WO2017038534A1 - 送信側光通信モジュール及び光通信装置 - Google Patents

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WO2017038534A1
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communication module
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transmission
transmission side
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和裕 山地
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株式会社村田製作所
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L31/00—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
    • H01L31/12—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 structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements

Definitions

  • the present invention relates to a transmission side optical communication module and an optical communication apparatus.
  • an optical communication module described in Patent Document 1 As a conventional optical communication module, for example, an optical communication module described in Patent Document 1 is known.
  • Semiconductor lasers used in this type of optical communication module include single-mode semiconductor lasers that oscillate only the fundamental mode and multimode semiconductors that oscillate higher-order modes in addition to the fundamental mode.
  • a multi-mode semiconductor laser is used in order to obtain laser light having a relatively large output.
  • a multimode semiconductor laser there is a problem that some higher-order modes cause noise.
  • an object of the present invention is to provide a transmission-side light that can suppress the influence of an unnecessary higher-order mode that causes noise in a transmission-side optical communication module using a multimode semiconductor laser and an optical communication device including the same.
  • a communication module and an optical communication device are provided.
  • the transmission side optical communication module includes: A multimode semiconductor laser, A transmitting lens through which laser light emitted from the multimode semiconductor laser passes; With The transmission side lens is arranged so that the optical axis of the laser light passes through the transmission side lens, The beam diameter of the laser beam in the portion of the transmitting lens on which the laser beam is incident is larger than the aperture of the transmitting lens; It is characterized by.
  • the optical communication apparatus is The transmission side optical communication module; A light receiving side optical communication module having a light receiving element that receives the laser light and a light receiving side lens for condensing the laser light on the light receiving element; Providing It is characterized by.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an optical wireless communication system in which a transmission side optical communication module and an optical communication apparatus according to an embodiment are used. It is sectional drawing of the optical communication apparatus which is one Example. It is a figure which shows the relationship between the position from the optical axis of the laser beam radiate
  • FIGS. 1 to 4 An optical communication device 1 and a transmission side optical communication module 10 according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
  • a direction corresponding to an “optical axis”, which will be described later, of the laser light emission direction in the transmission-side optical communication module 10 is defined as a z-axis direction.
  • the optical communication device 1 is used in a part of the optical wireless communication system shown in FIG.
  • the optical communication device 1 includes a transmission side optical communication module 10 and a reception side optical communication module 20 as shown in FIG.
  • the transmission-side optical communication module 10 includes a substrate 12, a semiconductor laser 14 provided on the main surface of the substrate 12 on the positive side in the z-axis direction, and a light-transmitting resin 16.
  • the substrate 12 is a rectangular plate-like member, and electrodes (not shown) are provided on both principal surfaces orthogonal to the z-axis direction.
  • the electrode provided on the main surface on the negative direction side in the z-axis direction is connected to the electrode on the mounting substrate when the transmission-side optical communication module 10 is mounted on the mounting substrate.
  • the electrode provided on the main surface on the positive direction side is connected to a semiconductor laser 14 described later.
  • the electrodes provided on both main surfaces of the substrate 12 are connected to each other.
  • the semiconductor laser 14 is a light emitting element such as a VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) provided on the main surface of the substrate 12 on the positive side in the z-axis direction.
  • the semiconductor laser 14 is a multimode semiconductor laser that oscillates a higher-order mode in addition to the fundamental mode. Therefore, the laser light emitted from the semiconductor laser 14 includes a plurality of higher-order modes having shorter wavelengths than the fundamental mode having the longest wavelength.
  • the laser light emitted from the semiconductor laser 14 spreads in a direction orthogonal to the z-axis as it proceeds toward the positive direction side in the z-axis direction around the optical axis L. Is emitted as follows.
  • the fundamental mode B is included in the vicinity of the optical axis L of the semiconductor laser 14, and the higher-order mode H is included around it.
  • the wavelength of the higher-order mode H becomes shorter.
  • a part of the higher-order mode H having a short wavelength becomes so-called noise that adversely affects the reception sensitivity and the optical waveform when it is received by the light receiving element.
  • the light transmissive resin 16 is a transparent substantially rectangular parallelepiped resin made of epoxy or the like.
  • the light transmissive resin 16 seals the semiconductor laser 14 from the positive direction side in the z-axis direction with respect to the substrate 12. Further, a transmission side lens 18 is provided on the surface of the light transmissive resin 16 on the positive side in the z-axis direction.
  • the transmission side lens 18 is formed by forming a hemispherical shape in which a part of the surface on the positive direction side in the z-axis direction of the light transmissive resin 16 swells toward the positive direction side in the z-axis direction. That is, the transmission side lens 18 is integral with the light transmissive resin 16.
  • the transmission side lens 18 is a lens for collimating the light emitted and diffused from the semiconductor laser 14 into light parallel to the emission direction, for example. When the transmission side lens 18 is viewed from the z-axis direction, the transmission side lens 18 is arranged so that the center of the semiconductor laser 14 is located at the center of the transmission side lens 18.
  • the transmission side lens 18 is arranged so that the optical axis L of the laser light emitted from the semiconductor laser 14 passes through the transmission side lens 18. Further, the aperture D1 of the transmission side lens 18 is smaller than the beam diameter D2 of the laser beam at a portion where the laser beam emitted from the semiconductor laser 14 enters the transmission side lens 18.
  • the beam diameter of the laser light is calculated from the angle width at the intensity when it falls to 1 / e 2 (13.5%) from the peak intensity value.
  • e means the base of the natural logarithm.
  • the reception-side optical communication module 20 includes a substrate 22, a photodiode 24 provided on the main surface of the negative side of the z-axis direction of the substrate 22, and a light transmissive resin 26. .
  • the substrate 22 is a rectangular plate-like member, and electrodes (not shown) are provided on both main surfaces.
  • the electrode provided on the main surface on the positive direction side in the z-axis direction is connected to the electrode on the mounting substrate when the receiving-side optical communication module 20 is mounted on the mounting substrate, and the z-axis direction
  • the electrode provided on the main surface on the negative direction side is connected to the photodiode 24.
  • the electrodes provided on both main surfaces of the substrate 22 are connected to each other.
  • the photodiode 24 is a so-called photoelectric conversion element that receives the laser light emitted from the semiconductor laser 14 and converts it into an electrical signal. Then, the electrical signal converted from the laser light in the photodiode 24 is transmitted to the circuit of the mounting board to which the receiving side optical communication module 20 is attached via the electrode of the board 22.
  • the light transmitting resin 26 is a transparent substantially rectangular parallelepiped resin made of epoxy or the like.
  • the light transmissive resin 26 seals the photodiode 24 from the negative side in the z-axis direction with respect to the substrate 22. Further, a receiving lens 28 is provided on the surface of the light transmissive resin 26 on the negative side in the z-axis direction.
  • the receiving side lens 28 is formed by forming a hemispherical shape in which a part of the surface on the negative direction side in the z-axis direction of the light transmitting resin 26 swells toward the negative direction side in the z-axis direction. That is, the receiving lens 28 is integral with the light transmissive resin 26.
  • the receiving lens 28 has a role of condensing the laser light emitted from the semiconductor laser 14 onto the photodiode 24.
  • the aperture diameter D3 of the reception side lens 28 is larger than the beam diameter D4 of the laser light passing through the reception side lens 28 as shown in FIG.
  • the optical communication device 1 configured as described above is manufactured as follows.
  • the manufacturing method of the transmission side optical communication module 10 and the manufacturing method of the reception side optical communication module 20 are substantially the same, only the manufacturing method of the transmission side optical communication module 10 is demonstrated here.
  • the semiconductor laser 14 is attached to the main surface of the substrate 12 on the positive side in the z-axis direction. At this time, the semiconductor laser 14 is connected to an electrode provided on the substrate 12 through a wire or the like.
  • a plurality of substrates 12 to which the semiconductor lasers 14 are attached are set in a mold at the same time. Thereafter, a resin material is injected into the mold, whereby a light transmissive resin 16 is formed on each substrate 12 to which the semiconductor laser 14 is attached.
  • each formed light transmissive resin 16 is in a state of being connected in the mold.
  • the transmission side lens 18 is formed integrally with the light transmissive resin 16 on the surface of the light transmissive resin 16 on the positive side in the z-axis direction. Then, the plurality of substrates 12 in a state where the light transmissive resin 16 is formed and connected are extracted from the mold. Finally, the optically transparent resin 16 in the connected state is cut out individually, and the transmission side optical communication module 10 is completed.
  • the transmission side lens 18 is disposed so that the optical axis L of the laser light passes through the transmission side lens 18. Accordingly, the transmission-side lens 18 of the transmission-side optical communication module 10 allows the fundamental mode B and the target higher-order mode Ln located near the optical axis L of the laser light emitted from the semiconductor laser 14 to pass therethrough. it can. Further, as shown in FIG. 2, the diameter D1 of the transmission side lens 18 is smaller than the beam diameter D2 of the laser light at the portion where the laser light emitted from the semiconductor laser 14 enters the transmission side lens 18.
  • the beam diameter D2 of the laser beam at the portion where the laser beam of the transmission side lens 18 is incident is larger than the aperture D1 of the transmission side lens.
  • the unnecessary higher-order mode Lx located on the outer peripheral side of the laser beam does not pass through the transmission side lens 18.
  • the unnecessary higher-order mode Lx located on the outer peripheral side of the laser light is diffused to the surroundings without being collimated.
  • unnecessary high-order mode Lx does not easily reach the photodiode 24 that receives the laser light, and the reception sensitivity and the quality of the received optical waveform can be improved. Therefore, in the transmission side optical communication module 10 and the optical communication device 1 including the same, it is possible to suppress the influence of unnecessary higher-order modes that cause noise.
  • the configuration for suppressing the influence of unnecessary higher-order modes in the transmission-side optical communication module 10 and the optical communication apparatus 1 including the same is particularly effective in wireless optical communication.
  • the distance from the light emitting element V to the light receiving element P is longer than the wired optical communication using a fiber. Therefore, in the wireless optical communication, the optical axis of the laser light oscillated from the light emitting element V is likely to be shifted with respect to the light receiving element P as compared with the wired optical communication.
  • the aperture of the transmitting side lens is larger than the beam diameter of the laser that passes through the lens. Therefore, as shown in FIG. Most of the light is collimated toward the light receiving element P.
  • the light receiving element P is easy to receive laser light including a lot of extra high-order modes Lx separated from the optical axis of the laser light.
  • the transmission-side lens 18 does not collimate the extra high-order mode laser light toward the photodiode 24, which is a light receiving element, and diffuses it around.
  • the transmission side optical communication module 10 and the photodiode 24 in the optical communication device 1 are separated from the optical axis L. It does not receive much laser light that contains many extra high-order modes.
  • the transmission-side optical communication module 10 and the optical communication device 1 including the same can obtain good reception sensitivity and high-quality optical waveforms even in wireless optical communication.
  • the beam diameter of the laser light can be changed depending on the situation. Therefore, the beam diameter of the laser beam may be increased so that the light receiving element can easily receive the laser beam. Even in such a case, by making the aperture of the transmitting lens smaller than the beam diameter, the laser light does not include an extra high-order mode, so the light receiving element is not only easy to receive, but also good Receive sensitivity and high quality optical waveform can be obtained.
  • the transmission side optical communication module 10 and the optical communication apparatus 1 including the same also have the following effects.
  • laser light that includes many unnecessary higher-order modes oscillated from light-emitting elements is collimated toward the light-receiving element.
  • laser light that does not include basic modes and includes many unnecessary higher-order modes Even if the intensity is high and the intensity is high, there is a possibility of erroneous recognition that the desired laser beam related to the target signal is sufficiently received.
  • the conventional optical communication module may include many higher-order modes even when the received light intensity is high, and the high received light intensity necessarily means that the reception sensitivity and optical waveform are good. It was in an unbreakable state.
  • the transmission-side optical communication module 10 and the optical communication device 1 including the same unnecessary higher-order modes located on the outer peripheral side of the laser light are diffused to the surroundings without being collimated. Thereby, the intensity
  • the difference between the transmission-side optical communication module 10 ⁇ / b> A that is the first modification and the transmission-side optical communication module 10 that is one embodiment is the position of the transmission-side lens 18 in the light-transmitting resin 16.
  • the light-transmitting resin 16 of the transmitting-side optical communication module 10A that is the first modification has a columnar shape protruding from the surface on the positive side in the z-axis direction (the laser beam traveling direction side).
  • the protrusion part 19 which comprises is provided.
  • a transmission side lens 18 is provided on the positive portion of the protruding portion 19 in the z-axis direction. Since the transmission side lens 18 is provided in the projecting portion 19 in this way, the distance from the semiconductor laser 14 to the transmission side lens 18 is increased, so that the extra high-order mode Lx away from the optical axis of the laser beam is transmitted. It becomes difficult to pass the side lens 18. Therefore, 10 A of transmission side optical communication modules which are the 1st modification can suppress the influence of the higher mode which causes a noise further compared with the transmission side optical communication module 10 which is one Example.
  • the projecting portion 19 is provided in order to increase the distance from the semiconductor laser 14 to the transmission-side lens 18. This can reduce the volume of the light-transmitting resin 16 compared to raising the entire surface of the light-transmitting resin 16 on the positive side in the z-axis direction.
  • the difference between the transmission-side optical communication module 10B that is the second modification and the transmission-side optical communication module 10 that is one embodiment is the shape of the light-transmitting resin 16 around the transmission-side lens 18.
  • the periphery of the transmission side lens 18 in the transmission side optical communication module 10B according to the second modification (hereinafter referred to as the obstacle portion 17) is z as shown in FIG. 8 when viewed from the direction orthogonal to the z-axis direction.
  • a curved surface extending in a direction orthogonal to the z-axis direction is drawn from the positive direction side to the negative direction side in the axial direction.
  • the obstacle 17 has a curved surface as described above, the laser light incident on the obstacle 17, that is, an unnecessary higher-order mode Lx separated from the optical axis, is compared with the transmission side optical communication modules 10 and 10 ⁇ / b> A. It becomes easier to spread around.
  • the obstacle part 17 works so as to prevent the laser beam incident on the obstacle part 17 from traveling in the emission direction. As a result, it is possible to further suppress the influence of the unnecessary higher-order mode Lx that causes noise.
  • the difference between the transmission-side optical communication module 10 ⁇ / b> C that is the third modification and the transmission-side optical communication module 10 that is one embodiment is the shape of the surface of the obstacle 17.
  • fine irregularities are provided on the surface of the obstacle portion 17 of the transmission-side optical communication module 10 ⁇ / b> C that is the third modification.
  • the obstacle part 17 works so as to prevent the laser beam incident on the obstacle part 17 from traveling in the emission direction. Thereby, it is possible to further suppress the influence of unnecessary higher-order modes that cause noise.
  • the difference between the transmission-side optical communication module 10D that is the fourth modified example and the transmission-side optical communication module 10 that is one embodiment is the treatment of the surface of the obstacle 17.
  • a colored paint or a colored film is attached to the surface of the obstacle portion 17 of the transmission side optical communication module 10D which is the fourth modified example.
  • a part of the unnecessary higher-order mode away from the optical axis of the laser light incident on the obstacle part 17 is shielded by the obstacle part 17. Therefore, in the transmission-side optical communication module 10D that is the fourth modified example, compared with the transmission-side optical communication module 10 that is one embodiment, it is possible to further suppress the influence of unnecessary higher-order modes that cause noise. it can.
  • the transmission side optical communication module and the optical communication apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.
  • the material, size, fine shape, etc. of each member are arbitrary.
  • the transmission side lens 18 may be formed so as to cut out the light transmissive resin 16, or the aperture D1 of the transmission side lens 18 is adjusted so that the lens is only in the basic mode. May be allowed to pass.
  • the aperture D3 of the reception side lens 28 may be smaller than the beam diameter D4 of the laser light passing through the reception side lens 28.
  • the shape of the obstruction part 17 may be a shape that tapers from the negative direction side in the z-axis direction toward the positive direction side (portion where the transmission side lens 18 is located). And you may combine each Example.
  • the wireless optical communication module and the wireless optical communication device are described as examples. However, the embodiments may be applied to a wired optical communication module and a wired optical communication device.
  • the present invention is useful for a transmission-side optical communication module and an optical communication apparatus including the transmission-side optical communication module, and is excellent in that the influence of an unnecessary higher-order mode that causes noise can be suppressed. Yes.
  • Optical axis D1 Diameter D2 Beam diameter 1 Optical communication device 10 Transmission side optical communication module 14 Semiconductor laser (multimode semiconductor laser) 16 Light-transmissive resin 17 Obstacle 18 Transmitting lens 19 Protrusion 24 Photodiode (light receiving element) 28 Receiving lens

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Abstract

本発明の目的は、マルチモード半導体レーザーを用いた送信側光通信モジュール及びこれを備える光通信装置において、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる送信側光通信モジュール及び光通信装置を提供することである。　送信側光通信モジュール（１０）は、半導体レーザー（１４）と該半導体レーザー（１４）から出射されるレーザー光が通過する送信側レンズ（１８）とを備えている。半導体レーザー（１４）はマルチモード半導体レーザーである。送信側レンズ（１８）は、レーザー光の光軸Ｌが該レンズ（１８）を通過するように配置されている。送信側レンズ（１８）のレーザー光が入射する部分における該レーザー光のビーム径Ｄ２は、送信側レンズの口径Ｄ１よりも大きい。

Description

送信側光通信モジュール及び光通信装置
　本発明は、送信側光通信モジュール及び光通信装置に関する。
　従来の光通信モジュールとして、例えば、特許文献１に記載の光通信モジュールが知られている。この種の光通信モジュール（以下で従来の光通信モジュールと称す）で用いられる半導体レーザーには、基本モードだけを発振するシングルモード半導体レーザーと、基本モードに加え高次モードを発振するマルチモード半導体レーザーがある。ここで、比較的出力の大きなレーザー光を得る場合には、マルチモード半導体レーザーが使用される。しかし、マルチモード半導体レーザーを使用した場合、一部の高次モードがノイズの原因になるという問題があった。
特開２００７－２９４６１６号公報
　そこで、本発明の目的は、マルチモード半導体レーザーを用いた送信側光通信モジュール及びこれを備える光通信装置において、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる送信側光通信モジュール及び光通信装置を提供することである。
　本発明の第１の形態に係る送信側光通信モジュールは、
　マルチモード半導体レーザーと、
　前記マルチモード半導体レーザーから出射されるレーザー光が通過する送信側レンズと、
　を備え、
　前記送信側レンズは、前記レーザー光の光軸が該送信側レンズを通過するように配置され、
　前記送信側レンズの前記レーザー光が入射する部分における該レーザー光のビーム径は、前記送信側レンズの口径よりも大きいこと、
　を特徴とする。
　本発明の第２の形態に係る光通信装置は、
　前記送信側光通信モジュールと、
　前記レーザー光を受光する受光素子及び該レーザー光を該受光素子に集光させるための受光側レンズを有する受光側光通信モジュールと、
　を備えること、
　を特徴とする。
　本発明によれば、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる。
一実施例である送信側光通信モジュール及び光通信装置が用いられる光無線通信システムの概略図である。 一実施例である光通信装置の断面図である。 半導体レーザーから出射されるレーザー光の光軸からの位置と該レーザー光に含まれる基本モード及び高次モードの波長との関係を示す図である。 一実施例である光通信装置の断面図である。 一実施例である送信側光通信モジュール及び光通信装置において、半導体レーザーから出射されるレーザー光の状態を示す図である。 従来の光通信モジュールを示す断面図である。 第１変形例である送信側光通信モジュールの断面図である。 第２変形例である送信側光通信モジュールの断面図である。 第３変形例である送信側光通信モジュールの断面図である。 第４変形例である送信側光通信モジュールの断面図である。 他の実施例に係る送信側光通信モジュールの斜視図である。 他の実施例に係る送信側光通信モジュールの断面図である。
（光通信装置１及び送信側光通信モジュール１０の構成　図１乃至図４参照）
　一実施例である光通信装置１及び送信側光通信モジュール１０について、図面を参照して説明する。以下で、送信側光通信モジュール１０におけるレーザー光の出射方向のうち後述する「光軸」にあたる方向をｚ軸方向と定義する。
　光通信装置１は、図１に示される光無線通信システムの、光によって信号を伝送する部分に用いられる。また、光通信装置１は、図２に示すように、送信側光通信モジュール１０及び受信側光通信モジュール２０から構成されている。
　送信側光通信モジュール１０は、基板１２、該基板１２のｚ軸方向の正方向側の主面に設けられた半導体レーザー１４、及び光透過性樹脂１６を備えている。
　基板１２は、長方形を成す板状の部材であり、ｚ軸方向と直交する両主面それぞれに、図示しない電極が設けられている。ｚ軸方向の負方向側の主面に設けられた電極は、送信側光通信モジュール１０が実装基板に実装された際に、該実装基板上の電極と接続されるものであり、ｚ軸方向の正方向側の主面に設けられた電極は、後述する半導体レーザー１４と接続される。また、基板１２の両主面に設けられた電極は互いに接続されている。
　半導体レーザー１４は、基板１２におけるｚ軸方向の正方向側の主面上に設けられたＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）等の発光素子である。また、半導体レーザー１４は、基本モードに加え高次モードを発振するマルチモード半導体レーザーである。従って、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光には、最も波長が長い基本モードの他に、それよりも波長の短い複数の高次モードが含まれている。
　ここで、半導体レーザー１４から出射されるレーザー光は、図３に示すように、その光軸Ｌを中心にして、ｚ軸方向の正方向側に進むにつれて、該ｚ軸と直交する方向に広がるように出射される。そして、半導体レーザー１４の光軸Ｌ近傍には基本モードＢが含まれ、その周囲に高次モードＨが含まれる。さらに、半導体レーザー１４の光軸Ｌから離れるにつれて、高次モードＨの波長は短くなる。この波長が短い高次モードＨの一部は、これが受光素子で受光されると受信感度や光波形に悪影響を及ぼす、いわゆるノイズとなる。
　光透過性樹脂１６は、図２に示すように、エポキシ等からなる透明な略直方体状の樹脂である。また、光透過性樹脂１６は、基板１２に対してｚ軸方向の正方向側から半導体レーザー１４を封止している。さらに、光透過性樹脂１６におけるｚ軸方向の正方向側の面には、送信側レンズ１８が設けられている。
　送信側レンズ１８は、光透過性樹脂１６におけるｚ軸方向の正方向側の面の一部が、ｚ軸方向の正方向側に向かって膨らむ半球状を成すことで形成されている。つまり、送信側レンズ１８は、光透過性樹脂１６と一体である。また、送信側レンズ１８は、半導体レーザー１４から出射され拡散する光を、たとえば、その出射方向と平行な光にコリメートするためのレンズである。そして、送信側レンズ１８をｚ軸方向から見ると、送信側レンズ１８の中心に半導体レーザー１４の中心が位置するように、該送信側レンズ１８は配置されている。つまり、送信側レンズ１８は、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光の光軸Ｌが該送信側レンズ１８を通過するように配置されている。さらに、送信側レンズ１８の口径Ｄ１は、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光が送信側レンズ１８に入射する部分において、該レーザー光のビーム径Ｄ２よりも小さい。なお、レーザー光のビーム径は、ピーク強度値から１／ｅ2（１３．５％）に落ちたときの強度での角度幅から、算出する。なおここで、ｅは自然対数の底を意味する。
　受信側光通信モジュール２０は、図４に示すように、基板２２、該基板２２のｚ軸方向の負方向側の主面に設けられたフォトダイオード２４、及び光透過性樹脂２６を備えている。
　基板２２は、長方形を成す板状の部材であり、両主面それぞれに図示しない電極が設けられている。ｚ軸方向の正方向側の主面に設けられた電極は、受信側光通信モジュール２０が実装基板に実装された際に、該実装基板上の電極と接続されるものであり、ｚ軸方向の負方向側の主面に設けられた電極は、フォトダイオード２４と接続される。また、基板２２の両主面に設けられた電極は互いに接続されている。
　フォトダイオード２４は、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光を受光し、これを電気信号に変換する、いわゆる光電変換素子である。そして、フォトダイオード２４においてレーザー光から変換された電気信号は、基板２２の電極を介して、受信側光通信モジュール２０が取り付けられた実装基板の回路へと伝送される。
　光透過性樹脂２６は、エポキシ等からなる透明な略直方体状の樹脂である。また、光透過性樹脂２６は、基板２２に対してｚ軸方向の負方向側からフォトダイオード２４を封止している。さらに、光透過性樹脂２６におけるｚ軸方向の負方向側の面には、受信側レンズ２８が設けられている。
　受信側レンズ２８は、光透過性樹脂２６におけるｚ軸方向の負方向側の面の一部が、ｚ軸方向の負方向側に向かって膨らむ半球状を成すことで形成されている。つまり、受信側レンズ２８は、光透過性樹脂２６と一体である。また、受信側レンズ２８は、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光をフォトダイオード２４に集光する役割を担っている。なお、本実施例において、受信側レンズ２８の口径Ｄ３は、図４に示すように、該受信側レンズ２８を通過するレーザー光のビーム径Ｄ４よりも大きい。
　以上のようにして構成された光通信装置１は、以下のようにして製造される。なお、送信側光通信モジュール１０の製造方法及び受信側光通信モジュール２０の製造方法は略同様であるため、ここでは送信側光通信モジュール１０の製造方法のみ説明する。
　まず、基板１２におけるｚ軸方向の正方向側の主面に半導体レーザー１４を取り付ける。このとき、半導体レーザー１４は、ワイヤなどを介して基板１２に設けられた電極と接続される。次に、半導体レーザー１４が取り付けられた基板１２が、複数個同時に金型にセットされる。その後、金型に樹脂材料が注入されることで、半導体レーザー１４が取り付けられた各基板１２上に光透過性樹脂１６が形成される。ここで、形成された各光透過性樹脂１６は金型内で連結された状態である。また、光透過性樹脂１６の形成と同時に、光透過性樹脂１６におけるｚ軸方向の正方向側の面に、該光透過性樹脂１６と一体的に送信側レンズ１８が形成される。そして、光透過性樹脂１６が形成され連結された状態の複数個の基板１２を金型から抜き取る。最後に、連結された状態の光透過性樹脂１６を個別に切り出し、送信側光通信モジュール１０が完成する。
（効果）
　送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１では、ノイズの原因となる高次モードの影響を抑制することができる。具体的には、送信側レンズ１８は、レーザー光の光軸Ｌが送信側レンズ１８を通過するように配置されている。従って、送信側光通信モジュール１０の送信側レンズ１８は、半導体レーザー１４から出射されるレーザー光のうち、その光軸Ｌ付近に位置する基本モードＢ及び狙いの高次モードＬｎを通過させることができる。さらに、送信側レンズ１８の口径Ｄ１は、図２に示すように、半導体レーザー１４から出射されたレーザー光が送信側レンズ１８に入射する部分において、該レーザー光のビーム径Ｄ２よりも小さい。つまり、送信側レンズ１８のレーザー光が入射する部分におけるレーザー光のビーム径Ｄ２は、送信側レンズの口径Ｄ１よりも大きい。これにより、レーザー光の外周側に位置する不要な高次モードＬｘが送信側レンズ１８を通過しなくなる。そうすると、図５に示すように、レーザー光の外周側に位置する不要な高次モードＬｘはコリメートされずに、周囲へ拡散していく。結果として、該レーザー光を受けるフォトダイオード２４に不要な高次モードＬｘが届きにくくなるため、受信感度や受信された光波形の品質を向上させることができる。従って、送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１では、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる。
　また、送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１における不要な高次モードの影響を抑制する構成は、無線光通信において特に有効である。具体的には、無線光通信は、ファイバーを用いた有線の光通信と比べ、発光素子Ｖから受光素子Ｐまでの距離が長い。従って、無線光通信は、有線の光通信と比べ、発光素子Ｖから発振されたレーザー光の光軸が受光素子Ｐに対してずれやすい。このような環境下において従来の光通信モジュールを用いると、送信側レンズの口径が該レンズを通過するレーザーのビーム径よりも大きいため、図６に示すように、発光素子Ｖから発振されたレーザー光のほとんどが受光素子Ｐに向けてコリメートされる。その結果、受光素子Ｐはレーザー光の光軸から離れた余計な高次モードＬｘを多く含むレーザー光を受信やすい。しかし、送信側光通信モジュール１０及び光通信装置１では、送信側レンズ１８が余計な高次モードのレーザー光を受光素子であるフォトダイオード２４に向けてコリメートせず、周囲に拡散させる。これにより、発光素子から発振されたレーザー光の光軸が受光素子に対してずれやすい無線光通信においても、送信側光通信モジュール１０及び光通信装置１におけるフォトダイオード２４は、光軸Ｌから離れた余計な高次モードを多く含むレーザー光をあまり受信しない。従って、送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１では、無線光通信においても良好な受信感度や高品質の光波形を得ることができる。なお、レーザー光のビーム径を状況により変更することは可能である。従って、受光素子がレーザー光を受信しやすいように、レーザー光のビーム径を大きくする場合がある。このような場合であっても、該ビーム径よりも送信側レンズの口径を小さくすることで、当該レーザー光が余計な高次モードを含まなくなるため、受光素子が受光しやすいだけでなく、良好な受信感度や高品質の光波形を得ることができる。
　また、送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１については、以下の効果も奏する。従来の光通信モジュールでは、発光素子から発振された不要な高次モードを多く含むレーザー光を受光素子に向けてコリメートするため、例えば、基本モードを含まず不要な高次モードを多く含むレーザー光を受光して、その強度が高い場合にも、目的としている信号に関する所望のレーザー光を十分に受光できていると誤認識するおそれがある。つまり、従来の光通信モジュールでは、受光強度が高い場合であっても、高次モードが多く含まれるおそれがあり、必ずしも、受光強度が高いことをもって、受信感度や光波形がよいとまでは言い切れない状態であった。一方、送信側光通信モジュール１０及びこれを備える光通信装置１では、上述のとおり、レーザー光の外周側に位置する不要な高次モードはコリメートされずに、周囲へ拡散していく。これにより、不要な高次モードを多く含むレーザー光の強度は弱くなる。従って、受光側で受光されたレーザー光の強度を基準にして、目的としている信号に関する所望のレーザー光を受光できているか否かを判断することが可能となる。つまり、受光側のレーザー光の強度を測ることで、適切に受信感度や光波形が良好か否かを判断することが可能となる。
　（第１変形例　図７参照）
　第１変形例である送信側光通信モジュール１０Ａと一実施例である送信側光通信モジュール１０との相違点は、光透過性樹脂１６における送信側レンズ１８の位置である。
　第１変形例である送信側光通信モジュール１０Ａの光透過性樹脂１６には、図７に示すように、そのｚ軸方向の正方向側（レーザー光の進行方向側）の面から突出した柱状を成す突出部１９が設けられている。そして、突出部１９におけるｚ軸方向の正方向側の部分に送信側レンズ１８が設けられている。このように突出部１９に送信側レンズ１８が設けられていることで、半導体レーザー１４から送信側レンズ１８までの距離が遠ざかるため、レーザー光の光軸から離れた余計な高次モードＬｘは送信側レンズ１８を通過しにくくなる。従って、第１変形例である送信側光通信モジュール１０Ａは、一実施例である送信側光通信モジュール１０と比較して、さらにノイズの原因となる高次モードの影響を抑制することができる。
　また、第１変形例である送信側光通信モジュール１０Ａでは、半導体レーザー１４から送信側レンズ１８までの距離を遠ざけるために、突出部１９を設けている。これは、光透過性樹脂１６のｚ軸方向の正方向側の面全体をかさ上げするよりも、光透過性樹脂１６の体積を減らすことができる。
　（第２変形例　図８参照）
　第２変形例である送信側光通信モジュール１０Ｂと一実施例である送信側光通信モジュール１０との相違点は、光透過性樹脂１６における送信側レンズ１８の周囲の形状である。
　第２変形例である送信側光通信モジュール１０Ｂにおける送信側レンズ１８の周囲（以下で、障害部１７と称す）は、ｚ軸方向と直交する方向から見ると、図８に示すように、ｚ軸方向の正方向側から負方向側に向かうにつれて、ｚ軸方向と直交する方向に広がる曲面を描いている。このように障害部１７が曲面を描いていることで、障害部１７に入射するレーザー光すなわち光軸から離れた不要な高次モードＬｘは、送信側光通信モジュール１０，１０Ａと比較して、より周囲に拡散しやすくなる。換言すると、障害部１７は、障害部１７に入射するレーザー光の出射方向への進行を妨げるように働く。これにより、さらにノイズの原因となる不要な高次モードＬｘの影響を抑制することができる。
　（第３変形例　図９参照）
　第３変形例である送信側光通信モジュール１０Ｃと一実施例である送信側光通信モジュール１０との相違点は、障害部１７の表面の形状である。
　第３変形例である送信側光通信モジュール１０Ｃの障害部１７の表面には、図９に示すように、細かな凹凸が設けられている。このように障害部１７に細かな凹凸が設けられていることで、障害部１７に入射するレーザー光すなわち光軸から離れた不要な高次モードは、送信側光通信モジュール１０と比較して、より周囲に拡散しやすくなる。換言すると、障害部１７は、障害部１７に入射するレーザー光の出射方向への進行を妨げるように働く。これにより、さらにノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる。
　（第４変形例　図１０参照）
　第４変形例である送信側光通信モジュール１０Ｄと一実施例である送信側光通信モジュール１０との相違点は、障害部１７の表面の処理である。
　第４変形例である送信側光通信モジュール１０Ｄの障害部１７の表面には、図１０に示すように、有色の塗装、又は、有色のフィルムが貼りつけられている。これにより、障害部１７に入射するレーザー光の光軸から離れた不要な高次モードの一部は、該障害部１７により遮蔽される。従って、第４変形例である送信側光通信モジュール１０Ｄでは、一実施例である送信側光通信モジュール１０と比較して、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響をさらに抑制することができる。
　（他の実施例）
　本発明に係る送信側光通信モジュール及び光通信装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。各部材の材料、大きさ、細かな形状等は任意である。例えば、送信側レンズ１８は、図１１に示すように、光透過性樹脂１６をくり抜くように形成されていてもよいし、送信側レンズ１８の口径Ｄ１を調節して、該レンズを基本モードのみが通過できるようにしてもよい。また、受信側レンズ２８の口径Ｄ３は該受信側レンズ２８を通過するレーザー光のビーム径Ｄ４よりも小さくてもよい。さらに、障害部１７の形状は、図１２に示すように、ｚ軸方向の負方向側から正方向側（送信側レンズ１８が位置する部分）に向かうにつれて先細りする形状であってもよい。そして、各実施例を組み合わせてもよい。また、上述の実施形態は、無線光通信モジュール、無線光通信装置を例にしてあげているが、有線による光通信モジュール、有線による光通信装置に適用してもよい。
　以上のように、本発明は、送信側光通信モジュール及びこれを備える光通信装置に対して有用であり、ノイズの原因となる不要な高次モードの影響を抑制することができる点において優れている。
Ｌ　光軸
Ｄ１　口径
Ｄ２　ビーム径
１　光通信装置
１０　送信側光通信モジュール
１４　半導体レーザー（マルチモード半導体レーザー）
１６　光透過性樹脂
１７　障害部
１８　送信側レンズ
１９　突出部
２４　フォトダイオード（受光素子）
２８　受光側レンズ

Claims (10)

  1. 　マルチモード半導体レーザーと、
    　前記マルチモード半導体レーザーから出射されるレーザー光が通過する送信側レンズと、
    　を備え、
    　前記送信側レンズは、前記レーザー光の光軸が該送信側レンズを通過するように配置され、
    　前記送信側レンズの前記レーザー光が入射する部分における該レーザー光のビーム径は、前記送信側レンズの口径よりも大きいこと、
    　を特徴とする送信側光通信モジュール。
  2. 　前記マルチモード半導体レーザーを封止する光透過性樹脂を更に備え、
    　前記送信側レンズと前記光透過性樹脂は、一体であり、
    　前記光透過性樹脂における前記送信側レンズの周囲には、該周囲を通過する前記レーザー光の出射方向への進行を妨げる障害部が設けられていること、
    　を特徴とする請求項１に記載の送信側光通信モジュール。
  3. 　前記障害部の表面は、前記出射方向と異なる方向を向いていること、
    　を特徴とする請求項２に記載の送信側光通信モジュール。
  4. 　前記障害部の表面は、曲面であること、
    　を特徴とする請求項２に記載の送信側光通信モジュール。
  5. 　前記光透過性樹脂は、前記送信側レンズが位置する部分に向けて先細り形状となっていること、
    　を特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の送信側光通信モジュール。
  6. 　前記障害部の表面には凹凸が設けられていること、
    　を特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の送信側光通信モジュール。
  7. 　前記障害部の表面には有色の塗料が塗装されていること、
    　を特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の送信側光通信モジュール。
  8. 　前記障害部の表面には有色のフィルムが貼られていること、
    　を特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の送信側光通信モジュール。
  9. 　前記マルチモード半導体レーザーを封止する光透過性樹脂を更に備え、
    　前記送信側レンズと前記光透過性樹脂は、一体であり、
    　前記光透過性樹脂の表面であって、前記レーザー光の進行方向に位置する面には、該面から該進行方向に向かって突出した柱状を成す突出部が設けられ、
    　前記送信側レンズは、前記突出部における前記進行方向側の部分に位置していること、
    　を特徴とする請求項１に記載の送信側光通信モジュール。
  10. 　請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の送信側光通信モジュールと、
    　前記レーザー光を受光する受光素子及び該レーザー光を該受光素子に集光させるための受光側レンズを有する受光側光通信モジュールと、
    　を備えること、
    　を特徴とする光通信装置。
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