(57)【要約】【課題】駆動電流を遮断することなく、応答特性のよい光源装置を提供すること。【解決手段】出射光が光導波路の受光部に導入されるように設けられた光源と、光源と受光部との間の光路中に設けられ光軸近傍の光を遮光する遮光部材とを備える光源装置。【選択図】  図１
2004348073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射光が光導波路の受光部に導入されるように設けられた光源と、光源と受光部間の光路中に設けられ光軸近傍の光を遮光する遮光部材とを備える光源装置。
【請求項２】
光源は、第１電流で駆動されるとき光軸から半径方向に所定距離だけ離れた位置に光強度分布のピークを有し、第１電流より小さい第２電流で駆動されるとき、光軸上に光強度分布のピークを有する光を出射する請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
光源が、マルチモードで発振する面発光レーザからなる請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
遮光部材は、光源と受光部の間の光軸に同軸に設置されてなる請求項１記載の光源装置。
【請求項５】
遮光部材は、光導波路の受光部の中心に設置されてなる請求項１記載の光源装置。
【請求項６】
遮光部材が無いときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーをそれぞれＩｔおよびＩｂとし、遮光部材が有るときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーの減少分をそれぞれ△ｔおよび△ｂとするとき、Ｉｂ／Ｉｔ＜△ｂ／△ｔとなるように遮光部材が遮光を行う請求項１記載の光源装置。
【請求項７】
遮光部材が円形である請求項１記載の光源装置。
【請求項８】
光源の出射光が光導波路の受光部に導入されるように光源と光導波路とを結合し、光源と受光部間の光路中に、光軸近傍の光を遮光する遮光部材を設置することを特徴とする、光源と光導波路との結合方法。
【請求項９】
光源は、第１電流で駆動されるとき光軸から半径方向に所定距離だけ離れた位置に光強度分布のピークを有し、第１電流より小さい第２電流で駆動されるとき、光軸上に光強度分布のピークを有する光を出射する請求項７記載の結合方法。
【請求項１０】
光源が、マルチモードで発振する面発光レーザからなる請求項７記載の結合方法。
【請求項１１】
遮光部材は、光源と受光部間の光軸に同軸に設置されてなる請求項７記載の結合方法。
【請求項１２】
遮光部材は、光導波路の受光部の中心に設置されてなる請求項７記載の結合方法。
【請求項１３】
遮光部材が無いときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーをそれぞれＩｔおよびＩｂとし、遮光部材が有るときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーの減少分をそれぞれ△ｔおよび△ｂとするとき、Ｉｂ／Ｉｔ＜△ｂ／△ｔとなるように遮光部材が遮光を行う請求項７記載の結合方法。
【請求項１４】
遮光部材が円形である請求項７記載の結合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置および光源と光導波路との結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信分野において低消費電力、長寿命、多アレイ化が容易などの利点から、通信システムや光バス用の光源として面発光レーザが広く利用されるようになってきている。その中でも、光結合効率等を決定する面発光レーザとマルチモード光導波路を光結合する装置や方法は非常に重要な役割を果たすようになっている。
従来の面発光レーザとマルチモード光導波路の結合方法としては、図５に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図５に示すように、従来の光結合方法では、光源である面発光レーザ１０１と、面発光レーザ１０１から放射された光を収束するレンズ１０２と、マルチモード光導波路１０３を設け、面発光レーザ１０１から放射された光を、レンズ１０２により収束し、マルチモード光導波路１０３を伝播させて他の光学素子に導くようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６６０５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の光結合方法においては、面発光レーザに供給する駆動電流をオフにすると、再度電流を供給して面発光レーザを正常に発振させるまでに遅延が発生する。従って、高速応答が必要な場合には、面発光レーザに供給する駆動電流をオフすることができず、信号の変調度を十分に確保することが困難になるという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、出射光が光導波路の受光部に導入されるように設けられた光源と、光源と受光部との間の光路中に設けられ光軸近傍の光を遮光する遮光部材とを備える光源装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の光源装置は、出射光が光導波路の受光部に導入されるように設けられた光源と、光源と受光部との間の光路中に設けられ光軸近傍の光を遮光する遮光部材とを備えることを特徴とする。
光源には、第１電流で駆動されるとき光軸から半径方向に所定距離だけ離れた一部光強度分布のピークを有し、第１電流より小さい第２電流で駆動されるとき、光軸上に光強度分布のピークを有する光を出射するものを用いることが好ましい。
【０００７】
従って、光源として、マルチモードで発振する面発光レーザを好適に用いることができる。
遮光部材は、光源と受光部間の光軸に同軸に設置されてもよいし、光導波路の受光部の中心に設置されてもよい。
【０００８】
遮光部材が無いときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーをそれぞれＩｔおよびＩｂとし、遮光部材が有るときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーの減少分をそれぞれ△ｔおよび△ｂとするとき、Ｉｂ／Ｉｔ＜△ｂ／△ｔとなるように遮光部材が遮光を行うことが好ましい。
遮光部材には、円形、楕円形、または多角形の板状部材を用いることができる。
【０００９】
また、この発明は別の観点から、光源の出射光が光導波路の受光部に導入されるように光源と光導波路とを結合し、光源と受光部との間の光路中に、光軸近傍の光を遮光する遮光部材を設置することを特徴とする、光源を光導波路との結合方法を提供するものである。
この発明の方法において、光源は、第１電流で駆動されるとき光軸から半径方向に所定距離だけ離れた一部光強度分布のピークを有し、第１電流より小さい第２電流で駆動されるとき、光軸上に光強度分布のピークを有する光を出射してもよい。
【００１０】
光源は、マルチモードで発振する面発光レーザであってもよい。
遮光部材は光源と受光部間の光軸に同軸に設置されてなってもよい。
【００１１】
遮光部材は光導波路の受光部の中心に設置されてもよい。
遮光部材が無いときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーをそれぞれＩｔおよびＩｂとし、遮光部材が有るときに第１および第２電流で駆動される光源から受光部に入射する光パワーの減少分をそれぞれ△ｔおよび△ｂとするとき、Ｉｂ／Ｉｔ＜△ｂ／△ｔとなるように遮光部材の形状や位置を決定することが好ましい。
【００１２】
〔実施例〕
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１に示すように、光源装置は、光源１と、光源１から放射された光の一部を遮光する遮光部材２から構成される。この光源装置には、光源１の発光部１ａから放射された光Ｌを他のデバイスに導く光導波路３と、光源１と光導波路３とを支持する支持体４が付設される。
【００１３】
光導波路３は、円形断面を有して光を伝搬するコア３ａと、コア３ａを被覆するクラッド３ｂから構成され、コア３ａの円形端面は光導波路３の受光部３ｃを構成する。遮光部材２は円盤状で光Ｌの光軸上、つまり受光部３ｃの中心に固着されている。
【００１４】
この実施例では光源１としてマルチモード面発光レーザを用いており、以下、光源１をマルチモード面発光レーザ１と称する。
まず、マルチモード面発光レーザ１の光強度分布のパターンについて説明する。マルチモード面発光レーザ１は、発光可能な最低電流を若干超えた程度の低電流で駆動した場合と、定格電流で駆動した場合で、その光強度分布のパターンが異なる。
【００１５】
低電流駆動時は、マルチモード面発光レーザ１のキャビティに存在可能な各モードに平均的にパワーが配分される。従って、その光強度分布のパターンは、ガウス分布に近いパターンとなる。一方、駆動電流を増加して行くと、支配的な高次モードにパワーが配分されるようになり、光強度分布のパターンは変化して、ガウス分布からはずれる。その際の光強度分布のパターンは、マルチモード面発光レーザ１のキャビティ構造に依存するが、現在実用化されているマルチモード面発光レーザ１は、リング状のパターンとなる。
【００１６】
低電流及び定格電流で駆動されるマルチモード面発光レーザ１の受光部３ｃにおける光強度分布のパターンの断面図を図２に、マルチモード面発光レーザ１から放射された光を遮光部材２により遮光した際の受光部３ｃにおける光強度分布のパターンを図３に示す。  図２と図３において、（ａ）は定格電流駆動時のパターンであり、（ｂ）は低電流駆動時のパターンである。
【００１７】
この実施例では、信号の変調度を向上させるために、図２の（ａ）と（ｂ）に示すような光強度分布のパターン特性を有するマルチモード面発光レーザ１について、遮光部材２を用いて、その放射パターンの中心部を遮光する。つまり、図３の領域Ｄの光強度を零にする。
【００１８】
遮光部材２は、光軸調整が必要ないように、あらかじめマルチモード面発光レーザ１または光導波路３と一体に構成されていることが好ましい。この実施例では遮光部材２は円盤状とし、遮光部材２はその大きさと位置が、
（Ｉｂ／Ｉｔ）＜（Δｂ／Δｔ）・・・（１）
を満たすように設定されている。
【００１９】
ここで、遮光部材２が無い場合に、マルチモード面発光レーザ１が低電流で駆動されるときの、光導波路３に入射する光パワーをＩｂ、定格電流で駆動されるときの、光導波路３に入射する光パワーをＩｔとし、また、遮光部材２が有る場合に、マルチモード面発光レーザ１が低電流で駆動され遮光部材２により遮光されて減少する光パワーの減少分をΔｂ、マルチモード面発光レーザ１が定格電流で駆動されている場合に遮光部材２により遮光されて減少する光パワーの減少分をΔｔとしている。このように遮光部材２を設定することにより、光導波路３を伝播する信号の変調度を向上させる。さらには、信号の立ち上がり時間、及び立下り時間も短縮することができる。
【００２０】
図４の（ａ）と（ｂ）を用いて、遮光部材２により変調度が向上する原理について説明する。図４の（ａ）は遮光部材２がない場合、図４の（ｂ）は遮光部材２がある場合の信号振幅の変化を示している。それぞれ横軸は時間、縦軸は信号振幅を表している。
一般的に変調度は
（（定格電流駆動時の信号振幅）−（低電流駆動時の振幅））／（定格電流駆動時の信号振幅）
で定義される。
遮光部材２がない場合の変調度をｍ１、遮光部材２がある場合の変調度をｍ２、低電流駆動時及び定格電流駆動時において遮光部材２により低下する信号振幅量の減少分をそれぞれΔｂ、Δｔとすると、変調度ｍ１、ｍ２はそれぞれ、
ｍ１＝（Ｉｔ−Ｉｂ）／Ｉｔ
ｍ２＝（（Ｉｔ−Δｔ）−（Ｉｂ−Δｂ））／（Ｉｔ−Δｔ）
で表される。
【００２１】
遮光部材２により、変調度を向上させるためにはｍ１＜ｍ２を満たす必要があるので
（（Ｉｔ−Ｉｂ）／Ｉｔ）＜（（（Ｉｔ−Δｔ）−（Ｉｂ−Δｂ））／（Ｉｔ−Δｔ））
となり、これから、式（１）、つまり、
（Ｉｂ／Ｉｔ）＜（Δｂ／Δｔ）
が得られる。従って、この関係を満たすように遮光部材２の形状と位置を設定することによって、光導波路３を伝播する信号の変調度を向上させることが可能となる。
【００２２】
また、遮光部材２を配置することにより、駆動電流−光出力特性の傾きが大きくなるので、図４の（ｂ）に示すように立ち上がり時間、及び立ち下がり時間も短縮することができる。この実施例では、遮光部材２の形状を円盤状としたが、これに限定されるものではなく、マルチモード面発光レーザ１の特性に応じて式（１）に示す条件を満たすような形状のものを用いればよい。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、遮光部材が光源の光強度分布が低電流駆動時に比較的高く、定格電流駆動時には比較的低い部分を遮光するので、信号の変調度を向上させることができるとともに、立ち上がり時間、及び立ち下がり時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す構成説明図である。
【図２】この発明に係る光源の光強度分布を示すグラフ図である。
【図３】この発明に係る光源の光強度分布を示すグラフ図である。
【図４】この発明に係る遮光部材の有無と信号振幅の関係を示す説明図である。
【図５】従来の光結合方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  面発光レーザ
１ａ  受光部
２  遮光部材
３  光導波路
３ａ  コア
３ｂ  クラッド
３ｃ  受光部
４  支持体
Ｌ  光
【図１】
2004348073.tif 000003
【図２】
2004348073.tif 000004
【図３】
2004348073.tif 000005
【図４】
2004348073.tif 000006
【図５】
2004348073.tif 000007