JP4158307B2 - 光伝送モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテーパ構造を有する、新規な光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いる光通信等において、その通信端末においては受光素子を光ファイバに結合させる必要がある。例えば図１３のように、通信端末において光伝送路９１を媒質９２中に有し、受光素子９３を組み合わせた光伝送モジュール９００に光ファイバ９０を接続することが一般的である。即ち、光ファイバ９０により送信された光信号が光伝送路９１を通り、媒質９２中に一旦放射されたのち、ミラー９４により方向を変えられて受光素子９３の受光面９３１に到達する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光通信に用いられる光導波路や光ファイバなどの光伝送路において、閉じ込め構造のない空間への放射端においては、放射光は一般的に広がる。例えば図１３において、媒質９２中に放射された光信号は広がるので、ミラー９４と受光素子９３との距離が長くなるほど受光素子９３の受光面９３１の面積を大きくする必要がある。即ち、この放射光を受光素子などに結合させるためには、放射光の広がりが受光素子等の受光面よりも小さくなるよう、近距離にそれら受光素子等を配置しなければならない。
【０００４】
しかしながら、放射角度の大きなマルチモード光伝送路を使用する場合においては、受光素子を極めて近傍に配置するか、レンズ等を組み合わせる必要があった（例えば特開平９−２３０１５２号公報）。即ち、マルチモード伝送路においては最大伝播角が大きい。開口数をＮ_A'と置くと、真空中での放射角度は２arcsinＮ_A'となる。受光素子をマルチモード光伝送路終端の極めて近傍に配置することは作業性が悪く且つ極めて高い精度が要求される。レンズを使用する場合は個々のレンズが高価であり、且つレンズ配置に高い精度が要求され、光伝送モジュールのコストが高くなる。また、レンズを使用する場合は、レンズの配設のための領域を確保する必要があり、モジュールが大型化するという問題もあった。
【０００５】
さて、図１４のように、光伝送路９９０が、テーパ部９０２を有するならば、放射光の広がりＷを小さくすることが可能である。この様なテーパ部を有する光伝送路の形成方法としては特開平３−１２６１２号公報、特開平４−３４５０５公報のような技術も知られているが、これらはテーパ構造を有しているものの、その形状を精確に制御することは開示されていない。事実、これらの技術では、図１４に示すような、円柱状の細径直管部９０１から円錐台状のテーパ部９０２を通して拡大された径を有する円柱状の太径直管部９０３を形成することは開示されていない。
【０００６】
一方、光ファイバからの照射光により、光硬化性樹脂中に光伝送路（又は光導波路）を自己形成させることについては知られている（S. J. Frisken, Opt. Lett., 18, 1035 (1993)）。しかしこれに関連する報告はほとんどなく、本発明者らの特許出願（特開平１１−３２６６６０号公報他）まで、光通信における光伝送モジュール等においての進展は余りなかった。
【０００７】
よって本発明の目的は、テーパ構造を有する光伝送路を用いた、レンズ等の光学部品を要しない光伝送モジュールを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため請求項１に記載の発明によれば、屈折率ｎ₁のコアとコアを覆う屈折率ｎ₂（ｎ₁＞ｎ₂）のクラッドから成る開口数Ｎ_A＝(ｎ₁ ²−ｎ₂ ²)^1/2の光伝送路と、該光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子とを有する光伝送モジュールにおいて、光伝送路の出射端から受光面までの平均屈折率をｎ_s、該光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとしたとき、受光素子の受光面の径ａが次の不等式（１−１）を満たし、且つ光伝送路の一部が光の進行方向とともに幅が徐々に広くなるテーパ構造を有し、テーパ構造を有する光伝送路のコアが、光の進行方向に対して略円錐台面のテーパ部と、それに続く略円柱状の直路部とから成り、テーパ部の円錐台面と中心線の成す角αが、次の式（２）を満たすことを特徴とする。
【数７】

【数８】

【０００９】
ここで、光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子を有するとは、次の２通りの場合を含めた意味とする。第１には、光伝送路のコアの中心線を伝播する光信号が、コアの中心線とコアと屈折率の異なる外部との境界面との交点である出射端から、受光素子に到達するまでに通過する距離がｂである場合とする。また、第２には、光伝送路のコアを横切るようミラーが設けられた場合、光伝送路のコアの中心線を伝播する光信号が、コアの中心線とミラーとの境界面との交点を出射端とし、その出射端から受光素子に到達するまでに通過する距離がｂである場合とする。
【００１０】
また、受光素子の受光面の径がａであり、光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとするとは、光伝送路の出射端における光伝送路のコア径をｔ_bとし、それが直径ｔ_bの円であれば、受光素子の受光面が直径ａの円を包含する面であることを意味する。光伝送路の出射端における光伝送路のコアの形状が円以外の場合は、それを包含する直径ｔ_bの円として、同様に考える。
【００１２】
ここで略円錐台面とは、その面と中心線の成す角がほぼ一定であれば良い。また、略円柱状とは、その面と中心線の成す角がほぼ０であれば良い。成す角がほぼ０とは例えば0.2度未満であれば良い。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の光伝送モジュールにおいて、テーパ部の開始部分でのコア径をｔ_aとして、テーパ部の長さＬが、次の式（３）を満たすことを特徴とする。
【数９】

【００１４】
ここでテーパ部の長さＬとは、請求項１に記載の発明において説明した通り、その面と中心線の成す角がほぼ一定である略円錐台面の、中心線の長さ言う。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、屈折率ｎ₁のコアとコアを覆う屈折率ｎ₂（ｎ₁＞ｎ₂）のクラッドから成る開口数Ｎ_A＝(ｎ₁ ²−ｎ₂ ²)^1/2の光伝送路と、該光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子とを有する光伝送モジュールにおいて、該光伝送モジュールに接続される前段の別の光伝送路の開口数をＮ_fAとしたとき、Ｎ_fA＜Ｎ_Aであり、光伝送路の出射端から受光面までの平均屈折率をｎ_s、該光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとしたとき、受光素子の受光面の径ａが次の不等式（４−１）を満たし、且つ光伝送路の一部が光の進行方向とともに幅が徐々に広くなるテーパ構造を有することを特徴とする。
【数１０】

【００１６】
ここで、光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子を有すること、及び受光素子の受光面の径がａであり、光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとすることは、請求項１に記載の発明において説明したものと同じである。また、前段の別の光伝送路の開口数をＮ_fAとするとは、コアの屈折率ｎ_f1、クラッドの屈折率ｎ_f2のステップインデックス型光ファイバにおいては上記式（４−２）を言う。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の光伝送モジュールにおいて、テーパ構造を有する光伝送路のコアが、光の進行方向に対して略円錐台面のテーパ部と、それに続く略円柱状の直路部とから成り、テーパ部の円錐台面と中心線の成す角αが、次の式（５）を満たすことを特徴とする。
【数１１】

【００１８】
ここで略円錐台面及び略円柱状とは、請求項１に記載の発明について説明したものと同じである。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の光伝送モジュールにおいて、テーパ部の開始部分でのコア径をｔ_aとして、テーパ部の長さＬが、次の式（６）を満たすことを特徴とする。
【数１２】

【００２０】
ここでテーパ部の長さＬとは、請求項２に記載の発明において説明したものと同じである。
【００２１】
【作用及び発明の効果】
コアの屈折率ｎ₁、クラッドの屈折率ｎ₂の光伝送路と、その終端から平均屈折率ｎ_sの媒質を挟んで距離ｂの位置に径ａの受光素子を有する光伝送モジュールにおいて、該光伝送路の屈折率差による最大伝播角はarcsin(Ｎ_A/ｎ₁)、ただしＮ_A＝(ｎ₁ ²−ｎ₂ ²)^1/2である。よって、終端以降にレンズ等のない光伝送モジュールにおいては、径ｔ_bの終端から平均屈折率ｎ_sの媒質に放射された光は、コアの中心線に沿って伝播する光が終端から距離ｂ進む間に径２ｂtan(arcsin(Ｎ_A/ｎ_s))＋ｔ_bに広がる。
【００２２】
よって、受光素子の径ａが径２ｂtan(arcsin(Ｎ_A/ｎ_s))＋ｔ_bより小さいなら、テーパ部を有する光伝送路のテーパ部は、十分に制御されたものである（請求項１）。このような、レンズを用いない、光伝送路の十分に制御されたテーパ部を形成することは、その一例を後述の実施例にも記載した通り、実施可能であることが本願発明者らによって初めて証明された。即ち、光伝送路の十分に制御されたテーパ部により、レンズを用いない、全体として小型且つ部品点数の少なく、部品コスト及び製造コストの低減された光伝送モジュールを提供することができる。
【００２３】
図１及び図２を用いて、本発明の概念を示す。図１は、テーパ角αの円錐台形状の光伝送路に伝播角θで光信号が入射した場合を示している。いま、伝播角θの光信号がテーパ角αの円錐台面で反射されるとする（θ＞α＞０）。伝播角θの光信号とテーパ角αの円錐台面との成す角は明らかにθ−αであり、これにより反射された光信号は、中心線と｜θ−２α｜を成す角度で進行することとなる。
【００２４】
図２の（ａ）のような、伝播角θによる強度分布（規格化強度分布）を有する入射光について考える。伝播角θは、最大伝播角θ_c＞０により、−θ_c≦θ≦θ_cの範囲である。今、｜θ｜＞α＞０の入射光が全て、光伝送路のテーパ部（円錐台形状部分）で１回だけ反射され、｜θ｜≦αの入射光は反射されないとすると、その反射後の角度θ'と相対強度の関係は、テーパ角αと最大伝播角θ_cの大きさにより、図２の（ｂ）乃至（ｄ）のようになる。
【００２５】
即ち、α＜θ_c／３の場合は、
−θ_c≦θ＜−３αの入射光は反射されて−θ_c＋２α≦θ'＜−α、
−３α≦θ＜−αの入射光は反射されて−α≦θ'＜α、
−α≦θ≦αの入射光は反射されず、−α≦θ'≦α、
α＜θ≦３αの入射光は反射されて−α＜θ'≦α、
３α＜θ≦θ_cの入射光は反射されてα＜θ'≦θ_c−２α、
となるθ'を伝播角とする反射光となる。α＜θ_c−２α＜θ_cであるので、伝播角θ'の反射光の相対強度は図２の（ｂ）のようになる。
【００２６】
また、α＝θ_c／３の場合は、
−３α＝θ_c≦θ＜−α＝−θ_c／３の入射光は反射されて−α≦θ'＜α、−α≦θ≦α＝θ_c／３の入射光は反射されず、−α≦θ'≦α、
α＜θ≦３α＝θ_cの入射光は反射されて−α＜θ'≦α、
となるθ'を伝播角とする反射光となる。伝播角θ'の反射光の相対強度は図２の（ｃ）のようになる。
【００２７】
また、α＞θ_c／３の場合は、
−θ_c≦θ＜−αの入射光は反射されて−θ_c＋２α≦θ'＜α、
−α≦θ≦αの入射光は反射されず、−α≦θ'≦α、
α＜θ≦θ_cの入射光は反射されて−α≦θ'＜θ_c−２α、
となるθ'を伝播角とする反射光となる。ここでα＞θ_c−２αであるので、伝播角θ'の反射光の相対強度は図２の（ｄ）のようになる。
【００２８】
すると、α＞θ_c／３の場合は、α≦θ_c／３の場合と比して、テーパ部により全く反射されない、即ち伝播角が抑制されない光の範囲が広いことがわかる。このように、テーパ部のテーパ角αは、必ずしも任意の角度で良いわけではなく、光伝送路の入射部における最大伝播角θ_cによりα≦θ_c／３とすることが望ましいことがわかる。また、この時、光伝送路の入射部における最大伝播角θ_cからθ_c−２α（＞０）まで反射後の最大伝播角が減少するので、終端において最大伝播角θ_c−２αの光の媒質ｎ_sでの距離ｂでの広がりが、ａ−ｔ_b以下であることから、次の式が成り立つ。
【数１３】

【００２９】
よって、請求項１を満たすテーパ角αのテーパ構造の光伝送モジュールにより、受光素子との結合が大きくなる。
【００３０】
テーパ角αのテーパ部で、｜θ｜＞α＞０の入射光が全て、１回以上反射されるためには、テーパ部の長さＬは、最大伝播角θ_cとして少なくともｔ_a／(tanθ_c−tanα)の長さが必要である。よって請求項２を満たすテーパ部長Ｌのテーパ構造の光伝送モジュールにより、受光素子との結合が大きくなる。
【００３１】
上述の光伝送モジュールにおいて、前段までの別の光伝送路により、最大伝播角θ_cが小さく抑えられているならば、更に受光素子の径ａを小さく、テーパ角αの範囲を狭く、テーパ部の長さＬを小さくすることも可能である。例えば開口数Ｎ_fA（Ｎ_fA＜Ｎ_A）のステップインデックス型光ファイバならば、請求項１及び請求項２において、Ｎ_Aに代えてＮ_fAとすれば良い。これらにより、より適切なテーパ構造を有する光伝送モジュールとすることができる（請求項３乃至請求項５）。
【００３２】
前段までの別の光伝送路により、最大伝播角θ_cが小さく抑えられているならば、本発明のテーパ構造を有する光伝送路に伝送された最大伝播角θ_cをもとに、上述の手順で受光素子の径ａ、テーパ角α、テーパ部の長さＬの範囲を計算することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔光硬化性樹脂溶液を用いる光伝送路の製造方法〕
まず、本発明に係るテーパ構造を有する光伝送モジュールの、主要部たるテーパ構造を有する光伝送路の製造方法の一例を示す。本発明者らによる特願平１１−８５２０３に示した方法を応用してテーパ構造を有する光伝送路を形成することができる。
【００３４】
本発明者らによる特願平１１−８５２０３に示した方法の概略は以下の通りである。図３に示すように、２種の光硬化性樹脂溶液から成る混合溶液８９を透明容器７１に入れ、これに光ファイバ９０の先端部（光出射端）を浸す（図３の（ａ））。ここで、２種の光硬化性樹脂溶液から成る混合溶液８９は、光硬化後の屈折率が異なり、且つ光硬化後の屈折率の高い光硬化性樹脂溶液は、より長波長で光硬化するものとする。
【００３５】
次に、光硬化後の屈折率の高い光硬化性樹脂溶液のみが硬化する波長λ₁の光を導入し、透明容器７１中の混合溶液８９中に照射すれば、屈折率の高い樹脂が硬化し、光伝送路８１が形成される（図３の（ｂ））。光伝送路が十分形成されたのち（図３の（ｃ））、２種の光硬化性樹脂溶液のどちらもが硬化する波長λ₂の光を透明容器７１の全体に照射すれば、より屈折率の高い光伝送路８１と、より低い屈折率のクラッド部８２が形成できる。
【００３６】
この出願では直管状の光伝送路を形成することが目的であったが、こののち、本発明者らは鋭意努力を重ね、テーパ部の制御が可能であることを示した。これを図４に示す。アルゴンレーザ装置５０により波長488nmのレーザ光を集光レンズ６０を介して光ファイバ９０に照射する。この時、光ファイバ９０の出射端からの出射光の出射角は、集光レンズ６０のオフセットにより調整可能である。この、空気中への光ファイバ９０出射端からの出射光の出射角をθ₀とする。θ₀＝２arcsinＮ、ただしＮは光ファイバ９０の開口数である。こうしてθ₀を変化させて上述のような実験を行い、光伝送路に形成されるテーパ部のテーパ角α、及び光伝送路末端の径ｔ_bを調べた。ただし、単一の光硬化性樹脂溶液８０を用い、硬化によるクラッド部形成は行わなかった。結果を図５に示す。このように、θ₀（空気中）を調節することにより、テーパ部のテーパ角αは制御可能であることが証明された。
【００３７】
〔テーパ構造の設計例〕
本発明においては、テーパ部の長さＬ、出射端のコア径ｔ_b、受光素子の受光面の径ａの構造パラメータの内、設計に応じて、制限のかかるパラメータから他のパラメータの範囲を計算することができる。図６に、これらと、テーパ角αの関係を示す。
【００３８】
図７は、光伝送路の出射端と受光素子との距離ｂと、必要となるテーパ角α_{mi n}の関係図である。これは次の式においてｎ₁＝1.49、ｎ₂＝ｎ_s＝1.41、ａ−ｔ_b＝300μmとして計算したものである。
【数１４】

【００３９】
本発明を用いないテーパ角α＝０では、ｂ＝413μmと極めて小さい距離であり、レンズ等を用いるか極めて精度の高い組み立て作業が必要となる。よって、本発明により、数ミリメートルと、精度的に無理のない光伝送モジュールの製作が可能となる。
【００４０】
図８は、光伝送路の出射端と受光素子までとの距離ｂと、必要となるテーパ長Ｌ_minの関係図である。これは次の式においてｎ₁＝1.49、ｎ₂＝1.41、t_a＝100μmとし、αとして式（８）の結果を用いて計算したものである。
【数１５】

【００４１】
図９は、光伝送路の出射端と受光素子までとの距離ｂと、出射端におけるコア径ｔ_bの関係図である。これは次の式においてt_a＝100μmとし、式（８）、式（９）の結果を用いて計算したものである。
【数１６】

【００４２】
〔具体的な光伝送モジュールの例示〕
以下、具体的な光伝送モジュールの構成例を図を示しながら説明する。なお、距離ｂと言うときは、光伝送路の中心線に沿って伝播する光の通過距離を言うものとする。
【００４３】
図１０は、本発明の具体的な第１の実施例に係る光伝送モジュール１００の構成を示す断面図である。本発明者らが開発した方法により形成される、テーパ構造を有する光伝送路１０を媒質２０１中に有し、光伝送路１０の出射端から距離ｂの位置に受光素子３０を有する。光伝送路１０は屈折率ｎ₁のコア部１１とそれを取り巻く屈折率ｎ₂のクラッド部１２からなる。また、光伝送路１０はテーパ部１０１と直管部１０２からなる。テーパ部１０１の長さはＬ、テーパ角はα、径はｔ_aからｔ_bに広がる。光信号は光ファイバ９０から光伝送路１０のテーパ部１０１に導かれ、テーパ部１０１の円錐台面での反射により伝播角の範囲が小さくなる。こうして、最大伝播角が小さくなった光信号が直管部１０２を通過して屈折率ｎ_sの媒質２０１に導かれる。こうして、出射端での径ｔ_bから、距離ｂ進む間に広がるよりも大きい径ａの受光面３０１を有する受光素子３０に、全ての光信号が到達することとなる。
【００４４】
図１１は、本発明の具体的な第２の実施例に係る光伝送モジュール２００の構成を示す断面図である。本発明者らが開発した方法により形成される、テーパ構造を有する光伝送路１０を媒質２０２（空気）中に有し、光伝送路１０の出射端から距離ｂ₁の位置にミラー４０を有し、ミラー４０から距離ｂ₂の位置に受光素子３０を有する。尚、ｂ₁＋ｂ₂＝ｂと置く。光伝送路１０は屈折率ｎ₁のコア部１１とそれを取り巻く屈折率ｎ₂のクラッド部１２からなる。また、光伝送路１０はテーパ部１０１と直管部１０２からなる。テーパ部１０１の長さはＬ、テーパ角はα、径はｔ_aからｔ_bに広がる。光信号は光ファイバ９０から光伝送路１０のテーパ部１０１に導かれ、テーパ部１０１の円錐台面での反射により伝播角の範囲が小さくなる。こうして、最大伝播角が小さくなった光信号が直管部１０２を通過して屈折率ｎ_sの媒質２０２に導かれる。こうして、出射端での径ｔ_bから、ミラー４０を介して距離ｂ進む間に広がるよりも大きい径ａの受光面３０１を有する受光素子３０に、全ての光信号が到達することとなる。
【００４５】
図１２は、本発明の具体的な第３の実施例に係る光伝送モジュール３００の構成を示す断面図である。本発明者らが開発した方法により形成される、テーパ構造を有する光伝送路１０を媒質２０３中に有し、光伝送路１０を横切るようミラー４１及び４２が設けられている。ミラー４１はハーフミラー又は波長選択性ミラーであり、ミラー４２は全反射ミラーである。ミラー４１及び４２からそれぞれ距離ｂの位置に、受光素子３１及び３２を有する。光伝送路１０は屈折率ｎ₁のコア部１１とそれを取り巻く屈折率ｎ₂のクラッド部１２からなる。また、光伝送路１０はテーパ部１０１と直管部１０２からなる。テーパ部１０１の長さはＬ、テーパ角はα、径はｔ_aからｔ_bに広がる。光信号は光ファイバ９０から光伝送路１０のテーパ部１０１に導かれ、テーパ部１０１の円錐台面での反射により伝播角の範囲が小さくなる。こうして、最大伝播角が小さくなった光信号が直管部１０２に導かれ、ミラー４１で反射された成分が屈折率ｎ_sの媒質２０３に導かれる。こうして、ミラー４１でのコア径ｔ_bから、距離ｂ進む間に広がるよりも大きい径ａの受光面３１１を有する受光素子３１に、全ての光信号が到達することとなる。これは、ミラー４２で反射された成分が受光面３２１を有する受光素子３２に導かれる場合も同様である。図３のように、波長選択性ミラーと受光素子、又はハーフミラーと波長選択性受光素子の組み合わせにより、複数波長の光信号のそれぞれに対して独立に光受信する光伝送モジュールを形成することができる。
【００４６】
以上のように、本発明により、レンズ等を使用しない、部品点数の低減された、部品コスト及び組立コストの抑制された光伝送モジュールを形成することができる。
【００４７】
テーパ構造を精度良く制御する方法として１種又は複数の光硬化性樹脂溶液に光ファイバから光を入射して自己形成により光伝送路を形成する方法を例示したが、本発明のテーパ部を有する光伝送路の製造方法はこれに限定されない。任意の製造方法により形成されたテーパ部を有する光伝送路について、本発明は適用される。
【００４８】
また、本明細書には、１種又は複数の光硬化性樹脂溶液に光ファイバから光を入射して自己形成により光伝送路を形成する方法において、光ファイバからの光の出射角の分布を調整することにより、制御されたテーパ部を有する光伝送路の形成方法の発明が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るテーパ構造における光の反射を示す図。
【図２】本発明に係るテーパ構造の光伝送路に入射した光の角度θと規格化相対強度の図（ａ）、及びテーパ角αと出射角及び相対強度を示した図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）。
【図３】２種の光硬化性樹脂溶液の混合溶液による光伝送路の自己形成方法を示した概念図。
【図４】本発明に係るテーパ構造を有する光伝送路の形成方法の一例を示す概略図。
【図５】テーパ構造を有する光伝送路の形成データ。
【図６】計算例における光伝送路のテーパ構造を示す図。
【図７】光伝送路の出射端と受光素子との距離ｂと、必要となるテーパ角α_minの関係図。
【図８】光伝送路の出射端と受光素子との距離ｂと、必要となるテーパ長Ｌ_minの関係図。
【図９】光伝送路の出射端と受光素子との距離ｂと、最大伝送路径ｔ_bminの関係図。
【図１０】本発明の具体的な第１の実施例に係る光伝送モジュールの構成を示す断面図。
【図１１】本発明の具体的な第２の実施例に係る光伝送モジュールの構成を示す断面図。
【図１２】本発明の具体的な第３の実施例に係る光伝送モジュールの構成を示す断面図。
【図１３】従来の、テーパ構造を有しない光伝送路９１を用いた光伝送モジュール９００の構造を示した断面図。
【図１４】従来の、精度良く形成されていないテーパ構造を有する光伝送路９９０を示す概略図。
【符号の説明】
１００、２００、３００、９００ 光伝送モジュール
１０、９１ 光伝送路
１０１ テーパ部
１０２ 直管部
１１ コア部
１２ クラッド部
２０１、２０３、９２ 媒質
２０２ 媒質（空気）
３０、３１、３２、９３ 受光素子
３０１、３１１、３２１、９３１ 受光面
４０、９４ ミラー
４１ ハーフミラー
４２ 全反射ミラー
５０ レーザ装置
６０ 集光レンズ
７０ ケース
７１ 透明容器
８０ 光硬化樹脂溶液
８９ ２種の光硬化樹脂溶液からなる混合溶液
８１ 高屈折率の硬化した樹脂
８２ 低屈折率の硬化した混合樹脂
９０ 光ファイバ
９９０ テーパを有する光伝送路
９０１ 細径直管部
９０２ テーパ部
９０３ 太径直管部
Ｗ 放射ビームの広がり

Claims (5)

1. 屈折率ｎ₁のコアとコアを覆う屈折率ｎ₂（ｎ₁＞ｎ₂）のクラッドから成る開口数Ｎ_A＝(ｎ₁ ²−ｎ₂ ²)^1/2の光伝送路と、該光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子とを有する光伝送モジュールにおいて、
   前記光伝送路の出射端から受光面までの平均屈折率をｎ_s、該光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとしたとき、前記受光素子の受光面の径ａが次の不等式（１−１）を満たし、且つ光伝送路の一部が光の進行方向とともに幅が徐々に広くなるテーパ構造を有し、
   前記テーパ構造を有する光伝送路の前記コアが、光の進行方向に対して略円錐台面のテーパ部と、それに続く略円柱状の直路部とから成り、前記テーパ部の円錐台面と中心線の成す角αが、次の式（２）を満たすことを特徴とする光伝送モジュール。
   

   

   
2. 前記テーパ部の開始部分でのコア径をｔ_aとして、前記テーパ部の長さＬが、次の式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
   

   
3. 屈折率ｎ₁のコアとコアを覆う屈折率ｎ₂（ｎ₁＞ｎ₂）のクラッドから成る開口数Ｎ_A＝(ｎ₁ ²−ｎ₂ ²)^1/2の光伝送路と、該光伝送路の出射端から距離ｂの位置に受光素子とを有する光伝送モジュールにおいて、
   該光伝送モジュールに接続される前段の別の光伝送路の開口数をＮ_fAとしたとき、Ｎ_fA＜Ｎ_Aであり、
   前記光伝送路の出射端から受光面までの平均屈折率をｎ_s、該光伝送路の出射端のコア径をｔ_bとしたとき、前記受光素子の受光面の径ａが次の不等式（４−１）を満たし、且つ光伝送路の一部が光の進行方向とともに幅が徐々に広くなるテーパ構造を有することを特徴とする光伝送モジュール。
   

   
4. 前記テーパ構造を有する光伝送路の前記コアが、光の進行方向に対して略円錐台面のテーパ部と、それに続く略円柱状の直路部とから成り、前記テーパ部の円錐台面と中心線の成す角αが、次の式（５）を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光伝送モジュール。
   

   
5. 前記テーパ部の開始部分でのコア径をｔ_aとして、前記テーパ部の長さＬが、次の式（６）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の光伝送モジュール。
   

   

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