JPH1184182A - プラスチック光ファイバと受光素子との接続構造 - Google Patents
プラスチック光ファイバと受光素子との接続構造Info
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- JPH1184182A JPH1184182A JP9246790A JP24679097A JPH1184182A JP H1184182 A JPH1184182 A JP H1184182A JP 9246790 A JP9246790 A JP 9246790A JP 24679097 A JP24679097 A JP 24679097A JP H1184182 A JPH1184182 A JP H1184182A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラスチック光ファイバと受光素子との接続
損失を小さく抑えること。 【解決手段】 プラスチック光ファイバＡの端面とフォ
トダイオードＰＤの受光面Ｒｆとの間に、そのプラスチ
ック光ファイバＡ側からフォトダイオードＰＤ側に向け
て外周面が順次縮径する光中継素子５２を介在させる。
損失を小さく抑えること。 【解決手段】 プラスチック光ファイバＡの端面とフォ
トダイオードＰＤの受光面Ｒｆとの間に、そのプラスチ
ック光ファイバＡ側からフォトダイオードＰＤ側に向け
て外周面が順次縮径する光中継素子５２を介在させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に高速光通信
用に用いられるプラスチック光ファイバと受光素子との
接続構造に関する。
用に用いられるプラスチック光ファイバと受光素子との
接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック光ファイバは、一般に、他
の石英系光ファイバ等に比べてコア径が大きいため、プ
ラスチック光ファイバ同士の結合や他の光学素子との結
合が容易であるという利点がある。このため、それらの
結合に用いる構成部品に精度が厳しく要求されることな
く、光学的にアライメントし易い安価な光通信デバイス
として有用である。
の石英系光ファイバ等に比べてコア径が大きいため、プ
ラスチック光ファイバ同士の結合や他の光学素子との結
合が容易であるという利点がある。このため、それらの
結合に用いる構成部品に精度が厳しく要求されることな
く、光学的にアライメントし易い安価な光通信デバイス
として有用である。
【０００３】専ら比較的低速な光通信が行われていた従
来においては、プラスチック光ファイバの端面に、フォ
トダイオード等の受光素子の受光面を直接対向配置させ
る構成が一般的であった。
来においては、プラスチック光ファイバの端面に、フォ
トダイオード等の受光素子の受光面を直接対向配置させ
る構成が一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年プ
ラスチック光ファイバを用いた高速光通信の研究が進む
につれて、プラスチック光ファイバとフォトダイオード
等の受光素子との結合に支障が生じてきた。
ラスチック光ファイバを用いた高速光通信の研究が進む
につれて、プラスチック光ファイバとフォトダイオード
等の受光素子との結合に支障が生じてきた。
【０００５】即ち、フォトダイオードの応答速度は、そ
の受光部表面の受光面に入射した光によって励起した電
子がその内部の電極に到達する時間によって決定され
る。このため、数百Ｍｂｐｓ以上の高速光通信に適用可
能な応答速度を得るためには、フォトダイオードの受光
部自体を小型化して前記到達時間を短くする必要があ
る。
の受光部表面の受光面に入射した光によって励起した電
子がその内部の電極に到達する時間によって決定され
る。このため、数百Ｍｂｐｓ以上の高速光通信に適用可
能な応答速度を得るためには、フォトダイオードの受光
部自体を小型化して前記到達時間を短くする必要があ
る。
【０００６】ところが、小さな受光部では、プラスチッ
ク光ファイバ端面から出射された光のうちの一部しか受
光することができないため、それらプラスチック光ファ
イバとフォトダイオードとの接続損失が大きくなってし
まうという問題が生じるのである。
ク光ファイバ端面から出射された光のうちの一部しか受
光することができないため、それらプラスチック光ファ
イバとフォトダイオードとの接続損失が大きくなってし
まうという問題が生じるのである。
【０００７】そこで、この発明は上述したような問題を
解決すべくなされたもので、プラスチック光ファイバと
受光素子との接続損失を小さく抑えることが可能なプラ
スチック光ファイバと受光素子との接続構造を提供する
ことを目的とする。
解決すべくなされたもので、プラスチック光ファイバと
受光素子との接続損失を小さく抑えることが可能なプラ
スチック光ファイバと受光素子との接続構造を提供する
ことを目的とする。
【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、この発明の請求項１記載のプラスチック光ファイバ
と受光素子との接続構造は、プラスチック光ファイバ
と、前記プラスチック光ファイバの端面から出射された
光をその出射端面よりも小さな受光面によって受光する
受光素子とを備えたプラスチック光ファイバと受光素子
との接続構造であって、前記プラスチック光ファイバの
端面と前記受光素子の受光面との間に、そのプラスチッ
ク光ファイバ側から前記受光素子側に向けて外周面が順
次縮径する光中継素子を介在させたことを特徴とする。
め、この発明の請求項１記載のプラスチック光ファイバ
と受光素子との接続構造は、プラスチック光ファイバ
と、前記プラスチック光ファイバの端面から出射された
光をその出射端面よりも小さな受光面によって受光する
受光素子とを備えたプラスチック光ファイバと受光素子
との接続構造であって、前記プラスチック光ファイバの
端面と前記受光素子の受光面との間に、そのプラスチッ
ク光ファイバ側から前記受光素子側に向けて外周面が順
次縮径する光中継素子を介在させたことを特徴とする。
【０００９】なお、請求項２記載のように、前記光中継
素子のプラスチック光ファイバ側の端面を前記プラスチ
ック光ファイバのコアの大きさとほぼ同じに形成すると
共に、前記受光素子側の端面を前記受光素子の受光面と
ほぼ同じに形成するとよい。
素子のプラスチック光ファイバ側の端面を前記プラスチ
ック光ファイバのコアの大きさとほぼ同じに形成すると
共に、前記受光素子側の端面を前記受光素子の受光面と
ほぼ同じに形成するとよい。
【００１０】また、請求項３記載のように、前記光中継
素子を前記プラスチック光ファイバのコアと同じ屈折率
の材質により形成してもよい。
素子を前記プラスチック光ファイバのコアと同じ屈折率
の材質により形成してもよい。
【００１１】さらに、請求項４記載のように、前記光中
継素子の外周面に、前記プラスチック光ファイバのクラ
ッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被覆層を形成し
てもよい。
継素子の外周面に、前記プラスチック光ファイバのクラ
ッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被覆層を形成し
てもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる一実施形
態のプラスチック光ファイバと受光素子との接続構造に
ついて説明する。
態のプラスチック光ファイバと受光素子との接続構造に
ついて説明する。
【００１３】まず、この接続構造が適用された光コネク
タについて、図１を参照して説明する。
タについて、図１を参照して説明する。
【００１４】光コネクタ１は、プラスチック光ファイバ
Ａを保持する光ファイバ側ハウジング１０と、プラスチ
ック光ファイバＡの端面よりも小さな受光面を有するフ
ォトダイオードＰＤを収容するモジュール側ハウジング
３０とから構成される。
Ａを保持する光ファイバ側ハウジング１０と、プラスチ
ック光ファイバＡの端面よりも小さな受光面を有するフ
ォトダイオードＰＤを収容するモジュール側ハウジング
３０とから構成される。
【００１５】光ファイバ側ハウジング１０は、ハウジン
グ本体１１及びこれに装着されるフェルール２１とから
成る。フェルール２１は、光ファイバＡの被覆を剥取っ
た先端部に嵌着されるものであり、その筒状部２２の外
周面のほぼ中間位置には、全周に亘って鍔部２４が形成
される。
グ本体１１及びこれに装着されるフェルール２１とから
成る。フェルール２１は、光ファイバＡの被覆を剥取っ
た先端部に嵌着されるものであり、その筒状部２２の外
周面のほぼ中間位置には、全周に亘って鍔部２４が形成
される。
【００１６】前記ハウジング本体１１には、フェルール
２１を収容する収容筒１２が形成されており、その内径
はフェルール２１の鍔部２４の外径よりも若干大きくな
っている。また、その収容筒１２の内面にはフェルール
２１の筒状部２２と摺接する鍔部１３が形成されてお
り、フェルール２１の位置決めの役割を果たしている。
２１を収容する収容筒１２が形成されており、その内径
はフェルール２１の鍔部２４の外径よりも若干大きくな
っている。また、その収容筒１２の内面にはフェルール
２１の筒状部２２と摺接する鍔部１３が形成されてお
り、フェルール２１の位置決めの役割を果たしている。
【００１７】また、フェルール２１には、その鍔部２４
より後方側にコイルバネ１４が挿嵌されており、前記収
容筒１２の後端部にはこのコイルバネ１４を押圧するキ
ャップ１５が嵌着されている。したがって、このコイル
バネ１４によってフェルール２１の鍔部２４が前方に押
圧され、その結果この鍔部２４が収容筒１２の鍔部１３
に係止されてフェルール２１の後方への移動が防止され
る。なお、前記キャップ１５には、光ファイバＡが摺接
状態に貫通する孔１５ａが形成されており、この孔１５
ａを光ファイバＡが貫通することにより、収容筒１２の
後端部における光ファイバＡの位置決めが行われる。
より後方側にコイルバネ１４が挿嵌されており、前記収
容筒１２の後端部にはこのコイルバネ１４を押圧するキ
ャップ１５が嵌着されている。したがって、このコイル
バネ１４によってフェルール２１の鍔部２４が前方に押
圧され、その結果この鍔部２４が収容筒１２の鍔部１３
に係止されてフェルール２１の後方への移動が防止され
る。なお、前記キャップ１５には、光ファイバＡが摺接
状態に貫通する孔１５ａが形成されており、この孔１５
ａを光ファイバＡが貫通することにより、収容筒１２の
後端部における光ファイバＡの位置決めが行われる。
【００１８】また、前記光ファイバ側ハウジング１０に
は、その上面後端からほぼ中央部まで延びる係止片１６
が設けられており、その先端部に形成された抜け止め用
係合突起１７が前記モジュール側ハウジング３０の係合
部３３ａに係合することによりモジュール側ハウジング
３０に結合したファイバ側ハウジング１０の抜けが防止
される。
は、その上面後端からほぼ中央部まで延びる係止片１６
が設けられており、その先端部に形成された抜け止め用
係合突起１７が前記モジュール側ハウジング３０の係合
部３３ａに係合することによりモジュール側ハウジング
３０に結合したファイバ側ハウジング１０の抜けが防止
される。
【００１９】また、前記係止片１６には、操作部１８が
形成されており、両ハウジング１０，３０の分離時に操
作部１８が押し下げられることによって前記抜け止め用
係合突起１７が係合部３３ａから離脱し、両ハウジング
１０，３０が分離される。
形成されており、両ハウジング１０，３０の分離時に操
作部１８が押し下げられることによって前記抜け止め用
係合突起１７が係合部３３ａから離脱し、両ハウジング
１０，３０が分離される。
【００２０】前記モジュールハウジング３０は、ハウジ
ング本体３１と内部ハウジング３２とから構成される。
ング本体３１と内部ハウジング３２とから構成される。
【００２１】ハウジング本体３１は、前後面が開放され
た箱状体であり、その上面板３３の一部が切り欠かれて
前記ファイバ側ハウジング１０の抜け止め用突起１７が
係合する係合部３３ａが形成されている。
た箱状体であり、その上面板３３の一部が切り欠かれて
前記ファイバ側ハウジング１０の抜け止め用突起１７が
係合する係合部３３ａが形成されている。
【００２２】また、内部ハウジング３２は、その前端部
がハウジング本体３１の底面板３４内部に固着されてお
り、その後部にファイバ側ハウジング１０のフェルール
２１先端部を受け入れる円筒状の導入部３９，中間部に
後述する中継部５０の収容部４０及び前部にフォトダイ
オードＰＤの収容部４１が設けられる。
がハウジング本体３１の底面板３４内部に固着されてお
り、その後部にファイバ側ハウジング１０のフェルール
２１先端部を受け入れる円筒状の導入部３９，中間部に
後述する中継部５０の収容部４０及び前部にフォトダイ
オードＰＤの収容部４１が設けられる。
【００２３】導入部３９は、光ファイバ側ハウジング１
０のフェルール２１と対応する位置に設けられ、この導
入部３９に受け入れられたフェルール２１は、モジュー
ル側ハウジング３０内の所定位置に位置決め保持され
る。
０のフェルール２１と対応する位置に設けられ、この導
入部３９に受け入れられたフェルール２１は、モジュー
ル側ハウジング３０内の所定位置に位置決め保持され
る。
【００２４】また、フォトダイオードＰＤの収容部４１
の内周は、フォトダイオードＰＤの外形と対応する形状
に形成される。そして、収容部４１内に収容されたフォ
トダイオードＰＤの下部に底板４２が設けられると共
に、ハウジング本体３１の前面に蓋体４３が嵌着され、
この蓋体４３に取付けられたスペーサ４４を介してフォ
トダイオードＰＤが導入部３９側に押された状態で固定
される。なお、フォトダイオードＰＤ下部から延びるリ
ードＬは、それぞれ底板４２及び底板４２と蓋体４３と
の間を通ってモジュール側ハウジング３０外部に導出さ
れている。
の内周は、フォトダイオードＰＤの外形と対応する形状
に形成される。そして、収容部４１内に収容されたフォ
トダイオードＰＤの下部に底板４２が設けられると共
に、ハウジング本体３１の前面に蓋体４３が嵌着され、
この蓋体４３に取付けられたスペーサ４４を介してフォ
トダイオードＰＤが導入部３９側に押された状態で固定
される。なお、フォトダイオードＰＤ下部から延びるリ
ードＬは、それぞれ底板４２及び底板４２と蓋体４３と
の間を通ってモジュール側ハウジング３０外部に導出さ
れている。
【００２５】このとき、フォトダイオードＰＤの受光部
Ｒは、導入部３９によって所定位置に位置決め保持され
るフェルール２１の中心軸上に配設されるように構成さ
れる。
Ｒは、導入部３９によって所定位置に位置決め保持され
るフェルール２１の中心軸上に配設されるように構成さ
れる。
【００２６】また、これら導入部３９と収容部４１との
間の収容部４０は、その内径が導入部３９よりも若干大
きく仕上げられており、この内部に中継部５０が収容保
持される。
間の収容部４０は、その内径が導入部３９よりも若干大
きく仕上げられており、この内部に中継部５０が収容保
持される。
【００２７】中継部５０は、中継フェルール５４内に光
中継素子５２を収容保持してなる。
中継素子５２を収容保持してなる。
【００２８】光中継素子５２は、プラスチック光ファイ
バＡのコアと同屈折率の材質により形成され、その後端
面がプラスチック光ファイバＡの端面形状と対応する大
きさに仕上げられると共に、その前端面が、フォトダイ
オードＰＤの受光部Ｒの受光面と対応する大きさに仕上
げられる。また、その外周面が前記後端面から前端面に
向けて順次縮径するように仕上げられる。さらに、この
中継素子５２の外周面には、プラスチック光ファイバＡ
のクラッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被覆層が
形成されている。
バＡのコアと同屈折率の材質により形成され、その後端
面がプラスチック光ファイバＡの端面形状と対応する大
きさに仕上げられると共に、その前端面が、フォトダイ
オードＰＤの受光部Ｒの受光面と対応する大きさに仕上
げられる。また、その外周面が前記後端面から前端面に
向けて順次縮径するように仕上げられる。さらに、この
中継素子５２の外周面には、プラスチック光ファイバＡ
のクラッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被覆層が
形成されている。
【００２９】なお、このような光中継素子５２は、例え
ば、プラスチック光ファイバを加熱しながらその両端側
から引っ張った後、冷却固化したテーパ状部分を切り出
すことにより製作することができる。また、その周面に
低屈折樹脂を塗布することにより、保護被覆層を形成す
ることができる。
ば、プラスチック光ファイバを加熱しながらその両端側
から引っ張った後、冷却固化したテーパ状部分を切り出
すことにより製作することができる。また、その周面に
低屈折樹脂を塗布することにより、保護被覆層を形成す
ることができる。
【００３０】中継フェルール５４には、前記光中継素子
５２の外周面形状と対応する形状の収容孔が形成され、
ここに光中継素子５２が収容固定されている。
５２の外周面形状と対応する形状の収容孔が形成され、
ここに光中継素子５２が収容固定されている。
【００３１】このように中継フェルール５４を介して収
容部４０に収容固定された光中継素子５２は、その後側
の大径端面が導入部３９内を後方から臨む位置に配置さ
れると共に、前側の小径端面がフォトダイオードＰＤの
受光部Ｒの受光面と対向する位置に近接又は接触して配
置されるようになっている。そして、光ファイバ側ハウ
ジング１０とモジュール側ハウジング３０とを接続する
と、導入部３９にフェルール２１を介して位置決め固定
されたプラスチック光ファイバＡの先端面が、光中継素
子５２の後端面と対向する位置に配置されるように構成
される。
容部４０に収容固定された光中継素子５２は、その後側
の大径端面が導入部３９内を後方から臨む位置に配置さ
れると共に、前側の小径端面がフォトダイオードＰＤの
受光部Ｒの受光面と対向する位置に近接又は接触して配
置されるようになっている。そして、光ファイバ側ハウ
ジング１０とモジュール側ハウジング３０とを接続する
と、導入部３９にフェルール２１を介して位置決め固定
されたプラスチック光ファイバＡの先端面が、光中継素
子５２の後端面と対向する位置に配置されるように構成
される。
【００３２】このように構成された光コネクタ１は、モ
ジュール側ハウジング３０の後面側に光ファイバハウジ
ング１０を挿入すると、フェルール２１が導入部３９に
受け入れられることによって位置決めされ、プラスチッ
ク光ファイバＡ，中継素子５２，フォトダイオードＰＤ
の受光部Ｒとの光軸合わせが行われる。
ジュール側ハウジング３０の後面側に光ファイバハウジ
ング１０を挿入すると、フェルール２１が導入部３９に
受け入れられることによって位置決めされ、プラスチッ
ク光ファイバＡ，中継素子５２，フォトダイオードＰＤ
の受光部Ｒとの光軸合わせが行われる。
【００３３】また、このとき、前記係止片１６の抜け止
め用突起１７が係合部３３ａに係合して両ハウジング１
０，３０の係合状態がロックされる。
め用突起１７が係合部３３ａに係合して両ハウジング１
０，３０の係合状態がロックされる。
【００３４】次に、プラスチック光ファイバＡ端面から
出射された光が光中継素子５２を通ってフォトダイオー
ドＰＤに入射する様子を図２を用いて説明する。
出射された光が光中継素子５２を通ってフォトダイオー
ドＰＤに入射する様子を図２を用いて説明する。
【００３５】なお、図２では、プラスチック光ファイバ
Ａのコア径が５００μｍ，その開口数が０．３、フォト
ダイオードＰＤの受光面Ｒｆの直径が１００μｍ、及び
これらにあわせて光中継素子５２のプラスチック光ファ
イバＡ側の端面径が５００μｍ，フォトダイオードＰＤ
側の端面径が１００μｍ，その長さ寸法が５０００μｍ
に仕上げられた場合であり、光中継素子５２のプラスチ
ック光ファイバＡ側の端面の最下点Ｐ0を原点としてそ
の水平方向、鉛直方向にＸ軸，Ｙ軸が設定されている。
Ａのコア径が５００μｍ，その開口数が０．３、フォト
ダイオードＰＤの受光面Ｒｆの直径が１００μｍ、及び
これらにあわせて光中継素子５２のプラスチック光ファ
イバＡ側の端面径が５００μｍ，フォトダイオードＰＤ
側の端面径が１００μｍ，その長さ寸法が５０００μｍ
に仕上げられた場合であり、光中継素子５２のプラスチ
ック光ファイバＡ側の端面の最下点Ｐ0を原点としてそ
の水平方向、鉛直方向にＸ軸，Ｙ軸が設定されている。
【００３６】この場合、図２の光中継素子５２の光軸に
沿った断面上にその周面によって表される上下の直線
Ｌ，Ｍの傾斜角θは、±ｔａｎ（２００／５０００）よ
り、およそ２．３゜となる。したがって、直線Ｌは、Ｇ
1（ｘ）＝−ｔａｎ（２．３）×ｘ＋５００で表され、
直線Ｍは、Ｇ2（ｘ）＝ｔａｎ（２．３）×ｘで表され
る。
沿った断面上にその周面によって表される上下の直線
Ｌ，Ｍの傾斜角θは、±ｔａｎ（２００／５０００）よ
り、およそ２．３゜となる。したがって、直線Ｌは、Ｇ
1（ｘ）＝−ｔａｎ（２．３）×ｘ＋５００で表され、
直線Ｍは、Ｇ2（ｘ）＝ｔａｎ（２．３）×ｘで表され
る。
【００３７】また、開口数０．３のプラスチック光ファ
イバＡ内を進行する光がその軸心、即ちＸ軸に対してな
す傾斜角は、約７．７゜である。この光が光中継素子５
２内に入射して点Ｐ0近傍で反射されると、その光には
２θ＝４．６゜の傾斜が加えられることになるから、そ
の光の経路である直線Ｐ0Ｐ1は、ｆ1（ｘ）＝ｔａｎ
（１２．３）×ｘで表される。
イバＡ内を進行する光がその軸心、即ちＸ軸に対してな
す傾斜角は、約７．７゜である。この光が光中継素子５
２内に入射して点Ｐ0近傍で反射されると、その光には
２θ＝４．６゜の傾斜が加えられることになるから、そ
の光の経路である直線Ｐ0Ｐ1は、ｆ1（ｘ）＝ｔａｎ
（１２．３）×ｘで表される。
【００３８】したがって、光と中継素子５２周面の２回
目の反射点Ｐ1は、ｆ1（ｘ）＝Ｇ1（ｘ）より、Ｐ1（１
９３６．５，４２２．２）となる。
目の反射点Ｐ1は、ｆ1（ｘ）＝Ｇ1（ｘ）より、Ｐ1（１
９３６．５，４２２．２）となる。
【００３９】また、点Ｐ1で反射された光の経路である
直線Ｐ1Ｐ2は、ｆ2（ｘ）＝−ｔａｎ（１６．９）×ｘ
＋１０１０．６で表されるから、次に光が中継素子５２
周面で反射される点Ｐ2は、ｆ2（ｘ）＝Ｇ2（ｘ）よ
り、Ｐ2（２９３７．９，１１８．０）となる。
直線Ｐ1Ｐ2は、ｆ2（ｘ）＝−ｔａｎ（１６．９）×ｘ
＋１０１０．６で表されるから、次に光が中継素子５２
周面で反射される点Ｐ2は、ｆ2（ｘ）＝Ｇ2（ｘ）よ
り、Ｐ2（２９３７．９，１１８．０）となる。
【００４０】さらに、点Ｐ2で反射された光の経路であ
る直線Ｐ2Ｐ3は、ｆ3（ｘ）＝ｔａｎ（２１．５）×ｘ
−１０３９．３で表されるから、この次に、光が中継素
子５２斜面で反射される点Ｐ3は、ｆ3（ｘ）＝Ｇ
1（ｘ）から、Ｐ3（３５４６．２，３５７．６）とな
る。
る直線Ｐ2Ｐ3は、ｆ3（ｘ）＝ｔａｎ（２１．５）×ｘ
−１０３９．３で表されるから、この次に、光が中継素
子５２斜面で反射される点Ｐ3は、ｆ3（ｘ）＝Ｇ
1（ｘ）から、Ｐ3（３５４６．２，３５７．６）とな
る。
【００４１】以下同様に、光中継素子５２内で光の内部
反射が繰り返されながら、光中継素子５２のより小径部
分に導かれた光は、光中継素子５２の小径端面から出射
され、出射された光はフォトダイオードＰＤの受光面Ｒ
ｆに入射される（図２では、説明の便宜上光中継素子５
２端部と受光面Ｒｆとがある程度離れているように描か
れているが、実際には、両者はかなり近い距離に近接配
置、又は、接触して配置されている）。
反射が繰り返されながら、光中継素子５２のより小径部
分に導かれた光は、光中継素子５２の小径端面から出射
され、出射された光はフォトダイオードＰＤの受光面Ｒ
ｆに入射される（図２では、説明の便宜上光中継素子５
２端部と受光面Ｒｆとがある程度離れているように描か
れているが、実際には、両者はかなり近い距離に近接配
置、又は、接触して配置されている）。
【００４２】以上のように構成されたプラスチック光フ
ァイバＡとフォトダイオードＰＤとの接続構造による
と、プラスチック光ファイバＡ端面から出射された光
は、光中継素子５２のより小径部分に導かれて集束され
た後、その小径端面から出射されてフォトダイオードＰ
Ｄの受光面Ｒｆに入射する。したがって、大きなコア径
のプラスチック光ファイバＡと小径の受光面Ｒｆを有す
るフォトダイオードＰＤを接続するに際して、その接続
損失を極力少なくすることができる。特に、光中継素子
５２のプラスチック光ファイバＡ側の端面がそのプラス
チック光ファイバＡのコアとほぼ同じ大きさに形成され
ているため、プラスチック光ファイバＡ端面から出射さ
れた光を効率よく光中継素子５２内に入射させることが
でき、また、光中継素子５２のフォトダイオードＰＤ側
の端面が、受光面Ｒｆとほぼ同じ大きさに形成されてい
るため、光中継素子５２から出射された光を効率的に当
該受光面Ｒｆに入射させることが可能となるため、この
点においても接続損失を小さく抑えることが可能であ
る。
ァイバＡとフォトダイオードＰＤとの接続構造による
と、プラスチック光ファイバＡ端面から出射された光
は、光中継素子５２のより小径部分に導かれて集束され
た後、その小径端面から出射されてフォトダイオードＰ
Ｄの受光面Ｒｆに入射する。したがって、大きなコア径
のプラスチック光ファイバＡと小径の受光面Ｒｆを有す
るフォトダイオードＰＤを接続するに際して、その接続
損失を極力少なくすることができる。特に、光中継素子
５２のプラスチック光ファイバＡ側の端面がそのプラス
チック光ファイバＡのコアとほぼ同じ大きさに形成され
ているため、プラスチック光ファイバＡ端面から出射さ
れた光を効率よく光中継素子５２内に入射させることが
でき、また、光中継素子５２のフォトダイオードＰＤ側
の端面が、受光面Ｒｆとほぼ同じ大きさに形成されてい
るため、光中継素子５２から出射された光を効率的に当
該受光面Ｒｆに入射させることが可能となるため、この
点においても接続損失を小さく抑えることが可能であ
る。
【００４３】なお、従来では、フォトダイオードを樹脂
パッケージ内にモールド成形する際に、半球レンズを埋
め込んで成形し、この半球レンズによってプラスチック
光ファイバ端面から出射された光を収束させる構成も採
られていた。
パッケージ内にモールド成形する際に、半球レンズを埋
め込んで成形し、この半球レンズによってプラスチック
光ファイバ端面から出射された光を収束させる構成も採
られていた。
【００４４】ところが、この場合、種々の開口数の光フ
ァイバが用いられる現状にあっては、その半球レンズの
集光性能と光ファイバとが整合しない場合に、大きな光
損失が発生することとなっていた。
ァイバが用いられる現状にあっては、その半球レンズの
集光性能と光ファイバとが整合しない場合に、大きな光
損失が発生することとなっていた。
【００４５】しかしながら、この接続構造の場合、プラ
スチック光ファイバの開口数に整合する光中継素子５２
を適宜選択して用いることが容易であり、汎用性に優れ
る。
スチック光ファイバの開口数に整合する光中継素子５２
を適宜選択して用いることが容易であり、汎用性に優れ
る。
【００４６】また、フォトダイオードＰＤを覆う樹脂に
は、通常ポリカーボネート多機能樹脂（エポキシ系樹
脂）が用いられており、この樹脂の硬化後の屈折率は
１．５６〜１．５９と比較的高いものとなる。したがっ
て、光中継素子５２から出射された光は、その樹脂内に
入射する際に、受光面Ｒｆに対してより垂直に近い角度
に屈折してから受光面Ｒｆに入射することになり、この
点でも接続損失が小さくなる。
は、通常ポリカーボネート多機能樹脂（エポキシ系樹
脂）が用いられており、この樹脂の硬化後の屈折率は
１．５６〜１．５９と比較的高いものとなる。したがっ
て、光中継素子５２から出射された光は、その樹脂内に
入射する際に、受光面Ｒｆに対してより垂直に近い角度
に屈折してから受光面Ｒｆに入射することになり、この
点でも接続損失が小さくなる。
【００４７】また、光中継素子５２の外周面にプラスチ
ック光ファイバＡのクラッドの屈折率よりも小さな屈折
率の保護被覆層を形成しているため、その光中継素子５
２内を伝搬するにつれてその軸心に対する角度が大きく
なる光を効率的に反射させることが可能となる。
ック光ファイバＡのクラッドの屈折率よりも小さな屈折
率の保護被覆層を形成しているため、その光中継素子５
２内を伝搬するにつれてその軸心に対する角度が大きく
なる光を効率的に反射させることが可能となる。
【００４８】
【実施例】実際に、次に説明するようなプラスチック光
ファイバと受光素子との接続構造を製作し、それによる
接続損失を測定した。
ファイバと受光素子との接続構造を製作し、それによる
接続損失を測定した。
【００４９】即ち、接続のための構成として上記実施形
態と同様構成の光コネクタ１を用いた。
態と同様構成の光コネクタ１を用いた。
【００５０】光中継素子５２は、外径が７５０μｍ，屈
折率差０．０２，伝送損失２３０ｄＢ／ｋｍの旭化成工
業株式会社製ＳＩ−ＰＯＦ（ステップインデックス−プ
ラスチック光ファイバ）を加工形成したものを用いた。
加工形成は、そのＳＩ−ＰＯＦの端部にタコ糸を介して
１００ｇの錘を吊り下げた状態で、ＳＩ−ＰＯＦの一部
を１０ｍｍに亘って摂氏１５０℃で加熱して延伸し、硬
化した後、加熱変形させたテーパ状部分を切り出すこと
により行った。また、その加熱時間を５〜１０秒の範囲
内で変化させることにより、光中継素子５２の外周面の
傾斜角を変化させたものを複数種製作した。
折率差０．０２，伝送損失２３０ｄＢ／ｋｍの旭化成工
業株式会社製ＳＩ−ＰＯＦ（ステップインデックス−プ
ラスチック光ファイバ）を加工形成したものを用いた。
加工形成は、そのＳＩ−ＰＯＦの端部にタコ糸を介して
１００ｇの錘を吊り下げた状態で、ＳＩ−ＰＯＦの一部
を１０ｍｍに亘って摂氏１５０℃で加熱して延伸し、硬
化した後、加熱変形させたテーパ状部分を切り出すこと
により行った。また、その加熱時間を５〜１０秒の範囲
内で変化させることにより、光中継素子５２の外周面の
傾斜角を変化させたものを複数種製作した。
【００５１】また、中継フェルール５４は、黄銅材を切
削加工して、その内部に光中継素子５２を収容可能な収
容孔を形成した。
削加工して、その内部に光中継素子５２を収容可能な収
容孔を形成した。
【００５２】測定用の光源としては、住友電装製のＧＬ
リンクのＬＥＤモジュールを用い、これを精密安定化電
源で連続駆動させて、ＬＥＤの中心波長が７００ｎｍの
光を３ｄＢｍで出力させた。
リンクのＬＥＤモジュールを用い、これを精密安定化電
源で連続駆動させて、ＬＥＤの中心波長が７００ｎｍの
光を３ｄＢｍで出力させた。
【００５３】このＬＥＤモジュールによる光をフォトダ
イオードＰＤまで導くためのプラスチック光ファイバと
して、上記旭化成工業株式会社製ＳＩ−ＰＯＦを２ｍの
長さに切断したものを用いた。
イオードＰＤまで導くためのプラスチック光ファイバと
して、上記旭化成工業株式会社製ＳＩ−ＰＯＦを２ｍの
長さに切断したものを用いた。
【００５４】また、接続損失を測定するための測定装置
として、中心感度を７００ｎｍに設定したＹｏｋｏｇａ
ｗａ製の光パワーメータ（品番３２９２）を用い、その
センサをフォトダイオードＰＤの代わりにモジュール側
ハウジング３０の収容部４１内に配置した。
として、中心感度を７００ｎｍに設定したＹｏｋｏｇａ
ｗａ製の光パワーメータ（品番３２９２）を用い、その
センサをフォトダイオードＰＤの代わりにモジュール側
ハウジング３０の収容部４１内に配置した。
【００５５】そして、大径端面が７５０μｍ，小径端面
が２５０μｍ〜７５０μｍの間で５０μｍ刻みの光中継
素子５２を、計１１種類準備し、順次光中継素子５２を
取り換えて、それぞれの場合における光中継素子５２小
径端面からの光の出力を測定したところ次表１のように
なった。
が２５０μｍ〜７５０μｍの間で５０μｍ刻みの光中継
素子５２を、計１１種類準備し、順次光中継素子５２を
取り換えて、それぞれの場合における光中継素子５２小
径端面からの光の出力を測定したところ次表１のように
なった。
【００５６】
【表１】
【００５７】なお、表１において面積比とある列は、光
中継素子５２の小径端面とフォトダイオードＰＤの受光
面との面積比であり、光中継素子５２小径端面から出射
した光がフォトダイオードＰＤの受光面Ｒｆに入射する
際の損失は、この面積比に依存すると考えられるため、
その面積比から光中継素子５２とフォトダイオードＰＤ
間の接続損失（ＰＤ入射損失）を算出した。
中継素子５２の小径端面とフォトダイオードＰＤの受光
面との面積比であり、光中継素子５２小径端面から出射
した光がフォトダイオードＰＤの受光面Ｒｆに入射する
際の損失は、この面積比に依存すると考えられるため、
その面積比から光中継素子５２とフォトダイオードＰＤ
間の接続損失（ＰＤ入射損失）を算出した。
【００５８】そして、光中継素子５２端面における光の
出力から上記算出したＰＤ入射損失を差し引いて求めた
値を、中継素子５２を介したプラスチック光ファイバＡ
とフォトダイオードＰＤ間の接続損失（実ＰＤ入力）と
した。
出力から上記算出したＰＤ入射損失を差し引いて求めた
値を、中継素子５２を介したプラスチック光ファイバＡ
とフォトダイオードＰＤ間の接続損失（実ＰＤ入力）と
した。
【００５９】さらに、先端部の径が７５０μｍの光中継
素子５２、即ち、外周面をテーパ状に形成していない光
中継素子５２の実ＰＤ入力を基準として、これとの差を
テーパ利得として算出した。
素子５２、即ち、外周面をテーパ状に形成していない光
中継素子５２の実ＰＤ入力を基準として、これとの差を
テーパ利得として算出した。
【００６０】この表１によると、光中継素子５２小径端
面の径が小さいほど、即ち、その斜面の傾斜が大きいほ
ど、光の出力が小さくなることがわかる。しかしなが
ら、これに光中継素子５２からフォトダイオードＰＤに
入射する際の損失を考慮すると、おおよそ光中継素子５
２の小径端面の径が小さいほど実ＰＤ入力が大きくな
り、それが２５０μｍの場合と７５０μｍの場合とで
は、５．１３９ｄＢのテーパ利得があることがわかる。
面の径が小さいほど、即ち、その斜面の傾斜が大きいほ
ど、光の出力が小さくなることがわかる。しかしなが
ら、これに光中継素子５２からフォトダイオードＰＤに
入射する際の損失を考慮すると、おおよそ光中継素子５
２の小径端面の径が小さいほど実ＰＤ入力が大きくな
り、それが２５０μｍの場合と７５０μｍの場合とで
は、５．１３９ｄＢのテーパ利得があることがわかる。
【００６１】以上から、光中継素子５２の外周面がその
一方端側から他方端側へ順次縮径するように形成するこ
とにより、プラスチック光ファイバＡとフォトダイオー
ドＰＤ間の接続損失が小さくなり、特に、その先端部の
径をフォトダイオードＰＤの受光面に応じた大きさにし
たときに最も接続損失が小さくなることがわかる。
一方端側から他方端側へ順次縮径するように形成するこ
とにより、プラスチック光ファイバＡとフォトダイオー
ドＰＤ間の接続損失が小さくなり、特に、その先端部の
径をフォトダイオードＰＤの受光面に応じた大きさにし
たときに最も接続損失が小さくなることがわかる。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、この発明のプラスチック
光ファイバと受光素子との接続構造によると、プラスチ
ック光ファイバの端面と受光素子の受光面との間に、そ
のプラスチック光ファイバ側から受光素子側に向けて外
周面が順次縮径する光中継素子を介在させているため、
プラスチック光ファイバ端面から出射した光が光中継素
子によって集束された後、受光素子の受光面に入射する
ことになる。したがって、プラスチック光ファイバ端面
から出射された光のうちのより多くが受光素子の受光面
に入射することになり、両者間の接続損失を小さく抑え
ることが可能となる。
光ファイバと受光素子との接続構造によると、プラスチ
ック光ファイバの端面と受光素子の受光面との間に、そ
のプラスチック光ファイバ側から受光素子側に向けて外
周面が順次縮径する光中継素子を介在させているため、
プラスチック光ファイバ端面から出射した光が光中継素
子によって集束された後、受光素子の受光面に入射する
ことになる。したがって、プラスチック光ファイバ端面
から出射された光のうちのより多くが受光素子の受光面
に入射することになり、両者間の接続損失を小さく抑え
ることが可能となる。
【００６３】また、光中継素子のプラスチック光ファイ
バ側の端面をプラスチック光ファイバのコアの大きさと
ほぼ同じに形成すると共に、その受光素子側の端面を受
光素子の受光面とほぼ同じに形成すると、プラスチック
光ファイバ端面から出射させた光をより効率的に受光素
子の受光面に入射させることが可能となり、両者間の接
続損失がより小さくなる。
バ側の端面をプラスチック光ファイバのコアの大きさと
ほぼ同じに形成すると共に、その受光素子側の端面を受
光素子の受光面とほぼ同じに形成すると、プラスチック
光ファイバ端面から出射させた光をより効率的に受光素
子の受光面に入射させることが可能となり、両者間の接
続損失がより小さくなる。
【００６４】ところで、光中継素子の外周面は、プラス
チック光ファイバの端面から受光素子の受光面に向けて
順次縮径するように形成されているため、その内部を伝
搬する光が光中継素子周面に入射する角は、順次大きく
なる。そこで、光中継素子の外周面にプラスチック光フ
ァイバのクラッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被
覆層を形成すると、その光を効率的に伝搬させることが
可能となる。
チック光ファイバの端面から受光素子の受光面に向けて
順次縮径するように形成されているため、その内部を伝
搬する光が光中継素子周面に入射する角は、順次大きく
なる。そこで、光中継素子の外周面にプラスチック光フ
ァイバのクラッドの屈折率よりも小さな屈折率の保護被
覆層を形成すると、その光を効率的に伝搬させることが
可能となる。
【図１】この発明にかかる一実施形態の光コネクタを示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】プラスチック光ファイバとフォトダイオードと
の接続構造における光の伝搬の様子を示す断面図であ
る。
の接続構造における光の伝搬の様子を示す断面図であ
る。
５２ 光中継素子 Ａ プラスチック光ファイバ ＰＤ フォトダイオード Ｒｆ 受光面
Claims (4)
- 【請求項１】 プラスチック光ファイバと、 前記プラスチック光ファイバの端面から出射された光を
その出射端面よりも小さな受光面によって受光する受光
素子とを備えたプラスチック光ファイバと受光素子との
接続構造であって、 前記プラスチック光ファイバの端面と前記受光素子の受
光面との間に、そのプラスチック光ファイバ側から前記
受光素子側に向けて外周面が順次縮径する光中継素子を
介在させたことを特徴とするプラスチック光ファイバと
受光素子との接続構造。 - 【請求項２】 前記光中継素子のプラスチック光ファイ
バ側の端面を前記プラスチック光ファイバのコアの大き
さとほぼ同じに形成すると共に、前記受光素子側の端面
を前記受光素子の受光面とほぼ同じに形成したことを特
徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバと受光
素子との接続構造。 - 【請求項３】 前記光中継素子が前記プラスチック光フ
ァイバのコアと同じ屈折率の材質により形成されたこと
を特徴とする請求項１又は２記載のプラスチック光ファ
イバと受光素子との接続構造。 - 【請求項４】 前記光中継素子の外周面に、前記プラス
チック光ファイバのクラッドの屈折率よりも小さな屈折
率の保護被覆層が形成されたことを特徴とする請求項３
記載のプラスチック光ファイバと受光素子との接続構
造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246790A JPH1184182A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | プラスチック光ファイバと受光素子との接続構造 |
| US09/146,315 US6062742A (en) | 1997-09-11 | 1998-09-03 | Structure connecting a plastic fiber to a photodetector |
| CN98117483A CN1109908C (zh) | 1997-09-11 | 1998-09-04 | 连接塑料光纤和光探测器的结构 |
| EP98402208A EP0903602A3 (en) | 1997-09-11 | 1998-09-08 | Structure for connecting a plastic optical fiber to a photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246790A JPH1184182A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | プラスチック光ファイバと受光素子との接続構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1184182A true JPH1184182A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17153718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9246790A Pending JPH1184182A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | プラスチック光ファイバと受光素子との接続構造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6062742A (ja) |
| EP (1) | EP0903602A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1184182A (ja) |
| CN (1) | CN1109908C (ja) |
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| JP2010067892A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Omron Corp | 受光装置およびセンサ装置 |
| WO2014208701A1 (ja) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Toto株式会社 | 光レセプタクル |
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| JP2001074987A (ja) * | 1999-09-08 | 2001-03-23 | Yazaki Corp | レセプタクルの製造方法、レセプタクル、及び光コネクタ |
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| DE10054551C2 (de) * | 2000-11-01 | 2002-10-24 | Infineon Technologies Ag | Lichtempfangsvorrichtung |
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| AU2003232225A1 (en) * | 2003-04-29 | 2004-11-23 | Pirelli And C. S.P.A. | Coupling structure for optical fibres and process for making it |
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| US9778419B1 (en) | 2016-06-23 | 2017-10-03 | The Boeing Company | Fiber optical system with fiber end face area relationships |
| JP2022179073A (ja) * | 2021-05-21 | 2022-12-02 | 株式会社エンプラス | 光レセプタクルおよび光モジュール |
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| JPS6169008A (ja) * | 1985-08-23 | 1986-04-09 | Toshiba Corp | 光結合装置の製造方法 |
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1997
- 1997-09-11 JP JP9246790A patent/JPH1184182A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-03 US US09/146,315 patent/US6062742A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-04 CN CN98117483A patent/CN1109908C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-08 EP EP98402208A patent/EP0903602A3/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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