(57)【要約】【課題】  製造が容易で正確な光量制御ができる光信号伝送装置を提供することを課題とする。【解決手段】  光信号伝送装置１０は、回路基板２８に取付けられた面発光型半導体レーザ３０と、面発光型半導体レーザ３０から出射した出射光が入射する光ファイバ２２と、光ファイバ２２の入射端面２２Ｓで反射した反射光を受光するモニタ用の受光素子３２と、を備えている。入射端面２２Ｓの形状は、反射光が入射端面から拡散するように決められている。これにより、受光素子３２の配置位置は拡散された光が到達する領域内であればよい。従って、光ファイバ２２の入射端部２２Ｉの位置決めを行う際、光ファイバ２２の中心軸回りの回転角度位置を調整する必要がない。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号の伝送を行う光信号伝送装置であって、
回路基板に取付けられた面発光型半導体レーザと、
前記面発光型半導体レーザから出射した出射光が入射する光ファイバと、
前記光ファイバの入射端面で反射した反射光を受光するモニタ用の受光素子と、
前記受光素子の受光量に基づいて前記面発光型半導体レーザの出射光量を制御する制御手段と、
を備え、
前記反射光が前記入射端面から拡散するように前記入射端面の形状が決められたことを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項２】
前記光ファイバの材質がプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の光信号伝送装置。
【請求項３】
前記入射端面が球面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号伝送装置。
【請求項４】
前記入射端面が、反射方向が互いに異なる多数の反射面で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号伝送装置。
【請求項５】
前記入射端面が散乱面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号伝送装置。
【請求項６】
前記受光素子が、前記面発光型半導体レーザの周囲に複数配置されたことを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記載の光信号伝送装置。
【請求項７】
前記受光素子が、前記面発光型半導体レーザの周囲で同心円上の位置に複数配置されたことを特徴とする請求項６に記載の光信号伝送装置。
【請求項８】
前記回路基板に固定され、前記面発光型半導体レーザと、前記受光素子と、前記入射端面とを１つの空間内に位置させるように外部空間から遮蔽する遮蔽部を備えたことを特徴とする請求項１〜７のうち何れか１項に記載の光信号伝送装置。
【請求項９】
前記光ファイバの側壁側に被覆層が形成され、
前記面発光型半導体レーザの出射光と同一の中心軸を有する貫通孔が前記遮蔽部に形成され、
前記被覆層が前記貫通孔の孔壁に当接することによって、前記光ファイバの入射側端部の中心軸の位置決めが行われたことを特徴とする請求項８に記載の光信号伝送装置。
【請求項１０】
前記入射端面を当接させることにより、前記面発光型半導体レーザに対して前記入射端面を位置決めする位置決め部が前記遮蔽部に設けられたことを特徴とする請求項８に記載の光信号伝送装置。
【請求項１１】
前記光ファイバの入射側端部に球状部が形成されて前記入射端面が前記球状部の表面とされ、
前記球状部よりも孔径が大きくて、前記面発光型半導体レーザの出射光と同一の中心軸を有する貫通孔が前記遮蔽部に形成され、
前記貫通孔を形成している縁部が前記位置決め部とされたことを特徴とする請求項１０に記載の光信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の伝送を行う光信号伝送装置に関し、更に詳細には、面発光型半導体レーザの光量制御を正確に行うことができる光信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板に取付けられた面発光型半導体レーザからの光を光ファイバへ入射させると共に、光ファイバの入射端面で反射した反射光を受光素子でモニタして面発光型半導体レーザの出射光量を制御する光信号伝送装置が多用されている（例えば特許文献１、２を参照）。
【０００３】
例えば図８に示すように、従来の光信号伝送装置１００では、回路基板１０８に固定された遮蔽部１１６の空間内に、回路基板１０８に取付けられた面発光型半導体レーザ１１０と、面発光型半導体レーザ１１０の光量をモニタする受光素子１１２と、が設けられている。面発光型半導体レーザ１１０にはＬＤ素子（レーザーダイオード素子）が用いられていることが多い。
【０００４】
遮蔽部１１６は、面発光型半導体レーザ１１０からの光が通過するガラス板１１４と、ガラス板１１４を保持して回路基板１０８に固定されている保持部材１１５と、で構成され、面発光型半導体レーザ１１０及び受光素子１１２にゴミ等が付着することを防止している。
【０００５】
また、光信号伝送装置１００は、面発光型半導体レーザ１１０からの光が入射する光ファイバ１０２と、光ファイバ１０２の側壁側に形成された第１被覆層１０３を介して光ファイバ１０２の入射端部８２Ｉを固定しているカバー部材１０６と、を備えている。
【特許文献１】特開２００１−２０８９３９号公報
【特許文献２】特開平９−２１９５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光信号伝送装置を製造する際、光ファイバの位置決めが容易でないという問題があった。
【０００７】
また、面発光型半導体レーザ１１０と光ファイバ１０２の入射端面１０２Ｓとの距離が長いため、光信号伝送装置１００の小型化が妨げられているという問題もあった。
【０００８】
更に、ガラス板１１４を用いることによって部品点数が増大するという問題もあった。
【０００９】
また、ガラス板１１４からの反射光以外に、光ファイバ１０２の入射端面１０２Ｓからの反射光も受光素子１１２に入光するために正確にモニタできず、光ファイバ１０２に入射する光量を正確に制御できないという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記事実を考慮して、製造が容易で正確な光量制御ができる光信号伝送装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光信号の伝送を行う光信号伝送装置であって、回路基板に取付けられた面発光型半導体レーザと、前記面発光型半導体レーザから出射した出射光が入射する光ファイバと、前記光ファイバの入射端面で反射した反射光を受光するモニタ用の受光素子と、前記受光素子の受光量に基づいて前記面発光型半導体レーザの出射光量を制御する制御手段と、を備え、前記反射光が前記入射端面から拡散するように前記入射端面の形状が決められたことを特徴とする。
【００１２】
面発光型半導体レーザから出射した出射光（レーザ光）は、ビーム径が広がりながら入射端面に到達する。入射端面に到達した出射光は、大部分が光ファイバに入射して光ファイバ内を伝送し、一部分が入射端面で反射されて反射光となる。
【００１３】
ここで、反射光が入射端面から拡散するように入射端面の形状が決められているので、受光素子の配置位置は拡散された光が到達する領域内であればよい。従って、光ファイバの入射端部の位置決めを行う際、光ファイバの中心軸回りの回転角度位置を調整する必要がない。また、受光素子を配置する際、面発光型半導体レーザの寸法が大き過ぎて反射光の到達位置に配置し難いという事態を回避することができ、光信号伝送装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記光ファイバの材質がプラスチックであることを特徴とする。
【００１５】
これにより、光ファイバが折れ難くなるので、更に信頼性を高めることができる。また、製造コストを更に低下させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記入射端面が球面であることを特徴とする。
【００１７】
球面を形成するには、入射端面側を研磨することによって形成してもよいし、ホットプレート等で加熱することによって形成してもよい。なお、球面に限らず、反射光が拡散する限り湾曲凸面であってもよい。
【００１８】
請求項３に記載の発明により、反射光が入射端面から拡散するような入射端面を容易に形成できる。また、面発光型半導体レーザの周囲に反射光を均等に反射させることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記入射端面が、反射方向が互いに異なる多数の反射面で構成されることを特徴とする。
【００２０】
反射方向が互いに異なる多数の反射面とは、例えばミラーボールの表面である。このような反射方向が互いに異なる多数の反射面を形成するには、入射端面側を多面で研磨して形成してもよいし、凹状で多面体状のホットプレートに入射端面側を押し当てることによって形成してもよい。
【００２１】
請求項４に記載の発明により、請求項３に記載の発明と同様、反射光が入射端面から拡散するような入射端面を容易に形成できる。また、面発光型半導体レーザの周囲に反射光をほぼ均等に反射させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記入射端面が散乱面であることを特徴とする。
【００２３】
本明細書で散乱面とは、入射端面に到達した光を散乱光として反射する面をいい、多数の細溝が形成されている面や、微小な凸凹が全面に形成された面であってもよく、また、入射端面側を所定粗さの粗面で一定方向或いは均等な方向に研磨した面であってもよく、特に限定はしない。
【００２４】
請求項５に記載の発明により、請求項３や４に記載の発明と同様、反射光が入射端面から拡散するような入射端面を容易に形成できる。面発光型半導体レーザの周囲に反射光をほぼ均等に反射させ易い。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、前記受光素子が、前記面発光型半導体レーザの周囲に複数配置されたことを特徴とする。
【００２６】
これにより、反射光を受光素子で確実に受光することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、前記受光素子が、前記面発光型半導体レーザの周囲で同心円上の位置に複数配置されたことを特徴とする。
【００２８】
これにより、反射光量を更に正確にモニタすることができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、前記回路基板に固定され、前記面発光型半導体レーザと、前記受光素子と、前記入射端面とを１つの空間内に位置させるように外部空間から遮蔽する遮蔽部を備えたことを特徴とする。
【００３０】
これにより、この１つの空間内に外部空間からゴミが入り込むことが防止されるので、面発光型半導体レーザ、入射端面や受光素子にゴミが付着することがない。従って、受光素子で正確にモニタして、光ファイバへの入光量が好ましい値となるように面発光型半導体レーザの発光量を制御することができるので、低コストで信頼性が高い光信号伝送装置を実現させることができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、前記光ファイバの側壁側に被覆層が形成され、前記面発光型半導体レーザの出射光と同一の中心軸を有する貫通孔が前記遮蔽部に形成され、前記被覆層が前記貫通孔の孔壁に当接することによって、前記光ファイバの入射側端部の中心軸の位置決めが行われたことを特徴とする。
【００３２】
これにより、光ファイバの中心軸の位置決めを簡素な手段で著しく容易に行うことができる。また、遮蔽部から光ファイバに衝撃力等が伝わり難いので、光ファイバが損傷し難い。
【００３３】
請求項１０に記載の発明は、前記入射端面を当接させることにより、前記面発光型半導体レーザに対して前記入射端面を位置決めする位置決め部が前記遮蔽部に設けられたことを特徴とする。
【００３４】
これにより、入射端面の位置決めが著しく容易になる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明は、前記光ファイバの入射側端部に球状部が形成されて前記入射端面が前記球状部の表面とされ、前記球状部よりも孔径が大きくて、前記面発光型半導体レーザの出射光と同一の中心軸を有する貫通孔が前記遮蔽部に形成され、前記貫通孔を形成している縁部が前記位置決め部とされたことを特徴とする。
【００３６】
球状部とは、表面が滑らかな球面である場合に限らず、表面が多面体である場合や粗面である場合も含む。
【００３７】
請求項１１記載の発明では、貫通孔を形成している縁部に当接するのが球状部である。従って、光ファイバの中心軸が出射光の中心軸に対して多少傾いていても、遮蔽部内で面発光型半導体レーザと対面する入射端面すなわち球状部の表面の形状を変わらないようにできる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は上記構成としたので、製造が容易で正確な光量制御ができる光信号伝送装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る光信号伝送装置１０は、送信側装置１２に接続される送信側光伝導プラグ１６と、受信側装置１４に接続される受信側光伝導プラグ１８と、両プラグを接続している光ファイバ２２と、を備えている。
【００４１】
図２、図３に示すように、送信側光伝導プラグ１６は、ＩＣ２４が取付けられた回路基板２８と、回路基板２８の先端部側に取付けられ、ＩＣ２４によって発光する面発光型半導体レーザ３０と、面発光型半導体レーザ３０からの出射光（レーザ光）が入射する上記の光ファイバ２２と、を有する。
【００４２】
また、図４に示すように、送信側光伝導プラグ１６は、面発光型半導体レーザ３０から出射して光ファイバ２２の入射端面２２Ｓで反射された反射光を受光するモニタ用の受光素子３２を備えており、受光素子３２の受光量がＩＣ２４を含む制御回路に送信されるようになっている。
【００４３】
回路基板２８の基端部側には送信側装置１２に差し込まれる接続端子２９（図３参照）が露出している。また、回路基板２８は、面発光型半導体レーザ３０及び接続端子２９が露出するようにケース３４で覆われている。
【００４４】
また、光ファイバ２２の側壁側は比較的薄肉の第１被覆層２０で覆われ、更に、第１被覆層２０の周囲が比較的厚肉の第２被覆層２１で覆われている。光ファイバ２２の入射端面２２Ｓは、光ファイバ２２の中心軸に対して点対称な湾曲凸面にされている。光ファイバ２２の入射端面２２Ｓを湾曲凸面にするには、例えば、ホットプレート等で加熱することにより容易に行うことができる。
【００４５】
また、面発光型半導体レーザ３０と、受光素子３２と、入射端面２２Ｓとを１つの空間Ｓ１内に位置させるように遮蔽部３６が回路基板２８に固定されている。遮蔽部３６の中央には円状の貫通孔３８が形成されており、貫通孔３８の中心軸３８Ｚは面発光型半導体レーザ３０の出射光の中心軸と同一にされている。これにより、入射端面２２Ｓを有する入射端部２２Ｉの第１被覆層２０を貫通孔３８に挿通させて孔壁３８Ｗによって入射端部２２Ｉの中心軸２２Ｚの位置決めが行われるようになっている。
【００４６】
更に、遮蔽部３６、入射端部２２Ｉ、遮蔽部３６が取付けられている側の回路基板露出部分、及びケース３４の接続端子側以外の部分は、モールド樹脂４２で覆われており、上記の空間Ｓ１が送信側光伝導プラグ１６の外部から完全に遮断されている。
【００４７】
このような構成により、製造時に設定された光ファイバ２２への入光量と受光素子３２の受光量との比、及び、受光素子３２でモニタした反射光量に基づき、光ファイバ２２へ入光させる光量が一定量となるように、ＩＣ２４を含む制御回路が面発光型半導体レーザ３０の発光量を制御するようになっている。
【００４８】
なお、受信側光伝導プラグ１８の構成は、面発光型半導体レーザ３０に代えてフォトダイオード４０が設けられ、受光素子が設けられていないこと以外は、送信側光伝導プラグ１６の構成と基本的に同じである。
【００４９】
面発光型半導体レーザ３０から出射した出射光（レーザ光）は、ビーム径が広がりながら入射端面２２Ｓに到達する。入射端面２２Ｓに到達した出射光は、大部分が光ファイバ２２に入光（入射）して光ファイバ２２内を伝送し、一部分が入射端面２２Ｓで反射されて反射光となる。ここで、入射端面２２Ｓが湾曲凸面であるので、反射光が入射端面から拡散する。従って、受光素子３２の配置位置は拡散された光が到達する領域内であればよいので、光ファイバ２２の入射端部２２Ｉの位置決めを行う際、光ファイバ２２の中心軸回りの回転角度位置を調整する必要がなく、入射端部２２Ｉの位置決めが容易である。また、受光素子３２を配置する際、面発光型半導体レーザ３０の寸法が大きくても反射光の到達位置に配置し易いので、送信側光伝導プラグ１６の小型化、すなわち光信号伝送装置の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、貫通孔３８の孔壁３８Ｗによって入射端部２２Ｉの中心軸２２Ｚの位置決めが行われるので、入射端部２２Ｉの中心軸２２Ｚの位置決めが著しく容易である。その上、第１被覆層２０によって光ファイバ２２は遮蔽部３６に直接に接触していないので、衝撃力等が光ファイバ２２に伝達され難く、光ファイバ２２が損傷し難い。
【００５１】
また、遮蔽部３６によって、面発光型半導体レーザ３０と、受光素子３２と、入射端面２２Ｓとが１つの空間Ｓ１内に位置するように外部空間から遮蔽されているので、この空間Ｓ１内に外部空間からゴミが入り込むことが防止されており、面発光型半導体レーザ３０、入射端面２２Ｓや受光素子３２にゴミが付着することがない。従って、受光素子３２で正確にモニタして、光ファイバ２２への入光量が好ましい値となるように面発光型半導体レーザ３０の発光量を制御することができるので、低コストで信頼性が高い光信号伝送装置１０を実現させることができる。
【００５２】
なお、本実施形態ではモニタ用の受光素子３２が１つ設けられている例を挙げたが、面発光型半導体レーザ３０の周囲に受光素子３２を複数設けてもよい。これにより、反射光を受光素子で確実に受光することができる。また、複数設ける際、受光素子３２を面発光型半導体レーザ３０の周囲で同心円上の位置に配置してもよい。これにより、反射光量を更に正確で確実に受光することができる。
【００５３】
［第１実施形態の変形例１］
本変形例では、図５に示すように、送信側光伝導プラグ１６と受信側光伝導プラグ１８とを接続している光ファイバ５２の入射端面５２Ｓを、反射方向が互いに異なる多数の反射面で構成している。
【００５４】
本変形例により、第１実施形態と同様、光ファイバ５２の入射端部５２Ｉの位置決めが容易であり、また、光信号伝送装置の小型化を図ることができるという効果を奏することができる。
【００５５】
［第１実施形態の変形例２］
本変形例では、図６に示すように、光ファイバ７２の入射端面７２Ｓを面内で均等な散乱面としている。この散乱面の形成方法は特に限定しないが、例えば、入射端面側を所定粗さの粗面で一定方向或いは均等な方向に研磨することによって形成する。
【００５６】
本変形例により、変形例１と同様の効果を奏することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図７に示すように、第２実施形態に係る光信号伝送装置８０では、光ファイバ８２の入射端部８２Ｉに球部８３が形成されている。そして、面発光型半導体レーザ３０、受光素子３２、及び球部８３の端部側の球面部８３Ｓを１つの空間Ｓ２として光信号伝送装置外部と遮断している遮蔽部８６の中央に形成された開口８８の直径よりも、球部８３の直径のほうが大きい。球部８３の表面は滑らかな球面である。また、光ファイバ８２を覆っている第１被覆層９０及び第２被覆層９１は、何れも球部８３を露出させている。
【００５８】
そして、球部８３が開口８８の開口縁８８Ｅに当接されて、球部８３の球面部８３Ｓと遮蔽部８６と回路基板２８とによって、球面部８３Ｓと面発光型半導体レーザ３０と受光素子３２とが一つの空間Ｓ２内に位置している。
【００５９】
更に、遮蔽部８６、球面部（入射端部）８３Ｓ、遮蔽部８６が取付けられている側の回路基板露出部分、及びケースの接続端子側以外の部分は、モールド樹脂９２で覆われており、上記の空間Ｓ２が光信号伝送装置外部から完全に遮断されている。
【００６０】
本実施形態では、このように球部８３が遮蔽部８６の開口８８に当接しているので、第１実施形態に比べ、開口８８の径を厳密な値にする必要がない。また、開口縁８８Ｅに当接するのは球面部８３Ｓなので、光ファイバ８２の中心軸８２Ｚが面発光型半導体レーザ３０の出射光の中心軸に対して多少傾いていても、遮蔽部８６内で面発光型半導体レーザ３０と対面する球面部８３Ｓの形状は変わらない。従って、光ファイバ８２の入射端面である球面部８３Ｓの位置決めを著しく容易に行うことができる。
【００６１】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態に係る光信号伝送装置を示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態に係る光信号伝送装置の構成を示す部分平面断面図、及び、部分側面断面図である。
【図３】第１実施形態に係る光信号伝送装置の構成を示す部分斜視図である。
【図４】図２（Ａ）の部分拡大図である。
【図５】第１実施形態で、光ファイバの変形例を示す部分側面断面図である。
【図６】第１実施形態で、光ファイバの変形例を示す部分側面断面図である。
【図７】第２実施形態に係る光信号伝送装置の部分拡大断面図である。
【図８】従来の光信号伝送装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    光信号伝送装置
２０    第１被覆層
２２    光ファイバ
２２Ｉ    入射端部
２２Ｓ    入射端面
２２Ｚ    中心軸
２４    ＩＣ（制御手段）
２８    回路基板
３０    面発光型半導体レーザ
３２    受光素子
３６    遮蔽部
３８    貫通孔
３８Ｗ    孔壁
５２    光ファイバ
５２Ｓ    入射端面
５２Ｉ    入射端部
７２    光ファイバ
７２Ｓ    入射端面
８０    光信号伝送装置
８２    光ファイバ
８２Ｉ    入射端部
８３    球部
８３Ｓ    球面部
８６    遮蔽部
８８  開口
８８Ｅ    開口縁
１００    光信号伝送装置
１０８    回路基板
１１６    遮蔽部
１０８    回路基板
１１０    面発光型半導体レーザ
１１２    受光素子
１０２    光ファイバ
１０３    第１被覆層
８２Ｉ    入射端部（入射側端部）
８２Ｚ    中心軸
１０２Ｓ    入射端面
Ｓ１    空間
Ｓ２    空間
【図１】
2005099510.tif 000003
【図２】
2005099510.tif 000004
【図３】
2005099510.tif 000005
【図４】
2005099510.tif 000006
【図５】
2005099510.tif 000007
【図６】
2005099510.tif 000008
【図７】
2005099510.tif 000009
【図８】
2005099510.tif 000010