JP2014038204A - 光送受信装置、光伝送システム及びマルチコア光ファイバ - Google Patents
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【解決手段】光伝送システム1は、複数の光信号を出力する複数の発光部210を有する光出力面20a、及び光出力面20aと反対側に実装面20bを有する面発光型半導体レーザ20と、複数の発光部210と一端に形成した反射面32aを介して個別に光結合し、光出力面20aに対して階層的に配置された複数のコア20aを有するマルチコア光ファイバ3とを備え、複数のコア30は、発光部210とこれに対応するコア30とを結ぶ光路23が他のコア30を通らないように配置される。
【選択図】図1
Description
[2]複数の光信号を入力又は出力する複数の光入出力部を有する光入出力面、及び前記光入出力面と反対側に実装面を有する面型の光素子と、前記複数の光入出力部と一端に形成した反射面を介して個別に光結合し、横断面上の少なくとも1つの対称軸に対して対称かつ同心円上に配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバとを備え、前記複数のコアは、前記光入出力部とこれに対応する前記コアとを結ぶ光路が他の前記コアを通らないように前記光入出力面に対して前記対称軸を傾けて配置された光送受信装置。
[3]前記光素子は、面発光型半導体レーザである前記[1]又は[2]に記載の光送受信装置。
[4]前記光伝送路は、同心円上に複数のコアを有するマルチコア光ファイバである前記[1]に記載の光送受信装置。
請求項3に係る発明によれば、光入出力部の高密度化が他の種類の発光素子よりも可能になる。
請求項4に係る発明によれば、光伝送路として市販の光ファイバを用いることが可能になる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光伝送システムの概略の構成例を示す正面図である。図2は、図1のA方向矢視図である。図3は、面発光型半導体レーザの平面図、図4は、図3のB−B線断面図である。図5は、図1のC方向矢視図、図6は、受光素子の平面図である。
マルチコア光ファイバ3は、図2に示すように、複数のコア30a〜30g(これらを総称するときはコア30ともいう。)が面発光型半導体レーザ20の光出力面20aに対して階層的に配置されている。具体的には、マルチコア光ファイバ3は、中心軸線3a上に配置されたコア30aと、中心軸線3aに対して同心円上に等間隔に配置された複数(例えば6つ)のコア30b〜30gと、コア30a〜30gの周囲に形成され、コア30a〜30gの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド31とから構成されている。また、マルチコア光ファイバ3は、図1に示すように、中心軸線3aに対して45°に傾斜した反射面32a、32bを両端に有する。なお、図1では、3つのコア30a、30d、30gのみを図示する。
面発光型半導体レーザ20は、光信号を出力する光出力面20a、及び光出力面20aと反対側に実装面20bを有する面型の発光素子であり、例えば、図1乃至図3に示すように、n型GaAsからなる基板200と、基板200の中心に配置されたメサ部による発光部210aと、基板200の中心に対して同心円上に配置された複数(例えば6つ)のメサ部による発光部210b〜210gとを備える。また、面発光型半導体レーザ20としては、シングルモード又はマルチモードのレーザ光を出射する発光素子を用いることができる。ここで、光出力面20aは、光入出力面の一例である。発光部210は、光入出力部又は光出力部の一例である。
受光素子40は、光信号を入力する光入力面40a、及び光入力面40aと反対側に実装面40bを有する面型の受光素子であり、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。この受光素子40は、図1、図5、図6に示すように、基板400と、基板400の中心に配置された受光部410aと、基板400の中心に対して同心円上に配置された複数(例えば6つ)の受光部410b〜410gとを備える。受光部410a〜410gは、本実施の形態では、高速応答性に優れたGaAs系のPINフォトダイオードを用いる。このPINフォトダイオードは、例えば、GaAsからなる基板400上に、PIN接合されたP層、I層及びN層と、P層に接続されたp側電極411と、N層に形成されたn側電極414とを備える。光入力面40aは、光入出力面の一例である。受光部410は、光入出力部又は光入力部の一例である。
第1の実施の形態において、送信装置2の駆動回路は、面発光型半導体レーザ20の各発光部210を駆動して光信号を出力させる。面発光型半導体レーザ20の各発光部210から出力された光信号は、マルチコア光ファイバ3の他のコア30を透過せずに対応するコア30に反射面32aを介して入射する。コア30に入射した各光信号は、コア30により他端側に伝送され、反射面32bで反射した後、他のコア30を透過せずに対応する受光素子40の受光部410により受光される。光信号を受光した受光部410は、光信号の光量に応じた電気信号を増幅回路に出力する。増幅回路は、受光部410から出力された電気信号を増幅する。
第1の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(a)光信号が他のコアを透過して対応するコアに入射する構成では、他のコアとクラッド間の屈折率差により屈折や反射が発生し、これが伝送損失、結合損失となる。また、他のコアに光信号の一部が入射し、クロストーク(ノイズ)の発生原因ともなる。第1の実施の形態によれば、マルチコア光ファイバ3の対称軸3bを垂直軸3cに対して傾けることで、光信号が他のコア30を透過せずに面発光型半導体レーザ20の発光部210、及び受光素子40の受光部410とコア30とを光結合することができる。
(b)面型の発光素子及び面型の受光素子を用いることで、送信装置2及び受信装置4の低背化が可能になる。
(c)マルチコア光ファイバ3の反射面32a、32bを介してコア30と光素子が光結合しているので、プリズムやレンズ等の光学部材を省略することが可能になる。なお、必要に応じて光学部材を用いてもよい。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る送信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の光伝送システムの送信装置2は、図1の送信装置2においてマルチコア光ファイバ3の光信号の入射側の反射面32aに反射膜33が形成され、マルチコア光ファイバ3の光信号の入射側の端部、面発光型半導体レーザ20及び駆動回路が封止部材5で封止されている。本実施の形態の光伝送システムの受信装置4は、図示は省略するが、送信装置2と同様に、マルチコア光ファイバ3の光信号の出射側の反射面32bに反射膜33が形成され、マルチコア光ファイバ3の光信号の出射側の端部、受光素子40及び増幅回路が封止部材5で封止されている。
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る送信装置の構成例を示し、(a)は、正面図、(b)は、(a)のD方向矢視図、(c)は、平面図である。上記第1及び第2の実施の形態では、光伝送路としてマルチコア光ファイバを用いたが、第3の実施の形態の光伝送システムは、光導波路を用いたものであり、他は第1の実施の形態と同様である。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
第3の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(a)複数のコア130が階層的に配置された光導波路13を用いた構成において、光信号が他のコア130を透過せずに面発光型半導体レーザ20の発光部210、及び受光素子40の受光部410とコア130とを光結合することができる。
(b)面型の発光素子及び面型の受光素子を用いることで、送信装置及び受信装置の低背化が可能になる。
なお、本発明の実施の形態は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形、実施が可能である。例えば、上記各実施の形態では、光伝送路の両端の反射面を対称に設け、光伝送路の下側に光素子を配置したが、光伝送路の両端の反射面の向きを同一にし、一方の光素子を光伝送路の下側に配置し、他方の光素子を光伝送路の上側に配置してもよい。
2 送信装置
3 マルチコア光ファイバ
3a 中心軸線
3b 対称軸
3c 垂直軸
4 受信装置
5 封止部材
13 光導波路
20 面発光型半導体レーザ
20a 光出力面
20b 実装面
21 支持部材
21a 受面
22 回路基板
23 光路
30、30a〜30g コア
31 クラッド
32a、32b 反射面
33 反射膜
40 受光素子
40a 光入力面
40b 実装面
41 支持部材
41a 受面
42 回路基板
43 光路
120 面発光型半導体レーザ
120a 光出力面
120b 実装面
130、130a〜130g コア
131 クラッド
132a 反射面
200 基板
210、210a〜210g 発光部
211 下部DBR層
212 活性層
213 電流狭窄層
213a アパーチャ
214 上部DBR層
215 p側電極
215a 開口
216A、216B 配線パターン
217 電極パッド
230 n側電極
400 基板
410、410a〜410g 受光部
411 p側電極
411a 開口
412A、412B 配線パターン
413 電極パッド
414 n側電極
415A、415B 配線パターン
416 電極パッド
1210、1210a〜1210g 発光部
Claims (6)
- 複数の光信号を入力又は出力する複数の光入出力部を有する光入出力面、及び前記光入出力面と反対側に実装面を有する面型の光素子と、
前記複数の光入出力部と一端に形成した反射面を介して個別に光結合し、前記光入出力面に対して階層的に配置された複数のコアを有する光伝送路とを備え、
前記複数のコアは、前記光入出力部とこれに対応する前記コアとを結ぶ光路が他の前記コアを通らないように配置された光送受信装置。 - 複数の光信号を入力又は出力する複数の光入出力部を有する光入出力面、及び前記光入出力面と反対側に実装面を有する面型の光素子と、
前記複数の光入出力部と一端に形成した反射面を介して個別に光結合し、横断面上の少なくとも1つの対称軸に対して対称かつ同心円上に配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバとを備え、
前記複数のコアは、前記光入出力部とこれに対応する前記コアとを結ぶ光路が他の前記コアを通らないように前記光入出力面に対して前記対称軸を傾けて配置された光送受信装置。 - 前記光素子は、面発光型半導体レーザである請求項1又は2に記載の光送受信装置。
- 前記光伝送路は、同心円上に複数のコアを有するマルチコア光ファイバである請求項1に記載の光送受信装置。
- 複数の光信号を出力する複数の光出力部を有する光出力面、及び前記光出力面と反対側に実装面を有する面型の発光素子と、
複数の光信号を入力する複数の光入力部を有する光入力面、及び前記光入力面と反対側に実装面を有する面型の受光素子と、
前記複数の光出力部と一端に形成した反射面、及び前記複数の光入力部と他端に形成した反射面を介して個別に光結合し、前記光出力面及び前記光入力面に対して階層的に配置された複数のコアを有する光伝送路とを備え、
前記複数のコアは、前記光出力部及び前記光入力部とこれらに対応する前記コアとを結ぶそれぞれの光路が他の前記コアを通らないように配置された光伝送システム。 - 横断面上の少なくとも1つの対称軸に対して対称かつ同心円上に配置されて光信号を伝送する複数のコアと、
前記複数のコアの周囲に形成され、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドと、
前記対称軸と交差する軸に対して傾斜して前記光信号を反射する反射面とを備えたマルチコア光ファイバ。
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US9529167B2 (en) | 2014-05-30 | 2016-12-27 | Liseen Corporation | Optical cable module and method for manufacturing the same |
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