JPS628104A - 光リンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１Ｌ匹見亙皇１ 本発明は通信、情報、計測、制御等の諸分野において、
コンピュータ、各種端末、プリント基板等の間で、ある
いはプリント基板上で光信号を伝送する光リンクに関す
る。

ｉ見立亘韮 小規模なデータ伝送システムは、主に電子回路により構
成され広範に利用されている。しかし電磁誘導や雑音等
の影響が大きい環境で使用されることも多く、電子回路
によるデータ伝送ではしばしば伝送誤差を生じる等の欠
点がある。

そこで最近になり、電磁誘導等の影響を受けずさらに周
囲の雑音等の影響も受けにくい光ファイバによる伝送シ
ステムが盛んに研究され開発されるようになってきてい
る。殊に１９７０年、米国のコーニング社が２０ｄＦ３
／−という低損失光ファイバを開発して以来、光ファイ
バは光伝送路として一躍注目を浴びることになった。光
ファイバは（イ）低損失である、（ロ）広帯域である、
（ハ）細径である、（ニ）軽口である、（ホ）可撓性に
優れている、（へ）無誘導、無漏話である等の従来の伝
送媒体にはない多くの特徴を有しており、このため広い
適用分野をもっている。

光ファイバは、光ビームを閉じこめて伝搬させるために
、一般的にコアとクラッドと呼ばれる同心円状の二重構
造となっている。」アはファイバの中心部にあり、光は
主としてこの部分を通過しその周りをクラッドが囲んだ
形になっている。コアの屈折率ｎ　はクラッドの屈折率
ｎ２より僅かに大きくなつＣいる。このため光ファイバ
の端面に光ビームを照射すると、入射角が臨界角より小
さい光ビームは、コアとクラッドの境界で全反射を繰返
しながら光フアイバ内を伝搬してゆく。逆に、光フアイ
バ中を伝搬してきた光ビームは、出射ではこの１界角の
範囲で放射される。光フアイバ中で光はコアとクラッド
との境界面で全反射を繰返しながら伝搬していくので、
たとえ光ファイバが曲げられていようとも反射する光が
臨界角より小さければ、光は全反射を繰返しながら伝搬
していく。

このような光ファイバの一端に発光素子を置き、他端に
受光素子を配置することにより光信号を伝送することが
可能となり、従来から種々の光伝送システムが提案され
ている。すなわち、長距離伝送には伝送損失を低減する
ために、石英系ガラスにより形成された光ファイバが主
に使用されるが、非常に高価であるという欠点がある。

このため、中距離伝送用あるいは近距離伝送用には、そ
れぞれ多成分系ガラスあるいはプラスチックにより形成
された光ファイバが使用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述した光伝送システムは光ファイバ及び発光素
子、受光素子から構成され、これらはコネクタにより接
続される構造であるため、これを例えばプリント基板Ｆ
の光リンクとして使用した場合には、譬えプラスチック
ファイバを使用した場合であっても、その構造上高価に
なるという欠点があった。

また上述したように、従来の電子回路によるデータ伝送
システムにおいては、電磁誘導や雑音等の影響が大きい
環境で使用された場合には、これらの影響によりしばし
ば伝送誤差を生じる等の欠点があった。

よって本発明は上述した従来技術の問題点を克服し、簡
単な構成で安価に製造できる光信号伝送用光リンクを提
供することを目的とする。

間　Ｊを解決するための　段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明は
、光ファイバの一端に発光素子が位置し、他端に受光素
子が位置する如く、光ファイバ、発光素子及び受光素子
を一体的に形成したことを特徴とする光リンクを提供す
る。

本発明の望ましい実施態様によれば、光ファイバはクラ
ッドを有しない、例えばポリメタアクリル酸メチル（Ｐ
ＭＭＡ）等から形成されるプラスチックファイバである
。然しクラッドを有しなくともコアをグレーテッドイン
デックス型に構成するのが望ましい。プラスチックファ
イバがコスト的に有利であるが、石英ガラス系ファイバ
または多成分ガラス系ファイバも使用可能であること勿
論である。本発明の光リンクに使用する光ファイバは、
せいぜい数センチメートル乃至数十センチメートルの距
離光信号を伝達できれば十分であるため、伝送損失を考
慮する必要性は余りなくクラッドを有しないコアのみか
らなる光ファイバで実用上十分である。然しある程度の
長距離を伝送する必要性のあるときは、コア及びクラッ
ドの二重Ｗ４造光ファイバを採用する必要がある。

本発明の望ましい実ｔＭＲ様においては、発光素子とし
てＬＥＤ　（発光ダイオード）、受光素子としてフォト
ダイオードが採用可能である。高速用光リンクの場合に
は、Ｌ　Ｅ　Ｄの代わりに半導体レーザを採用し、フォ
トダイオードの代わりにアバランシェフォトダイオード
を採用するのが望ましい。

本発明の他の実ｍ態様においては、ＬＥＤを発光素子及
び受光素子として利用する半・双方向リンクが可能であ
り、さらに半導体レーザを発光素子及び受光素子として
利用することにより全・双方向リンクが実現可能−であ
る。

本発明のさらに他の望ましい実施態様によれば、発光素
子として波長の異なる複数個のＬＥＤを使用し、受光素
子として波長弁別可能フォトダイオードを使用すること
により、波長多重用光リンクを提供することができる。

さらに光ファイバを分岐型に構成し、各端部にＬＥＤを
一体成形することにより、光分配型光リンクを提供する
こともできる。

上述した各種実施態様においては、発光素子あるいは受
光素子のみを光ファイバの端部に一体成形して構成して
いるが、本発明のさらに他の実施態様においては、例え
ば発光側にドライバやパラレル／シリアル素子を一体成
形し、受光側にセンスアンプとシリアル／パラレル素子
を一体成形するように構成し、いわゆる電子回路の一部
を取込んだ光リンクであってもよい。

１−一月 発光素子からの光は例えばプラスチックファイバ等の光
フアイバ内を伝搬し受光素子により受光され、光リンク
が形成される。本発明の光リンクはせいぜい数十センチ
メートル程度の非常に短い距離の光リンクであるので、
伝送損失を考慮する必要はそれ程強くなく、上述したよ
うにクラッドのない一層構成のプラスチックファイバが
採用可能である。然し二層構成のプラスチックファイバ
を採用しても勿論かまわない。

さらにＬＥＤを発光素子及び受光素子として使用した実
施態様においては、双方向機能が実現可能である。しか
し、ＬＥＤが発光しているときには受光できないため、
この場合には半・双方向光リンクという呼び方が適当で
ある。

波長弁別可能フォトダイオードを使用した波長多重用光
リンクの実施態様においては、例えばシリコンとゲルマ
ニウムのような材料における受光感度の相違を利用する
ことにより二波長の波長弁別が可能である。

このように本発明によれば、非常に簡単な構成で、発光
側及び受光側をリンクする光リンクを提供することがで
きる。

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するこ
とにするが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
でないこと勿論である。

友１五−ユ 第１図を参照すると、本発明による一次元の光リンクが
示されており、望ましくはポリメタアクリル酸メチル（
ＰＭＭＡ）等から形成されるプラスチックファイバ１０
の両端部１１及び１２は肉厚に形成されており、この肉
厚部にＬＥＤＩ３及びフォトダイオード１４がそれぞれ
プラスチックファイバ１０と一体成形で埋め込まれてい
る。１５．１６は図示しないプリント基板に接続するた
めのリード線であり、通常のリード線よりも太いリード
線により構成されている。これはプリント基板等への実
装を強固にするためであり、リード線１５．１６を太く
する代わりにプラスチックファイバ１０の端部１１．１
２を固定用部品でプリント基板等に固定するように構成
してもよい。

高速用光リンクとしては、ＬＥＤＩ　３の代わりに半導
体レーザを採用し、フォトダイオード１４の代わりにア
バランシェフォトダイオードを採用するのが望ましい。

プラスチックファイバ１０の直径は１１１１以下である
のが望ましく、クラッドを有しない一層構成のファイバ
により構成可能である。然しこの場合にも、コアをグレ
ーテッドインデックス型に構成するのが望ましい。ある
程度の長距離を伝送する必要性のあるときは、コア及び
クラッドから構成されるプラスチックファイバの採用が
望ましい。

光ファイバ１０を構成する材料はプラスチックに限られ
るものではなく、光透過性のある材料例えばガラス等も
採用可能であること勿論である。

さらに本発明の光リンクを横方向に多数並べてファイバ
パネルとすることも可能であり、多数束ねてバンドルフ
ァイバとすることも可能である。

実施例　２ 第２図は本発明の光リンクの他の実施態様であり、ＬＥ
Ｄを発光素子としてばかりでなく受光素子としても利用
する半・双方向光リンクである。

すなわちプラスデックファイバ１０の両端部にＬＥＤＩ
３を夫々埋め込んで光リンクを構成している。ＬＥＤＩ
３を発光素子及び受光素子として利用していることから
、双方向機能が実現されているが、一方のＬＥＤＩ３が
発光しているときにはこのＬＥＤは受光できないために
半・双方向の光リンクとなっている。

第２図の変形例として、ＬＥＤの代わりに半導体レーザ
を発光素子及び受光素子として使用することも可能であ
る。この場合には、半導体レーザに通常付属しているモ
ニター用のＰＩＮフォトダイオードが受光素子となる。

したがって、半導体レーザの変調を異なった速度で行な
うことにより、全・双方向機能を実現することができる
。さらに第２図の変形例として半導体レーザを利用する
場合、モニター用のＰＩＮフォトダイオードを利用しな
いで、半導体レーザ自体を受光素子として利用すること
も可能である。

友１五−ユ 第３図は本発明のさらに他の実施態様である波長多重用
光リンクを示している。送信側には波長λ１を有するＬ
ＥＤ１３１と波長λ２を有するＬＥＤ１３２がプラスチ
ックファイバ１０内に埋め込まれるように一体的に設け
られている。一方受信、側では波長弁別可能フォトダイ
オード１４′がプラスチックファイバ１０内に埋め込ま
れるように一体的に設けられている。２波長の波長弁別
可能フォトダイオードあるいは波長選択性フォトダイオ
ードは、例えばシリコンとゲルマニウムのような材料に
おける受光感度の相違を利用して構成することができる
。

然して、波長弁別可能フォトダイオード１４′の出力信
号により、いずれのＬＥＤからの出力光信号かを識別す
ることができ、一本の光ファイバでもって波長多重用光
リンクを構成することができる。

第３図の変形例としてＬＥＤを受光素子として利用する
と、ＬＥＤ自身が波長選択性を有しているので、波長選
択性のあるＬＥＤを２個利用することによっても、上述
した実施例と同機能の波長多重用光リンクを実現するこ
とができる。

さらに第３図の実施例においては、波長の異なるＬＥＤ
を２個利用しているが、集積化することにより１個のＬ
ＥＤでも異なる波長の光を出すようにすることもできる
。

衷／Ｊｉｍ　　４ 第４図を参照すると本発明のさらに他の実施例である光
分配型光リンクが示されている。光ファイバ２０はプラ
スチックファイバから形成されており、それぞれの端部
にＬＥＤ１３がプラスチックファイバ２０と一体となる
ように埋め込まれている。各ＬＥＤ１３は第２図に示し
た実施例と同様に発光素子兼受光素子として機能する。

したがって、どのＬＥＤ１３の信号も他の全てのＬＥＤ
で受信することができる。しかし特定なＬＥＤ１３が発
光しているときには、このＬＥＤにより受光することは
できないこと勿論である。発光と受光を同時に行ないた
い場合には、第２図の実施例の変形例で説明したように
、ＬＥＤの代わりに半導体レーザを使用することにより
達成することができる。

分岐部２１での光の分配効率を向上したい場合には、分
岐部２１に微小な反射球等を挿入するようにしてもよい
。さらに分岐の数は第４図に示された４分岐に限られる
ものではなく、光信号の減衰の許容範囲内において４分
岐以上の分岐も採用可能である。

、衷１」し−二 第５図は本発明のさらに他の実施例を示しており、電子
回路の一部を取込んだ光リンクである。

すなわち、プラスチックファイバ１０の両端部１１’　
、１２’　は上述した実施例におけるプラスデックファ
イバの端部よりも肉厚部分が大きくなるように形成され
ており、発光側にはＬＥＤ１３のほかにドライバ及びパ
ラレル／シリアル素子から構成される電子回路３０が埋
め込まれており、−力受光側においてはフォトダイオー
ド１４とセンスアンプとシリアル／パラレル素子とから
構成される電子回路３１とが埋め込まれている。電子回
路３０には電源ラインとしてのリード線１５のほかにパ
ラレル信号を入力するための複数本のり一部１３２が接
続されており、電子回路３１には電源ラインとしてのリ
ード線１６のほかに信号取り出し用の複数本のリードｌ
１１３３が接続されている。

この実施例によれば、電子回路を光フアイバ内に取込ん
で光リンクを構成したので、プリント基板等に装着する
ときの全体的回路構成を簡素化できるという効果がある
。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、発光素子及び受光素子を
光ファイバで一体的に連結し光リンクを構成したので、
簡単な構成で電磁誘導あるいはその他の雑音等に影響さ
れることのない応用範囲の広い光リンクを安価に提供す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光リンクの一実施態様を示す概略構成
図、 第２図は他の実戦態様を示す概略構成図、第３図はさら
に他の実Ｎ＆態様を示す概略構成図、第４図は本発′明
のさらに他の実施態様を示す概略構成図、 第５図はさらに他の実施態様を示す概略構成図である。 １０・・・光ファイバ（プラスチックファイバ）、１３
・・・ＬＥＤ　（発光ダイオード）、１４・・・フォト
ダイオード、 ２０・・・分岐型光ファイバ、 ３０．３１・・・電子回路。 第１図 第２図 第３図 １；５１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバの一端に発光素子が位置し、他端に受光素子
   が位置する如く、光ファイバ、発光素子及び受光素子を
   一体的に形成したことを特徴とする光リンク。