JP2008028631A - Optical space communication device and optical space communication unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光透過媒質で隔てられた２地点間で光通信を行う光空間通信装置と、この通信装置に用いられる光空間通信ユニットに関する。 The present invention relates to an optical space communication device that performs optical communication between two points separated by a light transmission medium, and an optical space communication unit used in the communication device.
光空間通信装置は、光透過媒質中の２地点に一対の光空間通信ユニットを互いに対向配置して、信号源から光ファイバを通じて伝送される光信号を一方のユニットから空間に向けて送出し、他方のユニットでその送出光を受け取って光ファイバに送り込み、当該光ファイバにより目的の情報処理装置に伝送する。 The optical space communication device has a pair of space optical communication units arranged opposite to each other at two points in the light transmission medium, and sends an optical signal transmitted from the signal source through the optical fiber toward the space from one unit. The other unit receives the transmitted light, sends it to the optical fiber, and transmits it to the target information processing apparatus through the optical fiber.
ここで、上記光空間通信ユニットには、光ファイバによる光導波路の端面から光透過媒質中へ送出する光信号を整形する、または、光透過媒質中から光信号を取り込んで光ファイバによる光導波路の端面に集光する光学部品として、コリメータレンズがよく用いられる（例えば非特許文献１参照）。すなわち、送信側の光空間通信ユニットにおいて、光ファイバを通じて伝送される光信号は、その光ファイバ（以下、ユニット内を光導波路と称する）の端面から放出され、コリメータレンズにより平行光へと整形されて光透過媒質へ伝送される。また、受信側の光空間通信ユニットにおいて、光透過媒質を伝播してきた光信号は、コリメータレンズにより光導波路の端面に集光され、当該光導波路からユニット外部に伝送される。 Here, the optical space communication unit shapes the optical signal transmitted from the end face of the optical waveguide by the optical fiber into the optical transmission medium, or takes the optical signal from the optical transmission medium and transmits the optical waveguide by the optical fiber. A collimator lens is often used as an optical component that collects light on the end face (see, for example, Non-Patent Document 1). That is, in the optical space communication unit on the transmission side, an optical signal transmitted through an optical fiber is emitted from the end face of the optical fiber (hereinafter, the inside of the unit is referred to as an optical waveguide), and is shaped into parallel light by a collimator lens. Transmitted to the light transmission medium. In the optical space communication unit on the receiving side, the optical signal that has propagated through the light transmission medium is condensed on the end face of the optical waveguide by the collimator lens and transmitted from the optical waveguide to the outside of the unit.
ところで、上記構成による従来の光空間通信装置では、各ユニットにおいて、光信号が光導波路から放出されるときに、光導波路のコア部の屈折率と光透過媒質の屈折率の差によって光導波路の端面において反射波が生じており、この反射波が光導波路内を逆行して伝送ロスや干渉が生じて伝送品質が劣化するという問題が指摘されている。 By the way, in the conventional optical space communication device having the above-described configuration, when an optical signal is emitted from the optical waveguide in each unit, the difference between the refractive index of the core portion of the optical waveguide and the refractive index of the light transmission medium is determined. A problem has been pointed out that a reflected wave is generated at the end face, and this reflected wave travels backward in the optical waveguide to cause transmission loss and interference, thereby degrading the transmission quality.
以上のように、従来の光空間通信装置では、光導波路の端面で光信号が反射してその反射波が逆行することにより、光信号の伝送品質が劣化していた。
そこで、本発明の目的は、光導波路内での反射波の逆行を抑え、光空間通信における伝送品質の劣化を防止することのできる光空間通信装置及び光空間通信ユニットを提供することである。
As described above, in the conventional optical space communication device, the optical signal is reflected at the end face of the optical waveguide and the reflected wave is reversed, so that the transmission quality of the optical signal is deteriorated.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical space communication device and an optical space communication unit that can suppress retrograde reflection waves in an optical waveguide and prevent deterioration of transmission quality in optical space communication.
上記目的を達成するため、本発明は、一対の光空間通信ユニットが光透過媒質を隔てて対向配置され、一方のユニットから照射される光信号を他方のユニットで受け取って光空間通信を行う光空間通信装置であって、前記ユニット各々は、光信号を伝播させる光導波路と、照射された光信号の集光及び整形を行うコリメータレンズと、前記コリメータレンズの焦点が前記光導波路の端面に位置するように前記コリメータレンズと前記光導波路を位置決めするハウジングとを具備し、前記光導波路は、前記コリメータレンズ側の端面が光導波路の光軸に対して非垂直に成形される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a pair of optical space communication units are arranged so as to face each other with a light transmission medium interposed therebetween, and an optical signal irradiated from one unit is received by the other unit to perform optical space communication. In each of the spatial communication devices, each of the units includes an optical waveguide that propagates an optical signal, a collimator lens that collects and shapes the irradiated optical signal, and a focal point of the collimator lens is located on an end surface of the optical waveguide. Thus, the collimator lens and a housing for positioning the optical waveguide are provided, and the end surface on the collimator lens side of the optical waveguide is formed non-perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
このようにして、光導波路の端面での反射量を低減する。
特に、上記構成による光空間通信装置及び光空間通信ユニットにおいて、光導波路は、前記コリメータレンズ側の端面が、当該端面における反射波のコア部からクラッド部への入射角が臨界角以下となる角度に成形される。
In this way, the amount of reflection at the end face of the optical waveguide is reduced.
In particular, in the optical space communication device and the optical space communication unit configured as described above, the end face on the collimator lens side of the optical waveguide is an angle at which the incident angle from the core portion to the clad portion of the reflected wave on the end surface is less than the critical angle. To be molded.
このようにして、光導波路の端面で生じる光信号の反射波を抑制する。
また、前記ユニットは、前記光導波路の前記コリメータレンズ側とは反対側の端面に一方の端面が接合されて、ハウジング外部からの光信号を前記光導波路に送る又は前記光導波路からの光信号をハウジング外部に送出する光伝送媒体をさらに備える。
In this way, the reflected wave of the optical signal generated at the end face of the optical waveguide is suppressed.
The unit has one end face bonded to the end face of the optical waveguide opposite to the collimator lens side, and sends an optical signal from the outside of the housing to the optical waveguide or receives an optical signal from the optical waveguide. An optical transmission medium to be sent out of the housing is further provided.
このようにして、ユニット内の光導波路とコリメータレンズとの位置関係を維持した状態で、外部に引き出す光伝送媒体に光導波路を接合する。
また、前記ハウジングは、前記光導波路の光軸と前記コリメータレンズの光軸とのなす角度が、前記光導波路の端面からの光信号が前記コリメータレンズによりそのレンズ光軸を中心に対称な強度分布で平行光に成形される角度となるように、前記光導波路及びコリメータレンズを位置決めする。
In this manner, the optical waveguide is bonded to the optical transmission medium drawn out to the outside while maintaining the positional relationship between the optical waveguide in the unit and the collimator lens.
In the housing, the angle formed by the optical axis of the optical waveguide and the optical axis of the collimator lens is such that the optical signal from the end face of the optical waveguide is symmetrically distributed around the lens optical axis by the collimator lens. The optical waveguide and the collimator lens are positioned so that the angle is formed into parallel light.
このようにして、光導波路の端面からの光信号がコリメータレンズによりそのレンズ光軸を中心に対称な強度分布で平行光に成形されるようにし、伝送光の強度分布の偏りを低減する。
また、前記ユニットが前記光信号の送信及び受信を選択的に行うことで、ユニット間の双方向通信を可能とする。
In this way, the optical signal from the end face of the optical waveguide is shaped into parallel light with a symmetrical intensity distribution around the lens optical axis by the collimator lens, thereby reducing the bias of the intensity distribution of the transmitted light.
In addition, the unit selectively transmits and receives the optical signal, thereby enabling bidirectional communication between the units.
このようにして、前記ユニットの有効利用を図る。 In this way, the unit is effectively used.
本発明では、光導波路の端面における反射波の逆行を抑制することができるため、光信号の伝送品質の劣化を防止することができる。したがって、本発明によれば、光空間通信における伝送品質の劣化を防止することのできる光空間通信装置及び光空間通信ユニットを提供することができる。 In the present invention, it is possible to suppress the retrograde of the reflected wave at the end face of the optical waveguide, so that it is possible to prevent the deterioration of the transmission quality of the optical signal. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical space communication device and an optical space communication unit that can prevent deterioration in transmission quality in optical space communication.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光空間通信装置の概略構成を示す断面図である。図１に示す光空間通信装置は、一対の光空間通信ユニットＵ１，Ｕ２を備え、互いに対向して光軸が一致するように配置されて、一方が送信側、他方が受信側として用いられる。送信側の光空間通信ユニットＵ１は、光ファイバＦ１によって伝送される光信号を取り込んで平行光に整形し、光透過媒質中に送出する。受信側の光空間通信ユニットＵ２は、光透過媒質中を介して送信側からの光信号を取り込み、光ファイバＦ２に集光して伝送させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical space communication apparatus according to the first embodiment of the present invention. The optical space communication apparatus shown in FIG. 1 includes a pair of space optical communication units U1 and U2, which are arranged so as to face each other and have the same optical axis, and one is used as a transmission side and the other is used as a reception side. The optical space communication unit U1 on the transmission side takes in the optical signal transmitted by the optical fiber F1, shapes it into parallel light, and sends it out into the light transmission medium. The optical space communication unit U2 on the reception side takes in the optical signal from the transmission side through the light transmission medium, condenses it on the optical fiber F2, and transmits it.
上記送信側の光空間通信ユニットＵ１は、一方の端面が開放された筒状のハウジングＵ１１を備える。このハウジングＵ１１の開放面側内部には、コリメータレンズＵ１２が装着される。また、ハウジングＵ１１の他方面側には、筒状のコネクタＵ１３を外部から内部へ挿通するための貫通孔が形成されている。このコネクタＵ１３は、筒内に光ファイバＦ１の端部が挿入され（以下、ここではコネクタＵ１３の筒内に挿入された光ファイバＦ１の端部を光導波路Ｕ１４と表記して区別する）、上記ハウジングＵ１１の貫通孔に圧入される。これにより、光導波路Ｕ１４は、その先端がハウジング内部に位置した状態でハウジングＵ１１に固着される。 The transmission-side optical space communication unit U1 includes a cylindrical housing U11 having one end face opened. A collimator lens U12 is mounted inside the open side of the housing U11. Further, a through hole for inserting the cylindrical connector U13 from the outside to the inside is formed on the other surface side of the housing U11. In the connector U13, the end of the optical fiber F1 is inserted into the cylinder (hereinafter, the end of the optical fiber F1 inserted in the cylinder of the connector U13 is identified as an optical waveguide U14). It is press-fitted into the through hole of the housing U11. As a result, the optical waveguide U14 is fixed to the housing U11 with its tip positioned inside the housing.
上記ハウジングＵ１１は、上記光導波路Ｕ１４が固着された状態で、上記コリメータレンズＵ１２をその焦点が光導波路Ｕ１４のコア端面に位置するように調整する機能を有する。この調整により、ハウジング内で光導波路Ｕ１４のコア端部から照射される光信号は、コリメータレンズＵ１２で平行光に成形されて光透過媒質中に送出される。 The housing U11 has a function of adjusting the collimator lens U12 so that the focal point thereof is located on the core end surface of the optical waveguide U14 in a state where the optical waveguide U14 is fixed. By this adjustment, the optical signal irradiated from the core end of the optical waveguide U14 in the housing is formed into parallel light by the collimator lens U12 and sent out into the light transmission medium.
上記受信側の光空間通信ユニットＵ２は、送信側のユニットＵ１と同構成であり、一方の端面が開放された筒状のハウジングＵ２１を備える。このハウジングＵ２１の開放面側内部にはコリメータレンズＵ２２が装着され、他方面側には筒状のコネクタＵ２３を外部から内部へ挿通するための貫通孔が形成されている。このコネクタＵ２３は、筒内に光ファイバＦ２の端部が挿入され（以下、コネクタＵ２３の筒内に挿入された光ファイバＦ２の端部を光導波路Ｕ２４と表記して区別する）、上記ハウジングＵ２１の貫通孔に圧入される。これにより、光導波路Ｕ２４は、その先端がハウジング内部に位置した状態でハウジングＵ２１に固着される。 The optical space communication unit U2 on the reception side has the same configuration as the unit U1 on the transmission side, and includes a cylindrical housing U21 having one end face opened. A collimator lens U22 is mounted inside the open side of the housing U21, and a through-hole for inserting the cylindrical connector U23 from the outside to the inside is formed on the other side. In the connector U23, the end of the optical fiber F2 is inserted into the cylinder (hereinafter, the end of the optical fiber F2 inserted in the cylinder of the connector U23 is identified as an optical waveguide U24), and the housing U21 It is press-fitted into the through hole. As a result, the optical waveguide U24 is fixed to the housing U21 with its tip positioned inside the housing.
上記ハウジングＵ２１は、上記光導波路Ｕ２４が固着された状態で、上記コリメータレンズＵ２２をその焦点が光導波路Ｕ２４のコア端面に位置するように調整する機能を有する。この調整により、ハウジング内でコリメータレンズＵ２２に入射された光信号は、光導波路Ｕ２４の端部に集光され、光導波路Ｕ２４内に入射されて光ファイバＦ２へ伝送される。 The housing U21 has a function of adjusting the collimator lens U22 so that its focal point is located on the core end surface of the optical waveguide U24 in a state where the optical waveguide U24 is fixed. By this adjustment, the optical signal incident on the collimator lens U22 in the housing is collected at the end of the optical waveguide U24, is incident on the optical waveguide U24, and is transmitted to the optical fiber F2.
上記構成において、光空間通信ユニットＵ１，Ｕ２の光導波路Ｕ１４，Ｕ２４は、そのハウジング内先端面が光軸に対して非垂直に成形される。このように成形すれば、伝送される光信号が光導波路端面で反射される光量が低減され、これによって伝送ロスを低減することが可能となる。 In the above configuration, the optical waveguides U14 and U24 of the optical space communication units U1 and U2 are formed such that the front end surfaces in the housing are non-perpendicular to the optical axis. By shaping in this way, the amount of light that is transmitted by the transmitted optical signal is reduced at the end face of the optical waveguide, thereby making it possible to reduce transmission loss.
より効果的には、上記光導波路Ｕ１４（Ｕ２４についても同様）における先端の光軸に対する角度を、その端面における反射波のコア部Ｕ１４１からクラッド部Ｕ１４２への入射角が臨界角以下となるように成形するとよい。このとき、光導波路Ｕ１４１のコア部を伝播する光信号の光路は図２に示すようになり、反射波の戻りを飛躍的に低減することができる。 More effectively, the angle of the optical waveguide U14 (same for U24) with respect to the optical axis at the tip is set so that the incident angle of the reflected wave from the core U141 to the clad U142 at the end face is less than the critical angle. It is good to mold. At this time, the optical path of the optical signal propagating through the core portion of the optical waveguide U141 is as shown in FIG. 2, and the return of the reflected wave can be drastically reduced.
図３は、上記実施形態の構成において、光導波路Ｕ１４の端面からコリメータレンズＵ１２へ照射される光信号の光路を示す断面図である。すなわち、光導波路Ｕ１４の端面から照射された光信号は、コリメータレンズＵ１２によって平行光に整形されて、光透過媒質中に出射される。このとき、光導波路Ｕ１４の端面から照射される光信号は、回折により光導波路Ｕ１４及びコリメータレンズＵ１２の光軸に対して非対称となる。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical path of an optical signal irradiated from the end face of the optical waveguide U14 to the collimator lens U12 in the configuration of the above embodiment. That is, the optical signal irradiated from the end face of the optical waveguide U14 is shaped into parallel light by the collimator lens U12 and is emitted into the light transmission medium. At this time, the optical signal irradiated from the end face of the optical waveguide U14 becomes asymmetric with respect to the optical axes of the optical waveguide U14 and the collimator lens U12 due to diffraction.
平行光化され、送信側の光空間通信ユニットＵ１から出射された光信号は、光透過媒質を介し、受信側の光空間通信ユニットＵ２に入射される。この光空間通信ユニットＵ２に入射された光信号は、コリメータレンズＵ２２により、その焦点に配置される光導波路Ｕ２４のコア端面に集光され、当該導波路Ｕ２４を経て光ファイバＦ２内送出される。 The optical signal that has been collimated and emitted from the optical space communication unit U1 on the transmission side is incident on the optical space communication unit U2 on the reception side via the light transmission medium. The optical signal incident on the optical space communication unit U2 is collected by the collimator lens U22 on the core end face of the optical waveguide U24 disposed at the focal point, and is transmitted through the waveguide U24 into the optical fiber F2.
以上のように、上記第１の実施形態の構成によれば、光空間通信ユニットＵ１，Ｕ２において、光導波路Ｕ１４，Ｕ２４のハウジング内端面を光軸に対して非垂直に傾けて光信号の反射量を低減させ、その効果を高めるために、その端面の光軸に対する角度を、端面における反射波のコア部からクラッド部への入射角が臨界角以下となるように成形するようにしている。これにより、光導波路Ｕ１４の端面における反射波がコア部からクラッド部に漏出するため、反射波を飛躍的に減衰させることができ、光空間通信における光信号の伝送品質の劣化を防ぐことができる。
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光空間通信装置に用いられるユニット構成を示す断面図である。尚、図４において、図３と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, in the optical space communication units U1 and U2, the inner end surfaces of the housings of the optical waveguides U14 and U24 are tilted non-perpendicular to the optical axis to reflect optical signals. In order to reduce the amount and enhance the effect, the angle of the end face with respect to the optical axis is shaped so that the incident angle of the reflected wave from the core part to the clad part at the end face is less than the critical angle. Thereby, since the reflected wave at the end face of the optical waveguide U14 leaks from the core part to the cladding part, the reflected wave can be drastically attenuated, and the deterioration of the transmission quality of the optical signal in the optical space communication can be prevented. .
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a unit configuration used in the optical space communication apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here.
本実施形態の光空間通信ユニットＵ１では、第１の実施形態における光導波路Ｕ１４の先端部に相当する第１の光導波路Ｕ１４ａを単独部材として用意する。この第１の光導波路Ｕ１４ａは、コリメータレンズＵ１２に対向する側の端面が光軸に対して非垂直な形状で、端面反射波のコア部からクラッド部への入射角が臨界角以下となるように成形される。そして、予め、ハウジングＵ１１にコリメータレンズＵ１２の焦点が端面のコア部に位置するように固定される。 In the optical space communication unit U1 of the present embodiment, the first optical waveguide U14a corresponding to the tip of the optical waveguide U14 in the first embodiment is prepared as a single member. In the first optical waveguide U14a, the end surface facing the collimator lens U12 has a shape that is non-perpendicular to the optical axis, and the incident angle of the end surface reflected wave from the core portion to the cladding portion is less than the critical angle. To be molded. And it fixes beforehand so that the focus of the collimator lens U12 may be located in the core part of an end surface to the housing U11.
ハウジングＵ１１の開口面と反対側の面には、コネクタ挿入孔が形成されており、光ファイバＦ１の端部（この部分を第２の光導波路Ｕ１４ｂとする）に取り付けられたコネクタＵ１３をそのコネクタ挿入孔に圧入することで、第２の光導波路Ｕ１４ｂの端部を第１の光導波路Ｕ１４ａの端部に接合することができるようになされている。 A connector insertion hole is formed on the surface opposite to the opening surface of the housing U11, and the connector U13 attached to the end of the optical fiber F1 (this portion is referred to as a second optical waveguide U14b) is connected to the connector U13. By press-fitting into the insertion hole, the end of the second optical waveguide U14b can be joined to the end of the first optical waveguide U14a.
上記構成において、光ファイバＦ１によって伝送される光信号は、光ファイバ端部の第２の光導波路Ｕ１４ｂからユニット内の第１の光導波路Ｕ１４ａに受け渡され、この第１の光導波路Ｕ１４ａのコリメータレンズＵ１２と対向した端面からコリメータレンズＵ１２へ照射される。このとき、第１の光導波路Ｕ１４ａの端面での反射波は、コア部からクラッド部への入射角が臨界角以下となっているため、第１の光導波路Ｕ１４ａ及び第２の光導波路Ｕ１４ｂのコア部からクラッド部へ漏出して減衰する。コリメータレンズＵ１２へ照射された光信号は、コリメータレンズＵ１２により平行光へと整形され、光透過媒質中に出射される。この場合も、第１の実施形態と同様に、第１の光導波路の端面から照射される光信号は、回折が生じて第１の光導波路Ｕ１４ａの光軸に対して非対称となる。 In the above configuration, the optical signal transmitted through the optical fiber F1 is transferred from the second optical waveguide U14b at the end of the optical fiber to the first optical waveguide U14a in the unit, and the collimator of the first optical waveguide U14a. The collimator lens U12 is irradiated from the end face facing the lens U12. At this time, the reflected wave at the end face of the first optical waveguide U14a has an incident angle from the core portion to the cladding portion that is equal to or smaller than the critical angle, and thus the first optical waveguide U14a and the second optical waveguide U14b It leaks from the core part to the cladding part and attenuates. The optical signal irradiated to the collimator lens U12 is shaped into parallel light by the collimator lens U12 and is emitted into the light transmission medium. Also in this case, similarly to the first embodiment, the optical signal irradiated from the end face of the first optical waveguide is diffracted and becomes asymmetric with respect to the optical axis of the first optical waveguide U14a.
上記構成のユニットを受信側として用いる場合（すなわち第１の実施形態のＵ２）、光透過媒質を透過した光信号は、コリメータレンズにて第１の光導波路の端面に集光され、その内部を伝送される。その後、第１の光導波路の端面から第２の光導波路（光ファイバ）の端面へと受け渡され、光ファイバＦ２に送出される。 When the unit configured as described above is used as the receiving side (that is, U2 in the first embodiment), the optical signal transmitted through the light transmission medium is condensed on the end face of the first optical waveguide by the collimator lens, Is transmitted. After that, it is delivered from the end face of the first optical waveguide to the end face of the second optical waveguide (optical fiber) and sent out to the optical fiber F2.
以上のように、上記第２の実施形態の構成では、通常の端面を有する光ファイバＦ１をハウジングＵ１１に接続させるときでも、光軸に対して非垂直の端面を有する第１の光導波路Ｕ１４ａが予めハウジングＵ１１に取り付けられているので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、コネクタＵ１３によって第１の光導波路Ｕ１４ａと第２の光導波路Ｕ１４ｂの端面間を接合させればよく、予め第１の光導波路Ｕ１４ａとコリメータレンズＵ１２とを位置決めしてハウジングＵ１１に固定することが可能となり、第１の実施形態のようなレンズの位置調整が不要となる。また、光ファイバＦ１の着脱に伴う光信号の伝送品質の劣化も防ぐことができる。
（第３の実施形態）
図５は、本発明に係る第３の実施形態に用いられる光空間通信装置のユニット構成を示す断面図である。尚、図５において、図４と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。
As described above, in the configuration of the second embodiment, even when the optical fiber F1 having a normal end face is connected to the housing U11, the first optical waveguide U14a having a non-perpendicular end face with respect to the optical axis is provided. Since it is attached to the housing U11 in advance, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In this case, the end faces of the first optical waveguide U14a and the second optical waveguide U14b may be joined by the connector U13, and the first optical waveguide U14a and the collimator lens U12 are positioned and fixed in advance to the housing U11. Therefore, it is not necessary to adjust the position of the lens as in the first embodiment. Further, it is possible to prevent the deterioration of the transmission quality of the optical signal accompanying the attachment / detachment of the optical fiber F1.
(Third embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing a unit configuration of an optical space communication apparatus used in the third embodiment according to the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted here.
本実施形態の光空間通信ユニットＵ１では、第２の実施形態における第１及び第２の光導波路Ｕ１４ａ，Ｕ１４ｂの取付けを、光導波路Ｕ１４ａ，Ｕ１４ｂの光軸とコリメータレンズＵ１２の光軸とのなす角度が、第１の光導波路Ｕ１４ａの端面から出射される光信号がレンズ光軸に対して対称となる強度分布で平行光へと整形される角度となるようにしている。 In the optical space communication unit U1 of this embodiment, the first and second optical waveguides U14a and U14b in the second embodiment are attached by the optical axis of the optical waveguides U14a and U14b and the optical axis of the collimator lens U12. The angle is set so that the optical signal emitted from the end face of the first optical waveguide U14a is shaped into parallel light with an intensity distribution that is symmetric with respect to the lens optical axis.
上記角度を満たすよう、ハウジングＵ１１に孔を開け、その孔に光導波路Ｕ１４ａを予め組み込む。上記ハウジングＵ１１に光ファイバＦ１の端部（第２の光導波路Ｕ１４ｂ）を接合することにより、光ファイバＦ１によって伝送される光信号は光導波路Ｕ１４ａへ受け渡され、コリメータレンズＵ１２に向けて照射される。 A hole is formed in the housing U11 so as to satisfy the above angle, and the optical waveguide U14a is incorporated in the hole in advance. By joining the end of the optical fiber F1 (second optical waveguide U14b) to the housing U11, the optical signal transmitted by the optical fiber F1 is transferred to the optical waveguide U14a and irradiated toward the collimator lens U12. The
より具体的には、光導波路Ｕ１４ａ，Ｕ１４ｂの光軸とコリメータレンズＵ１２の光軸とのなす角度は、光導波路Ｕ１４ａの端面からの光信号が、コリメータレンズＵ１２により、レンズ光軸に対して対称となる強度分布で平行光へと整形されるときの、光導波路Ｕ１４ａの端面から出射された光信号の屈折角度（１１度程度）と端面の傾斜角度θ１（θ１は８度程度）との差であり、３度程度が望ましい。 More specifically, the angle formed by the optical axes of the optical waveguides U14a and U14b and the optical axis of the collimator lens U12 is such that the optical signal from the end face of the optical waveguide U14a is symmetric with respect to the lens optical axis by the collimator lens U12. The refraction angle (about 11 degrees) of the optical signal emitted from the end face of the optical waveguide U14a and the inclination angle θ 1 of the end face (θ 1 is about 8 degrees) when the light is shaped into parallel light with the following intensity distribution The difference is about 3 degrees.
以上のように、上記第３の実施形態の構成では、光導波路Ｕ１４ａの端面のその光軸に対する角度が、光導波路Ｕ１４ａの端面における反射波のコア部からクラッド部への入射角が臨界角以下となることを満たし、また、光導波路Ｕ１４ａの端面からの光信号がコリメータレンズＵ１２によりレンズ光軸に対して対称となる強度分布で平行光へと整形される。 As described above, in the configuration of the third embodiment, the angle of the end surface of the optical waveguide U14a with respect to the optical axis is such that the incident angle of the reflected wave from the core portion to the cladding portion on the end surface of the optical waveguide U14a is less than the critical angle. The optical signal from the end face of the optical waveguide U14a is shaped into parallel light by the collimator lens U12 with an intensity distribution that is symmetric with respect to the lens optical axis.
したがって、光導波路Ｕ１４ａの端面における反射波が光ファイバＦ１及び光導波路Ｕ１４ａのコア部からクラッド部に漏出するため、反射波は減衰され、光空間通信の通信品質の劣化を防ぐことができ、また、第１及び第２の実施形態と比較し、光導波路Ｕ１４ａからの照射光をコリメータレンズＵ１２の中心に集光することができるため、色収差等の悪影響を回避することが可能である。
（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１の実施形態では、光空間通信ユニットＵ１から光空間通信ユニットＵ２へ光信号が伝送される単方向通信系装置の例について説明したが、両ユニットの構造は同一であるため、本発明は双方向通信系装置としても実施可能である。
Accordingly, since the reflected wave at the end face of the optical waveguide U14a leaks out from the core portion of the optical fiber F1 and the optical waveguide U14a to the cladding part, the reflected wave is attenuated, and deterioration of the communication quality of the optical space communication can be prevented. Compared with the first and second embodiments, since the irradiation light from the optical waveguide U14a can be condensed at the center of the collimator lens U12, adverse effects such as chromatic aberration can be avoided.
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the first embodiment described above, an example of a unidirectional communication system device in which an optical signal is transmitted from the optical space communication unit U1 to the optical space communication unit U2, but the structures of both units are the same, The present invention can also be implemented as a bidirectional communication system device.
その他、装置の構成や、各構成要素の種類や構成等についてもこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, the configuration of the apparatus, the type and configuration of each component, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
Ｆ１，Ｆ２…光ファイバ、Ｕ１，Ｕ２…光空間通信ユニット、Ｕ１１，Ｕ２１…ハウジング、Ｕ１２，Ｕ２２…コリメータレンズ、Ｕ１３，Ｕ２３…コネクタ、Ｕ１４，Ｕ１４ａ，Ｕ１４ｂ，Ｕ２４…光導波路。 F1, F2 ... optical fiber, U1, U2 ... optical space communication unit, U11, U21 ... housing, U12, U22 ... collimator lens, U13, U23 ... connector, U14, U14a, U14b, U24 ... optical waveguide.
Claims (10)
前記ユニット各々は、
光信号を伝播させる光導波路と、
照射された光信号の集光及び整形を行うコリメータレンズと、
前記コリメータレンズの焦点が前記光導波路の端面に位置するように前記コリメータレンズと前記光導波路を位置決めするハウジングと
を具備し、
前記光導波路は、前記コリメータレンズ側の端面が光導波路の光軸に対して非垂直に成形されていることを特徴とする光空間通信装置。 A pair of optical space communication units is disposed opposite to each other with a light transmission medium interposed therebetween, and is an optical space communication device that performs optical space communication by receiving an optical signal emitted from one unit by the other unit,
Each of the units is
An optical waveguide for propagating optical signals;
A collimator lens that collects and shapes the irradiated optical signal;
The collimator lens and a housing for positioning the optical waveguide so that a focal point of the collimator lens is located on an end surface of the optical waveguide;
The optical waveguide is characterized in that the end face on the collimator lens side is shaped non-perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
光信号を伝播させる光導波路と、
照射された光信号の集光及び整形を行うコリメータレンズと、
前記コリメータレンズの焦点が前記光導波路の端面に位置するように前記コリメータレンズと前記光導波路を位置決めするハウジングと
を具備し、
前記光導波路は、前記コリメータレンズ側の端面が光導波路の光軸に対して非垂直に成形されていることを特徴とする光空間通信ユニット。 A pair of optical space communication units are arranged opposite to each other across a light transmission medium, and are used in an optical space communication device that receives an optical signal emitted from one unit and performs optical space communication by the other unit,
An optical waveguide for propagating optical signals;
A collimator lens that collects and shapes the irradiated optical signal;
The collimator lens and a housing for positioning the optical waveguide so that a focal point of the collimator lens is located on an end surface of the optical waveguide;
The optical space communication unit, wherein the end face on the collimator lens side is shaped non-perpendicular to the optical axis of the optical waveguide.
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