(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
可視光を発する光源を含み、前記光源からの前記可視光を、前記光ファイバを伝搬する光信号として送出する、少なくとも１つの光送信器と、
前記少なくとも１つの光送信器に対応して設けられて、前記光ファイバを介して前記光信号を受信する、少なくとも１つの光受信器とを備え、
前記光源は、
半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、
前記窒化ガリウム基板の前記主面上に形成された発光素子とを有し、
前記半極性面は、ｃ面に対する傾斜角度が６３度以上８０度以下の範囲にある面、および前記ｃ面からの傾斜角度が１００度以上１１７度以下の範囲にある面のいずれか一方である、光通信装置。
【請求項２】
前記光ファイバは、プラスチック光ファイバである、請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記発光素子の発光波長は、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲内にある、請求項１または２に記載の光通信装置。
【請求項４】
前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項５】
前記発光素子は、半導体レーザである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光送信器は、複数の光送信器であって、
前記少なくとも１つの光受信器は、複数の光受信器であって、
前記複数の光送信器からそれぞれ送出された複数の光信号の波長は互いに異なり、
前記光通信装置は、
前記複数の光信号を波長多重するための合波器と、
前記光ファイバによって伝送された前記複数の光信号を、各光信号の波長の違いに基づいて分離するための分波器とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項７】
前記光通信装置は、車両に搭載される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項８】
光通信のための光信号を光ファイバに送出するための光送信器であって、
可視光を発する光源と、
前記光源が前記光信号を送出するように前記光源を駆動する駆動回路とを備え、
前記光源は、
半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、
前記窒化ガリウム基板の前記主面上に形成された発光素子とを含み、
前記窒化ガリウム基板の前記主面は、前記半極性面であって、
前記半極性面は、ｃ面に対する傾斜角度が６３度以上８０度以下の範囲にある面、および前記ｃ面からの傾斜角度が１００度以上１１７度以下の範囲にある面のいずれか一方である、光送信器。
【請求項９】
前記光ファイバは、プラスチック光ファイバである、請求項８に記載の光送信器。
【請求項１０】
前記発光素子の発光波長は、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲内にある、請求項８または９に記載の光送信器。
【請求項１１】
前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光送信器。
【請求項１２】
前記発光素子は、半導体レーザである、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光送信器。
【請求項１３】
前記光送信器は、前記光ファイバと、前記光ファイバを介して前記光信号を受信する光受信器とともに車両に搭載される、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信装置および光送信器に関する。本発明は、特に、可視光を利用した光通信システムに適用される光通信装置および光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信技術の進展に伴い、デジタル家電、車載ネットワーク等の民生分野に光ファイバを用いた近距離光通信システムを適用することが提案されている。上記分野では、ガラス光ファイバ（ＧＯＦ）よりも安価なプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）によってＬＡＮ（Local Area Network）システムを構築することが提案されている。ＰＯＦの伝送損失が低くなる波長領域が可視領域に存在することから、上記の光通信システムでは光信号を送出するための光源として可視光源、たとえば可視光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。
【０００３】
たとえば非特許文献１は、緑色ＬＥＤ（波長５２０ｎｍ）とＰＯＦとによる光通信の実験を示している。この実験での通信速度は３０Ｍｂｉｔ／ｓである。
【０００４】
たとえば非特許文献２は、緑色ＬＥＤ（波長４９５ｎｍ）と赤色ＬＥＤ（波長６５０ｎｍ）との両方からの光信号を波長分割多重方式に従ってＰＯＦを伝送させる実験を示している。この実験での通信速度は２５０Ｍｂｉｔ／ｓである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T.Matusoka, T.Ito and T.Kaino, "First plastic optical fibre transmission experiment using 520nm LEDs with intensity modulation/direct detection", ELECTRONICS LETTERS, October 26th 2000, Vol.26, No.22
【非特許文献２】Masatoshi Yonemura, Akari Kawasaki, Satoru Kato, and Manabu Kagami, "Polymer waveguide module for visible wavelength division multiplexing plastic optical fiber communication", OPTICS LETTERS, September 1, 2005, Vol. 30, No. 17, p.2206-2208
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＯＦを使用した近距離光通信システムでは、赤色光を出力するＬＥＤあるいは半導体レーザ（ＬＤ）が可視光源として使用されることが多い。
【０００７】
赤色の発光素子としては、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体がよく知られている。しかしながらＡｌＩｎＧａＰ系半導体では、伝導帯バンドオフセットを大きくすることが難しいため、光源の出力あるいはピーク発光波長を安定することが容易ではない。したがって、ＡｌＩｎＧａＰ系半導体を光通信システムの光源に利用する場合には、光源の安定的な動作が課題となる。
【０００８】
一方、ＰＯＦの伝導損失は赤色領域よりも緑色領域においてより小さい。したがって非特許文献１および非特許文献２に開示されるように、ＰＯＦを使用した近距離光通信システムでは、緑色の発光素子を光源に用いることが好ましい。しかしながら、従来から存在する緑色ＬＥＤは、たとえばサファイア結晶のｃ面と呼ばれる極性面上に形成される。
【０００９】
ｃ面サファイア結晶上に形成された緑色ＬＥＤでは、結晶格子の不整合によって井戸層の歪みが大きくなるためにピエゾ電界が誘起される。ピエゾ電界によってキャリアの発光再結合が生じにくくなるので、発光効率が低下するとともに発光寿命が長くなる。発光寿命が長いために、光源を高速に動作させる（光源を高速で変調する）ことが難しくなる。したがってｃ面サファイア結晶上に形成された緑色ＬＥＤを光通信の光源に用いた場合には、通信速度の向上が課題となる。
【００１０】
非特許文献２には、２５０Ｍｂｉｔ／ｓといった比較的高い通信速度が説明されている。しかしながら、ＬＥＤでは、出力と動作速度との間にトレードオフが存在するので、ＬＥＤの動作速度を高くすることによりＬＥＤの出力が低下する。光源であるＬＥＤの出力が低下すると、光信号を受信する受光器での受信光パワーが低下する。これにより符号誤り率（Bit Error Rate; BER）が高くなる等の課題が発生しうる。したがって非特許文献２に記載のシステムにより高速の光通信を実現するためには、光源としてのＬＥＤの特性をさらに向上することが必要となる。
【００１１】
以上のように、可視光を用いた従来の光通信システムは、光通信の安定化および高速化の点で改良の余地がある。
【００１２】
本発明の目的は、可視光を用いた光通信システムにおいて、安定的かつ高速の光通信が実現可能な光通信装置、およびその光通信装置に用いられる光送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は要約すれば、光通信装置であって、光ファイバと、少なくとも１つの光送信器と、少なくとも１つの光受信器とを備える。少なくとも１つの光送信器は、可視光を発する光源を含む。少なくとも１つの光送信器は、光源からの可視光を、光ファイバを伝搬する光信号として送出する。少なくとも１つの光受信器は、少なくとも１つの光送信器に対応して設けられて、光ファイバを介して光信号を受信する。光源は、非極性面または半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、窒化ガリウム基板の主面上に形成された発光素子とを有する。
【００１４】
好ましくは、光ファイバは、プラスチック光ファイバである。
好ましくは、発光素子の発光波長は、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲内にある。
【００１５】
好ましくは、窒化ガリウム基板の主面は、非極性面である。非極性面は、ａ面およびｍ面のいずれか一方である。
【００１６】
好ましくは、窒化ガリウム基板の主面は、半極性面である。半極性面は、ｃ面に対する傾斜角度が６３度以上８０度以下の範囲にある面、およびｃ面からの傾斜角度が１００度以上１１７度以下の範囲にある面のいずれか一方である。
【００１７】
好ましくは、発光素子は、発光ダイオードである。
好ましくは、発光素子は、半導体レーザである。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１つの光送信器は、複数の光送信器である。少なくとも１つの光受信器は、複数の光受信器である。複数の光送信器からそれぞれ送出された複数の光信号の波長は互いに異なる。光通信装置は、複数の光信号を波長多重するための合波器と、光ファイバによって伝送された複数の光信号を、各光信号の波長の違いに基づいて分離するための分波器とをさらに備える。
【００１９】
好ましくは、光通信装置は、車両に搭載される。
本発明の他の局面では、光通信のための光信号を光ファイバに送出するための光送信器であって、可視光を発する光源と、光源が光信号を送出するように光源を駆動する駆動回路とを備える。光源は、非極性面または半極性面を主面として有する窒化ガリウム基板と、窒化ガリウム基板の主面上に形成された発光素子とを含む。
【００２０】
好ましくは、光ファイバは、プラスチック光ファイバである。
好ましくは、発光素子の発光波長は、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の範囲内にある。
【００２１】
好ましくは、窒化ガリウム基板の主面は、非極性面である。非極性面は、ａ面およびｍ面のいずれか一方である。
【００２２】
好ましくは、窒化ガリウム基板の主面は、半極性面である。半極性面は、ｃ面に対する傾斜角度が６３度以上８０度以下の範囲にある面、およびｃ面からの傾斜角度が１００度以上１１７度以下の範囲にある面のいずれか一方である。
【００２３】
好ましくは、発光素子は、発光ダイオードである。
好ましくは、発光素子は、半導体レーザである。
【００２４】
好ましくは、光送信器は、光ファイバと、光ファイバを介して光信号を受信する光受信器とともに車両に搭載される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、可視光を用いた光通信システムにおいて、安定的かつ高速の光通信が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る光通信装置の適用例として車載ＬＡＮシステムを説明した図である。
【図２】図１に示した光通信装置１の基本的な構成を示したブロック図である。
【図３】図２に示した光源１１に適用可能な緑色ＬＥＤを概略的に示す断面図である。
【図４】図２に示した光源１１に適用可能な緑色ＬＤを概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光通信装置の１つの応用例を概略的に示した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る光通信装置の他の応用例を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る光通信装置の適用例として車載ＬＡＮシステムを説明した図である。
【００２９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る光通信装置１は、車載ＬＡＮシステム１００の構成要素として車両２００に搭載される。車載ＬＡＮシステム１００は、カメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、ハブ（ＨＵＢ）６と、光通信装置１と、コントローラ７と、ディスプレイ８とを含む。
【００３０】
カメラ５ａ〜５ｄは、車両２００の周囲を撮像する。具体的には、カメラ５ａは車両２００の前方の領域を撮像する。カメラ５ｂおよびカメラ５ｃは、車両２００の進行方向に対して右方向の領域および左方向の領域をそれぞれ撮像する。カメラ５ｄは車両２００の後方の領域を撮像する。なお車両２００に搭載されるカメラの個数および配置は図１に示すように限定されるものではない。
【００３１】
カメラ５ａ〜５ｄの各々はメタルケーブルを介してハブ６に接続される。各カメラが取得した画像は電気信号としてカメラから出力されるとともに、電気信号はメタルケーブルを介してハブ６に伝送される。ハブ６は、各カメラから出力された電気信号を、メタルケーブルを介して光通信装置１に送出する。
【００３２】
光通信装置１は、光送信器２と、光ファイバ３と、光受信器４とを含む。光送信器２は、ハブ６から出力された電気信号を電気／光変換（Ｅ／Ｏ変換）することによって光信号を生成するとともに、その光信号を光ファイバ３に送出する。
【００３３】
光ファイバ３は、光送信器２から送出された光信号を伝送するための伝送媒体である。図１に示した構成によれば、光ファイバ３は比較的短く、その長さは、たとえば数ｍ〜１０ｍ程度である。ただし、この数値は一例であって光ファイバ３の長さの範囲は特に限定されるものではない。
【００３４】
図１に示した車載ＬＡＮシステム１００では、光ファイバ３にプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）が適用される。光ファイバは、一般に、光信号を伝送するためのコアと、コアを覆うクラッドとを含んで構成される。ＰＯＦの場合、コアはたとえばアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）によって形成され、クラッドはフッ素樹脂によって形成される。
【００３５】
光受信器４は、光ファイバ３を伝搬した光信号を、光／電気変換（Ｏ／Ｅ変換）によって電気信号に変換するとともに、その電気信号をコントローラ７に出力する。
【００３６】
コントローラ７は、光受信器４から出力された電気信号に対して所定の演算処理を実行する。ディスプレイ８は、コントローラ７による演算結果を表示する。たとえば、ディスプレイ８は、カメラ５ａ〜５ｄによって撮像された車両２００の周囲の領域を表示する。
【００３７】
図１に示した車載ＬＡＮシステム１００では、各カメラ５ａ〜５ｄが取得した画像の情報が伝送されるので、車載ＬＡＮシステム１００の通信情報量は比較的大きい。このため車載ＬＡＮシステム１００には高速の通信が要求される。
【００３８】
本発明の実施の形態に係る車載ＬＡＮシステム１００は、光通信装置１を含む。光通信装置１では、光ファイバ３による光通信が行なわれる。これにより通信容量を大きくすることができるので、高速の通信が実現できる。さらに光ファイバを伝送する光信号は電磁波ノイズの影響を受けにくい。したがって本発明の実施の形態によれば、高速の通信を安定的に実現できる。
【００３９】
特に、本発明の実施の形態によれば、光通信装置１が高速かつ安定的に動作可能な光送信器２を備えるので、高速かつ安定的な光通信を実現できる。したがって本発明の実施の形態によれば通信の信頼性を高めることができる。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る光通信装置１を備えた車載ＬＡＮシステム１００には、種々の通信プロトコルが適用可能である。一例として、車載ＬＡＮシステム１００に適用可能な通信プロトコルは、ＩＤＢ−１３９４である。
【００４１】
ＩＤＢ−１３９４によれば、通信速度が４００Ｍｂｉｔ／ｓであると規定される。本発明の実施の形態によれば、光通信装置１によって高速の通信が実現可能であるので、車載ＬＡＮシステム１００の通信プロトコルとして上記のＩＤＢ−１３９４を適用できる。
【００４２】
多くの場合、車載ＬＡＮシステムでは、情報の伝送のためにワイヤーハーネスが用いられる。しかしながら伝送される情報量が増大するにしたがってワイヤーハーネスの数が増加する。ワイヤーハーネスの数が増加することによって車載ＬＡＮシステムの重量が増加する。
【００４３】
一方、本発明の実施の形態によれば、光通信装置１によって大容量の情報を伝送できるので、ワイヤーハーネスの数が増加することを抑制できる。ワイヤーハーネスの数が増加することを抑制することによって、車載ＬＡＮシステムの重量を軽くすることができるとともに、車載ＬＡＮシステムの省スペース化を図ることもできる。本発明の実施の形態によれば、車載ＬＡＮシステムの軽量化によって車両の燃費の向上が期待できる。
【００４４】
さらにＰＯＦはガラス光ファイバに比較して安価であるだけでなく、柔軟性を有するという特徴を有する。本発明の実施の形態によれば、光ファイバ３にＰＯＦが適用されるので、安価な光通信システムを構築できるだけでなく、車両内部に光ファイバを容易に配線できる。
【００４５】
以上述べたように、本発明の実施の形態に係る光通信装置を車載ＬＡＮシステムに適用することによって、通信の高速化、通信の信頼性の向上、車両の燃費の向上、車載ＬＡＮシステムの省スペース化が可能となる。
【００４６】
図２は、図１に示した光通信装置１の基本的な構成を示したブロック図である。図２を参照して、光通信装置１は、光送信器２と、光ファイバ３と、光受信器４とを備える。光送信器２は、光源１１と、光源１１を駆動するための駆動回路１２とを備える。
【００４７】
光源１１は、可視光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）または可視光を発するＬＤ（半導体レーザ）である。光源１１の発光波長は、具体的には緑色領域内にある。本発明の実施の形態の説明においては、「緑色領域」は、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長領域とする。より具体的には、光源１１の発光波長は、たとえば５３０ｎｍである。
【００４８】
ＰＯＦの伝送損失が低くなる領域が可視光領域内に存在することから、ＰＯＦを使用した光通信システムでは、一般に、可視光を発生させる光源が利用される。さらに、ＰＯＦの伝導損失は赤色領域よりも緑色領域においてより小さくなる。したがって本発明の実施の形態では、光源１１として緑色ＬＥＤあるいは緑色ＬＤが用いられる。
【００４９】
駆動回路１２は、光源１１に電流１１１を供給することによって光源１１を駆動する。駆動回路１２は、図１に示したハブ６から送出された電気信号に応答して電流１１１を変化させる。光源１１に供給される電流が駆動回路１２によって変化することにより、光源１１から発せられる光の強度が変化する。これにより、光源１１から光信号１０１が発せられる。たとえば駆動回路１２にデジタル信号が入力される。駆動回路１２はそのデジタル信号に対応するパルス電流を光源１１に供給する。光源１１は、パルス電流にしたがって光パルスからなる光信号１０１を出力する。
【００５０】
上記のように光ファイバ３は、ＰＯＦであり、より好ましくは、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型ＰＯＦである。ＧＩ型ＰＯＦは、コアの屈折率がコアの中心部からコアの周縁部（コアとクラッドとの境界）に向かって緩やかに低下するファイバである。ＧＩ型ＰＯＦを光ファイバ３に適用することによって、モード分散（波長による光パルスの到着時間の違い）を小さくすることができる。これにより、光通信の速度の高速化が期待できる。
【００５１】
光受信器４は、受光回路２１と、電流検出回路２２とを含む。受光回路２１はたとえばフォトダイオードによって構成され、光ファイバ３からの光信号１０２を電流信号１０３に変換する。電流検出回路２２は、たとえば抵抗素子（図示せず）によって構成され、受光回路２１から出力された電流信号１０３を電圧信号１０４に変換するとともに、その電圧信号１０４を出力する。
【００５２】
図３は、図２に示した光源１１に適用可能な緑色ＬＥＤを概略的に示す断面図である。
図３を参照して、ＬＥＤ１１Ａは、基板３１と、基板３１の主面上に形成される発光素子とを含む。発光素子は、ｎ型バッファ層３２と、井戸層３３と、バリア層３４と、ｐ型電子ブロック層３５と、ｐ型コンタクト層３６と、ｐ型電極３７と、ｎ型電極３８とを備える。
【００５３】
基板３１は、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板である。基板３１の主面は、非極性面あるいは半極性面である。「非極性面」とは極性面（ＧａＮ結晶のｃ面）に対して法線方向の面であり、具体的には、ＧａＮ結晶のｃ面に垂直なａ面あるいはｍ面である。なお「ｃ面」とは、｛１０００｝面であり、「ａ面」とは｛１１−２０｝面であり、「ｍ面」とは｛１−１００｝面である。ここで｛｝は、集合面を示し、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。「半極性面」とは、極性面すなわちＧａＮ結晶のｃ面に対して所定の角度だけ傾いた面である。この角度は、６３°以上８０°以下、あるいは１００°以上１１７°以下といった数値範囲内の値であることが好ましい。
【００５４】
ｎ型バッファ層３２は、基板３１の主面（非極性面または半極性面）上に形成される。ｎ型バッファ層３２は、たとえば２０００ｎｍの厚みを有し、ｎ型ＧａＮからなる。
【００５５】
井戸層３３は、ｎ型バッファ層３２上に形成され、たとえば３ｎｍの厚みを有し、たとえばＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる。０＜ｘ＜１の範囲内でｘの値を変化させることによって、井戸層３３におけるＩｎとＧａとの組成比が変化する。これにより発光素子の発光波長を約３６０ｎｍ（ＧａＮ）から約１７００ｎｍ（ＩｎＮ）までの範囲で変化させることができる。本発明の実施の形態では、上記の発光波長の範囲、および発光効率の観点から、ｘは０．２＜ｘ＜０．３の範囲内にあることが好ましい。
【００５６】
バリア層３４は、井戸層３３上に形成され、たとえば１５ｎｍの厚みを有し、たとえばアンドープＧａＮからなる。
【００５７】
ｐ型電子ブロック層３５は、バリア層３４上に形成され、たとえば２０ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる。ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮにおけるｘの値は、たとえば０．１８である。
【００５８】
ｐ型コンタクト層３６は、ｐ型電子ブロック層３５上に形成され、たとえば１００ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＧａＮからなる。
【００５９】
ｐ型電極３７は、ｐ型コンタクト層３６上に形成され、透過率が高いという特長を有する。ｐ型電極３７は、たとえばニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）で構成される場合、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などからなる場合がある。ｎ型電極３８は、ｎ型バッファ層３２が形成された基板３１の面とは反対側に位置する基板３１の面上に形成され、たとえばチタン（Ｔｉ）およびＡｌなどからなる。
【００６０】
図４は、図２に示した光源１１に適用可能な緑色ＬＤを概略的に示す断面図である。
図４を参照して、ＬＤ１１Ｂは、基板４１と、基板４１の主面上に形成された発光素子とを含む。発光素子は、ｎ型クラッド層４２と、ガイド層４３と、井戸層４４と、ガイド層４５と、ｐ型電子ブロック層４６と、ガイド層４７と、ｐ型クラッド層４８と、ｐ型コンタクト層４９と、ｐ型電極５０と、ｎ型電極５１と、絶縁膜５２とを備える。
【００６１】
基板４１は、ＧａＮ基板である。基板４１の主面は、非極性面または半極性面である。基板４１の構成は基板３１の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。
【００６２】
ｎ型クラッド層４２は、基板４１の主面上に形成され、たとえば２３００ｎｍ（２．３μｍ）の厚みを有し、ｎ型ＩｎyＡｌxＧａ(1-x-y)Ｎ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）からなる。なお、以下では、ＩｎyＡｌxＧａ(1-x-y)Ｎ（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ｘ＋ｙ＜１）を「ＩｎＡlＧａＮ」と記す。
【００６３】
ガイド層４３は、ｎ型クラッド層４２上に形成された第１の層４３ａと、第１の層４３ａ上に形成された第２の層４３ｂとを含む。第１の層４３ａは、たとえば２５０ｎｍの厚みを有し、ｎ型ＧａＮからなる。第２の層４３ｂは、たとえば１１５ｎｍの厚みを有し、アンドープＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる。ＩｎxＧａ1-xＮにおけるｘの値は、たとえば０．０２である。
【００６４】
井戸層４４は、ガイド層４３上に形成され、たとえば３ｎｍの厚みを有し、たとえばＩｎxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる。井戸層３３と同様に、上記の発光波長の範囲、および発光効率の観点から、ｘは０．２５＜ｘ＜０．３の範囲にあることが好ましい。なお、以下では、Ｉｎ(1-x)ＧａxＮ（０＜ｘ＜１）を「ＩｎＧａＮ」とも記す。
【００６５】
ガイド層４５は、井戸層４４上に形成され、たとえば６５ｎｍの厚みを有し、アンドープＩｎＧａＮからなる。
【００６６】
ｐ型電子ブロック層４６は、ガイド層４５上に形成され、たとえば２０ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）からなる。ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮにおけるｘの値は、たとえば０．１８である。
【００６７】
ガイド層４７は、ｐ型電子ブロック層４６上に形成された第１の層４７ａと、第１の層４７ａ上に形成された第２の層４７ｂとを含む。第１の層４７ａは、たとえば５０ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＩｎＧａＮからなる。第２の層４７ｂは、たとえば２５０ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＧａＮからなる。
【００６８】
ｐ型クラッド層４８は、ガイド層４７上に形成され、たとえば４００ｎｍ（０．４μｍ）の厚みを有し、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮからなる。
【００６９】
ｐ型コンタクト層４９は、ｐ型クラッド層４８上に形成され、たとえば５０ｎｍの厚みを有し、ｐ型ＧａＮからなる。
【００７０】
ｐ型電極５０は、ｐ型コンタクト層４９上に形成され、たとえばＮｉおよびＡｕなどからなる。ｎ型電極５１は、ｎ型クラッド層４２が形成された基板４１の面とは反対側に位置する基板４１の面上に形成され、たとえばＴｉおよびＡｌなどからなる。
【００７１】
ｐ型電極５０とｐ型コンタクト層４９との接触部以外は、ドライエッチングによりメサ構造が形成されている。接触部以外に絶縁膜５２としてたとえばＳｉＯ2が蒸着法により形成されている。
【００７２】
極性面（ｃ面）上に形成された発光素子では、結晶格子の不整合によって井戸層の歪みが大きくなるためにピエゾ電界が誘起される。ピエゾ電界の影響によって、発光波長が長くなるほど発光寿命が長くなる。たとえばサファイア結晶のｃ面上に形成された緑色ＬＥＤの発光寿命は１００ナノ秒程度である。
【００７３】
一方、本発明の実施の形態によれば、ＧａＮ基板の非極性面または半極性面上に発光素子（具体的にはＬＥＤまたはＬＤ）が形成される。これによりピエゾ電界の影響を低減できるため、発光素子の発光効率の向上を図ることができるとともに、発光寿命を短くすることができる。たとえば図３に示した緑色ＬＥＤの発光寿命はナノ秒のオーダー（１〜１０ナノ秒程度）である。図４に示した緑色ＬＤの場合、レーザ光が発せられるモードでは、発光寿命はピコ秒のオーダー（１〜１００ピコ秒程度）である。
【００７４】
発光素子の発光寿命が短くなることによって、光源の動作速度を高めることができる。すなわち高速で光をオン／オフできる。したがって本発明の実施の形態によれば、高速の光通信を実現できる。
【００７５】
なお、ＧａＮ基板の主面として半極性面を選択する場合、ｃ面から所定の角度は、６３°以上８０°以下、あるいは１００°以上１１７°以下といった数値範囲内の値であることが好ましい。ｃ面に対する半極性面の傾斜角度を上記の範囲内で選択することによって、発光寿命を短くできる。
【００７６】
本発明の実施の形態によれば、発光素子を形成するための基板としてＧａＮ基板が用いられる。サファイア基板よりも転位（結晶中の原子配列の乱れ）が少ないＧａＮ基板を用いることによって、基板上に形成された発光素子の信頼性を高めることができる。具体的には、発光素子の安定した動作が可能となるとともに発光素子の放熱性を高めることができる。
【００７７】
さらに、本発明の実施の形態による発光素子は、単一の井戸層を含む。すなわち本発明の実施の形態による発光素子は、ＳＱＷ（Single Quantum Well)構造を有する。これにより、ＭＱＷ（Multi Quantum Well)構造の発光素子よりも発光寿命を短くできる。
【００７８】
図４に示したＬＤ１１Ｂは、上記の特徴に加えて、以下の特徴を有する。まず、少なくともｎ型クラッド層４２上に形成されたガイド層４３の厚みが一般的なガイド層の厚み（５０ｎｍ）より大きいとともに、ｐ型電子ブロック層４６が２つのガイド層（ガイド層４５およびガイド層４７）に挟まれる。このような構成によって、発光効率を高めることが可能となる。
【００７９】
次に、ｐｎ接合面積が小さいため接合容量を小さくすることができる。これにより、ＣＲ時定数を小さくできるので、応答性を高めることができる。
【００８０】
光通信に用いられる光源には、信頼性が特に要求される。本発明の実施の形態によれば、上記のように信頼性に優れた光源を実現できる。この光源を用いることで信頼性に優れた光送信器を実現できる。したがって本発明の実施の形態によれば、信頼性に優れた光送信器および光通信装置を実現できる。さらに信頼性を高めるために、素子温度を一定に保つ制御を実行してもよい。たとえばペルチェ素子を用いて光源の温度を一定に保つことによって、素子温度を一定に保つ制御を実現できる。
【００８１】
さらに、本発明の実施の形態によれば、上記のように発光寿命の短い発光素子を実現できる。したがって光源を高速で動作させることができる。この光源を光送信器に用いることによって高速の光通信を実現できる。特に、光送信器用の光源（発光素子）としてＬＤを用いることによって光通信の速度をより高めることができる。
【００８２】
本発明の実施の形態に係る光通信装置は、図２に示した構成を有するものと限定されるものではない。本発明の実施の形態に係る光通信装置のいくつかの構成が以下に例示される。
【００８３】
図５は、本発明の実施の形態に係る光通信装置の１つの応用例を概略的に示した図である。
【００８４】
図５を参照して、光通信装置１Ａは、波長分割多重（ＷＤＭ；Wavelength Division Multiplexing）方式に従う光通信システムである。具体的には、光通信装置１Ａは、ｎ個（ｎは２以上の整数、以下同様）の光送信器２．１，２．２，・・・，２．ｎと、光合波器９ａと、光ファイバ３と、光分波器９ｂと、ｎ個の光受信器４．１，４．２，・・・，４．ｎとを備える。
【００８５】
光送信器２．１，２．２，・・・，２．ｎは、互いに波長が異なる光信号を発する。具体的には、光送信器２．１，２．２，・・・，２．ｎからは、波長λ１，λ２，・・・，λｎの光信号がそれぞれ発せられる。
【００８６】
光合波器９ａは、波長の異なる複数の光信号を合成（合波）して光ファイバ３に送出する。光分波器９ｂは、光ファイバ３によって伝送された、波長の異なる複数の光信号を波長ごとに分波する。
【００８７】
光受信器４．１，４．２，・・・，４．ｎは、光送信器２．１，２．２，・・・，２．ｎに対応してそれぞれ設けられる。各光受信器は、光分波器９ｂから送出された複数の光信号（波長λ１，λ２，・・・，λｎの光信号）のうちの対応する光信号をそれぞれ受信する。具体的には光受信器４．１，４．２，・・・，４．ｎは、波長λ１，λ２，・・・，λｎの光信号をそれぞれ受信する。
【００８８】
光送信器２．１，２．２，・・・，２．ｎの各々の構成は、図２に示した光送信器２の構成と同様であるので、詳細な説明は以後繰返さない。同様に、光受信器４．１，４．２，・・・，４．ｎの各々の構成は、図２に示した光受信器４の構成と同様であるので、詳細な説明は以後繰返さない。
【００８９】
波長λ１，λ２，・・・，λｎはいずれも緑色領域（上述した５００ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲）であり、より好ましくは、５３０ｎｍを中心とする範囲である。波長λ１，λ２，・・・，λｎ間の波長間隔は特に限定されない。なお、波長λ１，λ２，・・・，λｎの少なくとも１つが緑色領域と異なる領域、たとえば赤色領域内にあってもよい。
【００９０】
図５に示すように、本発明の実施の形態では、波長分割多重通信方式に従う光通信が可能なように光通信装置を構成することができる。波長分割多重通信を実行することによって、光通信装置の伝送容量をより大きくすることができる。
【００９１】
図６は、本発明の実施の形態に係る光通信装置の他の応用例を概略的に示した図である。図６を参照して、光通信装置１Ｂは、時分割多重（ＴＤＭ；Time Division Multiplexing）方式に従う光通信システムである。具体的には、光通信装置１Ｂは、多重化装置９ｃと、光送信器２と、光ファイバ３と、光受信器４と、多重分離装置９ｄとを備える。
【００９２】
多重化装置９ｃは、所定の時間間隔で区切ったタイムスロットに複数のデータ（図６では、「データ１」、「データ２」、・・・、「データｎ」と示す）を順次割当てることにより、「データ１」、「データ２」、・・・、「データｎ」にそれぞれ対応する複数の電気信号を時分割多重する。多重化装置９ｃによって多重化された信号は光送信器２に入力される。
【００９３】
光送信器２の構成は図２に示した構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。光送信器２は多重化装置９ｃから出力された電気信号を光信号に変換するとともに、光ファイバ３にその光信号を送出する。
【００９４】
光受信器４は、光ファイバ３を伝送した光信号を受信するとともに、その光信号を電気信号に変換する。光受信器４の構成は図２に示した構成であるので以後の説明は繰返さない。多重分離装置９ｄは、光受信器４から出力された電気信号を、上記のタイムスロットに同期した信号を用いて複数の電気信号に分離する。これにより、複数のデータ（「データ１」、「データ２」、・・・、「データｎ」が取り出される。図６に示した時分割多重方式によっても光通信装置の伝送容量を大きくすることができる。
【００９５】
図５に示した光通信装置１Ａおよび図６に示した光通信装置１Ｂの用途は特に限定されず、たとえば図１に示した車載ＬＡＮシステム１００に搭載することができる。
【００９６】
以上のように本発明の実施の形態によれば、光通信装置は、光送信器と、光ファイバと、光受信器とを備える。光送信器は、可視光を発する光源を含む。光源は、非極性面または半極性面を主面として有するＧａＮ基板と、ＧａＮ基板の主面上に形成された発光素子（ＬＥＤまたはＬＤ）とを含む。ＧａＮ基板の主面上に形成された発光素子（ＬＥＤまたはＬＤ）を光通信装置の光源（光送信器の光源）に用いることによって、可視光を用いた近距離光通信システムにおいて、安定的かつ高速の光通信が実現可能となる。
【００９７】
本発明に係る光通信装置および光送信器は、車載ＬＡＮシステムにのみ適用されるものと限定されるものではなく、ＰＯＦによる光ファイバ通信が利用されている分野、あるいはＰＯＦによる光ファイバ通信の利用が期待される分野に適用が可能である。たとえばデジタルＡＶ機器のインターフェース、家電ネットワーク等にも、本発明に係る光通信装置および光送信器を適用できる。
【００９８】
さらに、上記の本発明の実施の形態では、光通信装置に適用される光ファイバはプラスチック光ファイバであるが、プラスチック光ファイバに代えてガラス光ファイバを本発明の実施の形態に係る光通信装置に適用してもよい。
【００９９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１，１Ａ，１Ｂ  光通信装置、２，２．１〜２．ｎ  光送信器、３  光ファイバ、４，４．１〜４．ｎ  光受信器、５ａ〜５ｄ  カメラ、６  ハブ、７  コントローラ、８  ディスプレイ、９ａ  光合波器、９ｂ  光分波器、９ｃ  多重化装置、９ｄ  多重分離装置、１１  光源、１１Ａ  ＬＥＤ、１１Ｂ  ＬＤ、１２  駆動回路、２１  受光回路、２２  電流検出回路、３１，４１  基板、３２  ｎ型バッファ層、３３，４４  井戸層、３４  バリア層、３５，４６  ｐ型電子ブロック層、３６，４９  ｐ型コンタクト層、３７，５０  ｐ型電極、３８，５１  ｎ型電極、４２  ｎ型クラッド層、４３，４５，４７  ガイド層、４３ａ，４７ａ  第１の層、４３ｂ，４７ｂ  第２の層、４８  ｐ型クラッド層、５２  絶縁膜、１００  車載ＬＡＮシステム、１０１，１０２  光信号、１０３  電流信号、１０４  電圧信号、１１１  電流、２００  車両。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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