JP2007033859A - 光伝送路 - Google Patents
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Abstract
【課題】
急峻な屈曲が発生する光伝送路では、伝搬中の光は十分にかく乱されないため出射端光強度分布は不均一となる。前記光伝送路の出射端光強度分布が不均一かつ変動する場合、受光径の小さな受光素子は十分な光量を受光できないこともあり、データ伝送ができなくなるという課題があった。本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る光伝送路は導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形である光導波領域を備える。
【選択図】図15
急峻な屈曲が発生する光伝送路では、伝搬中の光は十分にかく乱されないため出射端光強度分布は不均一となる。前記光伝送路の出射端光強度分布が不均一かつ変動する場合、受光径の小さな受光素子は十分な光量を受光できないこともあり、データ伝送ができなくなるという課題があった。本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る光伝送路は導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形である光導波領域を備える。
【選択図】図15
Description
本発明は、複数のモードの光を伝搬するマルチモード型の光伝送路に関する。
近年、普及してきた携帯電話は、使用時及び携帯時の利便性その他の理由から、折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話が多く用いられるようになった。折り畳み型、スライド型又は回転型の携帯電話においては、その形態上、複数の筐体に通信機能部、増幅回路部、表示回路部等のモジュールが分散して配置されており、各筐体に配置されたモジュール間を接続する配線には、柔軟性と駆動に耐えられる強度が求められている。
さらに、各モジュール間の配線には、音楽再生機能、動画再生機能、写真撮影機能などの携帯電話の多機能化に伴う高速なデータ伝送性、外部機器との電磁障害対策及び長時間使用の要求に伴う低消費電力化が求められている。
これらの要求を満たす配線として光ファイバを使用することが試みられている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−244295号公報
モジュール間のデータ伝送を光ファイバを含む光伝送路で行う場合、モジュールには前記光伝送路に光を入射する発光素子及び光伝送路から出射する光を受光する受光素子が搭載される。また、円滑なデータ伝送を行うために発光素子と光伝送路との間及び光伝送路と受光素子との間の光軸を合わせて配置する必要がある(以下、「光軸を合わせて配置する」を「アライメント」と略記する。)。
光伝送路の光導波領域の口径及び受光素子の受光径は大きい方がアライメントを容易にするが、受光素子の受光径は高速のデータ通信を行うために小さくする必要がある。受光素子の受光径が小さい場合、相対的に光伝送路の光導波領域の口径が大きくなるため、受光素子は光伝送路から出射する光の一部しか受光できなくなる。
光伝送路の光路長が長い場合は、光伝送路の入射端に入射した光は光伝送路の光導波領域を伝搬する間にかく乱されるため、光伝送路の他端の光導波領域から出射する光の出射端面における光強度分布(以下、「光導波領域から出射する光の出射端面における光強度分布」を「出射端光強度分布」と略記する。)は均一になる。しかし、携帯電話のモジュール間のように数cmと短く、また、曲率半径が5mm程度の急峻な屈曲が発生する光伝送路では、伝搬中の光は十分にかく乱されないため出射端光強度分布は不均一となる。さらに、光伝送路の屈曲状態は携帯電話の折り畳み、回転等の動作により変動するため、出射端光強度分布も前記屈曲状態に応じて変動する。
従って、前記光伝送路の出射端光強度分布が不均一かつ変動する場合、受光径の小さな受光素子は十分な光量を受光できないこともあり、データ伝送が困難になるという課題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る光伝送路は導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形である光導波領域を備える。
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が三角形又はN角形(Nは五以上の整数)である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
光伝送路が備える光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面(以下、「導波光の伝搬方向に垂直な断面」を「断面」と略記する。)の形状が円形の場合、入射した光は光導波領域の反射面で反射して円の中心を通る定在波(モード)を生じやすく、光導波領域の断面の光強度分布(以下、「光導波領域の断面の光強度分布」を「断面光強度分布」と略記する。)は中心付近の光強度が強くなる。また、前記定在波は光導波領域内でかく乱され難く、断面光強度分布が均一になるためには一定以上の光路長が必要であった。
しかし、本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は三角形又はN角形であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
なお、前記光伝送路の光導波領域の断面の大きさは、前記光伝送路と受光素子とのアライメント誤差を保障できる大きさに設計される。具体的には、前記光伝送路の光導波領域の断面は、前記アライメント誤差を保障する領域として受光素子の受光面を中心とした一定長の半径の円を内接する大きさに設計される。前記Nが大きいほど形状が円に近づくため、前記アライメント誤差を保障する領域の外で無駄な光を出射する余剰領域を少なくできる。
従って、前記Nが大きいほど、アライメント誤差を保障しつつ、前記光伝送路の光導波領域の断面の大きさを小さくでき、受光素子と前記光伝送路との光伝送の損失を小さくすることができる。ただし、前記Nが大きいほど導波光のかく乱の効果は小さくなる。
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸M角形(Mは三以上の整数)である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は角丸M角形である。角丸M角形とは、M角形の頂点のうち少なくとも一つを丸めた形状である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が角丸M角形であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
また、発光素子からの出射光のファーフィールドパターン(以下、「ファーフィールドパターン」を「FFP」と略記する。)が円形であるため、断面形状が角丸M角形の光伝送路は断面形状がM角形の光伝送路よりも発光素子と光伝送路との間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。同様に、受光素子の受光面が円形であるため、断面形状が角丸M角形の光伝送路は断面形状がM角形の光伝送路よりも受光素子と光伝送路との間に要求されるアライメント精度を緩和することができる。
また、M角形の頂点を丸めることで頂点部の変形を防ぎ、断面形状を保護することができる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状(以下、「複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状」を「単一閉曲線形状」と略記する。)である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が単一閉曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状(以下、「複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状」を「複数曲線形状」と略記する。)である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が複数曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
具体的には、本発明は、導波光の伝搬方向に垂直な断面が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
本発明に係る光伝送路の光導波領域の断面の形状は少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状(以下、「少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状」を「線分曲線形状」と略記する。)である。前記光伝送路は光導波領域の断面形状が線分曲線形状であり、光の経路は複雑になるため、反射毎に導波光はかく乱され、短い光路長であっても断面光強度分布は均一になる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
具体的には、本発明は、一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
前記光導波路では、一の区間から他の区間への導波光の伝搬で定在波が変換されるため、伝搬モードがかく乱されて前記他の区間における断面光強度分布は均一になる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光伝送路は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることが好ましい。
発光素子からの出射光のFFPが円形であるため、発光素子から光を入射する端点の断面も円形とすることで発光素子と光伝送路との接続の損失を小さくすることができる。同様に、受光素子の受光面が円形であるため、光伝送路から光を出射する端点の断面も円形とすることで受光素子と光伝送路との接続の損失を小さくすることができる。
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光伝送路は、前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが好ましい。
前記光伝送路において、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、N角形、角丸M角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とすることで、より効果的に出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光伝送路は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であってもよい。
前記光伝送路において、前記両端点の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、N角形、角丸M角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とし、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の断面形状を円形とすることで、より効果的に出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光伝送路は、一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であってもよい。
前記光伝送路において、一方の端点の光導波領域の断面形状を三角形、四角形、N角形、角丸M角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とし、他方の端点の光導波領域の断面形状を前記一方の端点の光導波領域の断面形状と異なる形状とすることで、出射端光強度分布の均一化を図ることができる。
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光伝送路は、前記一の区間と前記他の区間との間にあり、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間をさらに備えることが好ましい。
前記一の区間における光導波領域の断面形状と前記他の区間における光導波領域の断面形状は一致しないため、導波光が前記一の区間から前記他の区間へ伝搬する際に、前記他の区間の光導波領域外の部分に光が照射し、光伝送の損失が発生する。導波光の伝搬方向が逆の場合も同様である。前記光伝送路は、前記緩衝区間を前記一の区間と前記他の区間との間に挿入することで、光導波領域の断面形状が前記一の区間から前記他の区間へ連続的に変化するため、前記損失を低減することができる。
従って、本発明は、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化でき、光伝送の損失の少ない光伝送路を提供することができる。
本発明に係る光伝送路は、前記光導波領域をコアとするマルチモード型の光ファイバであることが好ましい。
普及している光ファイバのコアの断面形状を三角形、N角形、角丸M角形、単一閉曲線形状、複数曲線形状又は線分曲線形状とすること、前記光ファイバの一の区間と他の区間とのコアの断面形状が相違すること或いは前記光ファイバの両端点のコアの断面形状を円形かつ前記両端点に挟まれる区間のコアの断面形状を非円形とすることで、前記光伝送路で説明したように出射端光強度分布を均一化することができる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
前記光ファイバは、前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は直径0.1(mm)の円を内包でき、且つ直径1.2(mm)の円に内包されることが好ましい。
前記光ファイバにおいて、コアの断面形状の大きさが直径0.1(mm)の円を内包でき、且つ直径1.2(mm)の円に内包される大きさとすることで曲げ性、耐久性に優れ且つ低コストのプラスチック光ファイバ(POF)を使用することができる。
従って、本発明は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
本発明により、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化できる光伝送路を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。
(実施の形態1)
本発明に係る光導波路を利用した一例である光伝送系101の概念図を図1に示す。光伝送系101はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路18から構成される。
本発明に係る光導波路を利用した一例である光伝送系101の概念図を図1に示す。光伝送系101はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路18から構成される。
モジュール11は発光素子14を搭載し、図示しない電源回路、制御回路等の発光素子駆動部を搭載する。
モジュール12は受光素子15を搭載し、図示しない電源回路、制御回路等の受光素子駆動部を搭載する。
発光素子14は電気信号を光信号に変換して外部に光を放出する。例えば、レーザーダイオード(LD)や発光ダイオード(LED)を使用することができる。LDは積層した半導体層の上面から光を放射するVCSELが例示できる。
受光素子15は外部からの光を受光して電気信号に変換する。例えば、フォトダイオード(PD)を使用することができる。PDは受光面積に比例して接合容量が増加して遮断周波数が下がるため、高速なデータ伝送を行うためにはPDの受光面の径は小さくする必要がある。例えば、1Gbpsでデータ伝送を行うためにはPDの受光面の径は0.12mm以下であることが求められる。
光伝送路18は入射された光を前記光導波領域内に閉じ込め、一の端から他の端へ複数のモードで導波するマルチモード型の線路である。
例えば、光伝送路18は、反射鏡で空間を囲み前記光導波領域とした光伝送路とすることができる。また、光伝送路18は、屈折率の高い光導波媒体を屈折率の低い光導波媒体で覆い、前記屈折率の高い光導波媒体を前記光導波領域とした光伝送路とすることができる。前記光導波領域をコア、前記屈折率の低い光導波媒体をクラッドとするマルチモード型の光ファイバであることが好ましい。
光伝送路18としての光ファイバは、ガラスファイバ、プラスチックファイバ(POF)又はガラスのコアとプラスチックのクラッドをもつ光ファイバであってもよい。例えば、ガラスファイバはSiO2をベースにアルミニウム、ホウ素等の酸化物がドーパントとして加えられ、屈折率の異なるガラスから構成される。また、POFはメチルメタクリレート系、スチレン系、ポリカーボネート系等の屈折率の高い樹脂をコアとし、メチルアクレリート系、フッ化ビニリデン系、フッ化メタクリレート系、フッ化アクリレート系、フッ素樹脂系等の屈折率の低い樹脂をクラッドとして構成される。
なお、光ファイバのコアの断面形状は直径0.1(mm)の円を内包でき、且つ直径1.2(mm)の円に内包される大きさであることが好ましい。
光伝送路18がPOFの場合、以下に示す方法でコアの断面形状を非円形に成形することができる。
クラッド及びコアの断面形状が同心円である市販のPOFに熱を加え、外部から圧力を加えて、外側のクラッドとともに内部のコアを所望の形に変形させる。次いで、冷却することで断面形状が所望の形のコアを有するPOFを得ることができる。
また、所望の形としたコア素材の周りをクラッド素材で覆った塊を加熱し、前記塊を引き伸ばし、冷却することでも断面形状が所望の形のコアを有するPOFを得ることができる。
光伝送系101は発光素子14、光伝送路18及び受光素子15をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。なお、以下の説明において「光伝送路18の発光素子14が接続されている側の端」を「光伝送路18の入射端」、「光伝送路18の受光素子15が接続されている側の端」を「光伝送路18の出射端」と略記する。
光伝送系101はモジュール11のデータを以下のようにモジュール12へ伝送する。モジュール11のデータの電気信号を受け、発光素子14は光信号に変換する。発光素子14は前記光信号を光伝送路18の入力端の光導波領域に入射する。光伝送路18は前記光信号をモジュール12方向へ伝搬する。受光素子15は光伝送路18の出射端の光導波領域から出射した前記光信号の一部を受光して電気信号に変換する。モジュール12が受光素子15から前記電気信号を受けることでモジュール11のデータがモジュール12へ伝送される。
次に、光伝送系101における光伝送路18の光導波領域の断面光強度分布を示して本発明を更に詳細に説明する。
光伝送路18の入力端に入射した発光素子14の光の入射端からの光路長に対する断面光強度分布のシミュレーションを行った。シミュレーション結果において光強度を色相で表示しており、光伝送路18の光導波領域の断面光強度の均一性(以下、「光導波領域の断面光強度の均一性」を「断面光強度均一性」と略記する。)を色相の均一性で表示している。なお、図5から図25の断面光強度分布において、光強度の単位は任意であり、色相が茶色から白色にかけて強くなっており、形状No.に*が付されている光伝送路は比較例を示す。
A−A’における光導波領域の断面形状が直径0.24mmの円形(形状1)と一辺0.17mmの正方形(形状4)との光伝送路18について断面光強度均一性のシミュレーションを行い、断面光強度均一性の光路長依存性の結果を図5に示す。シミュレーション点は入射端から0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、3.0mmである。なお、図5では、シミュレーション点毎に光強度コントラストが最も明瞭となるように色相を調整しているため、同一の光強度であってもシミュレーション点毎に異なる色相で表示をしている。
形状1の光伝送路18は入射端から3.0mmの点で中心が白色、円周部が茶色であり、中心付近の光強度が強く光強度分布が不均一である。一方、形状4の光伝送路18は入射端から3.0mmの点で色相が一様となっており、光導波領域の断面の光強度分布が均一になっている。従って、光伝送路18の光導波領域の断面形状は形状1より形状4の方が入射光をかく乱しやすく、短い光路長で断面光強度均一性を向上できる。
次に、A−A’における光導波領域の断面形状が形状2、形状3及び形状5〜形状22である光伝送路を同様に断面光強度均一性のシミュレーションを行った。形状2、形状3及び形状5〜形状22のシミュレーション結果を図6〜図25に示す。
形状2〜形状7及び形状22(図6〜図10及び図25)は光導波領域の断面形状が三角形又はN角形である光導波路18についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状2は三角形、形状3は正三角形、形状5は正五角形、形状6は正六角形、形状7は正二十角形、形状22は八角形である。いずれの形状も直径0.24mmの円に内接する。辺の数に関わらず、いずれも入射端から3.0mmのシミュレーション点の色相は形状1の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状1の断面光強度均一性より向上している。
形状8〜形状11及び形状18〜形状21(図11〜図14及び図21〜図24)は光導波領域の断面形状が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波路18についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状8〜形状11は直径0.24mmの円の一部と線分で形成された形状である。形状18は曲率半径0.1mmの円弧と線分、形状19は曲率半径0.11mmと線分、形状20は曲率半径0.13mmの円弧と線分、形状21は曲率半径0.14mmの円弧と線分で形成された形状である。いずれも入射端から3.0mmのシミュレーション点の色相は形状1の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状1の断面光強度均一性より向上している。また、形状8〜形状11のシミュレーション結果から断面光強度均一性は線分の数の増加に伴い向上する傾向にある。
形状12(図15)は光導波領域の断面形状が角丸M角形である光導波路18のシミュレーション結果である。図15においてはM=4である。正方形の各頂点を正方形の対角線の交点を中心とする直径0.24mmの円弧になるように丸めた形状である。入射端から3.0mmのシミュレーション点の形状12の色相は形状1の色相より一様になっており、断面光強度均一性は形状1の断面光強度均一性より向上している。また、各頂点を丸めたことでFFPが円形であるVCSELとの接合性及び受光面が円形であるPDとの接合性が向上する。
形状13〜形状17(図16〜図20)は光導波領域の断面形状が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波路18についての断面光強度均一性のシミュレーション結果である。形状13〜形状17は直径0.24mmの円の一部と前記円の外側を中心とする曲率半径0.12mmの円弧で形成された形状である。いずれも入射端から3.0mmのシミュレーション点の均一性は形状1のシミュレーション結果より向上しているが、光強度均一性は曲線の数が増加するに従い向上する傾向にある。
なお、光導波領域の断面形状は複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状であってもよい。具体的には、断面形状を楕円形とすることもできる。
前記光導波領域の断面形状を非円形とした本発明に係る光伝送路は短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、受光面の径の小さなPDであっても、光伝送路18の出射端の面内位置に関わらず十分な光量を受光できる。ゆえに、モジュール間の距離が短い場合でも安定して高速データ伝送をすることができる。さらに、本発明に係る光伝送路の屈曲状態が変動する場合であっても、光伝送路の出射端から3.0mm程度入射端側に直線区間を作ることで出射端光強度分布は均一になり、安定して高速データ伝送をすることができる。
(実施の形態2)
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系102の概念図を図2に示す。光伝送系102はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路28から構成される。図2において図1で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図1の光伝送系101と光伝送系102との違いは光伝送路18を備えず、光伝送路28を備えていることである。
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系102の概念図を図2に示す。光伝送系102はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路28から構成される。図2において図1で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図1の光伝送系101と光伝送系102との違いは光伝送路18を備えず、光伝送路28を備えていることである。
光伝送路28は一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路である。
光伝送路28は光伝送路28aと光伝送路28aの断面形状とは異なる断面形状を有する光伝送路28bとから構成される。
光伝送路28a及び光伝送路28bは図1の光伝送路18と同様に入射された光を前記光導波領域に閉じ込めて一の端から他の端へ光を伝送する機能を有する。
光伝送路28a及び光伝送路28bは図1の光伝送路18での説明と同様の方法で製造することができ、光伝送路28は光伝送路28aの一の端と光伝送路28bの一の端とを前記光導波領域が接触するように接続する。例えば、光伝送路28a及び光伝送路28bが光ファイバであれば、両者を融着することで光伝送路28を製造できる。
一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが例示できる。
光伝送路28aのA−A’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状1、すなわち円形であり、光伝送路28bのB−B’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状2〜形状21、すなわち非円形である。例えば、光伝送路28は光伝送領域の断面が円形である光伝送路28aと光伝送領域の断面が四角形である光伝送路28bとを接続して構成される。光伝送路28が光ファイバの場合、光伝送路の一方の端のみの断面形状を非円形に加工するため、容易に製造することができる。
光伝送系102は発光素子14、光伝送路28及び受光素子15をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。
光伝送系102は光伝送系101と同様にモジュール11のデータをモジュール12へ伝送する。
光伝送路28aから光伝送路28bへ光信号が伝搬されることで、定在波が変換されるため、伝搬モードがかく乱されて断面光強度分布は均一になり、短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、光伝送系102は実施の形態1で説明した効果を得ることができる。
(実施の形態3)
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系103の概念図を図3に示す。光伝送系103はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路38から構成される。図3において図1で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図1の光伝送系101と光伝送系103との違いは光伝送路18を備えず、光伝送路38を備えていることである。
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系103の概念図を図3に示す。光伝送系103はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路38から構成される。図3において図1で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。図1の光伝送系101と光伝送系103との違いは光伝送路18を備えず、光伝送路38を備えていることである。
光伝送路38は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であるマルチモード型の光伝送路である。
光伝送路38は光伝送路38a、光伝送路38b及び光伝送路38cから構成される。光伝送路38は光伝送路38aと光伝送路38bとが互いに光導波領域の断面形状を異とし、光伝送路38bと光伝送路38cとが互いに光導波領域の断面形状を異としている。
前記光伝送路は、前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は前述のいずれかの光導波領域の形状であることが例示できる。
光伝送路38aのA−A’の断面及び光伝送路38cのC−C’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状1、すなわち円形であり、光伝送路38bのB−B’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状2〜形状21、すなわち非円形である。例えば、光伝送路38は光導波領域の断面が円形である光伝送路38a、光導波領域の断面が四角形である光伝送路38b及び光導波領域の断面が円形である光伝送路38cを順に接続して構成される。
逆に、光伝送路38は、両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が非円形であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であるマルチモード型の光伝送路とすることもできる。
光伝送路38bのB−B’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状1、すなわち円であり、光伝送路38aのA−A’の断面及び光伝送路38cのC−C’の断面は図1の光伝送路18で説明した形状2〜形状21、すなわち非円形である。例えば、光伝送路38は光導波領域の断面が三角形の光伝送路38a、光導波領域の断面が円である光伝送路38b及び光導波領域の断面が四角形の光伝送路38cを順に接続して構成される。
光伝送路38a、光伝送路38b及び光伝送路38cは図1の光伝送路18と同様に入射された光を前記材質に閉じ込めて一の端から他の端へ光を伝送する機能を有する。
光伝送路38a、光伝送路38b及び光伝送路38cは図1の光伝送路18での説明と同様の方法で製造することができ、光伝送路38は図2の光伝送路28での説明と同様の方法で製造することができる。
光伝送系103は発光素子14、光伝送路38及び受光素子15をそれぞれ光軸が揃うようにアライメントして接続する。
光伝送路38に入射した光は図2の光伝送路28で説明したように光導波領域の断面形状が異なる光伝送路38a、光伝送路38b及び光伝送路38cを伝搬するため、出力端における光強度分布は均一になる。
光伝送路38は伝送される導波光が前記光導波領域の断面形状が異なる3つの光伝送路を導波することで短い光路長であっても出射端光強度分布を均一化することができる。従って、光伝送径103は実施の形態1で説明した効果を得ることができる。
さらに、光伝送路38a及び光伝送路38cの光導波領域の断面形状が円形である光伝送路38の場合、光伝送路38は光導波領域の断面形状が円形である従来の光伝送路と接続する従来の発光素子及び受光素子の設計変更をすることなく、従来の発光素子及び受光素子と接続できる。
(実施の形態4)
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系104の概念図を図4に示す。光伝送系104はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路48から構成される。図4において図1及び図3で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。光伝送系104は図3の光伝送系103の光伝送路38を備えず、光伝送路48を備えていることである。
本発明に係る他の実施の形態である光伝送系104の概念図を図4に示す。光伝送系104はモジュール11、モジュール12、発光素子14、受光素子15及び光伝送路48から構成される。図4において図1及び図3で用いた符号と同じ符号は同じ機能及び同じ動作をする。光伝送系104は図3の光伝送系103の光伝送路38を備えず、光伝送路48を備えていることである。
光伝送路48は、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間を、前記一の区間と前記他の区間との間にさらに備えるマルチモード型の光伝送路である。
緩衝区間48aは緩衝区間48aの一端面と緩衝区間48aの他端面との光導波領域の形状が異なっており、緩衝区間48aにおける光導波領域の断面の形状は前記一端面の形状から前記他端面の形状へ連続的に変化する光伝送路である。例えば、前記一端面の形状が円であり、かつ前記他端面の形状が四角形である光導波領域を、緩衝区間48aが持つ場合、前記光導波領域を囲み、光を鏡面反射又は全反射して光を閉じ込める反射面は特異点を持たない曲面で構成してもよい。
緩衝区間48bは緩衝区間48aと同様である。
光伝送路48は前記一の区間としての光伝送路38aと前記他の区間としての光伝送路38bとの間に緩衝区間48aを挿入し、さらに、前記一の区間としての光伝送路38bと前記他の区間としての光伝送路38cとの間に緩衝区間48bを挿入して構成される。
従って、光伝送路48は図3の光伝送路38と同様の効果を得ることができ、さらに、光伝送の損失を少なくすることができる。従って、光伝送径104は実施の形態1で説明した効果を得ることができる。
本発明の光伝送路は照明機器やレーザーマーキング装置として利用することができる。
101、102、103、104 光伝送系
11、12 モジュール
14 発光素子
15 受光素子
18、28、28a、28b、38、38a、38b、38c、48 光伝送路
48a、48b 緩衝区間
11、12 モジュール
14 発光素子
15 受光素子
18、28、28a、28b、38、38a、38b、38c、48 光伝送路
48a、48b 緩衝区間
Claims (13)
- 導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が三角形又はN角形(Nは五以上の整数)である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が角丸M角形(Mは三以上の整数)である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲率を有する一の単一閉曲線で囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 導波光の伝搬方向に垂直な断面が複数の曲線の端同士を接続して囲まれた形状であり且つ前記複数の曲線の接続点を特異点とする形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 導波光の伝搬方向に垂直な断面が少なくとも一の線分の端と少なくとも一の曲線の端とを接続して囲まれた形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状と他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状とが異なる形状である光導波領域を備えたマルチモード型の光伝送路。
- 両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることを特徴とする請求項6に記載のマルチモード型の光伝送路。
- 前記両端点に挟まれる区間における光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は四角形又は請求項1から5に記載のいずれかの光導波領域の形状であることを特徴とする請求項7に記載のマルチモード型の光伝送路。
- 両端点における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は請求項1から5に記載のいずれかの光導波領域の形状であり、前記両端点に挟まれる区間の光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面が円形であることを特徴とする請求項6に記載のマルチモード型の光伝送路。
- 一方の端点を含む前記一の区間における前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状が四角形又は請求項1から5に記載のいずれかの光導波領域の形状であることを特徴とする請求項6に記載のマルチモード型の光伝送路。
- 前記一の区間と前記他の区間との間にあり、前記一の区間から前記他の区間に向かって前記一の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状から前記他の区間における導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状へ連続的に変化する緩衝区間をさらに備えることを特徴とする請求項6から10に記載のいずれかのマルチモード型の光伝送路。
- 前記光導波領域をコアとするマルチモード型の光ファイバであることを特徴とする請求項1から11に記載のいずれかのマルチモード型の光伝送路。
- 前記光導波領域の導波光の伝搬方向に垂直な断面の形状は直径0.1(mm)の円を内包でき、且つ直径1.2(mm)の円に内包されることを特徴とする請求項12に記載のマルチモード型の光伝送路。
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