JP3893339B2

JP3893339B2 - 光通信モジュール

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Publication number: JP3893339B2
Application number: JP2002262702A
Authority: JP
Inventors: 英明藤田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP2004101809A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向に光信号を送受信することのできる光通信モジュールに関し、より詳しくはプラスチック光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用することのできる光通信モジュールに関する。
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とした通信は、長距離伝送、高速伝送が可能なことから従来より注目されている。光ファイバとしては、ガラスを母材としたシングルモードファイバやマルチモードファイバが主に使用されている。ガラス光ファイバ（ＧＯＦ）は伝送損失が小さく、伝送帯域が大きいことから長距離・高速通信に利用されている。しかしながら、これらの光ファイバはそのコア径が５〜８０μｍと非常に小さく、調芯や光通信モジュールとの結合を高精度で制御する必要があるため、高価な光ファイバプラグや光学系が必要となる。
【０００３】
また、近年のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）の低損失化・広帯域化に伴い、家庭内通信や電子機器間通信へのＰＯＦを伝送媒体とした光通信モジュールの搭載が検討されている。ＧＯＦに比べ、ＰＯＦはまだ長距離・高速伝送には不向きであるが、約１ｍｍと大口径であることから、ＧＯＦに比べ光通信モジュールとの結合が容易であり、光ファイバと光通信モジュールとを簡易に抜き差しすることが可能となることから、安価で使い勝手の良い光通信リンクを得ることができるという利点がある。
【０００４】
ＧＯＦとＰＯＦではその特質が大きく異なり、それぞれの長所を生かした光通信モジュールが開発されている。ＧＯＦでは、長距離・高速伝送が可能であるという利点があるが、高精度でのアライメント技術が必要となり光通信モジュールは高価となる。図４はＧＯＦを使用した光通信モジュールの一例を示している。光ファイバ１０２はフェルール１２１に接着され端面加工された後にプラグ１０７に取り付けられる。光通信モジュール１０１はプラグ１０７を挿入する開口部を有するレセプタクル１１０と送信レンズ１０６、発光素子１０４とから構成されている。ＪＩＳＣ−５９７０等に記載されているように、各構成部品は数μｍオーダーの精度を有している。また、各部品を高精度に組み立てる必要があり、光通信モジュール１０１は比較的高価なものとなる。
【０００５】
ＰＯＦを用いた光通信モジュールの一例を図５に示す。ＰＯＦではコア径が大きく、高精度で調芯を行う必要がないため、高価なフェルールが必要なく簡易なプラグ１０７のみを使用することができる。プラグ１０７としては、オーディオのデジタル信号を伝送するのに使用されているオプティカル・ミニ・ジャック（ＯＭＪ）等がある。光通信モジュール１０１はモールドレンズ１０６と一体に形成された発光素子１０４と、レセプタクル１１０で構成され、ＰＯＦが大口径であることから、これらの形状精度は数１０〜１００μｍと大きいもので良く、安価で簡易に組立て可能な光通信モジュール１０１が得られる。例えば、ＰＯＦ自体のコア径の精度はＪＩＳＣ−６８３７では±６０μｍと規定されている。図４，図５は共に、片方向通信に用いられる送信モジュールの場合を示している。
【０００６】
一方、光ファイバを伝送媒体とした光通信モジュールでは図４、図５で示したような、片方向で通信を行うもの以外に、同一波長で全二重方式で信号光の送信・受信の両方を行う光通信モジュールがある。この種の光通信モジュールでは、従来、二本の光ファイバを用いたものが主流であった。しかし、二本の光ファイバを用いた場合、光通信モジュールの小型化が困難であることや、伝送距離が長くなるに伴い光ファイバのコストが高くなるという問題があった。このため、一本の光ファイバを用いて、全二重方式の光通信を行う、光通信モジュールが提案されている。
【０００７】
このような光通信モジュールでは、送信・受信を同一の光ファイバで行うことから、送信光と受信光の混信を防止することが重要となる。受信光に送信光が混信する原因としては主に、送信光が光ファイバに入射する時に光ファイバ端面で反射する場合（以下、「近端反射」と表記）と、光通信モジュール内での内部散乱光によるもの(以下、「内乱光」と表記）がある。
【０００８】
また、光ファイバを伝送媒体とした光通信リンクにおいては、高いＳＮ（Signal to Noise Ratio)を得るために、光ファイバから出射される受信光を高効率で受光素子に結合させることが重要となる。
【０００９】
従来より提案されている一芯全二重通信用の光通信モジュールとしては、偏光分離素子を用いて送受信光を分離する方法がある。すなわち、光ファイバを伝播してきた受信光は伝播途中で偏光方向がランダムとなっているのに対し、送信光が光ファイバ端面で反射された反射光（近端反射）は偏光方向が同一であるため、この偏光を有する光のみを反射する偏光分離素子を光ファイバと受光素子の間に配置することにより近端反射による混信を防止することができる。しかし、この方法では、受信光の約半分が偏光分離素子により反射されるため、約３ｄＢの受信損失が生じてしまい、効率的な光の利用が行えないことや、発光素子として安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用できないという問題があった。
【００１０】
このため、特開平１１−２７２１７号公報等に送信光を光ファイバの中心からずれた位置に入射させ、光ファイバのその他の領域から出射される受信光を受光する方法が開示されている。図６を用いてこの方法を説明する。発光素子１０４から出射された送信光１０８は送信レンズ１０６で集光され、立上げミラー１１５で反射され、光ファイバ１０２の端面の光軸中心からずれた位置に入射される。光ファイバ１０２から出射される受信光１０９は受光素子１０５に結合する。光ファイバ１０２の端面は曲面あるいは傾斜面に加工されており、光ファイバ１０２の端面で反射された反射光１１４は光ファイバ１０２の外周方向に反射され、近端反射による混信が防止される。
【００１１】
図７は光ファイバ１０２の端面での送信光１０８の結合位置と受信領域の関係を表している。送信光１０８を光ファイバ１０２の中心からずれた位置に入射する方式では、図７に示すように一芯の光ファイバ１０２の端面を送信光１０８が入射する送信領域と、受信領域とに空間的に分離することで一芯全二重通信を実現している。この方式では、受信領域を送信領域より大きくすることにより、偏光分離素子を用いた方式での約３ｄＢの損失より少ない損失で送受信光の分離を行うことができる。すなわち、このような方式では、受信領域をより大きく（すなわち送信領域をより小さくして、光ファイバ１０２のより外周部に入射させる）ことにより受信効率を向上させることができる。ＧＯＦではコア径が小さいため、この空間分離による方法を採用することは困難であったが、ＰＯＦではその大口径のコアを利用して、送信光と受信光を空間的に分離することが容易である。また、ＧＯＦに比べて高精度での組立てを行う必要がなく、比較的簡易で安価な光学部品により光学系を構成することができるため、安価な一芯全二重通信用の光通信モジュール１０２を得ることができる。
【００１２】
更にＰＯＦではその端面の処理が容易であるという特徴がある。ＧＯＦでの端面処理ではカットしたファイバ素線を高精度の寸法精度で加工されたフェルールに接着した後に、高価な研磨装置により鏡面加工する必要がある。一方、ＰＯＦではコア径が大きく、かつ高精度に管理する必要がないためフェルールは必要なく、直接プラグに素線を接着し、端面は任意の形状のホットプレードに押し当てて溶融させることで簡易に処理することができる。光ファイバの端面形状としては、光軸に垂直な平面の他に傾斜面や球面等に加工される場合がある。ＧＯＦでは、発光素子から出射された送信光が光ファイバ端面で反射されて再び発光素子に結合し、発振状態が不安定となることを防止するため傾斜面とすることが多い。一方、ＰＯＦでは光学系の精度が低く、光ファイバ端面で反射された送信光が発光素子に戻りにくいことや通信速度が比較的遅いことから、平坦面でも問題はない。しかし、前述したように一芯全二重通信を行う場合は、送信光１０８の反射光１１４が受光素子１０５に結合して近端反射による混信となることを防止するため、球面や傾斜面とする場合がある。
【００１３】
図８は従来のプラスチック光ファイバ用のプラグ形状の一例を表しており、１０２は、光ファイバ、１０７はプラグ（ＯＭＪ）１０７を示している。ＰＯＦでは、その端面をホットプレートにより溶融させることで任意の形状に加工することができる。図８では端面が球面である場合を示している。このように端面を溶融させる場合、プラグ７の先端部は図８に示すように先端部に行くに従い内径が大きくなるテーパー部１２を有している。プラグ傾斜部１２を有することにより、溶融したＰＯＦがこの部分に広がるため、欠けやばりを生じることなくＰＯＦの端面を加工することができる。すなわちＰＯＦの先端はコア径より拡大された拡大部１６を有している。またプラグ１０７は耐熱性が必要なこと等から一般にステンレスやアルミニウム等の金属によって作製されている。また、プラグ１０７の先端は強度を保つため平坦部１３が形成されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−２７２１７号公報
特開昭６１−１２２６１４号公報図１、図２
ＪＩＳＣ−５９７０
ＪＩＳＣ−６３８７
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−２７２１７号公報に開示されている方法では、ＰＯＦの端面での送信光の反射による混信を防止することはできるが、プラグやレセプタクルで反射された光による混信を防止することはできない。前述したように、ＰＯＦはプラグに固定され、プラグごとレセプタクルに挿入される。ＰＯＦを用いた光通信モジュールでは安価にするために各構成部品の加工精度が低く、かつ空間分離により全二重通信をするために送信光をＰＯＦの外周部に入射させているため、送信光の一部はＰＯＦの端面ではなく、その外周のプラグやレセプタクルに照射される場合がある。例えば、図８に示したプラグではプラグ傾斜部１２やプラグ平坦部１３に照射された送信光は受光素子側に反射あるいは散乱しやすく混信となりやすい。
【００１６】
また、電子機器間の通信等では約１ｍと短い距離での通信を行う必要があり、かつ簡易に抜差しが可能なことから、目への安全性（アイセーフティ）を考慮する必要があり、送信光量(光ファイバからの出射光量)を低く設定しなければならない。しかしながら、光通信モジュールの光源として半導体レーザを使用する場合、光源自体の光量を低下させると以下のような問題が生じる。
【００１７】
半導体レーザの駆動電流と光出力の関係は図９に示すように、光出力が飽和しない領域においては、二本の直線による折れ線の特性で近似できる。このうちＡの領域がレーザ発振の領域で、Ｂの領域は概ね自然放出の領域となる。バイアス電流として閾値電流（Ｉｔｈ）より大きい電流をとってパルス入力した場合、パルス信号の「０」においても光出力が大きくなるため、消光比が高くなる。また逆にバイアス電流としてＩｔｈより低い電流をとると、発振遅延によるパルス幅の減少（duty比の変化）が生じてしまう。このため通常はバイアス電流をＩｔｈ近傍に設定する。この場合、パルス信号が「０」でも自然放出光があるため、この自然放出光とパルス信号が「１」の時の光出力の比から消光比が決定される。例えば、自然放出光が０．３ｍＷの半導体レーザの場合、消光比１０以上とするには最大出力（パルス信号が「１」の時の出力）を３ｍＷ以上に設定する必要がある。
【００１８】
すなわち、半導体レーザの出力を低下させることで送信光量を低下させると消光比を満足することが困難となり、また、バイアス電流を低下させるとｄｕｔｙ比が変化して問題となる。このため、半導体レーザから出射される光と光ファイバとの結合効率（送信効率）を低くすることで送信光量を低減させる必要がある。送信効率を低くする方法として、光透過率の低いフィルタや偏光素子を使って光量を低下させる方法があるが、部品点数が増えコストが高くなる。このため、発光素子からの出射光を集光して光ファイバに結合させる送信レンズの径を小さくすることにより、出射角度の大きい光線を送信レンズによってカットする方法が一般的である。
【００１９】
しかし、この方法では、実際に送信に寄与しない光（送信レンズによってカットされた光）が増加するため、内乱光による混信が増加しやすいという問題があった。特に、一本の光ファイバにより全二重通信を行うためには、光ファイバから放射される受信光を効率良く受光素子に結合させる必要もある。しかし、受信効率を高くすると、同時に近端反射や内乱光による光も効率良く受信してしまい、混信が増加するという問題があった。更に、この内乱光もプラグやレセプタクルで受光素子１０５側に反射されることで混信となりやすい。
【００２０】
これらの混信は構成部品の精度を向上させることにより対応することも可能であるが、その場合、ＰＯＦを用いた光通信モジュールの安価で作製が簡易であるという特徴が損なわれてしまう。
【００２１】
一方、光アイソレータに用いるコリメータレンズに遮光物を取付けることで迷光を低減させる方法が特開昭６１−１２２６１４に開示されている。
【００２２】
すなわち、半導体レーザとコリメータレンズの間に遮光物を挿入することで、レンズ内で発生する迷光を低減して、迷光が半導体レーザに戻ることを防止し、半導体レーザを安定して駆動できるようにしている。
【００２３】
しかしながら、自らが発した光が元に戻るのを防止するものであり、一芯ＰＯＦによる全二重光通信モジュールで問題となる、受光素子への混信を防止できるものではない。また、レンズ内での迷光を低減するものであり、光通信モジュール内での迷光や光ファイバプラグ等での散乱光を防止できるものではない。また、半導体レーザの発光点は微小なものであり、この発光点への戻り光を防止すれば良いが、光通信モジュールでは受信光との分離を行う必要がある。このため、内乱光の低減はより困難である。更にまた、遮光物を挿入する場合、挿入精度の管理や接着、経時変化による劣化などに注意する必要があり、コストが高く、性能上も問題となる。
【００２４】
本発明は、これらの課題を鑑みてなされたものであり、一本のプラスチック光ファイバにより全二重方式の双方向通信が可能、特に、近端反射や内乱光によるクロストークを簡易な構成により低減することが可能である、安価で小型の光通信モジュールを提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、一本のプラスチック光ファイバにより光信号の送受信を行うことができる光通信モジュールであって、送信光を生成する発光素子と、前記プラスチック光ファイバから出射される受信光を受光する受光素子と、送信光および／または受信光を集光する光学部品と、前記プラスチック光ファイバの端部に取り付けられたプラグを挿入するための開口部を有するレセプタクルとを有し、前記プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有し、前記プラグを前記レセプタクルに挿入したときに前記プラグおよび／または前記プラスチック光ファイバの先端部の周辺で前記拡大部の一部を、前記光学部品側から照射する不要光から遮光するように、混信防止部を前記レセプタクルの一部に形成したことを特徴とする光通信モジュールに関する。
【００２６】
本発明は、さらに以下の光通信モジュールを提供するものである。
前記混信防止部は前記レセプタクルの一部に形成されていることを特徴とする上記に記載の光通信モジュール。
【００２７】
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側から前記プラスチック光ファイバ側に向けてその径が徐々に広くなる円錐形状であることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００２８】
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側を先端とし、前記プラスチック光ファイバ側の光軸中心から外周方向に向けて傾斜した形状であることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００２９】
前記混信防止部は前記プラグの端部に照射されないように前記光学部品側から照射する光を遮光するように配置したことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００３１】
前記混信防止部の一部と前記光学部品の一部を接触させて配置したことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００３２】
前記混信防止部は前記プラスチック光ファイバ端面の前記送信光が入射する近傍にのみ形成されていることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００３３】
前記混信防止部の前記プラスチック光ファイバに対向する側の面を前記プラスチック光ファイバの光軸に対して傾斜させたことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【００３４】
上記の構成とすることにより、近端反射および迷光等の内乱光による混信を低減した、一本の光ファイバによる全二重方式の光通信が可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第1の実施例）
本発明に係る第１の実施の形態について、図１、図２に基づいて説明する。
図１は、光通信リンクの構成を示す概略図である。光通信リンク３は、伝送するデータ信号に基づく、伝送に適した変調光を双方向に伝送するための光ファイバ２と、光ファイバ２の両端に光学的に結合するように、それぞれ接続された各光通信モジュール１とを備えている。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態における光通信モジュールをあらわす概略図である。光通信モジュール１は、データ信号に基づく変調光である送信光８を生成する発光素子４と、光ファイバ２からの受信光９を受光してデータ信号を生成するための受光素子５と、発光素子４から出射される光を集光して光ファイバ２に結合させる送信レンズ６と、送信光８の方向を変えて光ファイバ２に結合させる立上げミラー１５と、光ファイバ２を抜差し可能な開口部を有するレセプタクル１０とから構成される。光ファイバ２の先端はプラグ７に接着・固定されており、光通信モジュール１の一部であるレセプタクル１０の開口部に差し込むことで光ファイバ２と光通信モジュール１が光学的に結合される。
発光素子４により生成された光は、発光素子４の放射角にしたがって放射状に発散する。発散光は送信レンズ６で任意の開口数に変換されて集光される。集光された光は、立上げミラー１５により方向を変えて、光ファイバ２に入射する。送信光８が入射する光ファイバ２の位置は、光ファイバ２のより外周部である。送信光８は光ファイバ２の端面で直径約数１００μｍの略円に集光されている。ＰＯＦではコア径が大きいため集光面積が比較的大きくても良く、また、集光面積を大きくすることで多少軸ずれが生じても、送信光８の一部を光ファイバ２に入射させることができ、かつ安価な光学系による集光が可能となる。光ファイバ２から出射される受信光９は光ファイバ２の開口数で決まる放射角で放射し、対向した受光素子５に結合する。このように、送信光８と受信光９とを光ファイバ２の口径内で空間的に分離する場合、光ファイバ２の送信光８が入射する位置から出射される受信光９は受光素子５に結合しないため、また送信光８が入射する光ファイバ２の位置を、光ファイバ２のより外周部とすることで、受信光９をより効率良く受光素子５に結合できるようになる。
【００３７】
光ファイバ２に入射する送信光８の一部は、光ファイバ２端面で反射される（反射光１４）。送信光８の光ファイバ２からの反射光１４は光ファイバ２の端面が球面に加工されていることから、光ファイバ２の外周方向に反射され、受光素子５には結合せず、近端反射による混信を防止することができる。
【００３８】
また、前述したように、ＰＯＦを伝送媒体とした光通信モジュール１では、低価格化のため構成部品の精度が低いこと、また、空間分離により全二重通信を行うために送信光８を光ファイバ２の外周部に入射させていることから、光ファイバ２の軸ずれ等により、送信光８の一部が光ファイバ２に入射せずに、その外周部に照射される場合がある。本光通信モジュール１では、レセプタクル１０の一部に混信防止部１１が形成されている。この混信防止部１１は、光ファイバ２の端面処理時にできる拡大部１６、プラグ７の傾斜部１２、平坦部１３に送信光８や光通信モジュール１内での内乱光が照射されないように構成され配置されている。
【００３９】
混信防止部はプラグの一部を光学部品側から遮光するように配置した構成であるので、プラグからの反射・散乱による混信を低減することができる。
【００４０】
プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有するが、混信防止部は該拡大部の一部または全部を光学部品側から遮光するように配置しているので、光ファイバの拡大部、および／またはプラグの傾斜部からの反射・散乱による混信を低減することができる。
【００４１】
レセプタクル１０の内壁部は例えば黒色等の光吸収率の高い材料で形成するとよい。プラグ７は一般に金属で形成されているため、プラグ７への送信光８の照射を防止することで反射率を大幅に低減することができ近端反射による混信を低減することができる。また、混信防止部をレセプタクルと一体に形成することにより、組立て精度を向上させることができる。
【００４２】
また、混信防止部１１の光学部品が配置される側の面は、光ファイバ２の先端側から光ファイバ側の方向に、その径が大きくなる円錐形状となる構成としている。光ファイバの端面に沿って混信防止部が円錐形状となっているため、光ファイバの拡大部および光ファイバプラグを確実に遮光することが可能となり、近端反射や内乱光による混信を確実に低減することができる。すなわち、本来プラグ７の傾斜部１２や平坦部１３に照射される送信光８が混信防止部１１に照射され、この円錐形状により光ファイバ２の外周方向に反射（第２の反射光１７）されるため近端反射による混信をより確実に防止することができる。
【００４３】
更に、混信防止部は光通信モジュールの光学部品が配置される側から光ファイバ側に向けて広がっていく傾斜形状をしているため、送信レンズ６で蹴られた送信光８や光通信モジュール１内部で散乱した内乱光を、その傾斜部で受光素子５側に反射されることを防止し、受光素子に結合することを防止することもできる。よって小径の送信レンズ６を使用することができ、アイセーフティと消光比の問題も解決することが容易となる。
【００４４】
混信防止部１１の光ファイバー側面は、光学部品側側面と同様に円錐形状としてよいが、その側面の全部又は一部を光ファイバ２の端面の外周に沿った形状とすることにより、光ファイバ２がどの方向に軸ずれしても対応することができ、光ファイバ２の拡大部１６およびプラグ７を確実に遮光することが可能となり、近端反射や内乱光による混信を確実に低減することができる。
【００４５】
また、光ファイバ２から出射される光の一部は光通信モジュール１の一部で反射されて再び光ファイバ２に結合し、光ファイバ２を伝搬して相手側の光通信モジュールに結合する場合がある（相手モジュール反射による混信）。この相手モジュール反射による混信を防止するために、混信防止部１１の光ファイバ２に対向する面（反射結合防止面）は光ファイバ２の光軸に対して傾斜（反射光が光ファイバ２の開口数より大きくなる程度、具体的には開口数０．３程度なら１０°程度）させてもよい。反射結合防止面に照射された光は反射して再び光ファイバ２側に戻るが、反射結合防止面１２により、その反射角度が大きくなっているため、光ファイバ２には結合せず、相手モジュール反射による混信を低減させることができる。
【００４６】
更にまた、混信防止部１１はプラグ７と光通信モジュール１との位置決めを行うストッパーとしての役割も有している。プラグ７は混信防止部１１でその挿入深さや位置が規制される。また、各光学部品はレセプタクル１０に対して位置決めされているため、レセプタクル１０を介して両者を位置合わせすることができる。
【００４７】
次に図２で示した光通信モジュール１の各構成部材について説明する。
光ファイバ２としては、POFのように大口径の光ファイバ２が使用される。ＰＯＦはコアがＰＭＭＡ(Poly(methyl methacrylate)やポリカーボネート等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成されている。このような光ファイバ２では、石英光ファイバに比べそのコアの径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易であることから、光通信モジュール１との結合調整が容易であり、安価な光通信リンク３を得ることができる。本実施例で示したように、送信光８と受信光９を空間的に分離する場合、コア径は１ｍｍ程度のものを使用することが好ましい。
【００４８】
発光素子４としては、半導体レーザや、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。発光素子４の波長としては、使用する光ファイバ２の伝送損失が少ない波長で、かつ安価であることが好ましい。例えば、光ファイバ２としてＰＯＦを用いる場合、ＤＶＤ等で量産効果のある、波長６５０ｎｍの半導体レーザ等を用いることができる。また、発光素子４の後部には、モニター用フォトダイオードが配置されており、発光素子４の光量を一定に保つようにしている。
【００４９】
受光素子５としては、受光した変調光の強弱を電気信号に変換し、発光素子４の波長域で感度の高いフォトダイオードを使用し、例えば、シリコンを材料とするＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフォトダイオード等を用いる。
【００５０】
レセプタクル１０はプラスチックを材料とし、射出成型等により作製される。色相は黒色等の使用する光波長において吸収率の高いものとすることが好ましい。レセプタクル１０には各光学部品をアライメントするための位置決め部を形成しておくことで、簡易に光通信モジュール１を組み立てることが可能となる。
【００５１】
以上のように、第１の実施例で示した光通信モジュール１を用いることにより、近端反射、および、迷光による内乱光による混信を防止でき、一本の光ファイバ２により全二重方式の光通信が可能となる。特に、簡易で安価な光学系を使用することが可能であることから低コストで、かつ、簡易に製造可能な光通信モジュール１を得ることができる。ここでは、レセプタクルの一部に混信防止部を設けたが、ファイバの端部に光吸収部材を直接形成して遮光する構成も可能である。
【００５２】
（第２の実施例）
続いて、第２の実施例を図３に基づいて説明する。なお、この第２の実施例では、第１の実施例にて説明した部分と同様の機能を有する部材については、第１の実施例と同一の部材番号を付与して、その説明を省いた。本実施例では、第１の実施例と異なる光学系を有する光通信モジュール１を示している。
【００５３】
発光素子４により生成された送信光８は、発光素子４の放射角にしたがって放射状に発散する。その後、送信光８は、送信レンズ６で任意の開口数に変換されて集光され、光学部材１８を通過して、光ファイバ２に結合する。光ファイバ２から出射される受信光９は集光ミラー１９により受光素子５方向に反射されると共に、曲率を有する集光ミラー１９により集光されて受光素子５に結合する。光学部材１８は送信光８が出射する面に光ファイバ２の光軸に対して傾斜したプリズム２０を有しており、送信光８を屈折させて光ファイバ２に入射させている。また、集光ミラー１９の一部は光ファイバ２に近接させて配置されている。
【００５４】
光ファイバ２に入射する送信光８の一部は、光ファイバ２端面で反射される。送信光８の光ファイバ２での反射光は集光ミラー１９により遮光されて受光素子５には結合せず、近端反射による混信を防止することができる。また、内乱光による混信も、集光ミラー１９により、送信部と受信部が分離されていることから防止することができる。しかし、光ファイバ２のプラグ７やレセプタクル１０の一部で反射・散乱した光は予期しない方向に散乱される場合があり、この散乱光を完全に分離することは困難である。この散乱光による混信を防止するためにレセプタクル１０の一部に混信防止部１１を形成している。
【００５５】
本実施例では、混信防止部１１は送信光８が入射する周辺（近傍）のみに形成されている。混信防止部１１は、光ファイバ２の端面処理時にできる拡大部１６、プラグ７の傾斜部１２、平坦部１３に送信光８や光通信モジュール１内での内乱光が照射されないように配置されており、その形状は光学部品が配置されている側から光ファイバ２側に向かって広がる傾斜形状となっている。集光ミラー１９により送信部と受信部とを分離しているため、受信部側（図３の下側）には混信防止部１１を形成する必要はない。また、集光ミラー１９により図３の上下方向で送受信の分離を行っているため、混信防止部１１は受信部側（図３の下側）に送信光８が反射・散乱されないように、その形状は光学部品が配置されている側から光ファイバ２側に向かって広がる傾斜形状に傾斜を持つ形状としている。
【００５６】
光学部材１８（ミラーは金属を蒸着することによりできる）はＰＭＭＡやポリカーボネート等のプラスチックを材料とし、射出成形等により作製される。そして、反射ミラー（集光ミラーでもある）となる側にアルミニウムや金等といった反射率の高い金属薄膜が蒸着法等により形成されている。光学部材１８には送信光８を集光して光ファイバ２に結合させる送信レンズ６と、送信光８を屈折させて光ファイバ２に入射させるプリズム２０、および、図示していないが、発光素子５や受光素子４との位置合わせに使用する位置決め用の凹凸部が形成されている。このように一つの光学部材１８に多数の機能を持たせているため、構成部材を大幅に低減できると共に、組立て時の公差を低減できるため、低コストで小型な光通信モジュール１を得ることが可能となる。
【００５７】
光学部材１８の一部は混信防止部１１の一部に接触もしくは近接して配置されている。光学部材１８と混信防止部１１に間隔が存在すると、その間での反射光により内乱光による混信が発生しやすくなる。また、プリズム２０は送信光８を屈折させて、光ファイバ２の外周部から内周部方向に送信光８を傾けて入射させている。このことにより、送信光８がプラグ７の傾斜部１２に照射されにくくなる。更に、混信防止部１１は受信部側には形成していない。光ファイバ２から出射される光は光ファイバ２の拡大部１６からも一部出射される。このため、受信部側に混信防止部１１を形成しないことにより受信効率を向上させることが可能となる。
【００５８】
また、光ファイバ２から出射される光の一部は光通信モジュール１の一部で反射されて再び光ファイバ２に結合し、光ファイバ２を伝搬して相手側の光通信モジュールに結合する場合がある（相手モジュール反射による混信）。この相手モジュール反射による混信を防止するために、混信防止部１１の光ファイバ２に対向する面（反射結合防止面２１）は光ファイバ２の光軸に対して傾斜（反射光が光ファイバ２の開口数より大きくなる程度、具体的には開口数０．３程度なら１０°程度）させている。反射結合防止面２１に照射された光は反射して再び光ファイバ２側に戻るが、反射結合防止面１２により、その反射角度が大きくなっているため、光ファイバ２には結合しない。すなわち、反射結合防止面２１により反射光が光ファイバ２の開口数より大きい角度に変換される。また、プリズム２０も同様の働きを有しており、相手モジュール反射による混信を低減させている。
【００５９】
なお、本実施例は一例であり、本発明はレセプタクル１０の一部に混信防止部１１を形成したことを特徴としており、もちろん、その他の光学配置に適用することが可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に従えば、近端反射や内乱光によるクロストークを低減した、一本のプラスチック光ファイバによる全二重方式の双方向通信モジュールを安価で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光通信リンクの構成を説明する概略図。
【図２】本発明における光通信モジュールの実施形態１の構成を説明する概略図。
【図３】本発明における光通信モジュールの実施形態２の構成を説明する概略図。
【図４】ガラス光ファイバを用いた光通信モジュールの構成を説明する概略図。
【図５】従来のプラスチック光ファイバを用いた光通信モジュールの構成を説明する概略図。
【図６】全二重通信が可能な従来の光通信モジュールを説明する概略構成図。
【図７】光ファイバの端面での送信光の結合位置と受信領域の関係を説明する図。
【図８】従来のプラスチック光ファイバ用のプラグ形状を説明する図。
【図９】半導体レーザの電流と光出力との関係を説明するグラフ。
【符号の説明】
１：光通信モジュール
２：光ファイバ
３：光通信リンク
４：発光素子
５：受信素子
６：送信レンズ
７：プラグ
８：送信光
９：受信光
１０：レセプタクル
１１：混信防止部
１２：プラグ傾斜部
１３：プラグ平坦部
１４：反射光（近端反射光）
１５：立上げミラー
１６：拡大部
１７：第２反射光
１８：光学部材
１９：集光ミラー
２０：プリズム
２１：反射結合防止面
１０１：光通信モジュール
１０２：光ファイバ
１０４：発光素子
１０５：受光素子
１０６：送信レンズ
１０８：送信光
１０９：受信光
１１０：レセプタクル
１１４：反射光（近端反射）
１１５：立上げミラー
１２１：フェルール

Claims

一本のプラスチック光ファイバにより光信号の送受信を行うことができる光通信モジュールであって、送信光を生成する発光素子と、前記プラスチック光ファイバから出射される受信光を受光する受光素子と、送信光および／または受信光を集光する光学部品と、前記プラスチック光ファイバの端部に取り付けられたプラグを挿入するための開口部を有するレセプタクルとを有し、前記プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有し、前記プラグを前記レセプタクルに挿入したときに前記プラグおよび／または前記プラスチック光ファイバの先端部の周辺で前記拡大部の一部を、前記光学部品側から照射する不要光から遮光するように、混信防止部を前記レセプタクルの一部に形成したことを特徴とする光通信モジュール。
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側から前記プラスチック光ファイバ側に向けてその径が徐々に広くなる円錐形状であることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側を先端とし、前記プラスチック光ファイバ側の光軸中心から外周方向に向けて傾斜した形状であることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の光通信モジュール。
前記混信防止部は前記プラグの端部に照射されないように前記光学部品側から照射する不要光を遮光するように配置したことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光通信モジュール。
前記混信防止部の一部と前記光学部品の一部を接触させて配置したことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光通信モジュール。
前記混信防止部は前記プラスチック光ファイバ端面の前記送信光が入射する近傍にのみ形成されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の光通信モジュール。
前記混信防止部の前記プラスチック光ファイバに対向する側の面を前記プラスチック光ファイバの光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の光通信モジュール。