(57)【要約】【課題】光の伝送効率を更に向上することのできる技術を提供する。【解決手段】コア部２３を、Ｚ軸方向の長さ（幅）が大きい方の拡幅部２０’と、幅が小さい方の基部２１とで構成した。また、前記基部２１の入射面を含む平面による光束の切断面の前記Ｚ軸方向における長さＺが、前記基部２１の入射面の前記Ｚ軸方向における長さａ以下となるように、レンズ１３から出射された光束を、前記基部２１の入射面Ｓに導くように構成した。【選択図】図５
2011090200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された光を集光するレンズ部と、
所定の光屈折率を有するコア部と該コア部に比して光屈折率の低いクラッド部とを有してなり、前記コア部と該コア部の所定の部位を密着状態で覆う前記クラッド部との境界面を用いて、前記レンズ部から前記コア部に入射された光束を伝送する内部導波路と
を備え、
前記コア部は、
前記レンズ部から出射される光束の光軸に直交する所定の方向に所定の幅を有し、光束を伝送するための基部と、
前記コア部の入射面として機能する入射面を有するとともに、この入射面が前記所定の方向において前記基部の前記幅より大きな幅を有し、前記基部の入射面を含む平面による光束の切断面の前記所定の方向における幅が、前記基部の入射面の前記所定の方向における幅以下となるように、前記レンズ部から出射された光束を前記基部の入射面に導く拡幅部と
が結合してなる光モジュール。
【請求項２】
前記レンズ部は、前記拡幅部の入射面に密接して配置されている請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記レンズ部に光束を出力する発光素子を更に備え、
前記発光素子から出力される光束の半値全角をθ、前記発光素子の発光位置から前記拡幅部の入射面までの前記光軸方向における距離をＸとしたとき、前記レンズ部の前記所定の方向における長さ及び前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅は、２Ｘ・ｔａｎ（θ／２）より大きい請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記拡幅部の前記所定の方向における幅は、当該拡幅部の入射面側から前記基部との結合面側に向かって小さくなる請求項１乃至３の何れか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記クラッド部の光屈折率をｎ０，前記コア部の光屈折率をｎ１，前記基部の前記幅をａ，前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅をｂ，前記拡幅部の入射面から該拡幅部と前記基部との結合面までの光軸方向における長さをＬとするとき、像側ＮＡは、下記式（Ｔ−１）を満たす請求項１乃至４の何れか一項に記載の光モジュール。
【数１１】
2011090200.tif 000016
【請求項６】
前記クラッド部の光屈折率をｎ０，前記コア部の光屈折率をｎ１，前記基部の前記幅をａ，前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅をｂ，前記拡幅部の入射面から該拡幅部と前記基部との結合面までの光軸方向における長さをＬとするとき、像側ＮＡは、下記式（Ｔ−２）を満たす請求項１乃至４の何れか一項に記載の光モジュール。
【数１２】
2011090200.tif 000017
【請求項７】
前記像側ＮＡは、更に下記式（Ｔ−３）を満たす請求項５又は６に記載の光モジュール。
【数１３】
2011090200.tif 000018
【請求項８】
前記レンズ部に光束を出力する発光素子を更に備え、
前記レンズ部の光軸は、前記発光素子から出力される光束の光軸と一致する請求項１乃至７の何れか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信あるいは受信する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号を送信あるいは受信する光モジュールとして、所定の光屈折率を有するコア部と、該コア部より光屈折率に小さいクラッド部とを接合してなる光モジュールが知られており、下記特許文献１には、この種の光モジュールに関し、コア層の光入射側端部の厚みを、前記コア層の光出射側端部の厚みよりも大きくすると共に、光入射側から光出射側にかけて漸次小さくする技術が提案されている（［００７０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６２２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の光モジュールには、光の伝送効率を更に向上する余地があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、光の伝送効率を更に向上することのできる技術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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、導入された光を集光するレンズ部と、所定の光屈折率を有するコア部と該コア部に比して光屈折率の低いクラッド部とを有してなり、前記コア部と該コア部の所定の部位を密着状態で覆う前記クラッド部との境界面を用いて、前記レンズ部から前記コア部に入射された光束を伝送する内部導波路とを備え、前記コア部は、前記レンズ部から出射される光束の光軸に直交する所定の方向に所定の幅を有し、光束を伝送するための基部と、前記コア部の入射面として機能する入射面を有するとともに、この入射面が前記所定の方向において前記基部の前記幅より大きな幅を有し、前記基部の入射面を含む平面による光束の切断面の前記所定の方向における幅が、前記基部の入射面の前記所定の方向における幅以下となるように、前記レンズ部から出射された光束を前記基部の入射面に導く拡幅部とが結合してなる光モジュールである。
【０００７】
この発明によれば、前記コア部の入射面として機能する入射面を有し、該入射面を含む所定部位が前記所定の方向において前記基部の前記幅より大きな長さを有する拡幅部を備えたので、前記拡幅部の入射面を含む所定部位が前記基部の前記幅と同一の長さに設定されている構成に比して、前記レンズ部で集光された光束をより多く内部導波路に導入することができる。
【０００８】
また、前記拡幅部を、前記基部の入射面を含む平面による光束の切断面の前記所定の方向における長さが、前記基部の入射面の前記所定の方向における長さ以下となるように、前記レンズ部から出射された光束を前記基部の入射面に導くように構成したので、レンズ部で集光されてコア部の入射面に入射した光が、基部の入射面外に出る状況が低減される。
【０００９】
その結果、前記基部の入射面を含む平面による光束の切断面の前記所定の方向における長さが、前記基部の入射面の前記所定の方向における長さより大きくなる場合に比して、前記拡幅部を透過した光を前記基部に導く効率を向上することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記レンズ部は、前記拡幅部の入射面に密接して配置されているものである。
【００１１】
この発明によれば、前記レンズ部を、前記拡幅部の入射面に密接して配置したので、前記拡幅部の入射面に直交する方向における省スペースを図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光モジュールにおいて、前記レンズ部に光束を出力する発光素子を更に備え、前記発光素子から出力される光束の半値全角をθ、前記発光素子の発光位置から前記拡幅部の入射面までの前記光軸方向における距離をＸとしたとき、前記レンズ部の前記所定の方向における長さ及び前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅は、２Ｘ・ｔａｎ（θ／２）より大きいものである。
【００１３】
この発明によれば、前記発光素子から出力される光束を、殆ど損失することなく前記内部導波路に導入することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の光モジュールにおいて、前記拡幅部の前記所定の方向における幅は、当該拡幅部の入射面側から前記基部との結合面側に向かって小さくなるものである。
【００１５】
この発明によれば、前記拡幅部の前記所定の方向における長さを当該拡幅部の入射面側から前記基部との結合面側に向かって小さくなるようにしたので、この部位により前記基部の入射面に向かって反射される光が生じる分だけ、このような構成を採用しない場合に比して前記基部に入射する光の量を増大することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の光モジュールにおいて、前記クラッド部の光屈折率をｎ０，前記コア部の光屈折率をｎ１，前記基部の前記幅をａ，前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅をｂ，前記拡幅部の入射面から該拡幅部と前記基部との結合面までの光軸方向における長さをＬとするとき、像側ＮＡは、下記式（Ｔ−１）を満たすものである。
【００１７】
【数１１】
2011090200.tif 000003
【００１８】
この発明によれば、拡幅部に導入された光を前記基部に導く効率を向上することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の光モジュールにおいて、前記クラッド部の光屈折率をｎ０，前記コア部の光屈折率をｎ１，前記基部の前記幅をａ，前記拡幅部の入射面の前記所定の方向における幅をｂ，前記拡幅部の入射面から該拡幅部と前記基部との結合面までの光軸方向における長さをＬとするとき、像側ＮＡは、下記式（Ｔ−２）を満たすものである。
【００２０】
【数１２】
2011090200.tif 000004
【００２１】
この発明によれば、拡幅部に導入された光を前記基部に導く効率を向上することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の光モジュールにおいて、前記像側ＮＡは、更に下記式（Ｔ−３）を満たすものである。
【００２３】
【数１３】
2011090200.tif 000005
【００２４】
この発明によれば、拡幅部に導入された光を前記基部に導く効率を向上することができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の光モジュールにおいて、前記レンズ部に光束を出力する発光素子を更に備え、前記レンズ部の光軸は、前記発光素子から出力される光束の光軸と一致するものである。
【００２６】
この発明によれば、発光素子から出力される光束を内部導波路に導く効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、前記レンズ部で集光された光束をより多く内部導波路に導入することができるとともに、前記拡幅部を透過した光を前記基部に導く効率を向上することができるため、光の伝送効率を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る光モジュールの第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】発光側マウント基板の発光部周辺の構造を示す拡大断面図である。
【図３】発光側マウント基板の発光部周辺の構造を示す拡大平面図である。
【図４】内部導波路の斜視図である。
【図５】図３と光学的に等価な構成を示す図である。
【図６】図４と光学的に等価な構成を示す図である。
【図７】従来の問題点を説明するための図である。
【図８】基部の入射面を説明するための図である。
【図９】ＸＺ平面に平行な成分に着目した場合の像側ＮＡの算出方法を説明するための図である。
【図１０】ＸＹ平面に平行な成分に着目の像側ＮＡの算出方法を説明するための図である。
【図１１】第１の実施形態における効果を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る光モジュールの変形形態を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る光モジュールの変形形態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る光モジュールの変形形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に係る光モジュールの実施形態について説明する。図１は、本発明に係る光モジュールの第１の実施形態を示す概略図である。
【００３０】
図１に示すように、光モジュール１００は、発光側マウント基板１と、受光側マウント基板２と、これらのマウント基板１，２を光学的に結合可能に連結する外部導波路基板３とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、図１の紙面の左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向、紙面に直交する方向をＺ軸方向といい、図１の左側を前方、右側を後方というものとする。
【００３１】
発光側マウント基板１は、板状の部材であり、ＸＺ平面に平行に配設されている。発光側マウント基板１は、当該光モジュール１００の実装時における熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために剛性が要求されること、及び、発光部４の高精度な配置や使用中の位置変動の抑制の点を考慮してシリコンで構成されている。
【００３２】
発光側マウント基板１の上面６適所には、電気信号を光信号に変換して出力する発光部４と、この発光部４に前記電気信号を送信するためのＩＣ回路が構成されたＩＣ基板５とが配設されている。発光部４は、半導体レーザである面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））やＬＥＤ等の発光素子１２（図２，図３参照）及びレンズ１３（図２，図３参照）を有している。ＩＣ基板５は、前記発光素子１２を駆動させるドライバＩＣであり、発光部４の近傍に配設されている。図示しないが、発光部４及びＩＣ基板５は、金バンプで発光側マウント基板１の上面６に形成された配線パターンによって電気的に接続されている。
【００３３】
発光側マウント基板１には、発光部４の直下位置から外部導波路基板３に向かって前記発光側マウント基板１の後端面７まで延びる図略の導波路形成用溝が形成されており、この導波路形成用溝内に、発光部４と光学的に結合する（発光部４から出力される光が導入される）内部導波路８が配設されている。
【００３４】
受光側マウント基板２は、発光側マウント基板１と同様、例えばシリコンで構成された板状の部材であり、ＸＺ平面に平行に配設されている。受光側マウント基板２の上面９には、光信号を電気信号に変換する受光部１０と、この受光部１０から前記電気信号を受信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板１１とが実装されている。前記受光部１０としては、ＰＤ（フォトダイオード）が採用されており、ＩＣ基板１１は、電流・電圧の変換を行うＴＩＡ（Trans-impedance Amplifier）などの素子である。
【００３５】
受光側マウント基板２には、外部導波路基板３から前記受光部４の直下位置まで延びる図略の導波路形成用溝が形成されており、この導波路形成用溝内に、受光部１０と光学的に結合する（外部導波路基板３から導入された光を取り込む）内部導波路２２が配設されている。
【００３６】
外部導波路基板３は、長尺形状を有するフレキシブルなフィルム体であり、発光側マウント基板１の内部導波路８と受光側マウント基板２の内部導波路２２とのそれぞれに光学的に結合可能な外部導波路を備えている。
【００３７】
このような構成を有する光モジュール１００は、発光側マウント基板１に設置された発光部４から出力される光を内部導波路８、外部導波路基板３の外部導波路、及び、受光側マウント基板２の内部導波路２２を介して該受光側マウント基板２に設置された受光部１０に導く。
【００３８】
図２は、発光側マウント基板１の発光部４周辺の構造を示す拡大断面図、図３は、発光側マウント基板１の発光部４周辺の構造を示す拡大平面図、図４は、内部導波路８の斜視図である。なお、図面の視認性のため、図２の断面図についてはハッチングの記載を省略している。
【００３９】
図２，図３に示すように、発光部４は、下方に向けて光束を出力する前述の発光素子１２に加え、該発光素子１２から出力される光を集光するレンズ１３を有しており、該レンズ１３は、前記発光素子１２から出力された光を集光して内部導波路８に導く。ここで、レンズ１３の光軸が前記発光素子１２から出力される光束の光軸上に位置するようにレンズ１３と発光素子１２との位置関係が設定されている。これにより、発光素子１２から出力される光をレンズ１３に透過させる効率を向上することができる。
【００４０】
レンズ１３は、本実施形態では凸レンズであり、前記発光素子１２から出力される光の半値全角をγ、前記発光素子１２の発光位置と前記内部導波路８の入射面までの光軸方向における距離をＸとしたとき、前記レンズ１３の径は、２Ｘ・ｔａｎ（γ／２）よりも大きく設定されている。これにより、前記発光素子１２から出力される光を殆ど損失することなくレンズ１３に透過させることができる。
【００４１】
図２〜図４に示すように、内部導波路８は、予め定められた屈折率を有するクラッド部１４と、該クラッド部１４に比して光の屈折率が高いコア部２３とを備えて構成されている。
【００４２】
クラッド部１４は、ＸＺ平面に平行な平板部１５と、該平板部１５の上面の前方端面に沿って設けられ、ＸＹ平面による断面が三角形となる三角柱状部１６とを有する。前記三角柱状部１６には、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して４５°傾斜する傾斜面１６ａがレンズ１３の下方に位置する態様で設けられている。そして、該傾斜面１６ａ上には、ミラー部１９が配設されている。ミラー部１９は、発光部４（レンズ１３）からＹ軸方向に出射される光の光軸をコア部２３に向けてＸ軸方向に９０°屈曲させるための光学素子である。
【００４３】
また、クラッド部１４は、第１，第２ブロック体部１７，１８を有する。該第１，第２ブロック体部１７，１８は、前記平板部１５の上面のうちＺ軸方向の中央部分に設置されたＸ軸方向に長尺のコア部２３を、該コア部２３に対してＺ軸方向の両側で挟み込む態様で前記平板部１５の上面に設けられている。
【００４４】
コア部２３は、ＸＺ平面による断面がＴ字形状を有し、Ｚ軸方向の長さ（以下、幅という）が異なる２つの部位を有する。すなわち、コア部２３は、前記幅が大きい方の拡幅部２０（幅ｗ１）と、幅が小さい方の基部２１（幅ｗ２（＜ｗ１））とを有して成る。拡幅部２０の幅ｗ１は、前記レンズ１３の直径と同等の長さを有する。
【００４５】
拡幅部２０は、ＸＺ平面による断面が矩形状であってＸＹ平面による断面が台形状を有する部位であり、上面がレンズ１３を透過した光の入射面とされている。前記レンズ１３は、前記拡幅部２０の入射面に直交する方向における省スペースを図るべく、前記拡幅部２０の入射面と密接する態様でレンズ１３の直下位置に配置されている。
【００４６】
また、拡幅部２０の側面のうち前方側に位置する側面（前側面）は、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれに対して４５°傾斜する傾斜面とされており、この側面がミラー部１９の反射面に密着している。
【００４７】
拡幅部２０の外部導波路基板３側（後方側）の側面（後側面）は、Ｙ軸に平行な面であり、この後側面のうちＺ軸方向における中央部分に前記基部２１が結合している。該基部２１は、発光側マウント基板１の後端面までＸ軸に平行に延びている。
【００４８】
このような構成を有するコア部２３（拡幅部２０及び基部２１）の下面は、クラッド部１４の平板部１５に密着状態で覆われており、また、コア部２３（拡幅部２０及び基部２１）のＺ軸方向における側面は、クラッド部１４の第１，第２ブロック体部１７，１８に密着状態で覆われており、拡幅部２０（拡幅部２０）の前側面は、ミラー部１９の反射面に密着し、コア部２３（拡幅部２０及び基部２１）の下面は外部に露出している。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、発光部４（光学素子１２及びレンズ１３）を発光側マウント基板１の上面６に設置したので、レンズ１３を透過した光束をＸ軸方向に屈曲させるためミラー部１９や前記三角柱状部１６等を設け、それに伴い、拡幅部２０の前端側の形状を前述のような形状に構成しているが、以下、説明の簡単化のため、本実施形態に係る内部導波路８の機能等につき、前記構成と光学的に等価な図５，図６に示す構成で説明することとする。
【００５０】
図５，図６に示す構成は、発光部４（光学素子１２及びレンズ１３）を発光側マウント基板１の上面６に設置するのではなく、内部導波路８の前端面８ａ側に設置するとともに、前記三角柱状部１６やレンズ１３を省き、前記平面部１５の前側面と面一の側面を有する直方体状の拡幅部２０’を設けたものである。また、図５，図６に示す構成においては、コア部２３（拡幅部２０’及び基部２１）の下面が、クラッド部１４の平板部１５により密着状態で覆われており、また、コア部２３（拡幅部２０’及び基部２１）の側面が、クラッド部１４の第１，第２ブロック体部１７’，１８’により密着状態で覆われている。
【００５１】
ところで、従来では、図７に示すように、内部導波路８の入射面から出射面に亘って、前記基部２１と同一の幅ｗ２を有するコア部２３’を設けていた。しかしながら、この構成では、スペースの制約上、発光部４と内部導波路８との間隔を小さくしなければならない事情から、レンズ１３を内部導波路８の入射面Ｔに近づけた場合に、次のような不具合が発生する。
【００５２】
すなわち、レンズ１３を内部導波路８の入射面Ｔに近づけると、コア部２３’の入射面Ｔを含む平面による光束の切断面のうちＺ軸方向における長さＡ（幅）が、コア部２３’の入射面ＳのＺ軸方向における長さｗ２（幅）に比して大きくなり、図７に示すように、レンズ１３を透過した光束のうちコア部２３’の入射面Ｓに入射しない光が多くなる。すなわち、レンズ１３とコア部２３’との間の光結合効率が低下する。
【００５３】
この問題に対し、本実施形態では、前記レンズ１３の直径と同等の長さを有する前記拡幅部２０’を設けることにより、図７に示す構成に比して、レンズ１３を透過した光がコア部２３の入射面に導入される効率を向上させるようにしている。
【００５４】
さらに、本実施形態では、図５に示すように、前記基部２１の入射面Ｓ（拡幅部２０’との結合面；図８参照）を含む平面による光束の切断面のうち前記Ｚ軸方向における長さＺが、前記基部２１の入射面Ｓのうち前記Ｚ軸方向における長さａ以下となるように、前記レンズ１３から出射された光束を前記基部２１の入射面Ｓに導くことにより、拡幅部２０’を透過した光が基部２１内に導入される効率を向上させるようにしている。以下、この点について詳細に説明する。
【００５５】
今、図９に示すように、クラッド部１４の光屈折率をｎ０，コア部２３の光屈折率をｎ１、拡幅部２０’及び基部２１のＺ軸方向における長さをｂ，ａ、拡幅部２０’のＸ軸方向における長さをＬと表し、拡幅部２０’及び基部２１のサイズと基部２１内に入射する光との関連性を、ＸＺ平面に平行な成分とＸＹ平面に平行な成分とに分けて考える。まず、ＸＺ平面に平行な成分に着目する。
【００５６】
拡幅部２０’に入射した光線が基部２１に入射する効率を向上させるためには、拡幅部２０’の入射面側の頂点を通る光線がコア部２３内に入射すればよい。今、拡幅部２０’の入射面側の頂点として図９に示す頂点Ｔ１に着目したとき、この頂点Ｔ１を通る光線が拡幅部２０’と基部２１との交差点Ｐ１と交差点Ｐ２との間に入射すると、頂点Ｔ１を通る光線がコア部２３内に入射することが判る。
【００５７】
すなわち、前記交差点Ｐ１を通る光線Ｅ１とＺ軸との交差角度をθｍｉｎ、前記交差点Ｐ２を通る光線Ｅ２とＺ軸との交差角度をθｍａｘとすると、基部２１とクラッド部１４（ここでは第１ブロック体部１７）との境界面Ｔ２への入射角θが、前記交差角度θｍｉｎと前記交差角度θｍａｘとの間の値になればよい。
【００５８】
θｍｉｎ＜θ＜θｍａｘ
なお、以下の説明においては、前記交差角度θｍｉｎを最小入射角θｍｉｎといい、前記交差角度θｍａｘを最大入射角θｍａｘというものとする。
【００５９】
一方、頂点Ｔ１から交差点Ｔ２までの距離Ｘ１は、
【００６０】
【数１】
2011090200.tif 000006
【００６１】
と表すことができるから、前記最小入射角θｍｉｎは、
【００６２】
【数２】
2011090200.tif 000007
【００６３】
と表すことができる。
【００６４】
また、頂点Ｔ１から交差点Ｔ３までの距離Ｘ２は、
【００６５】
【数３】
2011090200.tif 000008
【００６６】
と表すことができるから、前記最大入射角θｍａｘは、
【００６７】
【数４】
2011090200.tif 000009
【００６８】
と表すことができる。
【００６９】
したがって、頂点Ｔ１を通る光線がコア部２３内に入射するためには、基部２１とクラッド部１４との前記境界面Ｔ２への入射角θが、下記式（Ｍ−５）を満たす必要があることが判る。
【００７０】
【数５】
2011090200.tif 000010
【００７１】
このとき、像側ＮＡは、
像側ＮＡ＝ｎ１×（１−ｓｉｎ２θ）１／２
で表されるため、この式と前記式（Ｍ−５）とから前記像側ＮＡは下記式（Ｍ−６）で表される。前記像側ＮＡ（Numerical aperture）とは、レンズ１３の開口数（レンズ１３の分解能を求めるための指数）である。
【００７２】
【数６】
2011090200.tif 000011
【００７３】
ここまでは、拡幅部２０’に入射した光線が基部２１に入射する効率を向上させるための条件について検討したが、基部２１の入射面内に入射した光が外部導波路基板３の外部導波路に導かれる効率を向上させるためには、基部２１内に入射した光が、前記基部２１とクラッド部１４との前記境界面Ｔ２からクラッド部１４に突き抜けることなく、該境界面Ｔ２で全反射するように構成する必要がある。
【００７４】
前記基部２１とクラッド部１４との境界面Ｔ２への入射光を前記境界面Ｔ２で全反射させるためには、前記入射光の前記境界面Ｔ２に対する入射角が前記臨界角θＣ以上になる必要がある。この臨界角θＣは、クラッド部１４とコア部２３の屈折率ｎ０，ｎ１を用いると、
θＣ＝ｓｉｎ−１（ｎ０／ｎ１）
と表される。
【００７５】
したがって、この場合、前記境界面Ｔ２への入射角θが、下記式（Ｍ−７）を満たす必要があることが判る。
【００７６】
【数７】
2011090200.tif 000012
【００７７】
このとき、像側ＮＡは、下記式（Ｍ−８）となる。
【００７８】
【数８】
2011090200.tif 000013
【００７９】
このように、基部２１の入射面内に入射した光を前記基部２１とクラッド部１４との境界面Ｔ２への入射光を前記境界面Ｔ２で全反射させるためには、基部２１の入射面内に入射した光の前記境界面Ｔ２に対する入射角と前記臨界角θＣとの関係を考慮する必要がある。
【００８０】
すなわち、前記最小入射角θｍｉｎが前記臨界角θＣ以上であれば、基部２１の入射面内に入射した光の前記境界面Ｔ２に対する入射角は、コア部２３とクラッド部１４との光屈折率に関係なく前記臨界角θＣ以上となるから、前記最小入射角θｍｉｎが前記臨界角θＣ以上の場合には、像側ＮＡは、前記式（Ｍ−５）で表される値となる。
【００８１】
逆に、前記最小入射角θｍｉｎが前記臨界角θＣ未満であれば、基部２１の入射面内に入射した光のうち一部の光は、前記境界面Ｔ２に対する入射角が前記臨界角θＣ未満となるから、前記最小入射角θｍｉｎが前記臨界角θＣより小さい場合には、像側ＮＡは、前記式（Ｍ−８）で表される値となる。
【００８２】
次に、レンズ１３を透過した光束のＸＹ平面に平行な成分に着目する。この場合、基部２１とクラッド部１４の平板部１５との境界面Ｔ３への入射角φが下記式（Ｍ−９）を満たすと、拡幅部２０’に入射した光が全て基部２１に入射し、且つ、基部２１内に入射した光が外部導波路基板３に導かれる。
【００８３】
【数９】
2011090200.tif 000014
【００８４】
このとき、像側ＮＡは、下記式（Ｍ−１０）で表される値となる。
【００８５】
【数１０】
2011090200.tif 000015
【００８６】
以上のように、本実施形態では、前記レンズ１３の直径と同等の長さを有する前記拡幅部２０’を設けたので、図７に示す構成では、該コア部２３’内に入射しない光線ＬＮが、図１１に示すように、前記拡幅部２０’によりコア部２３内に入射することとなり、図７に示す構成に比して、レンズ１３を透過した光のうちより多くの光をコア部２３の入射面に導入することができる。
【００８７】
また、前記基部２１の入射面Ｓ（拡幅部２０’との結合面；図８参照）を含む平面による光束の切断面のうち前記Ｚ軸方向における長さＺが、前記基部２１の入射面Ｓのうち前記Ｚ軸方向における長さａ以下となるように、前記レンズ１３から出射された光束を前記基部２１の入射面Ｓに導くようにしたので、拡幅部２０’を透過した光が基部２１内に導入される効率を向上させることができる。
【００８８】
本件は、前記実施形態に代えて、或いは前記実施形態に加えて、次のような変形形態も採用可能である。
【００８９】
（１）前記実施形態では、コア部２３と別体のレンズ１３を拡幅部２０（２０’）の入射面に密着する形態としたが、これに限らず、図１２に示すように、コア部２３と同一の材質で、前記レンズ部１３と同等の機能を有するレンズ部１３’（例えばフレネルレンズ）を形成し、該レンズ部１３’を前記拡幅部２０（２０’）と一体化した構成としてもよい。
【００９０】
（２）前記実施形態では、前記拡幅部２０’（２０）のＸＺ平面による断面の断面形状を矩形状としたが、これに限らず、図１３に示すように、前記断面形状を、拡幅部の入射面側から出射面側に向かって前記幅が小さくなる部位Ｐを有する形状としてもよい。第１の実施形態に係る拡幅部２０’（２０）では、図１３の点線で示すように、拡幅部２０’（２０）の後端面で反射して前記基部２１の入射面Ｓには入射されない光でも、前述のような部位Ｐを形成することで、該部位Ｐによって前記基部２１の入射面Ｓに向かって反射される光が新たに生じることとなる。したがって、前記第１の実施形態に比して、前述の部位Ｐによって前記基部２１の入射面Ｓに向かって反射される光が新たに生じる分だけ、前記基部２１に入射する光の量を増大することができる。
【００９１】
（３）前記第１の実施形態のコア部２３における拡幅部２０（２０’）は、ＸＹ平面による断面の形状と、ＸＺ平面による断面の形状とが異なる形状を有するものであったが、これに限らず、ＸＹ平面による断面の形状も、前記ＸＺ平面による断面の形状と同一の形状を有する拡幅部であってもよい。
【００９２】
（４）前記第１の実施形態では、発光素子１２から出力された光束を内部導波路８内に導入する場合に、該内部導波路８のコア部２３に前記拡幅部２０’を設ける構成について述べたが、これに限らず、図１４に示すように、外部導波路基板３が構成する外部導波路から導かれた光束を受光側マウント基板２に形成された内部導波路２２内に導入する場合に、該内部導波路２２のコア部に前記拡幅部２０’と同様の拡幅部を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１００  光モジュール
１    発光側マウント基板
２    受光側マウント基板
３    外部導波路基板
４    発光部
８    内部導波路
１２  発光素子
１３  レンズ
１４  クラッド部
２０  拡幅部
２１  基部
２３  コア部
【図１】
2011090200.tif 000019
【図２】
2011090200.tif 000020
【図３】
2011090200.tif 000021
【図４】
2011090200.tif 000022
【図５】
2011090200.tif 000023
【図６】
2011090200.tif 000024
【図７】
2011090200.tif 000025
【図８】
2011090200.tif 000026
【図９】
2011090200.tif 000027
【図１０】
2011090200.tif 000028
【図１１】
2011090200.tif 000029
【図１２】
2011090200.tif 000030
【図１３】
2011090200.tif 000031
【図１４】
2011090200.tif 000032