JP2006201685A - Optical element array - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば複数の光ファイバを用いて通信させる光コネクタ部の光素子アレイに関する。 The present invention relates to an optical element array of an optical connector unit that performs communication using, for example, a plurality of optical fibers.
従来、この種の光素子アレイには図１１に示すものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、発光ダイオードＤを等間隔に並設した発光素子基板１１には、前記発光ダイオードＤ上にレンズ部１２を設けると共に、このレンズ部１２の上方に保持板１５により保持される複数の光ファイバＦの端面を臨ませて構成されている。 Conventionally, an optical element array of this type is shown in FIG. 11 (see, for example, Patent Document 1). That is, the light emitting element substrate 11 in which the light emitting diodes D are arranged at equal intervals is provided with the lens portion 12 on the light emitting diode D, and a plurality of optical fibers held by the holding plate 15 above the lens portion 12. It is configured to face the end face of F.
そして、発光ダイオードＤの発する光信号を、発光素子基板１１を通してレンズ部１２で集光し、その集光された光信号を光ファイバＦの端面を通して、伝達できるようになっていた。また図１２に示すように各発光ダイオードにホーン１３を形成し、レンズ部１２への集光能力を向上させた構造のものや、さらに光ファイバＦのチャンネル間の隣り合う各発光ダイオードＤ間に仕切部１４を設けた構成のものも知られている。 The optical signal emitted from the light emitting diode D is collected by the lens unit 12 through the light emitting element substrate 11, and the collected optical signal can be transmitted through the end face of the optical fiber F. Further, as shown in FIG. 12, a horn 13 is formed in each light emitting diode to improve the light collecting ability to the lens portion 12, and between each adjacent light emitting diode D between the channels of the optical fiber F. The thing of the structure which provided the partition part 14 is also known.
他方、フォトダイオードのような受光素子Ｌを図１３や図１４に示す構造の光素子アレイが知られ、保持板２５で支持される複数の光ファイバＦからの光信号をレンズ部２２を経て受光素子基板２１に設けた前記受光素子Ｌに直接入射させたり、隣接チャンネルの受光素子Ｌの間に仕切部２４を介して入射させている。
上述の従来技術にあっては、図１１の構成の発光素子としての発光ダイオードＤからの光は、図示矢符の通り、隣接チャンネルの光ファイバＦに入射して光クロストークが発生するという不都合があり、また図１２に示すようなホーン１３や仕切部１４を形成して光クロストークを無くす構成を備えるも、構造が複数となり、作製工程が掛かりコスト高を生ずる。 In the above-described prior art, the light from the light emitting diode D as the light emitting element having the configuration of FIG. 11 is incident on the optical fiber F of the adjacent channel as shown by the arrow in the figure, and optical crosstalk occurs. In addition, the horn 13 and the partition portion 14 shown in FIG. 12 are formed to eliminate the optical crosstalk. However, the structure is plural, and a manufacturing process is required, resulting in high cost.
また、図１３，図１４に示すような受光素子Ｌの場合にも光ファイバＦからの光が隣接チャンネルのフォトダイオードに入射して光クロストークが発生するという不都合が生ずると共に、この光クロストークを防ぐために仕切部２４を設けなければならないので、構造が複雑かつ作製工程が掛かり、コスト高を招く。 In the case of the light receiving element L as shown in FIGS. 13 and 14, there is a disadvantage that light from the optical fiber F enters the photodiode of the adjacent channel to generate optical crosstalk, and this optical crosstalk. In order to prevent this, the partition portion 24 must be provided. Therefore, the structure is complicated, a manufacturing process is required, and the cost is increased.
本発明は、以下の構成を備えることにより上記課題を解決した。 The present invention has solved the above problems by including the following configuration.
（１）発光ダイオード又は半導体レーザは上端面から発光する構造を有し、前記発光ダイオード又は半導体レーザの発光径を２・ｒ１、発光面とレンズ面距離をｄ１、発光ダイオード又は半導体レーザからの放射角度をθ１、レンズ面と光ファイバ端面距離をｄ１’、レンズ面からの光の放射角度をθ１’、光ファイバ径を２・Ｒ１、アレイピッチをＬ１としたとき、
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１’＜Ｌ１−Ｒ１−ｒ１
を満たすように発光ダイオード又は半導体レーザと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。
(1) The light emitting diode or the semiconductor laser has a structure that emits light from an upper end surface, the light emitting diode or the semiconductor laser has a light emission diameter of 2 · r 1 , a light emitting surface and a lens surface distance of d 1 , and the light emitting diode or the semiconductor laser 1 emission angle theta, the lens surface and the optical fiber end face distance d 1 ', the emission angle of the light from the lens surface theta 1', the optical fiber diameter 2 · R 1, when the array pitch was L 1,
d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 '<L 1 -R 1 -r 1
An optical element array comprising a light-emitting diode or a semiconductor laser and an optical fiber so as to satisfy the above.
（２）発光ダイオード又は半導体レーザは上端面から発光する構造を有し、前記発光ダイオード又は半導体レーザの発光径を２・ｒ１、発光面とレンズ面距離をｄ１、発光ダイオード又は半導体レーザからの放射角度をθ１、レンズ面と光ファイバ端面距離をｄ１’、レンズ面からの光の放射角度をθ１’、光ファイバ径を２・Ｒ１としたとき、
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１’＜Ｒ１−ｒ１
を満たすように発光ダイオード又は半導体レーザと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。
(2) The light emitting diode or the semiconductor laser has a structure that emits light from an upper end surface, the light emitting diode or the semiconductor laser has an emission diameter of 2 · r 1 , a light emitting surface and a lens surface distance of d 1 , and the light emitting diode or the semiconductor laser 1 emission angle theta of the lens surface and the optical fiber end face distance d 1 ', 1 emission angle of the light from the lens surface theta', when the optical fiber diameter and 2 · R 1,
d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 '<R 1 -r 1
An optical element array comprising a light-emitting diode or a semiconductor laser and an optical fiber so as to satisfy the above.
（３）フォトダイオードの大きさを２・ｒ２、受光面とパッケージ表面距離をｄ２、パッケージ表面と光ファイバ端面距離をｄ２’、光ファイバからの光の放射角度をθ２’、パッケージに入射した光の屈曲角をθ２、光ファイバ径を２・Ｒ２としたとき、
ｄ２・ｔａｎθ２＋ｄ２’・ｔａｎθ２’＜Ｌ２−Ｒ２−ｒ２
を満たすようにフォトダイオードと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。
(3) The size of the photodiode is 2 · r 2 , the distance between the light receiving surface and the package surface is d 2 , the distance between the package surface and the optical fiber end surface is d 2 ′, the radiation angle of light from the optical fiber is θ 2 ′, and the package When the bending angle of the light incident on is θ 2 and the optical fiber diameter is 2 · R 2 ,
d 2 · tan θ 2 + d 2 '· tan θ 2 '<L 2 -R 2 -r 2
An optical element array comprising a photodiode and an optical fiber arranged so as to satisfy the above.
（４）フォトダイオードの大きさを２・ｒ２、受光面とレンズ面距離をｄ３、レンズ面と光ファイバ端面距離をｄ３’、光ファイバからの光の放射角度をθ３’、レンズに入射した光の屈曲角をθ３、光ファイバ径を２・Ｒ２としたとき、
ｄ３・ｔａｎθ３＋ｄ３’・ｔａｎθ３’＜ｒ２−Ｒ２
を満たすようにフォトダイオードと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。
(4) The size of the photodiode is 2 · r 2 , the distance between the light receiving surface and the lens surface is d 3 , the distance between the lens surface and the optical fiber end surface is d 3 ′, the radiation angle of light from the optical fiber is θ 3 ′, and the lens When the bending angle of the light incident on is θ 3 and the optical fiber diameter is 2 · R 2 ,
d 3 · tan θ 3 + d 3 '· tan θ 3 '<r 2 -R 2
An optical element array comprising a photodiode and an optical fiber arranged so as to satisfy the above.
本発明によれば、従来必要とされていた仕切部やホーンなどを不要としたので、全体の構成を簡易にできると共に、発光素子や受光素子のクロストークを低減でき、さらに光信号のＳ／Ｎ比を向上できるという効果を有する。 According to the present invention, since the conventionally required partitioning portion, horn, and the like are not required, the overall configuration can be simplified, the crosstalk of the light emitting element and the light receiving element can be reduced, and the S / O of the optical signal can be reduced. The N ratio can be improved.
以下に、本発明の二実施例を図面と共に説明する。 Hereinafter, two embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
発光素子の基本構造としては、電極パターンが施された基板またはリードフレーム上に、発光ダイオードを複数個等間隔で実装したもので、これらは樹脂により封止し、さらに光の入出力部分にレンズ形状が施されている。発光ダイオードは素子上面に強い発光分布を有する面発光素子である。 The basic structure of the light-emitting element is that a plurality of light-emitting diodes are mounted at equal intervals on a substrate or lead frame on which an electrode pattern has been applied. The shape is given. The light emitting diode is a surface light emitting element having a strong light emission distribution on the upper surface of the element.
図１に、発光ダイオードＤを封止したダイオードアレイと、光ファイバＦを保持板５で保持させたアレイとを結合させたときの模式図を示す。用いる発光素子Ｄは主にチップ構成となって基板１内に設けられ、前記チップ上端面から発光する構造を有しており、これとレンズ部２を組み合わせることで指向性の強い発光を得ることができる。図１中の矢印線は発光ダイオードＤから射出された光が、光ファイバＦの端面に入射するまでの経路を示している。このとき、チップＤの発光範囲よりも大きなレンズ径にすることにより、チップＤから出た光をレンズ部２で屈折させることができる。屈折した光はある角度でレンズ部２から出射し、光ファイバＦの端面へと到達する。このとき、発光ダイオードＤから出た光が隣接した光ファイバＦの端面に入射しないように光ファイバアレイおよび発光ダイオードアレイの間隔を開ける。図１中に示されたパラメータを用いて、発光ダイオードＤの発光径２・ｒ１、発光面とレンズ面距離をｄ１、発光ダイオードからの放射角度をθ１、レンズ面と光ファイバ端面距離をｄ１’、レンズ面からの光の放射角度をθ１’、光ファイバ径を２・Ｒ１、アレイピッチをＬ１としたとき、光ファイバ端面に光が到達したときの発光径は２（ｒ１＋ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１）となり、この発光が隣接した光ファイバに入射しないためには直径２（Ｌ１−Ｒ１）の円内に収まる必要がある。
２（ｒ１＋ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１）＜２（Ｌ１−Ｒ１）
FIG. 1 is a schematic diagram when a diode array in which a light emitting diode D is sealed and an array in which an optical fiber F is held by a holding plate 5 are combined. The light-emitting element D to be used has a chip configuration and is provided in the substrate 1 and has a structure that emits light from the upper end surface of the chip. By combining this with the lens unit 2, light having a strong directivity can be obtained. Can do. An arrow line in FIG. 1 indicates a path through which light emitted from the light emitting diode D enters the end face of the optical fiber F. At this time, by making the lens diameter larger than the emission range of the chip D, the light emitted from the chip D can be refracted by the lens unit 2. The refracted light is emitted from the lens unit 2 at a certain angle and reaches the end face of the optical fiber F. At this time, the interval between the optical fiber array and the light emitting diode array is increased so that the light emitted from the light emitting diode D does not enter the end face of the adjacent optical fiber F. Using the parameters shown in FIG. 1, the emission diameter 2 · r 1 of the light emitting diode D, the distance between the light emitting surface and the lens surface d 1 , the radiation angle from the light emitting diode θ 1 , and the distance between the lens surface and the optical fiber end surface Is d 1 ′, the radiation angle of light from the lens surface is θ 1 ′, the optical fiber diameter is 2 · R 1 , and the array pitch is L 1 , the emission diameter when the light reaches the end face of the optical fiber is 2 (R 1 + d 1 · tan θ 1 + d 1 ′ · tan θ 1 ), and it is necessary to be within a circle having a diameter of 2 (L 1 −R 1 ) so that the emitted light does not enter the adjacent optical fiber.
2 (r 1 + d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 ) <2 (L 1 −R 1 )
従って、式（１）のようになる。
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’ｔａｎθ１’＜Ｌ１−Ｒ１−ｒ１ ・・・ （１）
Therefore, it becomes like a formula (1).
d 1 · tan θ 1 + d 1 'tan θ 1 '<L 1 −R 1 −r 1 (1)
このように、光ファイバＦおよび発光ダイオードＤを配置することで隣接チャンネルからの光ノイズを低減することができ、つまりＳ／Ｎ比を大きくすることができる。 Thus, by arranging the optical fiber F and the light emitting diode D, it is possible to reduce optical noise from the adjacent channel, that is, to increase the S / N ratio.
また、隣接チャンネルからの光ノイズを低減し、且つ信号成分を光ファイバにより多く入射させるためには光ファイバ端面に光が到達したときの発光径を光ファイバの直径２Ｒ１以内に収まる必要がある。
２（ｒ１＋ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１）＜２Ｒ１
Further, to reduce the light noise from an adjacent channel, in order to be incident more by and optical fiber signal components must fit within the diameter 2R 1 of the optical fiber emission diameter when the light to the optical fiber end face has reached .
2 (r 1 + d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 ) <2R 1
従って、式（２）のようになる。
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’ｔａｎθ１’＜Ｒ１−ｒ１ ・・・ （２）
と光ファイバＦおよび発光ダイオードを配置することで、発光ダイオードＤから出た光を効率よく光ファイバ端面に入射させることができ、つまりＳ／Ｎ比を大きくすることができる。
Therefore, it becomes like a formula (2).
d 1 · tan θ 1 + d 1 'tan θ 1 '<R 1 -r 1 (2)
By arranging the optical fiber F and the light emitting diode, the light emitted from the light emitting diode D can be efficiently incident on the end face of the optical fiber, that is, the S / N ratio can be increased.
また、この実施例では発光ダイオードＤおよび光ファイバＦは直線状に配列したアレイ形状としているが、これに限定されず、式（１）、式（２）をみたすように平面状に発光ダイオードＤおよび発光ファイバＦを配列してもよい。 In this embodiment, the light emitting diodes D and the optical fibers F are arrayed in a straight line. However, the present invention is not limited to this, and the light emitting diodes D are planarly formed so as to satisfy the expressions (1) and (2). The light emitting fiber F may be arranged.
図１の詳細な説明図を図２、図３、図４に示す。 Detailed explanatory views of FIG. 1 are shown in FIGS.
図２はチャンネル間クロストークが起きている場合である。発光ダイオードの大きさを２・ｒ１、発光ダイオードからの放射角度をθ１とし、その時の光線の軌跡を矢印線で示してある。レンズから放射した光は角度θ１’で放射し、光ファイバ端面に到達する。矢印綿とレンズとの交点と発光面との距離をｄ１とする。同じく、その交点と光ファイバ端面との距離をｄ１’とする。光ファイバ径を２・Ｒ１、アレイピッチをＬ１とする。光線の軌跡より、チップから放出された光はそれと対向する光ファイバのみならず、それと隣接する光ファイバにも入射しており、チャンネル間クロストークが起きていることがわかる。 FIG. 2 shows a case where crosstalk between channels is occurring. The size of the light emitting diode is 2 · r 1 , the radiation angle from the light emitting diode is θ 1, and the locus of the light beam at that time is indicated by an arrow line. The light emitted from the lens is emitted at an angle θ 1 ′ and reaches the end face of the optical fiber. The distance between the intersection and the light emitting surface of the arrows cotton and lens is d 1. Similarly, the distance between the intersection and the end face of the optical fiber is d 1 ′. The optical fiber diameter is 2 · R 1 and the array pitch is L 1 . From the trajectory of the light beam, it can be seen that the light emitted from the chip is incident not only on the optical fiber facing it but also on the optical fiber adjacent to it, and cross-talk between channels occurs.
図３はチャンネル間クロストークが起きていない場合である。光線の軌跡より、チップから放出された光は、隣接する光ファイバに入射しておらず、チャンネル間クロストークが起きていないことがわかる。この時、各記号の関係式は式（１）のようになる。 FIG. 3 shows a case where crosstalk between channels does not occur. From the locus of the light beam, it can be seen that the light emitted from the chip is not incident on the adjacent optical fiber, and no crosstalk occurs between the channels. At this time, the relational expression of each symbol is as shown in Expression (1).
図４はチャンネル間クロストークが起きていなく、かつ図３の条件より良く光ファイバに結合している場合である。光線の軌跡より、チップから放出された光はそれと対向する光ファイバの端面にすべて入射しており、効率よく結合していることがわかる。この時、各記号の関係式は式（２）のようになる。 FIG. 4 shows a case where crosstalk between channels does not occur and the optical fiber is coupled better than the condition of FIG. From the locus of the light beam, it can be seen that all the light emitted from the chip is incident on the end face of the optical fiber facing the chip and is efficiently coupled. At this time, the relational expression of each symbol is as shown in Expression (2).
図５に発光ダイオードＤを４つ並べた素子および、以下の表１にその素子を用いて各チャンネルのＳ／Ｎ比を評価した結果を示す。発光強度とは、各発光ダイオードＤを発光させ、光ファイバアレイと結合させたとき、向かい合った光ファイバＦに入射する光量を示している。つまり光信号成分である。漏れ光とは、この実施例の場合、発光ダイオードＤのＣＨ１のみを発光させたとき、光ファイバＦのＣＨ２〜ＣＨ４に入射する光量を示している。つまり光ファイバＦのＣＨ２〜ＣＨ４にとっての光ノイズ成分である。以上の結果からＳ／Ｎ比を算出すると表１に示すようになり、Ｓ／Ｎ比は２０ｄＢ程度確保することができ、チャンネル間クロストークは無視できるほどになる。 FIG. 5 shows an element in which four light emitting diodes D are arranged, and Table 1 below shows the result of evaluating the S / N ratio of each channel using the element. The light emission intensity indicates the amount of light incident on the optical fiber F facing each other when each light emitting diode D emits light and is combined with the optical fiber array. That is, it is an optical signal component. In this embodiment, the leakage light indicates the amount of light incident on CH2 to CH4 of the optical fiber F when only CH1 of the light emitting diode D is caused to emit light. That is, it is an optical noise component for CH2 to CH4 of the optical fiber F. The S / N ratio calculated from the above results is as shown in Table 1. The S / N ratio can be secured at about 20 dB, and the crosstalk between channels is negligible.
なお、上記実施例では、発光素子として発光ダイオードを用いた例で示したが、これに変えて半導体レーザを用いることも可能である。特に発光ダイオード又は半導体レーザでも、上端面から発光するものが好ましく、白熱電球などのほぼ全方向に光を照射する発光素子も使用可能であるが、この場合には光が照射される方向を制御するリフレクタやレンズ等が必要となる。 In the above embodiment, the light emitting diode is used as the light emitting element, but a semiconductor laser can be used instead. In particular, light emitting diodes or semiconductor lasers that emit light from the upper end surface are preferable, and light emitting elements that emit light in almost all directions, such as incandescent bulbs, can be used. In this case, the direction in which the light is emitted is controlled. Reflectors, lenses, etc. are required.
つぎに、受光素子の基本構造としては、電極パターンが施された基板またはリードフレーム上に、フォトダイオードを複数個等間隔で実装したものである。これらは樹脂により封止し、さらに光の入出力部分にレンズ形状が施されている。 Next, as a basic structure of the light receiving element, a plurality of photodiodes are mounted at equal intervals on a substrate or lead frame on which an electrode pattern is provided. These are sealed with resin, and a lens shape is applied to the light input / output portion.
図６にフォトダイオードＬを封止したダイオードアレイと、光ファイバＦを保持板５に保持されたアレイとを結合させたときの模式図を示す。図６中の波線は光ファイバから出射される光が照らす範囲を示している。このとき、光ファイバＦから出た隣接したフォトダイオードＬに入射しないように光ファイバアレイおよびダイオードアレイのフォトダイオードとの間隔を開ける。図６中に示されたパラメータを用いて、フォトダイオードＬの大きさを２・ｒ２、受光面とパッケージ表面距離をｄ２、パッケージ表面と光ファイバ端面距離をｄ２’、光ファイバＦからの光の放射角度をθ２’、パッケージに入射した光の屈曲角をθ２としたとき、受光面に光が到達したときの発光径は、２（Ｒ２＋ｄ２・ｔａｎθ２＋ｄ２’・ｔａｎθ２’）となり、この発光が隣接したフォトダイオードに入射ないしためには直径２（Ｌ２−Ｒ２）の円内に収まる必要がある。
２（Ｒ２＋ｄ２・ｔａｎθ２＋ｄ２’・ｔａｎθ２’）＜２（Ｌ２−ｒ２）
FIG. 6 is a schematic diagram when a diode array in which a photodiode L is sealed and an array in which an optical fiber F is held by a holding plate 5 are combined. A wavy line in FIG. 6 indicates a range illuminated by light emitted from the optical fiber. At this time, the optical fiber array and the photodiode in the diode array are spaced apart from each other so as not to enter the adjacent photodiode L that has come out of the optical fiber F. Using the parameters shown in FIG. 6, the size of the photodiode L is 2 · r 2 , the distance between the light receiving surface and the package surface is d 2 , the distance between the package surface and the end face of the optical fiber is d 2 ′, and from the optical fiber F 2 the radiation angle of the light theta ', when the bending angle of the light incident on the package and theta 2, the light emitting diameter when the light reaches the light receiving surface, 2 (R 2 + d 2 · tanθ 2 + d 2' Tan θ 2 ′), and in order for this light emission to not enter the adjacent photodiode, it is necessary to be within a circle having a diameter of 2 (L 2 −R 2 ).
2 (R 2 + d 2 · tan θ 2 + d 2 '· tan θ 2 ') <2 (L 2 -r 2 )
従って、式（３）のようになる。
ｄ２・ｔａｎθ２＋ｄ２’ｔａｎθ２’＜Ｌ２−Ｒ２−ｒ２ ・・・ （３）
Therefore, it becomes like Formula (3).
d 2 · tan θ 2 + d 2 'tan θ 2 '<L 2 −R 2 −r 2 (3)
このように光ファイバＦおよびフォトダイオードＬを配置することで隣接チャンネルからの光ノイズを低減することができ、つまりはＳ／Ｎ比を大きくすることができる。 By arranging the optical fiber F and the photodiode L in this way, optical noise from the adjacent channel can be reduced, that is, the S / N ratio can be increased.
また、隣接チャンネルからの光ノイズを低減し、且つ信号成分をフォトダイオードにより多く入射させるためには受光面に光が到達したときの発光径をフォトダイオードの直径２ｒ２以内に収まる必要がある。
２（Ｒ２＋ｄ３・ｔａｎθ３＋ｄ３’・ｔａｎθ３’）＜２ｒ２
Further, in order to reduce the light noise from the adjacent channel and make more signal components enter the photodiode, the emission diameter when the light reaches the light receiving surface needs to be within the diameter 2r 2 of the photodiode.
2 (R 2 + d 3 · tan θ 3 + d 3 '· tan θ 3 ') <2r 2
従って、式（４）のようになる。
ｄ３・ｔａｎθ３＋ｄ３’・ｔａｎθ３’＜ｒ２−Ｒ２ ・・・ （４）
と光ファイバＦおよびフォトダイオードＬを配置することで、光ファイバＦから出た光を効率よく受光面に入射させることができ、つまりＳ／Ｎ比を大きくすることができる。
Therefore, it becomes like Formula (4).
d 3 · tan θ 3 + d 3 '· tan θ 3 '<r 2 -R 2 (4)
By arranging the optical fiber F and the photodiode L, the light emitted from the optical fiber F can be efficiently incident on the light receiving surface, that is, the S / N ratio can be increased.
また、この実施例ではフォトダイオードＬおよび光ファイバＦは直線状に配列したアレイ形状としているが、これに限定されず、式（３）、式（４）を満たすように平面状にフォトダイオードＬおよび光ファイバＦを配列してもよい。 In this embodiment, the photodiodes L and the optical fibers F are arrayed in a linear array. However, the present invention is not limited to this, and the photodiodes L are planarly formed so as to satisfy the expressions (3) and (4). And the optical fiber F may be arranged.
図６の詳細な説明図を図７、図８、図９に示す。 Detailed explanatory views of FIG. 6 are shown in FIGS.
図７は、チャンネル間クロストークが起きている場合である。光ファイバ径を２・Ｒ１、光ファイバからの光の放射角度をθ２’とし、その時の光線の軌跡を矢印線で示してある。パッケージ平坦部と光ファイバ端面との距離をｄ２’、同じく、パッケージ平坦部と受光面との距離をｄ２，とする。フォトダイオードの大きさを２・ｒ２、アレイピッチをＬ２とする。光線の軌跡より、光ファイバ端面から放出された光はそれと対向するフォトダイオードのみならず、それと隣接するフォトダイオードにも入射しており、チャンネル間クロストークが起きていることがわかる。 FIG. 7 shows a case where crosstalk between channels is occurring. The optical fiber diameter is 2 · R 1 , the radiation angle of light from the optical fiber is θ 2 ′, and the locus of the light beam at that time is indicated by an arrow line. The distance between the package flat portion and the end face of the optical fiber is d 2 ′, and similarly, the distance between the package flat portion and the light receiving surface is d 2 . The size of the photodiode is 2 · r 2 and the array pitch is L 2 . From the locus of the light beam, it can be seen that the light emitted from the end face of the optical fiber is incident not only on the photodiode facing it but also on the photodiode adjacent thereto, and crosstalk between channels occurs.
図８はチャンネル間クロストークが起きていない場合である。光線の軌跡より、光ファイバ端面から放出された光は、隣接するフォトダイオードに入射しておらず、チャンネル間クロストークが起きていないことがわかる。この時、各記号の関係式は式（３）のようになる。 FIG. 8 shows a case where crosstalk between channels does not occur. From the locus of the light beam, it can be seen that the light emitted from the end face of the optical fiber is not incident on the adjacent photodiode, and crosstalk between channels does not occur. At this time, the relational expression of each symbol is as shown in Expression (3).
図９はチャンネル間クロストークが起きていなく、かつ図８の条件より良く光ファイバに結合している場合である。光ファイバからの放射角度をθ３’とし、その時の光線の軌跡を矢印線で示してある。レンズに入射した光はθ３で伝播し、受光面に到達する。矢印線とレンズとの交点と光ファイバ端面との距離をｄ３’とする。同じく、その交点と受光面との距離をｄ３とする。光線の軌跡より、光ファイバから放出された光はそれと対向するフォトダイオードの受光面にすべて入射しており、効率よく結合していることがわかる。この時、各記号の関係式は式（４）のようになる。 FIG. 9 shows a case where crosstalk between channels does not occur and the optical fiber is coupled better than the condition of FIG. The radiation angle from the optical fiber is θ 3 ′, and the locus of the light beam at that time is indicated by an arrow line. The light incident on the lens propagates at θ 3 and reaches the light receiving surface. The distance between the intersection of the arrow line and the lens and the end face of the optical fiber is d 3 ′. Similarly, the distance between the intersection and the light-receiving surface and d 3. From the locus of the light beam, it can be seen that all the light emitted from the optical fiber is incident on the light receiving surface of the photodiode facing the light fiber and is efficiently combined. At this time, the relational expression of each symbol is as shown in Expression (4).
図４にフォトダイードＬを４つ並べた素子および、下記の表２にその素子を用いて各チャンネルのＳ／Ｎ比を評価した結果を示す。表２では各光ファイバＦからの光を受光素子Ｌと結合させたときに受光面に入射する光量を示している。また光ファイバＦの１のみを発光させたとき、フォトダイオード２〜４に入射する光量を計測し、Ｓ／Ｎ比を求めている。表２の結果より、Ｓ／Ｎ比は２０ｄＢ程度確保することができ、チャンネル間クロストークは無視できるほどになる。 FIG. 4 shows an element in which four photodiodes L are arranged, and Table 2 below shows the result of evaluating the S / N ratio of each channel using the element. Table 2 shows the amount of light incident on the light receiving surface when the light from each optical fiber F is combined with the light receiving element L. Further, when only one of the optical fibers F is caused to emit light, the amount of light incident on the photodiodes 2 to 4 is measured to obtain the S / N ratio. From the results shown in Table 2, the S / N ratio can be secured at about 20 dB, and the crosstalk between channels can be ignored.
なお、上記実施例では受光素子としてフォトダイオードを用いた例で示したが、これに変えてフォトトランジスタ、フォトＩＣ等を用いることも可能である。 In the above embodiment, a photodiode is used as the light receiving element. However, instead of this, a phototransistor, a photo IC, or the like can be used.
以上述べたように本発明は、複数光ファイバを用いて通信させる光コネクタ部として好適である。 As described above, the present invention is suitable as an optical connector portion that performs communication using a plurality of optical fibers.
Ｆ 光ファイバ
Ｄ 発光ダイオード、発光素子
Ｌ 受光素子、フォトダイオード
１，１１，２１ 基板
２，１２，２２ レンズ部
F Optical fiber D Light emitting diode, Light emitting element L Light receiving element, Photodiode 1, 11, 21 Substrate 2, 12, 22 Lens part
Claims (4)
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１’＜Ｌ１−Ｒ１−ｒ１
を満たすように発光ダイオード又は半導体レーザと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。 The light emitting diode or the semiconductor laser has a structure that emits light from an upper end surface. The light emitting diode or the semiconductor laser has a light emission diameter of 2 · r 1 , a light emitting surface and a lens surface distance of d 1 , and an emission angle from the light emitting diode or the semiconductor laser. Is θ 1 , the distance between the lens surface and the optical fiber end surface is d 1 ′, the radiation angle of light from the lens surface is θ 1 ′, the optical fiber diameter is 2 · R 1 , and the array pitch is L 1 .
d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 '<L 1 -R 1 -r 1
An optical element array comprising a light-emitting diode or a semiconductor laser and an optical fiber so as to satisfy the above.
ｄ１・ｔａｎθ１＋ｄ１’・ｔａｎθ１’＜Ｒ１−ｒ１
を満たすように発光ダイオード又は半導体レーザと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。 The light emitting diode or the semiconductor laser has a structure that emits light from an upper end surface. The light emitting diode or the semiconductor laser has a light emission diameter of 2 · r 1 , a light emitting surface and a lens surface distance of d 1 , and an emission angle from the light emitting diode or the semiconductor laser. Θ 1 , the distance between the lens surface and the optical fiber end surface is d 1 ′, the radiation angle of light from the lens surface is θ 1 ′, and the optical fiber diameter is 2 · R 1 .
d 1 · tan θ 1 + d 1 '· tan θ 1 '<R 1 -r 1
An optical element array comprising a light-emitting diode or a semiconductor laser and an optical fiber so as to satisfy the above.
ｄ２・ｔａｎθ２＋ｄ２’・ｔａｎθ２’＜Ｌ２−Ｒ２−ｒ２
を満たすようにフォトダイオードと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。 The size of the photodiode is 2 · r 2 , the distance between the light receiving surface and the package surface is d 2 , the distance between the package surface and the optical fiber end surface is d 2 ′, the radiation angle of light from the optical fiber is θ 2 ′, and the light enters the package. When the bending angle of light is θ 2 and the optical fiber diameter is 2 · R 2 ,
d 2 · tan θ 2 + d 2 '· tan θ 2 '<L 2 -R 2 -r 2
An optical element array comprising a photodiode and an optical fiber arranged so as to satisfy the above.
ｄ３・ｔａｎθ３＋ｄ３’・ｔａｎθ３’＜ｒ２−Ｒ２
を満たすようにフォトダイオードと光ファイバを配置して成ることを特徴とする光素子アレイ。 The size of the photodiode is 2 · r 2 , the distance between the light receiving surface and the lens surface is d 3 , the distance between the lens surface and the optical fiber end surface is d 3 ′, the radiation angle of light from the optical fiber is θ 3 ′, and the light is incident on the lens. When the bending angle of light is θ 3 and the optical fiber diameter is 2 · R 2 ,
d 3 · tan θ 3 + d 3 '· tan θ 3 '<r 2 -R 2
An optical element array comprising a photodiode and an optical fiber arranged so as to satisfy the above.
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