(57)【要約】【課題】  コア径の異なる複数の光ファイバに接続可能な光送信装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係る光送信装置１０は、発光領域を含む光源３０と発光領域から発せられた光を伝送する光ファイバ７０とを備えている。当該光源３０は、光ファイバ７０の光軸に一致する位置に配置された中央のＶＣＳＥＬ（発光領域）３２と、中央のＶＣＳＥＬ３２の周囲に配置されたＶＣＳＥＬとを有している。小さいコア径Ｍｄを有するＭＭＦが接続されたとき、中央のＶＣＳＥＬ３２からの光のみがＭＭＦのコア７４ａに入射され、コア径Ｐｄの大きいＰＯＦが接続されたとき、中央および周辺のＶＣＳＥＬからの光がＰＯＦのコア７４ｂに入射される。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光領域を含む光源と発光領域から発せられた光を伝送する光ファイバとを備えた光送信装置であって、
前記光源は、光ファイバの光軸に一致する位置に配置された第１の発光領域と、第１の発光領域の周囲に配置された第２の発光領域とを有し、
第１のコア径を有する第１の光ファイバが接続されたとき、第１の発光領域からの光が第１のコアに入射され、
第１のコア径よりも大きい第２のコア径を有する第２の光ファイバが接続されたとき、第１および第２の発光領域からの光が第２のコアに入射される、光送信装置。
【請求項２】
第２の発光領域は、第１の発光領域を中心にそこから等間隔で配置された複数の発光領域を有する、請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
第２の発光領域は正三角形の頂点にあり、第１の発光領域が正三角形の重心にある、請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項４】
第２の発光領域は、第１の発光領域を中心とする円の円周上にある、請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項５】
２の発光領域は、第１の発光領域に対して非対称の位置にある、請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項６】
第２の発光領域は、第１の発光領域に対して点対称の位置にある、請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項７】
第２の発光領域は、第１の発光領域と形状および／または大きさが異なる、請求項１ないし６いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項８】
第２の発光領域に含まれる複数の発光領域はそれぞれ等しい距離だけ離間されている、請求項１ないし７いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項９】
第１の発光領域による光量は、第２の発光領域による各々の光量よりも大きい、請求項１ないし８いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１０】
第１の発光領域による光量と、第１および第２の発光領域による光量との比が１／４以下である、請求項１ないし９いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１１】
第1および第２の発光領域は、単一の基板上に形成された複数の面発光型半導体レーザ素子により構成される、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１２】
第1のコア径を有する第1の光ファイバはガラス製マルチモード光ファイバであり、第２のコア径を有する第２の光ファイバはプラスチック製光ファイバである、請求項１ないし１１いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１３】
第１および第２の発光領域から出射されるレーザ光の波長は７８０ｎｍ帯である、請求項１１または１２に記載の光送信装置。
【請求項１４】
第１および第２の発光領域から出射されるレーザ光はマルチモードである、請求項１１ないし１３いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１５】
第２の光ファイバはＧＩ（Graded Index）型のプラスチック光ファイバである、請求項１１ないし１４いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１６】
第１の光ファイバの入射面の第１のコア以外の部分に反射防止膜が形成され、第１の光ファイバが接続されたとき、第２の発光領域から出射された光は反射防止膜に入射される、請求項１ないし１３いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１７】
光源と光ファイバとの間には光学レンズが配置される、請求項１ないし１６いずれか１つに記載の光送信装置。
【請求項１８】
第１の光ファイバが接続されたとき、第２の発光領域からの発光を停止するための駆動回路を有する、請求項１ないし１７いずれか１つに記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の送信を行う光送信装置に関し、特にコア径の異なる複数の光ファイバ、例えば中長距離用のガラス(石英)光ファイバと短距離用のプラスチックファイバ等に対応することができる光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光送信装置は、光源から発せられた光を光ファイバにより伝送するものであるが、この光源に面発光型半導体レーザ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser diode  以下ＶＣＳＥＬという）が用いられている。ＶＣＳＥＬは、しきい値電流が低く、消費電力が小さい、円形の光スポットが容易に得られる、光源の二次元アレイ化が可能であるなどの優れた特徴を持つ。
【０００３】
光送信装置において、大きな光出力を得ようとすると、ＶＣＳＥＬの駆動電流を大きくしなければならない。しかし、駆動電流を大きくすると、ＶＣＳＥＬの寿命が短命化するという問題がある。これを解決するために、例えば特許文献１は、複数のＶＣＳＥＬをチップ上に形成し、これらを同時に駆動することで、各ＶＣＳＥＬの駆動電流を小さくしつつ光ファイバに入射される光量を一定に保ち、寿命の短命化を防ぐ技術を開示している。
【０００４】
また、特許文献２は、基板上に形成された単一の柱状部分の端面に単純な正方形状となる位置に４つの開口部を有する上部電極を設け、この開口部を覆うように上部反射ミラーを配置する面発光型半導体レーザを開示している。これにより発光スポットを近接させ放射角を小さくすることを可能にしている。
【０００５】
特許文献３は、単純な正方形状の位置にレーザを配置した二次元レーザアレイを含み、これらレーザからの光をマルチモード光ファイバに入射させる送信装置に関するものである。
【０００６】
ＶＣＳＥＬからの光を伝送する光ファイバには、長距離通信用のガラスシングルモードファイバ（以下、ＳＭＦという）、中距離通信用のガラスマルチモードファイバ（以下、ＭＭＦという）、および短距離通信用のプラスチックファイバ（以下、ＰＯＦという）が知られている。典型的に、ＳＭＦのコア径は、例えば１２．５μｍと小さく、その反面、伝送効率に優れ、コストが高い。ＭＭＦのコア径は、ＳＭＦよりも大きく、例えば５０μｍ、６２．５μｍであり、伝送効率はやや落ちるがそれよりもコストは安い。ＰＯＦのコア径は、比較的大きく、例えば２００μｍないし１ｍｍであり、ＳＭＦやＭＭＦより伝送効率は低いがコストが非常に安い。
【０００７】
このような光ファイバは、それぞれの目的に応じて使用される。例えば、幹線系の光通信には光損失が少ない長距離通信用のＳＭＦが用いられる。そしてＳＭＦは、光スイッチングハブを介して短中距離用のＭＭＦやＰＯＦに切り替えられ、それらのファイバから家庭用のホームネットワークやＬＡＮなどに光信号が提供される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５２２８４号
【特許文献２】特開平８−３４０１５６号
【特許文献３】特開２０００−２９９５３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の光送信装置には次のような課題がある。第１に、特許文献１に示すような複数のＶＣＳＥＬをチップ上に形成し、これを光ファイバに結合する場合、複数のＶＣＳＥＬの発光点もしくは光源が非常に大きくなってしまい、このような光源はＰＯＦのようなコア径の大きな光ファイバにしか適用することができない。特許文献２および３についても同様である。また、光学レンズを使用して縮小光学系を形成することも考えられるが、レンズ収差を除去するためには複数のレンズを必要とし、コストが高くなってしまう。さらに、縮小倍率が一定よりも大きくなると、光ファイバへの入射角が大きくなり、そこで光損失が生じてしまい、結果として光伝送効率が低下してしまう。
【００１０】
さらに、前述したように幹線系のＳＭＦを光スイッチングハブにおいてＭＭＦまたはＰＯＦに切替えるような場合、ＭＭＦとＰＯＦのコア径が異なるためにそれぞれに固有の光送信部を予め用意しなければならない。このため、光スイッチングハブへの光ファイバの接続は柔軟性に欠け、光スイッチングハブやこれを含む通信機器のコストが下がらないという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、コア径の異なる複数の光ファイバに接続可能な光送信装置を提供することを目的とする。
さらに本発明の他の目的は、コストを低減し、利便性の高い光送信装置を提供する。
さらに本発明の他の目的は、光源の発光領域からの光を効率よく光ファイバに結合させることができる光送信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光送信装置は、発光領域を含む光源と発光領域から発せられた光を伝送する光ファイバとを備えている。当該光源は、光ファイバの光軸に一致する位置に配置された第１の発光領域と、第１の発光領域の周囲に配置された第２の発光領域とを有し、第１のコア径を有する第１の光ファイバが接続されたとき、第１の発光領域からの光が第１のコアに入射され、第１のコア径よりも大きい第２のコア径を有する第２の光ファイバが接続されたとき、第１および第２の発光領域からの光が第２のコアに入射される。
【００１３】
好ましくは、第２の発光領域は、第１の発光領域を中心にそこから等間隔で配置された複数の発光領域を有する。好ましくは、第２の発光領域は正三角形の頂点にあり、第１の発光領域が正三角形の重心にある。結果として、３角形の頂点と重心位置に発光領域がある構成が、コア径の小さな光ファイバへの結合効率、位置ずれに対して最も優れている。中心の発光領域の周囲に３つの発光領域しかないため、中心の発光領域の熱的なダメージも少なく、発光領域間の距離を比較的小さくできるというメリットもある。
【００１４】
第２の発光領域は、第１の発光領域を中心とする円の円周上にあってもよい。さらに、２の発光領域は、第１の発光領域に対して非対称の位置にあるものでもよい。さらに、第２の発光領域は、第１の発光領域に対して点対称の位置にあるものでもよい。これらの場合、好ましくは、第１の発光領域による光量と、第１および第２の発光領域による光量との比が１／６以下となるようにする。
【００１５】
さらに好ましくは、第１の発光領域による光量は、第２の発光領域による各々の光量よりも大きくてもよい。また、第１の発光領域による光量が、第２の発光領域による光量の１／４以下であることが好ましい。第1および第２の発光領域は、好ましくは単一の基板上に形成された複数の面発光型半導体レーザ素子により構成される。
【００１６】
好ましくは、第1のコア径を有する第1の光ファイバはガラス製マルチモード光ファイバであり、第２のコア径を有する第２の光ファイバはプラスチック製光ファイバである。さらに好ましくは、第１および第２の発光領域から出射されるレーザ光の波長は７８０ｎｍ帯（７７０〜８１０ｎｍ）であり、レーザ光はマルチモードである。さらに、第２の光ファイバはＧＩ（Graded Index）型のプラスチック光ファイバであることが好ましい。これらの光ファイバを用いることで中距離から短距離の高速光通信を網羅することができる。
【００１７】
第１の光ファイバの入射面の第１のコア以外の部分に反射防止膜が形成され、第１の光ファイバが接続されたとき、第２の発光領域から出射された光は反射防止膜に入射されるようにしてもよい。第１のコアに入射されない光の反射もしくは散乱が抑制される。
【００１８】
さらに、第１の光ファイバが接続されたとき、第２の発光領域からの発光が停止されるようにしてもよい。これによって、出力の無駄を省くことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光源に第１および第２の発光領域を形成し、第１のコア径を有する第１の光ファイバが接続されたとき、第１の発光領域からの光が第１のコアに入射され、第１のコア径よりも大きい第２のコア径を有する第２の光ファイバが接続されたとき、第１および第２の発光領域からの光が第２のコアに入射されるようにしたので、光送信装置をコア径の異なる複数の光ファイバに接続することが可能となる。これによって、安価で利便性の高い光送信装置およびこれを用いた通信機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の実施の形態について説明する。本発明に係る光送信装置は、光源からの光を光ファイバによって伝送するものであり、光通信機器や光通信システムに用いることができる。特に、幹線系のＳＭＦによる長距離光通信からＭＭＦやＰＯＦの短中距離光通信への切り替えを行う光スイッチングハブにおいて好適に実施される。
【実施例】
【００２１】
図１は、本実施例に係る球レンズを用いた等倍光学系を形成する光送信装置の構成を示す断面図である。光送信装置１０は、円盤状の金属ステム２０と、金属ステム２０上にマウンタ（図示省略）を介して位置決め固定される複数のＶＣＳＥＬが形成された光源３０と、金属ステム２０に固定される円筒状の筐体４０と、筐体４０の端面に一体に形成されたスリーブ５０と、スリーブ５０の開口５２内に保持されるフェルール６０と、フェルール６０によって保持される光ファイバ７０とを含んで構成される。
【００２２】
金属ステム２０には、裏面と表面とを貫通する複数の貫通孔が形成され（図示省略）、貫通孔内には絶縁膜がコーティングされている。貫通孔内にはリードピン２２、２４が挿入され、そこで電気的に絶縁された状態で保持されている。リードピン２２、２４は、金属ステム２０の表面から一端を露出され、露出された各端部は、ＶＣＳＥＬのｐ側およびｎ側電極にボンディングワイヤ等により電気的に接続されている。金属ステム２０の円周方向に形成されたフランジ２４には、筐体４０の端部が接続される。また、筐体４０の内側においてフランジ２４上に支持部材４２が取り付けられている。支持部材４２は、筐体４０と同心円状の円筒形状を有し、その端部には円形状の開口４４が形成されている。光源３０と光ファイバー７０の入射面との間に単一の球レンズ４６が介在されている。球レンズ４６は、その光軸が光源３０の中央のＶＣＳＥＬ３２と一致するように、支持部材４２の開口４４内に位置決め固定される。フェルール６０は、スリーブ５０の開口５２の端部に正確に位置決め、光ファイバ７０の光軸が球レンズ４６の光軸に整合される。フェルール６０に貫通孔６２内に光ファイバ７０の芯線７２が挿入され、保持されている。
【００２３】
光源３０すなわちＶＣＳＥＬからのレーザ光は、球レンズ４６によって集光され、光ファイバの芯線７２に入射される。球レンズ４６によってレーザ光を集光できるため、フェルール６０の精度を若干緩和することができる。ここでは球レンズ４６用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いるものであっても良い。
【００２４】
本実施例による光送信装置１０は、コア径の異なる複数の光ファイバを接続可能とし、いずれのファイバを用いても光通信に十分な光量を光源から得ることができる。例えば、ホームネットワークやＬＡＮなどの短距離光通信を行いたい場合には、大きなコア径を有するＰＯＦを接続し、それよりも距離の大きな中距離光通信を行いたい場合には、小さなコア径を有するＭＭＦを接続する。ＰＯＦまたはＭＭＦの接続は、例えばＰＯＦまたはＭＭＦを組み込んだフェルール６０を交換することで実現できる。あるいは、光ファイバの芯線のサイズが同一であれば、必ずしもフェルール６０を交換する必要はない。さらに、ＰＯＦにはＧＩ型（Graded Index）を用い、波面の位相ずれを抑制した高速通信(ギガビット)を行うことが好ましい。
【００２５】
次に、光送信装置１０の光源について説明する。図２は、半導体ウエハー上に形成されるＶＣＳＥＬのレイアウトを示す平面図である。半導体ウエハー８０は、スクライブライン８２に沿ってダイシングされ、矩形状または正方形状のチップが形成される。本発明において特徴的なことは、チップすなわち光源３０上に複数のＶＣＳＥＬが形成され、そのうちの１つのＶＣＳＥＬが光ファイバ７０の光軸と一致する位置にあり、その周囲に複数のＶＣＳＥＬが位置している。本例では、ＶＣＳＥＬ３４、３６、３８の中心を結ぶ線は正三角形を形成し、その重心位置に光軸と一致する中央のＶＣＳＥＬ３２が形成されている。
【００２６】
ＶＣＳＥＬ３２、３４、３６、３８についての詳細は後述するが、各ＶＣＳＥＬは同一形状の選択酸化型のメサもしくはポスト構造を有し、各ＶＣＳＥＬのｐ側電極およびｎ側電極が共通に形成されている。このため、電極間に駆動電流が印加されたとき、各ＶＣＳＥＬが同時にレーザ光を発する。発振波長は、７８０ｎｍ帯（７７０〜８１０ｎｍ）であり、マルチモード光である。
【００２７】
光源３０からの光は、図１に示すように、光ファイバ７０の芯線７２に入射される。芯線７２は、コア、クラッドおよびバッファ層等を含み、コアに入射された光が全反射により伝送される。図３に芯線７２の入射面における各ＶＣＳＥＬからの像を示す。図中、Ｐｄは、ＰＯＦが接続されたときのコア径、Ｍｄは、ＭＭＦが接続されたときのコア径を示している。例えば、ＰＯＦのコア径は３００μｍ、ＭＭＦのコア径は５０μｍである。また、３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａは、それぞれＶＣＳＥＬ３２、３４、３６、３８の入射面における像である。
【００２８】
図３に示すように、ＶＣＳＥＬ３２を光ファイバの光軸に一致させ、かつ他のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８をＶＣＳＥＬ３２から所定の間隔で配置することで、ＰＯＦが接続されているときには、すべてのＶＣＳＥＬの像３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａからの光がコア径Ｐｄ内に入り、ＭＭＦが接続されているときには、中央のＶＣＳＥＬ３２の像３２ａがコアＭｄ内に入る。
【００２９】
ＭＭＦが接続された場合、中央のＶＣＳＥＬ３２からの光量が光ファイバに結合されるが、ＭＭＦはＰＯＦに比べて伝送効率がよく光損失が小さいため、一つのＶＣＳＥＬからの光量でも十分な光通信を行うことが可能である。また、ＶＣＳＥＬ３２はＭＭＦのコアの中心に位置するため、ＶＣＳＥＬ３２からの光が無駄なくコア内に入射される。また、このような位置関係にあることで、ＭＭＦがＶＣＳＥＬ３２に対して多少の位置ずれを生じても、その影響を小さくすることができる。
【００３０】
図４(ａ)および（ｂ）は、本実施例による他のＶＣＳＥＬのレイアウトを説明する図である。図２に示すＶＣＳＥＬ数に加えて、さらに光源３０上に３つのＶＣＳＥＬ９０、９１、９２を中央のＶＣＳＥＬ３２から等間隔となるように形成する。つまり、周囲の６つのＶＣＳＥＬは中央のＶＣＳＥＬ３２に関して点対称となるように配置される。あるいは、正６角形の頂点とその中心の合計７箇所の発光点をもつＶＣＳＥＬということもできる。光ファイバの入射面における像は、右図に示すようになり、ＰＯＦの接続時にはすべてのＶＣＳＥＬからの像３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａ、９０ａ、９１ａ、９２ａがコア径Ｐｄ内に入り、ＭＭＦの接続時に中央のＶＣＳＥＬ３２の像３２ａがコア径Ｍｄ内に入る。
【００３１】
また図４（ｂ）に示すように、中央のＶＣＳＥＬ３２に関し非対称となるような位置に他のＶＣＳＥＬが配置されても良い。すなわち、中央のＶＣＳＥＬ３２が正方形の頂点に位置し、他のＶＣＳＥＬ９３、９４、９５が残りの頂点に位置する。この場合、上記と同様に、ＰＯＦの接続時にはすべてのＶＣＳＥＬからの像３２ａ、９３ａ、９４ａ、９５ａがコア径Ｐｄに入り、ＭＭＦの接続時には中央のＶＣＳＥＬ３２の像３２ａがコア径Ｍｄ内に入る（図４（ｂ）の右図参照）。
【００３２】
なお、図４（ｃ）に示すレイアウトは、比較例として例示するものである。すなわち光源３０ａは、図４（ｂ）と同様に４つのＶＣＳＥＬ９６、９７、９８、９９を形成しているが、光ファイバの光軸と一致する位置にはＶＣＳＥＬが形成されていない。光ファイバの入射面において、各ＶＣＳＥＬの像９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａをコア径Ｍｄの周囲にくるように調整することで、本発明と同様の結合効果を得ることができる。但し、この場合、調整位置がもともと偏芯しているため、図２および図４（ａ）、（ｂ）と比べると、位置ずれに対する許容度が小さくなってしまい、ＭＭＦへのコアへの光量を十分に確保することが難しくなってしまう。以上のＶＣＳＥＬのレイアウトのうち、結果として、図２に示すような３角形の頂点とその重心位置にＶＣＳＥＬの構成が、ＭＭＦのようなコア径の小さな光ファイバへの結合効率、位置ずれに対して優れた効果を有する。また、中心の発光領域の周囲に３つの発光領域しかないため、中心の発光領域の熱的なダメージも少なく、発光領域間の距離を比較的小さくできるというメリットもある。
【００３３】
図２または図４（ｂ）に示すようなＶＣＳＥＬのレイアウトを用いた場合、１つのＶＣＳＥＬからの光量をＰとすると、ＰＯＦの接続時にコアに入射される全光量（Ｔｐ）は、Ｔｐ＝４Ｐであり、ＭＭＦの接続時の全光量は、Ｔｐ＝１Ｐである。すなわち、光量比が１：４となる。レーザ製品について、国際的な安全基準（ＩＥＣ６０８２５−１）が定められており、ＭＭＦについて通信に十分な光量を確保したとき、光量比もしくは光量差が大きくなりすぎると、ＰＯＦの全光量が安全基準を超えてしまうおそれがある。他方、ＰＯＦの全光量が安全基準を超えないようにすると、ＭＭＦの光量が光通信に十分な値より小さくなるおそれがある。通常の光送受信システムで許容される光量の損失量は１０ｄＢかｒ１５ｄＢ程度であり、そのうち光入射部での結合効率に回せる分は８ｄＢ（比率１：６．３）程度以下である。そこで、ＭＭＦにおける光量とＰＯＦにおける光量の比は、好ましくは１：６以下、実用上は、１：４以下が望ましい。
【００３４】
ＰＯＦの接続時とＭＭＦの接続時における光量比をより小さくするためには、例えば、中央のＶＣＳＥＬ３２の発光量を他のＶＣＳＥＬの発光量よりも大きくするものであってもよい。例えば、中央のＶＣＳＥＬ１００の出力を０．２ミリワット、その周囲のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８の出力を０．１ミリワットとすると、光量比を２：７にすることができる。この場合、中央のＶＣＳＥＬ３２の出力を他のＶＣＳＥＬよりも大きくする手段として、中央のＶＣＳＥＬ３２と他のＶＣＳＥＬの駆動を分離し、中央のＶＣＳＥＬ３２への駆動電流を他よりも高くする、あるいは、ＶＣＳＥＬの駆動を同時に行う反面、ＶＣＳＥＬ３２を他のものよりもメサのサイズおよび／または形状を調整するものであってもよい。
【００３５】
図５は、光源のＶＣＳＥＬを個別に駆動するための駆動回路の一例を示す図である。図２に示したように、基板上の中央のＶＣＳＥＬ３２とその周辺に複数のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８が形成されている場合、これらを同一の駆動信号により同時に駆動する以外に、中央のＶＣＳＥＬ３２と、周辺のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８とを異なる駆動信号により個別に駆動することができる。この場合、中央のＶＣＳＥＬ３２と周辺のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８のｐ側電極をそれぞれ個別に配線する。
【００３６】
中央のＶＣＳＥＬ３２のｐ側電極は、駆動信号Ｓ１によって駆動制御回路１１０に接続され、周辺のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８のｐ側電極は共通であり、これらは駆動信号Ｓ２によって駆動制御回路１１０に接続される。各ＶＣＳＥＬのｎ側電極は共通に接地される。駆動制御回路１１０は、マイクロコンピュータ１２０からの指示に従い、例えば、中央のＶＣＳＥＬ３２の出力を周辺のＶＣＳＥＬよりも大きくする場合（例えば、上記したように中央のＶＣＳＥＬを０．２ミリワット）には、駆動信号Ｓ２の駆動電流よりも大きな駆動電流を駆動信号Ｓ１に供給する。
【００３７】
さらに、駆動制御回路１１０は、ＭＭＦの接続時に、周辺のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８の駆動を停止するようにしてもよい。ＭＭＦのコアに入射されないＶＣＳＥＬの発光を停止することで無駄な消費電力を削減することができる。この場合、中央のＶＣＳＥＬ３２の出力を、ＰＯＦの接続時よりも大きくするような駆動を行っても良い。
【００３８】
マイクロコンピュータ１２０は、ＰＯＦまたはＭＭＦのいずれが接続されているかを判別するための判別信号１２２を入力するようにしてもよい。この判別信号１２２は、例えば光ファイバを識別するための切替えスイッチを設けてユーザがスイッチを操作することで判別信号１２２を出力させるようにしてもよい。マイクロコンピュータ１２０は、判別信号１２２に応答して駆動制御回路１１０を制御し、各ＶＣＳＥＬの駆動が制御される。
【００３９】
図６は、光送信装置の他の構成例を示す図である。図１と同一の構成については同一参照番号を付してある。同図に示す光送信装置１０ａは、光源３０と光ファイバー７０との間に球レンズを用いず、光源３０からの光を光ファイバー７０に直接取り込んでいる。スリーブ５０を筐体４０と別体にし、かつ光軸と垂直方向に摺動可能な構成にしている。スリーブ５０の開口５２内に円筒状のアジャスター５４を取り付け、アジャスター５４の開口部内にフェルール６０を取り付ける。スリーブ５０を光軸と垂直方向に、またアジャスター５４を光軸方向に位置を調整することで、芯線７２と光源３０までの距離および光源３０に対する調芯を行うことができる。
【００４０】
図７は、光源３０のＶＣＳＥＬ（発光領域）と光ファイバとの関係を示す図である。図１に示したように、光ファイバ７０の芯線７２はフェルール６０によって光源３０に対して精度良く位置決めされる。ＭＭＦが接続されたとき、図７(ａ)に示すように、中央のＶＣＳＥＬ３２からの光が球レンズ４６を介してコア７４ａに入射される。他のＶＣＳＥＬ３４、３６、３８が同時に発光される場合、それらの光はコア７４ａに入射されずクラッド７６ａの端面を照射する。この場合、端面に反射防止膜７８をコーティングし、反射や散乱を抑制するものであってもよい。
【００４１】
ＰＯＦが接続されたとき、図７（ｂ）に示すように、光源３０のすべてのＶＣＳＥＬ３２、３４、３６、３８からの光が球レンズ４６を介してコア７４ｂに入射される。
【００４２】
さらに、図６に示したように、光源３０からの光が光ファイバ７０に入射されるときの光源３０と光ファイバ７０との関係を図７（ｃ）および（ｄ）に示す。この場合においても、ＭＭＦの接続時には、中央のＶＣＳＥＬ３２の光がコア７４ａに入射され、ＰＯＦの接続時には、すべてのＶＣＳＥＬの光がコア７４ｂに入射される。なお、光源３０から光ファイバ７０の入射面までの距離は、ＶＣＳＥＬからの広がり角を考慮して適宜設定される。
【００４３】
次に、光源３０に形成されるＶＣＳＥＬの構成について説明する。図８は、図２に示す光源３０のＸ−Ｘ線矢視断面図であり、ＶＣＳＥＬ３６、３８の断面を示している。なお、ＶＣＳＥＬ３６、３８は、同一の構成を有している。
【００４４】
ＶＣＳＥＬ３６、３８は、図８に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板２００上に、ｎ型のバッファ層２０２、ｎ型の下部ＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector:分布ブラック型反射鏡)２０３、アンドープの下部スペーサ層２０４とアンドープの量子井戸活性層２０５とアンドープの上部スペーサ層２０６とを含む活性領域２０７、ｐ型の上部ＤＢＲ２０８、及びｐ型のコンタクト層２０９が順次積層される。これら半導体層を異方性エッチングすることでメサ２０１が形成される。ＶＣＳＥＬ３６、３８についてのメサ２０１は同一サイズであり、メサの中心間の距離は約５０μｍである。
【００４５】
次に、メサ２０１の側壁および上面が層間絶縁膜２１２によって覆われる。コンタクト層２０９上において層間絶縁膜２１２には円形状の開口が形成され、その開口を介してｐ側電極層２１３が形成され、コンタクト層２０９とオーミック接続される。ＶＣＳＥＬ３６、３８のｐ側電極層２１３の中央には、レーザ光を出射するためのレーザ出射窓２１１が形成される。
【００４６】
ｐ側電極層２１３は、ＶＣＳＥＬ３６、３８に共通であり、これは、メサ底部に形成された電極パッド（図中省略）まで延在される。また、上部ＤＢＲ２０８の最下層には、ｐ型のＡｌＡｓ層２１０が挿入され、ＡｌＡｓ層２１０はメサ２０１の側面から一部が酸化された酸化領域２２１によって囲まれた円形状の導電領域２２２を有し、酸化領域２２１によって光閉じ込めおよび電流狭窄を行う。基板１の裏面には、ＶＣＳＥＬ３６、３８に共通にｎ側電極２１４が形成される。
【００４７】
下部ＤＢＲ２０３は、ｎ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｎ型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との複数層積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に４０．５周期で積層してある。ｎ型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は３×１０18ｃｍ-3である。
【００４８】
活性領域２０７の下部スペーサ層２０４は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層であり、量子井戸活性層２０５は、アンドープＡｌ0.１１Ｇａ0.８９Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.３Ｇａ0.７Ａｓ障壁層を含む。上部スペーサ層２０６は、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層である。
【００４９】
上部ＤＢＲ２０８は、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とｐ型のＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層との積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に３０周期積層してある。ｐ型不純物であるカーボンをドーピングした後のキャリア濃度は３×１０18ｃｍ-3である。ｐ型のコンタクト層２０９はＧａＡｓ層で、膜厚２０ｎｍ、カーボン濃度は１×１０２０ｃｍ-3である。ｐ側電極２１３は、Ｔｉ／Ａｕの積層膜である。
【００５０】
図８は、ＶＣＳＥＬ３６、３８のみを例示するが、これ以外のＶＣＳＥＬ３２、３４についても、これと同一プロセスによって基板上に同時に形成される。また図５で説明したように、ＶＣＳＥＬを個別に駆動する場合には、例えば、ｐ側電極２１３を分離するようにパターンニングし、それぞれについて電極パッドを形成する。
【００５１】
さらに、中央のＶＣＳＥＬ３２のメサの外径を、他のＶＣＳＥＬのメサの外径よりも大きくすることも可能である。これは、半導体層をエッチングするときのマスクパターンを変更することで容易に実現することができる。これによって、中央のＶＣＳＥＬ３２の出力を他のＶＣＳＥＬの出力よりも高くすることが可能である。
【００５２】
図９は、本実施例におけるＶＣＳＥＬの他のレイアウトを示す図である。図９は、光源３０の中心のＶＣＳＥＬ３００の周囲に、８つのＶＣＳＥＬ３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６が形成されている。中央のＶＣＳＥＬの像３００ａはコア径Ｍｄ内に入り、周辺のＶＣＳＥＬの像３０４ａ〜３１６ａはコア径Ｐｄ内に入る。また、周辺に配置される各ＶＣＳＥＬ間の距離ｄ１と、周辺のＶＣＳＥＬから中心のＶＣＳＥＬまでの距離ｄ２は等しい。
勿論、距離ｄ１とｄ２は異なるものであっても良い。
【００５３】
周辺に配置されたＶＣＳＥＬ（中心のＶＣＳＥＬを除く）が等間隔であることで、各ＶＣＳＥＬが隣接するＶＣＳＥＬから受ける熱の影響（温度上昇）が均一化される。光出力は、温度に影響されるため、各ＶＣＳＥＬからの光出力が均一となる。これにより、光強度分布が均一になり、光ファイバへの結合等が容易となる。また、熱の影響による波長シフトが均一におこり、全ＶＣＳＥＬをあわせた発振スペクトル幅が小さくなる。その結果、光伝送時、分散による伝送速度低下を小さくすることができる。さらに、温度上昇による寿命低下速度あるいは光出力の経時変化が均一となり、光出力、基本特性の経時的変化の予測が容易になる。
【００５４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５５】
例えば、上記実施例では、コア径の大きい光ファイバとしてＰＯＦを用い、コア径の小さい光ファイバとしてＭＭＦを用いる例を示したが、これに限定されるものではない。例えばＳＭＦやこれ以外の種々の光ファイバであっても良い。
【００５６】
さらに、上記実施例において説明されたＶＣＳＥＬのレイアウトは好ましい例であるが、本発明はこれらに限定されるものではない。また図８に示すＶＣＳＥＬの構成も一例であって、例えば、発振波長が７８０ｎｍ以外であっても良いし、レーザ光もマルチモードに限らず、シングルモードであってもよい。さらに、ＰＯＦは、好ましくはＧＩ型であるが、これに限らずＳＩ（Stepped Index）型であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る光送信装置は、光通信を行う光通信機器、光通信装置、光スイッチングハブ等において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例に係る光送信装置の構成を示す断面図である。
【図２】半導体ウエハに形成されるＶＣＳＥＬのレイアウトを示す図である。
【図３】ＰＯＦとＭＭＦの入射面におけるＶＣＳＥＬ（発光領域の像との関係を示す図である。
【図４】図４(ａ)および（ｂ）は本発明による他のＶＣＳＥＬのレイアウト例を示す図、図４（ｃ）は比較例を示す図である。
【図５】本実施例の光送信装置に適用される駆動回路の一例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る光送信装置の構成を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）ないし（ｄ）は光源と光ファイバとの関係を示す模式図である。
【図８】本実施例の光源に形成されるＶＣＳＥＬの構成を示す断面図である。
【図９】本実施例による他のＶＣＳＥＬのレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１０ａ：光送信装置
２０：金属ステム
３０：光源
３２、３４、３６、３８、９０、９１、９２、９３、９４、９５：ＶＣＳＥＬ
４０：筐体
５０：スリーブ
６０：フェルール
７０：光ファイバ
７２：芯線
７４：コア
７６：クラッド
【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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