JP2003174419A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送距離が変化しても、受信光量の変動が少
なく、異なる通信速度の光通信モジュールや、異なる光
学特性の光通信モジュールが混在しても受信光量の変動
を少なく抑えることができ、安価で簡易な構成の光通信
システムを提供する。 【解決手段】 送信レンズ７により送信光４の開口数を
ＮＡｓに変化させる。送信光４の開口数ＮＡｓを光ファ
イバ２の開口数ＮＡｐより大きくすることで、伝送距離
が長くなるに従い光ファイバ２から放射される受信光５
の開口数ＮＡｆを小さくする。アパチャー部材８ａによ
り開口数ＮＡｆが小さいほど受信光５の受信効率が良く
なるように受信光学系を設定することで、伝送距離が長
い時の受信効率を良くし、伝送距離が変化しても受信光
量の変動を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを伝送
媒体として光信号を送受信することのできる光通信シス
テムに関し、より詳しくはプラスチック光ファイバ等の
マルチモード光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信
や電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に
使用することのできる光通信システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進展に伴い、光ファイバに
よるネットワーク技術が注目されている。特にプラスチ
ック光ファイバ（以下ＰＯＦ）を伝送媒体とした光通信
システムは、その取扱いの簡便さから、家庭内通信やＬ
ＡＮ・電子機器間通信への応用が進んでいる。

【０００３】このような光通信システムの一般的な構成
例を図２２に示す。光通信システム１０３は、伝送する
データ信号に基づく、伝送に適した変調光を伝送するた
めの光ファイバ２と、光ファイバ２の両端に光学的に結
合するようにそれぞれ接続された各光通信モジュール１
０１とを備えている。図２２に示した光通信システムは
最小の構成であり、更に複数の光通信モジュール１０１
と光ファイバ２を追加した光通信システム（ネットワー
ク）が構成される場合がある。

【０００４】また、異なるメーカーにより作製された光
通信モジュール（光学特性が異なる光通信モジュール）
や、通信速度が異なる光通信モジュールが同一の光通信
システムに混在する場合があり、必ずしも同一の光通信
モジュールにより光通信システムが構成されるわけでは
ない。

【０００５】光通信システム１０３はその通信形態によ
り、いくつかの種類に分別できる。大きく分けると、
光ファイバ２が単数である場合と複数である場合、信
号を双方向に通信する場合と片方向に通信する場合、
信号を同時に(全二重)通信する場合と半二重で通信する
場合等があり、これらを組合わせた（例えば、単芯光フ
ァイバで双方向に全二重通信を行う）方式により光通信
が行われる。

【０００６】このような光通信システムでは、その用途
や敷設状況により伝送距離が１ｍから１００ｍ程度に変
動する場合がある。光ファイバ２としては、例えばＰＯ
Ｆ等のマルチモード光ファイバを用いることが提案され
ている。ＰＯＦはコアがＰＭＭＡ(polymethyl methacry
late ポリメチルメタクリレート)やポリカーボネート
等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッド
は上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成され
ている。このような光ファイバ２では、石英光ファイバ
に比べそのコアの径を約２００μｍから約１ｍｍと大き
くすることが容易であることから、光通信モジュール１
０１との結合調整が容易であり、安価な光通信システム
１０３を得ることができる。また、コアが石英ガラスよ
りなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣＦ（ポリ
マークラッドファイバ）を用いても良い。ＰＣＦはＰＯ
Ｆに比べると価格が高いが、伝送損失が小さく、伝送帯
域が広いという特徴がある。このため、ＰＣＦを伝送媒
体とすることで、より長距離での通信やより高速での通
信を行うことができる光通信システム１０３を得ること
ができる。

【０００７】しかし、伝送媒体としてＰＯＦを用いた場
合には、伝送損失が石英系の光ファイバに比べ大きい
（約０．２ｄＢ／ｍ）ことから、伝送距離の違いによる
伝送損失の差が大きくなり、受信光量の変動が大きくな
るという問題があった。受信光量の変動が大きい光通信
システムでは、ダイナミックレンジを大きくする必要が
生じ、光通信システムの設計が煩雑になるとともに、製
造コストが高くなるという問題があった。

【０００８】このような問題を解決する手段として、伝
送距離の長短による受信光量の変動を少なくする方法が
提案されており、以下のようなものが知られている。

【０００９】伝送距離が長い場合に光ファイバの途中
で光増幅を行って光量を増加させる（例えば、特開平９
−１４８９８８）。

【００１０】オートゲインコントロール(AGC)を用い
て受信光量が変化した場合に受信器のゲインを切替え
る。

【００１１】伝送距離の長短により、送信器自体の送
信光量を変化させる（例えば、特開２０００−１５６６
６４）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光増
幅を行う方法はコストが高くなることや、使用波長やシ
ステムが限定されることから、現状では幹線系への利用
に限られ、ＰＯＦ等の伝送媒体を用いた近距離の光通信
システムに用いることは困難である。

【００１３】ＡＧＣを用いる場合は、回路が複雑とな
り、またゲイン切替えを行うためには受信光量を検出す
るシステムが必要となることから、光通信システムの高
コスト化を招くという問題があった。

【００１４】送信光の強度を変化させる場合も、伝送
距離あるいは送信光量を検出してフィードバックを行う
システムが必要となり、高コスト化を招くという問題が
あった。

【００１５】また、光通信システムには、上述したよう
に、通信速度が異なる光通信モジュールや、光学特性が
異なる光通信モジュールが混在する可能性があり、この
ような場合には伝送距離の長短によるダイナミックレン
ジの増加を抑えることがより困難となっていた。

【００１６】ところで、特開平１−１７７００４号公報
には、光通信モジュールの送信光の開口数を光ファイバ
の開口数より小さくすることにより、伝送信号の周波数
帯域を広げ、通信可能距離を長くすることが開示されて
いる。しかし、同公報には、伝送距離の長短により受信
光量が変動しダイナミックレンジが増加する問題を解決
する方法は開示されていない。また、同公報に開示され
た技術において、発光素子として発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を使用する場合は、その放射角度が広いことから、
光ファイバの開口数より光通信モジュールの開口数を小
さくするために光学系が複雑となり、光通信モジュール
の小型化・低コスト化が困難となる。

【００１７】そこで、本発明の目的は、異なる伝送距離
を有する光ファイバを使用する光通信システムであっ
て、伝送距離が変化しても受信光量の変動が少なく、異
なる通信速度の光通信モジュールや、異なる光学特性の
光通信モジュールが混在しても受信光量の変動を少なく
抑えることができ、安価で簡易な構成の光通信システム
を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、伝送距離
が異なる場合の光ファイバからの出射光分布がどのよう
に異なっているのかについて検討を行った。このことを
図１を用いて説明する。

【００１９】図１（ａ）,（ｂ）は光ファイバ２の長さ
が異なる場合の光ファイバ２からの出射光分布を示す概
略図である。図１（ａ）は光ファイバ２が短い場合、図
１（ｂ）は光ファイバ２が長い場合を表している。光フ
ァイバ２に入射する送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイ
バ２のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の開口数Ｎ
Ａｐより大きく、かつ、伝送距離が短い（つまり、光フ
ァイバ２が短い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの
影響が残るため、図１（ａ）に示すように受信光５の開
口数ＮＡｆがＮＡｐより大きい分布となる。以下の説明
でＮＡｐの測定に関しては日本工業規格ＪＩＳ Ｃ６８
２２に準拠するものとする。一方、伝送距離が長い（光
ファイバ２が長い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓ
の影響が少なくなり、図１（ｂ）に示すように受信光５
の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと略同一
となる。以上のように、送信光４の開口数ＮＡｓが光フ
ァイバ２のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の開口
数ＮＡｐより大きい場合には、光ファイバ２からの放射
光（受信光５）の開口数ＮＡｆは伝送距離が長くなるに
つれ小さくなり、最終的に光ファイバ２の開口数ＮＡｐ
と略同一となることがわかった。この概略図を図２に示
す。

【００２０】次に、送信光の開口数ＮＡｓが光ファイバ
２の開口数ＮＡｐより小さい場合を図３（ａ）,（ｂ）
に示す。ここで示すように、光ファイバ２に入射する送
信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐよ
り小さく、伝送距離が短い（光ファイバ２が短い）場合
には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響が残るため、図３
（ａ）に示すように受信光５の開口数ＮＡｆがＮＡｐよ
り小さい分布となる。一方、伝送距離が長い（光ファイ
バ２が長い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響
が少なくなり、図３（ｂ）に示すように受信光５の開口
数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと略同一とな
る。したがって、図４に示すように、上記図２の結果と
は逆に、伝送距離が長くなるにつれ、放射光の開口数Ｎ
Ａｆが大きくなる傾向にある。すなわち、伝送距離が長
くなるにつれ、送信光４の開口数ＮＡｓの影響より光フ
ァイバ２の開口数ＮＡｐの影響が大きくなった放射光分
布に変化することがわかった。

【００２１】上で説明を行った開口数（ＮＡ）は、放射
光のＦＦＰ（Far Field Pattern)において最大強度の半
値半幅となる時の放射角度をθnaとしたとき、ＮＡ＝ｓ
ｉｎ（θna）で表される。θnaは、最大強度の半値でな
く1/e² あるいは５％の強度となる時の半幅と定義され
る場合もある。定義により開口数（ＮＡ）が異なってく
るため、送信光４の開口数ＮＡｓ、受信光５の開口数Ｎ
Ａｆ、光ファイバ２の開口数ＮＡｐは同一の定義で比較
する必要があるが、何れの値を用いても上記結果と同様
の傾向を示す。光ファイバ２の開口数ＮＡｐは光ファイ
バ２のコア及びクラッドの屈折率等の光ファイバ２の構
造で決定されるものであり、使用する光ファイバ２固有
のものである。また送信光４の開口数ＮＡｓは光源（発
光素子）と送信光学系により設定されるものである。

【００２２】本願発明者は、以上の結果を基に、伝送距
離の違いにより開口数が変化する現象を積極的に利用
し、光通信モジュール１の送信・受信部の光学系を工夫
することにより、伝送距離の差による受信光量の変動を
少なくするような光通信システムの発明をするに至っ
た。

【００２３】具体的には、本発明の一側面に係る光通信
システムは、複数の光通信モジュール間で、少なくと
も、第１の光ファイバと上記第１の光ファイバよりも伝
送距離が短い第２の光ファイバとを使用して、データ通
信を行う光通信システムにおいて、上記各光ファイバを
伝搬後にこの光ファイバから放射される受信光の開口数
を伝送距離に応じて変化させる手段と、上記受信光の開
口数に応じて、この受信光を受ける光通信モジュールの
受信効率を変化させる手段とを備え、伝送距離が長い上
記第１の光ファイバに光学的に接続された光通信モジュ
ールの受信効率をη１、伝送距離が短い上記第２の光フ
ァイバに光学的に接続された光通信モジュールの受信効
率をη２とすると、上記受信効率を変化させる手段はη
１＞η２となるように受信効率を変化させることを特徴
としている。

【００２４】η１＞η２つまり伝送距離が長いほど受信
効率を高くすることで、伝送距離の差による光通信モジ
ュールの受信光量の変動が低減される。このことから、
より伝送距離幅の大きい光通信システムが得られる。

【００２５】更にまた、上記受信光の開口数を変化させ
る手段および上記光通信モジュールの受信効率を変化さ
せる手段はいずれも光通信モジュールの光学系のみで対
応することが可能であり、余分な回路やシステムが不要
であるため、安価で簡易な構成の光通信システムを得る
ことができる。

【００２６】前記光通信モジュールの受信効率を変化さ
せる手段によって、対応する光ファイバから出射される
受信光の開口数がこの光ファイバ自体の開口数近傍であ
るときに受信効率が最大となるようにすれば、たとえ通
信相手の送信光の開口数が不明であっても、伝送距離に
よる受信光量の変動を低減することができるたとえば、
上記受信光の開口数を伝送距離に応じて変化させる手段
としては、発信側の光通信モジュールに含まれる発光素
子およびレンズ等の光学系が挙げられる。互いに異なる
開口数を有する光ファイバー自体もこのような手段とし
て機能させることができる。

【００２７】一方、前記光通信モジュールの受信効率を
変化させる手段としては、各光ファイバから放射される
受信光のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射
角度に比べて放射角度の小さい光および放射角度の大き
い光の少なくとも一方が受光素子に結合することを防止
するものを使用できる。

【００２８】このような手段は受信光学系によって実現
可能であり、たとえば、前記各光ファイバから放射され
る受信光の一部のみを透過させるアパーチャ部材を用い
ることもできるし、前記各光ファイバから放射される受
信光の一部のみを反射させる反射ミラーを用いることも
できる。アパチャー部材を用いる場合には、単にアパチ
ャー部材の開口を調整することにより、受信効率を変化
させることができる。一方、反射ミラーを用いる場合に
は、反射ミラーの形状や大きさを調整することにより、
受信効率を変化させることができる。さらに、受信光学
系たとえば受信レンズの外周部分および内側部分（中央
部）の少なくとも一方に遮光部を形成することも可能で
ある。いずれの場合も、簡易で安価に受信光の開口数に
依存して受信効率を変化させることができる。本発明に
よれば、受信光の開口数が光ファイバの開口数近傍とな
ったときに受信効率が最大となる受信光学系を簡易な配
置で安価に形成することができる。

【００２９】さらに、前記光通信モジュールの受信効率
を変化させる手段は、各光ファイバから放射される受信
光を受光素子の受光面積より大きい面積に集光するもの
であってもよい。この場合にも、光学系を簡易な配置と
なすことができ、安価に形成できる。

【００３０】一実施の形態では、前記第１，第２それぞ
れの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数を
ＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対応
する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓと
し、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡ
ｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｓ＞ＮＡｐである。

【００３１】この構成の光通信システムでは、光通信モ
ジュールの送信光学系の簡易な設計により容易に受信光
の開口数を伝送距離に依存して変化させることが可能で
ある。また、送信光の開口数を大きくする場合、発光素
子として放射光分布の広いＬＥＤを利用しやすくなり、
安価な光通信システムを得ることができるという効果を
奏する。

【００３２】一実施の形態では、前記第１，第２それぞ
れの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数を
ＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それぞれの光
ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、
ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＜ＮＡｐ２である。

【００３３】この実施の形態では、光ファイバにより受
信光の開口数を変化させているため、光通信モジュール
の送信光の開口数の設定の自由度が大きくなり、より簡
易で安価な光通信システムを得ることができる。また、
伝送距離が長い程、光ファイバの開口数が小さくなるた
め、モード分散による伝送帯域の低下が低減される。

【００３４】別の実施の形態では、前記第１，第２それ
ぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数
をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対
応する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ
とし、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、Ｎ
Ａｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｓ＜ＮＡｐである。

【００３５】この構成でも、上述した場合と同様に、光
通信モジュールの送信光学系の簡易な設計により容易に
受信光の開口数を伝送距離に依存して変化させることが
可能であり、簡易な構成で伝送距離の差による受信光量
の変動が少ない光通信システムが得られる。また、送信
光の開口数を小さくする場合、発光素子として放射光分
布の狭い半導体レーザを利用しやすくなり、伝送帯域の
広い光通信システムを得ることができる。

【００３６】さらに別の実施の形態では、前記第１，第
２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の
開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それ
ぞれの光ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２と
すると、ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＞ＮＡｐ２で
ある。

【００３７】この実施の形態では、光ファイバにより受
信光の開口数を変化させているため、光通信モジュール
の送信光の開口数の設定の自由度が大きくなり、より簡
易で安価な光通信システムを得ることができる。

【００３８】一実施の形態では、前記複数の光通信モジ
ュールは第１の光通信モジュールと第２の光通信モジュ
ールを含んでいる。そして、対応する光ファイバに入射
する前記第１の光通信モジュールからの送信光の開口数
をＮＡｓ１、対応する光ファイバに入射する前記第２の
光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ２、前
記各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡｓ
１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐである。つまり、本発
明は、通信速度が異なる光通信モジュールや、光学特性
が異なる光通信モジュールが混在する光通信システムに
も適用可能であり、このような光通信システムにおいて
も、伝送距離による受信光量の変動を低減することがで
きる。また、使用する光源の選択肢を増加させること
も、送信光学系の構成を簡略化することも可能である。

【００３９】たとえば、前記第１の光通信モジュールよ
り前記第２の光通信モジュールの方が通信速度の上限が
大きい場合には、第１の光通信モジュールとして安価な
ＬＥＤを、第２の光通信モジュールとして高速駆動が可
能なＬＤを使用しやすくなり、用途に合わせた光通信シ
ステムを安価で簡易な構成で形成することが可能とな
る。

【００４０】各光ファイバとしてプラスチック光ファイ
バ（ＰＯＦ）を用いることができる。ＰＯＦは曲げ損失
が少なく、折れ難く、また、コア径を容易に１ｍｍ程度
の大口径とできることから、光ファイバと光通信モジュ
ールとの結合調整が容易に行える。この結果、安価な光
通信システムを得ることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光通信システムの
実施の形態を添付の図面を参照して説明する。

【００４２】（第１の実施形態）図５は本発明の光通信
システムを採用したシステムの一例をあらわす概略図で
ある。本光通信システム３は、２台のパーソナルコンピ
ュータ（以下、ＰＣ）１５−１、１５−２とデジタルビ
デオカメラやデジタルスチルカメラ、携帯情報端末、プ
リンター、デジタルテレビ等の電子機器１６との間を光
ファイバ２−１、２−２で繋ぐものである。ＰＣ１５−
１には光通信モジュール１−１と光通信モジュール１−
３が内蔵されており、ＰＣ１５−２および電子機器１６
には、それぞれ光通信モジュール１−２と光通信モジュ
ール１−４が内蔵されている。ＰＣ１５−１とＰＣ１５
−２とは、長い伝送距離を有する光ファイバ２−１を伝
送媒体として光通信モジュール１−１と光通信モジュー
ル１−２により双方向に光通信が行われる。ＰＣ１５−
１と電子機器１６とは、短い伝送距離を有する光ファイ
バ２−２を伝送媒体として光通信モジュール１−３と光
通信モジュール１−４により双方向に光通信が行われ
る。光通信モジュール１−１〜１−４は同一のものであ
り、以下、それぞれを区別しない場合には、光通信モジ
ュール１として表す。また、光ファイバについても、２
つの光ファイバ２−１，２−２を区別しない場合には、
光ファイバ２として説明している。光ファイバ２−１，
２−２は光通信モジュール１から抜差しすることがで
き、長さの異なる光ファイバ２に取替えることができ
る。本実施形態においては、光ファイバ２−１が光ファ
イバ２−２より長い場合について説明する。

【００４３】本発明は、上記のような形態で使用される
光通信システム３において、光ファイバ２からの出射光
の分布を伝送距離（光ファイバの長さ）により変化さ
せ、更に、その出射光を受ける光通信モジュール１の受
信効率を出射光の分布により変化させることで受信光量
の変動を少なくするものである。

【００４４】ここで、図６〜８に、異なるいくつかの条
件で測定した光ファイバ２からの放射光すなわち受信光
の開口数のＦＦＰの測定結果を示す。図６は送信光４の
開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さ
く、光ファイバ２が短い場合（ＮＡｓ＝０．１、ＮＡｐ
＝０．２６、光ファイバ２が１ｍ、図３（ａ）に相
当）、図７は送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の
開口数ＮＡｐより大きく、光ファイバ２が短い場合（Ｎ
Ａｓ＝０．５、ＮＡｐ＝０．２６、光ファイバ２が１
ｍ、図１（ａ）に相当）の光ファイバ２からの放射光
（受信光５）のＦＦＰを測定したものである。光ファイ
バ２が１ｍと短い場合、上述したように、放射光（受信
光５）は送信光４の開口数ＮＡｓの影響を強く受けたも
のとなる。従って、図６の場合は受信光５の開口数ＮＡ
ｆは０．１５と光ファイバ２の開口数ＮＡｐ＝０．２６
より小さくなり、図７の場合は受信光５の開口数ＮＡｆ
が０．４０と光ファイバ２の開口数ＮＡｐ＝０．２６よ
り大きくなる。また、図８に示すように、光ファイバ２
が１００ｍと十分長い場合（図１（ｂ）、図３（ｂ）に
相当）、送信光４の開口数ＮＡｓに依らず、受信光５の
開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと同等の値
となる（図８ではＮＡｓ＝０．５０の場合を示している
が、ＮＡｓ＝０．１０でも同様となる）。

【００４５】図９は、上記に示した伝送距離の違いによ
る放射光分布の変化を積極的に利用した送受信モジュー
ルを用いた光通信システムの一例である。ここで、光通
信モジュール１の送信光４の開口数ＮＡｓを光ファイバ
２の開口数ＮＡｐより大きい（ＮＡｓ＞ＮＡｐ）ものと
することで、光ファイバ２が長くなるに従い受信光５の
開口数ＮＡｆを小さく（つまり、光ファイバ２−１，２
−２からの受信光の開口数をそれぞれＮＡｆ１，ＮＡｆ
２とすれば、ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２）させ、光通信モジュ
ール１の受信効率が放射光の開口数ＮＡｆが小さい程高
くなる（つまり、光通信モジュール１−１，１−２の受
信効率η１が光通信モジュール１−３，１−４の受信効
率η２よりも大きくなる）ように、光通信モジュール１
の光学系を設定すれば良い。

【００４６】図９において、半導体レーザやＬＥＤ（発
光ダイオード）である発光素子６から放射された送信光
４は送信レンズ７（送信光学系）により開口数をＮＡｓ
に変化させて、光ファイバ２に入射する。一方、受信光
５は開口数ＮＡｆで光ファイバ２から放射され、その一
部が受信光学系であるアパチャー部材８ａを通過して受
信レンズ９で集光されてフォトダイオード等の受光素子
１０で受信される。送信光４の開口数ＮＡｓは送信レン
ズ７により任意に調整される。受信光５の一部はアパチ
ャー部材８ａにより遮光されて受光素子１０には結合し
ない。図９に示すように、中央部に開口を有するアパチ
ャー部材８ａを用いることにより、受信光５の開口数Ｎ
Ａｆが小さいほど受信効率が高い受信光学系とすること
ができる。

【００４７】図９に示すように送信光４の開口数ＮＡｓ
が大きい場合、発光素子６としてはＬＥＤを用いるのが
好ましい。ＬＥＤは半導体レーザに比べ放射角度が大き
いため、容易に開口数ＮＡｓが大きい送信光４を得るこ
とができると共に、駆動回路が安価であるため、より安
価な光通信システム３を得ることができる。但し、ＬＥ
Ｄは半導体レーザに比べ高速駆動が困難であることか
ら、光通信システム３で必要となる伝送帯域により選択
されるものである。

【００４８】受信光学系としてはアパチャー部材８ａを
使用したものに限定されるものではない。例えば、図９
において、アパチャー部材８ａを用いず、受信レンズ９
として小径のものを使用することにより、開口数ＮＡｆ
が大きい受信光５の一部（外周部）が受信レンズ９に結
合しないように配置しても良い。あるいは、図１２に示
すようにアパチャー部材８ａの代わりに反射ミラー１１
ａを用いて、内周部の受信光５のみを反射させて受信レ
ンズ９により集光することにより、開口数が大きい受信
光５が受光素子１０に結合しないように配置しても良
い。

【００４９】他の送受信モジュールを用いた光通信シス
テムの例を図１０に示す。図１０において図９と同様の
構成部材は同一の参照番号で示している。この例では、
光通信モジュール１の送信光４の開口数ＮＡｓを光ファ
イバ２の開口数ＮＡｐより小さい（ＮＡｓ＜ＮＡｐ）も
のとすることで、光ファイバ２が長くなるに従い受信光
５の開口数ＮＡｆを大きく（つまり、光ファイバ２−
１，２−２からの受信光の開口数をそれぞれＮＡｆ１，
ＮＡｆ２とすれば、ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２）し、光通信モ
ジュール１の受信効率が放射光の開口数ＮＡｆが大きい
程高くなる（つまり、光通信モジュール１−１，１−２
の受信効率η１が光通信モジュール１−３，１−４の受
信効率η２よりも大きくなる）ように、光通信モジュー
ル１の光学系を設定すればよい。

【００５０】開口数ＮＡｓが小さい送信光４を容易に得
るためには、発光素子６としては、半導体レーザを用い
れば良い。半導体レーザを用いれば、伝送帯域の広い光
通信システム３を得ることもできる。更にまた、送信光
４の開口数ＮＡｓを小さくすることにより、光ファイバ
２を伝搬することによるモード分散を少なくすることが
できるため、広帯域化に有利となる。以上のように、送
信光４の開口数ＮＡｓ、及び発光素子６は光通信システ
ム３の伝送帯域や用途により決定されるものである。

【００５１】図１０に示すように、周辺部に開口を有す
るアパチャー部材８ｂを用いることにより、受信光５の
開口数ＮＡｆが大きいほど受信効率が高い受信光学系と
することができる。受信光学系としては、図１３に示す
ように、図１２の構成とは逆の反射ミラー１１ｂを用い
て、外周部の受信光のみを反射させて、受信レンズ９に
より集光することにより、開口数の小さい受信光５の中
心部が結合しないようにすることもできる。

【００５２】以上に説明した発光素子６は、使用する光
ファイバ２の伝送損失が少ない波長とし、かつ安価に入
手可能であることが好ましい。例えば、光ファイバ２と
してＰＯＦを用いる場合、ＤＶＤ等で量産効果のある、
波長６５０ｎｍの半導体レーザ等を用いることができ
る。また、発光素子６として半導体レーザを用いる場
合、その後部には、図示しないモニター用フォトダイオ
ードを配置し、発光素子６の光量を一定に保つようにす
ることができる。

【００５３】受光素子１０としては、受光した変調光の
強弱を電気信号に変換し、発光素子６の波長域で感度の
高いフォトダイオードを使用する。例えば、シリコンを
材料とするＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフ
ォトダイオード等を用いることができる。

【００５４】送信レンズ（送信光学系）７、受信レンズ
（受信光学系）９はレンズに限定されるものではなく、
送信光４や受信光５を集光する（ＮＡを変換する）もの
であれば、例えば、曲面形状のミラーやホログラム素子
等を用いても良いし、送信光学系を用いずに発光素子６
の放射角度をそのまま送信光５の開口数ＮＡｓとしても
良い。アパチャー部材に関しても、上述したもの８ａ，
８ｂに限定されるものではなく、受信光５の開口数ＮＡ
ｆに依存して受信効率を変動させることができるもので
あれば良い。例えば、開口を有していなくても、透過率
を位置により変化させたアパチャー部材を用いても良
い。別の受信光学系の一例として図１１に示すものがあ
る。

【００５５】この受信光学系では受信レンズ９により、
受光素子１０の受光面１９の面積より大きい部分に受信
光５を集光させている。この集光面積は光ファイバ２か
ら出射される受信光５の放射角度により変化させること
ができ、ＮＡｆが小さい程、集光面積を小さくできる。
すなわち、ＮＡｆが小さい程、受信効率が高い受信光学
系として用いることができる。また、受信レンズ９を用
いずに、受信光５を直接受光素子１０に結合させても同
様の効果を得ることができる。このような、受信光学系
では集光面積を小さくする必要がないことから光学系を
簡易な配置で安価に形成できるという効果を有してい
る。

【００５６】次に、図９に示した光通信モジュール１を
図５のシステムにおける光通信システム３に光通信モジ
ュール１−１〜１−４として用いた場合の受信光量の変
動について説明する。光ファイバ２−１の長さが５０
ｍ、光ファイバ２−２の長さが１ｍであり、光ファイバ
１−２、２−２として伝送損失が０．２ｄＢ／ｍのＰＯ
Ｆを想定し、光通信モジュール１（１−１〜１−４）と
して、送信光量が−３ｄＢｍ、送信効率が−２ｄＢ、光
ファイバの長さが１ｍの時にＮＡｆ＝０．４で受信効率
が−９ｄＢ、光ファイバの長さが５０ｍの時にＮＡｆ＝
０．２で受信効率が−３ｄＢとなるように光学系を設定
（アパチャー部材８ａや受信レンズ９を最適化）した場
合の受信光量について考察する。伝送損失は、光通信モ
ジュール１−１と光通信モジュール１−２間での通信
（５０ｍ）の場合１０ｄＢ、光通信モジュール１−３と
光通信モジュール１−４間での通信（１ｍ）の場合０．
２ｄＢとなる。この場合の伝送距離と受信光量の関係を
図１４に示す。光ファイバ２の伝送損失は厳密には送信
光４の開口数ＮＡｓに依存して変化するが、ここでは、
原理的な説明であるため同一として計算を行った。その
結果、受信光量は、伝送距離が１ｍの時に−１４．２ｄ
Ｂｍ、伝送距離が５０ｍの時に−１８ｄＢｍとなった。
受信光量の差は３．８ｄＢであった。

【００５７】一方、光学的特性として送信光量が−３ｄ
Ｂｍ、送信効率が−２ｄＢ、受信効率が−３ｄＢである
従来の光通信モジュールを有する光通信システム（光通
信モジュール以外は第１の実施の形態の場合と同様の条
件）を図５のシステムに適用した場合の伝送距離と受信
光量の関係を図１５に示す。図１５からわかるように、
受信光量は、光通信モジュール１−１と１−２の間（伝
送距離が５０ｍ）では−１８ｄＢｍ、光通信モジュール
１−３と１−４の間（伝送距離が１ｍ）では−８．２ｄ
Ｂｍとなり約１０ｄＢの違いが生じてしまう。このよう
に受信光量が約１０ｄＢも異なっているのは、光ファイ
バ２−１と２−２の長さの差（伝送損失）によって生じ
るものであるため、従来の光通信モジュールが異なる光
学特性を有していても同様の結果となる。

【００５８】以上の結果から、図９に示した光モジュー
ルを備えた本実施形態の光通信システムは、伝送距離に
よる受信光量の変動を従来（図１５）の約１０ｄＢから
約４ｄＢにまで減らすことが可能となる。

【００５９】なお、図１４に示した伝送距離の違いによ
る受信光量の変動結果は、図９に示す光通信モジュール
を使用し、単芯片方向通信の場合を示したものである
が、その他の通信形態の場合でも、同様の原理により、
同様の値となる。また、図１０に示した光通信モジュー
ル１でも、光ファイバ２の長さにより受信光５の開口数
ＮＡｆが変化するため、これに合わせて受信効率を変化
させることにより、受信光量の変動を従来より低減する
ことが可能となる。

【００６０】以上のように、本実施形態の光通信システ
ム３は、送信光４と光ファイバ２の開口数の関係を利用
することにより、伝送距離によって受信光５の開口数が
変化するように設定すると共に、受信光学系を例えば図
９または図１０に示すように工夫することにより、光通
信モジュール１の受信効率を受信光５の開口数に依存し
て変化させている。これにより、伝送距離が長い場合に
受信効率を高くすることが可能となり、伝送距離による
受信光量の変動を低減させることができる。これは、光
通信モジュール１の光学系（送信光学系と受信光学系）
のみを工夫することにより達成することができることか
ら、安価であり、複雑なシステムを必要とせずに、高性
能な光通信システム３を得ることが可能となる。

【００６１】なお、図９、図１０では、簡略のために図
の左から右方向への片方向通信の場合を示しているが、
もちろん双方向通信の場合でも光学系の配置を変更する
ことで容易に対応することができる。

【００６２】図１６は図５に示した光通信システム３に
使用される光通信モジュール１（１−１〜１−４の一具
体例として、一本の光ファイバ２を用いた全二重通信に
対応できる光通信モジュールを概略的に示している。図
１６に示す光通信モジュール１は、データ信号に基づく
変調光である送信光４を生成する発光素子６と、光ファ
イバ２からの受信光５を受光してデータ信号を生成する
ための受光素子１０と、発光素子６から出射される送信
光４を集光して光ファイバ２に結合させる送信レンズ７
と、光ファイバ２から出射される受信光５を反射して受
光素子１０に結合させる湾曲面を有する反射ミラー１１
とを有している。この反射ミラー１１は、図１３に示す
平坦な反射ミラー１１ｂと受信レンズ９との両機能を組
み合わせたものである。送信レンズ７および反射ミラー
１１は共に光学ブロック１２に形成されている。発光素
子６はＳｉＣ等の放熱特性に優れたサブマウント１７上
に配置されている。発光素子６の背後にはモニター用フ
ォトダイオード１８が配置されており、発光素子６の強
度をモニターして一定に保持している。これらの構成部
材は、ステム１３上に位置合わせされて配置されてい
る。ステム１３は図示しない回路に電気的に接続されて
いる。

【００６３】発光素子６により生成された送信光４は、
発光素子６の放射角度にしたがって放射状に発散する。
その後、送信レンズ７で任意の開口数ＮＡｓに変換され
て集光され、光学ブロック１２を通過して、光ファイバ
２に結合する。一方、光ファイバ２から出射される受信
光５は反射ミラー１１により受光素子１０方向に反射さ
れると共に、曲率を有する反射ミラー１１により集光さ
れて受光素子１０に結合する。すなわち、送信光４と受
信光５の領域を光ファイバ２の口径内で空間的に分離す
ることで、一本の光ファイバ２により全二重通信を行っ
ている。

【００６４】一本の光ファイバ２により全二重通信を行
うためには、受信光５への送信光５の混信を防止するこ
とが必要となる。そのため、反射ミラー１１は遮光部１
４を有し、この遮光部１４が光ファイバ２に接触もしく
は近接させて配置されている。光ファイバ２に入射する
送信光４の一部は、光ファイバ２端面で反射される。し
かし、送信光４の光ファイバ２での反射光は反射ミラー
１１の遮光部１４により遮光されて、受光素子１０に結
合しない。こうして、受信光５への送信光４の混信を防
止することができる。また、反射ミラー１１は、送信部
（図１６において、発光素子６や送信レンズ７が配置さ
れている反射ミラー１１の右上側）から、受光素子１０
を光学的に分離する働きがあるため、光ファイバー２に
向かう送信光４や光通信モジュール１内で散乱された送
信光４（内乱光）は受光素子１０に結合しない。

【００６５】送信光の開口数ＮＡｓは光ファイバ２の開
口数ＮＡｐより小さく設定されている。すなわち、伝送
距離が長くなるに従い、受信光５の開口数ＮＡｆが大き
くなるように設定されている。そして、反射ミラー１１
は光ファイバ２の外周部から放射される受信光５が効率
良く受信できるように配置されている。すなわち、受信
光の開口数ＮＡｆが大きい程、光通信モジュール１の受
信効率が高くなるように設定されている。受光素子１０
で受光された受信光５は、図示しない増幅器（プリアン
プ）により電流電圧変換される。この光通信モジュール
１では受信光量の変動が少ないため、プリアンプのダイ
ナミックレンジを小さく設定することができ、安価な回
路構成とすることが可能となる。また、前述したよう
に、このような光通信モジュール１を用いるだけで、他
のシステムを変更すること無しに、伝送距離の長短によ
る受信光量の変動が少ない光通信システム３を得ること
が可能となる。

【００６６】本実施の形態で示した光通信システム３、
および、これに使用される上記各光通信モジュール１は
一例であり、これに限定されるものではなく、もちろん
その一部を変更した構成としても良い。

【００６７】（第２の実施の形態）次に、本発明の光通
信システムの第２の実施の形態を図１７に基づいて説明
する。但し、図１７において、図５における部材と同様
又は同一の機能を有する部材については、同一の参照番
号を付与して、その説明を省略する。

【００６８】上記第１の実施の形態では、光ファイバ２
−１，２−２自体の開口数ＮＡｐは同一であった（つま
り、伝送距離によらず同じ特性の光ファイバ２を使用）
のに対し、第２の実施の形態では、伝送距離により異な
る開口数ＮＡｐ１，ＮＡｐ２をそれぞれ有する光ファイ
バ２−３，２−４を用いる。

【００６９】この第２の実施の形態は、受信光の開口数
ＮＡｆを、送信光の開口数ＮＡｓと光ファイバ２の開口
数ＮＡｐの関係によって変化させるのではなく、伝送距
離が短い場合と長い場合で開口数ＮＡｐの異なる光ファ
イバ２（２−３、２−４）を用いることで変化させてい
ることが特徴である。

【００７０】前述したように、受信光５の開口数ＮＡｆ
は、送信光４の開口数ＮＡｓと光ファイバ２の開口数Ｎ
Ａｐ及び伝送距離により決定される。当然、光ファイバ
２の開口数ＮＡｐが大きい程、受信光５の開口数ＮＡｆ
は大きくなる。例えば、光通信モジュール１−１と光通
信モジュール１−２間での通信(伝送距離が長い場合）
には開口数ＮＡｐ１の小さい光ファイバ２−３を用い、
光通信モジュール１−３と光通信モジュール１−４間で
の通信(伝送距離が短い場合）には開口数ＮＡｐ２の大
きい光ファイバ２−４を用いる。そして、図９で示した
ように受信光５の開口数ＮＡｆが大きいほど受信効率が
低くなる光通信モジュール１を使用する。光ファイバ２
−３と光ファイバ２−４の開口数ＮＡｐ１，ＮＡｐ２の
違いにより、伝送距離が長い場合には受信光５の開口数
ＮＡｆが小さくなり、伝送距離が短い場合には受信光５
の開口数ＮＡｆが大きくなるため、伝送距離による受信
光量の変動を低減することができる。この場合、光ファ
イバ２−３，２−４により受信光５の開口数ＮＡｆを変
化させているため、光通信モジュール１の送信光４の開
口数ＮＡｓは任意に選定することができる。

【００７１】光ファイバ２の開口数ＮＡｐは伝送距離
（光ファイバーの長さ）に応じて多段階に変化させる。
例えば、伝送距離が０〜５ｍのときにＮＡｐ＝０．５、
５〜２０ｍのときにＮＡｐ＝０．４、２０〜５０ｍのと
きにＮＡｐ＝０．３、５０〜１００ｍのときにＮＡｐ＝
０．２等のように変化させても良い。もちろん、この逆
にして、伝送距離が長い程、光ファイバの開口数ＮＡｐ
が大きくなるようにすることもできる（ＮＡｐ１＞ＮＡ
ｐ２）。しかし、光ファイバ２の開口数ＮＡｐが大きい
場合、モード分散の影響により伝送帯域が狭くなるた
め、光ファイバ２の開口数ＮＡｐは伝送距離が長い場合
（光ファイバ２−３の場合）に小さくなるように設定す
る方が好ましい。

【００７２】以上のように、図１７に示した第２の実施
の形態の光通信システムでは、伝送距離により光ファイ
バ２（２−３，２−４）の開口数ＮＡｐを変化させるこ
とで、受信光の開口数ＮＡｆを変化させ、かつ、受信光
の開口数ＮＡｆに依存して光通信モジュール１（１−１
〜１―４）の受信効率を変化させることにより、伝送距
離が変化しても受信光量の変動が少ない光通信システム
を得ることができる。また、光ファイバ２と受信光学系
のみにより、これを達成することができるため、安価で
簡易な構成の光通信システムを得ることができる。

【００７３】（第３の実施の形態）次に、本発明の光通
信システムの第３の実施の形態を図１８、図１９に基づ
いて説明する。但し、図１８、図１９において、第１、
第２の実施の形態で示した部材と同様又は同一の機能を
有する部材については、同一の参照番号を付与して、そ
の説明を省略する。

【００７４】ここでは、通信速度が異なる光通信モジュ
ール１や光学特性が異なる光通信モジュール１が混在す
る場合に適した光通信システムを示す。一例として、図
１８のように２芯の光ファイバ２（２Ａ，２Ｂ）を用い
て双方向に光通信を行う光通信システム３を考える。第
１の光通信モジュール１Ａと第２の光通信モジュール１
Ｂ間で光ファイバ２（２Ａ，２Ｂ）を伝送媒体として光
通信を行い、第１の光通信モジュール１Ａから第２の光
通信モジュール１Ｂへの送信では光ファイバ２Ａを、そ
の逆では光ファイバ２Ｂを使用している。第１の光通信
モジュール１Ａの発光素子６Ａから放射された第１の送
信光４Ａは送信レンズ（送信光学系）７Ａにより集光さ
れて光ファイバ２Ａに結合される。光ファイバ２Ａから
出射された受信光５Ｂは第２の光通信モジュール１Ｂの
受信レンズ（受信光学系）９Ｂにより集光されて受光素
子１０Ｂに結合し、光通信が行われる。第２の光通信モ
ジュール１Ｂから第１の光通信モジュール１Ａへは同様
にして光ファイバ２Ｂを用いて光通信が行われる。な
お、第１の光通信モジュール１Ａと第２の光通信モジュ
ール１Ｂにおいて、対応する構成部分には符号Ａ，Ｂを
それぞれ伴う同一の参照番号を付している。

【００７５】このような光通信システム３において、第
１、第２の光通信モジュール１Ａ，１Ｂはそれぞれの最
高通信速度が異なり（両者間で通信する場合は低速側の
通信速度となる）、第１の光通信モジュール１Ａの方が
最高通信速度が低速である場合、第１の送信光４Ａの開
口数ＮＡｓ１と第２の送信光４Ｂの開口数ＮＡｓ２とが
ＮＡｓ１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐとなるように設
定することが好ましい。送信光４の開口数ＮＡｓを光フ
ァイバ２の開口数ＮＡｐと異ならせることにより、第１
の実施の形態で説明したように、伝送距離により受信光
の開口数ＮＡｆが変化する現象を利用することが可能と
なり、伝送距離による受信光量の変動を低減することが
できる。また、光通信システム３では、その用途により
通信速度が異なる光通信モジュールが混在する場合があ
る。例えば、小型の電子機器等では通信速度より小型化
・低コスト化が優先されるため、比較的低速の第１の光
通信モジュール１Ａが用いられる。このような第１の光
通信モジュール１Ａでは光源として価格の安いＬＥＤを
使用することが好ましい。ＬＥＤは放射角度が広いた
め、開口数ＮＡｓ１を大きく設定することにより、送信
光学系７Ａを簡易な構成とすることができる。また、高
速通信が必要である第２の光通信モジュール１Ｂでは、
光源として放射角度の狭いＬＤが使用されるため、開口
数ＮＡｓ２を小さく設定することにより、送信光学系７
Ｂを簡易な構成とすることができる。

【００７６】また、相手の光通信モジュール１として光
学特性（送信光４の開口数ＮＡｓ）が不明なもの（異な
るメーカーの光通信モジュール１）が混在する光通信シ
ステム３となる場合もある。送信光４の開口数ＮＡｓと
光ファイバ２の開口数ＮＡｐの関係が不明な場合でも、
図２、図４に示したように、伝送距離が長い場合には出
射光（受信光５）の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口
数ＮＡｐに近くなるということは変わらない。従って、
受信光学系として、受信光５の開口数ＮＡｆが光ファイ
バ２の開口数ＮＡｐと同等となった時に、受信効率が最
大となるように設定することが好ましい。このような受
信光学系は、上述した通信速度が異なる光通信モジュー
ル１が混在する場合にも利用することができる。すなわ
ち、送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数Ｎ
Ａｐより大きい場合でも、逆に小さい場合でも、受信光
５の開口数ＮＡｆは伝送距離が長くなるに従い、光ファ
イバ２の開口数ＮＡｐに近くなる。また、伝送距離が短
い場合には、送信光の開口数ＮＡｓの影響が残り、受信
光５の開口数ＮＡｆの大小の差はあるが、光ファイバ２
の開口数ＮＡｐと異なったものとなる。そして、光通信
モジュール１の受信光学系を、受信光５の開口数ＮＡｆ
が光ファイバの開口数ＮＡｐ近傍で受信効率が最大とな
り、ＮＡｐからずれるに従い受信効率が低下するように
設定すれば良い。

【００７７】このような受信光学系の一例を図１９に示
す。図１９において、光ファイバ２から放射された受信
光５のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射角
度に対して放射角度が小さい光は受信レンズ（受信光学
系）９の一部に形成された遮光部２０Ａにより遮光され
て受光素子１０には結合しない。また、放射角度が大き
い光は受信レンズ（受信光学系）９の外周部に形成され
た遮光部２０Ｂにより遮光されて受光素子１０には結合
しない。すなわち、ＮＡｆ＞ＮＡｐの場合には遮光部２
０Ｂにより遮光される受信光５が増加し、ＮＡｆ＜ＮＡ
ｐの場合には遮光部２０Ａにより遮光される受信光５が
増加する。これら遮光部２０Ａ，２０Ｂの配置や受信レ
ンズ９の光学特性を最適化することにより、ＮＡｆ≒Ｎ
Ａｐのときに受信効率が最大となる受信光学系を得るこ
とが可能となる。例えば、ＮＡｐ＝０．３の場合、ＮＡ
ｆが０．２５〜０．３５程度の時に受信効率が最大とな
るように設定することが好ましい。すなわち、ＮＡｐ−
０．０５＜ＮＡｆ＜ＮＡｐ＋０．０５となるＮＡｆの時
に受信効率が最大となるように設定することが好まし
い。なお、受信レンズ９の外周部の遮光部２０Ｂを形成
せずに、受信レンズ９の径を小さくして、放射角度の大
きい光が受信レンズ９に結合しないようにしても良い。
受信レンズ９の内側部分の遮光部２０Ａは、光ファイバ
２の光軸上に配置することで、放射角度の小さい光を遮
光することができる。もちろん、ＮＡｆ≒ＮＡｐのとき
に受信効率が最大となる受信光学系は図１９に示した配
置に限られるものではない。

【００７８】図２０は、受信光５の開口数ＮＡｆがＮＡ
ｐより小さい場合（光ファイバ２が短い場合）と、開口
数ＮＡｆがＮＡｐと等しい場合（光ファイバ２が長い場
合）でのＦＦＰにおいて、遮光部２０Ａにより遮光され
る部分を表している（すなわち、第２の光通信モジュー
ル１Ｂから第１の光通信モジュール１Ａへの通信時）。
ＮＡｆ≒ＮＡｐの場合もＮＡｆ＝ＮＡｐの場合の曲線と
同等の曲線となる。図２０から明らかなように、ＮＡｆ
＜ＮＡｐの場合（実線で示す）には、ＮＡｆ＝ＮＡｐの
場合（破線で示す）と比べ遮光部２０Ａにより遮光され
る面積比（ＦＦＰのグラフの積分面積と遮光部の積分面
積の比）が小さくなる。すなわち受信効率が小さくな
る。しかし、実質的にＮＡｆ＜ＮＡｐとなるのは光ファ
イバ２が短い場合であるため、光ファイバ２での伝送損
失は少ないことから、受信光量の変動を小さく抑えるこ
とが可能となる（第1の実施の形態と同様）。

【００７９】また、図２１に示すように、第１の光通信
モジュール１Ａから第２の光通信モジュール１Ｂへの通
信時には、図２０の場合とは逆に、光ファイバ２が短い
ときにＮＡｆ＞ＮＡｐとなるため、遮光部２０Ｂにより
遮光される面積比が、ＮＡｆ＝ＮＡｐの場合（したがっ
て、ＮＡｆ≒ＮＡｐの場合）よりＮＡｆ＞ＮＡｐの場合
のほうが大きくなる。遮光部２０Ａにより遮光される面
積比は逆の傾向となるが、遮光部２０Ａにより遮光され
る面積を遮光部２０Ｂにより遮光される面積より小さく
設定しておくことにより、上記の場合と同様に、光ファ
イバ２が短い場合に受信効率が小さくなる。したがっ
て、伝送距離による受信光量の変動を低減することがで
きる。更に、第１の光通信モジュール１Ａ同士や第２の
光通信モジュール１Ｂ同士での通信時においても、伝送
距離が長い場合（ＮＡｆ≒ＮＡｐ）に受信効率が高くな
ることから、受信光量の変動を低減することができる。

【００８０】以上のように、本実施例で示した光通信シ
ステムでは、通信速度の異なる光通信モジュールや光学
特性が不明な光通信モジュールが混在する場合でも、伝
送距離による受信光量の変動を低減することができると
ともに、安価な光通信システム３を得ることが可能とな
る。

【００８１】以上、本発明を３つの実施の形態について
説明したが、本発明は、光ファイバ２が単数である場
合と複数である場合、信号を双方向に通信する場合と
片方向に通信する場合、信号を同時に(全二重)通信す
る場合と半二重で通信する場合等のいずれの光通信方式
にも適用可能であり、また、これらの方式を組合わせた
（例えば、単芯光ファイバで双方向に全二重通信を行
う）方式の何れにも適応可能である。

【００８２】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明によれ
ば、伝送距離の差による光通信モジュールの受信光量の
変動を低減することができる。また、このことから、よ
り伝送距離幅の大きい光通信システムを得ることができ
る。更にまた、受信光の開口数が伝送距離によって変化
することを利用して受信光量の変動を低減できるため、
光通信モジュールの光学系のみで対応することが可能で
あり、余分な回路やシステムが不要であるため、安価で
簡易な構成の光通信システムを得ることができるという
効果を奏する。また、本発明は、通信速度が異なる光通
信モジュールや、光学特性が異なる光通信モジュールが
混在する光通信システムにも好適に適用でき、その場合
においても、上記効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より大
きい場合の受信光の開口数を表す概略図である。

【図２】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より大
きい場合の受信光の開口数と伝送距離の関係を表す概略
図である。

【図３】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より小
さい場合の受信光の開口数を表す概略図である。

【図４】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より小
さい場合の受信光の開口数と伝送距離の関係を表す概略
図である。

【図５】 本発明における光通信システムの第１の実施
の形態の構成を説明する概略図である。

【図６】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より小
さく、光ファイバが短い場合の受信光の開口数のＦＦＰ
測定結果を示すグラフである。

【図７】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より大
きく、光ファイバが短い場合の受信光の開口数のＦＦＰ
測定結果を示すグラフである。

【図８】 光ファイバが十分長い場合の受信光の開口数
のＦＦＰ測定結果を示すグラフである。

【図９】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より大
きい場合の送信側および受信側光通信モジュールの構成
を説明する概略図である。

【図１０】 送信光の開口数が光ファイバの開口数より
小さい場合の送信側および受信側光通信モジュールの構
成を説明する概略図である。

【図１１】 本発明における受信光学系の一例を示す概
略図である。

【図１２】 図９の受信側光通信モジュールにおける光
学系に代えて使用可能な光学系の一例を示す概略図であ
る。

【図１３】 図１０の受信側光通信モジュールにおける
光学系に代えて使用可能な光学系の一例を示す概略図で
ある。

【図１４】 本発明の光通信システムにおける受信光量
と伝送距離の関係を表す概略図である。

【図１５】 従来の光通信システムにおける受信光量と
伝送距離の関係を表す概略図である。

【図１６】 本発明の光通信システムに使用可能な光通
信モジュールの具体例の概略構成図である。

【図１７】 本発明の光通信システムの第２の実施の形
態の構成を説明する概略図である。

【図１８】 本発明の第３の実施の形態を表す概略図で
ある。

【図１９】 本発明におきる受信光学系の一例を示す概
略図である。

【図２０】 受信光の開口数ＮＡｆと、遮光部２０Ａに
より遮光される面積比の関係を示す説明的なグラフであ
る。

【図２１】 受信光の開口数ＮＡｆと、遮光部２０Ｂに
より遮光される面積比の関係を示す説明的なグラフであ
る。

【図２２】 一般的な光通信システムの構成を説明する
概略図である。

【符号の説明】

１、１−１、１−２、１−３、１−４、１０１ 光通信
モジュール １Ａ 第１の光通信モジュール １Ｂ 第２の光通信モジュール ２、２−１、２−２、２−３、２−４、２Ａ，２Ｂ 光
ファイバ ３、１０３ 光通信システム ４ 送信光 ４Ａ 第１の送信光 ４Ｂ 第２の送信光 ５、５Ａ、５Ｂ 受信光 ６、６Ａ、６Ｂ 発光素子 ７、７Ａ、７Ｂ 送信レンズ（送信光学系） ８ａ，８ｂ アパチャー部材 ９、９Ａ、９Ｂ 受信レンズ（受信光学系） １０、１０Ａ、１０Ｂ 受光素子 １１ａ、１１ｂ、１１ 反射ミラー １２ 光学ブロック １３ ステム １４ 遮光部 １５−１、１５−２ パーソナルコンピュータ（ＰＣ） １６ 電子機器 １７ サブマウント １８ モニター用フォトダイオード ２０Ａ、２０Ｂ 遮光部

フロントページの続き (72)発明者 田村 壽宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 BA32 DA03 DA04 DA05 5K102 AA01 AA10 AA11 AA31 KA42 PA14 PA16 PB01 PH31

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光通信モジュール間で、少なくと
   も、第１の光ファイバと上記第１の光ファイバよりも伝
   送距離が短い第２の光ファイバとを使用して、データ通
   信を行う光通信システムにおいて、 上記各光ファイバを伝搬後にこの光ファイバから放射さ
   れる受信光の開口数を伝送距離に応じて変化させる手段
   と、 受信光の開口数に応じて、この受信光を受ける光通信モ
   ジュールの受信効率を変化させる手段とを備え、 伝送距離が長い上記第１の光ファイバに光学的に接続さ
   れた光通信モジュールの受信効率をη１、伝送距離が短
   い上記第２の光ファイバに光学的に接続された光通信モ
   ジュールの受信効率をη２とすると、上記受信効率を変
   化させる手段はη１＞η２となるように受信効率を変化
   させることを特徴とする光通信システム。
2. 【請求項２】 前記光通信モジュールの受信効率を変化
   させる手段は、対応する光ファイバから出射される受信
   光の開口数がこの光ファイバ自体の開口数近傍であると
   きに受信効率が最大となるようにすること特徴とする請
   求項１に記載の光通信システム。
3. 【請求項３】 前記第１，第２それぞれの光ファイバか
   らの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ
   ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュ
   ールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ
   自体の開口数をＮＡｐとすると、 ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｓ＞ＮＡｐであることを特
   徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
4. 【請求項４】 前記第１，第２それぞれの光ファイバか
   らの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ
   ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開
   口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、 ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＜ＮＡｐ２であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の光通信システ
   ム。
5. 【請求項５】 前記第１，第２それぞれの光ファイバか
   らの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ
   ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュ
   ールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ
   自体の開口数をＮＡｐとすると、 ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｓ＜ＮＡｐであることを特
   徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
6. 【請求項６】 前記第１，第２それぞれの光ファイバか
   らの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ
   ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開
   口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、 ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＞ＮＡｐ２であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の光通信システ
   ム。
7. 【請求項７】 前記複数の光通信モジュールは第１の光
   通信モジュールと第２の光通信モジュールを含み、対応
   する光ファイバに入射する前記第１の光通信モジュール
   からの送信光の開口数をＮＡｓ１、対応する光ファイバ
   に入射する前記第２の光通信モジュールからの送信光の
   開口数をＮＡｓ２、前記各光ファイバ自体の開口数をＮ
   Ａｐとすると、ＮＡｓ１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐ
   であることを特徴とする請求項１または２記載の光通信
   システム。
8. 【請求項８】 前記第１の光通信モジュールより前記第
   ２の光通信モジュールの方が最高通信速度が大きいこと
   を特徴とする請求項７記載の光通信システム。
9. 【請求項９】 前記光通信モジュールの受信効率を変化
   させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信光
   のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射角度に
   比べて放射角度の小さい光および放射角度の大きい光の
   少なくとも一方が受光素子に結合することを防止するも
   のであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１
   つに記載の光通信システム。
10. 【請求項１０】 前記光通信モジュールの受信効率を変
    化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信
    光の一部のみを透過させるアパーチャ部材であることを
    特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の光通信
    システム。
11. 【請求項１１】 前記光通信モジュールの受信効率を変
    化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信
    光の一部のみを反射させる反射ミラーであることを特徴
    とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の光通信シス
    テム。
12. 【請求項１２】 前記光通信モジュールの受信効率を変
    化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信
    光を受光素子の受光面積より大きい面積に集光するもの
    であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つ
    に記載の光通信システム。
13. 【請求項１３】 前記各光ファイバがプラスチック光フ
    ァイバであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れ
    か１つに記載光通信システム。