JP6747448B2

JP6747448B2 - 光路変換素子、光インターフェース装置、光伝送システム

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Publication number: JP6747448B2
Application number: JP2017546434A
Authority: JP
Inventors: 雄介尾山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-08-18
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Description

本技術は、光路変換素子、光インターフェース装置および光伝送システムに関する。

従来から、光ファイバを用いた光通信には、レーザ等の発光素子、または、フォトダイオード等の受光素子を備えた光インターフェース装置が用いられている（例えば、特許文献１〜４参照）。

ＷＯ２００４／１０４６６６号公報特開平０９−２７０７５１号公報ＷＯ２００２／０７３２５６号公報特開２００６−５９８６７号公報

上記光インターフェース装置では、発光素子や受光素子などの複数の光素子がアレイ状に配置されており、各光素子に１つずつ割り当てられた複数の光ファイバもアレイ状に配置されている。ところで、複数の光ファイバの配列ピッチは、一般的に、２５０μｍとなっている。一方で、複数の光素子の配置ピッチは、各光素子の実装上の制約から、一般的に、２５０μｍよりも広くなっている。そのため、複数の光ファイバの配列ピッチと、複数の光素子の配置ピッチとが互いに異なってしまうことが多い。この問題に対しては、例えば、特許文献１〜３に記載されているような種々の方策を用いて、ピッチ変換を行うことが可能である。しかし、特許文献１〜３に記載の方策では、構造が複雑であり、コスト高になってしまうという問題があった。

したがって、簡易な構成でピッチ変換を行うことの可能な光路変換素子、光インターフェース装置および光伝送システムを提供することが望ましい。

本技術の一実施の形態にかかる光路変換素子は、一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の光素子の配列ピッチとは異なる配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバとの間に配置されるものである。この光路変換素子は、ピッチ変換用の光屈折面を備えている。当該光路変換素子は、ブロック状の光学素子である。光屈折面は、ブロック状の光学素子の表面に設けられている。ブロック状の光学素子は、ブロック状の光学素子において、光屈折面とは反対側の位置に光反射面を有する。

本技術の一実施の形態にかかる光路変換素子では、ピッチ変換用の光屈折面が設けられている。このように、本技術では、非常に簡単な構成でピッチ変換がなされる。

本技術の一実施の形態にかかる光インターフェース装置は、一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と、光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の光素子および光路変換素子を収容する筐体とを備えている。第１光屈折面は、挿通口に対して斜めに対向する。第１光屈折面は、挿通口の光軸と並行な線分と第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置されている。光路変換素子は、第１光屈折面と、複数の光素子との間の光路上に光反射面を有する。

本技術の一実施の形態にかかる光インターフェース装置では、複数の光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面が設けられている。この第１光屈折面は、例えば、一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の光素子の配列ピッチとは異なる配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバとの間に配置されたときに、ピッチ変換としての機能を発揮する。このように、本技術では、非常に簡単な構成でピッチ変換がなされる。

本技術の一実施の形態にかかる光伝送システムは、一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と、複数の光素子の配列方向と対応する方向に一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバを含む光ファイバアレイとを備えている。この光伝送システムは、さらに、光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の前記光素子および前記光路変換素子を収容する筐体を備えている。第１光屈折面は、挿通口に対して斜めに対向している。第１光屈折面は、挿通口の光軸と並行な線分と第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置されている。光路変換素子は、第１光屈折面と、複数の光素子との間の光路上に光反射面を有する。

本技術の一実施の形態にかかる光伝送システムでは、複数の光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面が設けられている。ここで、光ファイバアレイの先端が筺体の挿通口に挿通されたときに、第１光屈折面は、ピッチ変換としての機能を発揮する。このように、本技術では、非常に簡単な構成でピッチ変換がなされる。

本技術の一実施の形態にかかる光路変換素子、光インターフェース装置および光伝送システムによれば、複数の光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を設けるようにしたので、簡易な構成でピッチ変換を行うことができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

本技術の一実施の形態に係る光伝送システムの一例を表す断面図である。図１の光ファイバモジュールの一例を表す概略図である。図１の光電変換部の一例を表す概略図である。図１の光路変換素子の一例を表す概略図である。図４の光路変換素子の設計例を表す概略図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図９の光路変換素子の光入出射面の傾斜角と戻り光の強度との関係の一例を表す関係図である。図９の光路変換素子の設計例を表す概略図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光伝送システムの一変形例を表す断面図である。図１の光ファイバモジュールの一変形例を表す概略図である。図１の光ファイバモジュールの一変形例を表す概略図である。図３の複数の光素子の配列の一変形例を表す概略図である。図２の複数の光ファイバの配列一変形例を表す概略図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（図１〜図５）
○ピッチ変換用の光屈折面が設けられている例
２．変形例（図６〜図２１）
○光反射面に複数の凸レンズ部が設けられている例（図６）
○光屈折面、光反射面が複数の平坦面で構成されている例（図７）
○光透過面に複数の凸レンズが設けられている例（図８）
○光透過面が傾斜面となっている例（図９〜図１１）
○光素子が光透過面に対して斜めに配置されている例（図１２、図１３）
○偏心レンズが設けられている例（図１４）
○光素子上に、傾斜面を有する傾斜部が設けられている例（図１５）
○光素子上の複数のレンズが斜めに配置されている例（図１６）
○光ファイバモジュールの位置決め機構が設けられている例（図１７）
○光反射面が設けられていない例（図１８）
○光屈折面が２つのブロック状の光学素子の境界となっている例（図１９）
○光ファイバモジュールの先端に段差が設けられている例（図２０、図２１）
○複数の光素子および複数の光ファイバがそれぞれ、ジグザグに配置されている例（図２２Ａ、図２２Ｂ）

＜１．実施の形態＞
[構成]
図１は、本技術の一実施の形態に係る光伝送システム５の断面構成の一例を表したものである。光伝送システム５は、一列に並んで配置された複数の光素子と、複数の光素子の配列ピッチとは異なる配列ピッチで一列に並んで配置された複数の光ファイバとが一対一で光結合されたものである。具体的には、光伝送システム５は、光インターフェース装置１と、光ファイバモジュール３とが光結合されたものである。

（光ファイバモジュール３）
光ファイバモジュール３は、外部で生成された光を光インターフェース装置１に伝送するか、または、光インターフェース装置１で生成された光を外部に伝送するためのものである。図２は、光ファイバモジュール３の概略構成の一例を表したものである。光ファイバモジュール３は、光ファイバアレイ３１と、保持部材３２と、プラグレンズ３３とを備えている。

光ファイバアレイ３１は、後述の複数の光素子１２ａの配列方向と対応する方向に一列に並んで配置された複数の光ファイバ３１Ａによって構成されている。「複数の光素子１２ａの配列方向と対応する方向」とは、複数の光ファイバ３１Ａと複数の光素子１２ａとが後述の光路変換素子２２を介して互いに光結合する方向を指している。光路変換素子２２において複数の光ファイバ３１Ａは、後述の複数の光素子１２ａの配列ピッチ（ｄ１）とは異なる配列ピッチ（ｄ２）で一列に並んで配置されている。配列ピッチ（ｄ２）は、配列ピッチ（ｄ１）よりも狭く、例えば、数百μｍ程度となっている。本実施の形態では、複数の光ファイバ３１Ａは、等間隔で横一列に並べられているものとする。各光ファイバ３１Ａの先端には、必要に応じて、円筒状のフェルールが設けられている。

保持部材３２は、光ファイバアレイ３１を保持するとともに、光ファイバアレイ３１を保護するためのものである。プラグレンズ３３は、光ファイバアレイ３１の先端に接続されている。プラグレンズ３３は、光ファイバアレイ３１の先端と対向する位置に複数の凸レンズ部３３Ａを有している。複数の凸レンズ部３３Ａは、光ファイバ３１Ａごとに１つずつ割り当てられており、具体的には、各光ファイバ３１Ａの先端と対向する箇所に１つずつ設けられている。各凸レンズ部３３Ａの光軸は、各光ファイバ３１Ａの光軸と一致もしくは略一致している。従って、複数の凸レンズ部３３Ａは、複数の光ファイバ３１Ａと同様、所定の方向に一列に並んで配置されている。複数の光ファイバ３１Ａの配列ピッチがｄ２となっているとき、複数の凸レンズ部３３Ａの配列ピッチもｄ２となっている。プラグレンズ３３は、後述の挿通口２１Ａに挿通されたときに、挿通口２１Ａと着脱可能に固定される機構を有している。

（光インターフェース装置１）
光インターフェース装置１は、基板実装型の光電変換装置１０と、光レセプタクル２０とを備えている。

（光電変換装置１０）
光電変換装置１０は、回路基板１１と、光電変換部１２とを有している。回路基板１１は、例えば、光電変換部１２を制御するための制御回路等が基板に実装されたものである。光電変換部１２は、回路基板１１によって制御されることにより、光電変換を行うようになっている。光電変換部１２は、例えば、回路基板１１の上面に設けられた電極パッドに電気的に接続されている。光電変換部１２は、例えば、後述の半田バンプ１２ｃを介して、回路基板１１の電極パッドに接続されている。

図３は、光電変換部１２の概略構成の一例を表したものである。光電変換部１２は、例えば、所定の方向に一列に並んで配置された複数の光素子１２ａを有している。各光素子１２ａは、例えば、半導体発光素子、または、半導体受光素子である。半導体発光素子は、回路基板１１による制御に基づいて、所定の情報が重畳された光を出力する。半導体発光素子は、例えば、半導体レーザ、または、発光ダイオードである。半導体受光素子は、回路基板１１による制御に基づいて、光ファイバモジュール３からの光を検知する。半導体受光素子は、例えば、フォトダイオードである。各光素子１２ａが半導体発光素子である場合、各光素子１２ａのうち、回路基板１１とは反対側の面が光出射面となっており、各光素子１２ａからの光は、光出射面に垂直もしくは略垂直な方向に出射される。各光素子１２ａが半導体受光素子である場合、各光素子１２ａのうち、回路基板１１とは反対側の面が光入射面となっており、光ファイバモジュール３からの光が光入射面に垂直もしくは略垂直に入射する。各光素子１２ａは、チップ状となっている。各光素子１２ａのサイズは、例えば、数百μｍ程度となっている。

光電変換部１２は、さらに、例えば、各光素子１２ａを保持するとともに、各光素子１２ａから出射される光、もしくは、各光素子１２ａに入射する光に対して、レンズとして機能するレセプタレンズ１２ｂを有している。光電変換部１２は、さらに、例えば、複数の光素子１２ａと電気的に接続された複数の半田バンプ１２ｃを有している。レセプタレンズ１２ｂおよび複数の半田バンプ１２ｃは、必要に応じて、省略され得る。レセプタレンズ１２ｂおよび複数の半田バンプ１２ｃが省略される場合には、各光素子１２ａが、回路基板１１に直接、接続される。

レセプタレンズ１２ｂは、例えば、裏面に配線パターンを有している。複数の光素子１２ａと複数の半田バンプ１２ｃとは、その配線パターンを介して、互いに電気的に接続されている。レセプタレンズ１２ｂは、例えば、上面に複数の凸レンズ部１２ｂ−１を有している。複数の凸レンズ部１２ｂ−１は、各光素子１２ａと、光路変換素子２２のうち各光素子１２ａと対向する面（入出射面２２Ａ）との間に配置されている。複数の凸レンズ部１２ｂ−１は、光素子１２ａごとに１つずつ割り当てられており、具体的には、各光素子１２ａと対向する箇所に１つずつ設けられている。各凸レンズ部１２ｂ−１の光軸は、各光素子１２ａの光軸と一致もしくは略一致している。従って、複数の凸レンズ部１２ｂ−１は、複数の光素子１２ａと同様、所定の方向に一列に並んで配置されている。複数の光素子１２ａの配列ピッチがｄ１となっているとき、複数の凸レンズ部１２ｂ−１の配列ピッチもｄ１となっている。レセプタレンズ１２ｂは、チップ状となっている。レセプタレンズ１２ｂのサイズは、例えば、数ｍｍ程度となっている。

（光レセプタクル２０）
光レセプタクル２０は、光ファイバモジュール３を光電変換部１２に光接続するためのものである。光レセプタクル２０は、筐体２１と、光路変換素子２２とを有している。筐体２１は、光電変換部１２（もしくは、複数の光素子１２ａ）および光路変換素子２２を収容するとともに、光路変換素子２２を所定の位置で保持する。筐体２１は、回路基板１１の所定の位置に固定されている。筐体２１が回路基板１１の所定の位置に固定されることにより、光路変換素子２２が光電変換部１２に対する所定の位置に固定される。筐体２１には、光ファイバアレイ３１の先端を挿通させる挿通口２１Ａが設けられている。

図４は、光路変換素子２２の概略構成の一例を表したものである。光路変換素子２２は、一列に並んで配置された複数の光素子１２ａと、複数の光素子１２ａの配列ピッチ（ｄ１）とは異なる配列ピッチ（ｄ２）で一列に並んで配置された複数の光ファイバ３１Ａとの間に配置される。光路変換素子２２は、光電変換部１２からの光、または、光ファイバモジュール３からの光に対して光透過性を有するブロック状の光学素子である。光路変換素子２２は、例えば、光路変換素子２２の周囲の空間と比べて屈折率の高い光透過性の多面体によって構成されている。光路変換素子２２は、例えば、ガラス、水晶、または樹脂などからなる多面体によって構成されている。多面体は、例えば、金型や切削などによって形成され得る。

光路変換素子２２は、各光素子１２ａと対向する位置に入出射面２２Ａを有している。入出射面２２Ａは、所定の空隙を介して、各光素子１２ａと対向している。入出射面２２Ａは、空気に接している。本実施の形態では、入出射面２２Ａは、平坦面となっており、各光素子１２ａの光軸と垂直に交わるように配置されている。光路変換素子２２は、また、入出射面２２Ｃを有している。入出射面２２Ｃが、本技術の「第１光屈折面」「光屈折面」の一具体例に対応する。入出射面２２Ｃが、ピッチ変換用の光屈折面であり、複数の光素子１２ａの配列方向、さらには、複数の光ファイバ３１Ａの配列方向に傾斜して配置されている。入出射面２２Ａ，２２Ｃは、光路変換素子２２を構成するブロック状の光学素子の表面に設けられている。入出射面２２Ｃは、所定の空隙を介して、挿通口２１Ａに対して斜めに対向している。

入出射面２２Ｃは、挿通口２１Ａの光軸と並行な線分と入出射面２２Ｃとのなす角が４５度未満となるように配置されている。これは、入出射面２２Ｃにおいて、狭ピッチ（配列ピッチ（ｄ２））で入射する各光ファイバ３１Ａの光束を、広いピッチ（配列ピッチ（ｄ１））に変換するためである。また、これは、入出射面２２Ｃにおいて、広いピッチ（配列ピッチ（ｄ１））で入射する各光素子１２ａの光束を、狭ピッチ（配列ピッチ（ｄ２））に変換するためである。また、これは、光路変換素子２２をより薄くする効果をもたらし、さらに、プラグレンズ３３の位置を低くし光伝送システム５を低背構造化する効果ももたらす。入出射面２２Ｃは、空気に接している。本実施の形態では、入出射面２２Ｃは、平坦面となっており、各光ファイバ３１Ａの光軸と４５度未満の角度で斜めに交わるように配置されている。

光路変換素子２２は、さらに、入出射面２２Ｃと、複数の光素子１２ａとの間の光路上に反射面２２Ｂを有している。反射面２２Ｂが、本技術の「光反射面」の一具体例に対応する。反射面２２Ｂは、光路変換素子２２を構成する光透過性の多面体において、入出射面２２Ａとは反対側の位置に配置されている。反射面２２Ｂは、挿通口２１Ａの光軸と並行な線分と反射面２２Ｂとのなす角が４５度未満となるように配置されている。これは、入出射面２２Ｃから入射した光を反射面２２Ｂで反射したときに、反射光を、光素子１２ａの光軸と平行または概ね平行に入射させることが容易となるからである。反射面２２Ｂは、空気に接している。本実施の形態では、反射面２２Ｂは、平坦面となっており、各光ファイバ３１Ａの光軸と４５度未満の角度で斜めに交わるように配置されている。光路変換素子２２は、さらに、上面に固定面２２Ｄを有している。固定面２２Ｄは、筐体２１に固定するための面であり、例えば、接着剤を介して筐体２１に固定されている。

図５は、光路変換素子２２の設計例を表したものである。複数の光素子１２ａの配列ピッチ（ｄ１）を０．５ｍｍとし、複数の光ファイバ３１Ａの配列ピッチ（ｄ２）を０．２４ｍｍとする。また、光路変換素子２２の屈折率ｎ１を１．５とし、環境媒体（空気）の屈折率ｎ２を１．０とする。このとき、角度θ１は、図５の式から、３８度となり、角度θ２は、図５の式から、６８度となる。従って、入出射面２２Ｃの傾斜角（角度θ３）は、２３度となる。このとき、角度θ４は、図５の式から、２８度となるので、反射面２２Ｂの傾斜角（角度θ５）は、図５の式から、３１度となる。

[効果]
次に、光伝送システム５の効果について説明する。

従来から、光ファイバを用いた光通信には、レーザ等の発光素子、または、フォトダイオード等の受光素子を備えた光インターフェース装置が用いられている。上記光インターフェース装置では、発光素子や受光素子などの複数の光素子がアレイ状に配置されており、各光素子に１つずつ割り当てられた複数の光ファイバもアレイ状に配置されている。ところで、複数の光ファイバの配列ピッチは、一般的に、２５０μｍとなっている。一方で、複数の光素子の配置ピッチは、各光素子の実装上の制約から、一般的に、２５０μｍよりも広くなっている。そのため、複数の光ファイバの配列ピッチと、複数の光素子の配置ピッチとが互いに異なってしまうことが多い。この問題に対しては、例えば、上記特許文献１〜３に記載されているような種々の方策を用いて、ピッチ変換を行うことが可能である。しかし、上記特許文献１〜３に記載の方策では、構造が複雑であり、コスト高になってしまうという問題があった。

一方、光伝送システム５では、複数の光素子１２ａの配列方向に傾斜した光屈折面として機能する入出射面２２Ｃが設けられている。この入出射面２２Ｃは、光ファイバアレイ３１の先端が筐体２１の挿通口２１Ａに挿通されたときに、一列に並んで配置された複数の光素子１２ａと、複数の光素子１２ａの配列ピッチ（ｄ２）とは異なる配列ピッチ（ｄ１）で一列に並んで配置された複数の光ファイバ３１Ａとの間に配置されている。そのため、入出射面２２Ｃは、ピッチ変換としての機能を発揮する。このように、光伝送システム５では、非常に簡単な構成でピッチ変換がなされる。従って、光伝送システム５では、簡易な構成でピッチ変換を行うことができる。

また、光伝送システム５では、入出射面２２Ｃは、挿通口２１Ａの光軸と並行な線分と入出射面２２Ｃとのなす角が４５度未満となるように配置されている。これにより、入出射面２２Ｃにおいて、狭ピッチ（配列ピッチ（ｄ２））で入射する各光ファイバ３１Ａの光束を、広いピッチ（配列ピッチ（ｄ１））に変換することができる。また、入出射面２２Ｃにおいて、広いピッチ（配列ピッチ（ｄ１））で入射する各光素子１２ａの光束を、狭ピッチ（配列ピッチ（ｄ２））に変換することができる。従って、光伝送システム５では、簡易な構成でピッチ変換を行うことができる。

また、入出射面２２Ｃは、挿通口２１Ａの光軸と並行な線分と入出射面２２Ｃとのなす角が４５度未満となるように配置されていることにより、光路変換素子２２をより薄くすることができ、さらに、プラグレンズ３３の位置を低くし光伝送システム５を低背構造化することもできる。

また、光伝送システム５では、入出射面２２Ｃが空気に接しているので、入出射面２２Ｃにおける屈折率差（ｎ１−ｎ２）を大きくすることができる。これにより、ピッチ変換の変換レンジを大きくとることができるので、様々な大きさの配列ピッチ（ｄ１）に対応することができる。

また、光伝送システム５では、入出射面２２Ｃと、複数の光素子１２ａとの間の光路上に反射面２２Ｂが設けられている。これにより、反射面２２Ｂが設けられてない場合と比べて、光路変換素子２２をより薄くすることができ、さらに、プラグレンズ３３の位置を低くし光伝送システム５を低背構造化することもできる。

また、光伝送システム５では、反射面２２Ｂは、挿通口２１Ａの光軸と並行な線分と反射面２２Ｂとのなす角が４５度未満となるように配置されている。これにより、入出射面２２Ｃから入射した光を反射面２２Ｂで反射したときに、反射光を、光素子１２ａの光軸と平行または概ね平行に入射させることが容易となる。その結果、反射光を、そのまま、各光素子１２ａに入射させたり、後述する戻り光を考慮した角度で各光素子１２ａに入射させたりすることができる。

＜２．変形例＞
次に、上記実施の形態の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、上記実施の形態と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。

[変形例Ａ]
上記実施の形態では、反射面２２Ｂが平坦面となっていたが、曲面を有していてもよい。反射面２２Ｂは、例えば、図６に示したように、各光素子１２ａからの光が入射する箇所、または、各光ファイバ３１Ａからの光が入射する箇所に、１つずつ凸レンズ部２２Ｂ−２（凸形状）を有し、それ以外の箇所に、平坦部２２Ｂ−１を有していてもよい。各凸レンズ部２２Ｂ−２は、各光素子１２ａからの光に対しては、拡散光をコリメート光に変換するように作用する。各凸レンズ部２２Ｂ−２は、各光ファイバ３１Ａからの光に対しては、コリメート光を集束光に変換するように作用する。このように作用する各凸レンズ部２２Ｂ−２を反射面２２Ｂに設けることで、上述のレセプタレンズ１２ｂを省略することができる。その結果、部品点数削減による製造コストを削減することができ、また、上述のレセプタレンズ１２ｂの分だけ、光伝送システム５を低背構造化することができる。

なお、本変形例において、上述のレセプタレンズ１２ｂを省略した場合には、例えば、図６に示したように、光電変換部１２の代わりに、各光素子１２ａが中間基板に実装された光電変換部１３を用いてもよい。

[変形例Ｂ]
上記実施の形態および変形例Ａでは、反射面２２Ｂおよび入出射面２２Ｃは、ともに、１つの平坦面を有しているだけであった。しかし、反射面２２Ｂおよび入出射面２２Ｃは、複数の平坦面を有していてもよい。例えば、図７に示したように、反射面２２Ｂは、２つの平坦面２２Ｂ−３，２２Ｂ−４を有し、入出射面２２Ｃは、２つの平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２を有していてもよい。２つの平坦面２２Ｂ−３，２２Ｂ−４が、本技術の「複数の第２平坦面」の一具体例に対応する。２つの平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２が、本技術の「複数の第１平坦面」の一具体例に対応する。

ここで、２つの平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２は、反射面２２Ｂが窪んだ形状となるように配置されている。これにより、複数の光ファイバ３１Ａが、例えば、図７に示したように、配列ピッチ（ｄ２）が相対的に広い箇所が存在する場合に、各光ファイバ３１Ａからの光を、配列ピッチ（ｄ２）があたかも等間隔となっていたかのように、各平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２で屈折させることができる。

さらに、２つの平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２は、入出射面２２Ｃが窪んだ形状となるように配置されている。これにより、例えば、図７に示したように、各平坦面２２Ｃ−１，２２Ｃ−２で屈折された光束を等間隔で反射しつつ、平行光化することができる。

[変形例Ｃ]
上記実施の形態および変形例Ｂでは、入出射面２２Ａが平坦面となっていたが、曲面を有していてもよい。入出射面２２Ａは、例えば、図８に示したように、各光素子１２ａからの光が入射する箇所、または、各光ファイバ３１Ａからの光が入射する箇所に、１つずつ凸レンズ部２２Ａ−１（凸形状）を有し、それ以外の箇所に、平坦部２２Ａ−２を有していてもよい。各凸レンズ部２２Ａ−１は、各光素子１２ａからの光に対しては、拡散光をコリメート光に変換するように作用する。各凸レンズ部２２Ａ−１は、各光ファイバ３１Ａからの光に対しては、コリメート光を集束光に変換するように作用する。このように作用する各凸レンズ部２２Ａ−１を入出射面２２Ａに設けることで、上述のレセプタレンズ１２ｂを省略することができる。その結果、部品点数削減による製造コストを削減することができ、また、上述のレセプタレンズ１２ｂの分だけ、光伝送システム５を低背構造化することができる。

なお、本変形例において、上述のレセプタレンズ１２ｂを省略した場合には、例えば、図８に示したように、光電変換部１２の代わりに、各光素子１２ａが中間基板に実装された光電変換部１３を用いてもよい。

[変形例Ｄ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｃでは、光路変換素子２２および各光素子１２ａは、入出射面２２Ａが各光素子１２ａの光軸と直交もしくは略直交するように配置されていた。しかし、上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｃにおいて、光路変換素子２２および各光素子１２ａは、入出射面２２Ａが各光素子１２ａの光軸と斜めに交差するように配置されていてもよい。これにより、各光素子１２ａから発せられた光のうち、入出射面２２Ａで反射して戻ってきた光（戻り光）が各光素子１２ａに入射するのを低減することができる。その結果、各光素子１２ａからの光に含まれる「戻り光雑音」を低減することができる。

例えば、図９に示したように、入出射面２２Ａが傾斜面となっていてもよい。入出射面２２Ａの傾斜角は、戻り光の強度が十分に小さくなる程度の大きさとなっていることが好ましい。図１０は、図９の光路変換素子２２の入出射面２２Ａの傾斜角と戻り光の強度との関係の一例を表したものである。図１０から、光路変換素子２２および各光素子１２ａは、図９の光路変換素子２２のうち各光素子１２ａと対向する面が各光素子１２ａの光軸と２度以上の角度で斜めに交差するように配置されていることが好ましい。

図１１は、図９の光路変換素子２２の設計例を表したものである。複数の光素子１２ａの配列ピッチ（ｄ１）を０．５ｍｍとし、複数の光ファイバ３１Ａの配列ピッチ（ｄ２）を０．２４ｍｍとする。また、光路変換素子２２の屈折率ｎ１を１．５とし、環境媒体（空気）の屈折率ｎ２を１．０とする。このとき、角度θ１を、３８度とし、角度θ２を６８度とし、入出射面２２Ｃの傾斜角（角度θ３）を、２３度とする。このとき、角度θ４を２８度とし、入出射面２２Ａの傾斜角（角度θ６）を、２０度とすると、反射面２２Ｂの傾斜角（角度θ５）は、２７度となる。

また、例えば、図１２に示したように、回路基板１１を傾斜させることにより、入出射面２２Ａを各光素子１２ａの光軸と斜めに交差させてもよい。また、例えば、図１３に示したように、光路変換素子２２を回路基板１１に対して傾斜させて実装することにより、入出射面２２Ａを各光素子１２ａの光軸と斜めに交差させてもよい。例えば、回路基板１１の電極パッド上に導電性の台座部１４を設け、この台座部１４上に、光路変換素子２２における１つの半田バンプ１２ｃを接続することにより、光路変換素子２２を回路基板１１に対して傾斜させて実装することができる。

[変形例Ｅ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｄにおいて、光電変換部１２は、複数の凸レンズ部１２ｂ−１の代わりに、例えば、図１４に示したように、複数の偏心レンズ１２ｂ−２を有していてもよい。偏心レンズ１２ｂ−２は、凸レンズ部１２ｂ−１を偏心させたものである。偏心レンズ１２ｂ−２は、各光素子１２ａからの光（拡散光）を、偏心レンズ１２ｂ−２の光軸に対して斜めの方向に進行するコリメート光に変換するように作用する。これにより、各光素子１２ａから発せられた光のうち、入出射面２２Ａで反射して戻ってきた光（戻り光）が各光素子１２ａに入射するのを低減することができる。その結果、各光素子１２ａからの光に含まれる「戻り光雑音」を低減することができる。

[変形例Ｆ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｄにおいて、光電変換部１２は、各凸レンズ部１２ｂ−１と、光路変換素子２２のうち各光素子１２ａと対向する面（入出射面２２Ａ）との間に、例えば、図１５に示したように、各光素子１２ａの光軸と斜めに交差する傾斜面１２ｄ−１を含む傾斜部１２ｄを有していてもよい。傾斜面１２ｄ−１が、本技術の「第２光屈折面」の一具体例に対応する。これにより、各光素子１２ａから発せられた光のうち、入出射面２２Ａで反射して戻ってきた光（戻り光）が各光素子１２ａに入射するのを低減することができる。その結果、各光素子１２ａからの光に含まれる「戻り光雑音」を低減することができる。

[変形例Ｇ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｄにおいて、光電変換部１２は、各凸レンズ部１２ｂ−１と、光路変換素子２２のうち各光素子１２ａと対向する面（入出射面２２Ａ）との間に、例えば、図１６に示したように、複数の凸レンズ部１２ｂ−１の代わりに、各光素子１２ａの光軸と斜めに交差する光軸を有する複数の凸レンズ部１２ｅ−１を有していてもよい。複数の凸レンズ部１２ｅ−１は、例えば、レセプタレンズ１２ｂの上面に設けられている。このとき、レセプタレンズ１２ｂの上面は、傾斜面１２ｅとなっている。これにより、各光素子１２ａから発せられた光のうち、入出射面２２Ａで反射して戻ってきた光（戻り光）が各光素子１２ａに入射するのを低減することができる。その結果、各光素子１２ａからの光に含まれる「戻り光雑音」を低減することができる。

[変形例Ｈ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｇにおいて、光路変換素子２２は、例えば、図１７に示したように、挿通口２１Ａと対向する位置に、光ファイバアレイ３１の先端の位置を規定する位置決め部２２Ｅをさらに有していてもよい。位置決め部２２Ｅは、例えば、光ファイバモジュール３の、光ファイバモジュール３の光軸方向と直交する方向のずれ（２次元のずれ）を抑える突き当て構造である。なお、位置決め部２２Ｅは、例えば、光ファイバモジュール３の、光ファイバモジュール３の光軸方向のずれだけを抑える突き当て構造であってもよい。突き当て構造は、平面同士を突き当てる構造であってもよいし、Ｖ字構造で突き当てる構造であってもよい。このように、光路変換素子２２に位置決め部２２Ｅを設けることにより、光ファイバモジュール３の位置ずれによる光結合効率の変動を小さくすることができる。

[変形例Ｉ]
上記実施の形態および変形例Ｃ〜Ｈにおいて、光路変換素子２２の入出射面２２Ｃは、例えば、図１８に示したように、各光素子１２ａの直上に配置されていてもよい。この場合、光路変換素子２２において、反射面２２Ｂが省略されている。このようにした場合であっても、上記実施の形態と同様、簡易な構成でピッチ変換を行うことができる。

[変形例Ｊ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｉにおいて、光レセプタクル２０は、例えば、図１９に示したように、入出射面２２Ｃを表面に含む光路変換素子２２と、入出射面２２Ｃに接して固定された光路変換素子２３とを有していてもよい。入出射面２２Ｃは、本技術の「第１光屈折面」の一具体例に対応する。光路変換素子２２は、本技術の「第１光学ブロック」の一具体例に対応する。光路変換素子２３は、本技術の「第２光学ブロック」の一具体例に対応する。光路変換素子２３は、例えば、光路変換素子２２，２３の周囲の空間と比べて屈折率の高い光透過性の多面体によって構成されている。光路変換素子２３は、例えば、ガラスまたは水晶などからの多面体によって構成されている。光路変換素子２３では、光ファイバアレイ３１からの光が入射する面が平坦面となっており、かつ、光ファイバアレイ３１の光軸と直交または略直交していることが好ましい。光路変換素子２３のその他の部分については、特に制約がない。そこで、例えば、光路変換素子２３を回路基板１１に実装し、光路変換素子２２の、筐体２１への接触をなくしてもよい。このように、光路変換素子２２を設けることにより、光路変換素子２３の配置の自由度が上がる。

[変形例Ｋ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｊにおいて、プラグレンズ３３の先端部分が階段構造となっていてもよい。このとき、複数の凸レンズ部３３Ａが、例えば、図２０に示したように、プラグレンズ３３の先端部分における階段ごとに、１つずつ、設けられていてもよい。このようにした場合には、各凸レンズ部３３Ａと、入出射面２２Ｃとの光路長差を低減することができ、光結合効率の差を低減することができる。ただし、例えば、図２０に示したように、プラグレンズ３３の厚さ（各光ファイバ３１Ａがプラグレンズ３３で覆われている箇所の長さ）が光ファイバ３１Ａごとに異なっている場合には、各凸レンズ部３３Ａの焦点距離を、プラグレンズ３３の厚さに応じて調整することが必要である。

なお、図２１に示したように、プラグレンズ３３の厚さ（各光ファイバ３１Ａがプラグレンズ３３で覆われている箇所の長さ）が光ファイバ３１Ａごとに等しいか、略等しくなっていてもよい。このようにした場合には、各凸レンズ部３３Ａの形状を互いに等しくすることができるので、プラグレンズ３３を、図２０の場合と比べて容易に製造することができる。

[変形例Ｌ]
上記実施の形態および変形例Ａ〜Ｊにおいて、複数の光素子１２ａが、例えば図２２Ａに示したようにジグザグに並んで配置されていてもよい。ただし、その場合には、複数の光ファイバ３１Ａが、例えば図２２Ｂに示したように複数の光素子１２ａの配列方向と対応する方向にジグザグに並んで配置されていることが好ましい。これにより、複数の光素子と複数の光ファイバとの光結合効率が向上する。

以上、実施の形態およびその変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。

また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、
複数の前記光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と
を備えた
光インターフェース装置。
（２）
光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の前記光素子および前記光路変換素子を収容する筐体をさらに備え、
前記第１光屈折面は、前記挿通口に対して斜めに対向している
（１）に記載の光インターフェース装置。
（３）
前記第１光屈折面は、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置されている
（２）に記載の光インターフェース装置。
（４）
前記第１光屈折面は、空気に接している
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（５）
前記光路変換素子は、
前記第１光屈折面を表面に含む第１光学ブロックと、
前記第１光屈折面に接して固定された第２光学ブロックと
を有する
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（６）
前記光路変換素子は、前記第１光屈折面と、複数の前記光素子との間の光路上に光反射面を有する
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（７）
前記光反射面は、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記光反射面とのなす角が４５度未満となるように配置されている
（６）に記載の光インターフェース装置。
（８）
前記光路変換素子は、前記光反射面、または、当該光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面に、複数の凸形状を有する
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（９）
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、複数の凸レンズをさらに備えた
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（１０）
前記第１光屈折面は、複数の第１平坦面を有し、
前記光反射面は、複数の第２平坦面を有し、
複数の前記第１平坦面は、前記第１光屈折面が窪んだ形状となるように配置されており、
複数の前記第２平坦面は、前記光反射面が窪んだ形状となるように配置されている
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（１１）
前記第１光屈折面は、各前記光素子の直上に配置されている
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（１２）
前記光路変換素子および各前記光素子は、当該光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面が各前記光素子の光軸と斜めに交差するように配置されている
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（１３）
前記光路変換素子および各前記光素子は、当該光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面が各前記光素子の光軸と２度以上の角度で斜めに交差するように配置されている
（１２）に記載の光インターフェース装置。
（１４）
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、複数の偏心レンズをさらに備えた
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（１５）
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、さらに、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に複数の凸レンズを備えるとともに、各前記凸レンズと、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、各前記光・BR>F子の光軸と斜めに交差する第２光屈折面を備えた
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（１６）
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、各前記光素子の光軸と斜めに交差する光軸を有する複数の凸レンズをさらに備えた
（６）または（７）に記載の光インターフェース装置。
（１７）
前記光路変換素子は、前記挿通口と対向する位置に、前記光ファイバアレイの先端の位置を規定する位置決め部をさらに有する
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の光インターフェース装置。
（１８）
一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、
複数の前記光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と、
複数の前記光素子の配列方向と対応する方向に一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバを含む光ファイバアレイと、
前記光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の前記光素子および前記光路変換素子を収容する筐体と
を備えた
光伝送システム。
（１９）
複数の前記光ファイバは、複数の前記光素子の配列ピッチよりも狭い配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置されており、
前記第１光屈折面は、前記挿通口に対して斜めに対向しており、かつ、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置されている
（１８）に記載の光伝送システム。
（２０）
一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の前記光素子の配列ピッチとは異なる配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバとの間に配置される光路変換素子であって、
ピッチ変換用の光屈折面を備えた
光路変換素子。
（２１）
当該光路変換素子は、ブロック状の光学素子であり、
前記光屈折面は、前記ブロック状の光学素子の表面に設けられており、
前記ブロック状の光学素子は、前記ブロック状の光学素子において、前記光屈折面とは反対側の位置に光反射面を有する
（２０）に記載の光路変換素子。

本出願は、日本国特許庁において２０１５年１０月２０日に出願された日本特許出願番号第２０１５−２０６０７０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims

一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、
複数の前記光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と、
光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の前記光素子および前記光路変換素子を収容する筐体と
を備え、
前記第１光屈折面は、前記挿通口に対して斜めに対向し、
前記第１光屈折面は、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置され、
前記光路変換素子は、前記第１光屈折面と、複数の前記光素子との間の光路上に光反射面を有する
光インターフェース装置。
前記第１光屈折面は、空気に接している
請求項１に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、
前記第１光屈折面を表面に含む第１光学ブロックと、
前記第１光屈折面に接して固定された第２光学ブロックと
を有する
請求項１に記載の光インターフェース装置。
前記光反射面は、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記光反射面とのなす角が４５度未満となるように配置されている
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、前記光反射面、または、当該光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面に、複数の凸形状を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、複数の凸レンズをさらに備えた
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記第１光屈折面は、複数の第１平坦面を有し、
前記光反射面は、複数の第２平坦面を有し、
複数の前記第１平坦面は、前記第１光屈折面が窪んだ形状となるように配置されており、
複数の前記第２平坦面は、前記光反射面が窪んだ形状となるように配置されている
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、複数の偏心レンズをさらに備えた
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、さらに、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に複数の凸レンズを備えるとともに、各前記凸レンズと、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、各前記光素子の光軸と斜めに交差する第２光屈折面を備えた
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
前記光路変換素子は、前記光反射面、および、当該光路変換素子のうち複数の前記光素子と対向する面に、平坦面を有し、
当該光インターフェース装置は、各前記光素子と、前記光路変換素子のうち各前記光素子と対向する面との間に、各前記光素子の光軸と斜めに交差する光軸を有する複数の凸レンズをさらに備えた
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光インターフェース装置。
一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、
複数の前記光素子の配列方向に傾斜した第１光屈折面を有する光路変換素子と、
複数の前記光素子の配列方向と対応する方向に一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバを含む光ファイバアレイと、
前記光ファイバアレイの先端を挿通させる挿通口が設けられ、かつ、複数の前記光素子および前記光路変換素子を収容する筐体と
を備え、
前記第１光屈折面は、前記挿通口に対して斜めに対向し、
前記第１光屈折面は、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置され、
前記光路変換素子は、前記第１光屈折面と、複数の前記光素子との間の光路上に光反射面を有する
光伝送システム。
複数の前記光ファイバは、複数の前記光素子の配列ピッチよりも狭い配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置されており、
前記第１光屈折面は、前記挿通口に対して斜めに対向しており、かつ、前記挿通口の光軸と並行な線分と前記第１光屈折面とのなす角が４５度未満となるように配置されている
請求項１１に記載の光伝送システム。
一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光素子と、複数の前記光素子の配列ピッチとは異なる配列ピッチで一列もしくはジグザグに並んで配置された複数の光ファイバとの間に配置される光路変換素子であって、
ピッチ変換用の光屈折面を備え、
当該光路変換素子は、ブロック状の光学素子であり、
前記光屈折面は、前記ブロック状の光学素子の表面に設けられており、
前記ブロック状の光学素子は、前記ブロック状の光学素子において、前記光屈折面とは反対側の位置に光反射面を有する
光路変換素子。