JP2003060299A

JP2003060299A - 光出力素子・光出力素子アレイおよびレンズ素子・レンズ素子アレイ

Info

Publication number: JP2003060299A
Application number: JP2001213278A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 高橋　　彰
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ＶＣＳＥＬから放射されるレーザ光束の光強度
を容易かつ確実に検出する。【解決手段】ＶＣＳＥＬ２１と、透明な板状で、正のパ
ワーの主レンズ部１１０を持ち、ＶＣＳＥＬから放射さ
れる発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸを含む必
要な光束部分ＬＰを主レンズ部１１０に入射される単一
のレンズ素子と、レンズ素子の射出側の面に一体化さ
れ、主レンズ部１１０外に入射する周辺レーザ光束の、
少なくとも一部をＶＣＳＥＬ２１側に反射させる１以上
の反射手段１２０と、レンズ素子と一体化され、反射手
段により反射されてレンズ素子からＶＣＳＥＬ側へ射出
する周辺レーザ光束部分を集束させる１以上の集光手段
１３０と、この集光手段により集束する周辺レーザ光束
部分をモニタ光ＬＭとして受光して電気信号に変換する
モニタ用の１以上の受光素子２２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光出力素子・光
出力素子アレイおよび光出力素子用のレンズ素子・光出
力素子アレイ用のレンズ素子アレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＣＳＥＬ（vertical cavity surface
emitting laser）は、放射するレーザ光束の断面形状が
円形状に近く、高い光密度を有し、単一モードで作動す
る特性を有するところから、光ピックアップの如き光学
装置や、光ファイバ通信等の光源としての使用が意図さ
れている。

【０００３】ＶＣＳＥＬにおいても、温度変動やＶＣＳ
ＥＬ自体の経時的な特性劣化による放出レーザ光束の強
度変動がある。このため、ＶＣＳＥＬから放射されるレ
ーザ光束の強度を安定させるため、放射レーザ光束の強
度をモニタする必要がある。

【０００４】通常の半導体レーザは、背面放出レーザ光
束の強度を検出するモニタ方式が可能であるが、ＶＣＳ
ＥＬはその構造上「背面放出がない」ので、このような
モニタ方式を利用できない。

【０００５】それで、ＶＣＳＥＬでは「正面側に放射さ
れるレーザ光束の一部」を受光してモニタを行うように
している。このようなモニタ方式として特開平９−１９
８７０７号公報、特開平１０−５１０６７号公報に記載
されたものが知られている。

【０００６】これら公報に記載されたモニタ方式では、
ＶＣＳＥＬの正面側に放射されるレーザ光束の一部をＶ
ＣＳＥＬのパッケージの射出窓で反射させ、パッケージ
内に配置した受光部で受光することにより、レーザ光束
の強度を検出している。

【０００７】これらのモニタ方式のように、ＶＣＳＥＬ
から放射されるレーザ光束を射出窓で反射させて受光部
に導くと「ＶＣＳＥＬから受光部に至る光路長」が長く
なるが、ＶＣＳＥＬから放射されるレーザ光束は発散性
であるので、受光部に到達する光エネルギ密度が小さく
なりやすい。このような低エネルギ密度のレーザ光束の
強度を検出しようとすると、受光部の面積を大きくする
か、受光部の感度を高める必要がある。

【０００８】受光部自体もパッケージ内に配置されるこ
とを考えると、受光部の大面積化はパッケージの大型化
を招くし、受光部の高感度化はコストの上昇を招来す
る。また、上記各公報に記載されたモニタ方式を用いる
場合、ＶＣＳＥＬをアレイ化するとＶＣＳＥＬ間の光学
的なクロストークを生じやすい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ＶＣＳＥ
Ｌから放射されるレーザ光束の光強度を容易かつ確実に
検出できる新規な光出力素子および光出力素子アレイ、
ＶＣＳＥＬをアレイ化した場合に光学的なクロストーク
の生じ難い新規な光出力素子および光出力素子アレイの
実現、また、これら光出力素子・光出力素子アレイ用の
新規なレンズ素子およびレンズ素子アレイの実現を課題
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光出力素
子は、単一のＶＣＳＥＬと、単一のレンズ素子と、１以
上の反射手段と、１以上の集光手段と、１以上の受光素
子を有する。「ＶＣＳＥＬ」は、発散性のレーザ光束を
放射する。この発散性のレーザ光束において、光束の中
心となる光線（ＶＣＳＥＬの発光面に直交する光線）を
「光軸光線」と呼ぶ。

【００１１】「レンズ素子」は、透明な板状で、正のパ
ワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳＥＬから放射される発
散性のレーザ光束のうち、光軸光線を含む必要な光束部
分を主レンズ部に入射される。ここに「光軸光線を含む
必要な光束部分」は、光出力素子におけるＶＣＳＥＬの
設計上の発光状態において「必要とされる光出力の確保
に必要な光束部分」を言う。

【００１２】「反射手段」は、レンズ素子の射出側の面
に一体化され、主レンズ部外に入射する周辺レーザ光束
の、少なくとも一部をＶＣＳＥＬ側に反射させる。ここ
に「周辺レーザ光束」は、ＶＣＳＥＬから放射される発
散性の光束のうち、主レンズ部のレンズ口径外へ入射す
るレーザ光束部分を言う。

【００１３】「集光手段」は、レンズ素子と一体化さ
れ、反射手段により反射されてレンズ素子からＶＣＳＥ
Ｌ側へ射出する周辺レーザ光束部分を集束させる手段で
ある。即ち、各集光手段により集光されるのは、周辺レ
ーザ光束部分、即ち「周辺レーザ光束の少なくとも一
部」である。

【００１４】「受光素子」は、集光手段により集束する
周辺レーザ光束部分をモニタ光として受光して電気信号
に変換する。

【００１５】上記反射手段、集光手段、受光素子は何れ
も１以上である。反射手段の数をａ個、集光手段の数を
ｂ個、受光手段の数をｃ個とすると、ａ＝ｂ＝ｃ＝１と
することもできるし、ａ＝ｂ＝ｃ＝ｎ（≧２）とするこ
ともできる。また、ａ≠ｂ＝ｃとすることもできる。

【００１６】主レンズ部は、上記の如く「光軸光線を含
む必要な光束部分を入射される」部分で、正のパワーを
持つが、そのレンズ面は、レンズ素子の、射出側および
／または入射側の面に形成することができる（請求項
２）。

【００１７】即ち、主レンズ部は、レンズ素子の射出側
または入射側に形成された１面のレンズ面で構成するこ
ともできるし、射出側と入射側に各々形成された２面の
レンズ面で構成することもできる。

【００１８】主レンズ部は正のパワーをもつから、射出
側もしくは入射側に形成された１面のレンズ面で主レン
ズ部を構成するのであれば、このレンズ面は凸面となる
が、射出側および入射側に形成された２面のレンズ面で
主レンズ部を構成するのであれば、これら２枚のレンズ
面は「合成的に正のパワーを実現でき」ればよく、２面
とも凸面とすることもできるし、一方を凸面、他方を凹
面（メニスカス状）とすることもできる。

【００１９】また、主レンズ部のパワーは正であるか
ら、主レンズ部はＶＣＳＥＬから放射される発散性のレ
ーザ光束を「集束させる」光学作用を及ぼすが、集束作
用の程度は、光出力素子の使用目的に応じて設定され
る。従って、上記使用目的に応じ、ＶＣＳＥＬから入射
される光束の発散性を弱めて「弱い発散性の光束」にす
ることもできるし、入射される光束を「集束性の光束」
にすることもでき、「平行光束」とすることもできる。

【００２０】集光手段はこれを「レンズ素子と別体に形
成」し、接着等によりレンズ素子に一体化させても良い
が、レンズ素子と一体に形成しても良い。例えば、集光
手段を、レンズ素子における入射側の面に「正レンズ
面」として形成することができる(請求項３)。

【００２１】反射手段も、レンズ素子と別体に形成した
ものを、接着等によりレンズ素子と一体化させても良い
が、反射手段を、レンズ素子の射出側の面に「反射膜も
しくは反射型グレーティング」として形成することがで
きる(請求項４)。

【００２２】上記請求項１または２または３または４記
載の光出力素子の反射手段は「集光手段を兼ねる」こと
ができる(請求項５)。例えば、反射手段を「レンズ素子
の射出側の面に形成された凸曲面とこの凸曲面に形成さ
れた反射膜」とで構成することができる(請求項６)。こ
の場合「射出側の面に形成された凸曲面とこの凸曲面に
形成された反射膜」は、周辺レーザ光束部に対して凹面
鏡として作用し、周辺レーザ光束部を入射面側へ反射す
ると共に反射光束を集束させる。

【００２３】また、反射手段を「レンズ素子の射出側の
面に形成された、集光機能を持つ反射型グレーティン
グ」とすることができる（請求項７）。このような反射
型グレーティングは、フォトリソグラフィと非等方性の
エッチングとを利用して、形成（フォトリソグラフィに
より、フォトレジストにグレーティング形状を形成し、
この形状をエッチングにより石英ガラス等の透明板に転
写する）できる。

【００２４】上記請求項１〜７の任意の１に記載の光出
力素子は、ｎ（≧２）個の反射手段とｎ個の集光手段と
ｎ個の受光素子とを有することができる(請求項８)。こ
の場合において「ＶＣＳＥＬの光軸光線をレンズ素子の
主レンズ部の光軸と合致させ、ｎ個の受光素子および各
受光素子に対応する反射手段・集光手段を、上記光軸を
対称軸として回転対称に配する」ことができる(請求項
９)。

【００２５】上記請求項１〜９の任意の１に記載の光出
力素子において、ＶＣＳＥＬと各受光素子とは「支持基
板の略同一平面上」に配置することができる(請求項１
０)。

【００２６】上記請求項９記載の光出力素子において
は、ＶＣＳＥＬと各受光素子を支持する支持基板が段差
形状を有するようにし、ＶＣＳＥＬを上記段差の底部に
設け、各受光素子を上記段差の上部に設けるとともに、
レンズ素子を上記請求項５または６または７記載のもの
とし、反射手段を兼ねる集光手段による周辺レーザ光束
部分の集光位置をレンズ素子の略入射側面位置に設定す
ることができる（請求項１１）。

【００２７】このようにすると、受光素子をレンズ素子
と密着させることができるため、光出力素子のコンパク
ト化が可能となり、また、レンズ素子と受光素子との位
置関係の調整が容易になる。

【００２８】上に説明した請求項１〜１１の任意の１に
記載の光出力素子を１単位として、複数単位の光出力素
子をアレイ配列して一体化し、「光出力素子アレイ」と
することができる(請求項１２)。アレイ配列は、１次元
的（直線的もしくは曲線的）でも２次元的でも良い。２
次元的なアレイ配列では、碁盤目状でもよいし、千鳥格
子状でもよく、あるいは同心円状等、適宜の配列が可能
である。

【００２９】請求項１２記載の光出力素子アレイは、レ
ンズ素子のアレイを共通の透明板に形成し、ＶＣＳＥＬ
のアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各受光素子を共通の
支持基板に支持した構成とすることができる(請求項１
３)。

【００３０】請求項１４記載のレンズ素子は、ＶＣＳＥ
Ｌを用いる光出力素子に用いられるレンズ素子であって
「透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣ
ＳＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸
光線を含む必要な光束部分を主レンズ部に入射される」
ものである。

【００３１】請求項１４記載のレンズ素子の、主レンズ
部のレンズ面は「射出側および／または入射側の面に形
成」することができる(請求項１５)。請求項１４または
１５記載のレンズ素子は、集光手段を「入射側の面に正
レンズ面として形成」されることができる(請求項１
６)。

【００３２】請求項１４または１５または１６記載のレ
ンズ素子は、反射手段を「レンズ素子の射出側の面に、
反射膜もしくは反射型グレーティングとして形成」され
ることができる(請求項１７)。

【００３３】上記請求項１４または１５記載のレンズ素
子においては、集光手段を兼ねた反射手段を「射出側の
面に、凸曲面とこの凸曲面に形成された反射膜とにより
構成する」ことができる(請求項１８)。

【００３４】上記請求項１４または１５記載のレンズ素
子においてはまた、集光手段を兼ねた反射手段を「射出
側の面に、集光機能を持つ反射型グレーティングとして
形成する」ことができる(請求項１９)。

【００３５】上記請求項１４〜１９の任意の１に記載の
レンズ素子は、ｎ（≧２）個の反射手段とｎ個の集光手
段とを一体に形成されることができる(請求項２０)。こ
の場合、ｎ個の反射手段・集光手段を、主レンズ部の光
軸を対称軸として回転対称に配置することができる(請
求項２１)。

【００３６】上記請求項１４〜２１の任意の１に記載の
レンズ素子を１単位として、複数単位のレンズ素子を、
共通の透明板にアレイ配列して「レンズ素子アレイ」と
することができる(請求項２２)。

【００３７】請求項２３記載の光出力素子は、単一のＶ
ＣＳＥＬと、単一のレンズ素子と、集光手段を兼ねた１
以上の反射手段と、１以上の受光素子とを有する。

【００３８】「ＶＣＳＥＬ」は、発散性のレーザ光束を
放射する。

【００３９】「レンズ素子」は、透明な板状で、正のパ
ワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳＥＬから放射される発
散性のレーザ光束のうち、光軸光線を含む必要な光束部
分を主レンズ部に入射される。

【００４０】「集光手段を兼ねた反射手段」は、レンズ
素子の入射側の面に一体化され、主レンズ部外に入射す
る周辺レーザ光束の少なくとも一部をＶＣＳＥＬ側に反
射させるとともに、集束させるもので、１以上が上記入
射側の面の一体化される。

【００４１】「受光素子」は、集光手段を兼ねた反射手
段により集束する周辺レーザ光束部分をモニタ光として
受光して電気信号に変換するもので、１以上が用いられ
る。

【００４２】主レンズ部は「光軸光線を含む必要な光束
部分を入射される」部分で、正のパワーを持つが、その
レンズ面は、レンズ素子の、射出側および／または入射
側の面に形成することができる（請求項２４）。

【００４３】即ち、主レンズ部は、レンズ素子の射出側
または入射側に形成された１面のレンズ面で構成するこ
ともできるし、射出側と入射側に各々形成された２面の
レンズ面で構成することもできる。主レンズ部は正のパ
ワーをもつから、射出側もしくは入射側に形成された１
面のレンズ面で主レンズ部を構成するのであれば、この
レンズ面は凸面となるが、射出側および入射側に形成さ
れた２面のレンズ面で主レンズ部を構成するのであれ
ば、これら２枚のレンズ面は「合成的に正のパワーを実
現でき」ればよく、２面とも凸面とすることもできる
し、一方を凸面、他方を凹面（メニスカス状）とするこ
ともできる。

【００４４】また、主レンズ部のパワーは正であるか
ら、主レンズ部はＶＣＳＥＬから放射される発散性のレ
ーザ光束を「集束させる」光学作用を及ぼすが、集束作
用の程度は、光出力素子の使用目的に応じて設定され、
使用目的に応じ、ＶＣＳＥＬから入射される光束の発散
性を弱めて「弱い発散性の光束」にすることも、入射さ
れる光束を「集束性の光束」にすることも、「平行光
束」とすることもできる。

【００４５】上記請求項２３または２４記載の光出力素
子における「集光手段を兼ねた反射手段」は、レンズ素
子の入射側の面に形成された「集光機能を持つ反射型グ
レーティング」であることもできるし（請求項２５）、
レンズ素子の入射側の面に形成された「凹曲面とこの凹
曲面に形成された反射膜」であることもできる（請求項
２６）。

【００４６】レンズ素子の入射側の面に形成された上記
「凹曲面とこの凹曲面に形成された反射膜」は、周辺レ
ーザ光束部に対して凹面鏡として作用し、周辺レーザ光
束部を入射面側へ反射すると共に反射光束を集束させ
る。

【００４７】上記集光機能を持つ反射型グレーティング
は、フォトリソグラフィと非等方性のエッチングとを利
用して、形成（フォトリソグラフィにより、フォトレジ
ストにグレーティング形状を形成し、この形状をエッチ
ングにより石英ガラス等の透明板に転写する）できる。

【００４８】請求項２３〜２６の任意の１に記載の光出
力素子は、集光手段を兼ねたｎ（≧２）個の反射手段と
ｎ個の受光素子とを有することができる（請求項２
７）。この場合、「ＶＣＳＥＬの光軸光線が、レンズ素
子の主レンズ部の光軸と合致し、ｎ個の受光素子および
各受光素子に対応する集光手段を兼ねた反射手段が、上
記光軸を対称軸として回転対称に配置される」ようにで
きる（請求項２８）。

【００４９】上記請求項２３〜２８の任意の１に記載の
光出力素子においては「ＶＣＳＥＬと各受光素子とを、
支持基板の略同一平面上に配置する」ことができる（請
求項２９）。

【００５０】請求項３０記載の光出力素子アレイは、上
記請求項２３〜２９の任意の１に記載の光出力素子を１
単位とし、複数単位の光出力素子をアレイ配列して一体
化したものである。アレイ配列は、１次元的（直線的も
しくは曲線的）でも２次元的でも良い。２次元的なアレ
イ配列では、碁盤目状でもよいし、千鳥格子状でもよ
く、あるいは同心円状等、適宜の配列が可能である。

【００５１】この請求項３０記載の光出力素子アレイ
は、レンズ素子のアレイを共通の透明板に形成し、ＶＣ
ＳＥＬのアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各受光素子を
共通の支持基板に支持させた構成とすることができる
（請求項３１）。

【００５２】請求項３２記載のレンズ素子は、ＶＣＳＥ
Ｌを用いる光出力素子に用いられるレンズ素子であっ
て、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、Ｖ
ＣＳＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光
軸光線を含む必要な光束部分を主レンズ部に入射され、
入射側の面に、集光手段を兼ねた反射手段が形成された
ことを特徴とする。

【００５３】請求項３２記載のレンズ素子は「集光手段
を兼ねた反射手段が、凹曲面とこの凹曲面に形成された
反射膜とにより構成された」構成とすることもできるし
（請求項３３）、「集光手段を兼ねた反射手段が、集光
機能を持つ反射型グレーティングとして形成された」構
成とすることもできる（請求項３４）。

【００５４】請求項３３または３４記載のレンズ素子に
おける主レンズ部のレンズ面は「射出側および／または
入射側の面」に形成することができる（請求項３５）。
また、請求項３３または３４または３５記載のレンズ素
子は、集光手段を兼ねたｎ（≧２）個の反射手段を一体
に形成されることができ（請求項３６）、この場合、集
光手段を兼ねたｎ個の反射手段を「主レンズ部の光軸を
対称軸として回転対称に配置」することができる（請求
項３７）。

【００５５】請求項３８記載のレンズ素子アレイは、請
求項３３〜３７の任意の１に記載のレンズ素子を１単位
とし、複数単位のレンズ素子を、共通の透明板にアレイ
配列して形成したことを特徴とする。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を説明す
る。図１に示す実施の形態は、請求項１２、１３記載の
「光出力素子アレイ」の、実施の１形態であり、図１
(ａ)は、アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)
１単位を説明図的に示している。

【００５７】図１(ａ)において、符号１は、レンズ素子
のアレイが配列形成された「共通の透明板」を示す。透
明板１の材質は、例えば「石英ガラス」等である。符号
２は「ＶＣＳＥＬのアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各
受光素子を支持する共通の支持基板」を示す。支持基板
２は、例えば「シリコン基板」である。

【００５８】図１に実施の形態を示す光出力素子アレイ
における個々の光出力素子は、個々のＶＣＳＥＬ２１か
ら放射される発散性のレーザ光束を、光ファイバ３の入
射端面に向けて集束させるのに用いられる。

【００５９】図１(ａ)に示すように、１単位の光出力素
子は、単一のＶＣＳＥＬ２１と、透明な板状で正のパワ
ーの主レンズ部１１０を持ち、ＶＣＳＥＬ２１から放射
される発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸを含む
必要な光束部分ＬＰを主レンズ部１１０に入射される単
一のレンズ素子と、このレンズ素子の射出側の面に一体
化され、主レンズ部１１０外に入射する周辺レーザ光束
ＬＳを、ＶＣＳＥＬ２１側に反射させる反射手段１２０
と、レンズ素子と一体化され、反射手段により反射され
てレンズ素子からＶＣＳＥＬ２１側へ射出する周辺レー
ザ光束部分を集束させる１以上の集光手段１３０と、こ
の集光手段により集束する周辺レーザ光束部分をモニタ
光ＬＭとして受光して電気信号に変換するモニタ用の１
以上の受光素子２２とを有する。

【００６０】主レンズ部１１０は、レンズ素子(の形成
された透明板)の射出側に形成された凸レンズ面であ
る。ＶＣＳＥＬ２１から射出された発散性のレーザ光束
は、レンズ素子を透過し、光軸光線ＬＸを含む必要な光
束部分ＬＰ（光ファイバ３により伝送すべき光エネルギ
を持つ光束部分）が、主レンズ部１１０に入射して正の
パワーのレンズ作用を受け、光ファイバ３の入射端面に
向けて集光される。

【００６１】このとき、光束部分ＬＰの外側にある周辺
レーザ光束ＬＳは反射手段１２０に入射して、入射側、
即ち、ＶＣＳＥＬ２１側へ向けて反射される。この実施
の形態において、反射手段１２０は「平面ミラーとして
作用する金属薄膜」であり、図１（ｂ）に示すように、
主レンズ部１１０のレンズ面を囲繞するように「リング
状」に蒸着形成されている。反射手段１２０は、上記の
如く金属薄膜で構成できる他、平面ミラーとしての機能
を持つ「反射型グレーティング」で構成することができ
る。

【００６２】このような「反射型グレーティング」は、
レンズ素子(透明板１)とは別体の構成とし、透明板１に
接着等で一体化することもできるし、透明板１の表面
に、前述のフォトリソグラフィとエッチングとにより作
り込んでも良い。なお、主レンズ部のレンズ面形状も前
述のフォトリソグラフィとエッチングとにより形成する
ことができる。

【００６３】図１(ａ)に符号１３０で示す「集光手段」
は、図の如く、透明板１におけるレンズ素子の入射側
（ＶＣＳＥＬ２１側）に、透明板１の表面形状として形
成された凸レンズ面で、図１（ｂ）に示すように、主レ
ンズ部１１０の光軸を対称軸として回転対称に配置され
た４つの(凸レンズ面による)集光手段１３０Ａ、１３０
Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄにより構成されている。

【００６４】従って、反射手段１２０により反射され
て、レンズ素子からＶＣＳＥＬ２１側へ射出する周辺レ
ーザ光束部分は、１以上の集光手段１３０Ａ〜１３０Ｄ
により集光される。各集光手段の集光作用は同一であ
り、従って各集光手段により集光される周辺レーザ光束
部分は、同一面上に集光することになる。

【００６５】そして、各周辺レーザ光束部分が集光する
位置に受光素子２２が１つずつ（即ち全部で４つ）配置
され、各周辺レーザ光束部分をモニタ光ＬＭとして受光
して電気信号に変換する。このように変換された電気信
号は、図示されない増幅器・加算器により増幅・加算さ
れて「ＶＣＳＥＬ２１の発光強度に対応するモニタ信
号」となる。

【００６６】図２以下に実施の別の形態を示す。煩雑を
避けるため、混同の虞がないと思われるものについて
は、図２以下の各図においても、図１におけると同一の
符号を付する。図２に示す実施の形態も、請求項１２、
１３記載の光出力素子アレイの、実施の１形態で、図２
(ａ)は、アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)
１単位を説明図的に示している。図２に実施の形態を示
す光出力素子アレイにおける個々の光出力素子も図１の
実施の形態と同様、個々のＶＣＳＥＬ２１から放射され
る発散性のレーザ光束を、光ファイバ３の入射端面に向
けて集束させるのに用いられる。

【００６７】図２(ａ)に示すように、１単位の光出力素
子は、単一のＶＣＳＥＬ２１と、透明な板状で正のパワ
ーの主レンズ部１１１を持ち、ＶＣＳＥＬ２１から放射
される発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸを含む
必要な光束部分ＬＰを主レンズ部１１１に入射される単
一のレンズ素子と、このレンズ素子の射出側の面に一体
化され、主レンズ部１１１外に入射する周辺レーザ光束
ＬＳをＶＣＳＥＬ２１側に反射させる反射手段１２１
と、レンズ素子と一体化され、反射手段により反射され
てレンズ素子からＶＣＳＥＬ２１側へ射出する周辺レー
ザ光束部分を集束させる１以上の集光手段１３１と、こ
の集光手段により集束する周辺レーザ光束部分をモニタ
光ＬＭとして受光して電気信号に変換するモニタ用の１
以上の受光素子２２とを有する。

【００６８】主レンズ部１１１は、レンズ素子(の形成
された透明板)の入射側に形成されて正のパワーを持つ
凸レンズ面である。ＶＣＳＥＬ２１から射出された発散
性のレーザ光束は、光軸光線ＬＸを含む必要な光束部分
ＬＰが主レンズ部１１１により集光光束に変換されてレ
ンズ素子を透過し、光ファイバ３の入射端面に向けて集
光される。

【００６９】このとき、光束部分ＬＰの外側にある周辺
レーザ光束ＬＳは、レンズ素子の射出側面の反射手段１
２１に入射し、入射側へ向けて反射される。この実施の
形態においても、反射手段１２１は「平面ミラーとして
作用する金属薄膜」であるが、図２（ｂ）に示すよう
に、周辺レーザ光束の入射するリング状領域に、４つの
ミラーピース１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ
として形成されている。

【００７０】反射手段１２１は、上記金属薄膜で構成す
る他に平面ミラーとしての機能を持つ「反射型グレーテ
ィング」で構成することもできる。このような反射型グ
レーティングは、レンズ素子(透明板１)と別体に構成し
て透明板１に接着等で一体化しても良いし、透明板１の
表面に、前述のフォトリソグラフィとエッチングとによ
り作り込んでも良い。

【００７１】図２(ａ)に符号１３１で示す「集光手段」
は、図の如く、透明板１におけるレンズ素子の入射側
（ＶＣＳＥＬ２１側）に透明板１の表面形状として形成
された凸レンズ面であり、図２（ｂ）に示すように、主
レンズ部１１０の光軸を対称軸として回転対称に形成さ
れた４つの(凸レンズによる)集光手段１３１Ａ、１３１
Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄにより構成されている。

【００７２】従って、反射手段１２１により反射され
て、レンズ素子からＶＣＳＥＬ２１側へ射出する周辺レ
ーザ光束部分は、１以上の集光手段１３０Ａ〜１３０Ｄ
により集光されて同一面上に集光する。

【００７３】そして、各周辺レーザ光束部分が集光する
位置に受光素子２２が１つずつ（即ち全部で４つ）配置
され、各周辺レーザ光束部分をモニタ光ＬＭとして受光
して電気信号に変換する。このように変換された電気信
号は、図示されない増幅器・加算器で増幅・加算され
「ＶＣＳＥＬ２１の発光強度に対応するモニタ信号」と
なる。

【００７４】図３に示す実施の形態も、請求項１２、１
３記載の光出力素子アレイの、実施の１形態で、図３
(ａ)は、アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)
１単位を説明図的に示している。

【００７５】図３に実施の形態を示す光出力素子アレイ
における個々の光出力素子も、図１、図２の実施の形態
の場合と同様、個々のＶＣＳＥＬ２１から放射される発
散性のレーザ光束を光ファイバ３の入射端面に向けて集
束させるのに用いられる。

【００７６】図３(ａ)に示すように、１単位の光出力素
子は、単一のＶＣＳＥＬ２１と、透明な板状で正のパワ
ーの主レンズ部１１２を持ち、ＶＣＳＥＬ２１から放射
される発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸを含む
必要な光束部分ＬＰを主レンズ部１１２に入射される単
一のレンズ素子と、このレンズ素子の射出側の面に一体
化され、主レンズ部１１２外に入射する周辺レーザ光束
ＬＳをＶＣＳＥＬ２１側に反射させる反射手段１２２
と、レンズ素子と一体化され、反射手段により反射され
てレンズ素子からＶＣＳＥＬ２１側へ射出する周辺レー
ザ光束部分を集束させる１以上の集光手段１２２と、集
光手段により集束する周辺レーザ光束部分をモニタ光Ｌ
Ｍとして受光して電気信号に変換するモニタ用の１以上
の受光素子２２とを有する。

【００７７】主レンズ部１１２は、レンズ素子(の形成
された透明板)の入射側に形成されて正のパワーを持つ
凸レンズ面である。ＶＣＳＥＬ２１から射出された発散
性のレーザ光束は、光軸光線ＬＸを含む必要な光束部分
ＬＰが主レンズ部１１２により集光光束に変換されてレ
ンズ素子を透過し、光ファイバ３の入射端面に向けて集
光される。

【００７８】このとき、光束部分ＬＰの外側にある周辺
レーザ光束部分ＬＳは、レンズ素子の射出側面の反射手
段１２２に入射し、入射側へ向けて反射される。この実
施の形態においては、反射手段１２２が「集光手段を兼
ね」ている。

【００７９】即ち「集光手段を兼ねた反射手段１２２」
は、図３(ａ)に示すように、レンズ素子の(形成された
透明板の)射出側の面に形成された「凸曲面とこの凸曲
面に形成された反射膜」で構成された「凹面ミラー」と
なっている。凸曲面と反射面とによる反射手段１２２
は、図３（ｂ）に示すように、周辺レーザ光束の入射す
るリング状の領域に、同一形状の４つの凹面ミラーピー
ス１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄとして、主
レンズ部１１２の光軸を対称軸として回転対称に形成さ
れている。

【００８０】従って、集光手段を兼ねた反射手段１２２
により反射・集光されて、レンズ素子からＶＣＳＥＬ２
１側へ射出する周辺レーザ光束部分は同一面上に集光す
る。そして、各周辺レーザ光束部分が集光する位置に受
光素子２２が１つずつ（全部で４つ）配置され、各周辺
レーザ光束部分をモニタ光ＬＭとして受光して電気信号
に変換する。このように変換された電気信号は、図示さ
れない増幅器・加算器で増幅・加算されて「ＶＣＳＥＬ
２１の発光強度に対応するモニタ信号」となる。

【００８１】図４の実施の形態は、図３に示した実施の
形態の変形例である。図４(ａ)、（ｂ）に示すように、
この実施の形態においては「反射手段が集光手段の一部
を兼ね」ている。即ち、反射手段１２３は、透明板１の
射出側に「周辺レーザ光束の入射するリング状の領域に
合致して形成されたドーナツ面状の凸面」に反射膜を形
成して構成されている。

【００８２】一方、透明板１の入射面側には、上記反射
手段１２３により反射された周辺レーザ光束の必要部分
を、受光素子に向けて集束させるように、補助集光手段
１３２が形成されている。この補助集光手段１３２は、
上記反射手段１２３を兼ねる集光手段の一部(ドーナツ
面状の凸面)と共に集光手段をなすシリンドリカルレン
ズであり、図４（ｂ）に示すように４つのシリンドリカ
ルレンズ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄによ
り構成されている。

【００８３】これら４つのシリンドリカルレンズ１３２
Ａ〜１３２Ｄは、上記ドーナツ面状の凸面における周方
向に対応する方向に正のパワーを有し、反射手段１２３
により反射された周辺レーザ光束の一部を、シリンドリ
カルレンズ１３２Ａ〜１３２Ｄの個々に対応して配置さ
れた４個の受光素子２２上に集光させる。

【００８４】各受光素子２２は、各周辺レーザ光束部分
をモニタ光ＬＭとして受光して電気信号に変換する。こ
のように変換された電気信号は、図示されない増幅器・
加算器で増幅・加算されて「ＶＣＳＥＬ２１の発光強度
に対応するモニタ信号」となる。

【００８５】図５に示す実施の形態も、請求項１２、１
３記載の光出力素子アレイの実施の１形態であり、図５
は「アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)１単
位」を説明図的に示している。

【００８６】図５に実施の形態を示す光出力素子アレイ
における個々の光出力素子も、個々のＶＣＳＥＬ２１か
ら放射される発散性のレーザ光束を、光ファイバ３の入
射端面に向けて集束させるのに用いられる。

【００８７】図５の実施の形態も、図３の実施の形態の
変形例であり、図５の実施の形態では、図３の実施の形
態における「集光手段を兼ねた反射手段１２２」が「集
光機能と反射機能とを持つ反射型グレーティング１２
４」に換えられている。

【００８８】反射型グレーティング１２４は、４つの反
射型グレーティングが、図３における反射手段１２２と
同様、主レンズ部１１２の光軸を対称軸として回転対称
に形成された構成となっている。

【００８９】反射型グレーティング１２４は、透明板１
の表面に、フォトリソグラフィとエッチングとにより作
り込まれているが、「透明板１と別体の反射型グレーテ
ィングを透明板１に接着等で一体化」することもでき
る。

【００９０】図６は、図１の実施の形態の変形例であ
る。この実施の形態の特徴とするところは、レンズ素子
を形成された透明板１の射出側面に、主レンズ部１１０
を囲繞するように、反射型グレーティング１２５がリン
グ状に形成され、この反射型グレーティング１２５が、
反射機能を有すると共に「反射された周辺レーザ光束Ｌ
Ｓの全てを、モニタ光ＬＭとして単一の受光素子２２に
集光させる集光機能」を有している点にある。

【００９１】従って、この実施の形態では、周辺レーザ
光束全体をモニタ光として、単一の受光素子２２で検出
することができる。

【００９２】上に説明した実施の各形態では、ＶＣＳＥ
Ｌ２１と各受光素子２２とが、支持基板２の略同一平面
上に配置されている。即ち、反射手段・集光手段が「モ
ニタ光ＬＭを、支持基板１の表面に集光する」ように構
成されている。

【００９３】図７に示す実施の形態では、ＶＣＳＥＬ２
１と各受光素子２２を支持する支持基板２Ａが段差形状
を有し、ＶＣＳＥＬ２１が段差の底部に設けられ、各受
光素子２２は段差の上部に設けられている。

【００９４】透明板１に形成されたレンズ素子は、主レ
ンズ部１１２が透明板１の入射側に形成され、反射手段
１２４’が集光手段を兼ねており、反射手段１２４’に
よる周辺レーザ光束部分（モニタ光ＬＭ）の集光位置が
レンズ素子の略入射側面の位置に設定されている。

【００９５】集光手段を兼ねた反射手段１２４’は４個
の「反射型グレーティング」で集光機能を有し、図３
（ｂ）に示した「集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ〜
１２２Ｄの配置」と同様の配置となっている。

【００９６】受光素子２２は各光出力素子につき４個配
置され、主レンズ部１１２の光軸方向から見ると、４個
の受光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄは、図７
（ｂ）に示すように、ＶＣＳＥＬ２１の発光部中心を通
り、図面に直交する直線を軸として回転対称に配置され
ている。

【００９７】４個の受光素子２２（２２Ａ〜２２Ｄ）
は、図７(ａ)に示すように、支持基板２Ａの凸部に埋設
され、受光面が上記段差上部と略同一面となっている。
透明板１は、これら段差上部に上から当接するように配
置される。このようにすると、ＶＣＳＥＬ２１に対して
主レンズ部１１２および反射手段１２４’の位置合せを
行う場合、４つの受光素子２２（２２Ａ〜２２Ｄ）の出
力をモニタし、各出力信号が互いに等しくなるようにす
ることにより、位置合せを容易に実現できる。

【００９８】なお、４個の受光素子２２Ａ〜２２Ｄの平
面的な配置は、図１〜図５の実施の各形態においても、
図７（ｂ）の場合と同様である。

【００９９】上には、光出力素子アレイに対する実施の
形態における「アレイ配列される１単位の光出力素子」
の形態を説明したが、これら単位の光出力素子は「単独
で、光出力素子」を構成できることは言うまでもない。

【０１００】上に説明した単位の光出力素子は、単独の
光出力素子としては、単一のＶＣＳＥＬ２１と、透明な
板状で正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳＥＬ２１
から放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光線Ｌ
Ｘを含む必要な光束部分ＬＰを主レンズ部に入射される
単一のレンズ素子と、このレンズ素子の射出側の面に一
体化され、主レンズ部外に入射する周辺レーザ光束ＬＳ
の少なくとも一部をＶＣＳＥＬ側に反射させる１以上の
反射手段１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１
２５、１２４’と、レンズ素子と一体化され、反射手段
により反射されてレンズ素子からＶＣＳＥＬ側へ射出す
る周辺レーザ光束部分を集束させる１以上の集光手段１
３０、１３１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２
４’と、この集光手段により集束する周辺レーザ光束部
分をモニタ光ＬＭとして受光して電気信号に変換するモ
ニタ用の１以上の受光素子２２とを有するもの(請求項
１)である。

【０１０１】そして、図１、図６の実施の形態では、主
レンズ部１１０のレンズ面が、レンズ素子の射出側の面
に形成され、図２〜図５、図７の実施の形態では、主レ
ンズ部１１１、１１２のレンズ面が、レンズ素子の入射
側の面に形成されている（請求項２）。

【０１０２】図１、図２の実施の形態では、集光手段１
３０、１３１が、レンズ素子における入射側の面に形成
された４つの集光手段１３０Ａ〜１３０Ｄ、１３１Ａ〜
１３１Ｄである（請求項３）。また、反射手段１２０、
１２１は、レンズ素子の射出側の面に形成された反射膜
もしくは反射型グレーティングである（請求項４）。

【０１０３】図３〜図７の実施の形態においては、反射
手段１２２、１２３、１２４、１２５、１２４’が集光
手段を兼ね(請求項５)、図３、図４の実施の形態では、
反射手段１２２、１２３は「レンズ素子の射出側の面に
形成された凸曲面とこの凸曲面に形成された反射膜」で
ある（請求項６）。

【０１０４】また、図５〜図７の実施の形態では、反射
手段１２４、１２５、１２４’は、レンズ素子の射出側
の面に形成された「集光機能を持つ反射型グレーティン
グ」である(請求項７)。

【０１０５】図２、図３、図５、図７に示す実施の形態
の「単位の光出力素子」は、ｎ（＝４）個の反射手段と
ｎ個の集光手段とｎ個の受光素子とを有し(請求項８)、
ＶＣＳＥＬ２１の光軸光線が、レンズ素子の主レンズ部
１１１、１１２の光軸と合致し、ｎ個の受光素子２２
（２２Ａ〜２２Ｄ）および各受光素子に対応する反射手
段・集光手段が、光軸を対称軸として回転対称に配置さ
れている(請求項９)。

【０１０６】図１〜図６の実施の形態では、ＶＣＳＥＬ
２１と各受光素子２２とが、支持基板２の略同一平面上
に配置され(請求項１０)、図７の実施の形態では、ＶＣ
ＳＥＬ２１と各受光素子２２を支持する支持基板２Ａが
段差形状を有し、ＶＣＳＥＬ２１が段差の底部に設けら
れ、各受光素子２２が段差の凸部に設けられ、レンズ素
子は請求項５または６または７記載のものであって、集
光手段を兼ねる反射手段１２４’による周辺レーザ光束
部分の集光位置がレンズ素子の略入射側面位置に設定さ
れている(請求項１１)。

【０１０７】また図１〜図７の実施の各形態は、上記光
出力素子を１単位とし、複数単位の光出力素子をアレイ
配列して一体化した光出力素子アレイであり(請求項１
２)、レンズ素子のアレイが共通の透明板１に形成さ
れ、ＶＣＳＥＬ２１のアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する
各受光素子２２が、共通の支持基板２、２Ａに支持され
ている(請求項１３)。

【０１０８】図１〜図７の実施の形態において示された
レンズ素子のアレイにおける単一のレンズ素子は、ＶＣ
ＳＥＬを用いる光出力素子に用いられるレンズ素子であ
って、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、
ＶＣＳＥＬ２１から放射される発散性のレーザ光束のう
ち、光軸光線ＬＸを含む必要な光束部分ＬＰを主レンズ
部に入射されるレンズ素子(請求項１４)であり、主レン
ズ部１１０、１１１、１１２のレンズ面は、射出側また
は入射側の面に形成されている(請求項１５)。

【０１０９】また、図１、図２の実施の形態に用いられ
るレンズ素子では、集光手段１３０、１３１は、正レン
ズ面としてレンズ素子の入射側（ＶＣＳＥＬ２１側）に
形成され、図１〜図７の実施の形態におけるレンズ素子
では、反射手段１２０、１２１、１２２、１２３、１２
４、１２５、１２４’が、レンズ素子の射出側の面に、
反射膜もしくは反射型グレーティングとして形成されて
いる(請求項１７)。

【０１１０】また、図３、図４の実施の形態におけるレ
ンズ素子では、レンズ素子の射出面側に、凸曲面とこの
凸曲面に形成された反射膜とにより構成され、集光手段
を兼ねた反射手段１２２、１２３が形成され(請求項１
８)、図５〜図７の実施の形態におけるレンズ素子で
は、レンズ素子の射出側の面に、集光手段を兼ねた反射
手段１２４、１２５、１２４’が「集光機能を持つ反射
型グレーティング」として形成されている(請求項１
９)。

【０１１１】図２、図３、図５、図７の実施の形態にお
けるレンズ素子は、ｎ（＝４）個の反射手段とｎ個の集
光手段とを一体に形成され(請求項２０)、ｎ個の反射手
段・集光手段が、主レンズ部の光軸を対称軸として回転
対称に配置されている(請求項２１)。また、図１〜図７
の実施の形態におけるレンズ素子は、共通の透明板１に
アレイ配列して形成されている(請求項２２)。

【０１１２】図１、〜図５、図７の実施の形態において
は、受光素子２２の数を４とする場合を説明したが、受
光素子の数は４個に限らず３個以下でも良いし、５個以
上とすることも可能である。

【０１１３】図８に示す実施の形態は、請求項３０、３
１記載の「光出力素子アレイ」の、実施の１形態であ
り、アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)１単
位を説明図的に示している。

【０１１４】図８において、符号１Ａは、レンズ素子の
アレイが配列形成された「共通の透明板」を示す。透明
板１Ａの材質は「石英ガラス」等である。符号２は「Ｖ
ＣＳＥＬのアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各受光素子
を支持する共通の支持基板」を示す。支持基板２は「シ
リコン基板」等である。

【０１１５】図８に実施の形態を示す光出力素子アレイ
における個々の光出力素子も、個々のＶＣＳＥＬ２１か
ら放射される発散性のレーザ光束を、光ファイバ３の入
射端面に向けて集束させるのに用いられる。

【０１１６】図８に示すように、１単位の光出力素子
は、単一のＶＣＳＥＬ２１と、透明な板状で正のパワー
の主レンズ部１１２を持ち、ＶＣＳＥＬ２１から放射さ
れる発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸを含む必
要な光束部分ＬＰを主レンズ部１１２に入射される単一
のレンズ素子と、このレンズ素子の入射側の面に一体化
され、主レンズ部１１２外に入射する周辺レーザ光束Ｌ
Ｓを、ＶＣＳＥＬ２１側に反射させるとともに集光させ
る、集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１と、この集光
手段を兼ねた反射手段により反射されて集束する周辺レ
ーザ光束部分をモニタ光ＬＭとして受光して電気信号に
変換するモニタ用の１以上の受光素子２２とを有する。

【０１１７】主レンズ部１１２は、レンズ素子(の形成
された透明板)の入射側に形成された凸レンズ面であ
る。ＶＣＳＥＬ２１から射出された発散性のレーザ光束
は、レンズ素子を透過し、光軸光線ＬＸを含む必要な光
束部分ＬＰ（光ファイバ３により伝送すべき光エネルギ
を持つ光束部分）が、主レンズ部１１２に入射して正の
パワーのレンズ作用を受け、光ファイバ３の入射端面に
向けて集光される。

【０１１８】このとき、光束部分ＬＰの外側にある周辺
レーザ光束ＬＳは、集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ
１に入射して、ＶＣＳＥＬ２１側へ向けて反射され、且
つ、集光される。この実施の形態において、集光手段を
兼ねた反射手段１２２Ａ１は、基板１の入射側の、主レ
ンズ部１１２の外周部に形成された凹面と、この凹面に
形成されてミラー面として作用する金属薄膜で構成され
る。

【０１１９】集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１は、
例えば、図３（ｂ）に示された「周辺レーザ光束の入射
するリング状の領域に、同一形状の４つの凹面ミラーピ
ース１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄとして、
主レンズ部１１２の光軸を対称軸として回転対称に形成
され」た場合と同様に、主レンズ部１１２の光軸を対称
軸として回転対称に形成されている。

【０１２０】図３（ｂ）の例では、４つの凹面ミラーピ
ースは、主レンズ部１１２の外周縁から若干離れている
が、図８の実施の形態では、反射手段１２２Ａ１を構成
する凹面ミラーピースは、図８に示すように、主レンズ
部１１２の外周に接するように形成されている。

【０１２１】集光手段を兼ねた反射手段１２２により反
射・集光される周辺レーザ光束部分ＬＳはモニタ光ＬＭ
として同一面上に集光する。そして、各周辺レーザ光束
部分が集光する位置に受光素子２２が１つずつ（全部で
４つ図８には２個が示されている）配置され、モニタ
光ＬＭを受光して電気信号に変換する。このように変換
された電気信号は、図示されない増幅器・加算器で増幅
・加算されて「ＶＣＳＥＬ２１の発光強度に対応するモ
ニタ信号」となる。

【０１２２】主レンズ部１１２のレンズ面形状や集光手
段を兼ねた反射手段の凹曲面も、前述のフォトリソグラ
フィとエッチングとにより形成することができる。

【０１２３】図９に示す実施の形態も、請求項３０、３
１記載の光出力素子アレイの実施の１形態であり、図９
は「アレイ配列された光出力素子の(アレイ配列の)１単
位」を説明図的に示している。

【０１２４】図９に実施の形態を示す光出力素子アレイ
における個々の光出力素子も、個々のＶＣＳＥＬ２１か
ら放射される発散性のレーザ光束を、光ファイバ３の入
射端面に向けて集束させるのに用いられる。

【０１２５】図９の実施の形態では、図８の実施の形態
における「集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１」が
「集光機能を持つ反射型グレーティング１２４Ａ」に換
えられている。反射型グレーティング１２４Ａは、４つ
の反射型グレーティングが、図８における反射手段１２
２Ａ１と同様、主レンズ部１１２の光軸を対称軸とし
て、主レンズ部１１２の外周縁に接して回転対称に形成
された構成となっている。

【０１２６】反射型グレーティング１２４Ａは、透明板
１Ａの表面に、フォトリソグラフィとエッチングとによ
り作り込まれているが、「透明板１Ａと別体の反射型グ
レーティングを透明板１Ａに接着等で一体化」すること
もできる。

【０１２７】４個の受光素子２２Ａ〜２２Ｄの平面的な
配置は、図８、図９の実施の各形態においても、図７
（ｂ）の場合と同様である。

【０１２８】図１０に示す実施の形態の特徴とするとこ
ろは、レンズ素子を形成された透明板１Ａの入射側面に
「主レンズ部１１０へ入射する光束ＬＰを囲繞」するよ
うに、集光機能を有する反射型グレーティング１２５Ａ
がリング状に形成され、この反射型グレーティング１２
５Ａの集光機能が「反射された周辺レーザ光束ＬＳの全
てを、モニタ光ＬＭとして単一の受光素子２２に集光さ
せる機能」となっている点にある。

【０１２９】従って、図６の実施の形態と同様、図１０
の実施の形態でも、周辺レーザ光束ＬＳ全体をモニタ光
ＬＭとして、単一の受光素子２２で検出することができ
る。

【０１３０】図８〜図１０の実施の形態においても、光
出力素子アレイに対する実施の形態における「アレイ配
列される１単位の光出力素子」の形態を説明したが、こ
れら単位の光出力素子を「単独で、光出力素子」を構成
できることは勿論である。

【０１３１】また、図８、図９の実施の形態において
も、受光素子２２の数を４とする場合を説明したが、受
光素子の数は４個に限らず３個以下でも良いし、５個以
上とすることも勿論可能である。

【０１３２】図８〜図１０に即して説明した単位の光出
力素子は、単独の光出力素子としては、単一のＶＣＳＥ
Ｌ２１と、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持
ち、ＶＣＳＥＬから放射される発散性のレーザ光束のう
ち、光軸光線を含む必要な光束部分ＬＰを主レンズ部に
入射される単一のレンズ素子と、このレンズ素子の入射
側の面に一体化され、主レンズ部外に入射する周辺レー
ザ光束ＬＳの少なくとも一部をＶＣＳＥＬ側に反射させ
るとともに、集束させる、集光手段を兼ねた１以上の反
射手段と、この集光手段を兼ねた反射手段により集束す
る周辺レーザ光束部分をモニタ光ＬＭとして受光して電
気信号に変換するモニタ用の１以上の受光素子２２とを
有する光出力素子（請求項２３）である。

【０１３３】図８、図９に示す実施の形態においては、
レンズ素子における主レンズ部１１２のレンズ面が、レ
ンズ素子の入射側に形成され、図１０に示す実施の形態
においては、主レンズ部１１０のレンズ面はレンズ素子
の射出側に形成されている（請求項２４）。

【０１３４】図９、図１０の実施の形態では、集光手段
を兼ねた反射手段１２４Ａ、１２５Ａは「レンズ素子の
入射側の面に形成された集光機能を持つ反射型グレーテ
ィング」であり（請求項２５）、図８の実施の形態で
は、集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１は「レンズ素
子の入射側の面に形成された凹曲面とこの凹曲面に形成
された反射膜」である（請求項２６）。

【０１３５】また、図８、図９の実施の形態では、集光
手段を兼ねたｎ（＝４）個の反射手段とｎ（＝４）個の
受光素子とを有し（請求項２７）、ＶＣＳＥＬ２１の光
軸光線ＬＸが、レンズ素子の主レンズ部の光軸と合致
し、ｎ（＝４）個の受光素子および各受光素子に対応す
る集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１、１２４Ａが、
光軸を対称軸として回転対称に配置されている（請求項
２８）。

【０１３６】また、図８〜図１０の実施の形態におい
て、ＶＣＳＥＬ２１と各受光素子２２とが、支持基板２
の略同一平面上に配置されている（請求項２９）。

【０１３７】また図８〜図１０の実施の各形態は、上記
光出力素子を１単位とし、複数単位の光出力素子をアレ
イ配列して一体化した光出力素子アレイであり(請求項
３０)、レンズ素子のアレイが共通の透明板１Ａに形成
され、ＶＣＳＥＬ２１のアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応す
る各受光素子２２が、共通の支持基板２に支持されてい
る(請求項３１)。

【０１３８】図８〜図１０の実施の形態において示した
レンズ素子のアレイにおける単一のレンズ素子は、ＶＣ
ＳＥＬを用いる光出力素子に用いられるレンズ素子であ
って、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、
ＶＣＳＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、
光軸光線を含む必要な光束部分を主レンズ部に入射さ
れ、入射側の面に、集光手段を兼ねた反射手段が形成さ
れたもの（請求項３２）である。

【０１３９】図８の実施の形態に示すレンズ素子では、
集光手段を兼ねた反射手段１２２Ａ１は「凹曲面とこの
凹曲面に形成された反射膜とにより構成」され（請求項
３３）、図９および図１０の形態に示すレンズ素子で
は、集光手段を兼ねた反射手段が、集光機能を持つ反射
型グレーティング１２４Ａ、１２５Ａとして形成されて
いる（請求項３４）。

【０１４０】図８〜図９の実施の形態に示すレンズ素子
では、主レンズ部１１２のレンズ面が入射側の面に形成
され、図１０の実施の形態に示すレンズ素子では、主レ
ンズ部１１０のレンズ面は射出側に形成されている（請
求項３５）。

【０１４１】図８、図９の実施の形態に示すレンズ素子
では、集光手段を兼ねたｎ（≧２）個の反射手段が一体
に形成され（請求項３６）、これらｎ個の反射手段は、
主レンズ部の光軸を対称軸として回転対称に配置されて
いる（請求項３７）。

【０１４２】また、図８〜図１０の実施の形態における
レンズ素子は、共通の透明板１Ａにアレイ配列して形成
されている(請求項３８)。

【０１４３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光出力素子および光出力素子アレイ、新規なレ
ンズ素子およびレンズ素子アレイを実現できる。この発
明のレンズ素子・レンズ素子アレイでは、ＶＣＳＥＬか
ら放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光線ＬＸ
を含む必要な光束部分ＬＰが主レンズ部に入射されるの
で、これを用いて光エネルギの利用効率の高い光出力素
子・光出力素子アレイを実現できる。

【０１４４】この発明の光出力素子・光出力素子アレイ
では、上記光束部分ＬＰの外側にある周辺レーザ光束Ｌ
Ｓにより確実・有効に「ＶＣＳＥＬから放射されるレー
ザ光束の光強度」検出できる。特に、受光素子を複数個
用いることにより、モニタ光ＬＭの強度を十分に確保で
きる。

【０１４５】また、図１、図４、図６の実施の形態の光
出力素子アレイでは、レンズ素子における反射手段が、
光束部分ＬＰの外側にある周辺レーザ光束の略全部を、
入射側へ反射するので、アレイ化された光出力素子相互
の光学的なクロストークが生じ難い。

【０１４６】ＶＣＳＥＬでは放射されるレーザ光束中で
「光強度の分布が変動する」場合があるが、このような
場合も、図１、図４、図６や、図１０の実施の形態のよ
うに「レンズ素子における反射手段が、光束部分ＬＰの
外側にある周辺レーザ光束の略全部を入射側へ反射す
る」ようにしたり、複数の受光素子を用いたりすること
で、上記光強度の分布の変動の影響を有効に軽減させ
て、良好な光強度検出を実現することができる。

【０１４７】また、図８〜図１０の実施の形態のよう
に、集光手段を兼ねた反射手段をレンズ素子の入射側に
配すると、ＶＣＳＥＬと受光素子とを、図１〜図７の実
施の形態におけるよりも、基板上で近接させることがで
き、射出面側の反射手段を省略できるので、光出力素子
や光出力素子アレイのパッケージをより小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の形態を説明するための図である。

【図２】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の別形態を説明するための図である。

【図３】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図４】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図５】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図６】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図７】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図８】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図９】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実施
の他の形態を説明するための図である。

【図１０】光出力素子アレイにおける、光出力素子の実
施の他の形態を説明するための図である。

【符号の説明】

１レンズ素子のアレイを形成された透明板２アレイ化されたＶＣＳＥＬに共通の支持基板３光ファイバ２１ＶＣＳＥＬ２２受光素子１１０主レンズ部１２０反射手段１３０集光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 5/18 Ｇ０２Ｂ 5/18 ５Ｆ０８９ 6/42 6/42 Ｇ１１Ｂ 7/125 Ｇ１１Ｂ 7/125 Ｃ 7/135 7/135 ＡＨ０１Ｌ 31/12 Ｈ０１Ｌ 31/12 ＨＦターム(参考） 2H037 BA03 BA05 CA13 2H042 DA01 DA12 DA22 DC01 DC08 DD01 DD05 DE07 2H049 AA06 AA45 AA55 AA64 AA68 5D119 AA42 CA10 FA05 FA09 FA25 KA36 5F073 AB15 AB17 AB27 AB28 BA02 BA04 FA05 FA08 FA13 FA23 FA30 5F089 AA01 AA10 AB08 AC07 AC10 AC13 AC15 AC24 CA11 CA15 CA20 GA01 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一のＶＣＳＥＬと、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳ
ＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光
線を含む必要な光束部分を上記主レンズ部に入射される
単一のレンズ素子と、このレンズ素子の射出側の面に一体化され、上記主レン
ズ部外に入射する周辺レーザ光束の少なくとも一部を、
上記ＶＣＳＥＬ側に反射させる１以上の反射手段と、上記レンズ素子と一体化され、上記反射手段により反射
されて上記レンズ素子から上記ＶＣＳＥＬ側へ射出する
周辺レーザ光束部分を集束させる１以上の集光手段と、この集光手段により集束する周辺レーザ光束部分をモニ
タ光として受光して電気信号に変換するモニタ用の１以
上の受光素子とを有する光出力素子。
【請求項２】請求項１記載の光出力素子において、レンズ素子における主レンズ部のレンズ面が、上記レン
ズ素子の、射出側および／または入射側の面に形成され
ていることを特徴とする光出力素子。
【請求項３】請求項１または２記載の光出力素子におい
て、集光手段が、レンズ素子における入射側の面に形成され
た正レンズ面であることを特徴とする光出力素子。
【請求項４】請求項１または２または３記載の光出力素
子において、反射手段が、レンズ素子の射出側の面に形成された反射
膜もしくは反射型グレーティングであることを特徴とす
る光出力素子。
【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
光出力素子において、反射手段が、集光手段を兼ねることを特徴とする光出力
素子。
【請求項６】請求項５記載の光出力素子において、反射手段が、レンズ素子の射出側の面に形成された凸曲
面とこの凸曲面に形成された反射膜であることを特徴と
する光出力素子。
【請求項７】請求項５記載の光出力素子において、反射手段が、レンズ素子の射出側の面に形成された、集
光機能を持つ反射型グレーティングであることを特徴と
する光出力素子。
【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の光出力素
子において、ｎ（≧２）個の反射手段とｎ個の集光手段とｎ個の受光
素子とを有することを特徴とする光出力素子。
【請求項９】請求項８記載の光出力素子において、ＶＣＳＥＬの光軸光線が、レンズ素子の主レンズ部の光
軸と合致し、ｎ個の受光素子および各受光素子に対応する反射手段・
集光手段が、上記光軸を対称軸として回転対称に配置さ
れていることを特徴とする光出力素子。
【請求項１０】請求項１〜９の任意の１に記載の光出力
素子において、ＶＣＳＥＬと各受光素子とが、支持基板の略同一平面上
に配置されていることを特徴とする光出力素子。
【請求項１１】請求項９記載の光出力素子において、ＶＣＳＥＬと各受光素子を支持する支持基板が段差形状
を有し、ＶＣＳＥＬが上記段差の底部に設けられ、各受
光素子が上記段差の上部に設けられ、レンズ素子が、請求項５または６または７記載のもので
あって、反射手段を兼ねる集光手段による周辺レーザ光
束部分の集光位置が、上記レンズ素子の略入射側面位置
に設定されていることを特徴とする光出力素子。
【請求項１２】請求項１〜１１の任意の１に記載の光出
力素子を１単位とし、複数単位の光出力素子をアレイ配
列して一体化したことを特徴とする光出力素子アレイ。
【請求項１３】請求項１２記載の光出力素子アレイにお
いて、レンズ素子のアレイが共通の透明板に形成され、ＶＣＳＥＬのアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各受光素
子が、共通の支持基板に支持されていることを特徴とす
る光出力素子アレイ。
【請求項１４】ＶＣＳＥＬを用いる光出力素子に用いら
れるレンズ素子であって、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳ
ＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光
線を含む必要な光束部分を上記主レンズ部に入射される
レンズ素子。
【請求項１５】請求項１４記載のレンズ素子において、主レンズ部のレンズ面が、射出側および／または入射側
の面に形成されていることを特徴とするレンズ素子。
【請求項１６】請求項１４または１５記載のレンズ素子
において、入射側の面に、集光手段が、正レンズ面として形成され
ていることを特徴とするレンズ素子。
【請求項１７】請求項１４または１５または１６記載の
レンズ素子において、レンズ素子の射出側の面に、反射手段が、反射膜もしく
は反射型グレーティングとして形成されていることを特
徴とするレンズ素子。
【請求項１８】請求項１４または１５記載のレンズ素子
において、射出側の面に、集光手段を兼ねた反射手段が、凸曲面と
この凸曲面に形成された反射膜とにより構成されたこと
を特徴とするレンズ素子。
【請求項１９】請求項１４または１５記載のレンズ素子
において、射出側の面に、集光手段を兼ねた反射手段が、集光機能
を持つ反射型グレーティングとして形成されていること
を特徴とするレンズ素子。
【請求項２０】請求項１４〜１９の任意の１に記載のレ
ンズ素子において、ｎ（≧２）個の反射手段とｎ個の集光手段とを一体に形
成されたことを特徴とするレンズ素子。
【請求項２１】請求項２０記載のレンズ素子において、ｎ個の反射手段・集光手段が、主レンズ部の光軸を対称
軸として回転対称に配置されていることを特徴とするレ
ンズ素子。
【請求項２２】請求項１４〜２１の任意の１に記載のレ
ンズ素子を１単位とし、複数単位のレンズ素子を、共通
の透明板にアレイ配列して形成したことを特徴とするレ
ンズ素子アレイ。
【請求項２３】単一のＶＣＳＥＬと、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳ
ＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光
線を含む必要な光束部分を上記主レンズ部に入射される
単一のレンズ素子と、このレンズ素子の入射側の面に一体化され、上記主レン
ズ部外に入射する周辺レーザ光束の少なくとも一部を上
記ＶＣＳＥＬ側に反射させるとともに、集束させる、集
光手段を兼ねた１以上の反射手段と、この集光手段を兼ねた反射手段により集束する周辺レー
ザ光束部分をモニタ光として受光して電気信号に変換す
るモニタ用の１以上の受光素子とを有する光出力素子。
【請求項２４】請求項２３記載の光出力素子において、レンズ素子における主レンズ部のレンズ面が、上記レン
ズ素子の、射出側および／または入射側の面に形成され
ていることを特徴とする光出力素子。
【請求項２５】請求項２３または２４記載の光出力素子
において、集光手段を兼ねた反射手段が、レンズ素子の入射側の面
に形成された集光機能を持つ反射型グレーティングであ
ることを特徴とする光出力素子。
【請求項２６】請求項２３または２４記載の光出力素子
において、集光手段を兼ねた反射手段が、レンズ素子の入射側の面
に形成された凹曲面とこの凹曲面に形成された反射膜で
あることを特徴とする光出力素子。
【請求項２７】請求項２３〜２６の任意の１に記載の光
出力素子において、集光手段を兼ねたｎ（≧２）個の反射手段とｎ個の受光
素子とを有することを特徴とする光出力素子。
【請求項２８】請求項２７記載の光出力素子において、ＶＣＳＥＬの光軸光線が、レンズ素子の主レンズ部の光
軸と合致し、ｎ個の受光素子および各受光素子に対応する集光手段を
兼ねた反射手段が、上記光軸を対称軸として回転対称に
配置されていることを特徴とする光出力素子。
【請求項２９】請求項２３〜２８の任意の１に記載の光
出力素子において、ＶＣＳＥＬと各受光素子とが、支持基板の略同一平面上
に配置されていることを特徴とする光出力素子。
【請求項３０】請求項２３〜２９の任意の１に記載の光
出力素子を１単位とし、複数単位の光出力素子をアレイ
配列して一体化したことを特徴とする光出力素子アレ
イ。
【請求項３１】請求項３０記載の光出力素子アレイにお
いて、レンズ素子のアレイが共通の透明板に形成され、ＶＣＳＥＬのアレイ、各ＶＣＳＥＬに対応する各受光素
子が、共通の支持基板に支持されていることを特徴とす
る光出力素子アレイ。
【請求項３２】ＶＣＳＥＬを用いる光出力素子に用いら
れるレンズ素子であって、透明な板状で、正のパワーの主レンズ部を持ち、ＶＣＳ
ＥＬから放射される発散性のレーザ光束のうち、光軸光
線を含む必要な光束部分を上記主レンズ部に入射され、入射側の面に、集光手段を兼ねた反射手段が形成された
ことを特徴とするレンズ素子。
【請求項３３】請求項３２記載のレンズ素子において、集光手段を兼ねた反射手段が、凹曲面とこの凹曲面に形
成された反射膜とにより構成されたことを特徴とするレ
ンズ素子。
【請求項３４】請求項３２記載のレンズ素子において、集光手段を兼ねた反射手段が、集光機能を持つ反射型グ
レーティングとして形成されていることを特徴とするレ
ンズ素子。
【請求項３５】請求項３３または３４記載のレンズ素子
において、主レンズ部のレンズ面が、射出側および／または入射側
の面に形成されていることを特徴とするレンズ素子。
【請求項３６】請求項３３または３４または３５記載の
レンズ素子において、集光手段を兼ねたｎ（≧２）個の反射手段を一体に形成
されたことを特徴とするレンズ素子。
【請求項３７】請求項３６記載のレンズ素子において、集光手段を兼ねたｎ個の反射手段が、主レンズ部の光軸
を対称軸として回転対称に配置されていることを特徴と
するレンズ素子。
【請求項３８】請求項３３〜３７の任意の１に記載のレ
ンズ素子を１単位とし、複数単位のレンズ素子を、共通
の透明板にアレイ配列して形成したことを特徴とするレ
ンズ素子アレイ。