(57)【要約】【課題】  小型化が図れるとともに、構成の簡素化が図れる光出力装置を提供する。【解決手段】  光出力装置１０は、本体軸線１２に対して所定の角度θ１で交差する平端面１３を備えた光ファイバ１１と、光ファイバ１１の周面１４に対して光１５を照射する発光部材１６と、発光部材１６から光ファイバ１１に照射される光１５をモニタする受光部１８とを有し、周面１４から入射した光１５を、平端面１３で反射させて光ファイバ１１の本体軸線１２に沿って伝送するものである。この光出力装置１０は、本体軸線１２に対して平行、かつ、鋭角な稜線２２を介して平端面１３に隣り合う側端面２４を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体軸線に対して所定の角度で交差する平端面を備えた光ファイバと、
前記光ファイバの周面に対して光を照射する発光部材と、
前記発光部材から前記光ファイバに照射される光をモニタする受光部とを有し、
前記平端面が前記発光部材に対して離れる方向を向くとともに、前記平端面が前記発光部材の発光軸線に対して所定の角度で交差するように前記光ファイバが固定され、かつ、前記周面から入射した光が前記平端面に反射されることにより前記本体軸線に沿って伝送される光出力装置であって、
前記光ファイバが、前記本体軸線に対して平行、かつ、鋭角な稜線を介して前記平端面に隣り合う側端面を備えていることを特徴とする光出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部材から照射した光を光ファイバで導いて光信号として出力する光出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光出力装置に用いられる発光素子として、実装基板に対して垂直方向に発光するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)が知られている。このVCSELから発する光を光ファイバに載せるために、光ファイバの端面を斜めに研磨したもの（斜め研磨ファイバ）がある。
この斜め研磨ファイバは、光ファイバの先端部を発光素子に近づけることにより、空気とファイバの材料の屈折率の違いに基づく全反射を利用するものである。
【０００３】
図７に斜め研磨ファイバを用いた光出力装置の例を示す。
斜め研磨ファイバ５０は、端面５１の研磨角θkが３８度になるように傾斜状に研磨され、VCSEL５２に対し実装角θsが１４度になるように固定されている。VCSEL５２は基板５３に実装されている。
【０００４】
VCSEL５２の発光部５２Ａから垂直に照射された光５４は端面５１で反射される。このとき、端面５１への入射角θiが約３８度以上であれば入射光５１は全反射し反射角θr（＝θi）で反射される。
端面５１の研磨角θk、実装角θsは、反射光５５が研磨ファイバ５０と平行になるように決められている。
この斜め研磨ファイバ５０によれば、VCSEL５２の発光部５２Ａから垂直に照射された光５４を、斜め研磨ファイバ５０のコア５０Ｂに沿わせて伝送することができる。
【０００５】
ところで、この斜め研磨ファイバ５０は、例えば、光データ送信回路に用いられる。光データ送信回路で光データ送信をおこなう際には、データを光信号で送信する際に平均光パワーを定められた範囲内に保つ必要がある。
【０００６】
平均光パワーを定められた範囲内に保つために、VCSEL５２の発光部５２Ａから発光された光（レーザー）５４のうち、一部の光をモニタ用受光素子（一般的には、フォトダイオード）で受け、受けた光から得られる情報に基づいて、VCSEL５２の駆動電圧または駆動電流を制御する光出力装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１０７２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の光出力装置は、VCSEL５２の発光部５２Ａから発光された光（レーザー）５４のうち、一部の光を受けるために、発光部５２Ａの上方にモニタ用のフォトダイオードを下向きに設ける必要がある。
このように、発光部５２Ａの上方にモニタ用のフォトダイオードを下向きに設けるためには、基板５３に支持部材を備え、この支持部材でモニタ用のフォトダイオードの上部を支持する必要があり、構成が複雑になるという問題がある。
【０００８】
このため、基板５３にモニタ用のフォトダイオードを備えるためのエリアを確保する必要があり、所要基板面積が増大する。
加えて、支持部材でモニタ用のフォトダイオードの上部を支持するために、支持部材がモニタ用のフォトダイオードの上方に突出し、基板厚方向の所要長が増大する。
所要基板面積が増大し、かつ基板厚方向の所要長が増大することで、光出力装置の構造が大型化するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型化が図れるとともに、構成の簡素化が図れる光出力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光出力装置は、本体軸線に対して所定の角度で交差する平端面を備えた光ファイバと、前記光ファイバの周面に対して光を照射する発光部材と、前記発光部材から前記光ファイバに照射される光をモニタする受光部とを有し、前記平端面が前記発光部材に対して離れる方向を向くとともに、前記平端面が前記発光部材の発光軸線に対して所定の角度で交差するように前記光ファイバが固定され、かつ、前記周面から入射した光が前記平端面に反射されることにより前記本体軸線に沿って伝送される光出力装置であって、前記光ファイバが、前記本体軸線に対して平行、かつ、鋭角な稜線を介して前記平端面に隣り合う側端面を備えていることを特徴とする。
【００１１】
光ファイバの本体軸線に対して平行、かつ、鋭角な稜線を介して平端面に隣り合う側端面を備えた。
よって、発光部材から照射した光を、側端面で反射することで、反射させた光を、発光部材を光ファイバの横方向に導くことができる。
【００１２】
これにより、反射させた光を受けてモニタする受光部を、光ファイバの横側で、発光部材に隣接した基板に直接立設できるので、所要基板面積が増大することや、基板厚方向の所要長が増大することを抑えることができる。
加えて、受光部を基板に直接取り付けることで、受光部を支持するための支持部材を不要にできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、受光部を、光ファイバの横側で、発光部材に隣接した基板に直接立設することで、所要基板面積の増大や、基板厚方向の所要長の増大を抑えるとともに、受光部を支持するための支持部材を不要にすることが可能になり、小型化や構成の簡素化が図れるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図２に示すように、本発明の実施形態である光出力装置１０は、本体軸線１２に対して所定の角度θ１で交差する平端面１３を備えた光ファイバ１１と、光ファイバ１１の周面１４に対して光１５（図２参照）を照射する発光部材（VCSEL）１６と、発光部材１６から光ファイバ１１に照射される光１５をモニタする受光部１８とを有する。
発光部材１６および受光部１８は、基板１９に設けられている。
【００１５】
図２に示すように、光ファイバ１１は、一例として、平端面１３の研磨角θkが３８度になるように傾斜状に研磨され、発光部材１６に対し実装角θsが１４度になるように固定されている。
【００１６】
光出力装置１０は、平端面１３が発光部材１６に対して離れる方向を向くとともに、平端面１３が発光部材１６の発光軸線１５Ａに対して所定の角度θ２で交差するように光ファイバ１１が固定され、かつ、周面１４から入射した光１５を、平端面１３で反射させることにより光ファイバ１１のファイバ軸線１２に沿って伝送するものである。
【００１７】
この光出力装置１０は、本体軸線１２に対して平行、かつ、鋭角な稜線２２を介して平端面１３に隣り合う側端面２４を備え、側端面２４の近傍にモニタPD（モニタ用フォトダイオード）１７を備え、モニタPD１７の受光部１８を側端面２４に臨ませたものである。
モニタPD１７は、光ファイバの横側で、発光部材に隣接した基板に直接立設され、基板１９に対して垂直に配置されている。
【００１８】
光ファイバ１１は、円筒状のクラッド１１Ａの内部に同軸上にコア１１Ｂが設けられている。この光ファイバ１１は、周面１４で、かつ、側端面２４から少し離れた部位が接着剤２１で発光部材１６に固定されている。
接着剤２１は、エポキシ系やアクリル系のUV硬化型、熱硬化型、混合型の樹脂が用いられる。
【００１９】
次に、光出力装置１０の作用を図２〜図５に基づいて説明する。
図２に示すように、発光部材１６の発光部１６Ａから上方に向けて垂直に照射された光１５のうち、殆どの光は光ファイバ１１内に入射して平端面１３で反射される。このとき、平端面１３への入射角θiが約３８度以上であれば入射光５１は全反射し反射角θr（＝θi）で反射される。
平端面１３の研磨角θk、実装角θsは、反射光１５Ｂが光ファイバ１１と平行になるように決められている。
【００２０】
ここで、一例として、光ファイバ１１の屈折率は１．４６、クラッド１１Ａの直径は１２５μｍ、コア１１Ｂの直径は１０μｍ、発光部１６Ａの発光径は１０μｍ、発光部１６Ａのサイズは３００μｍ□、および発光部１６Ａの発光角は２０度である。
この光ファイバ１１によれば、発光部１６Ａから垂直に照射された光１５のうち、殆どの光を光ファイバ１１のコア１１Ｂに沿わせて伝送することができる。
【００２１】
次に、図３に基づいて、発光部１６Ａから光１５のうち、残りの光（すなわち、一部の光）１５ＣをモニタPD１７の受光部１８に導く例を説明する。
図３に示すように、発光部材１６の発光部１６Ａから光１５（発光軸線１５Ａ）を照射し、照射された光１５のうち、一部の光１５Ｃが側端面２４に到達する。到達した一部の光１５Ｃが側端面２４で反射して、モニタPD１７の受光部１８に導かれる。
【００２２】
この側端面２４でのパワー反射率は以下のように求められる。
すなわち、電界成分が入射面に平行な場合（Ｐ偏光）には、
側端面２４でのパワー反射率は、｛tan(α−β)／tan(α+β)}2である。
一方、電界成分が入射面に垂直な場合（Ｓ偏光）には、
側端面２４でのパワー反射率は、｛sin(α−β)／sin(α+β)}2である。
【００２３】
ここで、sinα／sinβ＝ｎ２／ｎ１である。
但し、ｎ１：空気の屈折率
ｎ２：ファイバの屈折率
この関係を図４のグラフで説明する。
【００２４】
ここで、図３に示すように、発光部材１６に対する側端面２４の角度θ３は略４５度である。この場合、側端面２４のパワー反射率は、図４のグラフｇ１からＰ偏光では略０となることがわかる。
なお、図４のグラフにおいて、実線で示すグラフｇ１は、電界成分が入射面に平行な場合（Ｐ偏光）を示す。破線で示すグラフｇ２は、電界成分が入射面に垂直な場合（Ｓ偏光）を示す。
【００２５】
このため、発光部材１６と側端面２４との位置関係がＰ偏光とならないように配置する必要がある。
この考えを進めると、側端面２４と発光部材１６の偏光面の位置関係（角度：θ（図示せず））を変えてやることにより、パワー反射率をＰ偏光条件とＳ偏光条件の間で任意に選ぶことができる。
なお、前記角度θとは、図３に示す側端面２４を固定したままの状態で、発光部材１６を基板１９に対して垂直な軸を中心として回転させたときの角度をいう。
【００２６】
側端面２４と発光部材１６の偏光面の位置関係（角度：θ）を変えた場合の例を図５に基づいて説明する。
ここで、パワー反射率は、経験的に、０．０１〜０．１の範囲を確保することが好ましい。
【００２７】
図５はＰ偏光の場合の、電界成分の入射面に対する角度、すなわち側端面２４と発光部材１６の偏光面との位置関係（角度θ）を０度とし、この角度θを０度から１１．２５度ごと順に変化させた場合のパワー反射率をグラフにしたものである。図５のグラフにおいて、横軸はθ３で、実際は４５度（図中では縦線で示す）に固定である。そこでθを０〜９０度まで変化させたときのパワー反射率が複数の線で描かれている。図５のグラフから、θ３＝４５度の時、反射率が０．０１〜０．１の範囲に収まるのは２２．５〜６７．５度の範囲であることがわかる（厳密には２２．５度より少し小さくてもよい）。すなわち、電界成分の入射面に対する角度θを２２．５〜６７．５度とした場合に、側端面２４のパワー反射率を０．０１〜０．１の範囲に抑えることができる。
【００２８】
すなわち、発光部材１６に対する側端面２４の角度θ３＝４５度の場合、電界成分の入射光に対する角度θが２２．５〜６７．５度の範囲である程度のばらつきがあっても略一様な反射率が得られるという効果を有する。
【００２９】
次に、図６で光出力装置１０を用いた、代表的な光送信回路３０の例を説明する。
光送信回路３０は、データ入力部３１、発光部材ドライブ部３２、光出力装置１０、および電流制御部３３を備える。
【００３０】
データ入力部３１は、外部から入力するディジタルデータを発光部材ドライブ部３２に加えるのにふさわしい振幅、信号形式（差動信号など）等に変換する機能を持つ。
発光部材ドライブ部３２は、入力データに応じた電流を、光出力装置１０の発光部材１６に流す。一般的には、L（ロー）レベルに対してバイアス電流Ib、H（ハイ）レベルに対してバイアス電流Ib＋変調電流Imを流す。
【００３１】
光出力装置１０のモニタPD１７（受光部１８）は、発光部材１６の光１５の一部１５Ｃを受光し、発光部材１６の出力平均光パワーに比例した電流Ipdを発生する。
電流制御部３３は、Ipdの大きさと予め定められた基準値Irefを比較し、Ipd＞Irefであれば、発光部材１６の電流を減少させるように、Ipd＜Irefであれば、発光部材１６の電流を増加させるように発光部材ドライブ部３２に指示を出す。
これにより、発光部材１６が発する平均光パワーが一定に保たれる。
【００３２】
なお、前記実施形態では、前記実施形態で例示した光ファイバ１１、発光部材１６、モニタPD１７、受光部１８などの形状は、これに限定するものではなく、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、発光部材から照射した光を光ファイバで導いて光信号として出力する光出力装置への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る光出力装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る光出力装置を示す断面図である。
【図３】本発明に係る光出力装置の作用を説明する説明図である。
【図４】本発明に係る光出力装置のパワー反射率と入射角との関係を説明するグラフである。
【図５】本発明に係る光出力装置の側端面の許容角度決める例を説明するグラフである。
【図６】本発明に係る光出力装置を用いた光送信回路を示すブロック図である。
【図７】従来の光出力装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  光出力装置
１１  光ファイバ
１２  本体軸線
１３  平端面
１４  光ファイバの周面
１５  光
１５Ａ  発光軸線
１６  発光部材
１８  受光部
２２  稜線
２４  側端面
θ１  軸線に対する所定の角度
θ２  発光軸線に対する所定の角度
【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７】
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