JP2007094211A - Optical transmitting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバに光を入射する光送信装置に関する。 The present invention relates to an optical transmission device that makes light incident on an optical fiber.
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。 In recent years, as mobile phones that have become widespread, folding type, slide type, and rotary type mobile phones have come to be frequently used for convenience and other reasons during use and carrying. In the case of a foldable, slide-type, or rotary-type mobile phone, modules such as a communication function unit, an amplifier circuit unit, and a display circuit unit are distributed and arranged in a plurality of cases. Wiring connecting the arranged modules is required to be flexible and strong enough to withstand driving.
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。 In addition, wiring between each module requires high-speed data transmission due to the multi-functionality of mobile phones such as music playback function, video playback function, and photography function, countermeasures against electromagnetic interference with external devices, and demands for long-term use. Therefore, low power consumption is required.
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。)。
各モジュール間の配線に光ファイバを使用する場合、モジュールには光ファイバに光を入射する発光素子及び光ファイバから出射する光を受光する受光素子が搭載され、受光素子が光ファイバを伝搬する発光素子からの光を受光することでデータ伝送が行われる。また、安定なデータ伝送を行うために発光素子、光ファイバ及び受光素子の相互間の光軸を合わせて配置する必要がある。なお、以下の説明において、「光軸を合わせて配置する」を「アライメント」と略記する。 When an optical fiber is used for wiring between modules, the module is equipped with a light emitting element that enters light into the optical fiber and a light receiving element that receives light emitted from the optical fiber, and the light receiving element emits light that propagates through the optical fiber. Data transmission is performed by receiving light from the element. Further, in order to perform stable data transmission, it is necessary to align the optical axes among the light emitting element, the optical fiber, and the light receiving element. In the following description, “arrange the optical axes” is abbreviated as “alignment”.
光ファイバのコアの径を大きくすることでアライメントを容易にするが、光ファイバのコアの径が大きい場合、発光素子と光ファイバとの組み立て誤差により光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射することもある。 Alignment is facilitated by increasing the core diameter of the optical fiber. However, if the core diameter of the optical fiber is large, light is incident from a position different from the central axis of the optical fiber due to an assembly error between the light emitting element and the optical fiber. Sometimes.
光ファイバの光路長が長い場合、光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射しても前記光は光ファイバを伝搬中にかく乱されるため、光ファイバの他端におけるニアフィールドパターン(以下、「ニアフィールドパターン」を「NFP」と略記する。)は均一になる。 When the optical path length of the optical fiber is long, even if light is incident from a position different from the central axis of the optical fiber, the light is disturbed during propagation through the optical fiber. “Near field pattern” is abbreviated as “NFP”).
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ファイバの場合、光ファイバの中心軸と異なる位置から光が入射すれば、前記光は伝搬中に十分にかく乱されないため、光ファイバの他端におけるNFPは不均一となる。 However, in the case of an optical fiber that is as short as several centimeters as between mobile phone modules and has a sharp bend with a curvature radius of about 5 mm, if light enters from a position different from the central axis of the optical fiber, Since the light is not sufficiently disturbed during propagation, the NFP at the other end of the optical fiber is non-uniform.
一方、受光素子の受光面の径は高速のデータ通信を行うために小さくすることが求められている。受光素子の受光面の径が光ファイバのコアの径に対して小さい場合、受光素子は光ファイバの他端から出射する光の全てを受光することはできず、光ファイバの他端の面の一部から出射する光しか受光できない。 On the other hand, the diameter of the light receiving surface of the light receiving element is required to be small in order to perform high-speed data communication. When the diameter of the light receiving surface of the light receiving element is smaller than the diameter of the core of the optical fiber, the light receiving element cannot receive all of the light emitted from the other end of the optical fiber, Only light emitted from a part can be received.
従って、発光素子と光ファイバとの間に組み立て誤差があり、光ファイバの他端におけるNFPが不均一な場合、光ファイバと受光素子との相対位置によっては、受光素子は十分な光量を受光できないこともある。 Therefore, when there is an assembly error between the light emitting element and the optical fiber, and the NFP at the other end of the optical fiber is not uniform, the light receiving element cannot receive a sufficient amount of light depending on the relative position between the optical fiber and the light receiving element. Sometimes.
さらに、光ファイバ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、NFPも前記屈曲状態に応じて変動する。 Furthermore, since the bending state of the optical fiber varies depending on the operation such as folding and rotation of the mobile phone, the NFP also varies depending on the bending state.
従って、発光素子、光ファイバ及び受光素子のアライメント精度を向上させ、光ファイバの他端のNFPに合わせて受光素子をアライメントしても、光ファイバの屈曲状態の変動でNFPが変動して受光素子は十分な光量を受光できないこともある。 Therefore, even if the alignment accuracy of the light emitting element, the optical fiber, and the light receiving element is improved and the light receiving element is aligned with the NFP at the other end of the optical fiber, the NFP changes due to the fluctuation of the bent state of the optical fiber. May not receive a sufficient amount of light.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even with an optical fiber having a short optical path length and a variable bending state, stable data transmission can be performed regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element. An object is to provide an optical transmitter.
前記目的を達成するために、本発明に係る光送信装置は発光素子からの光の分布角度を拡大する手段を備える。 In order to achieve the above object, an optical transmission apparatus according to the present invention includes means for expanding a distribution angle of light from a light emitting element.
具体的には、本発明は、発光素子と、入射端に入射する前記発光素子からの光の分布角度を拡大して出射端から出射する角度拡大手段と、を備える光送信装置である。 Specifically, the present invention is an optical transmission device comprising: a light emitting element; and an angle expanding unit that expands a distribution angle of light from the light emitting element incident on the incident end and emits the light from the output end.
分布角度とは、光軸に垂直な面における前記光源又は前記光学素子から出射する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。)において、最大光強度の2分の1の光強度の点と前記光源又は前記光学素子とを結ぶ直線と前記光軸とが成す角度である。 The distribution angle is a maximum light intensity of 2 in a far field pattern of light emitted from the light source or the optical element in a plane perpendicular to the optical axis (hereinafter, “far field pattern” is abbreviated as “FFP”). It is an angle formed by a straight line connecting the point of the light intensity of 1 and the light source or the optical element and the optical axis.
前記角度拡大手段は前記入射端に入射する前記発光素子からの光の分布角度を拡大して出射する。 The angle expanding means expands the distribution angle of light from the light emitting element incident on the incident end and emits the light.
前記光送信装置の前記角度拡大手段の前記出射端と光ファイバの一端を接続すれば、前記発光素子からの光は分布角度が拡大されて光ファイバに入射するため、前記光ファイバのコアとクラッドとの界面での前記光の入射角は小さくなる。前記入射角が小さくなることで、前記光ファイバ内を伝搬する光の全反射する回数が増加し、前記伝搬する光のかく乱が促進される。 If the exit end of the angle expanding means of the optical transmission device is connected to one end of an optical fiber, the light from the light emitting element is incident on the optical fiber with an increased distribution angle. The angle of incidence of the light at the interface with is small. By reducing the incident angle, the number of times of total reflection of light propagating in the optical fiber increases, and disturbance of the propagating light is promoted.
光の分布角度を拡大した結果、前記光ファイバの光路長が短くとも、前記光送信装置は前記光ファイバの他端におけるNFPを均一化することができる。また、前記光ファイバに屈曲が生じても、前記光送信装置は前記光ファイバの他端におけるNFPの偏りを緩和することができる。 As a result of enlarging the light distribution angle, the optical transmitter can make the NFP uniform at the other end of the optical fiber even if the optical path length of the optical fiber is short. Further, even if the optical fiber is bent, the optical transmission device can alleviate the NFP bias at the other end of the optical fiber.
従って、前記光ファイバの他端に接続された受光素子は受光面が小さくとも十分な光量の光を受光できるため、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, since the light receiving element connected to the other end of the optical fiber can receive a sufficient amount of light even if the light receiving surface is small, the present invention is an optical fiber whose optical path length is short and the bending state varies. It is possible to provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element.
本発明に係る光送信装置は、一端が前記角度拡大手段の前記出射端に接続し、前記角度拡大手段の前記出射端からの光を入射光として入射するマルチモード型の光ファイバをさらに備える。 The optical transmission device according to the present invention further includes a multimode optical fiber having one end connected to the emission end of the angle enlarging unit and receiving light from the emission end of the angle enlarging unit as incident light.
前記角度拡大手段の前記出射端に前記光ファイバを備えることで、前記角度拡大手段からの前記分布角度を拡大した光は前記光ファイバ内で全反射する回数が増加し、前記光のかく乱が促進される。 By providing the optical fiber at the exit end of the angle enlarging means, the number of times that the light from the angle enlarging means that has expanded the distribution angle is totally reflected in the optical fiber increases, and the disturbance of the light is promoted. Is done.
光の分布角度を拡大した結果、前記光ファイバの光路長が短くとも、前記光ファイバの他端のNFPは均一化される。また、前記光ファイバに屈曲が生じても、前記光ファイバの他端のNFPの偏りは緩和される。 As a result of enlarging the light distribution angle, even if the optical path length of the optical fiber is short, the NFP at the other end of the optical fiber is made uniform. Even if the optical fiber is bent, the NFP bias at the other end of the optical fiber is alleviated.
従って、前記光ファイバの他端に接続された受光素子は受光面が小さくとも十分な光量の光を受光できるため、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, since the light receiving element connected to the other end of the optical fiber can receive a sufficient amount of light even if the light receiving surface is small, the present invention is an optical fiber whose optical path length is short and the bending state varies. It is possible to provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段からの光の分布角度は、前記光ファイバの前記一端に入射し、前記光ファイバを50mm伝搬する前記入射光の光量が前記光ファイバの一端に入射する前記入射光の光量の10%以上90%以下となる角度であることが好ましい。 The distribution angle of light from the angle expanding means of the optical transmitter according to the present invention is incident on the one end of the optical fiber, and the amount of incident light propagating through the optical fiber by 50 mm is incident on one end of the optical fiber. It is preferable that the angle is 10% or more and 90% or less of the amount of incident light.
前記角度拡大手段が拡大する分布角度は90°に近いほど前記光ファイバのコアとクラッドとの界面における前記入射光の入射角度は小さくなり、前記入射光の前記光ファイバ内での全反射回数は増加するため、本発明の効果が大きくなる。 The incident angle of the incident light at the interface between the core and the clad of the optical fiber becomes smaller as the distribution angle expanded by the angle expanding means is closer to 90 °, and the total number of reflections of the incident light in the optical fiber is Since it increases, the effect of this invention becomes large.
一方、光ファイバ内において、コア及びクラッドの屈折率で定まる臨界角より入射角の小さい光はコアとクラッドとの界面で反射せずクラッド側へ透過する。つまり、前記光の分布角度が大きい場合、前記入射光のうち前記臨界角より入射角の小さい光が多くなるため、前記光ファイバでの伝送損失が大きくなる。光の分布角度を拡大した結果、前記光ファイバの他端におけるNFPの偏りが緩和しても、光強度が低減するため、前記光ファイバの他端に配置された受光素子は十分な光量を受光できなくなる。 On the other hand, in the optical fiber, light having an incident angle smaller than the critical angle determined by the refractive indexes of the core and the clad is not reflected at the interface between the core and the clad and is transmitted to the clad side. That is, when the distribution angle of the light is large, light having an incident angle smaller than the critical angle among the incident light increases, and transmission loss in the optical fiber increases. As a result of enlarging the light distribution angle, the light intensity is reduced even if the NFP bias at the other end of the optical fiber is mitigated. Therefore, the light receiving element disposed at the other end of the optical fiber receives a sufficient amount of light. become unable.
光ファイバにおいて安定してデータ伝送するためには、前記光ファイバの他端におけるNFPの偏りの緩和と伝送損失の低減とを両立する必要がある。 In order to stably transmit data in an optical fiber, it is necessary to achieve both relaxation of NFP bias at the other end of the optical fiber and reduction in transmission loss.
従って、前記光ファイバを50mm伝搬する前記入射光の光量の割合が前記範囲内にあるように前記角度拡大手段が拡大する分布角度を定めることで、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Accordingly, by determining the distribution angle that the angle expanding means expands so that the ratio of the amount of the incident light propagating through the optical fiber by 50 mm is within the range, the present invention can shorten the optical path length and change the bending state. Therefore, it is possible to provide an optical transmission device that can stably transmit data regardless of the relative positions of the optical fiber and the light receiving element.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段からの光の分布角度は、前記光ファイバの限界角度より0°以上30°以下の範囲で大きいことが好ましい。 The light distribution angle from the angle expanding means of the optical transmission apparatus according to the present invention is preferably larger in the range of 0 ° to 30 ° than the limit angle of the optical fiber.
前記光ファイバの限界角度とは90°からコア及びクラッドの屈折率で定まる臨界角を引いた値である。 The critical angle of the optical fiber is a value obtained by subtracting a critical angle determined by the refractive indexes of the core and the clad from 90 °.
前記説明のように、前記光ファイバの他端におけるNFPの偏りの緩和と伝送損失の低減とを両立する必要がある。そこで、前記角度拡大手段からの光の分布角度は前記光ファイバに入射する際に変更されることを加味し、前記角度拡大手段が拡大する分布角度は前記範囲内であることが好ましい。 As described above, it is necessary to achieve both relaxation of NFP bias at the other end of the optical fiber and reduction of transmission loss. Therefore, taking into account that the distribution angle of light from the angle expanding means is changed when entering the optical fiber, it is preferable that the distribution angle expanded by the angle expanding means is within the above range.
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element, even if the optical path length is short and the bending state is changed. .
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を屈折し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凹型レンズを有する光学系とすることができる。 The angle expanding means of the optical transmission device according to the present invention refracts light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of light from the light emitting element, and emits the light from the output end. An optical system having a lens can be obtained.
光源からの光は凹型レンズの透過時に光軸から離れるように屈折する。前記角度傾斜手段は前記凹型レンズの大きさ及び厚さを調整することで、前記出射端から出射する光の分布角度を調整することができる。 The light from the light source is refracted away from the optical axis when transmitted through the concave lens. The angle tilting unit can adjust the distribution angle of light emitted from the exit end by adjusting the size and thickness of the concave lens.
従って、本発明は、前記発光素子からの光の分布角度を拡大でき、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, the distribution angle of light from the light emitting element can be expanded, and even in an optical fiber having a short optical path length and a bent state, the optical fiber and the light receiving element can be stably controlled regardless of relative positions. An optical transmission device capable of data transmission can be provided.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を屈折し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凸型レンズを有する光学系とすることができる。 The angle expanding means of the optical transmission device according to the present invention refracts light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of light from the light emitting element, and emits the light from the output end. An optical system having a mold lens can be obtained.
光源からの光は凸型レンズの透過時に光軸方向に屈折し、一点に集中する。その後、前記光は光軸から離れるように拡散する。前記角度拡大手段は前記凸型レンズの大きさ及び厚さを調整することで前記凹型レンズを有する角度傾斜手段と同様の作用及び効果を得ることができる。 The light from the light source is refracted in the direction of the optical axis when transmitted through the convex lens and concentrated at one point. Thereafter, the light diffuses away from the optical axis. The angle enlarging means can obtain the same operation and effect as the angle tilting means having the concave lens by adjusting the size and thickness of the convex lens.
従って、本発明は、前記発光素子からの光の分布角度を拡大でき、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, the distribution angle of light from the light emitting element can be expanded, and even in an optical fiber having a short optical path length and a bent state, the optical fiber and the light receiving element can be stably controlled regardless of relative positions. An optical transmission device capable of data transmission can be provided.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を反射し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凹型反射鏡を有する光学系とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmission device according to the present invention reflects the light from the light emitting element incident on the incident end, expands the distribution angle of the light from the light emitting element, and emits the light from the emission end. An optical system having a reflecting mirror can be obtained.
光源からの光は凹型反射鏡で反射して一点に集中する。その後、前記光は光軸から離れるように拡散する。前記角度拡大手段は前記凹型反射鏡の大きさ及び厚さを調整することで前記凹型レンズを有する角度傾斜手段と同様の作用及び効果を得ることができる。 The light from the light source is reflected by the concave reflector and concentrated at one point. Thereafter, the light diffuses away from the optical axis. The angle enlarging means can obtain the same operation and effect as the angle tilting means having the concave lens by adjusting the size and thickness of the concave reflecting mirror.
従って、本発明は、前記発光素子からの光の分布角度を拡大でき、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, the distribution angle of light from the light emitting element can be expanded, and even in an optical fiber having a short optical path length and a bent state, the optical fiber and the light receiving element can be stably controlled regardless of relative positions. An optical transmission device capable of data transmission can be provided.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を反射し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凸型反射鏡を有する光学系とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmission apparatus according to the present invention reflects a light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of the light from the light emitting element, and emits the light from the emission end. An optical system having a type reflecting mirror can be obtained.
光源からの光は凸型反射鏡で反射して、前記光は光軸から離れるように拡散する。前記角度拡大手段は前記凸型反射鏡の大きさ及び厚さを調整することで前記凹型レンズを有する角度傾斜手段と同様の作用及び効果を得ることができる。 The light from the light source is reflected by the convex reflector, and the light diffuses away from the optical axis. The angle enlarging means can obtain the same operation and effect as the angle tilting means having the concave lens by adjusting the size and thickness of the convex reflecting mirror.
従って、本発明は、前記発光素子からの光の分布角度を拡大でき、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, the distribution angle of light from the light emitting element can be expanded, and even in an optical fiber having a short optical path length and a bent state, the optical fiber and the light receiving element can be stably controlled regardless of relative positions. An optical transmission device capable of data transmission can be provided.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、光の伝搬方向に垂直な断面の面積が前記入射端から前記出射端へ単調減少する光導波領域を有し、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を伝搬し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する管型導波路とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmitter according to the present invention has an optical waveguide region in which an area of a cross section perpendicular to the light propagation direction monotonously decreases from the incident end to the exit end, and enters the incident end. A tube-type waveguide that propagates light from the light-emitting element and expands the distribution angle of light from the light-emitting element to be emitted from the emission end can be obtained.
前記管型導波路は、光伝搬領域を囲う反射面で前記入射端に結合された前記発光素子からの光を鏡面反射又は全反射をして前記出射端に導く。 The tubular waveguide guides light from the light emitting element coupled to the incident end with a reflecting surface surrounding a light propagation region to the emitting end by specular reflection or total reflection.
さらに、前記管型導波路の形状は前記入射端から前記出射端へ前記光導波領域の断面の面積が小さくなるテーパー形状であり、前記入射端から入射した光は鏡面反射又は全反射をする毎に前記反射面に対する入射角度が小さくなるため、前記出射端から出射する光の分布角度は大きくなる。 Further, the shape of the tubular waveguide is a tapered shape in which the cross-sectional area of the optical waveguide region decreases from the incident end to the exit end, and the light incident from the incident end undergoes specular reflection or total reflection. In addition, since the incident angle with respect to the reflecting surface becomes small, the distribution angle of the light emitted from the emitting end becomes large.
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element, even if the optical path length is short and the bending state is changed. .
本発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凹面状であるマルチモード型の光ファイバと、を備える光送信装置であってもよい。 The present invention is a multimode type light in which a light emitting element and a surface of one end where light from the light emitting element is incident as incident light have a concave shape that refracts the light from the light emitting element so as to expand a distribution angle. And an optical transmission device including a fiber.
前記光ファイバの前記一端の面が凹面状のため、前記一端に入射する光は分布角度を拡大するように屈折する。光の分布角度を拡大した結果、前記光ファイバの光路長が短くとも、前記光ファイバの他端のNFPは均一化される。また、前記光ファイバに屈曲が生じても、前記光ファイバの他端のNFPの偏りは緩和される。 Since the surface of the one end of the optical fiber is concave, the light incident on the one end is refracted so as to increase the distribution angle. As a result of enlarging the light distribution angle, even if the optical path length of the optical fiber is short, the NFP at the other end of the optical fiber is made uniform. Even if the optical fiber is bent, the NFP bias at the other end of the optical fiber is alleviated.
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element, even if the optical path length is short and the bending state is changed. .
本発明は、発光素子と、前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凸面状であるマルチモード型の光ファイバと、を備える光送信装置であってもよい。 The present invention is a multimode type light in which a light-emitting element and a surface of one end where light from the light-emitting element is incident as incident light have a convex shape that refracts light from the light-emitting element so as to expand a distribution angle. And an optical transmission device including a fiber.
前記光ファイバの前記一端の面が凸面状のため、前記一端に入射する光は屈折して一点に収束した後に、光の分布角度を拡大するように拡散する。光の分布角度を拡大した結果、前記光送信装置は、前記一端の面が凹面状の光ファイバを備えた光送信装置と同様の効果を得ることができる。 Since the surface of the one end of the optical fiber is convex, the light incident on the one end is refracted and converges to one point, and then diffuses so as to increase the light distribution angle. As a result of enlarging the light distribution angle, the optical transmission device can obtain the same effect as an optical transmission device including an optical fiber having a concave surface at the one end.
従って、本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element, even if the optical path length is short and the bending state is changed. .
なお、前記光ファイバはクラッドとコアとの界面で光を全反射して伝搬するステップインディックス型光ファイバとして説明をしているが、連続的に光の軌道を曲げて蛇行させて伝搬するグレーテッドインデックス型光ファイバとしても同様の効果を得ることができる。 The optical fiber is described as a step index type optical fiber that propagates by totally reflecting light at the interface between the clad and the core. However, the optical fiber is a gray fiber that propagates by continuously bending the light path. Similar effects can be obtained with a ted index optical fiber.
本発明は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる光送信装置を提供することができる。 The present invention can provide an optical transmitter capable of stably transmitting data regardless of the relative position between the optical fiber and the light receiving element, even if the optical path length is short and the bending state is changed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below.
(実施の形態1)
本発明に係る一の実施形態は、発光素子と、入射端に入射する前記発光素子からの光の分布角度を拡大して出射端から出射する角度拡大手段と、を備える光送信装置である。
(Embodiment 1)
One embodiment according to the present invention is an optical transmission device that includes a light emitting element and an angle expanding unit that expands a distribution angle of light from the light emitting element incident on an incident end and emits the light from the emitting end.
本発明に係る一の実施形態である光送信装置901の概念図を図1に示す。光送信装置901は発光素子11、角度拡大手段12から構成される。なお、発光素子11に必要な電源、周辺回路及び基板等の通常の技術で実現できるものは、図1及び図2以降の図で図示をしていない。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an
発光素子11は電気信号を光に変換して、表面から外部に向けて光Aを放射する。発光素子11としてLED又は面発光LDを使用することができる。面発光LDとしてVCSELが例示できる。
The
角度拡大手段12は入射端15から入射した光の分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。後述するように、角度拡大手段12は光Bを所望の分布角度とすることができる。
The
図2に基づき光の分布角度について説明する。図2は光源21、光源21からの光の光軸22を含む平面を示している。平面24は光軸22と垂直な平面である。光強度分布25は、光源21からの光の平面24における光強度分布である。光強度分布25において、27は最大光強度、28は最大光強度27の2分の1の光強度である。平面24における光強度28の点29と光源21とを結ぶ直線20と光軸22とが成す角γを分布角度とする。
The light distribution angle will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a plane including the
角度拡大手段12は以下に示す構造とすることができる。 The angle enlarging means 12 can have the following structure.
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を屈折し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凹型レンズを有する光学系とすることができる。 The angle expanding means of the optical transmission device according to the present invention refracts light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of light from the light emitting element, and emits the light from the output end. An optical system having a lens can be obtained.
角度拡大手段12の内部構造の一の例を図3に示す。角度拡大手段12は筐体30、入射端15、出射端18及び凹型レンズ31で構成される。図3において、図1で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
An example of the internal structure of the
入射端15からの光が凹型レンズ31を照射し、凹型レンズ31からの光が出射端18から出射できるように、入射端15、凹型レンズ31及び出射端18が筐体30に配置される。凹型レンズ31を透過した光は屈折して分布角度が拡大する。凹型レンズ31の大きさ、レンズ面の湾曲状態を調整することで凹型レンズ31からの光の分布角度を調整することができる。
The
従って、角度拡大手段12は入射端15に入射した光Aの分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。
Accordingly, the
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を屈折し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凸型レンズを有する光学系とすることができる。 The angle expanding means of the optical transmission device according to the present invention refracts light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of light from the light emitting element, and emits the light from the output end. An optical system having a mold lens can be obtained.
角度拡大手段12の内部構造の他の例を図4に示す。角度拡大手段12は筐体30、入射端15、出射端18及び凸型レンズ41で構成される。図4において、図1で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
Another example of the internal structure of the
入射端15からの光が凸型レンズ41を照射し、凸型レンズ41からの光が出射端18から出射できるように、入射端15、凸型レンズ41及び出射端18が筐体30に配置される。凸型レンズ41を透過した光は屈折して収束した後に拡散する。凸型レンズ41の大きさ、焦点の位置を調整することで凸型レンズ41からの光の分布角度を調整することができる。
The
従って、角度拡大手段12は入射端15に入射した光Aの分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。
Accordingly, the
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を反射し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凹型反射鏡を有する光学系とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmission device according to the present invention reflects the light from the light emitting element incident on the incident end, expands the distribution angle of the light from the light emitting element, and emits the light from the emission end. An optical system having a reflecting mirror can be obtained.
角度拡大手段12の内部構造の他の例を図5に示す。角度拡大手段12は筐体30、入射端15、出射端18反射鏡55及び凹型反射鏡51で構成される。図5において、図1で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
Another example of the internal structure of the
反射鏡55は入射した光を鏡面反射する鏡である。
The reflecting
入射端15からの光が反射鏡55で反射して凹型反射鏡51を照射し、凹型反射鏡51からの光が出射端18から出射できるように、入射端15、反射鏡55、凹型反射鏡51及び出射端18が筐体30に配置される。凹型反射鏡51で反射した光は収束した後に拡散する。凹型反射鏡51の大きさ、焦点の位置を調整することで凹型反射鏡51からの光の分布角度を調整することができる。
The light from the
従って、角度拡大手段12は入射端15に入射した光Aの分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。
Accordingly, the
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を反射し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する凸型反射鏡を有する光学系とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmission apparatus according to the present invention reflects a light from the light emitting element incident on the incident end, expands a distribution angle of the light from the light emitting element, and emits the light from the emission end. An optical system having a type reflecting mirror can be obtained.
角度拡大手段12の内部構造の他の例を図6に示す。角度拡大手段12は筐体30、入射端15、出射端18反射鏡55及び凸型反射鏡61で構成される。図6において、図1及び図5で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
Another example of the internal structure of the
入射端15からの光が反射鏡55で反射して凸型反射鏡61を照射し、凸型反射鏡61からの光が出射端18から出射できるように、入射端15、反射鏡55、凸型反射鏡61及び出射端18が筐体30に配置される。凸型反射鏡61を反射した光は分布角度が拡大するように拡散する。凸型反射鏡61の大きさ、反射面の湾曲状態を調整することで凸型反射鏡61からの光の分布角度を調整することができる。
The light from the
従って、角度拡大手段12は入射端15に入射した光Aの分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。
Accordingly, the
本発明に係る光送信装置の前記角度拡大手段は、光の伝搬方向に垂直な断面の面積が前記入射端から前記出射端へ単調減少する光導波領域を有し、前記入射端に入射する前記発光素子からの光を伝搬し、前記発光素子からの光の分布角度を拡大して前記出射端から出射する管型導波路とすることができる。 The angle enlarging means of the optical transmitter according to the present invention has an optical waveguide region in which an area of a cross section perpendicular to the light propagation direction monotonously decreases from the incident end to the exit end, and enters the incident end. A tube-type waveguide that propagates light from the light-emitting element and expands the distribution angle of light from the light-emitting element to be emitted from the emission end can be obtained.
角度拡大手段12の内部構造の他の例を図7に示す。角度拡大手段12は筐体30、入射端15、出射端18及び管型導波路71で構成される。図7において、図1及び図3で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
Another example of the internal structure of the
管型導波路71は入射端15からの光を伝搬して出射端18から出射する中空状の管である。管型導波路71の内壁に光を反射する反射面73が配置されている。反射面73は光を鏡面反射させる反射鏡とすることができる。
The tube-
なお、管型導波路71は屈折率の高い媒質を屈折率の低い媒質で被覆した構造としてもよい。光は屈折率の高い媒質と屈折率の低い媒質の界面で全反射をする。従って、前記界面を反射面73とすることができる。
The
入射端15、出射端18及び管型導波路71は、入射端15からの光が管型導波路51の前記光導波領域に入射し、管型導波路71からの光が出射端18から出射できるように位置を定めて筐体30に配置される。
In the
管型導波路71の光導波領域はテーパー形状であるため、入射端15からの光が反射面73で反射を繰り返すことで光の分布角度は拡大する。
Since the optical waveguide region of the
従って、角度拡大手段12は入射端15に入射した光Aの分布角度を拡大した光Bを出射端18から出射する。
Accordingly, the
光送信装置901の出射端18に光ファイバの一端を接続して分布角度を拡大した光Bを入射すれば、光Bは前記光ファイバ伝搬中全反射する回数が増加し、光のかく乱が促進される。その結果、光送信装置901は前記光ファイバが短く且つ屈曲を生じていても他端のNFPの偏りを緩和することができる。
If one end of the optical fiber is connected to the
従って、光送信装置901は、前記光ファイバの他端に配置された受光素子に受信に十分な光量の光を照射できるため、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
Therefore, since the
(実施の形態2)
本実施形態は、一端が前記角度拡大手段の前記出射端に接続し、前記角度拡大手段の前記出射端からの光を入射光として入射するマルチモード型の光ファイバをさらに備えることが好ましい。
(Embodiment 2)
This embodiment preferably further includes a multi-mode optical fiber having one end connected to the exit end of the angle enlarging unit and entering light from the exit end of the angle enlarging unit as incident light.
本発明に係る他の実施形態である光送信装置908の概念図を図8に示す。光送信装置908は発光素子11、角度拡大手段12及び光ファイバ85から構成される。図8において、図1で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。
FIG. 8 shows a conceptual diagram of an
光ファイバ85はマルチモード型の光ファイバである。光ファイバ85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。光ファイバの長さは5mm以上300mm以下であることが例示でき、5mm以上50mm以下であることが好ましい。
The
光送信装置908は光送信装置901の出射端18と光ファイバ85の一端86を接続する。光送信装置901は図1で説明したように出射端18から分布角度を拡大した光Bを出射する。光Bは光ファイバ85の一端86に入射光として入射し、光ファイバ85のコアを伝搬して他端87から出射する。
The
入射光として光ファイバ85に入射した光Bは図1の光送信装置901で説明した光ファイバと同様に光ファイバ85を伝搬するため、光送信装置908は光ファイバ85が短く且つ屈曲を生じても他端87のNFPの偏りを緩和できる。
The light B that has entered the
従って、光送信装置908は図1の光送信装置901の効果と同様の効果を得ることができ、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
Therefore, the
なお、前記角度拡大手段からの光の分布角度は、前記光ファイバの限界角度より0°以上30°以下の範囲で大きくすることが好ましい。 In addition, it is preferable that the light distribution angle from the angle enlarging means is larger than the limit angle of the optical fiber in the range of 0 ° to 30 °.
光Bのかく乱を促進するため、角度拡大手段12からの光Bの分布角度は0°以上に、さらに好ましくはD2°以上に設定する。 In order to promote disturbance of the light B, the distribution angle of the light B from the angle expanding means 12 is set to 0 ° or more, more preferably D2 ° or more.
図9に光ファイバ85のコア85aとクラッド85bとの界面において光が全反射する条件を説明する図を示す。図9において図1及び図8で用いた符号と同じ符号は同じ構成又は同じ光である。91は光ファイバ85を伝搬する任意の光の光路である。コア85aの屈折率をn1、クラッド85bの屈折率をn2とすれば、光ファイバ85の前記界面において光が全反射するためには、数1で定義される限界角度θcより小さな角度θ1で前記界面に入射する必要がある。
従って、光ファイバ85における光の伝送損失を低減するため、角度拡大手段12からの光Bの分布角度を30°以下とすることが好ましい。
Therefore, in order to reduce the transmission loss of light in the
さらに、光ファイバ85における光の伝送損失をより低減するため、光ファイバ85内における全ての光の角度θ1を限界角度θcより小さくするように、角度拡大手段12からの光Bの分布角度をE2°以下とすることがより好ましい。
Furthermore, in order to further reduce the transmission loss of light in the
また、入射光Aの光量が大きく一定の伝送損失を許容する場合は、前記角度拡大手段からの光の分布角度は、前記光ファイバの前記一端に入射し、前記光ファイバを50mm伝搬する前記入射光の光量が前記光ファイバの一端に入射する前記入射光の光量の10%以上90%以下となる角度の範囲に定めてもよい。 When the amount of incident light A is large and allows a constant transmission loss, the distribution angle of light from the angle expanding means is incident on the one end of the optical fiber and propagates through the optical fiber by 50 mm. You may determine in the range of the angle from which the light quantity of incident light becomes 10% or more and 90% or less of the light quantity of the said incident light which injects into the end of the said optical fiber.
すなわち、角度拡大手段12からの光Bの分布角度は、一端86から他端87までの長さが50mmの光ファイバ85において、光ファイバ85の他端87から出射する光の光量が光ファイバ85の一端86に入射する光Bの光量の10%以上90%以下となるように定めることが好ましく、α2%以上β2%以下となるように定めることがさらに好ましい。
That is, the distribution angle of the light B from the angle expanding means 12 is such that the light quantity of light emitted from the
(実施の形態3)
本発明に係る他の実施形態は、発光素子と、前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凹面状であるマルチモード型の光ファイバと、を備える光送信装置である。
(Embodiment 3)
In another embodiment of the present invention, a light emitting element and a surface of one end where light from the light emitting element is incident as incident light have a concave shape that refracts light from the light emitting element so as to expand a distribution angle. An optical transmission device comprising a multimode type optical fiber.
本発明に係る他の実施形態である光送信装置910の概念図を図10に示す。図10は光ファイバ85の中心軸85cを含む面での切断面の図である。光送信装置910は発光素子11及び光ファイバ85から構成される。図10において、図1及び図8で用いた符号と同じ符号は同じ構成、同じ光を示している。
FIG. 10 shows a conceptual diagram of an
光送信装置910の構成は図1の光送信装置901の構成と同じであるが、光ファイバ85の一端86の面は凹面状に加工されている。発光素子11からの光Aは一端86からコア85aに入射する際、分布角度が拡大される。分布角度が拡大した光Aが入射光として光ファイバ85を伝搬するため、光送信装置910は図1の光送信装置901で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
The configuration of the
従って、光送信装置910は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
Therefore, the
(実施の形態4)
本発明に係る他の実施形態は、発光素子と、前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凸面状であるマルチモード型の光ファイバと、を備える光送信装置である。
(Embodiment 4)
In another embodiment according to the present invention, a light emitting element and a surface of one end where the light from the light emitting element is incident as incident light have a convex shape that refracts the light from the light emitting element so as to expand a distribution angle. An optical transmission device comprising a multimode type optical fiber.
本発明に係る他の実施形態である光送信装置911の概念図を図11に示す。図11は光ファイバ85の中心軸85cを含む面での切断面の図である。光送信装置911は発光素子11及び光ファイバ85から構成される。図10において、図1、図8及び図10で用いた符号と同じ符号は同じ構成、同じ光を示している。
FIG. 11 shows a conceptual diagram of an
光送信装置911の構成は図1の光送信装置901の構成と同じであるが、光ファイバ85の一端86の面は凸面状に加工されている。発光素子11からの光Aは一端86からコア85aに入射後、一点に収束し、分布角度が拡大するように拡散する。分布角度が拡大した光Aが入射光として光ファイバ85を伝搬するため、光送信装置911は図1の光送信装置901で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
The configuration of the
従って、光送信装置911は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
Therefore, even if the
(シミュレーション結果1)
光Aの光ファイバ85の一端86における入射位置及び分布角度と光ファイバ85の他端87におけるNFPとの依存性をシミュレーション結果を示して本発明に係る光送信装置を更に詳細に説明する。
(Simulation result 1)
The dependence of the incident position and distribution angle of the light A at the one
シミュレーションを行う光送信装置は図8の光送信装置908である。光送信装置908の光ファイバ85の他端87に受光素子160を接続した図を図12に示す。図12において図1及び図8で用いた符号と同じ符号は同じ構成、同じ光を示している。
The optical transmitter that performs the simulation is the
シミュレーション条件は以下の通りである。光ファイバ85はコアの直径が0.24cm、コアを覆うクラッドの表面までの直径が0.25cmであり、一端86から他端87までの光路長は1cmである。光ファイバ85に屈曲状態を与えるために、光ファイバ85は一端86から他端87まで半径5mmの円に沿うように一様に屈曲させる。
The simulation conditions are as follows. The
なお、光ファイバ85の中心軸方向をZ方向とし、一端86から他端87へ光が伝搬する方向をZの正方向とする。さらに、光ファイバ85のZ方向に垂直な断面(以下、「光ファイバのZ方向に垂直な断面」を「光ファイバ断面」と略記する。)において、前記半径5mmの円の半径方向をX方向とし、前記円の中心方向をXの正方向とする。さらに、前記光ファイバ断面においてX方向及びZ方向と垂直な方向をY方向とし、図12の奥側から手前方向をYの正方向と定義する。
The central axis direction of the
シミュレーションを行う一端86に入射する光Bの光軸の位置を図13に示す。図13において図1、図8及び図12で用いた符号と同じ符号は同じ構成であり、同じ機能である。図13においてZ方向は図面手前から奥側の方向が正である。
FIG. 13 shows the position of the optical axis of the light B incident on the one
B−0、B−1、B−2、B−3、B−4はそれぞれ一端86に入射する光Bの光軸位置である。光ファイバ85の中心軸と一端86の面との交点を原点(0,0)とすれば、光軸位置B−0は座標(0,0)、光軸位置B−1は座標(0.1,0)、光軸位置B−2は座標(0,0.1)、光軸位置B−3は座標(−0.1,0)、光軸位置B−4は座標(0,−0.1)である。なお、座標の単位はmmである。
B-0, B-1, B-2, B-3, and B-4 are optical axis positions of the light B incident on one
光送信装置908でシミュレーションを行うシミュレーション条件の一覧を表1に示す。なお、条件No.の欄に*が付されているシミュレーション条件は比較例を示す。
例えば、条件No.8は、角度拡大手段12で光Aの分布角度を1.7倍に拡大した光Bを一端86の面の座標(0,−0.1)の位置から光ファイバ85に入射するシミュレーション条件であることを意味する。
For example, condition no. 8 is a simulation condition in which the light B obtained by enlarging the distribution angle of the light A by 1.7 times by the
表1に示すシミュレーション条件でシミュレーションした光ファイバ85の他端87におけるNFPの結果を図14から図21に示す。図14から図21においてNFPの光強度を色相で表示しており、光強度は茶色から白色へ強くなることを示している。
The results of NFP at the
図14は条件No.1でシミュレーションした結果である。光ファイバ85の屈曲のため光BはXの負方向へ偏り、他端87のNFPはXの負方向の光強度が強くなっている。
FIG. 1 is a result of simulation. Due to the bending of the
図15は条件No.2でシミュレーションした結果である。光ファイバ85の屈曲のため伝搬する光BはXの負方向へ拡散して、他端87におけるNFPの偏りは緩和されている。
FIG. 2 is a result of simulation. The light B propagating due to the bending of the
図16は条件No.3でシミュレーションした結果である。光ファイバ85の屈曲のため伝搬する光BはさらにXの負方向へ偏り、他端87のNFPはXの負方向に大きく偏っている。
FIG. 3 is a result of simulation. The light B propagating due to the bending of the
図17は条件No.4でシミュレーションした結果である。図15で説明した理由と同様に、他端87のNFPはXの負方向の光強度が強くなっている。なお、光BがYの負の位置からの入射のため、他端87のNFPもYの負方向の光強度が強くなっている。
FIG. 4 is a result of simulation. Similarly to the reason described with reference to FIG. 15, the NFP at the
図18から図21は光Bの分布角度を拡大した条件No.5から条件No.8でシミュレーションした結果である。光Bの入射位置の等しい図14と図18と、図15と図19と、図16と図20と及び図17と図21とを比較すれば、光Bを拡大した条件は、光Bはコア85a内で全反射の回数が増加するため、他端87の中心付近及びXの正方向にも光が分布しており、NFPの偏りを緩和している。
18 to 21 show the condition No. 1 in which the distribution angle of the light B is enlarged. No. 5 to Condition No. 8 shows the result of simulation. 14 and 18, FIG. 15, FIG. 19, FIG. 16 and FIG. 20, and FIG. 17 and FIG. 21, where the incident position of the light B is equal, Since the number of total reflections increases in the
(シミュレーション結果2)
次に、表1に示すシミュレーション条件において、受光素子が受光できる光量についてのシミュレーション結果を示す。
(Simulation result 2)
Next, the simulation result about the light quantity which a light receiving element can receive on the simulation conditions shown in Table 1 is shown.
受光素子160は直径0.1cmの円の受光面161を有するフォトダイオード(PD)としてシミュレーションしている。発光素子11と光ファイバ85との関係と同様に、受光素子11と光ファイバ85とはアライメントされても光ファイバ85の中心軸と受光素子160の受光面161の中心位置とは異なる場合がある。
The
シミュレーションを行う光ファイバ85の出力端87と受光素子160の受光面161との相対位置を表した図を図22と図23に示す。図22は光ファイバ85と受光素子160との組み立て誤差がない場合の図であり、受光素子160の受光面161の中心は他端87の面の原点にある。図23は光ファイバ85と受光素子160との組み立て誤差がある場合の図であり、受光素子160の受光面161の中心は他端87の面の座標(0.05,0)にある。なお、座標単位はmmである。
FIGS. 22 and 23 show the relative positions of the
図22の場合において、受光素子160が受光できる光量について条件No.1から条件No.8のシミュレーションを行った結果を表2に示す。表2において、光ファイバ85に入射する入射光Aの光量と受光素子160が受光できる光量と比率を減衰量として示しており、単位はdBである。
条件No.1〜条件No.4のシミュレーション結果より、光Bの分布角度が光Aの分布角度と等しい場合、光Bの光軸位置で前記減衰量は大きく異なる。光軸位置B−3から光Bが入射した場合の前記減衰量は最も大きくなり−43.14dBとなる。すなわち、前記減衰量は図14から図17で説明したように光ファイバ85の屈曲の影響を大きく受ける。
Condition No. 1 to condition no. From the simulation result of No. 4, when the distribution angle of the light B is equal to the distribution angle of the light A, the amount of attenuation differs greatly depending on the optical axis position of the light B. When the light B is incident from the optical axis position B-3, the attenuation amount is the largest and becomes −43.14 dB. That is, the attenuation amount is greatly affected by the bending of the
次に、条件No.1と条件No.5、条件No.2と条件No.6及び条件No.4と条件No.8を比較すれば、光ファイバ85と受光素子160との相対位置が図22の場合において、光Bの分布角度を拡大した条件の前記減衰量は光Bの分布角度が光Aの分布角度と等しい条件の前記減衰量と同等であり、光Bの分布角度を拡大しても受光素子160が受光する光への影響は少ない。
Next, condition no. 1 and condition no. 5, Condition No. 2 and condition no. 6 and condition no. 4 and condition no. 8, in the case where the relative position between the
一方、条件No.7の前記減衰量は条件No.3の前記減衰量より改善されており、光Bの分布角度を拡大したことで、受光素子160は受光光量が増加して安定して光通信ができる。
On the other hand, Condition No. 7 is the same as the condition No. 7. 3, and the distribution angle of the light B is expanded, so that the
図23の場合において、受光素子160が受光できる光量について条件No.1から条件No.8のシミュレーションを行った結果を表3に示す。図22の場合と同様に減衰量で評価している。
表2及び表3の条件No.1から条件No.4のシミュレーション結果を比較すれば、いずれの光軸位置からの光Bの前記減衰量は大きくなっている。特に、光軸位置B−3から光Bが入射した場合の前記減衰量は−131.92dBと大きくなっている。 Condition No. in Table 2 and Table 3 1 to condition no. If the simulation results of 4 are compared, the attenuation amount of the light B from any optical axis position is large. In particular, the attenuation amount when the light B is incident from the optical axis position B-3 is as large as −131.92 dB.
この結果は、光Bの分布角度が光Aの分布角度と等しい場合、前記減衰量は、発光素子11、光ファイバ85及び受光素子160の組み立て誤差ならびに光ファイバ85の屈曲の影響を大きく受け、受光素子160は受光できる光量が少なくなることを示している。すなわち、モジュール間において安定してデータを伝送することができなくなる。
As a result, when the distribution angle of the light B is equal to the distribution angle of the light A, the attenuation amount is greatly affected by the assembly error of the
次に、表3の条件No.1と条件No.5、条件No.2と条件No.6、条件No.3と条件No.7及び条件No.4と条件No.8を比較すれば、光ファイバ85と受光素子160との相対位置が図23の場合において、光Bの分布角度を拡大した条件の前記減衰量は光Bの分布角度が光Aの分布角度と等しい条件の前記減衰量より改善されている。特に、条件No.7の前記減衰量は条件No.3の前記減衰量より大幅に改善されている。
Next, Condition No. 1 and condition no. 5, Condition No. 2 and condition no. 6, Condition No. 3 and condition no. 7 and condition no. 4 and condition no. 8, in the case where the relative position between the
従って、光Bの分布角度を拡大して光ファイバに入射することで、発光素子11、光ファイバ85及び受光素子160の組み立て誤差の影響を少なくでき、光ファイバの屈曲状態の影響も低減することができるため、光送信装置908は、光路長が短く屈曲状態が変動する光ファイバであっても、光ファイバと受光素子との相対位置に関わらず安定してデータ伝送ができる。
Therefore, by expanding the distribution angle of the light B and entering the optical fiber, the influence of the assembly error of the
本発明の光送信装置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。 The optical transmitter of the present invention can be used as a lighting device or a laser marking device.
901、908、910、911 光送信装置
11 発光素子
12 角度拡大手段
15 入射端
18 出射端
20 直線
21 光源
22 光軸
24 平面
25 光強度分布
27 最大光強度点
28 最大光強度の1/2の光強度点
29 光強度点28の平面24上における点
30 筐体
31 凹型レンズ
41 凸型レンズ
51 凹型反射鏡
55 反射鏡
61 凸型反射鏡
71 管型導波路
73 反射面
85 光ファイバ
85a コア
85b クラッド
85c 中心軸
86 一端
87 他端
160 受光素子
161 受光面
γ 角
A、B 光
θ1 入射する角度
901, 908, 910, 911
Claims (11)
入射端に入射する前記発光素子からの光の分布角度を拡大して出射端から出射する角度拡大手段と、
を備える光送信装置。 A light emitting element;
An angle enlarging means for enlarging a distribution angle of light from the light emitting element incident on the incident end and emitting from the exit end;
An optical transmission device comprising:
前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凹面状であるマルチモード型の光ファイバと、
を備える光送信装置。 A light emitting element;
A multi-mode optical fiber having a concave surface that refracts light from the light emitting element so that a surface of one end that receives light from the light emitting element as incident light is enlarged;
An optical transmission device comprising:
前記発光素子からの光を入射光として入射する一端の面が、分布角度を拡大するように前記発光素子からの光を屈折する凸面状であるマルチモード型の光ファイバと、
を備える光送信装置。
A light emitting element;
A multi-mode optical fiber having a convex surface that refracts light from the light emitting element so that a surface of one end that receives light from the light emitting element as incident light expands a distribution angle;
An optical transmission device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005285687A JP2007094211A (en) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | Optical transmitting system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005285687A JP2007094211A (en) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | Optical transmitting system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007094211A true JP2007094211A (en) | 2007-04-12 |
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ID=37979974
Family Applications (1)
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JP2005285687A Pending JP2007094211A (en) | 2005-09-29 | 2005-09-29 | Optical transmitting system |
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2005
- 2005-09-29 JP JP2005285687A patent/JP2007094211A/en active Pending
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