(57)【要約】  同心状に配置された複数のコアを備える光ファイバ用の光路変換光結合デバイスが提供される。当該光路変換光結合デバイスは、前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部を備え、前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数のコアから出射される、あるいは前記複数のコアに入射する複数の光信号を、当該複数の光信号の光路が互いに交差しないように反射させる。
2014049852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された複数のコアを備える光ファイバ用の光路変換光結合デバイスであって、
前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部を備え、
前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数のコアから出射される、あるいは前記複数のコアに入射する複数の光信号を、当該複数の光信号の光路が互いに交差しないように反射させることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
前記複数の第１の斜めミラー部で反射された複数の光信号を反射させる１つ以上の第２の斜めミラー部を更に備えることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
前記第２の斜めミラー部で反射された前記複数の光信号の光路間隔を変更する光路変換部を更に備えることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
前記光路変換部が、凹レンズと凸レンズとを備え、前記凹レンズの焦点の位置及び前記凸レンズの焦点の位置が同じであることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項５】
請求項３に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
前記光路変換部が、前記複数の光信号の光路間隔を広げる第１の多角形プリズムと、前記複数の光信号の光路を互いに平行にする第２の多角形プリズムとを備えることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項６】
請求項２に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
複数の第２の斜めミラー部が、並列に配置されており、
前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数の光信号を、前記並列に配置された前記複数の第２の斜めミラー部に向かって反射させ、
前記第２の斜めミラー部は、前記複数の第１の斜めミラー部で反射された複数の光信号を、前記複数の光信号の光路が互いに平行になるように反射させることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項７】
請求項２に記載の光路変換光結合デバイスにおいて、
前記第２の斜めミラー部は、前記複数の光信号を２つの方向に分岐させる光路分岐部を備えることを特徴とする光路変換光結合デバイス。
【請求項８】
同心状に配置された複数のコアを備える光ファイバと、
前記光ファイバの前記複数のコアから出射される、あるいは前記複数のコアに入射する複数の光信号の光路を変換する光路変換光結合デバイスと、
前記複数の光信号を前記光路変換光結合デバイスから受ける、あるいは前記複数の光信号を前記光路変換光結合デバイスへ出射させる複数の素子が直線状に配置されたアレイ光素子と、
を備え、
前記光路変換光結合デバイスは、前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部を備え、
前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数のコアから出射される、あるいは前記アレイ光素子から出射される前記複数の光信号を、当該複数の光信号の光路が互いに交差しないように反射させることを特徴とする光モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換光結合デバイスは、前記複数の第１の斜めミラー部で反射された前記複数の光信号を反射させて、前記複数の光信号を前記アレイ光素子の各素子に入射させる１つ以上の第２の斜めミラー部を更に備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換光結合デバイスは、前記第２の斜めミラー部で反射された前記複数の光信号の光路間隔を変更して、前記複数の光信号を前記アレイ光素子の各素子に入射させる光路変換部を更に備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換部が、凹レンズと凸レンズとを備え、前記凹レンズの焦点の位置及び前記凸レンズの焦点の位置が同じであることを特徴とする光モジュール。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換部が、前記光路変換部が、前記複数の光信号の光路間隔を広げる第１の多角形プリズムと、前記複数の光信号の光路を互いに平行にする第２の多角形プリズムとを備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１３】
請求項９に記載の光モジュールにおいて、
複数の第２の斜めミラー部が、前記アレイ光素子の各素子の位置に対応して並列に配置されており、
前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数の光信号を、前記並列に配置された前記複数の第２の斜めミラー部に向かって反射させ、
前記第２の斜めミラー部は、前記複数の第１の斜めミラー部で反射された複数の光信号を、前記複数の光信号の光路が互いに平行になるように反射させて、前記アレイ光素子の各素子に入射させることを特徴とする光モジュール。
【請求項１４】
請求項９に記載の光モジュールにおいて、
前記第２の斜めミラー部は、前記複数の光信号を２つの方向に分岐させる光路分岐部を備え、前記光路分岐部によって分岐された一方の光信号が、前記アレイ光素子の各素子に入射することを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバと接続する光路変換光結合デバイス、および光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信によるブロードバンド化の結果、大容量デジタル情報の安価な流通が可能となった。そして、これを活用する新たなサービスがさらにブロードバンド化を促し、２年で約２倍の高いレートでインターネットのトラフィック量が成長している。これまで、基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の比較的長い距離について大容量のデータを高速でやりとりする光ファイバ網が展開されてきた。今後はさらに、情報通信（ＩＣＴ）機器における装置間（数ｍ〜数百ｍ）あるいは装置内（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった極めて近距離についても、信号配線を光化する光インタコネクト技術が有効であると考えられる。【０００３】
一方、大容量化については、これまで波長多重技術、多値変復調技術を用いた光ファイバの持つ通信容量を拡大する研究開発が行われてきたが、その物理的限界が見え始めている。その限界を打破する技術として、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）を用いた光通信技術が期待されている。従来のファイバでは、１つのファイバの中に１つのコアによる伝送チャネルしか持たない。一方、マルチコアファイバは、１つのファイバの中に複数のコアによる伝送チャネルを持っており、大容量・高密度伝送を可能とする伝送媒体として関心を集めている。【０００４】
また、このような光通信技術の応用として、社会インフラシステムに加え、ビデオカメラなどの映像機器やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話などの民生機器においても、画像高精細化が求められている。これにより、モニタと端末間での映像信号伝送の高速・大容量化、信号伝送線路の光化などが実現されている。このような情報大容量化に伴い、ＩＣＴ装置間／装置内および民生機器などの光インタコネクト実現に向け、小型、低コスト、高密度、大容量に対応した光通信技術、およびそれを実現する光デバイス、モジュール技術が求められている。【０００５】
近年、マルチコアファイバなどの用いた大容量ファイバと、小型・高密度伝送を実現する光デバイス、モジュールの研究が行われてきている。特許文献１によれば、ＭＣＦのコアの配置に合うようにグレーティングカプラをレイアウトし、導波路を介してフォトダイオード（ＰＤ）、あるいは変調器と接続する光デバイス（光チップ）が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１２−５１４７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の構成では、ＭＣＦとの光接続に対し、ＭＣＦのコアの配置に合わせて、カスタムレイアウトした光デバイスが必要となる。また、現在、ＭＣＦは、クロストークの問題から複数のコア間の間隔を均一にしたいという要求から、幾何学的に７コア、１９コアなどの開発が主流である。しかしながら、コアサイズやコア間のピッチなどの配置については各機関の独自設計で開発が行われており、仕様等は統一されていない。そのため、光デバイスのカスタムレイアウトが品種ごとに必要となる。【０００８】
したがって、本発明は、汎用的なコア数（７コア、１９コアなど）のＭＣＦと光デバイス（例えば、直線アレイ型）との光接続に関してカスタムレイアウトが必要ない光路変換光結合デバイスおよび光モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、同心状に配置された複数のコアを備える光ファイバ用の光路変換光結合デバイスが提供される。当該光路変換光結合デバイスは、前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部を備え、前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数のコアから出射される、あるいは前記複数のコアに入射する複数の光信号を、当該複数の光信号の光路が互いに交差しないように反射させる。【００１０】
また、別の例によれば、同心状に配置された複数のコアを備える光ファイバと、前記光ファイバの前記複数のコアから出射される、あるいは前記複数のコアに入射する複数の光信号の光路を変換する光路変換光結合デバイスと、前記複数の光信号を前記光路変換光結合デバイスから受ける、あるいは前記複数の光信号を前記光路変換光結合デバイスへ出射させる複数の素子が直線状に配置されたアレイ光素子と、を備える光モジュールが提供される。当該光モジュールにおいて、前記光路変換光結合デバイスは、前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部を備え、前記複数の第１の斜めミラー部は、前記複数のコアから出射される、あるいは前記アレイ光素子から出射される前記複数の光信号を、当該複数の光信号の光路が互いに交差しないように反射させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＭＣＦと、光デバイスとの光接続に関してカスタムレイアウトが必要なく、当該光接続を簡易に実現できる。【００１２】
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例である光モジュールの例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例である光路変換部の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例である大容量光ファイバの例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例であるアレイ光素子部の例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例である光路変換部の別の例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例である光モジュールの上面図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。
【図８Ａ】本発明の第２の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。
【図９】第２の光路変換部を示す断面図である。
【図１０】第２の光路変換部の別の例の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施例である光モジュールの例を示す図であり、コア数が１９の場合の光モジュールの上面図である。
【図１２Ａ】本発明の第４の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第４の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。
【図１３Ａ】本発明の第５の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第５の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。
【図１４Ａ】本発明の第６の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。
【図１４Ｂ】本発明の第６の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１５】
＜第１実施例＞
本実施例では、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）である光ファイバと、直線アレイ型のアレイ光素子との光接続を実現する光路変換光結合デバイスの例を説明する。さらに、本実施例では、当該光ファイバとアレイ光素子と光路変換光結合デバイスとを備える光モジュールの例を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例である光モジュールの例である。本実施例による光モジュール５０００は、マルチコアファイバに代表される大容量光ファイバ１０００（以下では、単に「光ファイバ」という）と、光モジュール５０００の内部に配置された光路変換部（光路変換光結合デバイス）１００と、アレイ光素子部（アレイ光素子）３０００とを備える。光モジュール５０００は、光ファイバ１０００と接続されている。本実施例では、光ファイバ１０００は、光モジュール５０００の平面５００１上に配置されている。また、光路変換部１００は、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を備えている。以下では、光路変換部１００、光ファイバ１０００、アレイ光素子部３０００について、図２、３、及び４を用いて詳しく説明をする。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施例である第１の光路変換部１００の例である。図１及び３では、大容量光ファイバとして、同心状に配置された７個のコア部１０１０−１，…，１０１０−７を有する光ファイバ１０００を示している。光路変換部１００は、この光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７に対応する構成を備える。図２に示すように、光路変換部１００は、複数の（７個の）第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７と、第２の斜めミラー部１１５とを備える。複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置に対応して同心状に配置されている。
【００１８】
光路変換部１００は、光通信に用いる光の波長に対して透過性の良い材料が用いられることが好ましい。例えば、波長１．３μ〜１．５μｍの場合には、光路変換部１００は、ガラス、樹脂、Ｓｉなどの半導体、有機材料などにより実現する。また、波長０．８５μｍの場合には、光路変換部１００は、ガラス、樹脂、有機材料などにより実現する。
【００１９】
図２では、光路変換部１００の複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を、Ｖ字型の溝形状部によって作製した例である。この例では、光路変換部１００において、Ｖ字型の溝形状部が、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置に対応して同心状に形成されている。ここでは、Ｖ字型の溝形状部を形成する２つの面のうち一方の面が反射面となる。第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７のＶ字型の溝形状部の反射面によって複数の光信号が反射される。また、第２の斜めミラー部１１５は、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７によって反射された光信号（あるいは、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７に向かって反射する光信号）の光路に対応する光路変換部１００の面に形成されている。本実施例では、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７が、複数の光信号を同じ高さの位置で且つ複数の光信号の光路が互いに平行になるように反射させるので、第２の斜めミラー部１１５は、１つの反射面として形成されている。なお、後述するように、第２の斜めミラー部１１５は、複数の反射面を備えるように形成されてもよい。
【００２０】
図３は、本発明の第１の実施例である大容量光ファイバ１０００の例である。光ファイバ１０００は、同心状に配置された複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７を備えている。この図では、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７が縦方向に延びている。この図では、コア数が７の場合の例を示しているが、後述するように、コア数を１９個にしてもよい。各コア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置関係について、詳細には図６を用いて後述する。
【００２１】
図４は、本発明の第１の実施例であるアレイ光素子部３０００の例である。アレイ光素子部３０００は、受光素子あるいは発光素子のどちらの場合でも本発明に適応することが可能である。本発明のアレイ光素子部３０００は、複数の光信号が入射する、あるいは複数の光信号を出射する複数の素子（入射部あるいは出射部）３０１０−１，…，３０１０−７を備える。複数の素子３０１０−１，…，３０１０−７は、おおよそ直線状に配置されている。ここでは、アレイ光素子部３０００は、汎用的な直線アレイ型の光デバイスである。
【００２２】
上述したように、アレイ光素子部３０００は、受光素子あるいは発光素子のどちらでも構わない。例えば、アレイ光素子部３０００が受光素子の場合、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から出射される複数の光信号が光路変換部１００によって光路が変換されて、光路変換部１００からの複数の光信号をアレイ光素子部３０００によって受けることになる。一方、アレイ光素子部３０００が発光素子の場合、複数の光信号がアレイ光素子部３０００から光路変換部１００へ入射し、それら複数の光信号が光路変換部１００によって光路が変換されて、光路変換部１００からの光信号が複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７に入射することになる。
【００２３】
図５は、本発明の第１の実施例である光路変換部１００の別の例である。図２の例では、光路変換部１００の複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を、Ｖ字型の溝形状部によって作製した例を示した。図５では、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を、切り欠き部によって作製する例を示している。図５では、光路変換部１００に複数の切り欠き部１１１−１，…，１１１−３を作製し、これらの切り欠き部１１１−１，…，１１１−３によって出来た面のそれぞれを複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７とする。切り欠き部１１１−１，…，１１１−３は、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７が複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置に対応して同心状に配置されるように、形成される。
【００２４】
このように、光信号の光路変換には、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７と複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７との間の相対的な位置関係が重要である。複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置に対応して同心状に配置された反射面を少なくとも有していればよい。したがって、光信号が第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７において実際に反射する個所（反射面）以外の光路変換部１００の形状については、任意に作製する事が可能である。なお、光路変換部１００の材料として、樹脂あるいは低融点のガラスなどを用いた場合、金型によって製造が可能である。したがって、図２のようなＶ字型の溝形状部や図５のような切り欠き部が形成された金型を用いることによって、光路変換部１００の製造が容易になる。
【００２５】
また、図５の例においても、第２の斜めミラー部１１５は、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７によって反射された光信号（あるいは、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７に向かって反射する光信号）の光路に対応する光路変換部１００の面に形成されている。光路変換部１００における複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７と斜めミラー部１１５は、反射率を上げる方が効率良く好ましいため、第１及び第２の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７及び１１５に金属（アルミニウム、金など）、あるいは誘電体多層膜によるコーティングなどを行ってもよい。なお、図２の光路変換部１００と図５の光路変換部１００において、光信号の光路は同じである。したがって、以下では、斜視図及び断面図等がシンプルになる図５の光路変換部１００を用いて説明を行う。
【００２６】
図６は、本発明の第１の実施例である光モジュール５０００の上面図である。マルチコアファイバである光ファイバ１０００において、幾何学的に隣接する各コア部１０１０−１，…，１０１０−７間の間隔を均一にして、光信号を各コア部１０１０−１，…，１０１０−７で伝送する際の光クロストークを等しく抑制することが好ましい。この条件を満たすには、例えば、７個のコア部１０１０−１，…，１０１０−７がある場合、コア部１０１０−１，…，１０１０−６を正六角形に配置し、その正六角形の中心にコア部１０１０−７を配置する方法がある。例えば、隣接する３個のコア部１０１０−２，１０１０−３，１０１０−７が形成する三角形は正三角形になるので、図６におけるθｍは６０°となる。
【００２７】
光路変換を実現する方法を、以下詳細に説明する。ここでは、アレイ光素子部３０００が受光素子の場合を例として説明する。この例では、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から出射される複数の光信号が光路変換部１００によって光路が変換されて、光路変換部１００からの複数の光信号をアレイ光素子部３０００の各素子３０１０−１，…，３０１０−７によって受けることになる。光ファイバ１０００を上面から見て、アレイ光素子部３０００に光信号を引き出すには、他のコア部を避け、直線状に斜めに引き出すやり方が考え易い。この斜めに引き出す角度θｓは、７コアの場合では約２０°となる。ここでは、複数の光信号の光路が互いに平行になるように複数の光信号を反射させるために角度θｓを約２０°としているが、光クロストークを抑制する点においては、複数の光信号の光路が互いに交差しないようになっていればよい。したがって、斜めに引き出す角度θｓは、約２０°に限定されず、複数の光信号の光路が互いに交差しないような角度の範囲で設定することができる。
【００２８】
図７Ａは、本発明の第１の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す側面図である。また、図７Ｂは、本発明の第１の実施例である光路変換部とアレイ光素子部を示す上面図である。図７Ｂの上面図において、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、長方形で簡略的に示されている。
【００２９】
図７Ａに示すように、光ファイバ１０００の複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から出射した光信号は、光路変換部１００の上面に配置された複数の第１のレンズ部１２０−１，…，１２０−７で集光される。集光された各光信号は、光路変換部１００の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７で反射され、側面から見て、略同じ高さになるように直角に反射される。
【００３０】
このような光路変換は、図７Ｂで示すように、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を、光ファイバ１０００の各コア部１０１０−１，…，１０１０−７の、およそ真下に配置することで実現できる。すなわち、上述したように、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７の反射面は、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７の位置に対応して同心状に配置されている。第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から出射される複数の光信号を、当該複数の光信号の光路１５０−１，…，１５０−７が互いに交差しないように反射させる。本実施例では、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、複数の光信号を、側面から見て同じ高さで、且つ上面から見て斜めに概平行に反射させる。このように引き出された複数の光信号は、第２の斜めミラー部１１５によって、下方に、且つ、複数の光信号の光路が互いに略平行になるように反射される。この例では、複数の光信号は、第２の斜めミラー部１１５によって、略真下に直角に光路変換される。そして、第２のレンズ部１３０−１，…，１３０−７で集光された光信号は、アレイ光素子部３０００の各々の素子３０１０−１，…，３０１０−７（この場合は、入射部）に入射する。なお、アレイ光素子部３０００が発光素子の場合も、上述した光路を逆に辿って実現される。以上の構成によって、光ファイバ１０００とアレイ光素子部３０００との光結合を行うための光路変換部１００を提供することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施例では、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７が、複数の光信号を、側面から見て同じ高さで略直角に、且つ上面から見て複数の光信号の光路１５０−１，…，１５０−７が互いに概平行になるように反射させるが、このような構成に限定されない。第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７による反射の位置（高さ）は異なってもよいし、複数の光信号の光路が少なくとも互いに交差しなければよい。最終的に、第２の斜めミラー部１１５によって反射された光信号が、アレイ光素子部３０００の各々の素子３０１０−１，…，３０１０−７に入射すればよく、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７の反射の位置（高さ）や反射方向に合わせて、第２の斜めミラー部１１５を高さや角度が異なる複数の反射面で構成すればよい。なお、本実施例では、複数の光信号を、側面から見て同じ高さで、且つ複数の光信号の光路が互いに概平行になるように反射させているので、第２の斜めミラー部１１５を１つの反射面として形成できるという利点がある。
【００３２】
本実施例によれば、汎用的なコア数（７コア、１９コアなど）のＭＣＦ（光ファイバ１０００）と汎用的な光デバイス（例えば、直線アレイ型のアレイ光素子部３０００）との光接続に関してカスタムレイアウトが必要ない光路変換部１００（光路変換光結合デバイス）を提供することができる。これにより、ＭＣＦと、汎用的な直線アレイ型の光デバイスとの光接続を低損失で、小型で、簡易に実現することができる。
【００３３】
特に、特許文献１等の従来技術では、同心状にコアが配置された汎用的なＭＣＦを使用しておらず、光ファイバ自体も光路変換デバイスの上に傾斜して配置したりなど、カスタムレイアウトが必要になる。したがって、特許文献１の技術では、光モジュールも大型でコストのかかる構造となる。
【００３４】
また、特許文献１では、光ファイバ自体も光路変換デバイスの上に傾斜して配置する関係上、光ファイバの調芯なども難しくなる。一方、本実施例によれば、図１に示すように、光ファイバ１０００は、光モジュール５０００の平面５００１上に置く構成となっている。光ファイバ１０００を平面５００１上に置いた状態で光ファイバの調芯が可能となるので、従来に比べて光ファイバの調芯も容易になるという利点もある。
【００３５】
＜第２実施例＞
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子（入射部あるいは出射部）３０１０−１，…，３０１０−７のピッチ間隔が光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から斜めに引き出した光線の間隔よりも広い場合に、光信号の光路のピッチ間隔を広げる実施例を示している。以下では、本実施例を図８Ａ〜図１０を用いて説明する。ここでは、アレイ光素子部３０００が受光素子の場合を例として説明する。
【００３６】
図８Ａは、第２実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の側面図である。また、図８Ｂは、第２実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の上面図である。なお、図８Ｂの上面図において、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、長方形で簡略的に示されている。
【００３７】
図８Ｂでは、アレイ光素子部３０００の各素子（ここでは、入射部）３０１０−１，…，３０１０−７のピッチ間隔が光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から斜めに引き出した光信号の光路１５０−１，…，１５０−７の間隔よりも広くなっている。この場合、図８Ａに示すように、光路変換部１００は、第２の光路変換部２００を備える。第２の光路変換部２００は、第２の斜めミラー部１１５で反射された複数の光信号の光路間隔を変更して、複数の光信号をアレイ光素子部３０００の各々の素子３０１０−１，…，３０１０−７に入射させる。
【００３８】
光ファイバ１０００の複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から出射した光信号は、光路変換部１００の上面に配置された複数の第１のレンズ部１２０−１，…，１２０−７で集光され、その後、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７で反射され、さらに、第２の斜めミラー部１１５で下方に反射されることは、第１実施例と同様であるため、説明を省略する。第２の光路変換部２００によって光信号の光路のピッチ間隔を変更する構成を図９を用いて説明する。
【００３９】
図９は、第２の光路変換部を示す断面図である。第２の光路変換部２００は、凹レンズ部２００−１と、凸レンズ部２００−３と、レンズ部２３０とを備える。凹レンズ部２００−１と凸レンズ部２００−３とは、枠体２００ａによって支持されている。ここで、凸レンズ部２００−３の焦点の位置と凹レンズ部２００−１の焦点の位置を同じにする（焦点３００）。また、集光レンズ部２３０は、複数のレンズ部２３０−１，…，２３０−７を備える。
【００４０】
光路変換部１００の第２の斜めミラー部１１５によって略平行かつ真下に降りてきた光信号は、凹レンズ部２００−１によって広がるように進む。次に、凸レンズ部２００−３によって、これらの光信号は狭められるが、凸レンズ部２００−３の焦点の位置と凹レンズ部２００−１の焦点の位置が同じになっている（焦点３００）ので、出射した光信号は、略平行かつ真下に進む。
【００４１】
その後、凸レンズ部２００−３を通過した光信号をレンズ部２３０−１，…，２３０−７によって絞り、アレイ光素子部３０００の各素子３０１０−１，…，３０１０−７に入射させる。なお、アレイ光素子部３０００が発光素子の場合も、上述した光路を逆に辿って実現される。また、この図の奥行き方向に対しては、ビームを広げる必要は無いため、凹レンズ部２００−１及び凸レンズ部２００−３は、シリンドリカルレンズを用いてもよい。
【００４２】
図１０は、本発明の第２の実施例である第２の光路変換部の別の例の断面図である。この例の第２の光路変換部２１０は、多角形の形状をした第１のプリズム部２１０−１と、多角形の形状をした第２のプリズム部２２０−３とを備える。この例では、第１のプリズム部２１０−１が、複数の光信号の光路間隔を広げて、第２のプリズム部２２０−３が、複数の光信号の光路を互いに略平行にする。すなわち、図１０に示すように、光路変換部１００の第２の斜めミラー部１１５によって略平行かつ真下に降りてきた光信号は、第１のプリズム部２１０−１よって広がるように進む。次に、光信号は、第２のプリズム部２２０−３によって略平行かつ真下に進む。この例では、凹レンズ部２００−１及び凸レンズ部２００−３の代わりに、第１のプリズム部２１０−１及び第２のプリズム部２２０−３を用いることによって、光信号のビーム自体がレンズによって広がったり、狭まったりする影響を無くすことが可能となる。
【００４３】
なお、光信号の光路を広げた後に略平行に進ませる構成であればよく、回折格子やミラーなどの別の部材で第２の光路変換部２００を構成してもよい。また、上述の実施例では枠体２００ａによって凹レンズ部２００−１と凸レンズ部２００−３を支持されているが、このように枠体２００ａを用いずに、光路変換部１００の一部を切り欠く形で、一体的に第２の光路変換部２００、２１０などを形成することも可能である。
【００４４】
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子（入射部あるいは出射部）３０１０−１，…，３０１０−７のピッチ間隔が光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から斜めに引き出した光信号の光路１５０−１，…，１５０−７の間隔よりも広い場合においても、光ファイバ１０００とアレイ光素子部３０００との光結合が可能になる。また、本実施例では、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７の反射面の角度の設定が同一であり、第２の斜めミラー部１１５も１つの反射面として構成できるので、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７及び第２の斜めミラー部１１５の構成が簡易になるという利点がある。
【００４５】
＜第３実施例＞
図１１は、本発明の第３の実施例であり、コア数が１９の場合の大容量光ファイバ１０００に適用する光モジュールの上面図である。
【００４６】
マルチコアファイバでは、前述した通り、幾何学的に隣接する各コア部１０２０−１，…，１０２０−１９間の間隔を均一にして、光信号を各コア部１０２０−１，…，１０２０−１９で伝送する際の光クロストークを等しく抑制することが好ましい。この条件を満たすには、例えば、１９個のコア部１０２０−１，…，１０２０−１９がある場合、６個のコア部を正六角形に配置し、その正六角形の辺の長さに等しい正十二角形上に１２個のコア部を配置し、正六角形と正十二角形の中心が同じ位置になるように、コア部１０２０−１９を配置する。さらに、コア部１０２０−１９とコア部１０２０−１３の距離、コア部１０２０−１３とコア部１０２０−１の距離が、正六角形（正十二角形上）の辺の長さに等しくなるように配置する。隣接する３個のコア部が形成する三角形は正三角形になるので、図１１におけるθｍは６０°となる。
【００４７】
図６で示した７コアの場合と同様に、大容量光ファイバ１０００を上面から見て、アレイ光素子部３０００に光信号を引き出すには、他のコア部を避け、直線状に斜めに引き出すやり方が考え易い。この斜めに引き出す角度θｓは、１９コアの場合では約１２°となる。
【００４８】
本実施例では、１９個の第１の斜めミラー部が、１９個のコア部１０２０−１，…，１０２０−１９の位置に対応して同心状に配置される。ここでは、１９個の第１の斜めミラー部が、複数の光信号を複数の光信号の光路が互いに略平行になるように反射させるために、角度θｓを約１２°としているが、光クロストークを抑制する点においては、複数の光信号の光路が互いに交差しないようになっていればよい。したがって、斜めに引き出す角度θｓは、約１２°に限定されず、複数の光信号の光路が互いに交差しないような角度の範囲で設定することができる。
【００４９】
このように、上面から見て大容量光ファイバ１０００の中心軸からコア数に応じて斜めに引き出す角度θｓを設定し、複数の光信号の光路を互いに交差しないように引き出す。これにより、コア数が１９の場合の大容量光ファイバ１０００とアレイ光素子部３０００との光結合が可能になる。
【００５０】
＜第４実施例＞
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子（入射部あるいは出射部）３０１０−１，…，３０１０−７のピッチ間隔が光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から斜めに引き出した光信号の光路の間隔よりも広い場合に、光信号の光路のピッチ間隔を広げる別の実施例を示している。ここでは、アレイ光素子部３０００が受光素子の場合を例として説明する。
【００５１】
図１２Ａは、第４実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の側面図である。また、図１２Ｂは、第４実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の上面図である。この実施例では、光路変換部１００は、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７と、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７に対応する複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７とを備える。この例では、上面から見て光ファイバ１０００から斜めに、およそ平行に光信号を引き出すことは行わず、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７と対となる複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７を設けることにより、アレイ光素子部３０００の各素子（ここでは、入射部）３０１０−１，…，３０１０−７に光信号を入射させる構成である。
【００５２】
図１２Ｂに示すように、複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７が、アレイ光素子部３０００の各素子３０１０−１，…，３０１０−７の位置に対応して並列に配置されている。光ファイバ１０００から出射した光信号は、光路変換部１００の上面に配置された複数の第１のレンズ部１２０−１，…，１２０−７で集光されて光路変換部１００に入る。この光信号は、光路変換部１００の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７で反射され、側面から見て、略同じ高さになるように反射される。このような光路変換は、図１２で示したように、光ファイバ１０００の各コア部１０１０−１，…，１０１０−７の、およそ真下に第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を配置することで実現できる。
【００５３】
なお、この例では、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７のそれぞれは、上面から見て異なる角度が付けられている。例えば、図１２Ｂに示すように、第１の斜めミラー部１１０−７は、第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７の中で中央にある第２の斜めミラー部１１５−７に向かって反射させるので、光信号を斜めに引き出す角度は他に比べて小さく設定される。一方、第１の斜めミラー部１１０−４は、第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７の中で一番外側にある第２の斜めミラー部１１５−４に向かって反射させるので、光信号を斜めに引き出す角度は、第１の斜めミラー部１１０−７の場合と比べて大きく設定される。このように、対応する第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７の位置に合わせて、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７のそれぞれの反射面の角度を設定する。このように設定することで、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、上面から見て反射した光信号の光路１５０−１，…，１５０−７の間隔を広げて、複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７に向かって反射させることができる。
【００５４】
また、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、側面から見て同じ高さで反射される。側面から見て同じ高さでかつ上面から見て広がる方向に引き出された光信号は、複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７によって、略真下に光路変換される。すなわち、複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７は、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７で反射された複数の光信号を、複数の光信号の光路が互いに平行になるように反射させて、前記アレイ光素子の各素子に入射させる。このような光路変換は、複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７のそれぞれの反射面に、上面から見て異なる角度を付けることによって実現できる。複数の第２の斜めミラー部１１５−１，…，１１５−７によって反射された光信号は、第２のレンズ部１３０−１，…，１３０−７で集光され、アレイ光素子部３０００の各素子３０１０−１，…，３０１０−７に入射する。なお、アレイ光素子部３０００が発光素子の場合も、上述した光路を逆に辿って実現される。
【００５５】
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子（入射部あるいは出射部）３０１０−１，…，３０１０−７のピッチ間隔が光ファイバ１０００のコア部１０１０−１，…，１０１０−７から斜めに引き出した光信号の光路の間隔よりも広い場合に、第２実施例のように凹レンズ部２００−１及び凸レンズ部２００−３などの別の部材を用いることなく、光ファイバ１０００とアレイ光素子部３０００との光結合が可能になる。例えば、別部材を用いて光信号の光路の間隔を広げる場合、材料ごとの熱膨張率の影響なども考慮する必要があるが、本実施例では、そのような影響を考慮する必要がない。
【００５６】
＜第５実施例＞
本実施例では、ここでは、アレイ光素子部３０００が発光素子の場合を例として説明する。例えば、アレイ光素子部３０００は、基板４０００上に半田などを介して接合されているエッジエミッタである。図１３Ａは、第５実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の側面図である。また、図１３Ｂは、第５実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の上面図である。なお、図１３Ｂの上面図において、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、長方形で簡略的に示されている。
【００５７】
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子（ここでは、出射部）３０１０−１，…，３０１０−７から出射した光信号が、第２のレンズ部１３０−１，…，１３０−７で集光され、側面から見て、略横方向に進む。その後、複数の光信号は、複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７によって反射される。複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７によって反射された複数の光信号は、略真上に、且つ、複数の光信号の光路が互いに略平行になるように進む。その後、複数の光信号は、複数の第１のレンズ部１２０−１，…，１２０−７で集光されて、光ファイバ１０００の複数のコア部１０１０−１，…，１０１０−７に入射する。
【００５８】
本実施例では、アレイ光素子部３０００の各素子）３０１０−１，…，３０１０−７がエッジエミッタにおける入射部である場合においても、光ファイバ１０００とアレイ光素子部３０００との光結合が可能になる。
【００５９】
＜第６実施例＞
図１４Ａは、第６実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の側面図である。また、図１４Ｂは、第６実施例に係る光路変換部とアレイ光素子部の上面図である。なお、図１４Ｂの上面図において、第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７は、長方形で簡略的に示されている。ここでは、アレイ光素子部３０００が受光素子の場合を例として説明する。
【００６０】
この実施例では、光路変換部１００の第２の斜めミラー部１１５が、複数の光信号を２つの方向に分岐させる光路分岐部１１７を備える。例えば、光路分岐部１１７を斜めハーフミラー部とすることにより、光信号を２つに分岐させ、一方の光信号は主信号としてアレイ光素子部３０００に入射させ、もう一方の光信号を例えば光パワーなどのモニタ用の信号として処理する。光路分岐部１１７の例としては、透過率を適宜変更した部分透過ミラーを用いることができる。これにより、光信号を反射させつつ、光信号をそのまま透過させて直進させることが可能となる。なお、光路分岐部１１７は２方向に光信号を分岐できればよく、ミラーを用いるなど他の構成によって実現してもよい。
【００６１】
光ファイバ１０００から出射した光信号は、光路変換部１００の上面に配置された第１のレンズ部１２０−１，…，１２０−７で集光されて、光路変換部１００に入る。この光信号は、光路変換部１００の複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７で反射され、側面から見て、略同じ高さになるように直角に反射される。このような光路変換は、図１４Ａで示したように、光ファイバ１０００の各コア部１０１０−１，…，１０１０−７の、およそ真下に複数の第１の斜めミラー部１１０−１，…，１１０−７を配置することで実現できる。このように側面から見て同じ高さで、上面から見て斜めに概平行に引き出された光信号は、第２の斜めミラー部１１５の光路分岐部１１７によって分岐される。分岐された一方の光信号は、主信号としてアレイ光素子部３０００に入射し、もう一方の光信号は、そのまま横方向に進み、例えば光パワーなどのモニタ用の信号として処理することが可能となる。
【００６２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００    ：光路変換部
１１０−１，…，１１０−７    ：第１の斜めミラー部
１１１−１，…，１１１−３    ：切り欠き部
１１５    ：第２の斜めミラー部
１１５−１，…，１１５−７    ：第２の斜めミラー部
１１７    ：光路分岐部
２００    ：第２の光路変換部
２１０    ：第２の光路変換部
１０００  ：大容量光ファイバ
１０１０−１，…，１０１０−７  ：コア部
１０２０−１，…，１０２０−１９  ：コア部
３０００  ：アレイ光素子部
３０１０−１，…，３０１０−７  ：素子
５０００  ：光モジュール
【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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月18日(2016.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心状に配置された複数のコアを備えるマルチコア光ファイバと、
複数の素子が直線状に配置されたアレイ光素子と、
前記マルチコア光ファイバの一端面にある前記各コアからの出射光を前記アレイ光素子の各々に入射させるか、又は、前記アレイ光素子の各々からの出射光を前記マルチコア光ファイバの前記一端面にある前記各コアに各々入射させるために、前記マルチコア光ファイバの前記一端面と前記アレイ光素子との間に設けられた光路変換光結合デバイスとを有し、
前記アレイ光素子の上方に前記マルチコア光ファイバの前記一端面が配置されており、
前記光路変換光結合デバイスは、前記複数のコアの位置に対応して同心状に配置された複数の第１の斜めミラー部と、１つ以上の第２の斜めミラー部とを有し、
前記光路変換光結合デバイスは、前記各コアからの各出射光の光路を前記第１の斜めミラー部の各々で横方向に変換し、前記第２の斜めミラー部で前記第１の斜めミラー部の各々からの出射光の光路をさらに下方向に変換して、前記出射光を前記アレイ光素子の前記各素子に入射させるように構成され、
前記光路変換光結合デバイスは、前記アレイ光素子の前記各素子からの出射光の光路を前記第２の斜めミラー部で横方向に変換し、前記第１の斜めミラー部で前記第２の斜めミラー部からの各出射光の光路をさらに上方向に変換して、前記出射光を前記各コアに入射させるように構成されることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記複数の第１の斜めミラー部は、前記マルチコア光ファイバの前記一端面にある前記各コアからの出射光、又は前記アレイ光素子の各々からの出射光を、当該出射光の光路が互いに交差しないように反射させることを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換光結合デバイスは、前記第２の斜めミラー部で反射された複数の出射光の光路間隔を変更して、前記複数の出射光を前記アレイ光素子の前記各素子に入射させる光路変換部を更に備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換部が、凹レンズと凸レンズとを備え、前記凹レンズの焦点の位置及び前記凸レンズの焦点の位置が同じであることを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換部が、前記光路変換部が、前記複数の出射光の光路間隔を広げる第１の多角形プリズムと、前記複数の出射光の光路を互いに平行にする第２の多角形プリズムとを備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
複数の前記第２の斜めミラー部が、前記アレイ光素子の前記各素子の位置に対応して並列に配置されており、
前記複数の第１の斜めミラー部は、複数の出射光を、前記並列に配置された前記複数の第２の斜めミラー部に向かって反射させ、
前記第２の斜めミラー部は、前記複数の第１の斜めミラー部で反射された前記複数の出射光を、前記複数の出射光の光路が互いに平行になるように反射させて、前記アレイ光素子の前記各素子に入射させることを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記第２の斜めミラー部は、複数の出射光を２つの方向に分岐させる光路分岐部を備え、前記光路分岐部によって分岐された一方の出射光が、前記アレイ光素子の前記各素子に入射することを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記光路変換光結合デバイスは、前記各コアからの各出射光の光路を前記第１の斜めミラー部の各々で略９０度光路変換し、前記第２の斜めミラー部で前記第１の斜めミラー部の各々からの出射光の光路をさらに略９０度光路変換して、前記出射光を前記アレイ光素子の前記各素子に入射させるように構成され、
前記光路変換光結合デバイスは、前記アレイ光素子の前記各素子からの出射光の光路を前記第２の斜めミラー部で略９０度光路変換し、前記第１の斜めミラー部で前記第２の斜めミラー部からの各出射光の光路をさらに略９０度光路変換して、前記出射光を前記各コアに入射させるように構成されることを特徴とする光モジュール。
【国際調査報告】
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