JPH104672A - 光トリガサイリスタ - Google Patents
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- JPH104672A JPH104672A JP8154014A JP15401496A JPH104672A JP H104672 A JPH104672 A JP H104672A JP 8154014 A JP8154014 A JP 8154014A JP 15401496 A JP15401496 A JP 15401496A JP H104672 A JPH104672 A JP H104672A
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- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ライトガイドの屈曲部において光が漏れる現
象を解消して、光信号の伝送効率を向上させるととも
に、複数の光ファイバによって構成されたライトガイド
に、複数の光源から光信号を入射する場合であっても、
光信号が集中することに起因するサイリスタ素子の破壊
を防止し、光ファイバとライトガイドとの相対位置を高
精度に調整せずとも、光伝送系の光軸ずれによる光損失
を低減できる光トリガサイリスタを提供する。 【解決手段】 ライトガイド３０は、その入光端面側が
円筒スリーブ１５の一方端に挿入された状態で受け金具
１１内に保持されている。また、円筒スリーブ１５の他
方端には平凸レンズ１７が光導入窓ＬＷに対向するよう
に挿入されている。そして、受け金具１１にはステップ
インデックス型の光ファイバ１３１および１３２が結合
されたコネクタ端子１２が取り付けられる構成となって
いる。
象を解消して、光信号の伝送効率を向上させるととも
に、複数の光ファイバによって構成されたライトガイド
に、複数の光源から光信号を入射する場合であっても、
光信号が集中することに起因するサイリスタ素子の破壊
を防止し、光ファイバとライトガイドとの相対位置を高
精度に調整せずとも、光伝送系の光軸ずれによる光損失
を低減できる光トリガサイリスタを提供する。 【解決手段】 ライトガイド３０は、その入光端面側が
円筒スリーブ１５の一方端に挿入された状態で受け金具
１１内に保持されている。また、円筒スリーブ１５の他
方端には平凸レンズ１７が光導入窓ＬＷに対向するよう
に挿入されている。そして、受け金具１１にはステップ
インデックス型の光ファイバ１３１および１３２が結合
されたコネクタ端子１２が取り付けられる構成となって
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光トリガサイリス
タに関し、特に、光信号の伝送効率を向上するととも
に、光信号の集中を防止して信頼性を高めた光トリガサ
イリスタに関する。
タに関し、特に、光信号の伝送効率を向上するととも
に、光信号の集中を防止して信頼性を高めた光トリガサ
イリスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】光信号を与えることによって動作する光
トリガサイリスタは、電気信号によって動作するサイリ
スタに対比して主回路と駆動回路とを電気的に絶縁でき
るため電磁誘動によるノイズで誤動作しないという利点
がある。
トリガサイリスタは、電気信号によって動作するサイリ
スタに対比して主回路と駆動回路とを電気的に絶縁でき
るため電磁誘動によるノイズで誤動作しないという利点
がある。
【０００３】この利点を生かし高圧直流送電用の電力変
換器としてのニーズがあり、近年ではコンパクトで高信
頼度の大容量サイリスタモジュールを実現するため、６
インチのＳｉウェハを用いた８ＫＶ／４０００Ａ級の光
トリガサイリスタが試作されている。
換器としてのニーズがあり、近年ではコンパクトで高信
頼度の大容量サイリスタモジュールを実現するため、６
インチのＳｉウェハを用いた８ＫＶ／４０００Ａ級の光
トリガサイリスタが試作されている。
【０００４】従来の光トリガサイリスタの構成を示す例
として、図１３に光トリガサイリスタ９９の断面図を、
図１４にその光結合部の詳細図を示す。図１３におい
て、サイリスタ素子が作り込まれた半導体基板を主材と
する半導体基体１の上主面の中央部に受光部２が設けら
れている。この受光部２には、外部より入力される光信
号を伝達するライトガイド７の出光端面が対向してい
る。そして、ライトガイド７の出光端面はガイドリング
ＧＲにより受光部２に位置決めされている。
として、図１３に光トリガサイリスタ９９の断面図を、
図１４にその光結合部の詳細図を示す。図１３におい
て、サイリスタ素子が作り込まれた半導体基板を主材と
する半導体基体１の上主面の中央部に受光部２が設けら
れている。この受光部２には、外部より入力される光信
号を伝達するライトガイド７の出光端面が対向してい
る。そして、ライトガイド７の出光端面はガイドリング
ＧＲにより受光部２に位置決めされている。
【０００５】半導体基体１の上主面および下主面には、
それぞれ半導体基体１の熱膨張係数と近似した熱膨張係
数を有する材料で形成された第１熱補償板３および第２
熱補償板４が当接している。これら第１および第２熱補
償板３および４は、いずれも半導体基板１にはろう付け
などによって接合されることなく、いわゆるアロイフリ
ーで半導体基体１の両主面に圧接されている。
それぞれ半導体基体１の熱膨張係数と近似した熱膨張係
数を有する材料で形成された第１熱補償板３および第２
熱補償板４が当接している。これら第１および第２熱補
償板３および４は、いずれも半導体基板１にはろう付け
などによって接合されることなく、いわゆるアロイフリ
ーで半導体基体１の両主面に圧接されている。
【０００６】第１および第２熱補償板３および４は、そ
れぞれ陰極板５および陽極板６によって挟持されてい
る。陰極板５および陽極板６は、それぞれの基部が、円
環状の陰極フランジ８および陽極フランジ９を介して、
電気絶縁材で形成されたケーシング１０に連結されてい
る。
れぞれ陰極板５および陽極板６によって挟持されてい
る。陰極板５および陽極板６は、それぞれの基部が、円
環状の陰極フランジ８および陽極フランジ９を介して、
電気絶縁材で形成されたケーシング１０に連結されてい
る。
【０００７】ケーシング１０は、半導体基体１、第１お
よび第２熱補償板３および４、陰極板５および陽極板６
を収容するように、内部が中空円筒となっている。
よび第２熱補償板３および４、陰極板５および陽極板６
を収容するように、内部が中空円筒となっている。
【０００８】ケーシング１０の側面には貫通孔が設けら
れ、その貫通孔には受け金具１１が固定的に挿入されて
いる。受け金具１１には、外部からの光信号が通過する
光透過性の光導入窓ＬＷが気密に固着されている。ライ
トガイド７は、その入光端面が光導入窓ＬＷに対向する
ように受け金具１１に挿入され保持されている。なお、
ケーシング１０内はサイリスタ素子の特性劣化を防止す
るため不活性ガスが封入され、気密に保たれている。
れ、その貫通孔には受け金具１１が固定的に挿入されて
いる。受け金具１１には、外部からの光信号が通過する
光透過性の光導入窓ＬＷが気密に固着されている。ライ
トガイド７は、その入光端面が光導入窓ＬＷに対向する
ように受け金具１１に挿入され保持されている。なお、
ケーシング１０内はサイリスタ素子の特性劣化を防止す
るため不活性ガスが封入され、気密に保たれている。
【０００９】そして、受け金具１１には光ファイバ２３
１および２３２が結合されたコネクタ端子１２０が取り
付けられる構成となっている。
１および２３２が結合されたコネクタ端子１２０が取り
付けられる構成となっている。
【００１０】図１４は、図１３に示すＸ領域の詳細図で
ある。図１４に示すように、ライトガイド７は、単一の
コア部７１と、それを取り巻くクラッド部７２で構成さ
れた単一の光ファイバである。
ある。図１４に示すように、ライトガイド７は、単一の
コア部７１と、それを取り巻くクラッド部７２で構成さ
れた単一の光ファイバである。
【００１１】コネクタ端子１２０においては２本の光フ
ァイバ２３１および２３２がフェルール１４内に保持さ
れ、フェルール１４がコネクタ端子１２０に接合されて
いる。そして、光ファイバ２３１および２３２は、光信
号を発生するレーザーダイオード（ＬＤ）モジュール２
０および２１にそれぞれ接続されている。
ァイバ２３１および２３２がフェルール１４内に保持さ
れ、フェルール１４がコネクタ端子１２０に接合されて
いる。そして、光ファイバ２３１および２３２は、光信
号を発生するレーザーダイオード（ＬＤ）モジュール２
０および２１にそれぞれ接続されている。
【００１２】以上のように構成された光トリガ型サイリ
スタ９９においては、外部に設けられたＬＤモジュール
２０および２１から与えられた光信号が、ライトガイド
７を通して半導体基体１の受光部２に与えられ、受光部
２において光信号が電気信号に変換され、ゲート信号と
してゲート電極に与えられ、サイリスタ素子の主電流の
スイッチング動作を制御する。
スタ９９においては、外部に設けられたＬＤモジュール
２０および２１から与えられた光信号が、ライトガイド
７を通して半導体基体１の受光部２に与えられ、受光部
２において光信号が電気信号に変換され、ゲート信号と
してゲート電極に与えられ、サイリスタ素子の主電流の
スイッチング動作を制御する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光トリガサイリ
スタ９９（図１３）は以上のように構成され、ＬＤモジ
ュール２０および２１から、光ファイバ２３１および２
３２を介して光信号を供給している。これは、光源の一
方に異常が発生した場合でも、他方からの光信号により
サイリスタ素子の主電流の制御を続行させるための構成
であり、光信号が完全に途絶えることによる不具合を防
止するものである。
スタ９９（図１３）は以上のように構成され、ＬＤモジ
ュール２０および２１から、光ファイバ２３１および２
３２を介して光信号を供給している。これは、光源の一
方に異常が発生した場合でも、他方からの光信号により
サイリスタ素子の主電流の制御を続行させるための構成
であり、光信号が完全に途絶えることによる不具合を防
止するものである。
【００１４】ここで、ライトガイド７は図１３に示すよ
うに受光部２に対しほぼ９０°に曲げられた構成となっ
ている。光ファイバは、コア部と、それを取り巻くクラ
ッド部の屈折率の差異により、両者の境界面での全反射
により光信号を伝搬するものであるが、図１３のように
屈曲した場合、屈曲部においてはコア部７１とクラッド
部７２との境界面で全反射せずにクラッド部７２から光
が漏れる現象が発生し、ライトガイド７に入射した光信
号を確実に受光部２にまで伝送できず、サイリスタ素子
を点弧させるための最小パワー（ＰＬＴ）を十分に得ら
れないという問題があった。
うに受光部２に対しほぼ９０°に曲げられた構成となっ
ている。光ファイバは、コア部と、それを取り巻くクラ
ッド部の屈折率の差異により、両者の境界面での全反射
により光信号を伝搬するものであるが、図１３のように
屈曲した場合、屈曲部においてはコア部７１とクラッド
部７２との境界面で全反射せずにクラッド部７２から光
が漏れる現象が発生し、ライトガイド７に入射した光信
号を確実に受光部２にまで伝送できず、サイリスタ素子
を点弧させるための最小パワー（ＰＬＴ）を十分に得ら
れないという問題があった。
【００１５】また、ＬＤモジュール２０および２１のよ
うに複数の光信号源を備え、光ファイバ２３１および２
３２を介して光信号を与えるのは、一方の光信号源が故
障したような場合でも、他方で動作を補完するためであ
るが、ＬＤモジュール２０および２１から、光ファイバ
２３１および２３２を介して光信号を与える場合、光フ
ァイバ２３１および２３２から出射される光信号は独立
した光信号となり、個々に光強度分布を有することにな
る。
うに複数の光信号源を備え、光ファイバ２３１および２
３２を介して光信号を与えるのは、一方の光信号源が故
障したような場合でも、他方で動作を補完するためであ
るが、ＬＤモジュール２０および２１から、光ファイバ
２３１および２３２を介して光信号を与える場合、光フ
ァイバ２３１および２３２から出射される光信号は独立
した光信号となり、個々に光強度分布を有することにな
る。
【００１６】図１５にライトガイド７に入射される光信
号の光強度分布を示す。図１５においては、横軸にライ
トガイド７の入光端面の径方向の位置を示し、縦軸に光
強度を示す。
号の光強度分布を示す。図１５においては、横軸にライ
トガイド７の入光端面の径方向の位置を示し、縦軸に光
強度を示す。
【００１７】図１５に示すように、図１４の光ファイバ
２３１および２３２から出射される光信号は、それぞれ
ファイバの中心付近が最も光強度が高く、いわゆるピー
クを有した光強度分布となっている。そして、互いにほ
ぼ独立しているため２つのピークが分離している。な
お、２つのピークが交わる部分の光強度とピークの頂点
での光強度との差を、強度差Ｄとして示す。
２３１および２３２から出射される光信号は、それぞれ
ファイバの中心付近が最も光強度が高く、いわゆるピー
クを有した光強度分布となっている。そして、互いにほ
ぼ独立しているため２つのピークが分離している。な
お、２つのピークが交わる部分の光強度とピークの頂点
での光強度との差を、強度差Ｄとして示す。
【００１８】一般に光ファイバにおいては、コア部およ
びクラッド部の屈折率の差で決定される臨界角を越えた
角度で入射する光信号は伝搬されない。そのため、クラ
ッド部付近の光信号は減衰し、ファイバー中心付近が最
も光強度が高く、周辺になるに従って光強度が低下した
不均一な光強度分布となる。特に、電力変換のために使
用される光トリガサイリスタでは、光源からの距離が数
十ｍにおよぶので、減衰量も増大し、光強度分布の不均
一も大きくなる。
びクラッド部の屈折率の差で決定される臨界角を越えた
角度で入射する光信号は伝搬されない。そのため、クラ
ッド部付近の光信号は減衰し、ファイバー中心付近が最
も光強度が高く、周辺になるに従って光強度が低下した
不均一な光強度分布となる。特に、電力変換のために使
用される光トリガサイリスタでは、光源からの距離が数
十ｍにおよぶので、減衰量も増大し、光強度分布の不均
一も大きくなる。
【００１９】このように、２つのピークを有した光信号
がライトガイド７を介して半導体基体１の受光部２に与
えられると、光電流の不均一が生じることになる。ま
た、ＬＤモジュール２０および２１のうち、一方が動作
を停止したような場合、受光部２において光信号が照射
されている部分にのみ光電流が発生する。そして、光電
流が発生した部分にのみ主電流が集中することになるの
で、極部的に発熱し受光部２が破壊され、最終的にはサ
イリスタ素子の破壊につながる。
がライトガイド７を介して半導体基体１の受光部２に与
えられると、光電流の不均一が生じることになる。ま
た、ＬＤモジュール２０および２１のうち、一方が動作
を停止したような場合、受光部２において光信号が照射
されている部分にのみ光電流が発生する。そして、光電
流が発生した部分にのみ主電流が集中することになるの
で、極部的に発熱し受光部２が破壊され、最終的にはサ
イリスタ素子の破壊につながる。
【００２０】このような光信号の集中によるサイリスタ
素子の破壊を防止するには、光伝送系の光軸合わせの精
度を極限まで高めた上で光源の光出力を小さくするか、
光ファイバおよびライトガイドからの出射広がり角度を
利用し、各照射面の距離、すなわち、光ファイバ２３１
および２３２の出光端面とライトガイド７の入光端面と
の距離、およびライトガイド７の出光端面と受光部２と
の距離を大きくし、光強度分布をゆるやかな形状にする
ことが考えられるが、いずれもサイリスタ素子を点弧さ
せるための最小パワー（ＰＬＴ）を十分に得られないと
いう問題があった。
素子の破壊を防止するには、光伝送系の光軸合わせの精
度を極限まで高めた上で光源の光出力を小さくするか、
光ファイバおよびライトガイドからの出射広がり角度を
利用し、各照射面の距離、すなわち、光ファイバ２３１
および２３２の出光端面とライトガイド７の入光端面と
の距離、およびライトガイド７の出光端面と受光部２と
の距離を大きくし、光強度分布をゆるやかな形状にする
ことが考えられるが、いずれもサイリスタ素子を点弧さ
せるための最小パワー（ＰＬＴ）を十分に得られないと
いう問題があった。
【００２１】一般に光トリガサイリスタにおいては、光
信号が最大電力密度を越えず、かつ最小パワー（ＰＬ
Ｔ）を十分に供給することが要求される。しかし、以上
説明したように、光信号がピークを有するなどして不均
一な光強度分布となっている場合、最大電力密度は高い
が、最小パワー（ＰＬＴ）は十分に得られないという問
題が生じる。
信号が最大電力密度を越えず、かつ最小パワー（ＰＬ
Ｔ）を十分に供給することが要求される。しかし、以上
説明したように、光信号がピークを有するなどして不均
一な光強度分布となっている場合、最大電力密度は高い
が、最小パワー（ＰＬＴ）は十分に得られないという問
題が生じる。
【００２２】また、光トリガサイリスタ９９の組み立て
においては、ライトガイド７の入光端面側を受け金具１
１に挿入した後、ライトガイド７の出光端面をガイドリ
ングＧＲに挿入することになるが、このとき、少なくと
もガイドリングＧＲの厚み分はライトガイド７を半導体
基体１に対して垂直方向に持ち上げる必要がある。その
ために、受け金具１１の内径寸法とライトガイド７の外
径寸法において、少なくともガイドリングＧＲの厚み分
だけのクリアランスを設定しなければならない。
においては、ライトガイド７の入光端面側を受け金具１
１に挿入した後、ライトガイド７の出光端面をガイドリ
ングＧＲに挿入することになるが、このとき、少なくと
もガイドリングＧＲの厚み分はライトガイド７を半導体
基体１に対して垂直方向に持ち上げる必要がある。その
ために、受け金具１１の内径寸法とライトガイド７の外
径寸法において、少なくともガイドリングＧＲの厚み分
だけのクリアランスを設定しなければならない。
【００２３】しかし、このクリアランスはライトガイド
７の光軸ずれの原因となる。図１６にライトガイド７の
光軸がずれた状態の光結合部の詳細図を示す。
７の光軸ずれの原因となる。図１６にライトガイド７の
光軸がずれた状態の光結合部の詳細図を示す。
【００２４】図１６に示すように、例えば、ライトガイ
ド７が受け金具１１の内壁面に接触するほどに位置ずれ
を起こすと、光ファイバ２３１および２３２から出射さ
れる光信号の一部がライトガイド７の入光端面に入射し
なくなる。
ド７が受け金具１１の内壁面に接触するほどに位置ずれ
を起こすと、光ファイバ２３１および２３２から出射さ
れる光信号の一部がライトガイド７の入光端面に入射し
なくなる。
【００２５】図１７に、この状態におけるライトガイド
７に入射される光信号の光強度分布を示す。図１７に示
すように、光信号の一部がライトガイド７に入射されな
くなり、光ファイバとライトガイドとの結合部における
光損失が増加するので、サイリスタ素子を点弧させため
の最小パワー（ＰＬＴ）が十分に得られないという問題
が発生する。これを防ぐためには、光ファイバとライト
ガイドとの相対位置を高精度に調整する必要があり、組
み立てに時間がかかるという問題を有していた。
７に入射される光信号の光強度分布を示す。図１７に示
すように、光信号の一部がライトガイド７に入射されな
くなり、光ファイバとライトガイドとの結合部における
光損失が増加するので、サイリスタ素子を点弧させため
の最小パワー（ＰＬＴ）が十分に得られないという問題
が発生する。これを防ぐためには、光ファイバとライト
ガイドとの相対位置を高精度に調整する必要があり、組
み立てに時間がかかるという問題を有していた。
【００２６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ライトガイドの屈曲部において光
が漏れる現象を解消して、光信号の伝送効率を向上させ
るとともに、複数の光源から光信号を入射する場合であ
っても、光信号が集中することに起因するサイリスタ素
子の破壊を防止でき、また、光ファイバとライトガイド
との相対位置を高精度に調整せずとも、光伝送系の光軸
ずれによる光損失を低減できる光トリガサイリスタを提
供する。
めになされたもので、ライトガイドの屈曲部において光
が漏れる現象を解消して、光信号の伝送効率を向上させ
るとともに、複数の光源から光信号を入射する場合であ
っても、光信号が集中することに起因するサイリスタ素
子の破壊を防止でき、また、光ファイバとライトガイド
との相対位置を高精度に調整せずとも、光伝送系の光軸
ずれによる光損失を低減できる光トリガサイリスタを提
供する。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の光トリガサイリスタは、サイリスタ動作のトリガと
なる光信号を受ける受光部と、前記光信号の入光端面お
よび前記受光部に対面する出光端面を有し、前記受光部
に前記光信号を伝達するライトガイドと、前記光信号を
は、外部に設けられた複数の光信号発生源から前記ライ
トガイドの前記入光端面まで伝達する複数の第１の光フ
ァイバと、前記ライトガイドの前記入光端面の手前に配
置され、前記複数の第１の光ファイバから出射される前
記光信号を平行光線とするレンズとを備え、前記ライト
ガイドが複数の第２の光ファイバを束ねたアレイ型ライ
トガイドである。
載の光トリガサイリスタは、サイリスタ動作のトリガと
なる光信号を受ける受光部と、前記光信号の入光端面お
よび前記受光部に対面する出光端面を有し、前記受光部
に前記光信号を伝達するライトガイドと、前記光信号を
は、外部に設けられた複数の光信号発生源から前記ライ
トガイドの前記入光端面まで伝達する複数の第１の光フ
ァイバと、前記ライトガイドの前記入光端面の手前に配
置され、前記複数の第１の光ファイバから出射される前
記光信号を平行光線とするレンズとを備え、前記ライト
ガイドが複数の第２の光ファイバを束ねたアレイ型ライ
トガイドである。
【００２８】本発明に係る請求項２記載の光トリガサイ
リスタは、前記ライトガイドが、前記入光端面が前記レ
ンズの出射側焦点面に一致するように配置され、前記複
数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レンズの
入射側焦点面に一致するように配置されている。
リスタは、前記ライトガイドが、前記入光端面が前記レ
ンズの出射側焦点面に一致するように配置され、前記複
数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レンズの
入射側焦点面に一致するように配置されている。
【００２９】本発明に係る請求項３記載の光トリガサイ
リスタは、前記ライトガイドが、前記入光端面が前記レ
ンズの出射側焦点面に一致するように配置され、前記複
数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レンズの
入射側焦点面よりも前記レンズ側に位置するように配置
されている。
リスタは、前記ライトガイドが、前記入光端面が前記レ
ンズの出射側焦点面に一致するように配置され、前記複
数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レンズの
入射側焦点面よりも前記レンズ側に位置するように配置
されている。
【００３０】本発明に係る請求項４記載の光トリガサイ
リスタは、前記レンズが、一方端面が凸面、他方端面が
平面の平凸レンズであって、前記平面が前記ライトガイ
ド側となるように配置されて入射側面となる。
リスタは、前記レンズが、一方端面が凸面、他方端面が
平面の平凸レンズであって、前記平面が前記ライトガイ
ド側となるように配置されて入射側面となる。
【００３１】本発明に係る請求項５記載の光トリガサイ
リスタは、前記レンズが、屈折率が中央部において最も
高く、周辺になるにつれて低くなるように径方向に分布
を有し、両端面が平面となった屈折率分布型レンズであ
る。
リスタは、前記レンズが、屈折率が中央部において最も
高く、周辺になるにつれて低くなるように径方向に分布
を有し、両端面が平面となった屈折率分布型レンズであ
る。
【００３２】本発明に係る請求項６記載の光トリガサイ
リスタは、前記レンズが、一方端面が凸面、他方端面が
凹面のメニスカスレンズであって、前記凹面が前記ライ
トガイド側となるように配置されて入射側面となってい
る。
リスタは、前記レンズが、一方端面が凸面、他方端面が
凹面のメニスカスレンズであって、前記凹面が前記ライ
トガイド側となるように配置されて入射側面となってい
る。
【００３３】本発明に係る請求項７記載の光トリガサイ
リスタは、前記ライトガイドおよび前記レンズが挿入さ
れ、前記ライトガイドと前記レンズとを光学的に結合す
るスリーブを備え、前記スリーブは、前記ライトガイド
が挿入されるライトガイド係合部と、前記レンズが挿入
されるレンズ係合部と、前記ライトガイド係合部と前記
レンズ係合部との間を貫通するように設けられ、前記ラ
イトガイドと前記レンズとの間隔を所定距離だけ離す間
隙部とを有し、前記ライトガイド係合部、前記レンズ係
合部、前記間隙部はそれぞれの中心軸がすべて同軸上に
位置するように形成されている。
リスタは、前記ライトガイドおよび前記レンズが挿入さ
れ、前記ライトガイドと前記レンズとを光学的に結合す
るスリーブを備え、前記スリーブは、前記ライトガイド
が挿入されるライトガイド係合部と、前記レンズが挿入
されるレンズ係合部と、前記ライトガイド係合部と前記
レンズ係合部との間を貫通するように設けられ、前記ラ
イトガイドと前記レンズとの間隔を所定距離だけ離す間
隙部とを有し、前記ライトガイド係合部、前記レンズ係
合部、前記間隙部はそれぞれの中心軸がすべて同軸上に
位置するように形成されている。
【００３４】本発明に係る請求項８記載の光トリガサイ
リスタは、前記ライトガイド係合部が、前記ライトガイ
ドの外径に対応した内径を有する有底孔であって、前記
レンズ係合部は、前記レンズの外径に対応した内径を有
する有底孔であって、前記ライトガイドおよび前記レン
ズは接着剤によって固着されている。
リスタは、前記ライトガイド係合部が、前記ライトガイ
ドの外径に対応した内径を有する有底孔であって、前記
レンズ係合部は、前記レンズの外径に対応した内径を有
する有底孔であって、前記ライトガイドおよび前記レン
ズは接着剤によって固着されている。
【００３５】本発明に係る請求項９記載の光トリガサイ
リスタは、前記ライトガイド係合部が、その内周側壁に
沿ったリング状の第１の溝部と、その底面端縁部に沿っ
たリング状の第２の溝部とを有し、前記レンズ係合部
は、その内周側壁に沿ったリング状の第３の溝部と、そ
の底面端縁部に沿ったリング状の第４の溝部とを有し、
前記接着剤が、前記第１および第３の溝部に充填されて
いる。
リスタは、前記ライトガイド係合部が、その内周側壁に
沿ったリング状の第１の溝部と、その底面端縁部に沿っ
たリング状の第２の溝部とを有し、前記レンズ係合部
は、その内周側壁に沿ったリング状の第３の溝部と、そ
の底面端縁部に沿ったリング状の第４の溝部とを有し、
前記接着剤が、前記第１および第３の溝部に充填されて
いる。
【００３６】本発明に係る請求項１０記載の光トリガサ
イリスタは、前記ライトガイド係合部が、前記ライトガ
イドの外径に対応した内径を有する有底孔であって、前
記レンズ係合部が、前記レンズの外径に対応した内径を
有する有底孔であって、前記ライトガイドおよび前記レ
ンズは、前記スリーブの外側から内側に向けて均一に圧
力を加え、前記スリーブを内側に圧縮することで固定さ
れている。
イリスタは、前記ライトガイド係合部が、前記ライトガ
イドの外径に対応した内径を有する有底孔であって、前
記レンズ係合部が、前記レンズの外径に対応した内径を
有する有底孔であって、前記ライトガイドおよび前記レ
ンズは、前記スリーブの外側から内側に向けて均一に圧
力を加え、前記スリーブを内側に圧縮することで固定さ
れている。
【００３７】本発明に係る請求項１１記載の光トリガサ
イリスタは、前記スリーブが、その外周表面から前記間
隙部に達する貫通孔を少なくとも１つ有している。
イリスタは、前記スリーブが、その外周表面から前記間
隙部に達する貫通孔を少なくとも１つ有している。
【００３８】本発明に係る請求項１２記載の光トリガサ
イリスタは、前記スリーブが、その外周表面から前記ラ
イトガイド係合部に達する第１の貫通孔、および前記レ
ンズ係合部に達する第２の貫通孔を共に少なくとも１ず
つ有している。
イリスタは、前記スリーブが、その外周表面から前記ラ
イトガイド係合部に達する第１の貫通孔、および前記レ
ンズ係合部に達する第２の貫通孔を共に少なくとも１ず
つ有している。
【００３９】本発明に係る請求項１３記載の光トリガサ
イリスタは、前記ライトガイドの前記入光端面、および
前記レンズの両端面に反射防止膜を有している。
イリスタは、前記ライトガイドの前記入光端面、および
前記レンズの両端面に反射防止膜を有している。
【００４０】
＜Ａ．実施の形態１＞ ＜Ａ−１．装置全体構成＞本発明に係る光トリガサイリ
スタの実施の形態１として、図１に光トリガサイリスタ
１００の断面図を、図２にその光結合部の詳細図を示
す。図１において、サイリスタ素子が作り込まれた半導
体基板を主材とする半導体基体１の上主面の中央部に受
光部２が設けられている。この受光部２には、外部より
入力される光信号を伝達するライトガイド３０の出光端
面が対向している。そして、ライトガイド３０の出光端
面はガイドリングＧＲにより受光部２に位置決めされて
いる。
スタの実施の形態１として、図１に光トリガサイリスタ
１００の断面図を、図２にその光結合部の詳細図を示
す。図１において、サイリスタ素子が作り込まれた半導
体基板を主材とする半導体基体１の上主面の中央部に受
光部２が設けられている。この受光部２には、外部より
入力される光信号を伝達するライトガイド３０の出光端
面が対向している。そして、ライトガイド３０の出光端
面はガイドリングＧＲにより受光部２に位置決めされて
いる。
【００４１】半導体基体１の上主面および下主面には、
それぞれ半導体基体１の熱膨張係数と近似した熱膨張係
数を有する材料で形成された第１熱補償板３および第２
熱補償板４が当接している。これら第１および第２熱補
償板３および４は、いずれも半導体基板１にはろう付け
などによって接合されることなく、いわゆるアロイフリ
ーで半導体基体１の両主面に圧接される。
それぞれ半導体基体１の熱膨張係数と近似した熱膨張係
数を有する材料で形成された第１熱補償板３および第２
熱補償板４が当接している。これら第１および第２熱補
償板３および４は、いずれも半導体基板１にはろう付け
などによって接合されることなく、いわゆるアロイフリ
ーで半導体基体１の両主面に圧接される。
【００４２】第１および第２熱補償板３および４は、そ
れぞれ陰極板５および陽極板６によって挟持されてい
る。陰極板５および陽極板６は、それぞれの基部が、円
環状の陰極フランジ８および陽極フランジ９を介して、
電気絶縁材で形成されたケーシング１０に連結されてい
る。
れぞれ陰極板５および陽極板６によって挟持されてい
る。陰極板５および陽極板６は、それぞれの基部が、円
環状の陰極フランジ８および陽極フランジ９を介して、
電気絶縁材で形成されたケーシング１０に連結されてい
る。
【００４３】ケーシング１０は、半導体基体１、第１お
よび第２熱補償板３および４、陰極板５および陽極板６
を収容するように、内部が中空円筒となっている。
よび第２熱補償板３および４、陰極板５および陽極板６
を収容するように、内部が中空円筒となっている。
【００４４】ケーシング１０の側面には貫通孔が設けら
れ、その貫通孔には受け金具１１が固定的に挿入されて
いる。受け金具１１には、外部からの光信号が通過する
光透過性の光導入窓ＬＷが気密に固着されている。ライ
トガイド３０は、その入光端面側が円筒スリーブ１５の
一方端に挿入された状態で受け金具１１内に保持されて
いる。また、円筒スリーブ１５の他方端には平凸レンズ
１７が光導入窓ＬＷに対向するように挿入されている。
そして、受け金具１１にはステップインデックス型の光
ファイバ１３１および１３２（第１の光ファイバ）が結
合されたコネクタ端子１２が取り付けられる構成となっ
ている。なお、ケーシング１０内はサイリスタ素子の特
性劣化を防止するため不活性ガスが封入され、気密に保
たれている。
れ、その貫通孔には受け金具１１が固定的に挿入されて
いる。受け金具１１には、外部からの光信号が通過する
光透過性の光導入窓ＬＷが気密に固着されている。ライ
トガイド３０は、その入光端面側が円筒スリーブ１５の
一方端に挿入された状態で受け金具１１内に保持されて
いる。また、円筒スリーブ１５の他方端には平凸レンズ
１７が光導入窓ＬＷに対向するように挿入されている。
そして、受け金具１１にはステップインデックス型の光
ファイバ１３１および１３２（第１の光ファイバ）が結
合されたコネクタ端子１２が取り付けられる構成となっ
ている。なお、ケーシング１０内はサイリスタ素子の特
性劣化を防止するため不活性ガスが封入され、気密に保
たれている。
【００４５】＜Ａ−２．ライトガイドの構成＞図２は、
図１に示すＸ領域（光結合部）の詳細図である。図２に
示すように、コネクタ端子１２においては、ステップイ
ンデックス型の光ファイバ１３１および１３２がフェル
ール１４内に保持され、フェルール１４がコネクタ端子
１２に接合されている。そして、光ファイバ１３１およ
び１３２は、光信号を発生するレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）モジュール２０および２１にそれぞれ接続されてい
る。そして、ライトガイド３０は束ねられた複数のステ
ップインデックス型の光ファイバＯＦ（第２の光ファイ
バ）によって構成されている。
図１に示すＸ領域（光結合部）の詳細図である。図２に
示すように、コネクタ端子１２においては、ステップイ
ンデックス型の光ファイバ１３１および１３２がフェル
ール１４内に保持され、フェルール１４がコネクタ端子
１２に接合されている。そして、光ファイバ１３１およ
び１３２は、光信号を発生するレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）モジュール２０および２１にそれぞれ接続されてい
る。そして、ライトガイド３０は束ねられた複数のステ
ップインデックス型の光ファイバＯＦ（第２の光ファイ
バ）によって構成されている。
【００４６】なお、光ファイバ１３１および１３２と、
光ファイバＯＦとにステップインデックス型の光ファイ
バを使用するのは、グレーデッドインデックス型の光フ
ァイバに比べて、入射光に対する出射光の角度依存性が
小さく、入射光が角度を有していても出射光は比較的均
一な光強度分布となるからである。
光ファイバＯＦとにステップインデックス型の光ファイ
バを使用するのは、グレーデッドインデックス型の光フ
ァイバに比べて、入射光に対する出射光の角度依存性が
小さく、入射光が角度を有していても出射光は比較的均
一な光強度分布となるからである。
【００４７】このように、複数の光ファイバＯＦを束ね
ることによってライトガイド３０を構成する理由につい
て以下に説明する。
ることによってライトガイド３０を構成する理由につい
て以下に説明する。
【００４８】図３に光ファイバの屈曲部における幾何学
的解析図を示す。図３において、コア径をｄ、コア部の
内側の曲率をＲ、光信号の入射角をθ、臨界角をφ、コ
ア部の屈折率をｎ0、クラッド部の屈折率をｎ1、外部の
屈折率をｎとするならば、開口数（Ｎ．Ａ）は、光ファ
イバのコア部とクラッド部との屈折率の差によって定ま
り、次式（１）によって与えられる。
的解析図を示す。図３において、コア径をｄ、コア部の
内側の曲率をＲ、光信号の入射角をθ、臨界角をφ、コ
ア部の屈折率をｎ0、クラッド部の屈折率をｎ1、外部の
屈折率をｎとするならば、開口数（Ｎ．Ａ）は、光ファ
イバのコア部とクラッド部との屈折率の差によって定ま
り、次式（１）によって与えられる。
【００４９】
【数１】
【００５０】また、光ファイバを屈曲させた場合の臨界
角は、次式（２）によって与えられる。
角は、次式（２）によって与えられる。
【００５１】
【数２】
【００５２】なお、数式（２）に示される「ｈ」は、入
射光の出発点の光ファイバの光軸からの高さである。
射光の出発点の光ファイバの光軸からの高さである。
【００５３】そして、数式（１）で定めた開口数を有す
るコア部をすべての光が透過する条件は、次式（３）に
よって与えられる。
るコア部をすべての光が透過する条件は、次式（３）に
よって与えられる。
【００５４】
【数３】
【００５５】従って、臨界角φ、ライトガイドの開口
数、ライトガイドのコア部の内側の曲率をＲを一定とし
た場合、コア径をできるだけ小さくした方が伝送効率が
高くなることが分かる。そこで、単一の光ファイバで構
成されるライトガイド７のコア径よりも小さいコア径の
光ファイバＯＦを複数本束ねることで、ライトガイド３
０を構成した。
数、ライトガイドのコア部の内側の曲率をＲを一定とし
た場合、コア径をできるだけ小さくした方が伝送効率が
高くなることが分かる。そこで、単一の光ファイバで構
成されるライトガイド７のコア径よりも小さいコア径の
光ファイバＯＦを複数本束ねることで、ライトガイド３
０を構成した。
【００５６】図４にライトガイド３０の端面の構成を模
式的に示す。図４において、断面形状が６角形の複数の
光ファイバＯＦがガラスパイプ３１内において束ねら
れ、一体化されている。このような構成のライトガイド
をアレイ型ライトガイドと呼称する。なお、光ファイバ
ＯＦの断面形状を６角形とするのは、充填効率を高め、
光伝送に寄与しない部分の面積を最小にするためであ
る。一例として、光ファイバの直径が５０μｍ、ガラス
パイプの直径が２ｍｍであれば、約１０００本の光ファ
イバを束ねることができる。なお、光ファイバＯＦは単
一のコア部と、それを取り巻くクラッド部を有している
が、図示は省略する。
式的に示す。図４において、断面形状が６角形の複数の
光ファイバＯＦがガラスパイプ３１内において束ねら
れ、一体化されている。このような構成のライトガイド
をアレイ型ライトガイドと呼称する。なお、光ファイバ
ＯＦの断面形状を６角形とするのは、充填効率を高め、
光伝送に寄与しない部分の面積を最小にするためであ
る。一例として、光ファイバの直径が５０μｍ、ガラス
パイプの直径が２ｍｍであれば、約１０００本の光ファ
イバを束ねることができる。なお、光ファイバＯＦは単
一のコア部と、それを取り巻くクラッド部を有している
が、図示は省略する。
【００５７】このような構成のライトガイド３０を使用
することで、ライトガイドの屈曲部において光が漏れる
現象を解消して、光信号の伝送効率を向上することがで
きる。
することで、ライトガイドの屈曲部において光が漏れる
現象を解消して、光信号の伝送効率を向上することがで
きる。
【００５８】＜Ａ−３．円筒スリーブの構成＞また、図
２に示すようにライトガイド３０の入光端側は円筒スリ
ーブ１５の一方端に挿入され、他方端には平凸レンズ
（PLANO CONVEX）１７が、その平坦面側が内側になるよ
うに挿入されている。
２に示すようにライトガイド３０の入光端側は円筒スリ
ーブ１５の一方端に挿入され、他方端には平凸レンズ
（PLANO CONVEX）１７が、その平坦面側が内側になるよ
うに挿入されている。
【００５９】円筒スリーブ１５内には、ライトガイド３
０の外径に対応する内径を有したライトガイド係合部１
６が、軸方向に所定の長さしか設けられていないので、
ライトガイド３０は円筒スリーブ１５の途中までしか挿
入されない。
０の外径に対応する内径を有したライトガイド係合部１
６が、軸方向に所定の長さしか設けられていないので、
ライトガイド３０は円筒スリーブ１５の途中までしか挿
入されない。
【００６０】また、平凸レンズ１７の外径に対応する内
径を有したレンズ係合部１８も軸方向に所定の長さしか
設けられていないので、平凸レンズ１７も円筒スリーブ
１５の途中までしか挿入されない。そして、ライトガイ
ド３０の入光端面と平凸レンズ１７の平坦面との間は、
所定の焦点距離を保持するための間隙部１９となってい
る。
径を有したレンズ係合部１８も軸方向に所定の長さしか
設けられていないので、平凸レンズ１７も円筒スリーブ
１５の途中までしか挿入されない。そして、ライトガイ
ド３０の入光端面と平凸レンズ１７の平坦面との間は、
所定の焦点距離を保持するための間隙部１９となってい
る。
【００６１】ここで、平凸レンズ１７をレンズ係合部１
８に挿入した状態で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒
スリーブ１５内に完全に隠れるようにレンズ係合部１８
の軸方向の長さが設定されている。このように設定する
ことで、平凸レンズ１７の入光端面が組み立て時に他の
構成物、例えば受け金具１１との接触で損傷することを
防止できる。
８に挿入した状態で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒
スリーブ１５内に完全に隠れるようにレンズ係合部１８
の軸方向の長さが設定されている。このように設定する
ことで、平凸レンズ１７の入光端面が組み立て時に他の
構成物、例えば受け金具１１との接触で損傷することを
防止できる。
【００６２】なお、円筒スリーブ１５は、ライトガイド
係合部１６、レンズ係合部１８、間隙部１９の中心軸が
すべて同軸上に位置するように形成されている。そし
て、円筒スリーブ１５と、ライトガイド３０および平凸
レンズ１７とはエポキシ系の接着剤（図示せず）により
固着されている。
係合部１６、レンズ係合部１８、間隙部１９の中心軸が
すべて同軸上に位置するように形成されている。そし
て、円筒スリーブ１５と、ライトガイド３０および平凸
レンズ１７とはエポキシ系の接着剤（図示せず）により
固着されている。
【００６３】また、円筒スリーブ１５の間隙部１９に
は、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を挿入する
際に、間隙部１９内に空気が溜まり、ライトガイド３０
および平凸レンズ１７が押し戻されることを防止するた
めの、空気抜き用の貫通孔２９が設けられている。また
ライトガイド係合部１６、レンズ係合部１８には、接着
剤の空気抜き、および接着状態の確認のために、それぞ
れに貫通孔２８が設けられている。
は、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を挿入する
際に、間隙部１９内に空気が溜まり、ライトガイド３０
および平凸レンズ１７が押し戻されることを防止するた
めの、空気抜き用の貫通孔２９が設けられている。また
ライトガイド係合部１６、レンズ係合部１８には、接着
剤の空気抜き、および接着状態の確認のために、それぞ
れに貫通孔２８が設けられている。
【００６４】このように平凸レンズ１７とライトガイド
３０を円筒スリーブ１５で一体化する構成となっている
ので、平凸レンズ１７とライトガイド３０が円筒スリー
ブ１５で一体化されたものを予め準備しておくことで、
従来と変わらない時間で装置全体を組立ることができ
る。
３０を円筒スリーブ１５で一体化する構成となっている
ので、平凸レンズ１７とライトガイド３０が円筒スリー
ブ１５で一体化されたものを予め準備しておくことで、
従来と変わらない時間で装置全体を組立ることができ
る。
【００６５】＜Ａ−４．平凸レンズの作用効果＞次に、
図５〜図８を用いて平凸レンズの作用効果について説明
する。図５は光ファイバ１３１、平凸レンズ１７、ライ
トガイド３０の配置状態を模式的に示した図であり、平
凸レンズ１７は簡単化のため凸レンズとして示してい
る。
図５〜図８を用いて平凸レンズの作用効果について説明
する。図５は光ファイバ１３１、平凸レンズ１７、ライ
トガイド３０の配置状態を模式的に示した図であり、平
凸レンズ１７は簡単化のため凸レンズとして示してい
る。
【００６６】図５において、光ファイバ１３１は平凸レ
ンズ１７の入射側の焦点面に出光端面が位置するように
配置され、ライトガイド３０は平凸レンズ１７の出射側
の焦点面に入光端面が位置するように配置されている。
なお、光ファイバ１３１と平凸レンズ１７との間隔はａ
１であり、平凸レンズ１７とライトガイド３０との間隔
はｂである。
ンズ１７の入射側の焦点面に出光端面が位置するように
配置され、ライトガイド３０は平凸レンズ１７の出射側
の焦点面に入光端面が位置するように配置されている。
なお、光ファイバ１３１と平凸レンズ１７との間隔はａ
１であり、平凸レンズ１７とライトガイド３０との間隔
はｂである。
【００６７】また、図５には光ファイバ１３１から出射
した光がライトガイド３０に入射するまでの経路を模式
的に示している。
した光がライトガイド３０に入射するまでの経路を模式
的に示している。
【００６８】先に説明したように、光ファイバ１３１と
平凸レンズ１７との間隔ａ１は平凸レンズ１７の焦点距
離に等しく、平凸レンズ１７とライトガイド３０との間
隔ｂは平凸レンズ１７の焦点距離に等しいので、図５に
示すように、光ファイバ１３１の出光端面から平凸レン
ズ１７の光軸と平行に出射される主光線Ｌ１は、平凸レ
ンズ１７で光路を曲げられた後、平凸レンズ１７の光軸
ＬＡがライトガイド３０の入光端面と交わる位置Ｐ１を
通過してライトガイド３０に入射する。
平凸レンズ１７との間隔ａ１は平凸レンズ１７の焦点距
離に等しく、平凸レンズ１７とライトガイド３０との間
隔ｂは平凸レンズ１７の焦点距離に等しいので、図５に
示すように、光ファイバ１３１の出光端面から平凸レン
ズ１７の光軸と平行に出射される主光線Ｌ１は、平凸レ
ンズ１７で光路を曲げられた後、平凸レンズ１７の光軸
ＬＡがライトガイド３０の入光端面と交わる位置Ｐ１を
通過してライトガイド３０に入射する。
【００６９】また、光ファイバ１３１の出光端面から平
凸レンズ１７の光軸に対して所定の角度で出射される発
散光線Ｌ２およびＬ３は、平凸レンズ１７で光路を曲げ
られた後、主光線Ｌ１とほぼ平行にライトガイド３０に
入射する。従って、光ファイバ１３１から出射された光
信号は、平凸レンズ１７によって平行光線となってライ
トガイド３０に入射することになる。
凸レンズ１７の光軸に対して所定の角度で出射される発
散光線Ｌ２およびＬ３は、平凸レンズ１７で光路を曲げ
られた後、主光線Ｌ１とほぼ平行にライトガイド３０に
入射する。従って、光ファイバ１３１から出射された光
信号は、平凸レンズ１７によって平行光線となってライ
トガイド３０に入射することになる。
【００７０】ここで、ライトガイド３０に入射する光束
の半径Ｒｓｐ、および入射角θは、平凸レンズ１７の焦
点距離ｆ、光ファイバ１３１からの光信号の広がり角
ω、光ファイバ１３１の出射点の光軸ＬＡからの高さｈ
を用いて、それぞれ次のように表される。
の半径Ｒｓｐ、および入射角θは、平凸レンズ１７の焦
点距離ｆ、光ファイバ１３１からの光信号の広がり角
ω、光ファイバ１３１の出射点の光軸ＬＡからの高さｈ
を用いて、それぞれ次のように表される。
【００７１】
【数４】
【００７２】
【数５】
【００７３】数式（４）から、光ファイバ１３１から出
射された光信号は、光ファイバ１３１の出射点の位置に
よらず、平凸レンズ１７の光軸ＬＡがライトガイド３０
の入光端面と交わる位置Ｐ１を中心とする半径Ｒｓｐの
分布を持ってライトガイド３０に入射することになる。
射された光信号は、光ファイバ１３１の出射点の位置に
よらず、平凸レンズ１７の光軸ＬＡがライトガイド３０
の入光端面と交わる位置Ｐ１を中心とする半径Ｒｓｐの
分布を持ってライトガイド３０に入射することになる。
【００７４】これは、光ファイバ１３２から出射された
光信号についても同様であり、図６に、光ファイバ１３
１および１３２から出射された光信号が平凸レンズ１７
によって平行光線となる状態を模式的に示す。
光信号についても同様であり、図６に、光ファイバ１３
１および１３２から出射された光信号が平凸レンズ１７
によって平行光線となる状態を模式的に示す。
【００７５】図６に示すように、光ファイバ１３１およ
び１３２から出射された光信号は、平行光線ＬＦ１およ
びＬＦ２となってライトガイド３０に入射される。平行
光線ＬＦ１およびＬＦ２は互いにオーバーラップするよ
うに照射されるので、図１５を用いて説明したように、
光ファイバ１３１および１３２から出射される光信号
が、それぞれピークを有した光強度分布となっているよ
うな場合でも、ライトガイド３０の入光端面では均一化
された光強度分布となる。
び１３２から出射された光信号は、平行光線ＬＦ１およ
びＬＦ２となってライトガイド３０に入射される。平行
光線ＬＦ１およびＬＦ２は互いにオーバーラップするよ
うに照射されるので、図１５を用いて説明したように、
光ファイバ１３１および１３２から出射される光信号
が、それぞれピークを有した光強度分布となっているよ
うな場合でも、ライトガイド３０の入光端面では均一化
された光強度分布となる。
【００７６】図７にライトガイド３０に入射される光信
号の光強度分布を示す。図７においては、横軸にライト
ガイド３０の入光端面の径方向の位置を示し、縦軸に光
強度を示す。
号の光強度分布を示す。図７においては、横軸にライト
ガイド３０の入光端面の径方向の位置を示し、縦軸に光
強度を示す。
【００７７】図７に示すように、ライトガイド３０に入
射する光信号は、ピーク部分が平坦化され、ライトガイ
ド３０の中心付近も周辺部も同程度の光強度となってい
る。従って、２つのピークが交わる部分の光強度とピー
クの頂点での光強度との差を、強度差Ｄ’とすれば、図
１５を用いて説明した光トリガサイリスタ９９における
光強度分布の強度差Ｄと比べて小さくなっていることが
明確に判る。
射する光信号は、ピーク部分が平坦化され、ライトガイ
ド３０の中心付近も周辺部も同程度の光強度となってい
る。従って、２つのピークが交わる部分の光強度とピー
クの頂点での光強度との差を、強度差Ｄ’とすれば、図
１５を用いて説明した光トリガサイリスタ９９における
光強度分布の強度差Ｄと比べて小さくなっていることが
明確に判る。
【００７８】従って、ライトガイド３０を介して半導体
基体１の受光部２に照射される光信号も均一となり、受
光部２において光信号の不均一に起因する主電流の極部
集中により受光部２が破壊されることを防止できる。こ
れは、最大電力密度を小さくし、かつ最小パワー（ＰＬ
Ｔ）を十分に得ることができるので、最大電力密度と最
小パワー（ＰＬＴ）とのトレードオフ関係の改善を意味
している。
基体１の受光部２に照射される光信号も均一となり、受
光部２において光信号の不均一に起因する主電流の極部
集中により受光部２が破壊されることを防止できる。こ
れは、最大電力密度を小さくし、かつ最小パワー（ＰＬ
Ｔ）を十分に得ることができるので、最大電力密度と最
小パワー（ＰＬＴ）とのトレードオフ関係の改善を意味
している。
【００７９】また、図６に示すように、光ファイバ１３
１および１３２から出射された光信号は平行光線となっ
て、いずれもライトガイド３０の同じ領域にオーバーラ
ップするように照射されるので、光ファイバ１３１およ
び１３２の高さ方向の取り付け位置が変化した場合、す
なわち光ファイバが多少偏心しても、ライトガイド３０
への入射光の強度分布は変わらない。これは、光ファイ
バの偏心許容量が大きくなった、あるいは光伝送系の光
軸ずれの許容範囲が広がったと言うことができる。
１および１３２から出射された光信号は平行光線となっ
て、いずれもライトガイド３０の同じ領域にオーバーラ
ップするように照射されるので、光ファイバ１３１およ
び１３２の高さ方向の取り付け位置が変化した場合、す
なわち光ファイバが多少偏心しても、ライトガイド３０
への入射光の強度分布は変わらない。これは、光ファイ
バの偏心許容量が大きくなった、あるいは光伝送系の光
軸ずれの許容範囲が広がったと言うことができる。
【００８０】また、ライトガイド３０には平行光線ＬＦ
１およびＬＦ２が照射されるので、平凸レンズ１７とラ
イトガイド３０との間隔が多少変化しても、ライトガイ
ド３０に照射される光信号強度の変化は小さい。
１およびＬＦ２が照射されるので、平凸レンズ１７とラ
イトガイド３０との間隔が多少変化しても、ライトガイ
ド３０に照射される光信号強度の変化は小さい。
【００８１】従って、光ファイバ１３１および１３２と
ライトガイド３０との相対位置を高精度に調整せずと
も、光伝送系の光軸ずれによる光信号の損失を低減でき
る。
ライトガイド３０との相対位置を高精度に調整せずと
も、光伝送系の光軸ずれによる光信号の損失を低減でき
る。
【００８２】＜Ａ−５．反射防止膜の作用効果＞以上説
明した光トリガサイリスタ１００においては、平凸レン
ズ１７などのレンズ系を付加することになるので、レン
ズ表面における反射による伝送損失が増加するという一
面も有している。
明した光トリガサイリスタ１００においては、平凸レン
ズ１７などのレンズ系を付加することになるので、レン
ズ表面における反射による伝送損失が増加するという一
面も有している。
【００８３】これについては、ライトガイド３０の入光
端面および平凸レンズ１７の両端面に、ＳｉＯ2、Ｔａ2
Ｏ5等で構成される反射防止膜を形成することにより、
反射を防止して伝送損失を低減することができる。
端面および平凸レンズ１７の両端面に、ＳｉＯ2、Ｔａ2
Ｏ5等で構成される反射防止膜を形成することにより、
反射を防止して伝送損失を低減することができる。
【００８４】ここで、反射防止膜の膜厚Ｍと入射光の波
長λとの間には、次式（６）のような関係がある。
長λとの間には、次式（６）のような関係がある。
【００８５】
【数６】
【００８６】数式（６）において、ｎ0は反射防止膜の
屈折率であるので、反射防止膜の膜厚を入射光の波長λ
の奇数倍とすることで反射防止が可能となることが分か
る。
屈折率であるので、反射防止膜の膜厚を入射光の波長λ
の奇数倍とすることで反射防止が可能となることが分か
る。
【００８７】＜Ａ−６．変形例１＞以上説明した光トリ
ガサイリスタ１００においては、光ファイバ１３１と平
凸レンズ１７との間隔が平凸レンズ１７の焦点距離に等
しくなるように配置した例を示したが、この距離は変更
しても良い。
ガサイリスタ１００においては、光ファイバ１３１と平
凸レンズ１７との間隔が平凸レンズ１７の焦点距離に等
しくなるように配置した例を示したが、この距離は変更
しても良い。
【００８８】すなわち、図８に示すように、光ファイバ
１３１は平凸レンズ１７の入射側の焦点面よりも平凸レ
ンズ１７側に近づけ、光ファイバ１３１と平凸レンズ１
７との間隔をａ２としても良い。
１３１は平凸レンズ１７の入射側の焦点面よりも平凸レ
ンズ１７側に近づけ、光ファイバ１３１と平凸レンズ１
７との間隔をａ２としても良い。
【００８９】なお、ライトガイド３０は平凸レンズ１７
の出射側の焦点面に入光端面が位置するように配置され
ている。ここで、光ファイバ１３１と平凸レンズ１７と
の間隔はａ２であり、平凸レンズ１７とライトガイド３
０との間隔はｂである。
の出射側の焦点面に入光端面が位置するように配置され
ている。ここで、光ファイバ１３１と平凸レンズ１７と
の間隔はａ２であり、平凸レンズ１７とライトガイド３
０との間隔はｂである。
【００９０】このように配置することで、光ファイバ１
３１および１３２から出射した光信号が平凸レンズ１７
に達するまでの広がりが小さくなり、小さな直径のレン
ズにおいても光信号の均一化を達成できる。また、光フ
ァイバの偏心許容量も大きくできる。
３１および１３２から出射した光信号が平凸レンズ１７
に達するまでの広がりが小さくなり、小さな直径のレン
ズにおいても光信号の均一化を達成できる。また、光フ
ァイバの偏心許容量も大きくできる。
【００９１】＜Ａ−７．変形例２＞また、以上説明した
光トリガサイリスタ１００においては、ライトガイド３
０に入射する光信号を均一化するために、平凸レンズ１
７を使用したが、これは、一方面が平坦であるので円筒
スリーブ１５内にて位置決めすることが容易なためであ
ったが、平凸レンズ１７の代わりに単なる凸レンズを使
用しても良いことは言うまでもない。
光トリガサイリスタ１００においては、ライトガイド３
０に入射する光信号を均一化するために、平凸レンズ１
７を使用したが、これは、一方面が平坦であるので円筒
スリーブ１５内にて位置決めすることが容易なためであ
ったが、平凸レンズ１７の代わりに単なる凸レンズを使
用しても良いことは言うまでもない。
【００９２】＜Ａ−８．変形例３＞また、以上説明した
光トリガサイリスタ１００においては、レンズ係合部１
８の軸方向の長さは、平凸レンズ１７を挿入した状態
で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリーブ１５内に
完全に隠れるように設定されていたが、図９に示すよう
に、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリーブ１５１か
ら突出するようにしても良い。
光トリガサイリスタ１００においては、レンズ係合部１
８の軸方向の長さは、平凸レンズ１７を挿入した状態
で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリーブ１５内に
完全に隠れるように設定されていたが、図９に示すよう
に、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリーブ１５１か
ら突出するようにしても良い。
【００９３】図９において、円筒スリーブ１５１のレン
ズ係合部１８１の軸方向の長さは、平凸レンズ１７を挿
入した状態で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリー
ブ１５１の端面から突出するように設定されている。
ズ係合部１８１の軸方向の長さは、平凸レンズ１７を挿
入した状態で、平凸レンズ１７の入光端面が円筒スリー
ブ１５１の端面から突出するように設定されている。
【００９４】このように構成することで、平凸レンズ１
７に入射する光信号が円筒スリーブ１５１によって遮ら
れるといった問題が解消される。
７に入射する光信号が円筒スリーブ１５１によって遮ら
れるといった問題が解消される。
【００９５】なお、図９においては、図２と同一の構成
については同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
については同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
【００９６】＜Ｂ．実施の形態２＞本発明に係る光トリ
ガサイリスタの実施の形態２として、図１０に光トリガ
サイリスタ２００の光結合部の詳細図を示す。 ＜Ｂ−１．円筒スリーブの構成＞図１０に示すようにラ
イトガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５の一方端
に挿入され、他方端には屈折率分布型レンズ（GRADIENT
INDEX LENS）２７が挿入されている。
ガサイリスタの実施の形態２として、図１０に光トリガ
サイリスタ２００の光結合部の詳細図を示す。 ＜Ｂ−１．円筒スリーブの構成＞図１０に示すようにラ
イトガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５の一方端
に挿入され、他方端には屈折率分布型レンズ（GRADIENT
INDEX LENS）２７が挿入されている。
【００９７】なお、図１および図２を用いて説明した光
トリガサイリスタ１００と異なる構成は、平凸レンズ１
７が屈折率分布型レンズ２７に代わっただけであり、同
一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
トリガサイリスタ１００と異なる構成は、平凸レンズ１
７が屈折率分布型レンズ２７に代わっただけであり、同
一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
【００９８】＜Ｂ−２．屈折率分布型レンズの作用効果
＞次に、屈折率分布型レンズ２７の作用効果について説
明する。屈折率分布型レンズ２７は外観形状が円柱形状
であり、屈折率が径方向に分布を有している。その分布
状態は、中央部が最も屈折率が高く、周辺になるにつれ
て屈折率が低くなっている。
＞次に、屈折率分布型レンズ２７の作用効果について説
明する。屈折率分布型レンズ２７は外観形状が円柱形状
であり、屈折率が径方向に分布を有している。その分布
状態は、中央部が最も屈折率が高く、周辺になるにつれ
て屈折率が低くなっている。
【００９９】屈折率分布型レンズ２７の一方の端面（入
光端面）に光が入射すると、正弦波状の光路をとって進
み、他方の端面（出光端面）から出射される。これは、
平凸レンズ１７と同様の作用を奏するものであり、光フ
ァイバ１３１および１３２と屈折率分布型レンズ２７と
の間隔を屈折率分布型レンズ２７の焦点距離に等しく
し、屈折率分布型レンズ２７とライトガイド３０との間
隔を屈折率分布型レンズ２７の焦点距離に等しくするこ
とで、光ファイバ１３１および１３２の出光端面から屈
折率分布型レンズ２７の光軸に対して所定の角度で出射
される発散光線は、屈折率分布型レンズ２７で光路を曲
げられた後、平行光線となってライトガイド３０に入射
することになる。
光端面）に光が入射すると、正弦波状の光路をとって進
み、他方の端面（出光端面）から出射される。これは、
平凸レンズ１７と同様の作用を奏するものであり、光フ
ァイバ１３１および１３２と屈折率分布型レンズ２７と
の間隔を屈折率分布型レンズ２７の焦点距離に等しく
し、屈折率分布型レンズ２７とライトガイド３０との間
隔を屈折率分布型レンズ２７の焦点距離に等しくするこ
とで、光ファイバ１３１および１３２の出光端面から屈
折率分布型レンズ２７の光軸に対して所定の角度で出射
される発散光線は、屈折率分布型レンズ２７で光路を曲
げられた後、平行光線となってライトガイド３０に入射
することになる。
【０１００】従って、光ファイバ１３１および１３２か
ら出射される光信号が、それぞれピークを有した光強度
分布となっているような場合でも、ライトガイド３０の
入光端面では均一化された光強度分布となる。
ら出射される光信号が、それぞれピークを有した光強度
分布となっているような場合でも、ライトガイド３０の
入光端面では均一化された光強度分布となる。
【０１０１】また、屈折率分布型レンズ２７の外観形状
は円柱形状であり、光信号の入射面、出射面の方向性も
ないので、円筒スリーブ１５への挿入が簡単であり、円
筒スリーブ１５のレンズ係合部１８に挿入した場合に、
円筒スリーブ１５内にて位置決めすることが容易であ
る。
は円柱形状であり、光信号の入射面、出射面の方向性も
ないので、円筒スリーブ１５への挿入が簡単であり、円
筒スリーブ１５のレンズ係合部１８に挿入した場合に、
円筒スリーブ１５内にて位置決めすることが容易であ
る。
【０１０２】また、一般に屈折率分布型レンズは、その
光軸と、その円筒外周面との同軸度が高く保たれている
ので、円筒スリーブ１５の、ライトガイド係合部１６、
レンズ係合部１８、間隙部１９の中心がすべて同一軸上
に位置するように形成すれば、屈折率分布型レンズ２７
の光軸と、ライトガイド３０の中心軸とを一致させるこ
とが確実にでき、組立精度を高めることができる。
光軸と、その円筒外周面との同軸度が高く保たれている
ので、円筒スリーブ１５の、ライトガイド係合部１６、
レンズ係合部１８、間隙部１９の中心がすべて同一軸上
に位置するように形成すれば、屈折率分布型レンズ２７
の光軸と、ライトガイド３０の中心軸とを一致させるこ
とが確実にでき、組立精度を高めることができる。
【０１０３】＜Ｃ．実施の形態３＞本発明に係る光トリ
ガサイリスタの実施の形態３として、図１１に光トリガ
サイリスタ３００の光結合部の詳細図を示す。 ＜Ｃ−１．円筒スリーブの構成＞図１１に示すようにラ
イトガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５２の一方
端に挿入され、他方端には出光端面が凹面となり、入光
端面が凸面となったメニスカスレンズ（MENISCUS LEN
S）３７が挿入されている。
ガサイリスタの実施の形態３として、図１１に光トリガ
サイリスタ３００の光結合部の詳細図を示す。 ＜Ｃ−１．円筒スリーブの構成＞図１１に示すようにラ
イトガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５２の一方
端に挿入され、他方端には出光端面が凹面となり、入光
端面が凸面となったメニスカスレンズ（MENISCUS LEN
S）３７が挿入されている。
【０１０４】なお、図１および図２を用いて説明した光
トリガサイリスタ１００と異なる構成は、平凸レンズ１
７がメニスカスレンズ３７に代わっただけであり、同一
の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
トリガサイリスタ１００と異なる構成は、平凸レンズ１
７がメニスカスレンズ３７に代わっただけであり、同一
の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
【０１０５】＜Ｃ−２．メニスカスレンズの作用効果＞
次に、メニスカスレンズ３７の作用効果について説明す
る。光ファイバ１３１および１３２とメニスカスレンズ
３７との間隔をメニスカスレンズ３７の焦点距離に等し
くし、メニスカスレンズ３７とライトガイド３０との間
隔をメニスカスレンズ３７の焦点距離に等しくすること
で、光ファイバ１３１および１３２の出光端面からメニ
スカスレンズ３７の光軸に対して所定の角度で出射され
る発散光線は、メニスカスレンズ３７で光路を曲げられ
た後、平行光線となってライトガイド３０に入射するこ
とになる。
次に、メニスカスレンズ３７の作用効果について説明す
る。光ファイバ１３１および１３２とメニスカスレンズ
３７との間隔をメニスカスレンズ３７の焦点距離に等し
くし、メニスカスレンズ３７とライトガイド３０との間
隔をメニスカスレンズ３７の焦点距離に等しくすること
で、光ファイバ１３１および１３２の出光端面からメニ
スカスレンズ３７の光軸に対して所定の角度で出射され
る発散光線は、メニスカスレンズ３７で光路を曲げられ
た後、平行光線となってライトガイド３０に入射するこ
とになる。
【０１０６】従って、光ファイバ１３１および１３２か
ら出射される光信号が、それぞれピークを有した光強度
分布となっているような場合でも、ライトガイド３０の
入光端面では均一化された光強度分布となる。
ら出射される光信号が、それぞれピークを有した光強度
分布となっているような場合でも、ライトガイド３０の
入光端面では均一化された光強度分布となる。
【０１０７】ここでメニスカスレンズ３７においては、
ライトガイド３０側に負の屈折力を有するので、入光側
と出光側で同一の焦点距離であっても、光ファイバ１３
１および１３２側の屈折力は大きくなる。すなわち、光
信号はメニスカスレンズ３７の入光端面で大きく折れ曲
がるため、実施の形態１において説明した平凸レンズ１
７と同様の作用を得るには、より小さな直径のレンズで
済むことになる。このことは、同一の直径のレンズを用
いる場合には、平凸レンズ１７に比べて光ファイバの偏
心許容量を大きくできることを意味している。
ライトガイド３０側に負の屈折力を有するので、入光側
と出光側で同一の焦点距離であっても、光ファイバ１３
１および１３２側の屈折力は大きくなる。すなわち、光
信号はメニスカスレンズ３７の入光端面で大きく折れ曲
がるため、実施の形態１において説明した平凸レンズ１
７と同様の作用を得るには、より小さな直径のレンズで
済むことになる。このことは、同一の直径のレンズを用
いる場合には、平凸レンズ１７に比べて光ファイバの偏
心許容量を大きくできることを意味している。
【０１０８】＜Ｄ．実施の形態４＞図２を用いて説明し
たように、本発明に係る実施の形態１においては、ライ
トガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５の一方端に
挿入され、他方端には平凸レンズ１７が、その平坦面側
が内側になるように挿入されている。ここで、平凸レン
ズ１７の代わりに、実施の形態２において説明した屈折
率分布型レンズ２７、あるいは実施の形態３において説
明したメニスカスレンズ３７を使用することもできる
が、光信号の損失を低減するためにはライトガイド３０
の中心軸と各種レンズの光軸とを一致させる必要があ
る。
たように、本発明に係る実施の形態１においては、ライ
トガイド３０の入光端側は円筒スリーブ１５の一方端に
挿入され、他方端には平凸レンズ１７が、その平坦面側
が内側になるように挿入されている。ここで、平凸レン
ズ１７の代わりに、実施の形態２において説明した屈折
率分布型レンズ２７、あるいは実施の形態３において説
明したメニスカスレンズ３７を使用することもできる
が、光信号の損失を低減するためにはライトガイド３０
の中心軸と各種レンズの光軸とを一致させる必要があ
る。
【０１０９】そのためには、ライトガイド係合部１６お
よびレンズ係合部１８の寸法公差を可能な限り小さくす
れば良いが、図２に示す円筒スリーブ１５では接着剤を
塗布するための間隙が必要になるので、その分だけ寸法
公差を大きくしなければならない。そこで、以下に、接
着剤を塗布するための間隙を小さくできる円筒スリーブ
の構成について説明する。
よびレンズ係合部１８の寸法公差を可能な限り小さくす
れば良いが、図２に示す円筒スリーブ１５では接着剤を
塗布するための間隙が必要になるので、その分だけ寸法
公差を大きくしなければならない。そこで、以下に、接
着剤を塗布するための間隙を小さくできる円筒スリーブ
の構成について説明する。
【０１１０】本発明に係る光トリガサイリスタの実施の
形態４として、図１２に光トリガサイリスタ４００の円
筒スリーブ１５Ａの構成を示す。図１２において、ライ
トガイド３０の入光端側が円筒スリーブ１５Ａのライト
ガイド係合部１６Ａに挿入され、平凸レンズ１７がレン
ズ係合部１８Ａに挿入されている。
形態４として、図１２に光トリガサイリスタ４００の円
筒スリーブ１５Ａの構成を示す。図１２において、ライ
トガイド３０の入光端側が円筒スリーブ１５Ａのライト
ガイド係合部１６Ａに挿入され、平凸レンズ１７がレン
ズ係合部１８Ａに挿入されている。
【０１１１】ライトガイド係合部１６Ａおよびレンズ係
合部１８Ａの内周側壁には、それぞれ内周側壁に沿った
リング状の溝部４１および４２が設けられ、ライトガイ
ド係合部１６Ａおよびレンズ係合部１８Ａの底面端縁部
には、当該端縁部に沿ったリング状の溝部５１および５
２が設けられている。
合部１８Ａの内周側壁には、それぞれ内周側壁に沿った
リング状の溝部４１および４２が設けられ、ライトガイ
ド係合部１６Ａおよびレンズ係合部１８Ａの底面端縁部
には、当該端縁部に沿ったリング状の溝部５１および５
２が設けられている。
【０１１２】また、ライトガイド３０の入光端面と平凸
レンズ１７の平坦面との間は、所定の焦点距離を保持す
るための間隙部１９Ａとなっている。そして、当該間隙
部１９Ａには、空気抜き用の貫通孔２９Ａが設けられて
いる。
レンズ１７の平坦面との間は、所定の焦点距離を保持す
るための間隙部１９Ａとなっている。そして、当該間隙
部１９Ａには、空気抜き用の貫通孔２９Ａが設けられて
いる。
【０１１３】ここで、ライトガイド係合部１６Ａおよび
レンズ係合部１８Ａの内周径の寸法公差は、後に示す理
由から、それぞれライトガイド３０および平凸レンズ１
７を係合するための最小限の寸法公差とすることができ
るので、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を挿入
することで、ライトガイド３０の中心軸と平凸レンズ１
７の光軸が高精度で一致することになる。
レンズ係合部１８Ａの内周径の寸法公差は、後に示す理
由から、それぞれライトガイド３０および平凸レンズ１
７を係合するための最小限の寸法公差とすることができ
るので、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を挿入
することで、ライトガイド３０の中心軸と平凸レンズ１
７の光軸が高精度で一致することになる。
【０１１４】ここで、ライトガイド３０および平凸レン
ズ１７の挿入前に溝部４１および４２内にエポキシ系の
接着剤ＡＨを充填しておくことで、ライトガイド３０お
よび平凸レンズ１７が固着されることになる。従って、
接着剤ＡＨは溝部４１および４２の内部のみに存在すれ
ば足りるので、接着剤ＡＨをライトガイド３０および平
凸レンズ１７の側面に塗布するための間隙を設ける必要
がなくなり、ライトガイド係合部１６Ａおよびレンズ係
合部１８Ａの内周径の寸法公差を小さくすることができ
る。
ズ１７の挿入前に溝部４１および４２内にエポキシ系の
接着剤ＡＨを充填しておくことで、ライトガイド３０お
よび平凸レンズ１７が固着されることになる。従って、
接着剤ＡＨは溝部４１および４２の内部のみに存在すれ
ば足りるので、接着剤ＡＨをライトガイド３０および平
凸レンズ１７の側面に塗布するための間隙を設ける必要
がなくなり、ライトガイド係合部１６Ａおよびレンズ係
合部１８Ａの内周径の寸法公差を小さくすることができ
る。
【０１１５】なお、ライトガイド係合部１６Ａおよびレ
ンズ係合部１８Ａにライトガイド３０および平凸レンズ
１７を挿入すると、溝部４１および４２に充填された接
着剤ＡＨが、ライトガイド３０および平凸レンズ１７の
端面に付着し、そのままライトガイド係合部１６Ａおよ
びレンズ係合部１８Ａの底面端縁部に到達することがあ
る。その場合、当該接着剤ＡＨは溝部５１および５２に
収容されるので、接着剤ＡＨがライトガイド３０および
平凸レンズ１７の光透過に係る面にまで侵出することが
防止される。
ンズ係合部１８Ａにライトガイド３０および平凸レンズ
１７を挿入すると、溝部４１および４２に充填された接
着剤ＡＨが、ライトガイド３０および平凸レンズ１７の
端面に付着し、そのままライトガイド係合部１６Ａおよ
びレンズ係合部１８Ａの底面端縁部に到達することがあ
る。その場合、当該接着剤ＡＨは溝部５１および５２に
収容されるので、接着剤ＡＨがライトガイド３０および
平凸レンズ１７の光透過に係る面にまで侵出することが
防止される。
【０１１６】＜Ｅ．実施の形態５＞以上説明した本発明
に係る実施の形態１および４では、ライトガイド３０お
よび平凸レンズ１７を、エポキシ系の接着剤ＡＨで円筒
スリーブ１５あるいは１５Ａに固着する例を示したが、
ライトガイド３０および平凸レンズ１７を円筒スリーブ
１５に挿入し、円筒スリーブ１５の外周より内側に向け
て均一に圧力を加えることで、円筒スリーブ１５を内側
に圧縮し、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を固
定しても良い。
に係る実施の形態１および４では、ライトガイド３０お
よび平凸レンズ１７を、エポキシ系の接着剤ＡＨで円筒
スリーブ１５あるいは１５Ａに固着する例を示したが、
ライトガイド３０および平凸レンズ１７を円筒スリーブ
１５に挿入し、円筒スリーブ１５の外周より内側に向け
て均一に圧力を加えることで、円筒スリーブ１５を内側
に圧縮し、ライトガイド３０および平凸レンズ１７を固
定しても良い。
【０１１７】このようにすることで、ライトガイド３０
および平凸レンズ１７を円筒スリーブ１５と一体化する
ことが容易に短時間ででき、量産性に優れた光トリガサ
イリスタを得ることができる。
および平凸レンズ１７を円筒スリーブ１５と一体化する
ことが容易に短時間ででき、量産性に優れた光トリガサ
イリスタを得ることができる。
【０１１８】＜Ｆ．実施の形態６＞以上説明した本発明
に係る実施の形態１〜５では、光ファイバ１３１および
１３２（図１）から出射される光信号を均一化するため
のレンズ（以後、単にレンズと呼称）を、円筒スリーブ
１５（図１、図１０、図１１）あるいは１５Ａ（図１
２）によってライトガイド３０と一体化し、受け金具１
１内に保持する構成、すなわち、密封された光トリガサ
イリスタ内にレンズを設ける構成について説明した。こ
のような構成では、光トリガサイリスタ装置の移動中
や、使用中にレンズが破損することを防止できるという
利点を有するが、当該レンズをコネクタ端子１２の光フ
ァイバ１３１および１３２の前面に取り付ける構成とし
ても良い。
に係る実施の形態１〜５では、光ファイバ１３１および
１３２（図１）から出射される光信号を均一化するため
のレンズ（以後、単にレンズと呼称）を、円筒スリーブ
１５（図１、図１０、図１１）あるいは１５Ａ（図１
２）によってライトガイド３０と一体化し、受け金具１
１内に保持する構成、すなわち、密封された光トリガサ
イリスタ内にレンズを設ける構成について説明した。こ
のような構成では、光トリガサイリスタ装置の移動中
や、使用中にレンズが破損することを防止できるという
利点を有するが、当該レンズをコネクタ端子１２の光フ
ァイバ１３１および１３２の前面に取り付ける構成とし
ても良い。
【０１１９】この場合は、実施の形態１〜５とは逆に、
光ファイバ１３１および１３２とレンズとが一体化さ
れ、レンズとライトガイド３０とは光軸がずれることに
なるが、レンズによって光ファイバ１３１および１３２
から出射される光信号が均一化されているので、上記ず
れによる問題は解消される。また、光信号を均一化する
という点では実施の形態１〜５と同様であるので、従来
装置の問題点も同様に解消することができる。
光ファイバ１３１および１３２とレンズとが一体化さ
れ、レンズとライトガイド３０とは光軸がずれることに
なるが、レンズによって光ファイバ１３１および１３２
から出射される光信号が均一化されているので、上記ず
れによる問題は解消される。また、光信号を均一化する
という点では実施の形態１〜５と同様であるので、従来
装置の問題点も同様に解消することができる。
【０１２０】さらに、光ファイバ１３１および１３２と
レンズとを一体化するので、光ファイバの種類を変更す
る場合には、光ファイバの種類に合わせてレンズを変更
することが容易にできるという利点も有している。
レンズとを一体化するので、光ファイバの種類を変更す
る場合には、光ファイバの種類に合わせてレンズを変更
することが容易にできるという利点も有している。
【０１２１】
【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の光トリガサ
イリスタによれば、受光部に光信号を伝達するライトガ
イドが複数の第２の光ファイバを束ねたアレイ型ライト
ガイドであるので、ライトガイドの屈曲部において光が
漏れる現象が解消され、光信号の伝送効率が向上する。
また、複数の第１の光ファイバから出射される光信号の
強度分布が均一でなく、複数のピークを有する場合であ
っても、レンズにより当該ライトガイドに入射する光信
号が平行光線となるので、受光部には強度分布が均一と
なった光信号が与えられることになる。従って、光信号
が集中することに起因するサイリスタの破壊を防止でき
るとともに、光伝送系の光軸ずれの許容範囲が広がるの
で、第１の光ファイバとライトガイドとの相対位置を高
精度に調整せずとも光損失を低減できる光トリガサイリ
スタが得られる。
イリスタによれば、受光部に光信号を伝達するライトガ
イドが複数の第２の光ファイバを束ねたアレイ型ライト
ガイドであるので、ライトガイドの屈曲部において光が
漏れる現象が解消され、光信号の伝送効率が向上する。
また、複数の第１の光ファイバから出射される光信号の
強度分布が均一でなく、複数のピークを有する場合であ
っても、レンズにより当該ライトガイドに入射する光信
号が平行光線となるので、受光部には強度分布が均一と
なった光信号が与えられることになる。従って、光信号
が集中することに起因するサイリスタの破壊を防止でき
るとともに、光伝送系の光軸ずれの許容範囲が広がるの
で、第１の光ファイバとライトガイドとの相対位置を高
精度に調整せずとも光損失を低減できる光トリガサイリ
スタが得られる。
【０１２２】本発明に係る請求項２記載の光トリガサイ
リスタによれば、ライトガイドを、入光端面がレンズの
出射側焦点面に一致するように配置し、複数の第１の光
ファイバを、その出光端面がレンズの入射側焦点面に一
致するように配置することで、レンズを透過した光信号
を平行光線とすることができる。
リスタによれば、ライトガイドを、入光端面がレンズの
出射側焦点面に一致するように配置し、複数の第１の光
ファイバを、その出光端面がレンズの入射側焦点面に一
致するように配置することで、レンズを透過した光信号
を平行光線とすることができる。
【０１２３】本発明に係る請求項３記載の光トリガサイ
リスタによれば、ライトガイドを、入光端面がレンズの
出射側焦点面に一致するように配置し、複数の第１の光
ファイバを、その出光端面がレンズの入射側焦点面より
もレンズ側に位置するように配置することで、レンズを
透過した光信号を平行光線とすることができるととも
に、複数の第１の光ファイバから出射した光信号がレン
ズに達するまでの広がりが小さくなり、小さな直径のレ
ンズにおいても光信号の均一化を達成することができ
る。また、複数の第１の光ファイバの偏心許容量を大き
くできる。
リスタによれば、ライトガイドを、入光端面がレンズの
出射側焦点面に一致するように配置し、複数の第１の光
ファイバを、その出光端面がレンズの入射側焦点面より
もレンズ側に位置するように配置することで、レンズを
透過した光信号を平行光線とすることができるととも
に、複数の第１の光ファイバから出射した光信号がレン
ズに達するまでの広がりが小さくなり、小さな直径のレ
ンズにおいても光信号の均一化を達成することができ
る。また、複数の第１の光ファイバの偏心許容量を大き
くできる。
【０１２４】本発明に係る請求項４記載の光トリガサイ
リスタによれば、平凸レンズを使用し、平面がライトガ
イド側となるように配置するので、当該平面によって位
置決めを行うことができ、ライトガイドと平凸レンズの
光軸調整が容易にできる。
リスタによれば、平凸レンズを使用し、平面がライトガ
イド側となるように配置するので、当該平面によって位
置決めを行うことができ、ライトガイドと平凸レンズの
光軸調整が容易にできる。
【０１２５】本発明に係る請求項５記載の光トリガサイ
リスタによれば、径方向に屈折率が分布し、両端面が平
面となった屈折率分布型レンズを使用するので、光信号
の入射面、出射面の方向性がなく、どちらの端面によっ
ても位置決めを行うことができ、ライトガイドと屈折率
分布型レンズの光軸調整が容易にできる。
リスタによれば、径方向に屈折率が分布し、両端面が平
面となった屈折率分布型レンズを使用するので、光信号
の入射面、出射面の方向性がなく、どちらの端面によっ
ても位置決めを行うことができ、ライトガイドと屈折率
分布型レンズの光軸調整が容易にできる。
【０１２６】本発明に係る請求項６記載の光トリガサイ
リスタによれば、メニスカスレンズを使用し、凹面がラ
イトガイド側となるように配置するので、入光側と出光
側で同一の焦点距離であっても、複数の第１の光ファイ
バ側の屈折力は大きくなる。従って、他のレンズ、例え
ば平凸レンズと同様の作用を得るには、より小さな直径
のレンズで済み、同一の直径のレンズを用いる場合に
は、平凸レンズに比べて複数の第１の光ファイバの偏心
許容量を大きくできる。
リスタによれば、メニスカスレンズを使用し、凹面がラ
イトガイド側となるように配置するので、入光側と出光
側で同一の焦点距離であっても、複数の第１の光ファイ
バ側の屈折力は大きくなる。従って、他のレンズ、例え
ば平凸レンズと同様の作用を得るには、より小さな直径
のレンズで済み、同一の直径のレンズを用いる場合に
は、平凸レンズに比べて複数の第１の光ファイバの偏心
許容量を大きくできる。
【０１２７】本発明に係る請求項７記載の光トリガサイ
リスタによれば、スリーブにライトガイドおよびレンズ
を挿入することで、ライトガイドとレンズとを光学的に
結合するので、予めライトガイドとレンズをスリーブで
一体化しておくことで、従来と変わらない時間で装置全
体を組立ることができる。また、ライトガイド係合部と
レンズ係合部との間の間隙部の長さによって、ライトガ
イドとレンズとの間隔を設定できるので、ライトガイド
の入光端面がレンズの出射側焦点面に一致するように配
置することが容易にかつ正確にできる。
リスタによれば、スリーブにライトガイドおよびレンズ
を挿入することで、ライトガイドとレンズとを光学的に
結合するので、予めライトガイドとレンズをスリーブで
一体化しておくことで、従来と変わらない時間で装置全
体を組立ることができる。また、ライトガイド係合部と
レンズ係合部との間の間隙部の長さによって、ライトガ
イドとレンズとの間隔を設定できるので、ライトガイド
の入光端面がレンズの出射側焦点面に一致するように配
置することが容易にかつ正確にできる。
【０１２８】本発明に係る請求項８記載の光トリガサイ
リスタによれば、ライトガイド係合部およびレンズ係合
部が有底孔であるので、ライトガイドおよびレンズを、
それぞれの端面が有底孔の底部に達するように挿入する
ことで、ライトガイドおよびレンズの位置決めを容易に
できる。そして、ライトガイドおよびレンズを接着剤に
よって固着するので、ライトガイドおよびレンズをスリ
ーブと一体化することが確実にできる。
リスタによれば、ライトガイド係合部およびレンズ係合
部が有底孔であるので、ライトガイドおよびレンズを、
それぞれの端面が有底孔の底部に達するように挿入する
ことで、ライトガイドおよびレンズの位置決めを容易に
できる。そして、ライトガイドおよびレンズを接着剤に
よって固着するので、ライトガイドおよびレンズをスリ
ーブと一体化することが確実にできる。
【０１２９】本発明に係る請求項９記載の光トリガサイ
リスタによれば、接着剤を第１および第３の溝部に充填
することでライトガイドおよびレンズが固着されること
になる。従って、接着剤は第１および第３の溝部の内部
のみに存在すれば足りるので、接着剤をライトガイドお
よびレンズの側面に塗布するための間隙を設ける必要が
なくなり、ライトガイド係合部およびレンズ係合部の内
周径の寸法公差を小さくすることができ、ライトガイド
の中心軸およびレンズの光軸を高精度で一致させること
ができる。また、ライトガイド係合部およびレンズ係合
部にライトガイドおよびレンズを挿入し、第１および第
３の溝部に充填された接着剤が、ライトガイドおよびレ
ンズの端面に付着した場合でも、当該接着剤は第２およ
び第４の溝部に収容されるので、接着剤がライトガイド
およびレンズの光透過に係る面にまで侵出することが防
止される。
リスタによれば、接着剤を第１および第３の溝部に充填
することでライトガイドおよびレンズが固着されること
になる。従って、接着剤は第１および第３の溝部の内部
のみに存在すれば足りるので、接着剤をライトガイドお
よびレンズの側面に塗布するための間隙を設ける必要が
なくなり、ライトガイド係合部およびレンズ係合部の内
周径の寸法公差を小さくすることができ、ライトガイド
の中心軸およびレンズの光軸を高精度で一致させること
ができる。また、ライトガイド係合部およびレンズ係合
部にライトガイドおよびレンズを挿入し、第１および第
３の溝部に充填された接着剤が、ライトガイドおよびレ
ンズの端面に付着した場合でも、当該接着剤は第２およ
び第４の溝部に収容されるので、接着剤がライトガイド
およびレンズの光透過に係る面にまで侵出することが防
止される。
【０１３０】本発明に係る請求項１０記載の光トリガサ
イリスタによれば、ライトガイド係合部およびレンズ係
合部が有底孔であるので、ライトガイドおよびレンズ
を、それぞれの端面が有底孔の底部に達するように挿入
することで、ライトガイドおよびレンズの位置決めを容
易にできる。そして、ライトガイドおよびレンズをスリ
ーブの外側から内側に向けて均一に圧力を加え、スリー
ブを内側に圧縮することで固定するので、ライトガイド
およびレンズをスリーブと一体化することが容易に短時
間ででき、量産性に優れた光トリガサイリスタを得るこ
とができる。
イリスタによれば、ライトガイド係合部およびレンズ係
合部が有底孔であるので、ライトガイドおよびレンズ
を、それぞれの端面が有底孔の底部に達するように挿入
することで、ライトガイドおよびレンズの位置決めを容
易にできる。そして、ライトガイドおよびレンズをスリ
ーブの外側から内側に向けて均一に圧力を加え、スリー
ブを内側に圧縮することで固定するので、ライトガイド
およびレンズをスリーブと一体化することが容易に短時
間ででき、量産性に優れた光トリガサイリスタを得るこ
とができる。
【０１３１】本発明に係る請求項１１記載の光トリガサ
イリスタによれば、スリーブの外周表面から間隙部に達
する貫通孔を有しているので、ライトガイドおよびレン
ズを挿入する際に、間隙部内に空気が溜まり、ライトガ
イドおよびレンズが押し戻されることが防止される。
イリスタによれば、スリーブの外周表面から間隙部に達
する貫通孔を有しているので、ライトガイドおよびレン
ズを挿入する際に、間隙部内に空気が溜まり、ライトガ
イドおよびレンズが押し戻されることが防止される。
【０１３２】本発明に係る請求項１２記載の光トリガサ
イリスタによれば、スリーブの外周表面から、ライトガ
イド係合部に達する第１の貫通孔、およびレンズ係合部
に達する第２の貫通孔を有しているので、ライトガイド
およびレンズを接着剤によって固着するような場合に、
接着剤の空気抜き、および接着状態の確認を行うことが
できる。
イリスタによれば、スリーブの外周表面から、ライトガ
イド係合部に達する第１の貫通孔、およびレンズ係合部
に達する第２の貫通孔を有しているので、ライトガイド
およびレンズを接着剤によって固着するような場合に、
接着剤の空気抜き、および接着状態の確認を行うことが
できる。
【０１３３】本発明に係る請求項１３記載の光トリガサ
イリスタによれば、ライトガイドの入光端面、およびレ
ンズの両端面に反射防止膜を有するので、反射を防止し
て伝送損失を低減することができる。
イリスタによれば、ライトガイドの入光端面、およびレ
ンズの両端面に反射防止膜を有するので、反射を防止し
て伝送損失を低減することができる。
【図１】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１の全体構成を説明する断面図である。
態１の全体構成を説明する断面図である。
【図２】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１の部分構成を説明する断面図である。
態１の部分構成を説明する断面図である。
【図３】 屈曲した光ファイバ中の光の伝送状態を説明
する模式図である。
する模式図である。
【図４】 本発明に係る光トリガサイリスタのライトガ
イドの断面構成を説明する図である。
イドの断面構成を説明する図である。
【図５】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１における、光学素子の配置状態および、光信号の経
路を模式的に示す図である。
態１における、光学素子の配置状態および、光信号の経
路を模式的に示す図である。
【図６】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１において、光信号が平行光線となる状態を模式的に
示す図である。
態１において、光信号が平行光線となる状態を模式的に
示す図である。
【図７】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１における、ライトガイドに入射される光信号の光強
度分布を示す図である。
態１における、ライトガイドに入射される光信号の光強
度分布を示す図である。
【図８】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１の変形例における、光学素子の配置状態および、光
信号の経路を模式的に示す図である。
態１の変形例における、光学素子の配置状態および、光
信号の経路を模式的に示す図である。
【図９】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の形
態１の変形例を説明する断面図である。
態１の変形例を説明する断面図である。
【図１０】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の
形態２の部分構成を説明する断面図である。
形態２の部分構成を説明する断面図である。
【図１１】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の
形態３の部分構成を説明する断面図である。
形態３の部分構成を説明する断面図である。
【図１２】 本発明に係る光トリガサイリスタの実施の
形態４の部分構成を説明する断面図である。
形態４の部分構成を説明する断面図である。
【図１３】 従来の光トリガサイリスタの全体構成を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図１４】 従来の光トリガサイリスタの部分構成を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図１５】 従来の光トリガサイリスタの、ライトガイ
ドに入射される光信号の光強度分布を示す図である。
ドに入射される光信号の光強度分布を示す図である。
【図１６】 従来の光トリガサイリスタの問題点を説明
する断面図である。
する断面図である。
【図１７】 従来の光トリガサイリスタの、ライトガイ
ドに入射される光信号の光強度分布を示す図である。
ドに入射される光信号の光強度分布を示す図である。
２ 受光部、１５，１５Ａ 円筒スリーブ、１６，１６
Ａ ライトガイド係合部、１７ 平凸レンズ、１８，１
８Ａ レンズ係合部、１９，１９Ａ 間隙部、２８，２
９ 貫通孔、２７ 屈折率分布型レンズ、３７ メニス
カスレンズ、３０ ライトガイド、４１，４２，５１，
５２ 溝部、ＯＦ，１３１，１３２ 光ファイバ、ＡＨ
接着剤。
Ａ ライトガイド係合部、１７ 平凸レンズ、１８，１
８Ａ レンズ係合部、１９，１９Ａ 間隙部、２８，２
９ 貫通孔、２７ 屈折率分布型レンズ、３７ メニス
カスレンズ、３０ ライトガイド、４１，４２，５１，
５２ 溝部、ＯＦ，１３１，１３２ 光ファイバ、ＡＨ
接着剤。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 克己 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 サイリスタ動作のトリガとなる光信号を
受ける受光部と、前記光信号の入光端面および前記受光
部に対面する出光端面を有し、前記受光部に前記光信号
を伝達するライトガイドと、 前記光信号は、外部に設けられた複数の光信号発生源か
ら前記ライトガイドの前記入光端面まで伝達する複数の
第１の光ファイバと、 前記ライトガイドの前記入光端面の手前に配置され、前
記複数の第１の光ファイバから出射される前記光信号を
平行光線とするレンズとを備え、 前記ライトガイドは複数の第２の光ファイバを束ねたア
レイ型ライトガイドであることを特徴とする光トリガサ
イリスタ。 - 【請求項２】 前記ライトガイドは、前記入光端面が前
記レンズの出射側焦点面に一致するように配置され、 前記複数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レ
ンズの入射側焦点面に一致するように配置される請求項
１記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項３】 前記ライトガイドは、前記入光端面が前
記レンズの出射側焦点面に一致するように配置され、 前記複数の第１の光ファイバは、その出光端面が前記レ
ンズの入射側焦点面よりも前記レンズ側に位置するよう
に配置される請求項１記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項４】 前記レンズは、一方端面が凸面、他方端
面が平面の平凸レンズであって、 前記平面が前記ライトガイド側となるように配置されて
入射側面となる請求項２または請求項３記載の光トリガ
サイリスタ。 - 【請求項５】 前記レンズは、屈折率が中央部において
最も高く、周辺になるにつれて低くなるように径方向に
分布を有し、両端面が平面となった屈折率分布型レンズ
である請求項２または請求項３記載の光トリガサイリス
タ。 - 【請求項６】 前記レンズは、一方端面が凸面、他方端
面が凹面のメニスカスレンズであって、 前記凹面が前記ライトガイド側となるように配置されて
入射側面となる請求項２または請求項３記載の光トリガ
サイリスタ。 - 【請求項７】 前記ライトガイドおよび前記レンズが挿
入され、前記ライトガイドと前記レンズとを光学的に結
合するスリーブを備え、 前記スリーブは、 前記ライトガイドが挿入されるライトガイド係合部と、 前記レンズが挿入されるレンズ係合部と、 前記ライトガイド係合部と前記レンズ係合部との間を貫
通するように設けられ、前記ライトガイドと前記レンズ
との間隔を所定距離だけ離す間隙部とを有し、 前記ライトガイド係合部、前記レンズ係合部、前記間隙
部はそれぞれの中心軸がすべて同軸上に位置するように
形成されている請求項１記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項８】 前記ライトガイド係合部は、前記ライト
ガイドの外径に対応した内径を有する有底孔であって、 前記レンズ係合部は、前記レンズの外径に対応した内径
を有する有底孔であって、 前記ライトガイドおよび前記レンズは接着剤によって固
着される請求項７記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項９】 前記ライトガイド係合部は、 その内周側壁に沿ったリング状の第１の溝部と、 その底面端縁部に沿ったリング状の第２の溝部とを有
し、 前記レンズ係合部は、 その内周側壁に沿ったリング状の第３の溝部と、 その底面端縁部に沿ったリング状の第４の溝部とを有
し、 前記接着剤は、前記第１および第３の溝部に充填される
請求項８記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項１０】 前記ライトガイド係合部は、前記ライ
トガイドの外径に対応した内径を有する有底孔であっ
て、 前記レンズ係合部は、前記レンズの外径に対応した内径
を有する有底孔であって、 前記ライトガイドおよび前記レンズは、前記スリーブの
外側から内側に向けて均一に圧力を加え、前記スリーブ
を内側に圧縮することで固定される請求項７記載の光ト
リガサイリスタ。 - 【請求項１１】 前記スリーブは、その外周表面から前
記間隙部に達する貫通孔を少なくとも１つ有する請求項
７記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項１２】 前記スリーブは、その外周表面から前
記ライトガイド係合部に達する第１の貫通孔、および前
記レンズ係合部に達する第２の貫通孔を共に少なくとも
１ずつ有する請求項１１記載の光トリガサイリスタ。 - 【請求項１３】 前記ライトガイドの前記入光端面、お
よび前記レンズの両端面に反射防止膜を有する請求項１
記載の光トリガサイリスタ。
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