JP2003262765A

JP2003262765A - 光通信モジュール、光ファイバ、および光ファイバと光通信モジュールとの光学的結合構造

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Publication number: JP2003262765A
Application number: JP2002062727A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Fujita; 英明藤田; Yorishige Ishii; ▲頼▼成石井; Hisahiro Tamura; 壽宏田村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: US20030169979A1; US7040816B2; CN1221828C; JP3850743B2; CN1444066A

Abstract

(57)【要約】【課題】一芯光ファイバと双方向光通信モジュールと
の光学的結合構造において、受信光の受信効率を向上さ
せる。【解決手段】光ファイバ２において、光が伝搬するコ
ア部28の端部の少なくとも一方は、コア部28の他の部分
よりも拡大した拡大部29を有している。光通信モジュー
ル１は、送信光21を発生させる発光素子４と、送信光21
を光ファイバ２の端部に結合させる送信レンズ６とを備
える。発光素子４および送信レンズ６は、光ファイバ２
の端部に送信光21が結合する領域の少なくとも一部が拡
大部29に含まれるように配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コアが一芯である
光ファイバを伝送媒体として光信号を双方向に送受信で
きる光通信モジュールと、該光ファイバと、光通信リン
クに用いることができるように一芯光ファイバおよび双
方向光通信モジュールが光学的に結合した構造（以下、
光学的結合構造と表記する。）とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、光通信リンクの概略構成を示
している。光通信リンク３は、送信すべきデータ信号に
基づき変調され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
れぞれ接続された光通信モジュール１・１とを備えてい
る。

【０００３】光通信リンク３は、その通信形態により幾
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（一芯）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、例えば一芯全二重通信方式のように、こ
れらを組み合わせた方式により光通信が行われている。

【０００４】ところで、特開昭６１−６５２０８号公報
（公開日：昭和６１年（１９８６）４月３日）や特開平
８−２３４０６０号公報（公開日：平成８年（１９９
６）９月１３日）には、光ファイバの端面を拡大するこ
とにより送信光と光ファイバとの結合効率（送信効率）
を改善する方法が開示されている。

【０００５】すなわち、光ファイバの端面を拡大させる
ことにより、石英光ファイバのようにコア径が小さい光
ファイバでも送信光を容易に高効率で結合させることが
可能となり、位置ずれに対するトレランス特性を改善す
ることができる。

【０００６】なお、これらの公報に開示されている内容
は、光ファイバと発光素子との結合方法の改善のみであ
り、受信効率の改善方法や、一芯全二重方式に対応させ
る構造、特に、高効率で送受信光の分離を行い、かつ、
送受信光の混信を防止する方法については開示されてい
ない。

【０００７】従来より、複数の光ファイバを用いた全二
重通信方式では、光通信モジュールの小型化が困難であ
ることや、伝送距離が長くなるに伴い光ファイバのコス
トが高くなるという問題があった。このため、一芯の光
ファイバを用いて、同一波長の光で同時に送受信できる
一芯全二重方式の光通信モジュールが提案されている。

【０００８】特に、近年のプラスチック光ファイバ（以
下、ＰＯＦと表記する。）の低損失化および広帯域化に
伴い、家庭内通信や電子機器間通信への応用が進んでい
る。ＰＯＦは、コア径が約１ｍｍと大口径であるため、
光通信モジュールとの結合が容易である。このため、Ｐ
ＯＦを用いることにより、ＰＯＦと光通信モジュールと
を簡易に抜き差しすることができ、ユーザーフレンドリ
ーな光通信リンクを得ることができる。

【０００９】また、一芯の光ファイバにより同一波長の
光源で全二重通信を行なう光通信モジュールにおいて
は、送信光と受信光との混信を防止することが重要とな
る。受信光に送信光が混信する原因としては、以下のよ
うなものがある。

【００１０】送信光が光ファイバに入射する時に光フ
ァイバ端面で反射する場合（以下、近端反射と表記す
る。）光通信モジュール内での内部散乱光等によるもの(以
下、内乱光と表記する。) 通信相手の光通信モジュールで反射する場合（以下、
相手モジュール反射と表記する。）光ファイバを伝播した送信光が光ファイバより出射す
る時に光ファイバ端面で反射する場合（以下、遠端反射
と表記する。）また、その他に電気的な混信も問題となる。

【００１１】また、光ファイバを伝送媒体とした光通信
リンクにおいては、高いＳＮ比（Signal to Noise Rati
o)を得るために、光ファイバから出射される受信光を高
効率で受光素子に結合させることが重要となる。

【００１２】従来提案されている一芯全二重通信用光通
信モジュールとしては、例えば、特開平１０−１５３７
２０号公報（公開日：平成１０年（１９９８）６月９
日）に開示されているように、偏光分離素子を用いて送
受信光を分離する方法が挙げられる。

【００１３】すなわち、光ファイバを伝播してきた受信
光は伝播途中で偏光方向がランダムとなっているのに対
し、光ファイバ端面で反射された送信光（近端反射）は
偏光方向が同一である。このため、この偏光を有する光
のみを反射する偏光分離素子を光ファイバと受光素子と
の間に配置することにより近端反射による混信を防止す
ることができる。

【００１４】しかし、この方法では、受信光の約半分が
偏光分離素子により反射されるため、約３ｄＢの受信損
失が生じてしまい、受信光を効率的に利用することがで
きない。また、偏光した光を送信光として利用するた
め、発光素子として安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）を
使用することが困難である。

【００１５】このため、特開平１１−２７２１７号公報
（公開日：平成１１年（１９９９）１月２９日）や特開
平１１−３５２３６４号公報（公開日：平成１１年（１
９９９）１２月２４日）には、送信光を光ファイバの中
心からずれた位置に入射させ、光ファイバのその他の領
域から出射される受信光を受光する方法が開示されてい
る。この方法について、図１２および図１３を用いて説
明する。

【００１６】発光素子１０４から出射された送信光１２
１は、送信レンズ１０６で集光され、立上げミラー１０
７で反射されて、光ファイバ１０２の端面１０８におい
て光軸中心からずれた位置に入射される。一方、光ファ
イバ１０２の端面１０８から出射された受信光１２２は
受光素子１０５に結合する。

【００１７】図１３は、光ファイバ１０２の端面１０８
での送信光１２１の結合位置と受信領域との関係を示し
ている。送信光１２１を光ファイバ１０２の中心からず
れた位置に入射する方法では、一芯の光ファイバ１０２
の端面を送信光１２１が入射する送信領域と、受信領域
とに空間的に分離することで一芯全二重通信を実現して
いる。

【００１８】この方法では、受信領域を送信領域よりも
大きくすることにより、偏光分離素子を用いた方法で生
じる約３ｄＢの損失よりも少ない損失で送受信光の分離
を行なうことができ、これにより、受信効率を向上させ
ることができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、送信光
１２１を光ファイバ１０２に結合させるためには、当然
ながら、光ファイバ１０２の端面のコア径内に送信光１
２１を入射させる必要があり、また、光ファイバ１０２
自身の軸ずれによる公差や光通信モジュールの組立て公
差を考慮すると、光ファイバ１０２の外周部からこれら
の公差分のマージンを持たせた位置に送信光１２１を入
射させる必要がある。

【００２０】このため、受信領域を十分に大きくするこ
とが困難であるから、受信効率を十分に向上させること
が困難であるという問題があった。更に、通信速度が速
くなると通信帯域が広がり、受信回路の帯域増加により
電気的ノイズが増加するから、ＳＮ比を維持するために
は、より高い受信効率が要求されるようになっている。

【００２１】本発明は、これらの課題を鑑みてなされた
もので、その目的は、高い受信効率を得ることができる
一芯光ファイバと双方向光通信モジュールとの光学的結
合構造を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る光通信モジュールは、一芯の光ファイ
バを伝送媒体として双方向に光通信を行なう光通信モジ
ュールであって、前記光ファイバから出射された受信光
を受光する受光素子と、前記受信光を前記受光素子に結
合させる受信光学系とを備える光通信モジュールにおい
て、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方がコア
部の他の部分よりも拡大した拡大部を有する光ファイバ
に対して、該拡大部を有する前記端部から出射された受
信光を前記受光素子が受光するように、前記受信光学系
を配置することを特徴としている。

【００２３】上記の構成によると、光ファイバの端部
は、拡大部を有することにより、受信光を出射する領域
が拡大される。これにともない、端部の単位面積当たり
から出射される受信光の強度が低下する。

【００２４】また、光ファイバの端部が拡大部を有して
も、前記端部において送信光が結合する領域である送信
光結合領域の大きさを変える必要はない。

【００２５】したがって、前記端部の送信光結合領域か
ら出射される受信光の強度が低下するので、該領域から
出射される受信光を受光素子が受光しないことによる受
信効率の低下を抑えることができ、すなわち、受信効率
を向上させることができる。

【００２６】なお、端部の拡大部から出射された受信光
も受光することにより、従来よりも受信効率が向上しさ
えすれば、前記端部において、前記送信光が結合する領
域以外の領域から出射された受信光の一部のみを受光素
子に結合してもよい。

【００２７】また、本発明に係る光通信モジュールは、
一芯の光ファイバを伝送媒体として双方向に光通信を行
なう光通信モジュールであって、送信光を発生させる発
光素子と、前記送信光を前記光ファイバに結合させる送
信光学系とを備える光通信モジュールにおいて、光が伝
搬するコア部の端部の少なくとも一方がコア部の他の部
分よりも拡大した拡大部を有する光ファイバに対して、
前記送信光が前記拡大部を有する前記端部に結合する領
域の少なくとも一部が前記拡大部に含まれるように前記
発光素子および前記送信光学系を配置することを特徴と
している。

【００２８】上記の構成によると、光ファイバの端部
は、拡大部を有することにより、送信光を結合すること
が可能な領域が拡大される。これにより、前記送信光結
合領域を従来よりも外側に移動させることができる。

【００２９】また、拡大部から出射される受信光は、コ
ア部から出射される受信光よりも強度が著しく低い。し
たがって、前記送信光結合領域の少なくとも一部が前記
拡大部に含まれる場合には、前記送信光結合領域から出
射される受信光の強度が著しく低下する。これにより、
前記送信光結合領域から出射される受信光を受光素子が
受光しないことによる受信効率の低下を大幅に抑えるこ
とができ、すなわち、受信効率を大幅に向上させること
ができる。

【００３０】さらに、本発明に係る光通信モジュール
は、上記の構成において、前記送信光を前記光ファイバ
の端部に、その伝搬方向を内側に傾斜させて結合させる
ように、前記発光素子および前記送信光学系を配置する
ことを特徴としている。

【００３１】上記の構成によると、前記送信光を前記光
ファイバの端部に、前記光ファイバの光軸に平行に結合
させる場合に比べて、前記発光素子および前記送信光学
系を前記光軸から離れた位置に配備することができる。
これにより、前記受光素子および前記受信光学系を配置
する自由度が向上する。

【００３２】また、本発明に係る光ファイバは、光通信
を行なうための伝送媒体である光ファイバにおいて、光
が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方は、コア部の
他の部分よりも拡大した拡大部を有しており、前記光フ
ァイバは、前記拡大部を有する端部から前記光ファイバ
の光軸方向内向きに進むに従って、徐々に狭くなるテー
パ部を有しており、該テーパ部は、前記光ファイバの光
軸と該テーパ部とのなす角度が、前記光ファイバの開口
数により規定される角度より大きくなるように形成され
ていることを特徴としている。

【００３３】光ファイバでは、光の伝搬方向と前記光軸
とのなす角度が、開口数によって規定される角度以下で
ある光が伝搬することになる。このため、上記の構成に
よると、前記端部の拡大部は、伝搬する光が出射するこ
とのない領域が存在することになる。これにより、前記
拡大部から出射される単位面積当たりの光量（光の強
度）が減少することになる。

【００３４】したがって、前述のように、前記送信光結
合領域の少なくとも一部が前記拡大部に含まれる場合に
は、前記送信光結合領域から出射される受信光の強度が
確実に低下する。これにより、前記送信光結合領域から
出射される受信光を受光素子が受光しないことによる受
信効率の低下を確実に抑えることができ、すなわち、受
信効率を確実に向上させることができる。

【００３５】また、本発明に係る光ファイバは、光通信
を行なうための伝送媒体である光ファイバにおいて、光
が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方は、コア部の
他の部分よりも拡大した拡大部を有しており、該拡大部
の端面は、凹部形状であることを特徴としている。

【００３６】上記の構成によると、前記拡大部は、光軸
方向内向きかつ径方向内向きの方向に傾斜していること
になる。この場合、前記拡大部に前記送信光を入射する
と、屈折後の送信光の伝搬方向と光軸とのなす角度は、
前記拡大部が光軸に垂直な面である場合に比べて小さく
なる。

【００３７】ところで、光ファイバ内に光を伝搬するに
は、光の伝搬方向と光軸とのなす角度が、開口数によっ
て規定される角度以下であることが必要である。したが
って、本発明に係る光ファイバは、前記拡大部が光軸に
垂直な面である場合に比べて、端部と結合する前の送信
光の伝搬方向と前記光軸とのなす角度を大きくすること
ができる。その結果、光ファイバに送信光を入射するた
めの発光素子および送信光学系を、従来よりも径方向外
側に配置することができ、光通信を行なう光通信モジュ
ールの各構成要素を配置する自由度が向上する。

【００３８】さらに、本発明の光ファイバは、上記の構
成において、前記拡大部を有する端部は、中央部が凸面
状であることを特徴としている。

【００３９】上記の構成によると、前記端部から出射さ
れる受信光が集光されるから、受信光を受光素子に結合
させる受信光学系のサイズを小さくすることができる。
その結果、前記光通信モジュールにおいて、サイズを小
型化し、各構成要素を配置する自由度が向上する。

【００４０】さらに、本発明の光ファイバは、上記の構
成において、前記拡大部を有する端部から前記光ファイ
バの光軸方向内向きに進むに従って、徐々に狭くなるテ
ーパ部をさらに有しており、該テーパ部は、前記光ファ
イバの光軸と該テーパ部とのなす角度が、前記光ファイ
バの開口数により規定される角度より大きくなるように
形成されていることを特徴としている。

【００４１】上記の構成によると、前述のように、前記
端部の拡大部は、伝搬する光が出射することのない領域
が存在することになる。これにより、前記拡大部から出
射される受信光の単位面積当たりの光量が減少すること
になる。

【００４２】したがって、前記送信光結合領域が前記拡
大部に含まれる場合には、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が確実に低下する。これにより、前
記送信光結合領域から出射される受信光を受光素子が受
光しないことによる受信効率の低下を確実に抑えること
ができ、すなわち、受信効率を確実に向上させることが
できる。

【００４３】また、本発明に係る光ファイバと光通信モ
ジュールとの光学的結合構造は、一芯の光ファイバと、
該光ファイバを伝送媒体として双方向に光通信を行なう
光通信モジュールとの光学的結合構造において、前記光
ファイバは、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一
方に、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を有して
おり、前記光通信モジュールは、前記光ファイバから出
射された受信光を受光する受光素子と、前記受信光を前
記受光素子に結合させる受信光学系とを備えており、前
記光ファイバにおける前記拡大部を有する前記端部から
出射された受信光を受光するように、前記受光素子およ
び前記受信光学系を配置することを特徴としている。

【００４４】上記の構成によると、光ファイバの端部
は、拡大部を有することにより、受信光を出射する領域
が拡大される。これにともない、端部の単位面積当たり
から出射される受信光の強度が低下する。

【００４５】また、光ファイバの端部が拡大部を有して
も、前記端部において送信光が結合する領域である送信
光結合領域の大きさを変える必要はない。

【００４６】したがって、前記端部の送信光結合領域か
ら出射される受信光の強度が低下するので、該領域から
出射される受信光を受光素子が受光しないことによる受
信効率の低下を抑えることができ、すなわち、受信効率
を向上させることができる。

【００４７】また、本発明に係る光ファイバと光通信モ
ジュールとの光学的結合構造は、一芯の光ファイバと、
該光ファイバを伝送媒体として双方向に光通信を行なう
光通信モジュールとの光学的結合構造において、前記光
ファイバは、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一
方に、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を有して
おり、光通信モジュールは、送信光を発生させる発光素
子と、前記送信光を前記光ファイバの端部に結合させる
送信光学系とを備えており、前記光ファイバにおける前
記拡大部を有する前記端部に前記送信光が結合する領域
の少なくとも一部が前記拡大部に含まれるように前記発
光素子および前記送信光学系を配置することを特徴とし
ている。

【００４８】上記の構成によると、光ファイバの端部
は、拡大部を有することにより、送信光を結合すること
が可能な領域が拡大される。これにより、前記送信光結
合領域を従来よりも外側に移動させることができる。

【００４９】また、拡大部から出射される受信光は、コ
ア部から出射される受信光よりも強度が著しく低い。し
たがって、前記送信光結合領域の少なくとも一部が前記
拡大部に含まれる場合には、前記送信光結合領域から出
射される受信光の強度が著しく低下する。これにより、
前記送信光結合領域から出射される受信光を受光素子が
受光しないことによる受信効率の低下を大幅に抑えるこ
とができ、すなわち、受信効率を大幅に向上させること
ができる。

【００５０】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、上記の構成におい
て、前記送信光の伝搬方向と前記光ファイバの光軸との
なす角度が、前記送信光が前記光ファイバに結合する前
よりも結合した後の方が小さくなるように、前記光ファ
イバの端部の形状と、前記送信光の前記光ファイバへの
入射角度とを設定していることを特徴としている。

【００５１】上記の構成によると、光ファイバに入射す
る送信光の開口数を小さくすることができることから、
モード分散による帯域低減を少なくすることができる。
また、送信光学系を光ファイバの光軸から離れた位置に
配置することが可能となり、光学系を配置する自由度を
向上させることができる。

【００５２】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、上記の構成におい
て、前記送信光を前記光ファイバの端部に、その伝搬方
向を内側に傾斜させて結合させるように、前記発光素子
および前記送信光学系を配置することを特徴としてい
る。

【００５３】上記の構成によると、前記送信光を前記光
ファイバの端部に、前記光ファイバの光軸に平行に結合
させる場合に比べて、前記発光素子および前記送信光学
系を前記光軸から離れた位置に配備することができる。
これにより、前記受光素子および前記受信光学系を配置
する自由度が向上し、受信効率の高い受信光学系を容易
に配置することができる。

【００５４】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、上記の構成におい
て、前記光ファイバは、前記拡大部を有する端部から前
記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従って、徐々に
狭くなるテーパ部が形成されており、該テーパ部は、前
記光ファイバの光軸と該テーパ部とのなす角度が、前記
光ファイバの開口数により規定される角度より大きいこ
とを特徴としている。

【００５５】上記の構成によると、前述のように、前記
端部の拡大部は、伝搬する光が出射することのない領域
が存在することになる。これにより、前記拡大部から出
射される受信光の単位面積当たりの光量が減少すること
になる。

【００５６】したがって、前記送信光結合領域が前記拡
大部に含まれる場合には、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が確実に低下する。これにより、前
記送信光結合領域から出射される受信光を受光素子が受
光しないことによる受信効率の低下を確実に抑えること
ができ、すなわち、受信効率を確実に向上させることが
できる。

【００５７】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、上記の構成におい
て、前記光ファイバのコア径を２ｒ、光ファイバの開口
数をＮＡとすると、前記テーパ部の長さＬがＬ＜ｒ／Ｎ
Ａを満足するように、前記テーパ部が形成されているこ
とを特徴としている。

【００５８】上記の構成によると、受信光が光ファイバ
の端面から広がって出射することを抑えることができ、
受信光の集光が容易となる。

【００５９】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、上記の構成におい
て、前記光ファイバにおいて前記拡大部を有する端部
は、周囲の前記拡大部が凹部形状であり、中央部が凸面
状であることを特徴としている。

【００６０】上記の構成によると、凹部で送信光を屈折
させることで、送信光を光ファイバのより径方向外側か
ら結合させることができる。また、凸面部で光ファイバ
から出射される受信光が集光されるため、受信光学系の
設計が容易となり、受信効率を向上させることができ
る。

【００６１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について説
明する前に、まず、本発明のもとになる実験について説
明する。この実験では、光ファイバから出射された受信
光に関して、光ファイバ端面の近傍における強度分布
（ＮＦＰ：Near Field Pattern）が、光ファイバの端面
形状により、どのように異なっているのかについて検討
を行なった。この内容について図２に基づいて説明す
る。

【００６２】一般に、ＰＯＦのようにコア径が大きい光
ファイバ２から出射される受信光のＮＦＰは、図２(ｂ)
に示すように、光ファイバ２の中心部が最大となり光フ
ァイバ２の外周部で最小となるが、外周部近傍（同図で
「送信光入射位置」と記載した箇所）でも比較的強い光
量が放射されている。

【００６３】一方、図２(ａ)に示すように、光ファイバ
２の端面を拡大した場合における受信光のＮＦＰは、図
２(ｂ)に示すような拡大しない場合と比べて、光ファイ
バ２の中心部から出射される受信光の強度が最大となる
点は同様であるが、受信光の強度が全体的に小さくなっ
ていることと、光ファイバ２の外周部（拡大部２９）か
ら出射される受信光の強度が著しく小さくなっているこ
ととが判明した。

【００６４】なお、厳密には、光ファイバ２からの出射
光のＮＦＰは、コア径、開口数等の光ファイバ２自体の
特性、拡大部２９の形状等によって左右されるものであ
るが、その詳細については後述する。

【００６５】以上の検討から、光ファイバ２の端面を拡
大することにより、受信光のＮＦＰが変化する現象を積
極的に利用すると共に、光通信モジュールの送信・受信
部の光学系、及び、光ファイバ２の端面形状を工夫する
ことにより、高い受信効率を得ることができる一芯光フ
ァイバと双方向光通信モジュールとの光学的結合構造を
発明するに至った。

【００６６】すなわち、従来の一芯光ファイバ対応の双
方向光通信モジュールのように、光ファイバ２の端面が
拡大されていない場合では、送信光の入射領域から出射
される受信光は、図２(ｂ)に示すＮＦＰから分かるよう
に、光量の比較的強い領域となっているため、受信光の
損失が高くなっていた。

【００６７】一方、図２(ａ)に示すように、本発明の一
芯光ファイバと双方向光通信モジュールとの光学的結合
構造では、光ファイバ２の端面を拡大し、その拡大部２
９の近傍に送信光を入射させることを特徴としており、
これにより受信光の損失を低く抑えることが可能とな
る。以下、具体的な構造について説明する。

【００６８】〔実施の形態１〕本発明に係る実施の一形
態について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施
形態における光通信モジュールを示している。

【００６９】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２１を生成する発光素子４と、光
ファイバ２からの受信光２２を受光してデータ信号を生
成する受光素子５と、発光素子４から出射される送信光
２１を集光して光ファイバ２に結合させる送信レンズ
（送信光学系）６と、光ファイバ２から出射される受信
光２２を反射して受光素子５に結合させる反射ミラー
（受信光学系）７とを有している。

【００７０】送信レンズ６および反射ミラー７は、共に
光学部材１０に形成されている。また、発光素子４は、
ＳｉＣ等の放熱特性に優れたサブマウント１２上に配置
されている。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。なお、ステム１３は、図
示しない回路に電気的に接続されている。

【００７１】光ファイバ２は、少なくとも一端が光ファ
イバプラグ２６に固着されており、光ファイバプラグ２
６を、光通信モジュール１の一部であるレセプタクル２
７の凹部に差し込むことにより、光ファイバ２と光通信
モジュール１とが光学的に結合される。また、光ファイ
バ２の端部は、コア部２８より拡大された拡大部２９を
有しており、拡大部２９は、光ファイバ２の径が、端面
に近づくにつれて徐々に大きくなるテーパ部８を有して
いる。

【００７２】発光素子４により生成された送信光２１
は、発光素子４の放射角にしたがって放射状に発散し、
送信レンズ６で任意の開口数に変換されて集光され、光
学部材１０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２２の大半は、
反射ミラー７により受光素子５の配置方向に反射される
と共に、曲率を有する反射ミラー７により集光されて受
光素子５に結合する。

【００７３】前述したように、送信光２１と受信光２２
とを光ファイバ２の端面付近で空間的に分離する場合で
は、光ファイバ２から出射される受信光２２のうち、送
信光２１の入射位置から出射される受信光２２は、受光
素子５に結合しないことになる。

【００７４】しかしながら、本実施形態では、送信光２
１の入射位置を光ファイバ２のより外周部としているの
で、送信光２１の入射位置から出射される受信光２２が
少なくてすみ、これにより、受信光２２を効率良く受光
素子５に結合することができる。したがって、送信光２
１を、光ファイバ２における端部の拡大部２９に入射す
ることにより、受信領域が拡大された、受信効率の高い
光通信モジュール１を得ることができる。

【００７５】光学部材１０は、送信光２１が出射する面
に、光ファイバ２の光軸に対して傾斜したプリズム面１
１を有しており、これにより、送信光２１を屈折させて
光ファイバ２に入射させている。また、光学部材１０
は、受信光２２が入射する面に反射ミラー７を有してい
る。反射ミラー７の一部である遮光部（混信防止部材）
９は、光ファイバ２に接触または近接させて配置されて
いる。

【００７６】なお、遮光部９は、図３では強調のために
斜線で表しているが、実際には反射ミラー７の一部であ
り、反射ミラー７と区別されるものではない。また、反
射ミラー７としては、アルミニウム等の薄膜を蒸着法等
で形成したものが用いられる。

【００７７】本発明に係る光通信モジュール１と光ファ
イバ２との光学的結合構造は、光ファイバ２の拡大部２
９に送信光２１を結合させることにより、受光素子５が
受光する受信光２２の受信領域を拡大することを特徴と
している。以下、この結合方法について説明する。

【００７８】一本の光ファイバ２により、空間的に送信
光２１と受信光２２とを分離する場合では、前述したよ
うに、送信光２１が光ファイバ２の端面と結合する送信
領域を小さくすることにより、受信領域を拡大すること
ができ、利用できる受信光２２を増加させることができ
るため、受信効率の高い光通信モジュール１を得ること
ができる。

【００７９】このためには、以下の４点が重要となる。Ａ．送信領域と受信領域との分離比を受信領域がより大
きくなるように設定する。Ｂ．受信光２２の出射量が少ない領域に送信領域を設け
る。Ｃ．光ファイバ２の端面形状と送信光２１の光ファイバ
２への入射方法とを最適化する。Ｄ．送信光２１と受信光２２との分離を、両者の混信を
防止し、かつ、低損失で行なう。

【００８０】まず、「Ａ．送信領域と受信領域との分離
比を受信領域がより大きくなるように設定する」方法に
ついて図１に基づいて説明する。

【００８１】図１は、一芯光ファイバ２と光通信モジュ
ール１との光学的結合構造における、光ファイバ２の端
面での送信領域および受信領域を示しており、同図(ａ)
は本発明に係る光学的結合構造に関し、同図(ｂ)は従来
の光学的結合構造に関するものである。ここで、光ファ
イバ２として、例えば、コア径１ｍｍのＰＯＦを用いる
場合を考える。

【００８２】送信光２１は、光通信モジュール１の組立
て精度や光ファイバ２の軸ずれ精度等を考慮すると、光
ファイバ２の周縁から内側へ、ある程度のマージンを持
たせた位置に入射される必要がある。例えば、送信光２
１の位置ずれ公差を±100μｍとし、光ファイバ２の端
面における送信光２１のスポット径を100μｍとした場
合、送信光量の変動を少なくするには、送信光２１の中
心は、図１(ｂ)に示すように、外周部の頂点から下方へ
150μｍの位置に設定される必要がある。

【００８３】また、送信光２１の反対方向へのずれ（図
１(ｂ)の下方100μｍ）を考慮すると、受信領域は、同
図(ｂ)に示すように、外周部の頂点から下方へ300μｍ
の位置よりも下の領域となる。すなわち、送信領域と受
信領域との分割比は、径方向の長さの比で示すと３：７
となる。

【００８４】次に、本発明に従うように光ファイバ２を
拡大し、その他の条件を同一とした場合の受信領域につ
いて、図１(ａ)に基づいて説明する。光ファイバ２の拡
大された端面の径を1.4ｍｍとし、送信光２１の入射位
置を同図(ｂ)と同様に外周部の頂点から下方へ150μｍ
の位置とした場合、受信領域は、外周部の頂点から下方
へ300μｍの位置よりも下の領域となる。すなわち、送
信領域と受信領域との分割比は、径方向の長さの比で示
すと３：１１となる。

【００８５】図１(ａ)および(ｂ)を比較すると、光ファ
イバ２の端部を拡大した本発明の場合の方が、拡大しな
い従来の場合よりも、光ファイバ２の端部の領域におけ
る受信領域の比率を大きく設定することが可能となり、
光ファイバ２から出射される受信光２２をより効率的に
利用することが可能となる。

【００８６】なお、図１に示される光ファイバ２の端面
において、送信光２１が結合する位置の左右の領域も受
信領域としても良い。この場合、光ファイバ２から出射
される受信光２２の内、利用できる光量、すなわち集光
ミラー７に照射される光量がさらに増加して、受光素子
５に結合できる受信光２２がさらに増加するので、受信
効率をさらに向上させることができる。また、同時に光
ファイバ２や光通信モジュール１の位置ずれが生じた場
合でも、送信効率や受信効率の変動量を従来よりも低減
させることができるという効果もある。

【００８７】次に、「Ｂ．受信光２２の出射量が少ない
領域に送信領域を設ける」方法について説明する。図２
(ａ)で示したように、光ファイバ２の端面を拡大した場
合、その拡大部２９から出射される受信光２２の強度は
相対的に小さくなる。この受信光２２の強度が小さい領
域、すなわち、光ファイバ２の端部の拡大部２９に送信
光２１を入射させることにより、受信光２２の損失をよ
り低減することが可能となる。

【００８８】なお、前述したように、送信光２１の入射
位置は、位置公差を考慮して設定される。したがって、
例えば、上記の例と同様にコア径１ｍｍのＰＯＦを用
い、送信光２１の中心部の入射位置を、位置公差を考慮
して外周部から150μｍ内側の位置とする場合、光ファ
イバ２の端部の拡大部２９に送信光２１を入射させるた
めに、拡大部２９の幅が150μｍ以上であることが好ま
しい。すなわち、図１(ａ)のように光ファイバ２の端面
を中心対称に拡大する場合、端面の径を１.３ｍｍ以上
とすることが好ましい。

【００８９】次に、「Ｃ．光ファイバ２の端面形状と送
信光２１の光ファイバ２への入射方法とを最適化する」
方法について説明する。光ファイバ２の端面は、図４に
示すように、テーパ状に、すなわち端面に近づくにつれ
て徐々にその径が広くなるように形成することが好まし
い。テーパ形状とすることにより、テーパ部８での受信
光２２の伝搬損失が減少するとともに、送信光２１を光
ファイバ２内にスムーズに導くことができる。

【００９０】また、光ファイバ２の光軸とテーパ部８と
のなす角度θは、光ファイバ２の開口数ＮＡで決定され
る角度より大きくすることが好ましい。ここで、光ファ
イバ２の開口数ＮＡは、光ファイバ２がＰＯＦの場合、
日本工業規格ＪＩＳＣ６８２２に準拠するものとす
る。

【００９１】このとき、光ファイバ２から出射される光
線（受信光２２）の最大角度は略Ｓｉｎ^-1（ＮＡ）で表
される。よって、光ファイバ２のコア部２８の屈折率を
ｎｐとすると、光ファイバ２を伝搬する光線の光軸に対
する最大角度α_maxは、α_max＝Ｓｉｎ^-1（ＮＡ／ｎｐ）
で表される。

【００９２】テーパ部８の角度θをα_max以上に設定す
ることにより、光ファイバ２の拡大部２９から出射され
る光線量が減少するため、拡大部２９における受信光２
２の光量を確実に低減することが可能となると共に、テ
ーパ部８での受信光２２の損失を低減することができ
る。

【００９３】そして、拡大部２９に送信光２１を結合さ
せることにより、光ファイバ２の端部における受信領域
の比率を増加させることができるから、受信光２２の損
失を低減することが可能となる。例えば、開口数ＮＡが
０.３であり、コアの屈折率ｎｐが１.５である光ファイ
バ２を用いる場合、テーパ部８の角度θは１１.６°以
上であることが好ましい。

【００９４】またこのとき、送信光２１を光ファイバ２
の光軸に平行にして、拡大部２９に結合させると、送信
光２１のうち、テーパ部８や光ファイバプラグ２６の内
壁に照射されて、光ファイバ２のコア部２８に結合しな
い光線が生じる。従って、送信光２１は、光ファイバ２
の外周方向から中心方向に傾斜させて結合させることが
望ましい。

【００９５】このように、送信光２１を光ファイバ２の
外周方向から入射することにより、送信光学系（送信レ
ンズ６）をより外側に配置することができ、これによ
り、受信光学系（反射ミラー７）の配置の自由度が増加
し、受信効率の高い受信光学系を設定することが容易と
なる。当然のことながら、送信光２１の光ファイバ２へ
の入射角度は、光ファイバ２の開口数ＮＡで規定される
角度より小さく設定されることが好ましい。

【００９６】なお、ここでコア部２８は光ファイバ２の
端面を拡大する前の、光ファイバ２のコアを表してお
り、拡大部２９は、コア部２８を拡大した部分であり、
コアの一部である。したがって、コア部２８と拡大部２
９との屈折率は同等となっている。コア部２８の拡大方
法としては、切削や研磨による方法や溶融による方法等
がある。特にＰＯＦでは、端面を任意の形状のホットプ
レートに押し当てることで、容易に任意の形状に加工す
ることができる。

【００９７】次に、テーパ部８の長さについて説明す
る。テーパ角度θが同一の場合、テーパ長さＬが長くな
るにしたがい、光ファイバ２の端面の径２Ｒが大きくな
る（Ｒ＝ｒ＋Ｌ・Ｔａｎ(θ)）。光ファイバ２の端面の
径が大きくなると、光ファイバ２から出射される光の出
射面積が大きくなる。このため、光ファイバ２の中心部
から出射される受信光２２の光量が低下するとともに、
効率良く集光できる小型の受信光学系を設計することが
困難となり、受信光学系による集光効率が悪化する。

【００９８】このような、受信光２２の分散を防止する
ためには、光ファイバ２のコア径２ｒに対する、テーパ
長さＬを以下のように規定すれば良い。光ファイバ２の
中心でテーパ長さが零の位置（Ａ点）から放射される光
は、テーパ長さＬの位置（光ファイバ２の端面）では、
光ファイバ２の中心から外側に略Ｌ・ＮＡの位置（Ｂ
点）に到達している。Ｂ点が光ファイバ２のコア半径ｒ
内にあるようにテーパ長さＬを設定することにより、光
ファイバ２から放射される受信光２２の広がりを低減す
ることができる。すなわち、Ｌ＜ｒ／ＮＡとなるように
テーパ長さＬを設定することが好ましい。例えば、光フ
ァイバ２としてコア径１ｍｍでＮＡ０．３のＰＯＦを使
用した場合、テーパ長さＬは１.６７ｍｍ以下に設定す
ることが好ましい。

【００９９】次に、光ファイバ２の端面形状について説
明する。光ファイバ２の端面は、前述してきたように平
端面である必要はなく、図５(ａ)に示すような球端面
や、同図(ｂ)に示すような傾斜端面としても良く、ある
いは、これらを組み合わせた形状としても良い。光ファ
イバ２の端面形状を変化させることにより、光ファイバ
２の遠端反射を低減することができる（なお、遠端反射
の低減については後述する。）、送信光２１や受信光２
２を屈折させることで送信効率や受信効率を高くするこ
とができる等の効果がある。

【０１００】例えば、図５(ａ)に示すように、光ファイ
バ２の端面が球面形状である場合、光ファイバ２から出
射される受信光２２は、球面形状の端面により光ファイ
バ２の中心方向に屈折されるため、受信光学系による受
光素子５への集光が容易となる。

【０１０１】一方、図５(ｂ)に示すように、光ファイバ
２の端面が傾斜形状である場合、受信光２２は傾斜形状
の端面により光ファイバ２の外側方向（図５の下方向）
に屈折される。このため、受信光学系をこの屈折方向
（図５の下側）に配置し、その反対側に送信光学系を配
置することで、送受信の分離が容易となると共に、各光
学系の配置の自由度が増加する。

【０１０２】更に、図５(ｃ)に示すように、光ファイバ
２の端面の中心部を凸面の球面形状に、外周部を凹面の
球面形状に形成しても良い。このような形状とすること
により、光ファイバ２の中心部から出射される受信光２
２を凸面で屈折させて集光させることができるので、受
信効率を向上させることができると共に、外周部の凹面
で送信光２１を屈折させることにより、送信光２１をよ
り外側から入射させることが可能となる。

【０１０３】すなわち、送信光２１を光ファイバ２の開
口数ＮＡにより規定される角度よりも大きい角度で光フ
ァイバ２に入射させても、凹面部で屈折するため光ファ
イバ２への結合角度を光ファイバ２の開口数ＮＡ以下と
することが可能となる。従って、送信光２１をより外側
から入射できるので、受信光学系の配置の自由度が増加
し、受信効率の向上が容易となる。

【０１０４】特に、送信光２１と光ファイバ２の光軸と
のなす角度が、光ファイバ２への入射前より、入射後の
ほうが小さくなるように、送信光２１が結合する位置の
光ファイバ２の端面形状と送信光２１の光ファイバ２へ
の入射角度とを選択することが好ましい。すなわち、送
信光２１を光ファイバ２の外側から中心方向に傾斜させ
て入射させる場合は、光ファイバ２の端面は凹面形状、
反対に中心方向から外周方向に傾斜させて入射させる場
合は凸面形状とすることになる。

【０１０５】このように設定することにより、送信光２
１の光ファイバ２への結合効率を向上させることができ
ると共に、結合時のＮＡ（励振ＮＡ）を小さくすること
が可能となる。励振ＮＡを小さくすることにより、光フ
ァイバ２伝搬時の伝搬損失を少なくすることができると
共にモード分散を少なくすることができるため、伝送帯
域を高くすることができる。

【０１０６】次に、「Ｄ．送信光２１と受信光２２との
分離を、両者の混信を防止し、かつ、低損失で行なう」
方法について説明する。本実施形態では、図３に示すよ
うに、反射ミラー７に対して、受光素子５の配置側とは
反対側（同図の上側）に送信光２１を通過させることに
より、一芯双方向通信への対応を可能にしている。

【０１０７】また、本実施形態で示した方式では、薄膜
の反射ミラー７により送信光２１と受信光２２との分離
を行なっているため、分離部の損失を実質的に零とする
ことができる。また、反射ミラー７のごく近傍に送信光
２１を通過させることが可能となるので、送信領域と受
信領域との境界をほとんど零とすることができ、受信領
域をより拡大することが可能となる。

【０１０８】更には、プリズム面１１により送信光２１
を光ファイバ２の外周方向から屈折させて入射させてい
るため、より受信領域を拡大することができ、高い受信
効率を得ることが可能となる。

【０１０９】受信光２２と送信光２１との混信について
は、前述したように以下の４つの原因がある。近端反射による混信内乱光による混信相手モジュール反射による混信遠端反射による混信また、これらに加え、電気的混信も問題となる。

【０１１０】まず、「近端反射による混信」の防止方
法について、図６に基づいて説明する。送信光２１は光
学部材１０のプリズム面１１で屈折され、光ファイバ２
の外周部より光ファイバ２に入射する。その反射光（近
端反射光１７）は、光ファイバ２の光軸に向かって反射
される。

【０１１１】しかしながら、光学部材１０において、反
射ミラー７の先端に設けられ、プリズム面１１の先端と
接続する遮光部９が、光ファイバ２に接触もしくは、数
十〜数百μｍ離れた位置に設置されているため、近端反
射光１７は、遮光部９により、反射ミラー７に対して受
光素子５の配置側とは反対側に反射される。すなわち、
近端反射光１７が受光素子５に入射することを、遮光部
９により防止（遮光）することができる。

【０１１２】次に、「内乱光による混信」の防止方法
について、図６に基づいて説明する。発光素子４から放
射された送信光２１の一部は、送信レンズ６に入射せず
に迷光１８となって、光通信モジュール１内を散乱す
る。

【０１１３】しかしながら、反射ミラー７は、受光素子
５の配置側と発光素子４の配置側とを光学的に分離して
いることから、迷光１８が受光素子５に結合することを
防止できる。更に、発光素子４の組立て誤差により、発
光素子４の位置ずれが生じた場合でも、予期しない迷光
１８が受光素子５に入射することが防止されるため、発
光素子４の組立て公差を大きくすることができ、組立て
コストを低減することができる。

【０１１４】また、近端反射光１７も迷光となって光通
信モジュール１内を散乱するが、同様の理由により受光
素子５に結合することを防止できる。すなわち、反射ミ
ラー７は、受信光２２を反射・集光して受光素子５に結
合させると共に、近端反射光１７や迷光１８を受光素子
５から光学的に分離する混信防止部材としての働きを有
している。

【０１１５】更には、反射ミラー７により受光素子５が
光学的に分離されていることから、迷光１８の影響を気
にすることなく、受光素子５の配置を決定することがで
き、光通信モジュール１の設計自由度が増し、組立て調
整が容易な配置にすることができるという効果も奏す
る。

【０１１６】次に、「相手モジュール反射による混
信」の防止方法について、図７に基づいて説明する。本
実施形態で示した光通信モジュール１において相手モジ
ュール反射が生じる要因としては、主に受光素子５の表
面で反射した受信部反射光１９が再び光ファイバ２に結
合する場合と、光ファイバ２から出射される受信光２２
の一部が、光学部材１０に照射される面（主に、プリズ
ム面１１）で反射したプリズム反射光２０が再び光ファ
イバ２に結合する場合との２つがある。

【０１１７】通常、受光素子５の受光面は、例えば、窒
化シリコン等の薄膜により反射防止コート（ＡＲコー
ト）を施すことで受信光２２の反射を防止し、受光効率
を向上させている。この反射防止コートにより受信部反
射光１９を低減することが可能である。しかしながら、
受光素子５からの反射を完全に防止することは困難であ
り、また、受信光２２の入射角度によって反射率が高く
なる場合がある。

【０１１８】受信部反射光１９が光ファイバ２に再結合
する経路としては、図７に示すように、再び集光ミラー
７で反射されて光ファイバ２方向に戻る場合が大半であ
る。したがって、例えば受光素子５を傾斜させる等のよ
うな受光素子５の配置や集光ミラー７の形状等により受
信部反射光１９が光ファイバ２に戻らない配置に設定す
ることが好ましい。

【０１１９】プリズム反射光２０については、プリズム
面１１の傾斜角度を最適化することにより、プリズム反
射光２０が光ファイバ２に入射しても、結合しないよう
にすることができる。すなわち、プリズム反射光２０が
光ファイバ２の開口数ＮＡより大きな角度で光ファイバ
２に入射するようにすればよい。そのためには、プリズ
ム面１１の傾斜角度βを光ファイバ２のＮＡ程度以上に
設定すればよい。

【０１２０】しかしながら、プリズム面１１の傾斜角を
大きくした場合、光ファイバ２への送信光２１の入射角
度も大きくなることから、送信光２１の結合効率が低化
したり、高次のモードのみが励振したりする場合があ
る。このため、両者のトレードオフを考慮してプリズム
面１１の傾斜角度βを設定する必要がある。

【０１２１】また、前述したように、光ファイバ２の拡
大部２９の形状によっても、光ファイバ２に入射された
送信光２１の光ファイバ２の光軸に対する角度が変化す
るため、この影響も合わせて考慮してプリズム面１１の
傾斜角度βが決定される。また、受信光２２が照射され
る光学部材１０の面（主にプリズム面１１）に反射防止
コートを施すことにより、反射率を低減させても良い。

【０１２２】次に、「遠端反射による混信」の防止方
法について説明する。図３で示したように、光ファイバ
２の端面が光軸に対して垂直となっている場合、光ファ
イバ２と空気との屈折率差により、出射光量に対して約
４％の遠端反射が生じる。この遠端反射は、光ファイバ
２の端面形状を工夫することで低減することが可能であ
る。

【０１２３】例えば、図５(ａ)〜(ｃ)に示した形状とし
ても良い。これらの形状とすることで、光ファイバ２の
端面での遠端反射の方向を変え、光ファイバ２の開口数
以上の角度にすることで、遠端反射が光ファイバ２中を
伝搬しないようにすることができる。

【０１２４】例えば、コアの直径が１ｍｍであり、開口
数ＮＡが０.３であるＰＯＦに関して、図５(ａ)の形状
（曲率１.５ｍｍ）とした場合には、遠端反射が０.７％
に、図５(ｂ)の形状（傾斜角度１０°）とした場合に
は、遠端反射が０.４％にそれぞれ低減された。

【０１２５】また、光ファイバ２の端面形状が図５(ａ)
〜(ｃ)に示すような形状である場合には、前述したよう
に送信光２１の入射条件等を最適化することにより、受
信領域の拡大や、受信光学系を配置する自由度が増す等
の効果が同時に得られる。

【０１２６】次に、「電気的混信」の防止方法につい
て説明する。図２において、ステム１３は受光素子５の
グランド電極と接続している。また、サブマウント１２
はＳiＣ等の絶縁体で形成されており、これにより、発
光素子４と受光素子５とが電気的に分離されている。

【０１２７】また、反射ミラー７は光学部材１０の下部
の電極１６と導通しており、電極１６を介してステム１
３と電気的に接続されている。すなわち、発光素子４か
ら見た場合、受光素子５は反射ミラー７およびステム１
３により電気的にシールドされており、これにより、電
気的混信を抑制している。

【０１２８】なお、反射ミラー７は、アルミニウムや金
等のような反射率が高くかつ導電性を有する材料を、図
２に示す光学部材１０の下側から蒸着することにより形
成される。この時同時に、電極１６が形成される。反射
ミラー７および電極１６は、光学部材１０の下部側の全
面に形成されるため、マスク等によるパターニングを行
なうことなく簡単に形成されることができる。

【０１２９】また、発光素子４およびモニターフォトダ
イオード１４は送信部カバー１５により覆われている。
送信部カバー１５は光学部材１０とステム１３とに接着
されており、発光素子４を外気から遮断している。送信
部カバー１５は、ステム１３と電気的にも接続されてお
り、発光素子４を外部から電気的に遮蔽する役割も有し
ている。

【０１３０】また、光学部材１０の一部を、カバーガラ
スのような、発光素子４の封止部材の一部として使用し
ているため、部品点数の削減につながり、部品コストを
低減できると共に、製造行程も簡略化することができ
る。

【０１３１】次に、図２に示す光通信モジュール１の各
構成部材について説明する。光ファイバ２としては、例
えばＰＯＦ等のマルチモード光ファイバを用いることが
好ましい。ＰＯＦはコアがＰＭＭＡ(polymethyl methac
rylate)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。

【０１３２】このような光ファイバ２は、石英製の光フ
ァイバに比べて、そのコアの径を約200μｍから約１ｍ
ｍに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との結合調整が容易であり、安価な双方向光通
信リンク３を得ることができる。

【０１３３】なお、本実施形態のように送信光２１と受
信光２２とを空間的に分離する場合では、光学系の配置
スペースを考慮すると、コア径が０.５ｍｍ以上のもの
を使用することが好ましい。また、ＰＯＦではクラッド
が比較的薄く、約２０μｍ程度である。

【０１３４】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（plastic clad fibe
r）を用いても良い。ＰＣＦは、ＰＯＦに比べて、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によ
り、長距離での通信やより高速での通信を行なうことが
できる双方向光通信リンク３を得ることができる。な
お、石英製の光ファイバを使用しても良いことは言うま
でもない。

【０１３５】また、光ファイバ２は、そのコア部の屈折
率が同一であるＳＩ（Step Index）型と、中心部の屈折
率が高く、その周辺部に向かうにつれて屈折率が徐々に
低くなるＧＩ（Gradient Index）型とに大別される。本
実施形態の場合、ＧＩ型の光ファイバ２では、光ファイ
バ２の外周部（拡大部２９）での送信光２１の結合効率
が悪くなり、これにより、送信光２１の入射角度の設定
範囲がより小さくなることから、ＳＩ型の光ファイバ２
を使用することが好ましい。

【０１３６】また、光ファイバ２の端面形状としては、
図５(ｂ)で示したように中心対称でない形状では、光通
信モジュール１への挿入方向が限定されることから、中
心対称な形状であることが好ましい。

【０１３７】発光素子４としては、半導体レーザや、発
光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。発光素子４は、
使用する光ファイバ２の伝送損失が少ない波長の光を照
射し、かつ安価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（ナノメートル）の半導体レーザ
等を用いることができる。また、発光素子４の後部に
は、モニター用フォトダイオード１４が配置されてお
り、発光素子４の光量を一定に保つようにしている。

【０１３８】受光素子５は、受光した変調光の強弱を電
気信号に変換するものである。受光素子５としては、発
光素子４の波長域で感度の高いフォトダイオードが使用
され、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が用いられ
る。

【０１３９】光学部材１０は、ＰＭＭＡやポリカーボネ
ート等のプラスチックを材料とし、出射成形等により作
製される。そして、反射ミラー７の反射面となる側にア
ルミニウムや金等のような反射率の高い金属薄膜が蒸着
法等により形成されている。反射ミラー７は光学部材１
０の下側から蒸着することにより、マスク等によるパタ
ーニングを行なうことなしに簡単に形成することができ
る。

【０１４０】また、光学部材１０においてステム１３と
接触する下面には、電極１６が形成されている。電極１
６は、反射ミラー７と同時に蒸着法等により形成され、
少なくともその一部が反射ミラー７に繋がることによ
り、反射ミラー７と導通する。

【０１４１】反射ミラー７は、回転楕円体や球面等の曲
面の一部を切り出した形状とすることができる。光学部
材１０には、送信光２１を集光して光ファイバ２に結合
させる送信レンズ６、送信光２１を屈折させて光ファイ
バ２に入射させるプリズム面１１、並びに、図示してい
ないが、発光素子５および受光素子４との位置合わせに
使用する位置決め部が形成されている。

【０１４２】このように、一つの光学部材１０に多数の
機能を持たせることにより、構成部材の数を大幅に低減
できると共に、組立て時の公差を低減できるため、低コ
ストかつ小型の光通信モジュール１を得ることが可能と
なる。更には、一つのステム１３上に発光素子４、受光
素子５および光学部材１０を、光ファイバ２の光軸と平
行に並べて配置することができるので、複雑な組立て工
程が必要なくなり、工程数を低減することが可能とな
る。

【０１４３】次に、本実施形態の構成において受信効率
を測定した結果について説明する。光ファイバ２として
は、コア径が980μｍ、クラッドの厚さが１０μｍ、端
面形状が図５(ｂ)に示した球端面（曲率１.５ｍｍ）、
テーパ角度θが１６°、かつテーパ長さＬが０.７ｍｍ
であるＰＯＦを使用した。集光ミラー７としては、曲率
２.３ｍｍの球面の一部であり、かつミラーの反射率が
８９％であるものを使用した。受光素子５としては、受
光径０.３５ｍｍのＰＩＮフォトダイオードを使用し
た。また、送信領域と受信領域との分離比は、径方向の
長さの比で３：１１とした。

【０１４４】光ファイバ２に固着された光ファイバプラ
グ２６を光ファイバレセプタクル２７に挿入して、光フ
ァイバ２から出射される全光量に対する受光素子５への
結合効率（受信効率）を測定したところ、−３.５ｄＢ
（デシベル）であった。一方、拡大部２９を有さないＰ
ＯＦを用い、送信領域と受信領域との分離比を、径方向
の長さの比で３：７とし、かつ他の条件を上記の条件と
同様にして受信効率を測定したところ、−５.５ｄＢで
あった。すなわち、本実施形態の方が従来よりも受信効
率が２ｄＢ改善されたことが理解できる。

【０１４５】従って、受信効率は、集光ミラー７等の受
信光学系の設定や配置、使用する光ファイバ２や受光素
子５などによっても変化するが、上述のように、光ファ
イバ２の端面を拡大することで、受信領域が拡大され、
これにより受信効率を向上させることができる。

【０１４６】また、発光素子４として波長650ｎｍのレ
ーザダイオードを使用した送信光２１が、光ファイバ２
に結合することを確認した。このときの近端反射と内乱
光とによる混信は、送信光量に対して合計で０.０５％
であった。なお、送信効率は送信レンズ６により任意に
設定することができる。

【０１４７】また、光ファイバ２の端面での遠端反射
は、光ファイバ２からの出射光量に対して０.７％であ
り、相手モジュール反射による混信は、光ファイバ２か
らの出射光量に対して０.５％であった。この光通信モ
ジュール１により、伝送距離（光ファイバ２の長さ）２
０ｍ、伝送速度500Ｍｂｐｓで全二重通信を行なったと
ころ、誤り率（Bit Error Rate）が１０^-12以下である
ことが確認された。

【０１４８】〔実施の形態２〕次に、本発明の他の実施
の形態について、図８に基づいて説明する。なお、上記
の実施形態にて説明した部分と同様の機能を有する部材
については、同一の番号を付与することによりその説明
を省略する。本実施形態では、図８に示すように、反射
ミラー７で集光した受信光２２をさらに受信レンズ（第
２の受信光学系）２４で集光して受信効率をより向上さ
せた配置となっている。

【０１４９】また、受信レンズ２４と一体に形成される
モールド部３２は、受光素子５と、その近傍に配置した
プリアンプ２５とを封止している。受光素子５及びプリ
アンプ２５は、モールド部３２により外気から保護され
るため、経時劣化による性能の低下を防止することがで
きる。また、モールド部３２に受信レンズ２４を形成し
ているため、小型化が可能となる。

【０１５０】受信レンズ２４において反射された第２の
受信部反射光２３も相手モジュール反射の原因となる。
しかしながら、第２の受信部反射光２３は受信レンズ２
４の形状により発散されて反射することから、光ファイ
バ２に戻ることが防止される。

【０１５１】電極１６は、一部が反射ミラー７と導通し
ており、かつ、受光素子５及びプリアンプ２５のグラン
ド電極３１と導通している。また、電極１６は、発光素
子４から受光素子５を光学的・電気的に分離することに
より、内乱光による混信や電気的・電磁的な混信を防止
する働きがある。

【０１５２】発光素子４とサブマウント１２とは、送信
ステム３０上に配置されている。送信ステム３０は光学
部材１０の一部に位置あわせされて配置されている。送
信ステム３０は受信側のグランド電極３１と電気的に分
離されている。また、送信ステム３０は発光素子５の放
熱を行なう役割も有している。

【０１５３】以上のように、図８で示した光通信モジュ
ール１を用いることにより、集光ミラー７と受信レンズ
２４とを併用して受信効率を高くすることができると共
に、相手モジュール反射や内乱光、近端反射、更には電
気的・電磁的な混信を防止することが容易となり、ま
た、小型で安価であり、経時劣化が少なく安定した性能
を得ることができる。

【０１５４】〔実施の形態３〕次に、本発明のさらに他
の実施の形態について、図９に基づいて説明する。な
お、上記の実施形態にて説明した部分と同様の機能を有
する部材については、同一の番号を付与することにより
その説明を省略する。

【０１５５】図９は、上記の実施形態に比べて、送信お
よび受信の光学系配置を逆にした場合を示している。発
光素子４から出射された送信光２１は、立上げミラー３
３により、光ファイバ２が配置されている方向に反射さ
れると共に集光されて、光ファイバ２の拡大部２９に入
射する。一方、光ファイバ２から出射される受信光２２
は、受信レンズ２４により集光されて受光素子５に結合
する。

【０１５６】立上げミラー３３及び受信レンズ２４は光
学ブロック（光学部材）１０に形成されている。立上げ
ミラー３３は、送信光２１と受信光２２とを分離する混
信防止部材の役割も有している。

【０１５７】〔実施の形態４〕次に、本発明のさらに他
の実施の形態について、図１０に基づいて説明する。な
お、上記の実施形態にて説明した部分と同様の機能を有
する部材については、同一の番号を付与することにより
その説明を省略する。

【０１５８】図１０は、送信光２１を光ファイバ２の外
周方向から入射させた場合の光学配置を示している。発
光素子４から出射された送信光２１は、送信レンズ６に
より集光されて、光ファイバ２の外周方向から中心方向
に傾斜させて光ファイバ２の拡大部２９に結合される。
光ファイバ２の端面は、図５(ｃ)で示したのと同様に、
外周部が凹面、内周部が凸面の形状であり、拡大部２９
は凹面の部分となっている。

【０１５９】送信光２１は、光ファイバ２に入射すると
きに、光ファイバ２の光軸となす角度が小さくなる方向
に屈折される。このため、光ファイバ２の開口数より大
きい角度で光ファイバ２に送信光２１を入射させても光
ファイバ２に結合させることが可能となり、送信レンズ
６（送信光学系）をより外周部（図１０の右方向）に配
置することができる。従って、受信レンズ２４（受信光
学系）を配置するスペースが広くなり、受信効率の高い
受信光学系を容易に配置することができる。

【０１６０】また、送信光学系と受信光学系との間には
混信防止部材３４が配置されており、混信防止部材３４
は送信光２１と受信光２２との混信を防止している。混
信防止部材３４は光ファイバ２の端面に接触もしくは近
接させて配置している。

【０１６１】以上のように、上記の実施形態で示した光
通信モジュール１と一芯光ファイバ２との光学的結合構
造を用いることにより、近端反射、内乱光（迷光）、遠
端反射、および相手モジュール反射による混信を防止で
き、また、電気的混信も低減できることから、一本の光
ファイバ２により全二重方式の双方向光通信を効率よく
行なうことができる。

【０１６２】特に、光ファイバ２の端面を拡大して、そ
の拡大部２９に送信光２１を結合させること、及び、光
ファイバ２の端面形状と送信光２１の入射条件とを最適
化することにより、受信領域を拡大でき、光学系を配置
する自由度も増すことから、受信効率の高い光通信リン
ク３を得ることができる。また、一つの光学部材１０に
多数の機能を持たせていることから、低コストで小型で
あり、かつ、簡易に製造可能な光通信モジュール１を得
ることができる。

【０１６３】上記の実施形態は一例であり、これらの構
造に本発明の範囲が限定されるものではない。本発明は
光ファイバ２の拡大部２９に送信光２１を結合させたこ
とが特長であり、他の光学系配置等を用いても同様の効
果を得ることができる。また、例えば、以下のように構
成することができる。

【０１６４】一芯光ファイバと双方向光通信モジュール
の光学的結合構造は、一芯の光ファイバを伝送媒体とし
て双方向に光通信を行なうことができる双方向光通信モ
ジュールと該光ファイバとの光学的結合構造であり、該
双方向光通信モジュールは送信光を発生させる発光素子
と前記光ファイバから出射される受信光を受光する受光
素子とを有すると共に、前記光ファイバの前記双方向光
通信モジュールと結合する端面がそのコア部より拡大さ
れた拡大領域を有し、前記光ファイバ端面の前記送信光
が結合する領域以外から出射される受信光の少なくとも
一部を前記受光素子に結合させる構成とすることができ
る。

【０１６５】上記の構成によれば、送信光を入射させる
領域以外の受信光を利用するため、光ファイバ端面で反
射された送信光と受信光を分離することが容易となり混
信を低減することができる。また、光ファイバの端面が
拡大されているため、組立てのトレランスが増加する。
更には、受信領域をより拡大することが容易となり受信
効率を向上させることができる。

【０１６６】更に、前記光学的結合構造は、前記送信光
の少なくとも一部を前記光ファイバの拡大領域に結合さ
せる構成とすることができる。

【０１６７】上記の構成によれば、受信領域を拡大する
ことができ、送信光を受信光の出射量が少ない領域に入
射させることができることから、光ファイバから出射さ
れる受信光を効率良く受光素子に結合させることが可能
になる。

【０１６８】更に、前記光学的結合構造は、前記受信光
を集光して前記受光素子に結合させる受信光学系を有す
る構成とすることができる。

【０１６９】上記の構成によれば、受信光学系により受
信光を受光素子に導くことができ、小型の受光素子に高
効率で集光したり、受光素子の配置位置の自由度を増し
たりすることができる。

【０１７０】更に、前記光学的結合構造は、前記送信光
の一部が前記受光素子に結合することを防止する混信防
止部材を設けた構成とすることができる。

【０１７１】上記の構成によれば、受信光に送信光が混
信することを防止することができ、高いＳＮ比を得るこ
とができる。

【０１７２】更に、前記光学的結合構造は、前記混信防
止部材は反射ミラーであり、該反射ミラーは前記受信光
を反射すると共に集光して受光素子に結合させる受信光
学系でもある構成とすることができる。

【０１７３】上記の構成によれば、受信光学系と混信防
止部材と同一の部材とすることができるため、光通信モ
ジュールの小型化が可能となる。また、混信防止部材を
薄膜のミラーとすることで、混信防止部材による受信効
率の低下を防止することができ、高い受信効率を得るこ
とができる。

【０１７４】更に、前記光学的結合構造は、前記光ファ
イバの端面で前記送信光を屈折させて光ファイバに結合
させる構成とすることができる。

【０１７５】上記の構成によれば、送信光の光ファイバ
への入射角度を光ファイバの開口数以上としても光ファ
イバで屈折させることにより、光ファイバに結合させる
ことが可能となり、送信光学系の配置自由度が増す。励
振ＮＡを小さくすることが容易となり、光ファイバでの
伝播損失やモード分散を小さくすることができ、伝送帯
域を高くすることができる。

【０１７６】更に、前記光学的結合構造は、前記送信光
の光軸と前記光ファイバの光軸とのなす角度が、前記送
信光が前記光ファイバに結合する前より、結合した後の
ほうが小さくなるように光ファイバの端面形状および送
信光の光ファイバへの入射角度を設定した構成とするこ
とができる。

【０１７７】上記の構成によれば、光ファイバに入射す
る送信光の開口数を小さくすることができることから、
モード分散による帯域低減を少なくすることができる。
また、送信光学系を光ファイバの光軸から離れた位置に
配置することが可能となり、光学系の配置自由度が増
す。

【０１７８】更に、前記光学的結合構造は、前記送信光
の光軸を前記光ファイバの外周方向から内周方向に傾斜
させて前記光ファイバに結合させた構成とすることがで
きる。

【０１７９】上記の構成によれば、送信光を外周部から
入射させることで、受信領域をより拡大することができ
る。受信光学系の配置自由度が増し、受信効率の高い受
信光学系を容易に配置することができる。

【０１８０】更に、前記光学的結合構造は、前記光ファ
イバはその径が端面に近づくに従い徐々に大きくなるテ
ーパ部を有し、前記光ファイバの光軸と該テーパー部と
のなす角度が、光ファイバの開口数により規定される角
度より大きい構成とすることができる。

【０１８１】上記の構成によれば、光ファイバを伝搬す
る受信光がテーパ部に照射されなくなることから受信光
の損失を少なくすることができる。また、送信光を光フ
ァイバのコア部に導き易くなる。

【０１８２】更に、前記光学的結合構造は、前記光ファ
イバのコア径を２ｒ、光ファイバの開口数をＮＡとした
とき、前記テーパ部の長さＬがＬ＜ｒ／ＮＡを満足する
構成とすることができる。

【０１８３】上記の構成によれば、光ファイバから出射
される受信光が光ファイバの端面から分散して出射する
ことを抑えることができ、受信光の集光が容易となる。

【０１８４】更に、前記光学的結合構造は、前記光ファ
イバの端面が、外周部が凹面形状であり、内周部が凸面
形状である構成とすることができる。

【０１８５】上記の構成によれば、凹面部で送信光を屈
折させることで、送信光を光ファイバのより外周部から
結合させることができる。凸面部で光ファイバから出射
される受信光が集光されるため、受信光学系の設計が容
易となり、受信効率を高くすることができる。

【０１８６】更に、前記光学的結合構造は、前記光ファ
イバがプラスチック光ファイバである構成とすることが
できる。

【０１８７】上記の構成によれば、光ファイバとしてＰ
ＯＦを用いているため、曲げ損失が少なく、折れ難く、
また、コア径が１ｍｍ程度の大口径の光ファイバを容易
に製造できることから、光ファイバと双方向光通信もジ
ュールとの結合調整が容易であり、かつ、双方向光通信
リンクを安価にできる。更に、端面を任意の形状に容易
に加工することができる。

【０１８８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光通信モジ
ュールは、一芯の光ファイバを伝送媒体として双方向に
光通信を行なう光通信モジュールであって、前記光ファ
イバから出射された受信光を受光する受光素子と、前記
受信光を前記受光素子に結合させる受信光学系とを備え
る光通信モジュールにおいて、光が伝搬するコア部の端
部の少なくとも一方がコア部の他の部分よりも拡大した
拡大部を有する光ファイバに対して、該拡大部を有する
前記端部から出射された受信光を前記受光素子が受光す
るように、前記受信光学系を配置する構成である。

【０１８９】これにより、前記端部の送信光結合領域か
ら出射される受信光の強度が低下するので、該領域から
出射される受信光を受光素子が受光しないことによる受
信効率の低下を抑えることができるという効果を奏す
る。

【０１９０】また、本発明に係る光通信モジュールは、
以上のように、一芯の光ファイバを伝送媒体として双方
向に光通信を行なう光通信モジュールであって、送信光
を発生させる発光素子と、前記送信光を前記光ファイバ
に結合させる送信光学系とを備える光通信モジュールに
おいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方が
コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を有する光ファ
イバに対して、前記送信光が前記拡大部を有する前記端
部に結合する領域の少なくとも一部が前記拡大部に含ま
れるように前記発光素子および前記送信光学系を配置す
る構成である。

【０１９１】これにより、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が著しく低下するので、前記送信光
結合領域から出射される受信光を受光素子が受光しない
ことによる受信効率の低下を大幅に抑えることができる
という効果を奏する。

【０１９２】さらに、本発明に係る光通信モジュール
は、以上のように、上記の構成において、前記送信光を
前記光ファイバの端部に、その伝搬方向を内側に傾斜さ
せて結合させるように、前記発光素子および前記送信光
学系を配置する構成である。

【０１９３】これにより、前記発光素子および前記送信
光学系を、前記送信光結合領域よりも径方向外側に配置
することができるから、前記受光素子および前記受信光
学系を配置する自由度が向上する効果を奏する。

【０１９４】また、本発明に係る光ファイバは、以上の
ように、光通信を行なうための伝送媒体である光ファイ
バにおいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一
方は、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を有して
おり、前記光ファイバは、前記拡大部を有する端部から
前記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従って、徐々
に狭くなるテーパ部を有しており、該テーパ部は、前記
光ファイバの光軸と該テーパ部とのなす角度が、前記光
ファイバの開口数により規定される角度より大きくなる
ように形成されている構成である。

【０１９５】これにより、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が低下するので、前記送信光結合領
域から出射される受信光を受光素子が受光しないことに
よる受信効率の低下を抑えることができるという効果を
奏する。

【０１９６】また、本発明に係る光ファイバは、以上の
ように、光通信を行なうための伝送媒体である光ファイ
バにおいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一
方は、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を有して
おり、該拡大部の端面は、凹部形状である構成である。

【０１９７】これにより、端部と結合する前の送信光の
伝搬方向と前記光軸とのなす角度を大きくすることがで
きるので、光ファイバに送信光を入射するための発光素
子および送信光学系を、従来よりも径方向外側に配置す
ることができると共に、光通信を行なう光通信モジュー
ルの各構成要素を配置する自由度が向上する効果を奏す
る。

【０１９８】さらに、本発明の光ファイバは、以上のよ
うに、上記の構成において、前記拡大部を有する端部
は、中央部が凸面状である構成である。

【０１９９】これにより、受信光を受光素子に結合させ
る受信光学系のサイズを小さくすることができるから、
前記光通信モジュールにおいて、サイズを小型化し、各
構成要素を配置する自由度が向上する効果を奏する。

【０２００】さらに、本発明の光ファイバは、以上のよ
うに、上記の構成において、前記拡大部を有する端部か
ら前記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従って、徐
々に狭くなるテーパ部をさらに有しており、該テーパ部
は、前記光ファイバの光軸と該テーパ部とのなす角度
が、前記光ファイバの開口数により規定される角度より
大きくなるように形成されている構成である。

【０２０１】これにより、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が低下するから、前記送信光結合領
域から出射される受信光を受光素子が受光しないことに
よる受信効率の低下を抑えることができるという効果を
奏する。

【０２０２】また、本発明に係る光ファイバと光通信モ
ジュールとの光学的結合構造は、以上のように、一芯の
光ファイバと、該光ファイバを伝送媒体として双方向に
光通信を行なう光通信モジュールとの光学的結合構造に
おいて、前記光ファイバは、光が伝搬するコア部の端部
の少なくとも一方に、コア部の他の部分よりも拡大した
拡大部を有しており、前記光通信モジュールは、前記光
ファイバから出射された受信光を受光する受光素子と、
前記受信光を前記受光素子に結合させる受信光学系とを
備えており、前記光ファイバにおける前記拡大部を有す
る前記端部から出射された受信光を受光するように、前
記受光素子および前記受信光学系を配置する構成であ
る。

【０２０３】これにより、前記端部の送信光結合領域か
ら出射される受信光の強度が低下するので、該領域から
出射される受信光を受光素子が受光しないことによる受
信効率の低下を抑えることができるという効果を奏す
る。

【０２０４】また、本発明に係る光ファイバと光通信モ
ジュールとの光学的結合構造は、以上のように、一芯の
光ファイバと、該光ファイバを伝送媒体として双方向に
光通信を行なう光通信モジュールとの光学的結合構造に
おいて、前記光ファイバは、光が伝搬するコア部の端部
の少なくとも一方に、コア部の他の部分よりも拡大した
拡大部を有しており、光通信モジュールは、送信光を発
生させる発光素子と、前記送信光を前記光ファイバの端
部に結合させる送信光学系とを備えており、前記光ファ
イバにおける前記拡大部を有する前記端部に前記送信光
が結合する領域の少なくとも一部が前記拡大部に含まれ
るように前記発光素子および前記送信光学系を配置する
構成である。

【０２０５】これにより、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が著しく低下するから、前記送信光
結合領域から出射される受信光を受光素子が受光しない
ことによる受信効率の低下を大幅に抑えることができる
という効果を奏する。

【０２０６】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、以上のように、上記
の構成において、前記送信光の伝搬方向と前記光ファイ
バの光軸とのなす角度が、前記送信光が前記光ファイバ
に結合する前よりも結合した後の方が小さくなるよう
に、前記光ファイバの端部の形状と、前記送信光の前記
光ファイバへの入射角度とを設定している構成である。

【０２０７】これにより、光ファイバに入射する送信光
の開口数を小さくできるから、モード分散による帯域低
減を少なくできるという効果を奏する。また、送信光学
系を光ファイバの光軸から離れた位置に配置することが
可能となるから、光学系を配置する自由度を向上できる
という効果を奏する。

【０２０８】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、以上のように、上記
の構成において、前記送信光を前記光ファイバの端部
に、その伝搬方向を内側に傾斜させて結合させるよう
に、前記発光素子および前記送信光学系を配置する構成
である。

【０２０９】これにより、送信光を内側に傾斜させて入
射させることで、受信領域をより拡大することができる
から、受信光学系の配置自由度が増し、受信効率の高い
受信光学系を容易に配置できるという効果を奏する。

【０２１０】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、以上のように、上記
の構成において、前記光ファイバは、前記拡大部を有す
る端部から前記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従
って、徐々に狭くなるテーパ部が形成されており、該テ
ーパ部は、前記光ファイバの光軸と該テーパ部とのなす
角度が、前記光ファイバの開口数により規定される角度
より大きい構成である。

【０２１１】これにより、前記送信光結合領域から出射
される受信光の強度が低下するから、前記送信光結合領
域から出射される受信光を受光素子が受光しないことに
よる受信効率の低下を抑えることができるという効果を
奏する。

【０２１２】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、以上のように、上記
の構成において、前記光ファイバのコア径を２ｒ、光フ
ァイバの開口数をＮＡとすると、前記テーパ部の長さＬ
がＬ＜ｒ／ＮＡを満足するように、前記テーパ部が形成
されている構成である。

【０２１３】これにより、光ファイバから出射される受
信光が光ファイバの端面から分散して出射することを抑
えることができ、受信光の集光が容易となるという効果
を奏する。

【０２１４】さらに、本発明に係る光ファイバと光通信
モジュールとの光学的結合構造は、以上のように、上記
の構成において、前記光ファイバにおいて前記拡大部を
有する端部は、周囲の前記拡大部が凹部形状であり、中
央部が凸面状である構成である。

【０２１５】これにより、凹み部で送信光を屈折させる
ことで、送信光を光ファイバのより径方向外側から結合
できるという効果を奏する。また、凸面部で光ファイバ
から出射される受信光が集光されるため、受信光学系の
設計が容易となり、受信効率を向上できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバの端部における送信領域と受信領域
とを示す概略図であり、同図(ａ)は、本発明に係る光フ
ァイバに関するものであり、同図(ｂ)は、従来の光ファ
イバに関するものである。

【図２】光ファイバから出射する光のＮＦＰを示す概略
図であり、同図(ａ)は、本発明に係る光ファイバに関す
るものであり、同図(ｂ)は、従来の光ファイバに関する
ものである。

【図３】本発明の一実施形態である一芯光ファイバと双
方向光通信モジュールとの光学的結合構造を示す断面図
である。

【図４】図３における光ファイバの端部を示す断面図で
ある。

【図５】同図(ａ)〜(ｃ)は、本実施形態に適した他の光
ファイバの端部を示す断面図である。

【図６】本実施形態の概略図であり、近端反射と内乱光
とによる混信の防止を示すものである。

【図７】図６の要部を示す概略図であり、相手モジュー
ル反射による混信の防止を示すものである。

【図８】本発明の他の実施形態である一芯光ファイバと
双方向光通信モジュールとの光学的結合構造を示す断面
図である。

【図９】本発明のさらに他の実施形態である一芯光ファ
イバと双方向光通信モジュールとの光学的結合構造を示
す概略図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施形態である一芯光フ
ァイバと双方向光通信モジュールとの光学的結合構造を
示す概略図である。

【図１１】光通信リンクの構成を示す概略図である。

【図１２】従来の一芯光ファイバと双方向光通信モジュ
ールとの光学的結合構造を示す概略図である。

【図１３】図１２に示す従来の光学的結合構造に関し
て、光ファイバの端部における送信領域と受信領域とを
示す概略図である。

【符号の説明】

１光通信モジュール２光ファイバ４発光素子５受光素子６送信レンズ（送信光学系）７反射ミラー（受信光学系）８テーパ部２１送信光２２受信光２４受信レンズ（受信光学系）２８コア部２９拡大部３３立上げミラー（送信光学系）

───────────────────────────────────────────────────── 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 BA03 BA12 CA02 CA06 CA08 CA37 DA02 DA06 DA40 2H050 AB42Z AC71 AC86 AC87 AC90 5F041 DA78 EE03 EE23 EE24 FF14 5F073 AB28 AB29 BA01 FA07 FA30 5F088 BA16 BB01 JA14 JA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一芯の光ファイバを伝送媒体として双方向
に光通信を行なう光通信モジュールであって、前記光フ
ァイバから出射された受信光を受光する受光素子と、前
記受信光を前記受光素子に結合させる受信光学系とを備
える光通信モジュールにおいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方がコア部の
他の部分よりも拡大した拡大部を有する光ファイバに対
して、該拡大部を有する前記端部から出射された受信光
を前記受光素子が受光するように、前記受信光学系を配
置することを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】一芯の光ファイバを伝送媒体として双方向
に光通信を行なう光通信モジュールであって、送信光を
発生させる発光素子と、前記送信光を前記光ファイバに
結合させる送信光学系とを備える光通信モジュールにお
いて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方がコア部の
他の部分よりも拡大した拡大部を有する光ファイバに対
して、前記送信光が前記拡大部を有する前記端部に結合
する領域の少なくとも一部が前記拡大部に含まれるよう
に前記発光素子および前記送信光学系を配置することを
特徴とする光通信モジュール。
【請求項３】前記送信光を前記光ファイバの端部に、そ
の伝搬方向を内側に傾斜させて結合させるように、前記
発光素子および前記送信光学系を配置することを特徴と
する請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項４】光通信を行なうための伝送媒体である光フ
ァイバにおいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方は、コア部
の他の部分よりも拡大した拡大部を有しており、前記光ファイバは、前記拡大部を有する端部から前記光
ファイバの光軸方向内向きに進むに従って、徐々に狭く
なるテーパ部を有しており、該テーパ部は、前記光ファイバの光軸と該テーパ部との
なす角度が、前記光ファイバの開口数により規定される
角度より大きくなるように形成されていることを特徴と
する光ファイバ。
【請求項５】光通信を行なうための伝送媒体である光フ
ァイバにおいて、光が伝搬するコア部の端部の少なくとも一方は、コア部
の他の部分よりも拡大した拡大部を有しており、該拡大部の端面は、凹部形状であることを特徴とする光
ファイバ。
【請求項６】前記拡大部を有する端部は、中央部が凸面
状であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイ
バ。
【請求項７】前記光ファイバは、前記拡大部を有する端
部から前記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従っ
て、徐々に狭くなるテーパ部を有しており、該テーパ部は、前記光ファイバの光軸と該テーパ部との
なす角度が、前記光ファイバの開口数により規定される
角度より大きくなるように形成されていることを特徴と
する請求項５または６に記載の光ファイバ。
【請求項８】一芯の光ファイバと、該光ファイバを伝送
媒体として双方向に光通信を行なう光通信モジュールと
の光学的結合構造において、前記光ファイバは、光が伝搬するコア部の端部の少なく
とも一方に、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を
有しており、前記光通信モジュールは、前記光ファイバから出射され
た受信光を受光する受光素子と、前記受信光を前記受光
素子に結合させる受信光学系とを備えており、前記光ファイバにおける前記拡大部を有する前記端部か
ら出射された受信光を受光するように、前記受光素子お
よび前記受信光学系を配置することを特徴とする光ファ
イバと光通信モジュールとの光学的結合構造。
【請求項９】一芯の光ファイバと、該光ファイバを伝送
媒体として双方向に光通信を行なう光通信モジュールと
の光学的結合構造において、前記光ファイバは、光が伝搬するコア部の端部の少なく
とも一方に、コア部の他の部分よりも拡大した拡大部を
有しており、前記光通信モジュールは、送信光を発生させる発光素子
と、前記送信光を前記光ファイバの端部に結合させる送
信光学系とを備えており、前記光ファイバにおける前記拡大部を有する前記端部に
前記送信光が結合する領域の少なくとも一部が前記拡大
部に含まれるように前記発光素子および前記送信光学系
を配置することを特徴とする光ファイバと光通信モジュ
ールとの光学的結合構造。
【請求項１０】前記送信光の伝搬方向と前記光ファイバ
の光軸とのなす角度が、前記送信光が前記光ファイバに
結合する前よりも結合した後の方が小さくなるように、
前記光ファイバの端部の形状と、前記送信光の前記光フ
ァイバへの入射角度とを設定していることを特徴とする
請求項８または９に記載の光ファイバと光通信モジュー
ルとの光学的結合構造。
【請求項１１】前記送信光を前記光ファイバの端部に、
その伝搬方向を内側に傾斜させて結合させるように、前
記発光素子および前記送信光学系を配置することを特徴
とする請求項８乃至１０に記載の光ファイバと光通信モ
ジュールとの光学的結合構造。
【請求項１２】前記光ファイバは、前記拡大部を有する
端部から前記光ファイバの光軸方向内向きに進むに従っ
て、徐々に狭くなるテーパ部が形成されており、該テーパ部は、前記光ファイバの光軸と該テーパ部との
なす角度が、前記光ファイバの開口数により規定される
角度より大きいことを特徴とする請求項８乃至１１に記
載の光ファイバと光通信モジュールとの光学的結合構
造。
【請求項１３】前記光ファイバのコア径を２ｒ、光ファ
イバの開口数をＮＡとすると、前記テーパ部の長さＬが
Ｌ＜ｒ／ＮＡを満足するように、前記テーパ部が形成さ
れていることを特徴とする請求項８乃至１２に記載の光
ファイバと光通信モジュールとの光学的結合構造。
【請求項１４】前記光ファイバにおいて前記拡大部を有
する端部は、周囲の前記拡大部が凹部形状であり、中央
部が凸面状であることを特徴とする請求項８乃至１３に
記載の光ファイバと光通信モジュールとの光学的結合構
造。