(57)【要約】【課題】  スペックルを含み且つ放射パターンマスクに適合した放射強度分布を呈する。【解決手段】  光源装置は、出射光の拡散程度が小さく大きなスペックル量を呈する半導体レーザ１を用いており、ＩrＤＡ１.１に適用される。その場合、ＩrＤＡ１.１に関する(最大放射強度)/(放射角度が±Θ以内での最小放射強度)および(放射角度が±２Θよりも外側での最大放射強度)/(放射角度が±Θ以内での最小放射強度)に応じて要求されるスペックル量と指向半値角度/通信角度との関係から、スペックル量に応じた指向半値角度になるようにエポキシ製のレンズ６の形状を制御する。こうすることによって、最小の光出力で、ＩrＤＡ１.１の放射パターンマスクに適合した放射強度分布を有する光源装置を得ることができる。【選択図】図１
2005209797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光放射角度範囲において所定の光放射強度を必要とする光通信システムに供される光源装置であって、
スペックルを生ずる発光素子と、
上記発光素子からの放射光における放射角度と放射強度との関係を表わす放射パターンを、上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすようなパターンになるように、スペックル量に応じて設定する放射パターン設定手段
を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を、放射角度±Θ内での放射強度がIn_min以上であり、且つ、放射角度±２Θ内での放射強度がIn_max以下であり、且つ、放射角度±２Θより外側での放射強度がOut_max以下であり、且つ、In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒであるとし、
上記スペックル量をｓとした場合に、
上記放射パターン設定手段によって設定される放射パターンは、光放射強度が最大光放射強度の１/２となる光放射角度を表わす指向半値角度θHが
θH＝cos-1(０.５(1/n))
2005209797.tif 000019
となるようなパターンである
ことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を、放射角度±Θ内での放射強度が所定値以上であるとし、
上記スペックル量をｓとした場合に、
上記放射パターン設定手段によって設定される放射パターンは、光放射強度が最大光放射強度の１/２となる光放射角度を表わす指向半値角度θHが
θH＝cos-1(０.５(1/n))
ここで、ＰＰ(１−ｓ)(ｎ＋１)cosnΘ≧(ｎ0＋１)cosnΘ
ＰＰ＞１
ｎ0＝−１/(lncosΘ)−１
となるようなパターンである
ことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置において、
上記放射パターン設定手段は、上記放射光が入射されるレンズであり、
上記レンズの形状を設定することによって上記放射パターンが設定される
ことを特長とする光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置において、
上記放射光が入射されるレンズを備えると共に、
上記放射パターン設定手段は、上記発光素子とレンズとの間に設けられて、上記放射光の上記レンズへの入射位置を分散させる光入射位置分散手段である
ことを特長とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、
上記光入射位置分散手段は、上記発光素子を覆う透明樹脂およびこの透明樹脂内に混入された光拡散剤であり、
上記光拡散剤の濃度を設定することによって上記放射パターンが設定される
ことを特長とする光源装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光源装置において、
上記光入射位置分散手段は、光拡散板である
ことを特長とする光源装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光源装置において、
上記放射光が入射されるレンズを備えると共に、
上記放射パターン設定手段は、上記放射光の上記レンズと空気との界面への入射角度を分散させる光入射角度分散手段である
ことを特長とする光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置において、
上記光入射角度分散手段は、上記レンズに混入された光拡散剤であり、
上記光拡散剤の濃度を設定することによって上記放射パターンが設定される
ことを特長とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光源装置において、
上記放射パターン設定手段は、さらに、上記放射パターンを、最小の光出力を呈するパターンとなるように、上記スペックル量に応じて設定するようになっている
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の光源装置において、
上記Ｒの値が
２≦Ｒ≦３.５
である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の光源装置において、
上記ｒの値が
０.４≦ｒ≦０.７
である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の光源装置において、
上記ｎは
2005209797.tif 000020
である
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
請求項３に記載の光源装置において、
上記ＰＰの値は３よりも小さい
ことを特徴とする光源装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の光源装置を用いたことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定の光放射角度範囲で所定の光放射強度を呈する光源装置、および、それを用いた光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光無線通信として、代表的なものに、ＩrＤＡ(Infrared Data Association)がある。このＩrＤＡでは、光源装置として発光ダイオード(ＬＥＤ)を用い、所定の光放射角度エリア内において所定値以上の光放射強度を呈する光信号でデータのやり取りを行うようにしている。
【０００３】
図１４に、ＩrＤＡ１.１あるいはＩrＤＡ１.３で用いられる放射パターンマスク(実線)と、実際の光源装置における放射強度‐角度分布(破線)(以下、放射強度分布と言う)を示す。先ず、図１４に従って放射パターンマスクについて説明する。通信角度エリアは±１５度以内と規格化されており、この範囲内で１００mＷ/sr以上の放射強度が要求される。この１００mＷ/srが、この通信を確保する最小受信感度に相当する。また、通信角度エリアが±３０度以内では、通信を行っている端末間の延長上に存在する隠れ端末への干渉を避けるために、最大の放射強度は５００mＷ/srに制限される。一方、±３０度よりも離れた通信角度エリアでは、隣の光端末との干渉を避けるために最小受信感度を下回る放射強度に抑える必要があり、１００mＷ/sr以下に制限される。
【０００４】
このようなＩrＤＡに用いられるＬＥＤ光源の放射パターン（つまり、放射強度分布）は、図１４に破線で示すようなランバート分布と呼ばれる形状を有している。以下、ランバート分布について簡単に説明する。光出力Ｐ,指向半値角度θH(放射強度が最大放射強度の１/２となる放射角度)を有する光源の放射強度分布は、次のランバート分布Ｌ(θ)で表される。
2005209797.tif 000003
従来、上記指向半値角度θHは、上記通信角度エリアにおける角度１５度程度に設定されている。
【０００５】
本願発明人等は、これまで、半導体レーザを光拡散によりアイセーフ化した、所謂アイセーフレーザを用いてＩrＤＡ用光源として供することを提案してきた(例えば、特許文献１(特開２００３‐２５８３５３号公報)参照)。その場合、放射強度分布には、レーザ光の高コヒーレンス特有のスペックルが少なからず存在することが分かっていたが、全体としてその放射強度分布はＬＥＤ同様ランバート分布になることが確認されており、指向半値角度θHをＬＥＤ光源の場合と同様に１５度程度に設定していた。ランバート分布において、上記放射パターンマスクを満たすには、指向半値角度θHは１２.７度〜３０度の範囲で設定可能であるが、消費電力を考慮して１５度程度に設定されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来のアイセーフレーザを用いたＩrＤＡ用光源には、以下のような問題がある。すなわち、光無線通信においても、今後更なる高速化が期待されている。そして、その際に、通信に必要とされる絶対光量の増大を招くことが予想される。一方において、通信可能距離をこれまでと同等以上に確保する必要がある。また、受信機サイズにおいても、これまでと同等サイズが要求されている。これらの条件を満たすためには、図２に示す放射パターンマスクにおける放射角度が±Θ以内での最小放射強度(In_min)の引き上げが求められる。その一方で、他の通信方式への干渉を防ぐためには、放射角度が±２Θ以内での最大放射強度(In_max)を引き上げることは困難である。同様の理由によって、放射角度が±２Θよりも外側での最大放射強度(Out_max)の値も、これまで通りの値に制限される。
【０００７】
例えば、有効受光径３mmの受信機を用いて１００Ｍbpsの光無線通信を距離１ｍで行う場合には、送信機に対しては２５０mＷ/sr程度の放射強度が要求されることが分かっている。この場合、In_minのみを２５０mＷ/srにすると、(In_max)/(In_min)＝２となり、これまでのように、光源の指向半値角度θHを放射角度Θ近辺に固定して使用すると、光軸上(θ＝０)の放射がIn_maxを超えてしまうことになる。また、指向半値角度θHを広くしていくと、θ＝２ΘでOut_maxを超えてしまうことになり、放射パターンを変更する必要が生ずる。
【０００８】
また、アイセーフレーザを発光素子として用いた場合、平均的な放射強度分布が放射パターンマスクを満たしたとしても、少なからず存在するスペックルの影響によって、局所的にIn_minを下回る、あるいは、In_maxを超えてしまうことが懸念される。このような、スペックルを含んだ光源に対する最適な放射強度分布については、これまで何ら検討されてはいない。
【特許文献１】特開２００３‐２５８３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の課題は、要求される光放射パターンを満たしつつ光出力を最小化できるスペックルを含む光源装置、および、それを用いた光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明は、所定の光放射角度範囲において所定の光放射強度を必要とする光通信システムに供される光源装置であって、スペックルを生ずる発光素子と、上記発光素子からの放射光における放射角度と放射強度との関係を表わす放射パターンを,上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすようなパターンになるように,スペックル量に応じて設定する放射パターン設定手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、上記放射パターン設定手段によって、上記発光素子からの放射光における放射パターンを設定することによって、半導体レーザのごとくスペックル量がＬＥＤよりも大きな値を呈する発光素子を用いた場合であっても、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすような放射パターンが得られる。
【００１２】
また、１実施例の光源装置では、上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を,放射角度±Θ内での放射強度がIn_min以上であり,且つ,放射角度±２Θ内での放射強度がIn_max以下であり,且つ,放射角度±２Θよりも外側での放射強度がOut_max以下であり,且つ,In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒであるとし、上記スペックル量をｓとした場合に、上記放射パターン設定手段によって設定される放射パターンは,光放射強度が最大光放射強度の１/２となる光放射角度を表わす指向半値角度θHが
θH＝cos-1(０.５(1/n))
2005209797.tif 000004
となるようなパターンである。
【００１３】
この実施例によれば、上記Ｒ,ｒおよびスペックル量ｓを考慮することによって、例えば、従来のＩrＤＡ用の放射パターンマスクに対して上記In_maxおよびOut_maxを変化させることなく上記In_minのみを大きくして、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすような放射パターンを得ることができる。したがって、上記ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めた新たな高速光通信システムにも適用可能な光源装置を得ることが可能になる。
【００１４】
また、１実施例の光源装置では、上記光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を放射角度±Θ内での放射強度が所定値以上であるとし、上記スペックル量をｓとした場合に、上記放射パターン設定手段によって設定される放射パターンは,光放射強度が最大光放射強度の１/２となる光放射角度を表わす指向半値角度θHが
θH＝cos-1(０.５(1/n))
ここで、ＰＰ(１−ｓ)(ｎ＋１)cosnΘ≧(ｎ0＋１)cosnΘ
ＰＰ＞１
ｎ0＝−１/(lncosΘ)−１
となるようなパターンである。
【００１５】
この実施例によれば、上記ＰＰはパワーペナルティであり、上記発光素子が必要とする光出力と基準光出力との比を表している。ここで、上記基準光出力とは、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たし且つ光出力が最小となるような放射パターンの光出力である。したがって、上記発光素子のスペックル量ｓに応じて上記パワーペナルティＰＰの値を設定することによって、必要光出力を最小とする光源装置を得ることができる。
【００１６】
また、１実施例の光源装置では、上記放射パターン設定手段は,上記放射光が入射されるレンズであり、上記レンズの形状を設定することによって上記放射パターンが設定される。
【００１７】
この実施例によれば、上記レンズの形状を設定することによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００１８】
また、１実施例の光源装置では、上記放射光が入射されるレンズを備えると共に、上記放射パターン設定手段は,上記発光素子とレンズとの間に設けられて上記放射光の上記レンズへの入射位置を分散させる光入射位置分散手段である。
【００１９】
この実施例によれば、上記光入射位置分散手段で上記放射光の上記レンズへの入射位置を分散させることによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００２０】
また、１実施例の光源装置では、上記光入射位置分散手段は上記発光素子を覆う透明樹脂およびこの透明樹脂内に混入された光拡散剤であり、上記光拡散剤の濃度を設定することによって上記放射パターンが設定される。
【００２１】
この実施例によれば、上記光拡散剤の濃度を設定して上記放射光の上記レンズへの入射位置を分散させることによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００２２】
また、１実施例の光源装置では、上記光入射位置分散手段は光拡散板である。
【００２３】
この実施例によれば、上記光拡散板により上記放射光の上記レンズへの入射位置を分散させることによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００２４】
また、１実施例の光源装置では、上記放射光が入射されるレンズを備えると共に、上記放射パターン設定手段は,上記放射光の上記レンズと空気との界面への入射角度を分散させる光入射角度分散手段である。
【００２５】
この実施例によれば、上記光入射角度分散手段で上記放射光の上記レンズと空気との界面への入射角度を分散させることによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００２６】
また、１実施例の光源装置では、上記光入射角度分散手段は,上記レンズに混入された光拡散剤であり、上記光拡散剤の濃度を設定することによって上記放射パターンが設定される。
【００２７】
この実施例によれば、上記光拡散剤の濃度を設定して上記放射光の上記レンズと空気との界面への入射角度を分散させることによって、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすように、上記発光素子からの放射光の放射パターンが設定される。
【００２８】
また、１実施例の光源装置では、上記放射パターン設定手段は、さらに、上記放射パターンを、最小の光出力を呈するパターンとなるように、上記スペックル量に応じて設定するようになっている。
【００２９】
この実施例によれば、上記放射パターン設定手段の機能によって、半導体レーザのごとくスペックル量がＬＥＤよりも大きな値を呈する発光素子を用いた場合であっても、必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすことができる。さらに、光出力を最小にすることができる。
【００３０】
また、１実施例の上記In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒである光源装置では、上記Ｒの値が
２≦Ｒ≦３.５
である。
【００３１】
従来のＩrＤＡとの干渉を最小限に止めるためには、上記In_minのみ変化させてIn_maxおよびOut_maxは変化させるべきではない。この実施例によれば、上記Ｒの値をＩrＤＡの場合のＲ＝５よりも小さい２≦Ｒ≦３.５としている。したがって、上記In_maxをＩrＤＡの場合と同一にすると、放射角度±Θ内での最小放射強度In_minをＩrＤＡの場合の１.４倍〜２.５倍にまで高めることが可能になる。すなわち、ＬＥＤよりも大きなスペックル量を有する半導体レーザ(上記アイセーフレーザ等)を用いた場合であっても、ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めた高速光通信システム用の光源装置を提供することができる。
【００３２】
また、１実施例の上記In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒである光源装置では、上記ｒの値が
０.４≦ｒ≦０.７
である。
【００３３】
従来のＩrＤＡとの干渉を最小限に止めるためには、上記In_minのみ変化させてIn_maxおよびOut_maxは変化させるべきではない。この実施例によれば、上記ｒの値をＩrＤＡの場合のｒ＝１より小さい０.４≦ｒ≦０.７としている。したがって、上記Out_maxをＩrＤＡの場合と同一にすると、放射角度±Θ内での最小放射強度In_minをＩrＤＡの場合の１.４倍〜２.５倍にまで高めることが可能になる。すなわち、ＬＥＤよりも大きなスペックル量を有する半導体レーザ(上記アイセーフレーザ等)を用いた場合であっても、ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めた高速光通信システム用の光源装置を提供することができる。
【００３４】
また、１実施例の上記In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒである光源装置では、上記ｎは
2005209797.tif 000005
である。
【００３５】
この実施例によれば、上記パワーペナルティＰＰを最大にすることができる。
【００３６】
また、１実施例の光源装置では、上記ＰＰの値は３よりも小さい。
【００３７】
一般的に、半導体レーザにおける電流‐光変換効率は、ＬＥＤよりも３倍〜４倍程度高い。この実施例によれば、上記パワーペナルティＰＰの値は３よりも小さくなっている。したがって、上記スペックル量がＬＥＤよりも大きな半導体レーザを用いることによって上記基準光出力に対するペナルティが発生しても、ＬＥＤと同程度の光出力を得ることができる。
【００３８】
また、この発明の光通信システムは、この発明の光源装置を用いたことを特徴としている。
【００３９】
上記構成によれば、半導体レーザのごとくスペックル量がＬＥＤよりも大きな値を呈する発光素子を用いた場合であっても、必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすような放射パターンを得ることが可能な光源装置が用いられている。したがって、例えば、従来のＩrＤＡ用の放射パターンマスクに対して上記In_maxおよびOut_maxを変化させることなく上記In_minのみを大きくして、上記ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めた新たな高速光通信システムを提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００４０】
以上より明らかなように、この発明の光源装置は、スペックルを生ずる発光素子からの放射光の放射パターンを、放射パターン設定手段によってスペックル量に応じて設定するので、スペックル量がＬＥＤよりも大きな半導体レーザを上記発光素子として用いた場合でも、適用される光通信システムが必要とする所定の光放射角度範囲での光放射強度を満たすような放射パターンを得ることができる。
【００４１】
また、この発明の光通信システムは、この発明の光源装置を用いているので、例えば、従来のＩrＤＡ用の放射パターンマスクに対して上記In_maxおよびOut_maxを変化させることなく上記In_minのみを大きくした放射パターンマスクにも適合することができる。したがって、上記ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めることができ、ＬＥＤよりも大きなスペックル量を有する半導体レーザを用いた高速光通信システム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】
【００４２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は本実施の形態の光源装置における一例を示す断面図であり、図２は放射パターンマスクを示す図であり、図３は図１に示す光源装置の放射パターン、つまり放射強度分布図である。この発明は、スペックルを有する光源の指向半値角度の調整が目的であり、始めにこの発明で用いられるスペックルおよびスペックル量について説明する。
【００４３】
図３は、この発明の光源装置における放射強度分布の一例を示す。図中の細実線は、光源(レーザ素子)から１ｍ離れた位置で開口２mmφの受光器で受光した際の放射強度分布であり、レーザのスペックル(ランダムな光の強度の変動)が見られる。同様に、太破線は、光源から１ｍ離れた位置で開口２０mmφの受光器で受光した際の放射強度分布である。この場合には、開口内でスペックルが合成され、強度変動の小さい分布が測定される。以下においては、前者(細実線)を単に放射強度分布(Intensity)と呼び、後者(太破線)を平均化放射強度分布(Averaged Intensity)と呼ぶことにする。
【００４４】
スペックルは、上述のように確率的な振る舞いをするので、開口径が小さい程大きく現れる。したがって、光通信システムを決定すると、その光通信システムにおいて現れ得る最大スペックルは、当該光通信システムの最大通信距離および最小受光サイズが決まることから一意に決定されることになる。例えば、ＩrＤＡ１.１としては、受光器は２mmφ程度の受光面積を有するものが最小であって、通信距離は最大１ｍである。したがって、図３に細実線で示す放射強度分布の測定方法によって得られたスペックルは、本実施の形態の光源装置をＩrＤＡ１.１の光通信システムに採用した場合の受光器で受光された受光量の変動を意味しているのである。
【００４５】
さて、図４に、図３における放射強度と平均化放射強度との比を示す。この場合には、平均化放射強度分布が、ピーク値からこのピーク値の１/ｅ2(ｅは自然対数の底≒２.７１８)までの放射角度の範囲のみを考慮している。これは、経験によれば、平均化放射強度分布がピーク値の１/ｅ2よりも小さい領域においては、スペックルが小さくなる現象が見られるためである。
【００４６】
図４において、放射強度と平均化放射強度との比の値の分布における標準偏差に基づいてスペックル量を決定するのであるが、平均化放射強度分布がピーク値の１/ｅ2を下回る領域までのデータを含むと上記標準偏差の値が小さくなり、実際に考慮したい角度範囲でのスペックル量を再現しないことになる。したがって、平均化放射強度分布がピーク値の１/ｅ2を下回る領域を排除することによって、見かけ上のスペックルの低下を防ぐことができるのである。図４においては、明らかに、放射強度は平均化放射強度の周りに分布しており、その分布の仕方は確率事象であることが確認できる。実際に、放射強度と平均化放射強度との比の値の分布をヒストグラムとして表すと図５に示すようになる。図５によれば、放射強度と平均化放射強度との比の値はランダムな確率事象であり、正規分布している。このときの標準偏差(σ)は０.０４５である。また、先に、本願発明人等が提案した幾つかのアイセーフレーザに関してその放射強度と平均化放射強度との比を測定してみると、標準偏差はおよそ０.０１６〜０.１０に分布していることが確認できる。
【００４７】
スペックル量ｓは、上記標準偏差σに対して３σ〜６σの範囲で決定する。スペックル量ｓを３σとすることによって、スペックル量ｓ以上のスペックルが表れる確率は０.００１３５以下となる。また、スペックル量ｓを５σとすることによって、スペックル量ｓ以上のスペックルが表れる確率を０.００００００２９以下にすることができる。このように、標準偏差σに３〜６の値を乗じた量をスペックル量ｓと言う。この値は、光通信システムによって異なることが考えられるが、通常５σ程度であると考えられる。本実施の形態においては、スペックル量ｓ＝５σと定義して、以下、各実施例について説明することにする。尚、以下、放射強度と平均化放射強度との比の値の分布における標準偏差σをスペックルの標準偏差と言う。
【００４８】
・第１実施の形態
（実施例１）
図１は、１００Ｍbps光通信システム用の光源装置の断面図である。この光源装置は、ガラスエポキシ基板４上に所定角度の傾斜面と底面とを有するザグリ穴５が形成され、その内部の上記底面上には半導体レーザ１が実装されている。ザグリ穴５の底面および傾斜面からガラスエポキシ基板４の上面にかけて、半導体レーザ１の下部電極用パッドとなる配線パターン７が形成されると共に、金メッキが施されて光反射部ともなっている。半導体レーザ１の上部電極(図示せず)とガラスエポキシ基板４の上面に形成された上部電極用パッド８とが、金ワイヤ３によって接続されている。そして、上部電極用パッド８から、配線パターン７へ通電することによって、半導体レーザ１が発光して、半導体レーザ１の端面から放射光２が放射される。
【００４９】
上記ザグリ穴５の内部には、光拡散剤(本実施例１においてはアクリル)を重量比率１％程度含有したゲル状あるいはゴム状のシリコン樹脂９が充填してある。したがって、レーザ光２は、ザグリ穴５内でランダムな方向へ散乱されて、シリコン樹脂９から出射される際には１００μm程度の広がりを有する光束となる。サグリ穴５およびその両側におけるシリコン樹脂９の上面にはエポキシ樹脂からなるレンズ６が形成されており、半導体レーザ１からの出射光は上記光反射部で反射され、レンズ６を経て空間へ放射される。その際に、レンズ６の直径は３.５mmであり、上述した光束の広がり１００μmに比べて３０倍以上大きくなっている。したがって、放射強度パターンは、レンズ６によって良く制御されることになる。実際に、半球のエポキシ樹脂で成るレンズ６の曲率を調整することによって、指向半値角度θHが１８.５度(θH＝０.３２rad)であり、上記スペックルの標準偏差σがσ＝０.０９であり、スペックル量ｓがｓ＝５×σ＝０.４５である光源装置を得ることができた。尚、スペックル量ｓは上記出射光の拡散程度によって変化させることができる。本実施例の場合には、拡散剤(アクリル)の濃度が薄く比較的大きなスペックルとなっている。
【００５０】
図１に示すような構成を有し、上述のような特性を有する光源装置を上記ＩrＤＡ１.１に適用した場合について説明する。ＩrＤＡ１.１においては、背景技術において説明したように、図１４に示すような放射パターンマスクが要求される。その場合、本光源装置が満たすべき光出力の条件は、以下のようになる。
【００５１】
先ず、通信角度が±１５度(±０.２６rad)以内における放射強度が１００mＷ/srを下回らないようにするための条件は、上述したランバート分布Ｌ(θ)の式より、不等式
2005209797.tif 000006
が成立することである。また、光軸上における放射強度が５００mＷ/srを超えないための条件は、不等式
2005209797.tif 000007
が成立することである。
【００５２】
したがって、上記光源装置に必要な光出力ｐは、ｓ＝０.４５であるから、
１２８mＷ≦ｐ≦１５４mＷ
となる。すなわち、上記光源装置における光出力ｐを、上記範囲内で調整することによって、ＩrＤＡ１.１の放射パターンマスクを逸脱しない光源装置を提供することができるのである。
【００５３】
（比較例１）
実施例１の場合と同様にＩrＤＡ１.１に適用されると共に、スペックル量ｓ＝０.４５となる光源装置であって、レンズ６の曲率が従来のように指向半値角度θHが１５度となるような形状である場合の比較例について述べる。
【００５４】
この場合、通信角度エリアが±１５度内における放射強度が１００mＷ/srを下回らないようにするためには、光出力ｐとして１０９mＷ以上が要求される。ところが、その場合には、光軸上における放射強度が最大で５３０mＷ/srとなってしまい、ＩrＤＡ１.１用の光源として用いることができないのである。
【００５５】
図６は、上記実施例１および比較例１におけるスペックル量ｓと指向半値角度θHとをプロットしたものである。図６において、縦軸は指向半値角度θHを通信角度(図２におけるΘ、実施例１および比較例１では１５度)で除した値である。図中の太線は、Ｒ＝２,Ｒ＝３.５,Ｒ＝５およびｒ＝０.４,ｒ＝０.７,ｒ＝１の場合に、上記放射パターンマスクから規定される指向半値角度θHの範囲を表示したものである。ここで、Ｒ＝(In_max)/(In_min)であり、ｒ＝(Out_max)/(In_min)である。但し、「In_max」は最大放射強度であり、「In_min」は放射角度が±Θ以内での最小放射強度であり、「Out_max」は放射角度が±２Θよりも外側での最大放射強度である。
【００５６】
ここで、上記指向半値角度θHとスペックル量ｓとの関係式は、次のようにして導き出される。すなわち、図２に示す放射パターンマスク内に上述したランバート分布Ｌ(θ）（図２に点線で示す曲線)が収まる条件は、式(１)〜式(３)の３つの不等式で表される。
2005209797.tif 000008
但し、Ｐは光出力
【００５７】
ここで、式(１)と式(２)とを組み合わせてｎについて解くと、
2005209797.tif 000009
となる。さらに、式(１)と式(３)とを組み合わせてｎについて解くと、
2005209797.tif 000010
となる。
【００５８】
また、放射角度０での放射強度は指向半値角度θHでの放射強度の２倍であるから、ランバート分布Ｌ(θ)の式より、式(８)
2005209797.tif 000011
が得られる。これより、
１＝２・cosnθH                …（９）
となるため、式(９)を解いて
θH＝cos-1(０.５(1/n))           …（１０）
が得られる。また、その場合におけるｎの範囲は、式(５)と式(７)とから、
2005209797.tif 000012
となる。
【００５９】
ところで、実施例１の場合にはＩrＤＡ１.１の放射パターンマスクを用いている。したがって、Ｒ＝５の太実線およびｒ＝１の太実線の内側が適合範囲である。これにより、スペックル量ｓが０.５８を超えるような場合には、ＩrＤＡ１.１に適用可能な光源装置は得られないことが分かる。
【００６０】
従来のようにＬＥＤを用いた光源装置においては、スペックル量ｓは０.０５以下であり、指向半値角度θHの許容範囲は広い。そのために、指向半値角度θHは任意に設定できると言っても過言では無い。その際に、最小限の光出力で放射パターンマスクの要件を達成するために、０.８５＜指向半値角度/通信角度＜１にすることが望ましい。
【００６１】
一方、本実施例１のごとく上記スペックル量ｓが０.０５よりも大きいスペックルを有する光源装置の場合には、スペックル量ｓに応じた指向半値角度θHになるように、光源の放射強度分布を設定する必要がある。そこで、本実施例１においては、スペックル量ｓに応じた指向半値角度θHになるような放射強度分布の制御を、上記放射パターン設定手段であるレンズ６の形状を制御することによって行うのである。例えば、図７に示すように、エポキシ製のレンズ６のガラスエポキシ基板４表面からの高さを、図１の構造に比して抑えた構造にした場合には、図１の構造の場合よりも更に指向半値角度θHを広くすることが可能である。尚、図７においては、図１と同じ機能を有する部材には図１と同一の番号を付している。
【００６２】
以上のごとく、本実施例１においては、出射光の拡散程度が小さく大きなスペックル量ｓを呈する半導体レーザ１を用いた光源装置を上記ＩrＤＡ１.１に適用するに際して、図６に示すごとくＩrＤＡ１.１のＲおよびｒに応じて求められたスペックル量ｓと指向半値角度θH/通信角度との関係から、上記スペックル量ｓに応じた指向半値角度θHになるように、シリコン樹脂９に光拡散剤を含有させると共に、エポキシ製のレンズ６の形状を制御するようにしている。したがって、最小の光出力で、ＩrＤＡ１.１の放射パターンマスクに適合した放射強度分布を有する光源装置を得ることができるのである。
【００６３】
（実施例２）
本実施例は、実施例１で用いたＩrＤＡとは異なる１００Ｍbpsの通信速度を有する光通信モジュールに適用される光源装置の例である。ここで、本実施例において用いられる光通信モジュールは、放射パターンマスクが、±１５度以内での最小放射強度(In_min)＝２５０mＷ/sr、最大放射強度(In_max)＝５００mＷ/sr、±３０度よりも外側での最大放射強度(Out_max)＝１００mＷ/sr、Ｒ＝(In_max)/(In_min)＝２、ｒ＝(Out_max)/(In_min)＝０.４である光通信モジュールである。
【００６４】
１００Ｍbps通信の場合には、受光器の大きさにも依存するが光源側の放射強度として２５０mＷ/srが要求される。本実施例の場合、受光器(図示しない)の有効受光直径は３mmであり、光源装置の構成は図１に示す半球のレンズ６を用いた実施例１の場合と略同じである。したがって、本実施例について、実施例１の場合と同様に図１を用いて説明する。
【００６５】
本実施例と図１に示す実施例１との差異は、上記ザグリ穴５内に充填されたシリコン樹脂９に、光散乱剤が高濃度(重量比率５％)に含まれていることである。したがって、この場合、シリコン樹脂９から出射される光線の空間広がりは５００μmに及ぶ。同時に、ザグリ穴５内での散乱回数が増すことによって、スペックル量の低減が実現できることになる。本実施例の場合は、スペックルの標準偏差はσ＝０.０２であり、スペックル量はｓ＝０.１である。この場合、ザグリ穴５直後での光分布の広がりが、放射強度分布を広げる効果を有している。その結果、光源の指向半値角度θHを１９.５度に設定することができる。
【００６６】
すなわち、本実施の形態においては、上記シリコン樹脂９に含有された光拡散剤によって上記光入射位置分散手段を構成し、レンズ６によって上記放射パターン設定手段を構成しているのである。
【００６７】
本実施例におけるスペックル量ｓと指向半値角度/通信角度とを、実施例１の場合と同様に図６にプロットする。本光源装置に最適な電流を注入することによって、光出力２２０mＷが得られ、この時、±１５度以内での最小放射強度＞２５０mＷ/sr、光軸上最大放射強度＜５００mＷ/sr、±３０度よりも外側での最大放射強度＜１００mＷ/srの放射強度分布を持つ光源が得られた。この場合、Ｒ＝(In_max)/(In_min)＝２およびｒ＝(Out_max)/(In_min)＝０.４であり、図６から分かるように、スペックル量ｓと指向半値角度/通信角度とは、Ｒ＝２の太点線およびｒ＝０.４の太破線の内側にあり、本実施例２で用いる１００Ｍbpsの通信速度を有する光通信モジュール用の放射パターンマスクの適合範囲内にあることが分かる。これにより、本光源装置の通信エリア外に存在する光端末に干渉することなく(つまり、ＩrＤＡとの干渉を最小限に止めて)、１００Ｍbpsという高速通信をこれまでと同じ通信カバーエリアを確保しつつ実現することができるのである。
【００６８】
本実施例２の光源装置においては、上記スペックル量ｓは０.１であり、そのために、ＩrＤＡではない１００Ｍbps用の光通信モジュールに用いる場合には、指向半値角度θHは通信角度Θの１.２倍以上に限定されることが明らかになった。その場合、本実施例２では、シリコン樹脂９に含まれる光散乱剤の濃度を制御してレンズ６の内側に存在する光線の空間広がりを拡大/縮小することによって、指向半値角度θHを上述の範囲に入るように制御できることを例示している。
【００６９】
基地局等の屋外で本実施例２の光源装置を用いた場合、温度差が室内に比べて大きく、本光源装置の光出力が変動する。その結果、光出力のばらつきが問題となる。ここで、光出力のばらつきを許容できる指向半値角度θHは放射パターンマスク形状に依存するが、その中でもでき得る限り多くのばらつきを許容できる指向半値角度θH(以下、θHmaxと言う)で製造することが望ましい。
【００７０】
図８に、ｒ/Ｒに対するθHmaxの関係を示す。図中、実線は通信角度が１０度(Θ＝０.１７rad)の場合を示し、破線は通信角度が１５度(Θ＝０.２６rad)の場合を示し、一点鎖線は通信角度が３０度(Θ＝０.５２rad)の場合を示す。但し、θHmaxは、適用される光通信システムが要求する放射パターンマスクによって、上記実施例１で算出した式(１０)と式(１１)とで表される指向半値角度θHの範囲内にのみ存在する。
【００７１】
図８より、何れの通信角度の場合も、ｒ/Ｒが大きくなるとθHmaxの値も増大することが分かる。そして、θHmaxの値は、例えばｒ/Ｒ＝０.５の場合は、Θ＝０.１７rad(１０度)でθHmax＝０.３５rad(２０度)であり、Θ＝０.２６rad（１５度）でθHmax＝０.５２rad(３０度)であり、Θ＝０.５２rad(３０度)でθHmax＝１.０５(６０度)である。また、許容できるばらつきの量は上述の式から分かるようにスペックル量ｓに依存し、スペックル量ｓが多い程許容量(つまり、ｎの範囲)は少なくなる。本実施例２は、Θ＝０.２６rad(１５度)、ｒ/Ｒ＝０.２(In_max＝５００mＷ/sr,Out_max＝１００mＷ/sr)の場合に相当する。
【００７２】
図９に、本実施例２のスペックル量s＝０.１における各指向半値角度/通信角度に対するパワーペナルティＰＰを示す。ここで、パワーペナルティＰＰとは、適用される光通信システムの放射パターンマスクに適合する放射強度分布であり、且つ、光出力が最小となる放射強度分布の光出力を、基準光出力とした場合に、光源装置の光出力と上記基準光出力との比である。図中、３本の曲線は光出力の放射パターンマスクによる限界を示しており、実線は放射角度±Θ(±１５度)以内での最小放射強度In_min(２５０mＷ/sr)であり、破線は放射角度±２Θ(±３０度)以内での最大放射強度In_max(５００mＷ/sr)であり、一点鎖線は放射角度±２Θ(±３０度)より外側での最大放射強度Out_max(１００mＷ/sr)である。図９より、本実施例２において指向半値角度/通信角度およびパワーペナルティＰＰの取り得る範囲は、上記３本の曲線で囲まれた領域(指向半値角度/通信角度は１.１９〜１.３９，パワーペナルティＰＰは１.２６〜１.５６)である。特に、指向半値角度/通信角度が１.３３(指向半値角度θH：約２０度)の場合に最もばらつきに対する余裕度が高く、パワーペナルティＰＰは１.４１〜１.５６までの０.１５分だけ許容できる。
【００７３】
したがって、上記スペックル量ｓが０.1である本実施例２の場合には、温度変化によるパワー変動を考慮して、指向半値角度θHが約２０度になるように作製することが望ましいと言える。尚、本実施例２においては、先に述べたように、シリコン樹脂９に含まれる光散乱剤の濃度を重量比率５％にして指向半値角度θHが１９.５度(≒２０度)に設定されている。したがって、光出力のばらつきに対して望ましい指向半値角度θHを有する光源装置であることが分かる。
【００７４】
次に、上記パワーペナルティＰＰの値を最大にする放射強度分布について説明する。図９から、上記最大放射強度In_maxの曲線と最大放射強度Out_maxの曲線との交点での指向半値角度/通信角度で光源装置を作成した場合、パワーペナルティＰＰの許容量を最大にすることができる。そして、上記交点を与えるような放射強度分布が、パワーペナルティＰＰの値を最大にする放射強度分布となるのである。
【００７５】
上記交点を与える放射強度分布は、放射角度０と放射角度２Θとにおいて放射パターンマスクに接するような放射強度分布である。したがって、このような放射強度分布は、ランバート分布Ｌ(θ)の式より、式(１２)と式(１３)とを満たすことになる。
2005209797.tif 000013
この式(１２)と式(１３)とを連立させて解くことによって、上記交点を与える放射強度分布を規定する「ｎ」を求めることができる。つまり、式(１２)から
2005209797.tif 000014
が得られ、この式(１４)と式(１３)とからｎを求めると、
2005209797.tif 000015
となる。すなわち、式(１０)と式(１５)とで表される放射強度分布が、放射角度±Θ以内での放射強度がIn_min以上であり、放射角度±Θ内での放射強度がIn_min以上であり、放射角度±２Θ内での放射強度がIn_max以下であり、放射角度±２Θよりも外側での放射強度がOut_max以下であり、In_max/In_min＝ＲおよびOut_max/In_min＝ｒである放射パターンマスクに適合し、且つ、パワーペナルティＰＰの値を最大にする放射強度分布である。
【００７６】
・第２実施の形態
（実施例３）
図１０は、実施例３における光源装置の断面図である。この光源装置は、上記ＩrＤＡ１.１用の光源として供される。図１０において、半導体レーザ１１,金ワイヤ１３,ガラスエポキシ基板１４,ザグリ穴１５,配線パターン１７および上部電極用パッド１８は、図１に示す上記第１実施の形態の光源装置における半導体レーザ１,金ワイヤ３,ガラスエポキシ基板４,ザグリ穴５,配線パターン７および上部電極用パッド８と同じである。
【００７７】
本実施例２におけるシリコン樹脂１９にはアクリル等の光拡散剤は含まれていない。その代わりに、エポキシ樹脂で構成された半球のレンズ１６に光拡散剤を混入させている。この場合、光拡散剤が混入される母剤が異なるため当然ながら散乱剤そのものも代わり、エポキシ樹脂中には、シリカ粒子等を適度に添加することによって光散乱を最適化できるのである。
【００７８】
すなわち、本実施例３においては、上記レンズ１６に含有された光拡散剤によって、上記光入射角度分散手段を構成しているのである。
【００７９】
本実施例３におけるレンズ１６は、光散乱剤がない場合に、レンズ１６から放射されるレーザ光は光軸に略平行な光線になるように構成されている。つまり、散乱剤がない場合における指向半値角度θHは０度になっている。これに対して、レンズ１６内部に散乱剤を添加することによって、レンズ１６の界面(エポキシ樹脂と空気との界面)に入射する光線の角度分布をある幅で分散させることができる。そして、この分散によって、レンズ１６から空気中へ放射される光線の放射強度分布は指向半値角度θH(≒０)のランバート分布とすることが可能となり、指向半値角度θHは上記散乱剤の濃度を調整することで変更可能となる。尚、本実施例３においては、１回の散乱での平均散乱角度が小さい散乱剤を用いている。この場合、散乱角度の余弦の平均値で表される散乱因子ｇの値は０.９以上である。
【００８０】
上記構成を有する本実施例３における光源装置のスペックル量ｓは０.２５であり、指向半値角度θHは１２.７度である。本実施例におけるスペックル量ｓと指向半値角度/通信角度とを、第１実施の形態の場合と同様に図６にプロットしている。図６から分かるように、スペックル量ｓと指向半値角度/通信角度とは、本実施例３で用いるＩrＤＡ１.１用の放射パターンマスク(Ｒ＝５,ｒ＝１)に適合している。
【００８１】
尚、図６において、縦軸上に示されるＰＰ＝１の「＋」点は、通信角度の範囲内において、光出力を最小にする指向半値角度θHを示している。つまり、通信角度が±１５度である場合には、指向半値角度θHは１２.７度で光の利用効率が最大になる。半導体レーザを用いる場合には上記スペックルが発生し、そのスペックル量ｓに応じて必要パワーが増大する。そして、ＰＰ＝１.２６の線で囲まれた領域での必要光出力は、ＰＰ＝１である場合の光出力を基準光出力として、必要光出力＜(１.２６×基準光出力)となる。以下、同様に、ＰＰ＝２,ＰＰ＝３.１６の各線で囲まれた領域内において必要光出力の夫々は、上記基準光出力の２倍,３.１６倍を下回る値となる。そして、各ＰＰ＝１.２６,２,３.１６において、指向半値角度θHが１２.７度でスペックル量ｓが最大となる。つまり、スペックルに対する許容範囲が最大となる。
【００８２】
ここで、上記パワーペナルティＰＰと指向半値角度θHとスペックル量ｓとの関係を表す式は、次のようにして導き出される。すなわち、放射角度Θで放射パターンマスクに接する放射強度分布(基準放射強度分布)は実際の光源装置における放射強度分布よりも下回ることから、基準放射強度分布の光出力をＰ0とし、上記ｎをｎ0とすると、式(１６)
2005209797.tif 000016
が得られる。また、パワーペナルティＰＰの定義からＰ/Ｐ0＝ＰＰ(＞１)である。したがって、式(１６)は式(１７)のごとく変形できる。
ＰＰ(１−ｓ)(ｎ＋１)cosnΘ≧(ｎ0＋１)cosnΘ…（１７）
【００８３】
また、上記ｎ0は、基準放射強度分布の光出力Ｐ0が最小になるように設定する必要がある。そこで、放射角度Θにおける放射強度をＩ0とすると、
2005209797.tif 000017
となる。したがって、式(１８)において、Ｐ0を最小にするようなｎ0を求めればよいことになる。つまり、次式(１９)
2005209797.tif 000018
＝０                              …（１９）
をｎ0に付いて解けば、式(１８)においてＰ0を最小にするｎ0が次式(２０)のごとく求められる。
ｎ0＝−１/(lncosΘ)−１          …（２０）
【００８４】
すなわち、上記パワーペナルティＰＰと指向半値角度θHとスペックル量ｓとの関係は式(１７)で表され、その場合の「ｎ0」は式(２０)で表されるのである。
【００８５】
ところで、消費電力の観点から、光出力はできるだけ低い方が望ましい。また、スペックルに対する許容範囲はできるだけ大きい方が望ましい。この考え方に基づいて、本実施例３においては、指向半値角度θHが１２.７度になるように、レンズ１６に混入される散乱剤の濃度を調節している。したがって、ＩrＤＡ１.１の放射パターンマスクに適合すると共に、上記基準光出力の１.３倍程度の低い光出力の光源装置を得ることが可能になるのである。
【００８６】
一般的に、半導体レーザにおける電流‐光変換効率は、ＬＥＤよりも３倍〜４倍程度高い。したがって、スペックルを含むことによって上記基準光出力に対するペナルティが発生しても、そのペナルティの値が３以下程度であれば半導体レーザを用いることの優位性は揺らぐ事は無いのである。
【００８７】
図１１および図１２は、上記実施例１〜実施例３とは異なる光源装置の断面を示す。図１１に示す光源装置において、金ワイヤ２３,ガラスエポキシ基板２４,ザグリ穴２５,レンズ２６,配線パターン２７,上部電極用パッド２８およびシリコン樹脂２９は、図１に示す上記第１実施の形態の光源装置における金ワイヤ３,ガラスエポキシ基板４,ザグリ穴５,レンズ６,配線パターン７,上部電極用パッド８およびシリコン樹脂９と同じである。但し、レンズ２６の中心軸は、ザグリ穴２５の中心軸と同軸になっている。
【００８８】
半導体レーザ２１は、その両端面から放射光２２aおよび放射光２２bを出射するようになっている。このことにより、シリコン樹脂２９に混入される光散乱剤の濃度を上記実施例１の重量比率１％程度から上げることなく、シリコン樹脂２９からの出射光線の空間広がりを拡大することができるのである。シリコン樹脂２９やレンズ２６に対する高濃度の散乱剤の添加は光吸収に繋がるため、上述のように上記散乱剤の濃度は低濃度の方が好ましい。また、レンズ２６の中心軸とザグリ穴２５の中心軸とが同軸である構成になっている。したがって、半導体レーザ２１は何れの方向を向いていてもレンズ２６の中心軸に対する出射光の位置が同じになり、上記実施例１〜実施例３の場合のように、レンズ６,１６の中心軸に対する出射光の位置を合わせるために半導体レーザ１,１１のチップを面内で回転させる等の製作上の問題が発生することがない。したがって、上記実施例１〜実施例３の場合に比して歩留まりが向上すると言う全く別の効果を奏することができるのである。尚、図１１におけるレンズ２６には光拡散剤が含まれていないが、光拡散剤を含んでいても差し支えない。
【００８９】
図１２に示す光源装置において、金ワイヤ３３,ガラスエポキシ基板３４,ザグリ穴３５,配線パターン３７,上部電極用パッド３８およびシリコン樹脂３９は、図１に示す上記第１実施の形態の光源装置における金ワイヤ３,ガラスエポキシ基板４,ザグリ穴５,配線パターン７,上部電極用パッド８およびシリコン樹脂９と同じである。また、半導体レーザ３１は、図１１における半導体レーザ２１の場合と同様に、両端面から放射光３２aおよび放射光３２bを出射する。また、レンズ３６は、図１１におけるレンズ２６の場合と同様に、ザグリ穴３５の中心軸と同軸の中心軸を有している。
【００９０】
本光源装置では、上記シリコン樹脂３９とレンズ３６との間に、上記光入射位置分散手段としての光拡散板４０を配置している。この光拡散板４０は、光線の空間広がりを拡大させる機能を有しており、上記実施例１〜実施例３の場合と同様に、指向半値角度θHの調整に用いることができる。尚、図１２におけるレンズ２６およびシリコン樹脂３９には光拡散剤が含まれてはいないが、光拡散剤を含んでいても差し支えない。
【００９１】
尚、上記実施例１〜実施例３では、図６において、上記通信角度が±１５度の場合におけるスペックル量ｓと指向半値角度/通信角度との関係を示している。図１３には、上記通信角度が±３０度の場合におけるスペックル量ｓと指向半値角度/通信角度との関係を示す。図６および図１３より、上記通信角度が広くなると、通信角度よりも外側の領域における放射パターンマスク(ｒ＝１,０.７,０.４で示される線)が指向半値角度θHの設定に影響を与えないことが分かる。これに対して、通信角度が±１５度である場合には、指向半値角度θHの許容範囲が大幅に狭められていることが確認できる。
【００９２】
以上述べたごとく、上記各実施の形態によれば、ＩrＤＡに用いられるＬＥＤよりもスペックル量が大きい半導体レーザを、Ｒ＝５およびｒ＝１であるＩrＤＡや２≦Ｒ≦３.５および０.４≦ｒ≦０.７である１００Ｍbpsの高速光通信モジュールに用いることが可能になる。したがって、これまで人が存在する空間で使用することができなかった半導体レーザを、高速光無線通信システムの光源として適用することができる。その結果、上記各実施例の光源装置を用いた光無線通信システムを、パソコンや携帯端末(ＰＤＡ(パーソナル・ディジタル・アシスタント),携帯電話)等へ搭載することによって、ＬＥＤを用いる場合に比して低消費電力であってより短時間に動画等の大容量のデータを転送することができると共に持ち運ぶことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の光源装置における一例を示す断面図である。
【図２】放射パターンマスクを示す図である。
【図３】図１に示す光源装置の放射強度分布を示す図である。
【図４】図３における放射強度と平均化放射強度との比を示す図である。
【図５】図４に示す放射強度と平均化放射強度との比の値のヒストグラムである。
【図６】通信角度が±１５度の場合におけるスペックル量と指向半値角度/通信角度との関係を示す図である。
【図７】図１に示す光源装置におけるレンズ形状変更の説明図である。
【図８】図１に示す光源装置におけるｒ/ＲとθHmaxとの関係を示す図である。
【図９】図１に示す光源装置におけるスペックル量が０.１である場合の指向半値角度/通信角度とパワーペナルティとの関係を示す図である。
【図１０】図１とは異なる光源装置の断面図である。
【図１１】図１および図１０とは異なる光源装置の断面図である。
【図１２】図１,図１０および図１１とは異なる光源装置の断面図である。
【図１３】通信角度が±３０度の場合におけるスペックル量と指向半値角度/通信角度との関係を示す図である。
【図１４】ＩrＤＡ１.１またはＩrＤＡ１.３用の放射パターンマスクと光源装置の放射強度分布とを示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１,１１,２１,３１…半導体レーザ、
２,１２,２２a,２２b,３２a,３２b…放射光、
３,１３,２３,３３…金ワイヤ、
４,１４,２４,３４…ガラスエポキシ基板、
５,１５,２５,３５…ザグリ穴、
６,１６,２６,３６…レンズ、
７,１７,２７,３７…配線パターン、
８,１８,２８,３８…上部電極用パッド、
９,１９,２９,３９…シリコン樹脂、
４０…光拡散板。
【図１】
2005209797.tif 000021
【図２】
2005209797.tif 000022
【図３】
2005209797.tif 000023
【図４】
2005209797.tif 000024
【図５】
2005209797.tif 000025
【図６】
2005209797.tif 000026
【図７】
2005209797.tif 000027
【図８】
2005209797.tif 000028
【図９】
2005209797.tif 000029
【図１０】
2005209797.tif 000030
【図１１】
2005209797.tif 000031
【図１２】
2005209797.tif 000032
【図１３】
2005209797.tif 000033
【図１４】
2005209797.tif 000034