(57)【要約】    【課題】  本発明は、マルチモードのレーザ光を利用した場合の信号歪みを低減し、光ファイバと発光素子との位置ズレによる信号品質の劣化を低減し得る光通信モジュール、光通信装置及び電子機器を提供することを目的としている。    【解決手段】    マルチモードのレーザ光を発振する発光素子１３と、発光素子１３と発光素子１３から発振されるレーザ光を伝播する導波路１９との光軸上に配置され、発光素子１３と導波路１９との光結合を中継する中継導波路２１と、を備え、中継導波路２１が、コア部２４がクラッド部２６に囲まれた構造を有し、コア部２４とクラッド部２６との間に階段状の屈折率分布が形成されている光モジュールにより、上記課題を解決する。【選択図】    図１
2005331879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモードのレーザ光を発振する発光素子と、
前記発光素子と当該発光素子から発振されるレーザ光を伝播する導波路との光軸上に配置され、前記発光素子と前記導波路との光結合を中継する中継導波路と、
を備え、前記中継導波路が、コア部がクラッド部に囲まれた構造を有し、コア部とクラッド部との間に階段状の屈折率分布が形成されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
マルチモードのレーザ光を発振する発光素子と、
前記発光素子と当該発光素子から発振されるレーザ光を伝播する導波路との光軸上に配置され、前記発光素子と前記導波路との光結合を中継する光ファイバ片と、
前記光素子を搭載し、前記光ファイバ片及び前記導波路を保持する基材と、
を備え、前記光ファイバ片がステップインデックスマルチモードファイバから構成されることを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
前記導波路が、グレーデッドインデックス型の光導波路である、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光ファイバが、グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバである、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記光ファイバ片のコア径が、前記光ファイバのコア径と同じか、又は前記光ファイバのコア径よりも小さい、請求項３又は請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光ファイバ片のコア径が、前記光ファイバのコア径より大きい、請求項３又は請求項４に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光ファイバ片のＮＡが、前記光ファイバのＮＡより大きい、請求項３乃至６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
前記光ファイバ片が、少なくとも一部に入射側から出射側に向けてコア径が大きくなるテーパー部位を有している、請求項３乃至７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光ファイバ片の軸長が、前記光ファイバ片の最大受光角で入射した入射光が４回以上反射し得る長さである、請求項３乃至８のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記光ファイバ片のカップリング効率を縦軸とし、前記光ファイバ片の長さを横軸としてプロットした際に、前記カップリング効率と前記長さとの関係が、減衰曲線に近似される場合において、前記光ファイバ片の長手方向の長さが、前記減衰曲線が略極大値をとる長さである、請求項３乃至８のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光モジュールを備えたことを特徴とする光通信装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムに好適に用いられる光モジュール、光通信装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信の高速化・大容量化の要請から、光通信システムの開発が進んでいる。
このような光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。このような発光素子や受光素子などの光素子と光ファイバを着脱あるいは挿脱可能とするために、光素子と光ファィバとを光学的に接続するための光モジュールが利用されている。例えば、特許文献１（特開２０００−３４９３０７号公報）には、基板に形成された貫通穴を利用して光素子と光ファイバとの位置決めをし得る光モジュールが開示されている。この光モジュールでは、光ファイバと光素子は、光ファイバを貫通孔を介して光素子に突き合わせることにより直接結合されている。
【特許文献１】特開２０００−３４９３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般に、短距離での光伝送には、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）とマルチモード光ファイバとの組み合わせが通信速度及びコストの面から有利とされている。マルチモード光ファイバには、通常、モード分散を抑止するために分散特性が改良されたグレーデッドインデックス（ＧＩ）ファイバが使用される。ＧＩファイバには、コア内にクラッドに近づくほど屈折率差が小さくなるような屈折率分布が形成されている。したがって、特許文献１の光通信モジュールのように面発光型半導体レーザとＧＩファイバを直接結合した場合、面発光型半導体レーザの放射角が大きく、面発光型半導体レーザと光ファイバとの距離が長くなると、放射角の大きな外側の光はＧＩファイバの中心から離れたＮＡの小さい部分にしか入射できなくなり、ＧＩファイバとカップリングができなくなるという現象が生じる。ここで、面発光型半導体レーザはマルチモード発光であり、放射角が大きな光ほど高次モードで発光しており、この外側の高次モードの光がＧＩファイバにカップリングできなくなるので信号に歪みが生じてしまう。また、一方で、面発光型半導体レーザとＧＩファイバとを直接結合する場合には、面発光型半導体レーザとＧＩファイバの調整マージンが小さいので、位置ズレによる信号品質の劣化が著しくなる。
【０００４】
そこで、本発明は、マルチモードのレーザ光を利用した場合の信号歪みを低減し、光ファイバと発光素子との位置ズレによる信号品質の劣化を低減し得る光通信モジュール、光通信装置及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、マルチモードのレーザ光を発振する発光素子（レーザ光源）と、前記発光素子と当該発光素子から発振されるレーザ光を伝播する導波路との光軸上に配置され、前記発光素子と前記導波路との光結合を中継する中継導波路と、を備え、前記中継導波路が、コア部がクラッド部に囲まれた構造を有し、コア部とクラッド部との間に階段状の屈折率分布が形成されている光モジュールを提供するものである。
【０００６】
かかる構成によれば、コア部とクラッド部との間に階段状の屈折率分布が形成された導波路を通過させることで、導波路に入射する光の角度及び入射位置を種々に変更することが可能となる。これにより、導波路への入射位置が発光素子からのレーザ光の出射角により定まっており、一定の光しか導波路と光結合し得ないような場合においても、入射位置と出射角との相関性をなくすことが可能となるので、略均一な分布の信号を伝送することが可能となる。したがって、例えば、出射角とモードに相関性があるレーザ光において、特定の出射角のモードの光のみが入射できず、伝送される信号に歪が生じる等の問題を解消し得る。また、導波路の端面における種々のモード光の入射位置がランダム化されているので、位置調整のためのマージンを大きくすることが可能となり、調整位置ズレによる信号品質の劣化を低減することが可能となる。ここで、階段状の屈折率分布とは、コア部内の屈折率ｎ１が略均一であり、コア部の屈折率ｎ１がクラッド部の屈折率ｎ２より高いもの（ｎ１＞ｎ２の関係にあるもの）をいう。
【０００７】
このような中継導波路としては、例えば、ステップインデックス型の光導波路が用いられ、例えば、ステップインデックス型マルチモード光ファイバから構成される光ファイバ片等が挙げられる。
【０００８】
本発明の他の態様は、マルチモードのレーザ光を発振する発光素子と、前記発光素子と当該発光素子から発振されるレーザ光を伝播する導波路との光軸上に配置され、前記発光素子と前記導波路との光結合を中継する光ファイバ片と、前記発光素子を搭載し、前記光ファイバ片及び前記導波路を保持する基材と、を備え、前記光ファイバ片がステップインデックス型マルチモード光ファイバから構成される光モジュールを提供するものである。
【０００９】
かかる構成によれば、ステップインデックス型マルチモード光ファイバから構成される光ファイバ片を通過させることで、導波路に入射する光の角度及び入射位置を種々に変更することが可能となる。これにより、導波路への入射位置が発光素子からのレーザ光の出射角により定まっており、一定の光しか導波路と光結合し得ないような場合においても、このような入射位置と出射角との相関性をなくすことが可能となるので、略均一な分布の信号を伝送することが可能となる。したがって、例えば、出射角とモードに相関性があるレーザ光において、特定の出射角のモードの光のみが入射できず、伝送される信号に歪が生じる等の問題を解消し得る。また、導波路の端面における種々のモード光の入射位置がランダム化されているので、位置調整のためのマージンを大きくすることが可能となり、調整位置ズレによる信号品質の劣化を低減することが可能となる。また、単純な構造で発光素子、光ファイバ片及び導波路の位置決めを精度良く行うことが可能となる。なお、光ファイバ片及びどうは炉を保持する保持手段としては、例えば基材に設けられた貫通孔等の孔部が挙げられる。
【００１０】
前記導波路は、例えば、グレーデッドインデックス型の光導波路であり、特に、グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバ（以下、ＧＩファイバともいう）であると好ましい。ＧＩファイバは、コア内にクラッドに近づくほど屈折率差が小さくなるような屈折率分布が形成されている。したがって、特に、発光素子とＧＩファイバを直接結合した場合に、放射角の大きな光をカップリングすることができず、信号に歪みが生じ易くなる傾向にあるが、ステップインデックス型マルチモード光ファイバ（以下、ＳＩ光ファイバともいう）からなる光ファイバ片を中継に用いることでかかる不具合を解消することが可能である。
【００１１】
前記光ファイバ片のコア径が、前記光ファイバのコア径と同じか、又は前記光ファイバのコア径よりも小さいことが好ましい。これによれば、光ファイバとのカップリング効率をより向上させることが可能となる。
【００１２】
前記光ファイバ片のコア径が、前記光ファイバのコア径より大きいことが好ましい。これによれば、光ファイバの位置調整マージンを大きくすることが可能となると共に、光ファイバに伝送する光量を減衰することが可能となるので、光量調整に用いられる減衰器（アッテネータ）を省略することが可能となる。
【００１３】
前記光ファイバ片のＮＡが、前記光ファイバのＮＡより大きいことが好ましい。これによれば、光ファイバの角度マージンを拡大することが可能となる。
【００１４】
前記光ファイバ片が、少なくとも一部に入射側から出射側に向けてコア径が大きくなるテーパー部位を有していることが好ましい。これによれば、光ファイバ片の入射側と出射側でＮＡを変えることが可能となる。よって、用途等に応じて、ＮＡを種々に変更可能となり、設計の自由度が広がる。
【００１５】
前記光ファイバ片の軸長が、前記光ファイバ片の最大受光角で入射した入射光が４回以上反射し得る長さであることが好ましい。光ファイバ片の最大受光角で入射した入射光が４回以上反射し得る長さであれば、ほぼ安定な光ファイバ片と光ファイバとの結合効率が得られる。
【００１６】
前記光ファイバ片のカップリング効率を縦軸とし、前記光ファイバ片の長さを横軸としてプロットした際に、前記カップリング効率と前記長さとの関係が、減衰曲線に近似される場合において、前記光ファイバ片の長手方向の長さが、前記減衰曲線が略極大値をとる長さであることが好ましい。これによれば、良好な結合効率が得られる。
【００１７】
本発明の他の態様は、上記光モジュールを備えたことを特徴とする光通信装置である。これによれば、上記光モジュールを備えているので、信頼性の高い光通信装置を提供することが可能となる。
【００１８】
ここで、「光通信装置（光トランシーバ）」とは、光信号の送信にかかる構成（発光素子等）と光信号の受信にかかる構成（受光素子等）の両方を含む装置のみならず、送信に係る構成のみを備える装置（いわゆる光送信モジュール）や受信に係る構成のみを備える装置（いわゆる光受信モジュール）をも含む。
【００１９】
本発明のさらなる他の態様は、上記光モジュールを光送信モジュールとして含み、さらに、前記光ファイバ（導波路）から伝送された光信号を受信するＰＤ（Photo Diode）等の受光素子と、前記光ファイバと前記受光素子との光結合を中継する、ＧＩファイバから構成される光ファイバ片と、を有する光受信モジュールを含む光通信装置である。
【００２０】
かかる構成によれば、受信側に、ＧＩファイバを光ファイバ片として用いているので、レーザ光の広がりが少なく、受光面積を小さくすることが可能となるので、さらなる通信の高速化を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明の他の態様は、上記光モジュールを備えた電子機器である。これによれば、信頼性の高い電子機器を提供することが可能となる。
【００２２】
ここで、「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定はないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末装置）、電子手帳などの光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種機器が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの一例を説明するための図であり、図２は、図１の部分拡大図である。図１に示すように、本実施形態の光通信モジュールは、基材１１、発光素子１３、光ファイバ片２１、フェルール１５、透光性樹脂膜１６、配線膜１７、封止材１８を含んで構成される。この光通信モジュールと、さらに電子回路等が配置された外部基板３０を含んで、光通信装置が構成される。
【００２４】
基材１１は、光通信モジュールを構成する各要素を支持するものであり、光ファイバ１９を挿入可能な貫通孔１２を有する。この基材１１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料や、ガラス、樹脂、セラミックス等の非導電性材料など種々のものを用いて構成することができる。例えば本実施形態では、セラミックスを用いて基材１１を構成する。
【００２５】
貫通孔１２は、光ファイバ１９の周囲に設けられたフェルール１５を挿入した際に、貫通孔１２の内壁及び光ファイバ片２１とフェルール１５との間に実質的な隙間が生じない形状に形成される。これにより、貫通孔１２に光ファイバ１９を固定することが可能となると共に、発光素子１３との位置合わせも同時に行うことが可能となる。なお、光ファイバ１９にフェルール１５が設けられていない場合には、当該光ファイバ１９の形状に応じた貫通孔１２が形成される。
【００２６】
発光素子１３は、透光性樹脂膜１６を介して貫通孔１２上に配置されており、当該貫通孔１２に挿入される光ファイバ１９へ向けて複数のモードのレーザ光を含む信号光を出射する。このような発光素子１３としては、例えば、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）などが用いられる。本実施形態では、ＶＣＳＥＬ（例えば、波長８５０ｎｍ）を透光性樹脂膜１６にフェイスダウンでフリップチップボンディングしている。発光素子１３の位置決めは、貫通孔１２、光ファイバ１４又はフェルール１５を基準になされる。
【００２７】
マルチモード光ファイバ（導波路）１９は、複数のモードが伝播できる光ファイバであり、発光素子１３から発振されたマルチモードのレーザ光を他に伝播する役割を果たす。本実施形態では、光ファイバ１９として、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型マルチモード光ファイバ（ＧＩファイバ）を用いる。ＧＩファイバのコア２０は、中心から離れるに従って屈折率がほぼ連続的に減少し、クラッドとの境界でクラッドと同じ屈折率になるように形成されている。したがって、ＧＩファイバはコア部２０とクラッド部２５との間で曲線状（２乗型）の屈折率分布を有している。
【００２８】
透光性樹脂膜１６は、基材１１の片面に貫通孔１２全体を覆うように配置されている。発光素子１３と光ファイバ１９とはこの透光性樹脂膜１６を介して光結合している。透光性樹脂膜１６は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂を用いて形成することができる。光透過性が良好であり、可撓性を有し、取扱いが容易であるという点からはポリイミド膜が好適に用いられる。また、透光性樹脂膜１６と光ファイバ１９の接合面には、両者間の隙間を無くし、光ファイバ１９と透光性樹脂膜１６との間の屈折率の整合を図り、光信号の散乱による光損失を防止するための、屈折率整合材（いわゆるマッチングオイル）を間に浸透させてもよい。これにより、光結合効率を高めることが可能となる。なお、屈折率整合材としては、例えば、後述するアンダーフィル材と同様の透光性を有するエポキシ樹脂などを用いることができる。また、透光性樹脂膜１６にＦＰＣを使用したときには、ＦＰＣと基板を接着する接着剤又は接着シートを屈折率整合材として使用してもよい。
【００２９】
配線膜１７は、発光素子１３と外部基板３０上に配置された図示しない外部の電子回路（外部回路）等との間の信号伝送を担うものであり、例えば銅などの導電体を用いて透光性樹脂膜１６上に所定の形状（配線パターン）に形成されている。発光素子１３の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜１６と配線膜１７とを含んで、高周波信号の伝送に適したマイクロストリップラインを構成していることが好ましい。
【００３０】
封止材１８は、必要に応じて、発光素子１３を保護するために発光素子１３の全体を覆うようにして透光性樹脂膜１６上に形成される。このような封止材１８としては、例えばエポキシ樹脂等が用いられる。
光ファイバ片２１は、発光素子１３と光ファイバ１９との光信号の授受を中継する役割を担う。すなわち、光ファイバ片２１は、発光素子１３からの複数のモードを含むレーザ光を光ファイバ１９に導き、両者を光結合させるものである。また、本発明で用いられる光ファイバ片２１は、ステップインデックス型マルチモードファイバ（ＳＩファイバ）から構成されており、発光素子１３から発振されたレーザ光は、光ファイバ片２１の中で複雑に反射を繰り返し、入射光とは異なる様々な角度や出射位置から出射されることになる。これにより、光ファイバ１９端面における入射位置や入射角度も様々に変化するので、発光素子１３の放射角と光ファイバ１９端面における入射位置との相関関係をなくすことが可能となる。よって、入射位置とレーザ光のモードとの相関関係をなくすことができ、種々のレーザ光を満遍なく光ファイバ１９に入射することが可能となる。
【００３１】
なお、ＳＩファイバは、コア部の周囲をクラッド部で覆われた構造を有しており、コア部とクラッド部との間で階段状の屈折率分布を有する。
【００３２】
光ファイバ片（中継導波路）２１の作用について、ＶＣＳＥＬ（発光素子１３）とＧＩファイバ（光ファイバ１９）との光結合の観点からより詳細に説明する。
【００３３】
ＧＩファイバのコア２０の開口数（ＮＡ）は、中心部が最も大きく、中心から離れるに従い徐々に減少し、クラッドとの境界で０となる。例えば、コア径５０μｍ、ＮＡ０．２１（空気中では、片側１２．１度）のＧＩファイバのＮＡ分布は、下記式（１）のように表される。
【００３４】
【数１】
2005331879.tif 000003
【００３５】
ＶＣＳＥＬとＧＩファイバとのダイレクトカップリング（直接結合）を行った場合、ＶＣＳＥＬとＧＩファイバ間の距離によっては、放射角の大きな外側のビームがＧＩファイバのＮＡの限界を超えてしまい、光結合できない光成分が生じる場合がある（図１６参照）。通常、マルチモード発振しているＶＣＳＥＬでは、発振モードと放射角との間に依存性があり、特定のモードは特定の角度で放射される。一般に、高次モードほど放射角が大きくなる傾向にあり、ここで、特定角度以上の放射角で放射された光が全て入射し得ないとすると、特定のモード（特に高次モード）が入射できないことになる。レーザ光の発光特性（Ｉ−Ｌ特性）は、全モードの光量の和により決定されるので、このように特定のモードが入射できないとＩ−Ｌ特性に歪みが生じ、その結果、伝送される光信号が歪んでしまうという不具合が生じる。
【００３６】
ＧＩファイバに結合可能な放射角は、上記式（１）と下記ＮＡの定義式（２）より求められる。
【００３７】
【数２】
2005331879.tif 000004
【００３８】
ここで、例えば、ＶＣＳＥＬの放射角（開口数ＮＡ）をＮＡ＝０．２５（空気中では、片側１４．５度）、ＶＣＳＥＬの発光点からＧＩファイバの入口（端面）までの光学距離ＬをＬ＝７０μｍ（空気中）とすると、Ｒ＝１２．８μｍ、ＮＡ＝０．１８（空気中では、片側１０．４度）以内の光しか結合されない。また、ＶＣＳＥＬの出射部は、例えば直径１０μｍ程度の円形であるので、実効ＮＡはさらに小さくなる。
【００３９】
ここで、ＶＣＳＥＬとＧＩファイバ間で位置ズレが生じると、さらに、光結合可能な光束が限定されてしまう。したがって、ＶＣＳＥＬとＧＩファイバとの位置調整にはかなりの精度が要求される。
【００４０】
しかし、上記のような光ファイバ片２１によれば、ＶＣＳＥＬから発せられたレーザ光がＧＩファイバに至る前に、各モードの光の光路を変更し、放射角と発振モードの依存性をなくすことが可能となる。したがって、ほぼ全てのモードの光を少しずつＧＩファイバと結合することが可能となり、モードの偏りが低減され、伝送される信号の歪みが改善されることになる。
【００４１】
次に、基材１１との関係で好ましい長さ及び配置について簡単に説明する。光ファイバ片２１は、基材１１の一方面（第１の面）２３と他方面（第２の面）２４との間の距離よりも短い軸長の断片であり、基材１１の上面側２３に片寄って配置される。光ファイバ片２１と、挿入する光ファイバの径は略同径のものが用いられる。光ファイバ片２１は、貫通孔１２により位置決めされ、貫通孔１２内に圧入又は接着等することにより固定される。また、光ファイバ片２１は、光ファイバ１９を挿脱する際の衝撃が、発光素子１３に直接伝わらないようにする役割も担う。これにより、光通信モジュールの寿命を長くすることが可能となる。光ファイバ片２１の周囲には、必要に応じてフェルール２２が形成されていてもよい。
【００４２】
光ファイバ片２１の好ましい長さについて、光ファイバ１９との結合効率の観点から説明する。光ファイバ片２１と光ファイバ１９との結合効率と、光ファイバ片２１の長さとの関係について、コンピュータシュミレーションにより計算を行った。なお、計算を単純化するため、模式的に光ファイバ片２１のコア部の中点を含む光ファイバ片２１の軸に平行な面内を通過する光のみについて計算を行った。光ファイバ片２１のコア内屈折率は１．５とし、ＶＣＳＥＬ（発光素子１３）と光ファイバ片２１との間の屈折率は１．５とした。また、ＧＩファイバ（光ファイバ１９）は、コア径５０μｍ、ＮＡ０．２１とした。結果を図３〜図１１に示す。
【００４３】
図３は、計算に用いたＶＣＳＥＬ（発光素子１３）の放射角と出力との関係を示す図である。ここで、出力（パワー）は、光量の最大値を基準とした時の相対値で示した。図３に示されるように、ＶＣＳＥＬはリング状の放射特性を有していることがわかる。
【００４４】
図４は、光ファイバ片２１のコア径を５０μｍの際の光ファイバ片２１の長さと、光ファイバ片２１とＧＩファイバとの結合効率との関係を示すグラフである。図４に示すように、光ファイバ片２１の長さ（軸長）により結合効率（カップリング効率）は変動し、減衰曲線を描き、光ファイバ片２１の軸長が光ファイバ片２１の最大受光角で入射した入射光が４回以上反射し得る長さとなった場合に所定の結合効率に集束（安定化）する。したがって、光ファイバ片２１の長さは、入射光が４回以上反射し得る長さとすれば、良好の結合効率が得られるので好ましい。なお、１回の反射に要する長さは、コア径×コアの屈折率／ＮＡ＝０．０５×１．５／０．２１＝０．３５７なので、４回反射では約１．４３ｍｍとなると考えられる。この減衰曲線が極大値及び極小値を示す長さの光ファイバ片２１を用いた場合の各長さＬ（図４中のａ〜ｆ点における長さ）における放射角と相対光量の計算結果について図５〜図１０に示す。
【００４５】
図５（点ａに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１０５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。なお、ここでＬ＝１０５μｍは、光学距離７０μｍのダイレクトカップリングに相当する。この際の結合効率は、７３．６％と良好な値が得られている。
【００４６】
図６（点ｂに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝３０５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、２３．３％と低く、また、放射角約６度より大きな光についてはカップリングされておらず、信号歪が大きい。
【００４７】
図７（点ｃに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝４２５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、７６．５％と良好な値が得られており、また、比較的大きな放射角の光までカップリングされている。
【００４８】
図８（点ｄに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝６７５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、４９．７％と低く、また、放射角約８度より大きな光についてはカップリングされておらず、信号歪が大きい。
【００４９】
図９（点ｅに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝８２５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、６６％と良好な値が得られており、また、比較的大きな放射角の光までカップリングされている。
【００５０】
図１０（点ｆに該当）は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１５００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、６３．５％と良好であり、また、比較的大きな放射角の光までカップリングされている。
【００５１】
また、図１１は、光ファイバ片２１のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１００００μｍ（１０ｍｍ）の場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、６３．２％と良好で、また、ケラレ（光が光結合し得ない状態）も細分化されており、比較的大きな放射角の光をも含めほぼ全ての放射角の光が万遍なくカップリングされ、良好な結果が得られている。
【００５２】
本実施形態によれば、ＳＩファイバから構成される光ファイバ片２１を通過させることで、導波路１９としてのＧＩファイバに入射する光の角度及び入射位置を種々に変更することが可能となる。これにより、ＧＩファイバへの入射位置が発光素子１３からのレーザ光の出射角により定まり、一定の光しか導波路１９と光結合し得ないような場合においても、このような入射位置と出射角との相関性をなくすことが可能となるので、略均一な分布の信号を伝送することが可能となる。したがって、例えば、出射角とモードに相関性があるレーザ光において、特定の出射角のモードの光のみが入射できず、伝送される信号に歪が生じる等の問題を解消し得る。また、導波路１９の端面における種々のモード光の入射位置がランダム化されているので、位置調整のためのマージンを大きくすることが可能となり、調整位置ズレによる信号品質の劣化を低減することが可能となる。また、単純な構造で発光素子１３、光ファイバ片２１及び導波路１９の位置決めを精度良く行うことが可能となる。よって、高品質で高速伝送可能な光モジュールを安価に歩留まりよく提供することが可能となる。
【００５３】
なお、上記例において、光ファイバ片２１のコア径は、導波路１９としての光ファイバのコア径と同じ大きさであったが、これに限定されず、例えば、光ファイバ片２１のコア径は、光ファイバ１９のコア径よりも小さくてもよい。上記例において、ＮＡ０．２１以上の光や上記（１）式の条件に当てはまらない光束は光ファイバ１９とカップリングされず、クラッド部２５を抜けて消滅してしまう。しかし、光ファイバ片２１のコア径が光ファイバ１９のコア径よりも小さければ、カップリング効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
図１２に、光ファイバ片２１のコア径φ＝３５μｍ、長さＬ＝１００００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、８０．６％と非常に良好であり、また、比較的大きな放射角の光までカップリングされている。
【００５５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、光ファイバ片２１のコア径が、導波路１９としての光ファイバのコア径と同じか又は小さい場合について説明した。第２の実施形態では、光ファイバ片２１のコア径が、光ファイバ１９のコア径より大きい場合について説明する。
【００５６】
図１３は、第２の実施形態に係る光モジュールを説明するための部分拡大図である。
ＶＣＳＥＬ等の発光素子１３の安定駆動条件では、通常、光パワーが大きく、レーザ光を直視した場合、目に危害を及ぼす場合がある。よって、例えば、光通信システムを構築する場合、使用の仕方によって通信経路上にアッテネータ（減衰器）を配置することも多い。
【００５７】
このような場合に、図１３に示すように、光ファイバ片２１のコア径を光ファイバ１９のコア径よりも大きくしておくと、光ファイバ片２１と光ファイバ１９とのカップリング効率が下がり、光ファイバ１９にカップリングされない光の分だけ伝送するレーザ光の光量を減衰させることが可能となる。光ファイバ片２１から出射される出射光は、出射位置、出射方向とモードとの間に相間関係は無く、種々のモード光が種々の位置、出射角により出射されるので、カップリングロスによる信号歪みも最小限に留めることが可能であり、信号品質の安定した減衰が可能となる。
【００５８】
図１４は、光ファイバ片２１のコア径φ＝６５μｍ、長さＬ＝１００００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。この際の結合効率は、４８．５％と減衰されているが、図１４にみられるように、ケラレ（光が光結合し得ない状態）も細分化されているので、比較的大きな放射角の光をも含めほぼ全ての放射角の光が万遍なくカップリングされており、信号形状の保存性、すなわちデータ品質に優れている。
【００５９】
また、減衰量は中継ファイバのコア径により容易に制御することが可能である。さらに、光ファイバ片２１のコア径を大きくすることで、ＶＣＳＥＬ１３と光ファイバ片２１、或いは光ファイバ片２１と光ファイバ１９の位置調整マージンを広げることが可能となる。よって、製造が容易となるので、より安価に歩留まりよく光モジュールを提供することが可能となる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態に係る光モジュールを説明するための部分拡大図である。
本実施形態では、図１５に示すように、光ファイバ片２１に発光素子１３から入射されるレーザ光の入射面から出射面に向けて緩やかなテーパーを付けている。このような光ファイバ片２１の一例としては、例えば入射側のコア径５０μｍ、出射側のコア径８０μｍ、長さ（軸長）２ｍｍのものが挙げられる。このような形状の光ファイバ片２１を用いると、光ファイバ片２１内で、高ＮＡの光は多重反射を繰り返すうちに徐々にＮＡが低くなり、光ファイバ１９とのカップリングが可能なＮＡの光束となる傾向にある。本例では、ＮＡ０．２５の光束は、４回反射によりＮＡ０．１９程度にまで下がり、カップリングが可能となる。
【００６１】
このため、より高い信号歪みの改善効果が得られ、より高品質で高速な信号伝送が可能となる。また、出射側のコア径の設定により第２の実施形態と同様に光量を減衰することが可能である。なお、光ファイバ片２１の入射側から出射側へのコア径の変化は、必ずしも直線的でなくてもよい。したがって、入射側から出射側に至るコア部２４とクラッド部２６との断面図における境界線は曲線となっていてもよい。また、光ファイバ片２１の入射側から出射側へのコア径の変化は、連続的であっても断続的であってもよい。したがって、一部にテーパー部を有するものであってもよい。
【００６２】
（光通信装置及び電子機器）
本発明に係る光モジュールは、光通信装置（光トランシーバ）に用いて好適である。光通信装置は、上記のような光モジュールを発光モジュールとして含む他に、受信モジュールを含んでもよい。このような受信側に用いられる受信モジュールとしては、図１において発光素子１３の代わりにＰＤ（Photo Diode）等の受光素子を用い、光ファイバ片２１としてＳＩファイバの代わりにＧＩファイバを用いて構成されるものが好ましい。ＳＩファイバよりもＧＩファイバの方が、レーザ光の広がりが少なく、受光面積を小さくできるので、高速化に有利だからである。よって、かかる受信モジュールを用いることで、一層の高速化が可能な光通信装置を提供し得る。
【００６３】
このような光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの一例を説明するための図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、計算に用いたＶＣＳＥＬの放射角と出力との関係を示す図である。
【図４】図４は、光ファイバ片のコア径を５０μｍの際の光ファイバ片の長さと、光ファイバ片とＧＩファイバとの結合効率との関係を示すグラフである。
【図５】図５（点ａに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１０５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図６】図６（点ｂに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝３０５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図７】図７（点ｃに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝４２５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図８】図８（点ｄに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝６７５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図９】図９（点ｅに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝８２５μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図１０】図１０（点ｆに該当）は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１５００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。こ
【図１１】図１１は、光ファイバ片のコア径φ＝５０μｍ、長さＬ＝１００００μｍ（１０ｍｍ）の場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図１２】図１２は、光ファイバ片のコア径φ＝３５μｍ、長さＬ＝１００００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係る光モジュールを説明するための部分拡大図である。
【図１４】図１４は、光ファイバ片のコア径φ＝６５μｍ、長さＬ＝１００００μｍの場合の放射角と相対光量の計測結果を示す。
【図１５】図１５は、第３の実施形態に係る光モジュールを説明するための部分拡大図である。
【図１６】図１６は、比較例としての従来の光モジュールを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１・・・基材、１２・・・貫通孔、１３・・・発光素子、１４・・・光ファイバ片、１５・・・フェルール、１６・・・透光性樹脂膜、１７・・・配線膜、１８・・・封止材、１９・・・導波路（光ファイバ）、２０・・・コア（部）、２１・・・光ファイバ片、２２・・・フェルール、２３・・・上面側、２４・・・コア部、２５・・・クラッド部、２６・・・クラッド部、３０・・・外部基板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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