(57)【要約】【課題】複数の入出射部から均一性の良い出力を得ることができる透過型の導光路を用いた光伝送装置を提供する。【解決手段】この光伝送装置は、一方の端部に設けられた光信号の入出射部１３ａと、他方の端部の階段状に形成された複数の段差部にそれぞれ設けられた光信号の入出射部１３ｂ〜１３ｄとを有する導光路１１を備える。各入出射部は、光信号の進行方向を変える傾斜部（４５度面）を有しており、それぞれ光ファイバ１６ａ〜１６ｄと光学的に結合されている。ここで、導光路の段差部のピッチＬは、段差部の幅Ｗの１０倍以上とされる。また、入出射部への入射光の発散角は、１０〜２０度（半値全角）とされる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に設けられた光信号の入出射部と、他方の端部の階段状に形成された複数の段差部にそれぞれ設けられた光信号の入出射部とを有する導光路を備えた光伝送装置であって、導光路の段差部のピッチが導光路の段差部の幅の１０倍以上とされていることを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
入出射部に入射される入射光の発散角が、１０〜２０度（半値全角）であることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
入出射部が、光信号の進行方向を変える傾斜部を有することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
【請求項４】
入出射部が、光ファイバと光学的に結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記導光路が複数設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階段状に形成された複数の段差部を一端に有する導光路を備えた光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光伝送装置は、光信号を複数の出射部へ分岐する光分岐装置、および、複数の光ファイバからの光信号を複数の光ファイバへ分岐または結合できる光カプラとして用いることができるものである。ここで用いられる導光路には、一端に複数の段差部が階段状に形成され、各段差部に光信号を入射および／または出射するための入出射部が設けられる。
【０００３】
このような光伝送装置においては、ある入出射部から導光路に入射され、他の入出射部より出射される各光信号の強度は、均一であることが望まれる。これに関し、例えば、特開２００２−１３１５７３公報には、均一に光信号を分岐することができる光信号伝達装置が開示されている。この装置は、光信号を透過する直方体の透光性媒体（導光路）と、透光性媒体の第１の端面に複数の階段状の段差を設けることにより形成された光信号を入射及び出射するための複数の入出射部と、第１の端面に対向する第２の端面に配置され、複数の入出射部より入射された光信号を第１の端面の方向に反射する反射手段である反射層とを備えるものである。ここで、入出射部は、透光性媒体の上面と４５度の角度をなすように形成されている。この装置は、光信号伝達装置の入出射部の数を階段状の段差の長さに乗じた長さを、反射手段が配置されている端面から最も近い入出射部までの距離とすることにより、光信号が入射される入出射部の位置に関係なく各出射光信号の強度のばらつきを小さくすることができる、というものである。
【０００４】
ところで、この種の導光路は、光信号の伝達の態様により、反射型と透過型に分けられる。反射型の導光路は、一端で入射された光信号が導光路の他端で反射されて、戻ってきた光信号が出射されるものである。これに対して、透過型の導光路は、一端で入射された光信号が導光路内を伝達され他端で出射されるものである。
【０００５】
上記公報に記載の装置は、反射型の導光路を用いており、反射部から最も近い段差までを光信号の混合部とし、段差部のピッチと混合部の長さに関して上述のように規定することにより、出射光信号の強度のばらつきを小さくするものである。一方、透過型の導光路の場合は、段差部のピッチは、例えば光ファイバ接続用のコネクタ部の幅で決まり、それ以上の長さであればよいとされている。しかしながら、透過型の導光路において、コネクタ部の幅が小さくなった場合に、段差部のピッチに関して規定する方法が明らかにされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、複数の入出射部からの出射光信号の強度の均一性を良くすることができる透過型の導光路を用いた光伝送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、一方の端部に設けられた光信号の入出射部と、他方の端部の階段状に形成された複数の段差部にそれぞれ設けられた光信号の入出射部とを有する導光路を備えた光伝送装置であって、導光路の段差部のピッチが導光路の段差部の幅の１０倍以上とされている光伝送装置により、達成される。
【０００８】
ここで、入出射部に入射される入射光の発散角は好適には１０〜２０度（半値全角）とされる。入出射部は、光信号の進行方向を変える傾斜部を有することができる。また、この入出射部は、光ファイバと光学的に結合可能に構成される。さらに、前記導光路は複数設けることができる。
このように構成することにより、透過型の導光路における複数の入出射部から出射される信号光の強度のばらつきが小さく均一性の良い出力を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は透過型の導光路の斜視図、（ｂ）は光伝送装置の側面断面図、（ｃ）は光伝送装置の上面図である。本実施例では、図１（ａ）に示すように、光信号を伝送する導光路１１は、導光路の一端に形成された傾斜部を有する光信号の入出射部１３ａと、導光路の他端の各段差部に形成された傾斜部を有する光信号の入出射部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、導光路の一端に設けられた位置決め基準面１２とを備える。この基準面１２は、本例では、導光路１１の底面に対して垂直面を有する。また、入出射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは傾斜部として４５度面を有しており、底面に対して垂直な方向から、光信号を入射し、または出射し、または入射および出射することができる機能を有している。
図１（ａ）において、導光路の段差部のピッチをＬ、導光路の段差部の幅をＷとしたとき、本発明では、後述するように、段差部のピッチＬは段差部の幅Ｗの１０倍以上とされる。
【００１０】
本光伝送装置は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、導光路１１と、導光路の基準面１２を受け止める位置決め基準部１５を有する導光路用の固定基板１７と、固定基板上の導光路の入出射部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに対応する位置にそれぞれ光部品として光ファイバ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとを備える。固定基板１７への導光路１１の位置決めは次のようにして行われる。まず、固定基板１７上に導光路１１を載せる。その後、位置決め基準部１５に導光路の基準面１２を合わせ、両垂直面が密着するように位置決めする。また、本実施例では、光伝送媒体の幅方向の位置決めは、導光路１１を別の位置決め基準部１５’の間に挿入することにより自動的に行われる。この位置決め基準部１５’は、本実施例では位置決め基準部１５と一体的に構成されているが、別々に構成してもよい。なお、位置決めは垂直面同士で行うことに限定されず、例えば曲面を用いることもできる。光ファイバ１６ａ〜１６ｄは、導光路１１を位置決めした後に結合される。
【００１１】
図１では、導光路１１の固定基板１７への固定方法については図示を省略しているが、位置決め基準部１５、１５’を用いて位置決めした後に導光路１１は固定基板１７に固定される。固定方法は特に手段を選ばず、上下の挟み込みによる固定、接着や粘着による固定、または、ばねなどによる押し付けによる固定などを用いることができる。
【００１２】
このようにして固定基板１７に固定された導光路１１は、図１（ｂ）で矢印に示すとおり、光ファイバ１６ａから垂直方向下方に入射された光信号を、入出射部１３ａの傾斜部（４５度面）を介して水平な方向に伝搬し、対向する各入出射部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの４５度面を介して垂直方向上方に伝搬することで光ファイバ１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに結合させることができる。入出射部１３ａ〜１３ｄの４５度面では全反射により効率よく光信号の方向を変えることができるが、より広がった光を効率よく利用するために４５度面にミラーを形成しても良い。ここで、入出射部１３ａの４５度面に、水平方向に光信号を広く拡散できる光拡散手段を設けることもできる。
【００１３】
本実施例では、例えば、導光路の材料は、シクロオレフィンポリマー、商品名：ＺＥＯＮＥＸ　４８０Ｒ（日本ゼオン製）を用い、射出成形により形成される。射出成形において、例えば、成形機はＦＮ１０００（日精樹脂工業製）を用い、型締め圧力は８０ＫＮ（８０トン）、射出圧は１００ＭＰａ、射出速度は１００ｍｍ／ｓ、金型温度は８０℃、シリンダ温度は２７５℃である。導光路固定基板は、ＡＢＳ（スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体）樹脂、例えば商品名：トヨラック　５０１（東レ製）を用いる。
【００１４】
本実施例の導光路は、厚さが０．５ｍｍ、幅が１．５ｍｍから０．５ｍｍの階段状で、各入出射部には光ファイバが結合されており、３分岐の光カプラを構成している。
【００１５】
図２および図３は、それぞれ段差部のピッチＬを変化させた時の平均損失と均一性を示すグラフである。この損失は、各々の入出射部にコア径φ０．５ｍｍの光ファイバを接続した１対３のカプラの形態で算出した値である。均一性（ばらつき）は、３分岐された各々の光ファイバの光強度の最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍｉｎを用いて次式で定義する。
均一性（％）＝（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）×１００
【００１６】
図２は、入射光の発散角が２０度（ＦＷＨＭ：半値全角）の場合を示している。本図のとおり、損失は、ノード（段差部）間ピッチＬが変化してもほぼ一定であるが、均一性（ばらつき）は、ノード間ピッチＬが５ｍｍ以上になると下がることが示されている。このことから、導光路の段差部の幅Ｗは０．５ｍｍであるので、段差部のピッチＬが段差部の幅Ｗの１０倍以上であれば、ばらつきを小さくすることが可能であることがわかる。
【００１７】
図３は、入射光の発散角が１５度（ＦＷＨＭ：半値全角）の場合を示している。本図でも、損失は、ノード（段差部）間ピッチＬが変化してもほぼ一定であるが、均一性（ばらつき）は、ノード間ピッチＬが５ｍｍ以上になると下がることが示されている。このことから、導光路の段差部の幅Ｗは０．５ｍｍであるので、段差部のピッチＬが段差部の幅Ｗの１０倍以上であれば、ばらつきを下げることが可能であることがわかる。
【００１８】
図４は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）からの入射光の発散角（半値全角）を変化させた場合の平均損失と均一性を示すグラフである。図示のように、発散角が小さくなると損失を小さくすることが可能となるが、これとは逆に、均一性は悪くなる。図４には、発散角が１０度（半値全角）以上で均一性が良くなることが示されている。入射光の発散角により、損失と均一性が変化するので最適な値に設定することは可能である。図５は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）からの入射光の発散角（半値全角）を変化させた場合の最大損失を示すグラフである。本図から、発散角（半値全角）の範囲としては、１０〜２０度であることが好ましい。ここで、下限の１０度は、図４に示すとおり、均一性の良くなる発散角が１０度以上だからであり、上限の２０度は、図５に示す最大損失が１０ｄＢを上回らない値として選定される。本例では、段差部のピッチＬが１５ｍｍの場合を示したが、段差部のピッチＬが段差部の幅Ｗの１０倍以上あれば、同様に設定することができる。
【００１９】
以上は３分岐の例を示したものであるが、分岐数が増えた場合には段差部のピッチＬを長くすることで均一性を良くすることが可能であり、段差部のピッチＬが段差部の幅Ｗの１０倍以上であることに変わりはない。
また、図１（ｂ）に示す光伝送装置は、導光路の入出射部に光ファイバを光学的に結合した構成を示しているが、光ファイバに代えて半導体レーザのような発光素子および／又はフォトダイオードのような受光素子を配置することもできる。導光路の入出射部と光ファイバとの結合は、突き当て方式でもよいし、コネクタ方式でもよい。このような導光路を複数用いることで、多ビットの分岐装置を形成することが可能となる。図１（ｃ）は、２ビットの例を示す。
以上のように、階段状に入出射部をもつ透過型の導光路において、段差部のピッチと導光路の幅を上述した特定の関係に規定することにより、均一性の良い光分岐装置や光カプラ等を実現することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の入出射部から均一性の良い出力を得ることができる透過型の導光路を用いた光伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、（ａ）は透過型の導光路の斜視図、（ｂ）は光伝送装置の側面断面図、（ｃ）は光伝送装置の上面図である。
【図２】段差部のピッチを変化させた時の平均損失と均一性を示すグラフである。
【図３】段差部のピッチを変化させた時の平均損失と均一性を示す別のグラフである。
【図４】入射光の発散角を変化させた場合の平均損失と均一性を示すグラフである。
【図５】入射光の発散角を変化させた場合の最大損失を示すグラフである。
【符号の説明】
１１　導光路
１２　基準面
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ　入出射部
１５　位置決め基準部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ　光ファイバ
１７　固定基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004085871.tif 000006
【図５】
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