JP6446815B2 - 光接続構造 - Google Patents
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Description
最初に、本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。(1)本願発明による光接続構造は、光導波路が設けられた基板上に配置され、光導波路と光学的に結合された光導波路側レンズを有するレセプタクル部と、光ファイバを保持し、光ファイバと光学的に結合された光ファイバ側レンズを有し、レセプタクル部に対して着脱可能である光コネクタ部とを備え、レセプタクル部に光コネクタ部が装着された状態において、光導波路側レンズ及び光ファイバ側レンズを介して光導波路と光ファイバとが光学的に結合される。
本発明の実施形態にかかる光接続構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図7(a)は、光導波路側レンズ15及び光ファイバ側レンズ16それぞれの焦点距離f1,f2の一例を説明するための図である。図7(a)に示されるように、上記実施形態では、光ファイバ側レンズ16の焦点距離f2が、光導波路側レンズ15の焦点距離f1よりも長く設定されてもよい。焦点距離f1と焦点距離f2との比(f1:f2)は、例えば1.0:1.6である。光接続構造1Aにおいては、光導波路側レンズ15と光導波路6との光軸調整が容易であり、光ファイバ側レンズ16と光ファイバFとの光軸調整が難しい場合がある。例えば上記実施形態では、レセプタクル部3は平らな光学基板2上に載置されているので、レセプタクル部3の光導波路側レンズ15と、光学基板2の光導波路6との光軸調整は容易である。一方、光コネクタ部4は光ファイバFを一体的に保持しているので、光コネクタ部4の光ファイバ側レンズ16と光ファイバFとの光軸調整は難しい。このような場合には、図7(a)に示されるように、光ファイバ側レンズ16の焦点距離f2が、光導波路側レンズ15の焦点距離f1よりも長いとよい。焦点位置が長いほど、光軸のずれによる光結合効率への影響が小さいからである。本変形例によれば、光ファイバFと光導波路6との間の光結合効率の低下を更に抑制することができる。
図7(b)は、光導波路側レンズ15及び光ファイバ側レンズ16それぞれの焦点距離f1,f2の別の例を説明するための図である。図7(b)に示されるように、上記実施形態では、光導波路側レンズ15の焦点距離f1が、光ファイバ側レンズ16の焦点距離f2よりも長く設定されてもよい。光接続構造によっては、光ファイバ側レンズ16と光ファイバFとの光軸調整が容易であり、光導波路側レンズ15と光導波路6との光軸調整が難しい場合も考えられる。そのような場合には、光導波路側レンズ15の焦点距離f1が、光ファイバ側レンズ16の焦点距離f2よりも長いとよい。焦点位置が長いほど、光軸のずれによる光結合効率への影響が小さいからである。本変形例によれば、光ファイバFと光導波路6との間の光結合効率の低下を更に抑制することができる。
上記実施形態の一実施例として、光導波路の形状及び大きさの例について以下に説明する。図8は、或るレンズ201周りの光学系を表す図である。まず、このレンズ201の結像倍率について考える。物体の高さhと像の高さh’との比β(=h’/h)を結像の横倍率という。また、レンズ201の光軸Cd上の物点Aを出た光線に対する物体空間における光線の角度uと像空間における角度u’との比γ(=u’/u)を角倍率という。これらの横倍率βと角倍率γとの間には、βγ=1という関係がある(ヘルムホルツ・ラグランジュの不変式)。なお、横倍率βと角倍率γとは互いに独立ではなく、逆数の関係にある。従って、以下の関係(1)が成り立つ。
また、送信側において光導波路203のコア203aから出射された光像が光ファイバ202のコア202aのNAの範囲に入射するためには、これらの間に配置されたレンズの角倍率γ1について、次の数式(3)を満たすことが望まれる。
また、受信側において光ファイバ202のコア202aから出射された光像が光導波路203のコア203aのNAの範囲に入射するためには、これらの間に配置されたレンズの角倍率γ2について、次の数式(5)を満たすことが望まれる。
また、角倍率の関係及び上記数式(1)より、次の数式(7)が成り立つ。
上の数式(6)及び(7)を鑑みると、これらの数式を同時に満たすことはできない。従って、光像がコアからはみ出すか、或いはNAの範囲から外れるので、結合損失をフレネル損失程度まで抑えることができない。
とする。このとき、前述した数式(2)は、次の数式(9)となる。
また、前述した数式(3)〜(5)は、送信用光導波路61及び受信用光導波路62についてもそのまま成り立つ。
Claims (5)
- 送信用光導波路及び受信用光導波路が設けられた基板上に配置され、前記送信用光導波路及び前記受信用光導波路とそれぞれ光学的に結合された送信用光導波路側レンズ及び受信用光導波路側レンズを有するレセプタクル部と、
前記送信用光導波路に送信光を提供する発光素子と、
前記受信用光導波路から出力される受信光を受ける受光素子と、
送信用光ファイバ及び受信用光ファイバを保持し、前記送信用光ファイバ及び前記受信用光ファイバとそれぞれ光学的に結合された送信用光ファイバ側レンズ及び受信用光ファイバ側レンズを有し、前記レセプタクル部に対して着脱可能である光コネクタ部とを備え、
前記送信用光ファイバ側レンズは前記送信用光ファイバの光軸上に位置し、
前記受信用光ファイバ側レンズは前記受信用光ファイバの光軸上に位置し、
前記送信用光導波路の開口数と、前記受信用光導波路の開口数とが互いに等しく、
前記送信用光ファイバの開口数と、前記受信用光ファイバの開口数とが互いに等しく、
前記送信用光導波路側レンズの焦点距離と前記受信用光導波路側レンズの焦点距離とが互いに等しく、
前記送信用光ファイバ側レンズの焦点距離と前記受信用光ファイバ側レンズの焦点距離とが互いに等しく、
前記受信用光導波路のコアおよび前記送信用光導波路のコアの断面形状は正方形であり、
前記受信用光導波路のコアの一辺の長さは、前記受信用光ファイバのコアの直径と同一又は該直径よりも大きく、前記送信用光導波路のコアの一辺の長さの√2倍は、前記送信用光ファイバのコアの直径と同一又は該直径よりも小さい、光接続構造。 - 前記送信用光ファイバ側レンズ及び前記受信用光ファイバ側レンズの焦点距離が、前記送信用光導波路側レンズ及び前記受信用光導波路側レンズの焦点距離よりも長い、請求項1に記載の光接続構造。
- 前記送信用光導波路に入射される光若しくは前記送信用光導波路から出射される光の光軸と、前記送信用光導波路側レンズの光軸とのずれが5μm以下である、請求項2に記載の光接続構造。
- 前記受信用光導波路に入射される光若しくは前記受信用光導波路から出射される光の光軸と、前記受信用光導波路側レンズの光軸とのずれが5μm以下である、請求項2または3に記載の光接続構造。
- 前記送信用光導波路側レンズ及び前記受信用光導波路側レンズの焦点距離が、前記送信用光ファイバ側レンズ及び前記受信用光ファイバ側レンズの焦点距離よりも長い、請求項1に記載の光接続構造。
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