくなっており、投光素子３０から出射した光を広い
面積で捕らえて光ファイバ結合側端面へ伝え、できるだ
けロスのないように小さい面積から光を出射させて光フ
ァイバ２９のコアに入射させるようにしている。その結
果、送信用導光部２８は光利用効率が１００％となって
いる。また、受信用導光部２６は、周囲を受信用導光部
２６よりも低屈折率の受信側基板２２及びクラッド層２
３によって囲まれており、光ファイバ結合側端面で大き
な端面寸法を持ち、投受光側端面では小さな端面寸法と
なっており、光ファイバから出射された光を効率的に捕
らえて受光素子３１へ導く。その結果、受信用導光部２
６は光利用効率が１００％となっている。

【００４２】しかして、この光トランシーバ２１にあっ
ては、受信側基板２２と送信側基板２４の間はクラッド
層２３によって分離されているので、受信側基板２２を
伝播する光と送信側基板２４を伝わる光との干渉が無
い。又、光ファイバ側結合端面においても、受信側基板
２２と送信側基板２４はクラッド層２３で仕切られてい
るので、送信用導光部２８から出射された光が光ファイ
バ２９の端面で反射されても受信用導光部２６に入射し
にくく、受信用導光部２６と送信用導光部２８との間で
のクロストークを防止することができる。

【００４３】また、この光トランシーバ２１では、図７
（ａ）に示すように、光ファイバ側結合端面において
は、受信用導光部２６の中心軸ｃ１と送信用導光部２８
の中心軸ｃ２とは一致している。このため、光ファイバ
２９の接続位置（中心軸）が、図７（ａ）に実線で示す
コア標準位置（ｃ１、ｃ２）から外れて図７（ａ）に１
点鎖線や２点鎖線で示す位置にずれても、光ファイバ２
９と送信用導光部２８の重なり面積や光ファイバ２９と
受信用導光部２６の重なり面積は変わらない。よって、
このような構造によれば、光ファイバ２９の結合位置の
ばらつきに対する許容度が大きくなり、光ファイバ２９
の結合位置のばらつきに強くなる。

【００４４】これに対し、図７（ｂ）に示すように、送
信用導光部２８の中心軸ｃ２と受信用導光部２６の中心
軸ｃ１とがずれていると、図７（ｂ）に実線、１点鎖
線、２点鎖線に示すように光ファイバ２９の結合位置が
ずれると、それによって光ファイバ２９と送信用導光部
２８の重なり面積や光ファイバ２９と受信用導光部２６
の重なり面積が変化する。よって、光ファイバ２９の結
合位置のばらつきに対して敏感になり、光ファイバ接続
時の位置精度が厳しくなる。このような状況は、本発明
のような積層型よりもむしろ、図７（ｃ）のような埋込
み型の場合に不可避的に起きる。埋込み型では、基板４
１に溝４２を掘って送信用導光部４３を埋め込んだり、
溝４４を掘って受信用導光部４５を埋め込んだりすると
き、送信用導光部４３が光ファイバ２９より小さく、受
信用導光部４５が光ファイバ２９より大きいと、送信用
導光部４３と受信用導光部４５の中心軸を合わせること
ができないので、光ファイバ２９が左右にばらつくと光
トランシーバの特性がばらつく。本発明のように積層構
造にすれば、受信用導光部２６の中心軸ｃ１と送信用導
光部２８の中心軸ｃ２を合わせることが可能になり、光
ファイバ２９の位置のばらつきに強くなる。

【００４５】図７（ａ）のように受信用導光部２６の光
入射面の中心軸ｃ１と、送信用導光部２８の出射端面の
中心軸ｃ２と、光ファイバ２９の端面の中心軸を一致さ
せるようにすれば、光ファイバ２９の端面位置が左右の
いずれにずれても光学素子と光ファイバ２９との間にお
ける光結合効率がばらつきにくいが、あまり条件が厳し
いと製造工程における管理も厳しくなる。一方、図８に
示すように、受信用導光部２６の光入射面の幅が光ファ
イバ２９の直径に比べて十分に広い場合には、送信用導
光部２８の中心軸ｃ２と光ファイバ２９の中心軸ｃ３と
がほぼ一致してさえいれば、光ファイバ２９の中心軸ｃ
３が受信用導光部２６の光入射面の中心軸ｃ１から外れ
ていても問題がない。従って、例えば後述の図３０の光
学素子１１６のように受信用導光部２６の光入射面が基
板のほぼ全幅にわたっているような場合には、送信用導
光部２８の出射端面における中心軸ｃ２と光ファイバ２
９の端面における中心軸ｃ３とを一致させておけばよ
く、受信用導光部２６の中心軸ｃ１にはあまり注意を払
う必要が無く、それによって製造上の管理条件を緩和す
ることができる。また、これによって光ファイバ２９及
び送信用導光部２８の位置が、受信用導光部２６の中心
に限定されなくなり、光ファイバ２９及び送信用導光部
２８の位置を受光素子３１に対応する位置に合わせ易く
なる。

【００４６】図９は上記光学素子２１Ａの製造方法を説
明する概略図である。まず、図９（ａ）に示すように、
ＰＭＭＡのような透明樹脂（屈折率１.４９）により射
出成形で送信側基板２４を成形する。このとき送信側基
板２４の一方主面には、テーパー状をした溝２７が成形
される。ついで、図９（ｂ）のように、この溝２７内に
屈折率の大きな紫外線硬化樹脂（屈折率１.６）を充填
し、紫外線を照射して硬化させ、送信用導光部２８を形
成する。また、図９（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡのよ
うな透明樹脂（屈折率１.４９）により射出成形で受信
側基板２２を成形する。このとき受信側基板２２の一方
主面には溝２５が成形される。ついで、図９（ｄ）のよ
うに、この溝２５内に屈折率の大きな紫外線硬化樹脂
（屈折率１.６）を充填し、紫外線を照射して硬化さ
せ、受信用導光部２６を形成する。

【００４７】この後、図９（ｅ）に示すように、受信側
基板２２の上面にスピンコータによって紫外線硬化樹脂
（屈折率１.３６）を均一に塗布して受信側基板２２の
表面にクラッド層２３を形成し、送信用導光部２８の設
けられている面を下にして送信側基板２４をクラッド層
２３の上に重ね合わせ、紫外線を照射してクラッド層２
３を硬化させると共に図９（ｆ）のようにクラッド層２
３によって受信側基板２２と送信側基板２４を接合一体
化させる。従って、このような積層型の光学素子２１Ａ
によれば、製造工程を簡略化することができる。

【００４８】なお、図４では投光素子３０及び受光素子
３１としてディスクリート部品（例えば、キャンタイ
プ）の素子を示したが、投光素子３０や受光素子３１と
しては、図１０に示す光トランシーバ５１のようにチッ
プタイプの投光素子３０や受光素子３１を用いて、光学
素子２１Ａの端面に接着して一体化してもよい。また、
この実施形態では、受信側基板２２と送信側基板２４の
間に低屈折率のクラッド層２３を設けることによってク
ロストークを防止したが、クラッド層２３に代えて金属
薄膜、多重反射膜などの光反射層を分離層として用いて
もよい。

【００４９】（第２の実施形態）図１１は本発明の別な
実施形態による光トランシーバ５２を示す斜視図であっ
て、光学素子２１Ａの投受光側端面の送信用導光部２８
と対応する位置には、互いに異なる発光波長を有する複
数の投光素子３０ａ、３０ｂを取り付けてあり、投光素
子３０ａ、３０ｂと送信用導光部２８の端面との間にレ
ンズ３２を挿入している。従って、いずれかの投光素子
３０ａ、３０ｂを発光させると、その波長の光信号がレ
ンズ３２で集光されて送信用導光部２８の端面から送信
用導光部２８内に入射させられる。また、光学素子２１
Ａの投受光側端面の受信用導光部２６には、受光感度波
長領域が異なる複数の受光素子３１ａ、３１ｂを取り付
けてあり、光ファイバ２９から受信した光信号を波長領
域毎に異なる受光素子３１ａ、３１ｂで受光できるよう
にしている。

【００５０】（第３の実施形態）図１２は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ５３を示す断面図
であって、受光素子３１を端面でなく、光学素子２１Ａ
の上面に取り付けたものである。すなわち、この光トラ
ンシーバ５３では、受信用導光部２６の端部において、
受信側基板２２の下面に三角形の凹部を切入して略４５
度の角度の全反射面３３を形成し、全反射面３３と対向
させて受信用導光部２６とクラッド層２３の境界にレン
ズ部３４を設け、さらに光学素子２１Ａの上面に受光素
子３１を固定している。なお、３５は受光素子３１を位
置決めするための突起である。

【００５１】しかして、受信した光信号が受信用導光部
２６内を伝播してくると、この光は全反射面３３によっ
て上方へ向けて全反射され、レンズ部３４で集光されて
受光素子３１により受光される。なお、ここでは受光素
子３１を光学素子２１Ａの表面に取り付けたが、同様な
構造により光学素子２１Ａの裏面に投光素子３０を取り
付けることも可能である。

【００５２】（第４の実施形態）図１３（ａ）（ｂ）は
本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５４
を示す斜視図及び水平断面図である。この光トランシー
バ５４にあっては、送信用導光部２８を形成された送信
側基板２４の上にクラッド層２３を介して直角三角形状
の受信側基板２２を重ねた光学素子を用いている。受信
側基板２２においては、基板２２Ａ内にＬ状に屈曲した
受信用導光部２６を形成してあり、受信用導光部２６の
屈曲部分は、空気（空気クラッド）との界面によって形
成された全反射面５５となっている。送信用導光部２８
の入射端面に対向する位置には投光素子３０を設け、受
信用導光部２６の光出射面に対向する位置には受光素子
３１を設けて光トランシーバ５４が構成されており、ク
ラッド層２３を介して積層されている送信用導光部２８
の出射端面と受信用導光部２６の光入射面には光ファイ
バ２９の端面が対向させられている。

【００５３】しかして、この光トランシーバ５４にあっ
ては、光ファイバ２９から受信した光は、受信用導光部
２６内を伝播し、全反射面５５で全反射されて受信用導
光部２６内を横方向に進み、受光素子３１で受光され
る。

【００５４】図４のような構造では、投受光側端面にお
いて投光素子３０と受光素子３１の距離を離すために
は、ある程度光学素子２１Ａの長さが必要となり、光ト
ランシーバ２１の小型化が困難である。しかし、この光
トランシーバ５４のような構造によれば、空気クラッド
による全反射面５５で受信用導光部２６を略直角に曲げ
ることで容易に投光素子３０と受光素子３１を離すこと
ができ、光トランシーバ５４の小型化を図ることができ
る。

【００５５】樹脂どうしの界面における屈折率差だけで
は、このように大きな角度で光の進行方向を変えること
はできないが、この実施形態のように空気（クラッド）
と樹脂との界面においては、屈折率差を大きくできるの
で、大きな角度で光の進行方向を変えることが可能にな
る。また、このような積層型の光トランシーバ５４によ
れば、送信側基板２４の一部にしか他の基板が存在しな
いので、空気クラッドを得るために他の基板等をエッチ
ング加工したりする必要がなく、基板２２Ａの形状等を
変えるだけで済む。よって、積層型の光トランシーバ５
４では、容易に空気クラッドを利用することができ、非
常に簡略化された構成で小型化を図ることができる。

【００５６】（第５の実施形態）図１４は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ５６を示す平面図
である。この光トランシーバ５６に用いられている光学
素子は、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上に
三角プリズムからなる受信側基板２２を重ね、受信側基
板２２の全体を受信用導光部（コア）２６とした（すな
わち、基板２２Ａが存在しない。）ものである。また、
受信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全
反射面５５となっている。

【００５７】（第６の実施形態）図１５は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ５７を示す平面図
である。この光トランシーバ５７に用いられている光学
素子では、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上
に三角プリズム状の受信側基板２２を重ね、受信側基板
２２の全体を受信用導光部２６としている。さらに、受
信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全反
射面５５となっており、全反射面５５の一部に凹面鏡状
に湾曲した集光部５８を設けている。しかして、受信し
た光を全反射面５５に設けた集光部５８で反射させて光
の進む方向を略９０度変化させると共に受光素子３１に
集光させるようにしている。

【００５８】（第７の実施形態）図１６は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ５９を示す平面図
である。この光トランシーバ５９に用いられている光学
素子では、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上
に三角プリズムからなる受信側基板２２を重ね、受信側
基板２２の全体を受信用導光部２６としている。また、
受信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全
反射面５５となっている。さらに、受信側基板２２の受
光素子３１と対向する箇所には、受信側基板２２に空洞
を開口することによって導波路レンズ６０を設けてい
る。しかして、受信した光を全反射面５５で反射させて
光の進む方向を略９０度変化させた後、導波路レンズ６
０で光を集光させて受光素子３１に入射させている。

【００５９】（第８の実施形態）図１７は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ６１を示す平面図
である。この光トランシーバ６１に用いられている光学
素子では、受信側基板２２に直角三角形状の空洞６２を
明けることによって空気クラッドを形成しており、空洞
（空気クラッド）６２と接した全反射面５５で光を略９
０度曲げて受光素子３１に入射させるようにしている。

【００６０】（第９の実施形態）図１８は本発明のさら
に別な実施形態による光トランシーバ６３を示す平面図
である。この光トランシーバ６３に用いられる光学素子
は、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上にＬ字
状に屈曲した受信側基板２２を重ね、受信側基板２２の
全体を受信用導光部２６としたものである。また、受信
側基板２２の両側面は空気クラッドと接した全反射面５
５となっている。しかして、光ファイバ２９から受信側
基板２２内に入射した光は、受信側基板２２の両側面で
全反射を繰り返しながら進み、受信側基板２２の傾斜し
た辺で進む方向を９０度曲げられた後、受光素子３１に
入射する。

【００６１】（第１０の実施形態）図１９は本発明のさ
らに別な実施形態による光トランシーバ６４を示す平面
図である。この光トランシーバ６４に用いられている光
学素子は、受信側基板２２に空洞６５、６６を開口する
ことによって図１８の実施形態における受信側基板２２
と同様な形状の受信用導光部２６を形成したものであ
る。

【００６２】（第１１の実施形態）図２０（ｂ）は投光
素子３０として半導体レーザー（ＬＤ）チップを用いた
様子を概略的に表している。半導体レーザーを用いる場
合には、その実装形態の関係から、通常はｐｎ接合面が
回路基板と平行となるように表面実装される。しかし、
ｐｎ接合面を水平にすると、半導体レーザーから出射さ
れるレーザー光は縦に長い楕円断面の光となる。このよ
うな縦に長い断面の光を図２０（ｂ）のように水平に置
かれた光学素子２１Ａの送信用導光部２８に入射させる
と、光ファイバ側結合端面から出射される光も縦に広が
った光となるので、この光が光ファイバ２９の端面で反
射したとき、受信用導光部２６内へ戻りやすくなり、ク
ロストークが発生する。

【００６３】そのため半導体レーザーのように断面が一
方に広がった光を出射する投光素子３０を用いる場合に
は、図２０（ａ）に示すように、投光素子３０から出射
される光の短軸方向が光学素子２１Ａの積層方向と平行
となるようにするのが望ましい。例えば、投光素子３０
として半導体レーザーを用いる場合には、半導体レーザ
ーのｐｎ接合面が光学素子２１Ａのクラッド層２３と直
交するように投光素子３０を相対的に回転させておくの
が望ましい。

【００６４】しかし、投光素子３０を図２０（ａ）のよ
うに縦にすれば、投光素子３０の実装が困難になる。ま
た、図４中に示されている光学素子２１Ａを用いて、投
光素子３０を横にして光学素子２１Ａを縦にすると、受
光素子３１を実装しづらくなる。そこで、図２１に示す
実施形態では、一方が厚みの薄い基板部分７１で他方が
厚みの大きな基板部分７２となった回路基板７０を用意
し、厚みの薄い基板部分７１に受光素子３１を表面実装
し、厚みの大きな基板部分７２にｐｎ接合面を水平にし
て投光素子３０を実装する。そして、受信用導光部２６
の端面と送信用導光部２８の端面が直交した面にあるよ
うな光学素子６９（例えば、図１３に示した光トランシ
ーバ５４等に用いられているような光学素子）を用意
し、光学素子６９を縦に立てて受信用導光部２６の端面
を受光素子３１に対向させ、送信用導光部２８の端面を
投光素子３０に対向させている。このような形態によれ
ば、投光素子３０から出た光の短軸方向を光学素子６９
の積層方向と平行にでき、しかも投光素子３０及び受光
素子３１を納まりよく実装することができる。

【００６５】（第１２の実施形態）図２２は本発明のさ
らに別な実施形態にかかる光トランシーバ７３を模式的
に表現した図である。この実施形態もクロストークを低
減させるようにしたものである。すなわち、この光トラ
ンシーバ７３にあっては、送信用導光部２８の投光素子
３０側端部を奧に行くほど広くなるように傾斜を施した
傾斜面７４とし、その奧では奧に行くほど（光ファイバ
側端面に近づくほど）狭くなるように緩やかな傾斜を施
した傾斜面７５としている。このような傾斜面７４を設
けていると、図２２に示すように傾斜面７４で反射され
た光はクラッド層２３と平行に近くなってＮＡ（開口
数）が小さくなるので、送信用導光部２８から出て光フ
ァイバ２９の端面で反射した光が受信用導光部２６へ戻
りにくくなり、クロストークを低減させることができ
る。なお、図２２では、送信用導光部２８の上面だけに
傾斜面７４を設けているが、下面にも設けてもよく、両
側面にも設けてもよい。

【００６６】（第１３の実施形態）図２３（ａ）は本発
明のさらに別な実施形態にかかる光学素子８１の端面
図、図２３（ｂ）は当該光学素子８１に用いられている
基板８２の斜視図である。この実施形態では、図２３
（ｂ）に示すように、基板８２の下面に直線状の溝８３
を成形し、基板８２の上面に湾曲した溝８４を成形し、
溝８３内に紫外線硬化樹脂等のコア材料を充填して送信
用導光部８５を形成し、溝８４内に紫外線硬化樹脂等の
コア材料を充填して受信用導光部８６を形成している。

【００６７】この光学素子８１にあっても、光ファイバ
側結合端面においては、送信用導光部８５と受信用導光
部８６は基板８２の薄肉部８７によって分離されている
ので、光トランシーバとして用いる場合にはクロストー
クを防止することができる。また、基板８２の表裏に送
信用導光部８５や受信用導光部８６を形成するだけでよ
いので、製造も容易に行える。

【００６８】（第１４の実施形態）図２４（ａ）（ｂ）
は本発明のさらに別な実施形態による光学素子９１の平
面図及び端面図である。この光学素子９１では、光ファ
イバ側結合端面において、受信用導光部２６と送信用導
光部２８を積層方向にずらしているので、クロストーク
を防止することができる。また、受信用導光部２６、送
信用導光部２８は横方向に滑らかに湾曲しているので、
効率を落とすことなく受信用導光部２６の端と送信用導
光部２８の端の距離を稼ぐことができる。

【００６９】図１に示したような構造では、Ｙ字状に分
岐しているのでクロストークが起きるが、図２４の光学
素子９１を用いた光トランシーバでは受信用導光部２６
と送信用導光部２８を分離することでクロストークを防
止している。また、図１のような構造では、屈曲部分の
角度を大きくできないので、投光素子と受光素子の間を
広げようとすれば、光トランシーバが大きくなり、ある
いは屈曲部分の角度を大きくすると効率が低下するが、
光学素子９１を用いたトランシーバでは、徐々に湾曲さ
せることで効率を低下させることなく受信用導光部２６
の端と送信用導光部２８の端との距離を広くとることが
可能になる。

【００７０】（第１５の実施形態）図２５は本発明のさ
らに別な実施形態であって、２芯／１芯変換器１０１を
表している。この２芯／１芯変換器１０１では、基板１
０２、クラッド層１０３、基板１０４を積層一体化して
あり、基板１０２の上面には導光部１０５が形成され、
基板１０４の下面には導光部１０６が形成されている。
この導光部１０５及び導光部１０６は同じ光学的特性を
有するものであって、光ファイバ２９を接続される側の
端面では、導光部１０５、１０６の端面はクラッド層１
０３を介して積層方向に対向している。また光ファイバ
２９と反対側の端面でも、導光部１０５、１０６の端面
にはそれぞれ光ファイバ１０７、１０８が結合されてい
る。しかして、光ファイバ２９から出射された光信号
は、導光部１０５及び１０６内に入射し、それぞれ導光
部１０５、１０６を伝播して光ファイバ１０７、１０８
内へ入射する。よって、このような２芯／１芯変換器１
０１によれば、光ファイバ２９の光信号を２つの同じ光
信号として光ファイバ１０７、１０８へ伝えることがで
きる。

【００７１】（第１６の実施形態）図２６は本発明のさ
らに別な実施形態による光学素子１０９の端面図であ
る。この光学素子１０９では、受信用導光部２６を形成
された受信側基板２２と送信用導光部２８を形成された
送信側基板２４とを、クラッド層（接着剤）を介するこ
となく貼り合わせ、光ファイバ側結合端面の近傍におい
ては受信用導光部２６の上面と送信用導光部２８の下面
とが直接密着している。ただし、送信用導光部２８の屈
折率は、受信用導光部２６の屈折率よりも大きくなって
いる。また、受信側基板２２及び送信側基板２４の屈折
率は、受信用導光部２６の屈折率よりも小さくなってい
る。

【００７２】光ファイバ２９側の端部では、受信用導光
部２６と送信用導光部２８が接触しているので、受信用
導光部２６から送信用導光部２８へは受信信号が漏れる
恐れはあるが、送信用導光部２８の方が屈折率が大きい
ので、送信用導光部２８から受信用導光部２６へ送信信
号が漏れるのは防止できる。従って、送信用導光部２８
の送信信号が受信用導光部２６へ漏れてクロストークが
起きるのを防止することができる。また、受信信号が受
信用導光部２６から送信用導光部２８へ漏れるのは、受
信信号の減衰になって効率が低下するが、この場合には
クロストークの問題は起きない。従って、受信用導光部
２６と送信用導光部２８を直接接触させる場合でも光学
素子１０９を光トランシーバとして用いたときのクロス
トークを防止することができる。

【００７３】なお、この実施形態のように、受信用導光
部２６と送信用導光部２８の端部が直接接触している場
合においても、基板２２Ａ又は２４Ａのない構造として
もよい。

【００７４】（第１７の実施形態）図２７（ａ）は本発
明のさらに別な実施形態による光学素子１１１の斜視図
である。この光学素子１１１にあっては、送信側基板２
４の上にクラッド層２３を介して受信用導光部（コア）
２６のみが形成されている。送信側基板２４は、基板２
４Ａに形成された直線状の溝２７にコア材料を充填させ
ることによって基板２４Ａ内にテーパーのついた送信用
導光部２８を形成したものである。受信用導光部２６は
基板表面に沿って曲線状に湾曲しており、光入射面で厚
みが厚く、光出射面に向けて次第に厚みが薄くなるよう
にテーパーを施されている。受信用導光部２６の光入射
面は、送信用導光部２８の出射端面と基板に垂直な方向
で対向しており、受信用導光部２６の光出射面は、送信
用導光部２８の入射端面が位置している基板２４Ａの辺
とは異なる辺に位置している。

【００７５】受信用導光部２６の端面と送信用導光部２
８の端面が基板に垂直な方向で対向している基板端面で
は、図２７（ｂ）に示すように、受信用導光部２６の基
板に垂直な方向の中心軸ｃ１は、送信用導光部２８の基
板に垂直な方向の中心軸ｃ２とほぼ一致するように配置
されており、かつ、光ファイバ２９の端面も、その基板
に垂直な方向の中心軸ｃ３が受信用導光部２６及び送信
用導光部２８の中心軸ｃ１、ｃ２とほぼ一致するように
接続されている。図２７（ｂ）では、ｃ１とｃ２、ｃ３
はほぼ一致しているが、受信用導光路２６の光ファイバ
２９に結合する光入射面（端面）の面積が光ファイバ２
９の端面の面積より十分大きく、光ファイバ２９の端面
が受信用導光部２６の光入射面からはみ出なければ、ｃ
１はｃ２、ｃ３からずれていても差し支えない。

【００７６】この光学素子１１１にあっては、受信用導
光部２６は、下面を除けば空気がクラッド層となってい
るので、受信用導光部２６における光の伝搬損失を小さ
くしながら受信用導光部２６を大きく曲げることができ
る。

【００７７】（第１８の実施形態）図２８は本発明のさ
らに別な実施形態による光学素子１１２の斜視図であ
る。この光学素子１１２にあっては、送信用導光部２８
を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラッド層２３を
介して受信側基板２２が積層されている。受信側基板２
２は、基板表面に沿って曲線状に湾曲した受信用導光部
２６と、空隙１１４を隔てて受信用導光部２６の内周側
及び外周側に配設されたランナー部１１３（成形時の樹
脂の通り道）とから構成されている。受信用導光部２６
の一方端面は、送信用導光部２８の一方端面と基板に垂
直な方向で対向しており、受信用導光部２６の他方端面
は、送信用導光部２８の他方端面が位置している基板２
４Ａの辺とは異なる辺に位置している。

【００７８】受信用導光部２６及びランナー部１１３
（受信側基板２２）は、コア材料を用いて射出成形によ
り一体に成形されたものであり、送信側基板２４の上に
貼り付けられる前（成形時）には、空隙１１４を介した
受信用導光部２６とランド部１１３は、図外のランナー
部分によってつながっている。この受信用導光部２６及
びランナー部１１３は、送信側基板２４の上に接着され
た後、送信側基板２４の不要部分と共に図外のランナー
部分を裁断され、受信用導光部２６とランナー部１１３
とを分離されている。

【００７９】この光学素子１１２でも、受信用導光部２
６は、下面を除けば空気がクラッド層となっているの
で、受信用導光部２６における光の伝搬損失を小さくし
ながら受信用導光部２６を大きく曲げることができる。
しかも、受信用導光部２６及びランナー部１１３を送信
側基板２４の上に貼り付ける前には、微小な受信用導光
部２６をランナー部１１３と共に大きな部品として扱う
ことができるので、光学素子１１２の生産性を向上させ
ることができる。また、ランナー部１１３をそのまま送
信側基板２４の上に残すようにしているので、不要なラ
ンナー部１１３を除去する工程を割愛することができ、
光学素子１１２のコストダウンを図ることができる。

【００８０】なお、図１７及び図１９の実施形態も、ラ
ンナー部を基板上に残した実施形態といえる。

【００８１】図２９は上記光学素子１１２を用いた光ト
ランシーバ１１５を示す斜視図である。この光トランシ
ーバ１１５にあっては、光ファイバ接合側端面におい
て、受信用導光部２６及び送信用導光部２８の重なり合
っている端面に光ファイバ２９の端面を接合し、受信用
導光部２６の他方端面に対向させて受光素子３１を配設
し、送信用導光部２８の他方端面に対向させて投光素子
３０を配設している。

【００８２】（第１９の実施形態）図３０は本発明のさ
らに別な実施形態による光学素子１１６の斜視図であ
る。この光学素子１１６にあっては、送信用導光部２８
を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラッド層２３を
介して受信用導光部２６（受信側基板２２）を積層して
いる。受信用導光部２６は、コア材料により板状に形成
されており、平面視では直交する直線状の２辺（光入射
面１１７、光出射面１１８）と曲面（光反射面１１９）
によって囲まれたプリズム状となっている。さらに、受
信用導光部２６はくさび状に形成されており、受光信号
の入射面（光入射面１１７）で厚みが大きく、受光信号
の入射面に対向する面に向かうに従って次第に厚みが薄
くなっている。

【００８３】図３１は上記光学素子１１６を用いた光ト
ランシーバ１２０を示す斜視図である。この光トランシ
ーバ１２０にあっては、送信用導光部２８の入射端面
（面積の大きな側の端面）に対向させて投光素子３０を
配設し、受信用導光部２６の光出射面１１８に対向させ
て受光素子３１を配設している。

【００８４】しかして、この光トランシーバ１２０にあ
っては、図３１に示すように、投光素子３０から出射さ
れた光は、送信用導光部２８を伝搬して送信用導光部２
８の出射端面から光ファイバ２９に入射し、光ファイバ
２９に結合される。逆に、光ファイバ２９を伝搬してき
て光ファイバ２９の端面から出射された光は、光入射面
１１７から受信用導光部２６内に入り、板状をした受信
用導光部２６の上面と下面との間で全反射を繰り返しな
がら受信用導光部２６内を伝搬する。この途中で光が光
反射面１１９に当たると、光反射面１１９に入射した光
は光反射面１１９で全反射されて光の伝搬方向を約９０
°曲げられ、側面の光出射面１１８から外部へ出射して
受光素子３１により受光される。

【００８５】また、送信用導光部２８の出射端面と受信
用導光部２６の光入射面１１７とが重なり合っている領
域では、図３２に示すように、送信用導光部２８の出射
端面の、基板に垂直な中心線ｃ２と光ファイバ２９の端
面の、基板に垂直な中心線ｃ３とがほぼ一致するように
して光ファイバ２９の端面が光学素子１１６に接続され
ている。この光学素子１１６では、受信用導光部２６の
光入射面が基板２４Ａのほぼ全幅にわたっているので、
前記のように送信用導光部２８の出射端面における中心
軸ｃ２と光ファイバ２９の端面における中心軸ｃ３とを
一致させておけばよく、受信用導光部２６の中心軸ｃ１
にはあまり注意を払う必要が無く、図３２のように受信
用導光部２６の中心軸ｃ１は、送信用導光部２８の出射
端面の中心軸ｃ２及び光ファイバ２９の端面の中心軸ｃ
３から外れていてもよい。よって、光ファイバ２９及び
送信用導光部２８の位置が、受信用導光部２６の中心に
限定されなくなり、光ファイバ２９及び送信用導光部２
８の位置を受光素子３１に対応する位置に合わせ易くな
り、製造上の管理条件が緩和される。

【００８６】（第２０の実施形態）図３３は本発明のさ
らに別な実施形態による光学素子１２２の斜視図であ
る。この光学素子１２２にあっては、直線状をした送信
用導光部２８を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラ
ッド層２３を介して二股以上に分岐した例えばＹ形の受
信用導光部２６を積層し、送信用導光部２８の出射端面
と受信用導光部２６の分岐していない光入射面とを基板
に垂直な方向で対向させたものである。すなわち、受信
用導光部２６は下面を除いて空気クラッドとなってい
る。

【００８７】このような光学素子１２２では、送信用導
光部２８の入射端面に投光素子３０を配設し、受信用導
光部２６の分岐した光出射面に対向させて複数個の受光
素子を配設し、送信用導光部２８と受信用導光部２６の
積層された端面に対向させて光ファイバを接続させるこ
とにより、光トランシーバとして用いることができる。
しかして、投光素子３０から出射された送信信号は送信
用導光部２８を通って光ファイバに入り、逆に、光ファ
イバから出射された受光信号は受信用導光部２６に入
り、受信用導光部２６内で分岐して各受光素子により受
光される。

【００８８】（第２１の実施形態）図３４は本発明のさ
らに別な実施形態による光学素子１２３を示す断面図で
ある。この光学素子１２３にあっては、受信側基板２２
の上に送信側基板２４を積層してあり、少なくとも受信
用導光部２６又は送信用導光部２８に対応する箇所にお
いて送信側基板２４の下面に凹部１２４を形成し、この
凹部１２４によって空気クラッド層（分離層）１２５を
設けている。したがって、空気クラッド層１２５によっ
て受信用導光部２６と送信用導光部２８間を分離して光
の漏れを防止でき、光トランシーバなどとして用いた場
合には、クロストークを防止することができる。

【００８９】（第２２の実施形態）図３５（ａ）（ｂ）
は本発明のさらに別な実施形態であって、光ピックアッ
プのホログラムユニット１２６を示す断面図及びカバー
ガラスを除いた状態の平面図である。このホログラムユ
ニット１２６にあっては、リードフレーム１２７、１２
８を挿通されたベース１２９の上に支持台１３０を設
け、支持台１３０の上に例えば図３０のような光学素子
１１６を、受信用導光部２６の光入射面を上にして取り
付けている。また、リードフレーム１２７に実装した受
光素子３１を受信用導光部２６の光出射面に対向させ、
リードフレーム１２８に実装した投光素子３０を送信用
導光部２８の端面に対向させている。さらに、光学素子
１１６、投光素子３０及び受光素子３１は、開口にカバ
ーガラス１３１を貼ったキャンケース１３２で覆われ、
キャンケース１３２とベース１２９との間に封止されて
いる。しかして、このホログラムユニット１２６によれ
ば、投光素子３０から出射された光を送信用導光部２８
を通じてホログラムユニット１２６から出射させること
ができ、またホログラムユニット１２６に戻ってきた光
を受信用導光部２６で捉えて受光素子３１で受光させる
ことができる。

【００９０】（第２３の実施形態）図３６は本発明のさ
らに別な実施形態による光トランシーバ１３３の断面図
である。この光トランシーバ１３３では、ケース１３４
内に図３０のような光学素子１１６を設置してあり、光
学素子１１６の送信用導光部２８の端面に対向させるよ
うにしてキャンパッケージタイプの投光素子３０を実装
し、受信用導光部２６の受光面に対向させて受光素子３
１を実装している。また、光ファイバ２９の被覆を剥が
して露出させたファイバ芯線１３５をケース１３４のス
リーブ１３６に挿通させてファイバ芯線１３５の端面を
受信用導光部２６及び送信用導光部２８の端面に結合さ
せている。しかして、この光トランシーバ１３３によっ
ても、内部の投光素子３０及び受光素子３１を光学素子
１１６を介して光ファイバ２９に結合させることができ
る。

【００９１】（第２４の実施形態）図３７は本発明にか
かる光学素子２１Ａを用いたコネクタ１３７の斜視図、
図３８はその断面図である。ここに示したコネクタ１３
７にあっては、例えば第１の実施形態で説明したような
光学素子２１Ａを用いている。すなわち、光学素子２１
Ａ内の送信用導光路２８は、テーパー状に形成されてお
り、送信用導光路２８の面積が小さな側の端面と受信用
導光路２６の一方端面とがクラッド層２３を介して積層
方向で重ね合わせられている。この送信用導光路２８と
受信用導光路２６が重ね合わせられた側において、光学
素子２１Ａには１本のファイバ伝送線１３８が接続され
ている。ファイバ伝送線１３８は、プラスチック製の光
ファイバ１３９を被覆１４２により覆ったものであり、
被覆１４２を剥がして露出させた光ファイバ１３９の先
端面が送信用導光路２８及び受信用導光路２６の端面に
突き合わせられている。

【００９２】また、送信用導光路２８の面積が大きな側
の端面には、当該端面よりも断面積が小さな光ファイバ
１４０の端面が接続され、受信用導光路２６の他方端面
には、当該端面よりも断面積が大きな光ファイバ１４１
の端面が接続されている。光ファイバ１４０及び１４１
の外周面は、スリーブ材１４３によって被覆されてお
り、光ファイバ１４０及び１４１の端面はスリーブ材１
４３から露出している。また、スリーブ材１４３には凹
部１４４が設けられており、光学素子２１Ａの端部を当
該凹部１４４にはめ込むことによってスリーブ材１４
３、ひいては光ファイバ１４０及び１４１の端部を光学
素子２１Ａに対して位置決めしている。

【００９３】さらに、光学素子２１Ａ、ファイバ伝送線
１３８の先端部、スリーブ材１４３の一部は樹脂被覆部
１４５によって覆われており、樹脂被覆部１４５の先端
面からはスリーブ材１４３の先端部が突出し、その先端
には光ファイバ１４０及び１４１の端面が露出してい
る。また、樹脂被覆部１４５の先端部には、対応するコ
ネクタと機械的に嵌合させるための嵌合部１４６が設け
られている。

【００９４】図３９は上記コネクタ１３７を１芯のファ
イバ伝送線１３８の両端に設けた接続コード（ケーブ
ル）１４７を表わしている。この接続コード１４７は、
２つの個別の機器に設けられた光トランシーバ１４８、
１４９間を接続するために用いられており、一方のコネ
クタ１３７（Ａ）を光トランシーバ１４８（もしくは、
光トランシーバ１４８が設けられている機器）に設けら
れたコネクタ（図示せず）に接続し、他方のコネクタ１
３７（Ｂ）を光トランシーバ１４９に設けられたコネク
タ（図示せず）に接続している。しかして、光トランシ
ーバ１４８の投光素子１５０から送信された光信号はコ
ネクタ１３７（Ａ）によってファイバ伝送線１３８に結
合され、ファイバ伝送線１３８内を伝搬してコネクタ１
３７（Ｂ）に達し、コネクタ１３７（Ｂ）から光トラン
シーバ１４９の受光素子１５３に受光される。逆に、光
トランシーバ１４９の投光素子１５２から送信された光
信号はコネクタ１３７（Ｂ）によってファイバ伝送線１
３８に結合され、ファイバ伝送線１３８内を伝搬してコ
ネクタ１３７（Ａ）に達し、コネクタ１３７（Ａ）から
光トランシーバ１４８の受光素子１５１に受光される。

【００９５】従来のコネクタ１５４にあっては、図４０
（ｂ）に示すように、２本のファイバ伝送線１５５の被
覆を剥がして光ファイバ１５６の先端を露出させ、両光
ファイバ１５６の先端部をスリーブ材１５７で覆い、さ
らに樹脂被覆部１５８で覆っている。そして、図４０
（ａ）に示すように、このコネクタ１５４を２本のファ
イバ伝送線１５５の両端に設けた２芯の接続コード１５
９で光トランシーバ１４８、１４９間を接続している。
すなわち、一方のファイバ伝送線１５５で光トランシー
バ１４８の投光素子１５０と光トランシーバ１４９の受
光素子１５３を直接に接続し、他方のファイバ伝送線１
５５で光トランシーバ１４９の投光素子１５２と光トラ
ンシーバ１４８の受光素子１５１を直接に接続してい
る。

【００９６】従って、投光素子と受光素子を有する光ト
ランシーバ１４８、１４９どうしを接続する場合、従来
の方法では、２芯の接続コード１５９を必要とするのに
対し、本発明のコネクタ１３７を用いれば、１芯のファ
イバ伝送線１３８によって接続することができるので、
接続コード１４７のコストを安価にすることができる。
また、不要時に巻き取って保管しておく場合でも嵩張ら
ない。

【００９７】なお、上記光トランシーバ１４８、１４９
において、投光素子及び受光素子とコネクタとの間が２
本の光ファイバによりそれぞれ結ばれている場合には、
このコネクタ１３７は２芯／１芯変換アダプタにもなっ
ている。

【００９８】図４１は、１芯のファイバ伝送線１３８の
一端に上記のようなコネクタ１３７を設け、他端に光ト
ランシーバ１６１（例えば、図４に示したような光トラ
ンシーバ）を設けた接続コード１６０を示している。こ
のような構成にすれば、ファイバ伝送線１３８の一方で
コネクタ１３７が不要となり、コストをより安価にでき
る。しかも、一方のコネクタ１３７を光トランシーバ１
４９に接続することにより、光トランシーバ１６１の投
光素子１６２及び受光素子１６３と光トランシーバ１４
９の受光素子１５３及び投光素子１５２との間で双方向
通信を行なうことができ、また、コネクタ１３７を光ト
ランシーバ１４９から外すことによって光トランシーバ
１６１、１４９どうしを切り離すこともできる。

【００９９】（第２５の実施形態）図４２は２芯の接続
コード１５９を１芯の接続コードにつなぐための２芯／
１芯変換アダプタ１６４を一端に設けた１芯の接続コー
ド１６５を示している。２芯接続コード１５９の端に設
けられているコネクタ１５４は、図４０（ｂ）に示した
ものと同じものである。１芯接続コード１６５の端に設
けられている２芯／１芯変換アダプタ１６４は、図３８
に示したコネクタとほぼ同様な構造を有しているが、コ
ネクタ１５４と接続するため、コネクタ１５４の先端部
を挿入させるための凹部１６６と光ファイバ１５６の先
端を挿入させるための孔１６７を備えており、コネクタ
１５４を凹部１６６に挿入してコネクタ１５４と２芯／
１芯変換アダプタ１６４とを接続したときにコネクタ１
５４の光ファイバ１５６の先端面と２芯／１芯変換アダ
プタ１６４の光ファイバ１４０、１４１の先端面とが突
き合わされるようになっている。

【０１００】よって、このような２芯／１芯変換アダプ
タ１６４を用いることにより、２芯の接続コード１５９
を１芯の接続コード１６５に変換して、１芯の接続コー
ド１６５によって光信号を双方向通信させることができ
る。

【０１０１】なお、上記コネクタや２芯／１芯変換アダ
プタにおいては、光ファイバ１４０、１４１は無くても
よい。コネクタや２芯／１芯変換アダプタに光ファイバ
１４０、１４１の代わりに投光素子や受光素子を配置し
てもよく、あるいは、光ファイバ１４０、１４１の代わ
りに相手側コネクタ等の光ファイバが光導波回路の端面
に突き合わされるようにしてもよい。

【０１０２】

【発明の効果】本発明の光学素子によれば、光利用効率
を損ねることなく、異なる導光部間における信号の干渉
を防止することができる。特に、光トランシーバの場合
には、クロストークを防止することができる。しかも、
積層構造とすることで構造を簡単にし、製造工程を簡略
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光トランシーバの構造を示す斜視図であ
る。

【図２】同上の光トランシーバの作用説明図である。

【図３】従来の別な光トランシーバの構造を示す概略図
である。

【図４】本発明の一実施形態による光トランシーバの使
用状態を示す斜視図である。

【図５】同上の光トランシーバに用いられている光学素
子の分解斜視図である。

【図６】（ａ）は同上の光トランシーバの投受光側端面
を示す図、（ｂ）は光ファイバ結合側端面を示す図であ
る。

【図７】（ａ）は光ファイバ側結合端面における受信用
導光部と送信用導光部の配置を示す図、（ｂ）は受信用
導光部と送信用導光部の配置を説明するための比較図、
（ｃ）は埋め込み型の光トランシーバにおける受信用導
光部と送信用導光部の配置を示す図である。

【図８】図７（ａ）とは別な状況における受信用導光部
の端面と、送信用導光部の端面と、光ファイバの端面と
の位置関係を説明する図である。

【図９】図４の光トランシーバの製造方法を説明する概
略図である。

【図１０】本発明の別な実施形態による光トランシーバ
を示す斜視図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す斜視図である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す断面図である。

【図１３】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す斜視図及び水平断面図である。

【図１４】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図１５】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図１６】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図１７】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図１９】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバを示す平面図である。

【図２０】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態であっ
て、投光素子から出射される光のビーム形状とその向き
を表している。（ｂ）は比較のための説明図である。

【図２１】図２０（ａ）のような配置を実現するのに好
適な実装形態を示す図である。

【図２２】本発明のさらに別な実施形態にかかる光トラ
ンシーバを模式的に表現した図である。

【図２３】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態にかか
る光学素子の端面図、（ｂ）は当該光学素子に用いられ
ている基板の斜視図である。

【図２４】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態
による光学素子の平面図及び端面図である。

【図２５】（ａ）（ｂ）本発明のさらに別な実施形態で
あって、２芯／１芯変換器を表わした平面図及び概略断
面図である。

【図２６】本発明のさらに別な実施形態による光学素子
の端面図である。

【図２７】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態
による光学素子の斜視図及び正面図である。

【図２８】本発明のさらに別な実施形態による光学素子
の斜視図である。

【図２９】同上の光学素子を用いた光トランシーバを示
す斜視図である。

【図３０】本発明のさらに別な実施形態による光学素子
の斜視図である。

【図３１】同上の光学素子を用いた光トランシーバを示
す斜視図である。

【図３２】同上の光トランシーバにおける受信用導光部
の端面と、送信用導光部の端面と、光ファイバの端面と
の位置関係を説明する図である。

【図３３】本発明のさらに別な実施形態による光学素子
の斜視図である。

【図３４】本発明のさらに別な実施形態による光学素子
を示す断面図である。

【図３５】本発明のさらに別な実施形態であって、
（ａ）は光ピックアップのホログラムユニットを示す断
面図、（ｂ）はカバーガラスを除いた状態の平面図であ
る。

【図３６】本発明のさらに別な実施形態による光トラン
シーバの断面図である。

【図３７】本発明にかかる光学素子を用いたコネクタの
斜視図である。

【図３８】同上のコネクタの拡大断面図である。

【図３９】同上のコネクタを両端に備えた１芯の接続コ
ードにより２つの機器の光トランシーバ間をつないだ様
子を示す説明図である。

【図４０】（ａ）は２つの機器の光トランシーバ間をつ
なぐ従来の２芯接続コードの構成を示す概略図、（ｂ）
は従来の接続コードに用いられているコネクタの断面図
である。

【図４１】一端に光トランシーバを備え、他端にコネク
タを備えた１芯の接続コードを示す概略図である。

【図４２】２芯／１芯変換アダプタを一端に備えた１芯
接続コードを示す断面図である。

【符号の説明】

２１ 光トランシーバ ２２ 受信側基板 ２３ クラッド層 ２４ 送信側基板 ２５ 溝 ２６ 受信用導光部 ２７ 溝 ２８ 送信用導光部 ２９ 光ファイバ ３０ 投光素子 ３１ 受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 速美 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 KA13 LA09 LA12 MA05 MA07 QA05 RA08 TA01 TA11 5F041 AA42 EE01 EE23 EE25 FF14 5F073 AB25 AB28 BA01 EA27 FA07 FA16 FA30 5F088 BA16 BB01 EA09 JA14

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板に第１の導光部が形成され、
   第２の基板に第２の導光部が形成され、前記第１の導光
   部と前記第２の導光部が互いに光学的に分離された状態
   で前記第１の基板と第２の基板とが積層一体化され、前
   記第１の導光部の端部と前記第２の導光部の端部とが第
   １又は第２の基板に垂直な方向で対向させられているこ
   とを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 前記第１の基板の一方主面と前記第２の
   基板の一方主面との間に分離層を挟み込むことにより、
   前記第１の導光部と前記第２の導光部を互いに光学的に
   分離させていることを特徴とする、請求項１に記載の光
   学素子。
3. 【請求項３】 前記分離層は空気層であることを特徴と
   する、請求項２に記載の光学素子。
4. 【請求項４】 第１の基板の一方主面に設けた溝にコア
   材料を充填して第１の導光部が形成され、第２の基板の
   一方主面に設けた溝にコア材料を充填して第２の導光部
   が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の
   光学素子。
5. 【請求項５】 前記第１の導光部の端部と前記第２の導
   光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向
   させられている光ファイバ結合端面において、第１の導
   光部又は第２の導光部の、前記基板に垂直な方向の中心
   軸と、光ファイバの、前記基板に垂直な方向の中心軸と
   がほぼ一致していることを特徴とする、請求項１に記載
   の光学素子。
6. 【請求項６】 前記第１の導光部の端部と前記第２の導
   光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向
   させられている光ファイバ結合端面において、第１の導
   光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、第２の導光
   部の、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致して
   いることを特徴とする、請求項５に記載の光学素子。
7. 【請求項７】 前記第１の導光部は送信用導光部であ
   り、前記第２の導光部は受信用導光部であることを特徴
   とする、請求項１に記載の光学素子。
8. 【請求項８】 前記受信用導光部又は前記送信用導光部
   の少なくとも一部に、空気をクラッド層とする領域を設
   けたことを特徴とする、請求項７に記載の光学素子。
9. 【請求項９】 光束断面の短軸方向が、前記第１の基板
   と前記第２の基板との接合面に垂直な方向を向くように
   して、前記送信用導光部の投光素子結合端面に光を結合
   させたことを特徴とする、請求項７に記載の光学素子。
10. 【請求項１０】 基板に設けた溝の内部に第１の導光部
    が形成され、前記基板の表面に第２の導光部が積層され
    たことを特徴とする光学素子。
11. 【請求項１１】 前記第２の導光部はプリズムによって
    構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の
    光学素子。
12. 【請求項１２】 第１の基板に送信用導光部が形成さ
    れ、第２の基板に前記送信用導光部よりも屈折率の小さ
    な受信用導光部が形成され、少なくとも前記送信用導光
    部の端部と前記受信用導光部の端部とが接触するように
    して前記第１の導光部と前記第２の導光部が互いに積層
    一体化されていることを特徴とする光学素子。
13. 【請求項１３】 基板の一方主面に設けた溝にコア材料
    を充填して第１の導光部が形成され、当該基板の他方主
    面に設けた溝にコア材料を充填して第２の導光部が形成
    され、第１の導光部の端部と第２の導光部の端部とが当
    該基板に垂直な方向で対向させられていることを特徴と
    する光学素子。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３に記載した光学素
    子と、前記第１の導光部の端面に対向させて配置された
    投光素子と、前記第２の導光部の端面に対向させて配置
    された受光素子とを備えたことを特徴とする光トランシ
    ーバ。
15. 【請求項１５】 前記第１の導光部の端部と前記第２の
    端部とが基板垂直方向で対向させられた請求項１ないし
    １３に記載の光学素子を備え、 前記第１の導光部の端部と前記第２の導光部の端部が重
    ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に光ファ
    イバを接続させたことを特徴とするコネクタ。
16. 【請求項１６】 前記第１の導光部の端部と前記第２の
    端部とが基板垂直方向で対向させられた請求項１ないし
    １３に記載の光学素子を備え、 前記送信用導光路の端部と前記受信用導光路の端部が重
    ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に第１の
    光ファイバを接続され、前記送信用導波路の他方端部に
    対向させて第２の光ファイバを接続され、前記受信用導
    波路の他方端部に対向させて第３の光ファイバを接続さ
    れ、少なくとも前記光学素子を封止した被覆部に２芯接
    続コードとの接続部を設けたことを特徴とする２芯／１
    芯変換アダプタ。