JP2011197018A - 光学素子モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる開口数の光ファイバに共通して使用可能な互換性のある双方向光通信用の光学素子モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の光学素子モジュールは、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の光ファイバに適用される光学素子モジュールにおいて、第1の光ファイバの光入射側側部を支持する入射側支持部と、光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、第2の光ファイバの光出射側側部を支持する出射側支持部と、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材と、を有し、前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の光学素子モジュールは、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の光ファイバに適用される光学素子モジュールにおいて、第1の光ファイバの光入射側側部を支持する入射側支持部と、光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、第2の光ファイバの光出射側側部を支持する出射側支持部と、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材と、を有し、前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、光通信分野で用いられる光学素子モジュールに関するものであり、光コネクタに好適に用いられる。
近年、ルータ,サーバ,ストレージ等の情報機器で扱われる情報量の飛躍的な増大に伴い、電気伝送限界が顕在化し、これらの情報機器の装置間(機器間配線)に、光伝送へのニーズが高まってきた。また、コンピュータ等の情報機器の高ビットレート化や液晶テレビの高画質化等のために、CPUとメモリなどのLSI同士を光ファイバや光導波路によって接続するボード内光接続(機器内配線)も有望視されてきている。この光伝送による高速伝送化や大容量伝送化で、配線数の大幅な低減、機器の小型化や設計の自由度の飛躍的な増大が期待できる。一方、光伝送を用いる場合、LSI等で用いられる電気信号を光信号に変換し、光ファイバアレイや光導波路に伝搬させている。また、双方向光通信用の光接続に光コネクタが広く用いられている。
従来技術として、特許文献1では、双方向光通信用の光学的接続を行うための光コネクタ110が提案されている。図12は、特許文献1に示す光コネクタの一例である。光送信用光ファイバ(図示省略)及び光受信用光ファイバ(図示省略)をガイドするための一対のスリーブ102と、それぞれの光ファイバは、各導光部材131,141を介して受光側FOT(Fiber Optic Transceiver)103及び発光側FOT104とにそれぞれ光学的に接続される。
上記の様な構成の内、光送信用光ファイバを導光してきた光信号を受光側FOT103に集光またはコリメートするための導光部材131の開口数は、光送信用光ファイバの開口数以上とし、一方、発光側FOT104から発光した光信号を光受信用光ファイバに導光させる様、集光またはコリメートするための導光部材141の開口数は、光受信用光ファイバの開口数以下として、各導光部材の開口数を各光ファイバの開口数に合わせた設計にし、大きな光損出を抑えている。
特許文献1の様な光コネクタでは、低コストである汎用の光ファイバを用いているが、近年、より直径が細く屈曲性の良い細径光ファイバを用いる光コネクタが出てきている。
この細径光ファイバは、機器内配線に有効ではあるが、汎用の光ファイバよりも開口数が大きく、出射光の広がりが大きいため、汎用の光ファイバ用に設計された導光部材では、光損失が大きくなるという問題があった。そのため細径光ファイバに合うように、汎用の光ファイバと異なる設計がなされた専用の導光部材が必要であった。
この細径光ファイバは、機器内配線に有効ではあるが、汎用の光ファイバよりも開口数が大きく、出射光の広がりが大きいため、汎用の光ファイバ用に設計された導光部材では、光損失が大きくなるという問題があった。そのため細径光ファイバに合うように、汎用の光ファイバと異なる設計がなされた専用の導光部材が必要であった。
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたもので、異なる開口数の光ファイバに共通して使用可能な互換性のある双方向光通信用の光学素子モジュールを提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の光学素子モジュールは、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の光ファイバに適用される光学素子モジュールにおいて、第1の光ファイバの光入射側側部を支持する入射側支持部と、光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、第2の光ファイバの光出射側側部を支持する出射側支持部と、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材と、を有し、前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴としている。
これによれば、光学素子モジュール外に設けられた半導体発光素子などからの入射光は、第2の開口数を有する入射側光学部材で集光されると共に、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の範囲にある第1の光ファイバに、光損失少なく光伝送可能となる。一方、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の範囲にある第2の光ファイバから出射した出射光は、第1の開口数を有する出射側光学部材で集光またはコリメーションすると共に、光学素子モジュール外に、光損失少なく光伝送可能となる。
また、本発明の光学素子モジュールは、前記第1の光ファイバの前記光入射側端面と前記入射側光学部材との間の光学距離である第1の光学距離を、前記入射側光学部材からの前記入射光が前記第1の光ファイバの前記光入射側端面に集光するよう規定する第1の光学距離規定部と、前記第2の光ファイバの前記光出射側端面と前記出射側光学部材との間の光学距離である第2の光学距離を、前記第2の光ファイバの前記光出射側端面からの前記出射光が前記出射側光学部材により集光またはコリメーションするよう規定する第2の光学距離規定部と、を有し、前記第1の光学距離が、前記第2の光学距離よりも長いことを特徴としている。
これによれば、各支持部に支持される光ファイバの端面を各光学距離規定部に押し付けることにより、各光学部材の開口数に起因する、各光ファイバの端面と各光学部材との間の光学距離が、各光学距離規定部で規定されるので、最適な光学距離を保ったまま各光ファイバを各支持部に支持することが可能となる。
また、本発明の光学素子モジュールは、第1の反射体と第2の反射体とを有し、前記第1の反射体は、前記入射側支持部に支持される第1の光ファイバの前記光入射側側部と前記入射側光学部材との間に設けられており、前記入射側光学部材からの入射光の光路を変換し、前記入射光を前記第1の光ファイバの前記光入射側端面へ入射させ、前記第2の反射体は、前記出射側支持部に支持される第2の光ファイバの前記光出射側側部と前記出射側光学部材との間に設けられており、前記出射側光学部材への前記出射光の光路を変換し、前記出射光を前記出射側光学部材へ出射させることを特徴としている。
これによれば、各支持部を各光学部材の延長線上に設けることが無いので、コネクタ全体の厚み(高さ)を抑える事ができる。コネクタ全体の厚み(高さ)を最小限に抑えるには、反射体で光路を90°曲げる事が望ましい。従って、本発明は、厚みが薄い光学素子モジュールを提供できる。
また、本発明の光学素子モジュールにおいて、前記入射側支持部は、前記支持される第1の光ファイバの光軸位置を規定する第1の光軸位置規定部を有しており、前記出射側支持部は、前記支持される第2の光ファイバの光軸位置を規定する第2の光軸位置規定部を有していることを特徴としている。
これによれば、第1の光ファイバの光入射側端面の光軸位置と入射側光学部材の光軸とを、容易且つ精度良く合わせることが可能となり、また、第2の光ファイバの光出射側端面の光軸位置と出射側光学部材の光軸とを容易且つ精度良く合わせることが可能となるので、光損失を抑えた光学素子モジュールを提供できる。
また、本発明の光学素子モジュールは、入射側光学部材と、出射側光学部材と、第1の反射体と、第2の反射体と、入射側支持部と、出射側支持部と、第1の光学距離規定部と、第2光学距離規定部とが、同一部材であることを特徴としている。
これによれば、射出成形等で全ての部位を一体に作製する事ができ、部品点数を少なくできるばかりでなく、各部位の位置精度が向上し、しいては、光軸精度が良く光損失を小さくすることができる。
また、本発明の光学素子モジュールは、前記第1の光ファイバが複数本の光ファイバからなり、前記入射側支持部および前記入射側光学部材が前記複数本の第1の光ファイバのそれぞれに対応して設けられており、前記第2の光ファイバが複数本の光ファイバからなり、前記出射側支持部および前記出射側光学部材が前記複数本の第2の光ファイバのそれぞれに対応して設けられていることを特徴としている。
これによれば、複数本の光ファイバが、前記入射側支持部ないし前記出射側支持部にそれぞれ支持された光学素子モジュールを実現できる。
また、本発明の光学素子モジュールは、前記複数本の光ファイバの開口数が、実質的にすべて同一であることを特徴としている。
これによれば、それぞれの光軸位置規定部などを実質的に同じ設計とすることができ、より確実に光損失を抑えた光学素子モジュールを実現できる。
また、本発明の光学素子モジュールは、光伝送装置に好適に用いることができる。これによれば、開口数の異なる色々な光ファイバに対応できる光学素子モジュールを光伝送装置に用いることが可能となる。
上記課題を解決するために、本発明の光学素子モジュールは、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の光ファイバに適用される光学素子モジュールにおいて、開口数が前記第1の開口数以下で前記第2の開口数以上である第1の光ファイバと、前記光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、開口数が前記第1の開口数以下で前記第2の開口数以上である第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材とを有し、前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴としている。
これによれば、光学素子モジュール外に設けられた半導体発光素子などからの入射光は、第2の開口数を有する入射側光学部材で集光されると共に、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の範囲にある第1の光ファイバに、光損失少なく光伝送可能となる。一方、開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上の範囲にある第2の光ファイバから出射した出射光は、第1の開口数を有する出射側光学部材で集光またはコリメーションすると共に、光学素子モジュール外に、光損失少なく光伝送可能となる。
本発明の光学素子モジュールは、異なる開口数の光ファイバに共通して使用可能な互換性のある双方向光通信用の光学素子モジュールを提供できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の光学素子モジュールを光伝送装置に適用した一例を示す模式図である。図2は、本実施形態の光学素子モジュールの斜視図である。図3は、図1のL部の斜視図であり、本実施形態の光学素子モジュールを光伝送装置の機器内配線に適用した模式図である。図4は、本実施形態の光学素子モジュールの平面図である。また、図5は、図4に示すV−V線の断面図であり、図6は、図4に示すVI−VI線の断面図である。なお、図5の入射光94の光路及び図6の出射光95の光路については、光束全体の外形を示したものである。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の光学素子モジュールを光伝送装置に適用した一例を示す模式図である。図2は、本実施形態の光学素子モジュールの斜視図である。図3は、図1のL部の斜視図であり、本実施形態の光学素子モジュールを光伝送装置の機器内配線に適用した模式図である。図4は、本実施形態の光学素子モジュールの平面図である。また、図5は、図4に示すV−V線の断面図であり、図6は、図4に示すVI−VI線の断面図である。なお、図5の入射光94の光路及び図6の出射光95の光路については、光束全体の外形を示したものである。
図2ないし図6に示すように、本実施形態における光学素子モジュール1は、発光素子14からの入射光を第1の光ファイバ10に光接続させる入射側光学系1Aと、第2の光ファイバ20からの出射光を受光素子15に光接続させる出射側光学系1Bとに大別される。また、光学素子モジュール1は、透光基材5の片面に、第1の光ファイバ10の光入射側側部30aを支持する入射側支持部2と、第2の光ファイバ20の光出射側側部30bを支持する出射側支持部7と、第1の反射体8及び第2の反射体18と、第1の光学距離規定部6及び第2の光学距離規定部16と、が設けられており、一方、透光基材5の反対側面に、複数の入射側光学部材3及び出射側光学部材13が設けられている。
図2に示すように、前記入射側支持部2には、その表面にV溝からなる第1の光軸位置規定部2aが複数形成されており、このV溝にそれぞれ第1の光ファイバ10の光入射側側部30aを支持することにより、第1の光ファイバ10の光軸位置を規定している。同様に、出射側支持部7にも、第2の光ファイバ20の光軸位置を規定する第2の光軸位置規定部7aが形成されている。なお、本実施形態では、第1の光軸位置規定部2a及び第2の光軸位置規定部7aにV溝を用いたが、V溝に限るものでは無く、光ファイバの先端を差し込む丸穴やMTフェルールを固定するような凹形状であっても良い。各構成部品は、ポリカーボネート(PC)やポリエーテルイミド(PEI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透光性の合成樹脂や透光性のガラスなどから作られている。
図1に示すように、光学素子モジュール外に設けられた基板23に搭載されたLEDやVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;縦型空洞表面放出レーザ或いは垂直共振器表面発光レーザ)等の発光素子14からの入射光94は、図5に示す様に、入射側光学部材3で集光される。なお、発光素子14から出射された光は、光の損失の観点から入射側光学部材3の開口数よりも小さな入射角で入射しなくてはならず、発光素子14は、入射側光学部材3の開口数よりも小さな入射角になるような配置をとることが必要である。本実施形態において、発光素子14からの入射光94は、第2の開口数(0.21)を有する入射側光学部材3で集光され、透光基材5を通り、第1の反射体8のミラー面8rで光路が曲げられる。そして、光路が曲げられた光は、第1の光学距離規定部6を通り、第1の光ファイバ10の光入射側端面30eに入射される。ここでの第1の光ファイバ10は、クラッド径80μmの細径光ファイバ30A(開口数0.29)を用いる。細径光ファイバ30Aは、コア部30cとクラッド部30dから構成されている。一方、図6に示す様に、第2の光ファイバ20の光出射側端面30fからの出射光95は、第2の光学距離規定部16を通り、第2の反射体18のミラー面18rで光路が曲げられる。そして、光路が曲げられた光は、透光基材5を通り、第1の開口数(0.29)を有する出射側光学部材13で、集光またはコリメーションされ、フォトダイオード等の受光素子15に向けて出射される。ここでの第2の光ファイバ20は、クラッド径80μmの細径光ファイバ30B(開口数0.29)を用いる。細径光ファイバ30Bは、コア部30cとクラッド部30dから構成されている。また、本実施形態における入射側光学部材3及び出射側光学部材13は凸レンズを用いているが、凸レンズを用いる以外に、プリズムを用いても良いし、それらを複数組み合わせても良い。
図5に示すように、本実施形態における光学素子モジュール1は、細径光ファイバ30Aの光入射側端面30eを第1の光学距離規定部6に押し付けて構成されている。その事によって、入射側光学部材3の開口数に起因する、光入射側端面30eと、入射側光学部材3との間の光学距離が、第1の光学距離規定部6で規定されるので、光入射側端面30eを第1の光学距離規定部6に押し付けて固定すれば、最適な光学距離を保ったまま細径光ファイバ30Aの光入射側側部30aを入射側支持部2に支持することが可能となる。同様にして、図6に示すように、出射側光学部材13の開口数に起因する、光出射側端面30fと、出射側光学部材13との間の光学距離が、第2の光学距離規定部16で規定されるので、光出射側端面30fを第2の光学距離規定部16に押し付けて固定すれば、最適な光学距離を保ったまま細径光ファイバ30Bの光出射側側部30bを出射側支持部7に支持することが可能となる。従って、第1の光学距離規定部6と第2の光学距離規定部16が設けられているので、入射側光学系の焦点距離と出射側光学系の焦点距離が違った場合であっても、所定位置に第1の光ファイバ10である細径光ファイバ30Aの光入射側側部30aと、第2の光ファイバ20である細径光ファイバ30Bの光出射側側部30bを各支持部に容易に支持できる。なお、第1の光ファイバの光入射側側部における光軸は、光損失に鑑み固定する必要があるが、光ファイバの光入射側側部を入射側支持部に支持することで光ファイバの光入射側側部における光軸を固定でき、入射側光学部材からの入射光を光損失少なく光ファイバに光伝送可能となる。同様に、第2の光ファイバの光出射側側部における光軸は、光損失に鑑み固定する必要があるが、光ファイバの光出射側側部を出射側支持部に支持することで光ファイバの光出射側側部における光軸を固定でき、出射側光学部材に出射光を光損失少なく光伝送可能となる。
また、光学素子モジュール1に、細径光ファイバの替わりに、クラッド径125μmである汎用の太径光ファイバを用いた一例の断面を図7ないし図8に示す。図7に示す光の入射経路と図8に示す出射経路は、細径光ファイバを用いた場合と同様である。しかし、汎用の太径光ファイバ40Aを用いたので、太径光ファイバ40Aの光入射側端面40eに、光が入射可能とされるよう太径光ファイバ40Aの光軸の位置を合わせるために、細径光ファイバ30A用の第1の光軸位置規定部2aを備えた入射側支持部2の替わりに、太径光ファイバ40Aのクラッド径に適合するようなV溝形状に設計された第1の光軸位置規定部12aを備えた入射側支持部12を用いる。同様に、図8に示すように、太径光ファイバ40Bの光出射側端面40fからの光が出射側光学部材13に集光またはコリメーション可能とされるよう太径光ファイバ40Bの光軸の位置を合わせるために、細径光ファイバ30B用の第2の光軸位置規定部7aを備えた出射側支持部7の替わりに、太径光ファイバ40Bのクラッド径に適合するようなV溝形状に設計された第2の光軸位置規定部17aを備えた出射側支持部17を用いる。上述したように、光ファイバの径に最適な入射側支持部または出射側支持部を使いわけることで、最適位置に光ファイバの光軸を合わせることが可能となる。なお、太径光ファイバ40Aは、光入射側側部40aとコア部40cとクラッド部40dなどから構成されており、太径光ファイバ40Bは、光出射側側部40bとコア部40cとクラッド部40dなどから構成されている。また、近年、細径光ファイバでも、細径光ファイバの外周に干渉層、保護層などを設けて、外径を125umとしているものも開発されているが、この光ファイバを使えば、光軸位置規定部を太径光ファイバ(外径125μm)と共通で使用できる。
また、光学素子モジュール1の入射側支持部と出射側支持部とを、第1の反射体及び第2の反射体を用いないで、入射側光学部材と出射側光学部材の各延長線上に設けた場合の一例の断面を図9に示す。図9(a)は、入射側支持部の断面を示していて、図5と比較して、第1の反射体が設けられていないので、発光素子からの光94は、第2の開口数(0.21)を有する入射側光学部材3で集光され、光路を曲げられることなく、透光基材5と第1の光学距離規定部6を通り、第1の光ファイバ10に入射される。入射側光学部材3が設けられた透光基材5と、第1の光学距離規定部6と、入射側支持部2は、図示しない筐体に固定されている。ここでの第1の光ファイバ10は、クラッド径80μmの細径光ファイバ30Aを用いている。一方、図9(b)は、出射側支持部の断面を示していて、図6と比較して、第2の反射体が設けられていないので、第2の光ファイバ20からの出射光95は、光路を曲げられることなく、第2の光学距離規定部16と透光基材5を通り、第1の開口数(0.29)を有する出射側光学部材13で、集光またはコリメーションされ、受光素子に向けて出射される。出射側光学部材13が設けられた透光基材5と、第2の光学距離規定部16と、出射側支持部7は、図示しない筐体に固定されている。ここでの第2の光ファイバ20も同様に、クラッド径80μmの細径光ファイバ30Bを用いている。図9(a)には、入射側光学部材3の開口数に起因する、光入射側端面30eと入射側光学部材3との間の光学距離である第1の光学距離K1が、示されている。同様にして、図9(b)には、出射側光学部材13の開口数に起因する、光出射側端面30fと出射側光学部材13との間の光学距離である第2の光学距離K2が、示されている。それぞれの光学部材の開口数に起因して、第1の光学距離K1が、第2の光学距離K2よりも長くなっている。また、第1の光学距離K1と第2の光学距離K2の関係は、図5ないし図6の様に反射体が設けられていて光路が曲げられていても、同じである。また、入射側光学部材3と第1の光学距離規定部6との間の光学距離K11は、出射側光学部材13と第2の光学距離規定部16との間の光学距離K12と同じ距離になっているので、第1の光学距離K1と第2の光学距離K2の差は、第1の光学距離規定部6と第2の光学距離規定部16の厚みの差になっている。
次に、本実施形態の光学素子モジュールの入射側光学部材及び出射側光学部材の開口数と、各光ファイバとの開口数の関係について説明する。図5に示すように、本実施形態の光学素子モジュール1の入射側光学部材3の開口数を第2の開口数(0.21)とした場合、発光素子14からの入射光94は、入射側光学部材3で集光され、第2の開口数(0.21)より大きい開口数(0.29)を持つ細径光ファイバ30Aに入射し、光損失少なく光伝送が可能となる。また、図6に示すように、出射側光学部材13の開口数を、第1の開口数(0.29)とした場合、開口数が0.29の細径光ファイバ30Bから出射した出射光95は、細径光ファイバ30Bと同じ第1の開口数(0.29)を有する出射側光学部材13で集光またはコリメーションすることが可能となり、光損失少なく光伝送が可能となる。
また、本実施形態の光学素子モジュール1の入射側光学部材3及び出射側光学部材13の開口数を変えることなく、開口数が0.21である汎用の太径光ファイバ40Aに用いた場合、図7に示すように、発光素子14からの入射光94は、入射側光学部材3で集光され、入射側光学部材3の開口数である第2の開口数(0.21)と同じ開口数(0.21)を持つ太径光ファイバ40Aに入射し、光損失少なく光伝送が可能となる。また、図8に示すように、開口数が0.21の太径光ファイバ40Bから出射した出射光95は、太径光ファイバ40Bの開口数より大きい第1の開口数(0.29)を有する出射側光学部材13で集光またはコリメーションすることが可能となり、光損失少なく光伝送が可能となる。つまり、本実施形態の光学素子モジュール1によれば、第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の開口数を有する光ファイバであれば、入射側光学部材及び出射側光学部材を変更することなく、異なる開口数の光ファイバに共通して使用でき、光損失の少ない光結合が可能となる光学素子モジュール1を実現できると共に、異なる開口数の光ファイバに共通して使用可能な互換性のある双方向光通信用の光学素子モジュールを提供できる。
従来の光コネクタに用いられている光学素子モジュールの課題について、比較例1と比較例2を用いて詳細に説明する。
比較例1を示す図13は、汎用の太径光ファイバ用に設計された光学素子モジュールを、細径光ファイバ30A,30Bに適用した場合の課題を説明した図である。なお、図中の光路199,299は、光束全体の外形を示したものである。比較例1は、汎用の太径光ファイバ用に設計された光学素子モジュールなので、入射側光学部材221と出射側光学部材251の開口数は、汎用の太径光ファイバの開口数0.21と同じに設計されている。その光学素子モジュールを細径光ファイバ30Aに適用した場合、図13(a)に示すように、発光素子からの光は、開口数が0.21の入射側光学部材221で集光され、入射側光学部材221より大きい開口数(0.29)を持つ細径光ファイバ30Aに入射し、光損失少なく光伝送が可能となるが、図13(b)に示すように、細径光ファイバ30Bから出射した光299は、細径光ファイバ30Bの開口数(0.29)より小さい開口数(0.21)の出射側光学部材251で全て集光またはコリメーションすることが出来ず、光損失R11が生じてしまう。
また、比較例2を示す図14は、細径光ファイバ用に設計された光学素子モジュールを、太径光ファイバに適用した場合の課題を説明した図である。なお、図中の光399,499の光路は、光束全体の外形を示したものである。比較例2は、細径光ファイバ用に設計された光学素子モジュールなので、入射側光学部材321と出射側光学部材351の開口数は、細径光ファイバの開口数(0.29)と同じに設計されている。その光学素子モジュールを太径光ファイバ40Bに適用した場合、図14(b)に示すように、太径光ファイバ40Bから出射した光499は、太径光ファイバの開口数(0.21)より大きい開口数(0.29)の出射側光学部材351で全て集光またはコリメーションできるが、図14(a)に示すように、発光素子からの光399は、開口数が0.29の入射側光学部材321で集光されるが、入射側光学部材321より小さい開口数(0.21)を持つ太径光ファイバ40Aに全て入射することが出来ず、光損失R22が生じてしまう。
以上、本実施形態、比較例1及び比較例2における光損失の有無の関係をまとめたものを表1に示す。比較例1と比較例2の何れも、入射側光学部材及び出射側光学部材を変更することなく、異なる開口数の光ファイバを用いた場合、光損失が生じてしまう組み合わせが必ず存在する。それに対して、本発明の光学素子モジュール1は、第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の開口数を有する光ファイバであれば、入射側光学部材及び出射側光学部材を変更することなく、異なる開口数の光ファイバに共通して使用でき、光損失の少ない光結合が可能となる光学素子モジュール1を実現できる。
また、本実施形態における光学素子モジュール1は、第1の反射体8を有しており、この第1の反射体8は、入射側光学部材3と第1の光ファイバ10である細径光ファイバ30Aの光入射側側部30aとの間に設けられており、入射側光学部材からの入射光の光路を変換し、細径光ファイバ30Aへ入射させる。そのため、第1の光学距離規定部6や入射側支持部2を入射側光学部材3の延長線上に設けた図9と比較して、光学素子モジュール1の厚み(高さ)を抑える事ができる。同様の理由で、出射側に第2の反射体18を有している。光学素子モジュール1の厚み(高さ)を最小限に抑えるには、各反射体で光路を90°曲げる事が望ましい。
また、本実施形態における光学素子モジュール1は、入射側支持部2に支持される細径光ファイバ30Aの光軸位置を規定する第1の光軸位置規定部2aを有しているので、第1の光ファイバ10である細径光ファイバ30Aの光軸と入射側光学部材3の光軸とを、容易且つ精度良く合わせることが可能となる。同様の理由で、出射側支持部7に支持される細径光ファイバ30Bの光軸位置を規定する第2の光軸位置規定部7aを有している。また、本実施形態では、第1の光軸位置規定部2aは入射側支持部2に、第2の光軸位置規定部7aは出射側支持部7に形成されているが、支持部と別体で設けても良い。
また、本実施形態における光学素子モジュール1は、入射側光学部材3と、出射側光学部材13と、第1の反射体8と、第2の反射体18と、入射側支持部2と、出射側支持部7と、第1の光学距離規定部6と、第2の光学距離規定部16と、透光基材5とが、ポリカーボネート(PC)やポリエーテルイミド(PEI)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の透光性の合成樹脂で、同一部材で作製されると、射出成形等で全ての部位を一体に作製する事ができる。その事によって、別体で組み立てした場合と比較して、容易に高位置精度で各部品が配置されるため、光軸精度が良く光損失を小さくすることができる。また、部品点数を少なくできるので、光学素子モジュール1を容易に低コストで実現できる。さらに、光ファイバの外形を揃えるためのガイドが付帯していたり、MTフェルールの様な外径が決まった形で光ファイバが供給される場合は、第1の光軸位置規定部2a及び第2の光軸位置規定部7aを一体で作製する事もできる。
また、図1に示すように、本実施形態における光学素子モジュール1は、光伝送装置に好適に用いることができる。これによれば、開口数の異なる色々な光ファイバに対応できる光学素子モジュールを光伝送装置に用いることが可能となる。
[第2実施形態]
図10は、本発明の光学素子モジュール同士が対向配置された第2実施形態を説明するための図であり、図1のM部の要部の断面を示している。本発明の光学素子モジュール1を2つ用い、それらを対向配置させることによって、光ファイバ40Aと光ファイバ30Bを光結合させることが出来る。なお、第1実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。本実施形態において、機器内配線に用いる光ファイバは、細径光ファイバ30Bであり、一方、光伝送装置間(機器間配線)に用いる光ファイバは、太径光ファイバ40Aである。汎用の太径光ファイバと比較して、細径光ファイバは、直径が細く屈曲性が良いので、機器内配線に有効に用いられる。一方、細径光ファイバと比較して、汎用の太径光ファイバは、機械強度が強いので、光伝送装置間に有効に用いられる。上述したように、機器内配線と光伝送装置間にそれぞれ好適な光ファイバを使い分けた場合であっても、同一の光学素子モジュール1で対応することが可能となる。
図10は、本発明の光学素子モジュール同士が対向配置された第2実施形態を説明するための図であり、図1のM部の要部の断面を示している。本発明の光学素子モジュール1を2つ用い、それらを対向配置させることによって、光ファイバ40Aと光ファイバ30Bを光結合させることが出来る。なお、第1実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。本実施形態において、機器内配線に用いる光ファイバは、細径光ファイバ30Bであり、一方、光伝送装置間(機器間配線)に用いる光ファイバは、太径光ファイバ40Aである。汎用の太径光ファイバと比較して、細径光ファイバは、直径が細く屈曲性が良いので、機器内配線に有効に用いられる。一方、細径光ファイバと比較して、汎用の太径光ファイバは、機械強度が強いので、光伝送装置間に有効に用いられる。上述したように、機器内配線と光伝送装置間にそれぞれ好適な光ファイバを使い分けた場合であっても、同一の光学素子モジュール1で対応することが可能となる。
[第3実施形態]
図11は、第3実施形態の光学素子モジュールの拡大斜視図である。本実施形態においては、細径光ファイバ30Aと太径光ファイバ40Bを混在して設けた例である。なお、第1実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。機器内配線で、細径光ファイバ30Aと太径光ファイバ40Bを混在して使用した場合であっても、同一の光学素子モジュール1で対応することが可能となる。
図11は、第3実施形態の光学素子モジュールの拡大斜視図である。本実施形態においては、細径光ファイバ30Aと太径光ファイバ40Bを混在して設けた例である。なお、第1実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。機器内配線で、細径光ファイバ30Aと太径光ファイバ40Bを混在して使用した場合であっても、同一の光学素子モジュール1で対応することが可能となる。
1 光学素子モジュール
2、12 入射側支持部
2a、12a 第1の光軸位置規定部
3 入射側光学部材
6 第1の光学距離規定部
7、 17 出射側支持部
7a、17a 第2の光軸位置規定部
8 第1の反射体
10 第1の光ファイバ
13 出射側光学部材
16 第2の光学距離規定部
18 第2の反射体
20 第2の光ファイバ
30a、40a (光ファイバの)光入射側側部
30b、40b (光ファイバの)光出射側側部
30e、40e (光ファイバの)光入射側端面
30f、40f (光ファイバの)光出射側端面
A、B 光伝送装置
K1 第1の光学距離
K2 第2の光学距離
2、12 入射側支持部
2a、12a 第1の光軸位置規定部
3 入射側光学部材
6 第1の光学距離規定部
7、 17 出射側支持部
7a、17a 第2の光軸位置規定部
8 第1の反射体
10 第1の光ファイバ
13 出射側光学部材
16 第2の光学距離規定部
18 第2の反射体
20 第2の光ファイバ
30a、40a (光ファイバの)光入射側側部
30b、40b (光ファイバの)光出射側側部
30e、40e (光ファイバの)光入射側端面
30f、40f (光ファイバの)光出射側端面
A、B 光伝送装置
K1 第1の光学距離
K2 第2の光学距離
Claims (9)
- 開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の光ファイバに適用される光学素子モジュールにおいて、
第1の光ファイバの光入射側側部を支持する入射側支持部と、光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、
第2の光ファイバの光出射側側部を支持する出射側支持部と、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材と、を有し、
前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴とする光学素子モジュール。 - 前記第1の光ファイバの前記光入射側端面と前記入射側光学部材との間の光学距離である第1の光学距離を、前記入射側光学部材からの前記入射光が前記第1の光ファイバの前記光入射側端面に集光するよう規定する第1の光学距離規定部と、
前記第2の光ファイバの前記光出射側端面と前記出射側光学部材との間の光学距離である第2の光学距離を、前記第2の光ファイバの前記光出射側端面からの前記出射光が前記出射側光学部材により集光またはコリメーションするよう規定する第2の光学距離規定部と、を有し、
前記第1の光学距離が、前記第2の光学距離よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の光学素子モジュール。 - 前記入射側支持部に支持される第1の光ファイバの前記光入射側側部と前記入射側光学部材との間に設けられており、前記入射側光学部材からの入射光の光路を変換し、前記入射光を前記第1の光ファイバの前記光入射側端面へ入射させる第1の反射体と、
前記出射側支持部に支持される第2の光ファイバの前記光出射側側部と前記出射側光学部材との間に設けられており、前記出射側光学部材への前記出射光の光路を変換し、前記出射光を前記出射側光学部材へ出射する第2の反射体と、を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子モジュール。 - 前記入射側支持部は、前記支持される第1の光ファイバの光軸位置を規定する第1の光軸位置規定部を有しており、
前記出射側支持部は、前記支持される第2の光ファイバの光軸位置を規定する第2の光軸位置規定部を有していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の光学素子モジュール。 - 前記入射側光学部材と、前記出射側光学部材と、前記第1の反射体と、前記第2の反射体と、前記入射側支持部と、前記出射側支持部と、前記第1の光学距離規定部と、前記第2の光学距離規定部とが同一部材であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の光学素子モジュール。
- 前記第1の光ファイバが複数本の光ファイバからなり、前記入射側支持部および前記入射側光学部材が前記複数本の第1の光ファイバのそれぞれに対応して設けられており、
前記第2の光ファイバが複数本の光ファイバからなり、前記出射側支持部および前記出射側光学部材が前記複数本の第2の光ファイバのそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の光学素子モジュール。 - 前記複数本の光ファイバの開口数が、実質的にすべて同一であることを特徴とする請求項6に記載の光学素子モジュール。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の光学素子モジュールを用いたことを特徴とする光伝送装置。
- 光ファイバの開口数が第1の開口数以下で第2の開口数以上(第1の開口数は第2の開口数よりも大)の光ファイバに使用される光学素子モジュールにおいて、
開口数が前記第1の開口数以下で前記第2の開口数以上である第1の光ファイバと、前記光学素子モジュール外からの入射光を集光し、前記第1の光ファイバの光入射側端面に前記入射光を送る入射側光学部材と、
開口数が前記第1の開口数以下で前記第2の開口数以上である第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバの光出射側端面から出射される出射光を集光またはコリメーションし、光学素子モジュール外に光を出射する出射側光学部材とを有し、
前記出射側光学部材の開口数が前記第1の開口数で、前記入射側光学部材の開口数が前記第2の開口数であることを特徴とする光学素子モジュール。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2010-03-17 JP JP2010060248A patent/JP2011197018A/ja not_active Withdrawn
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