(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に積層された活性層を備え、前記半導体基板に対して垂直方向にレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、
前記活性層の発光領域面積は、当該面発光レーザ素子を駆動時の前記活性層の上昇温度と前記発光領域面積との相関特性における、前記上昇温度の極小値近傍に対応した面積値であることを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記発光領域面積は、２００μｍ2以上、５００μｍ2以下であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記活性層の近傍に、前記発光領域面積を規定する選択酸化層からなる電流狭窄層を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記活性層の近傍に、前記発光領域面積を規定するイオン注入による電流狭窄構造を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記活性層は、メサポスト状の積層構造内に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、
入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、
を備えたことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、
入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、
を有する光送信部と、
外部から入射する光信号を受信して電気信号に変換する光電変換素子を有する光受信部と、
を備えたことを特徴とする光コネクタ。
【請求項８】
当該光コネクタは、自動車内光コネクタとして自動車に搭載されることを特徴とする請求項７に記載の光コネクタ。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、
入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、
前記面発光レーザ素子から射出される光信号の射出口径に対して３倍以上のコア径を有し、該光信号を一端から取得して伝送する伝送用光ファイバと、
前記伝送用光ファイバの他端から出力される前記光信号を受信して電気信号に変換する光電変換素子と、
を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】
前記伝送用光ファイバは、少なくともコアがシリカからなるファイバであることを特徴とする請求項９に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対して垂直方向にレーザ光を射出する面発光レーザ素子、光送信モジュール、光コネクタおよび光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser。以下、面発光レーザ素子と称す。）は、光の共振方向が基板面に垂直であって、基板面に垂直な方向にレーザ光を射出する。かかる面発光レーザ素子は、従来の端面発光型レーザ素子と比較して容易に素子の２次元配列を実現できる。
【０００３】
また、面発光レーザ素子は、端面発光型レーザ素子と異なり、共振器としてのミラーを設けるために劈開を必要としないこと、活性層体積が非常に小さく極低しきい値電流でレーザ発振が可能であって消費電力が小さいこと等の多くの利点を有する。かかる利点を有する面発光レーザ素子は、近年、データ通信等の光通信分野で注目されている。
【０００４】
光通信分野では、例えば、自動車内光通信（自動車内光ネットワーク）における信号光源デバイスとして、面発光レーザ素子の開発が進められている。従来の自動車内光ネットワークは、信号伝送路にプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Plastic Optical Fiber）を用いる短距離光通信システムであって、例えば、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transfer）等によって通信規格が規定されている。この通信規格では、システムの動作温度範囲は、−４０℃〜＋８５℃である。
【０００５】
一方、面発光レーザ素子は、活性層体積が小さく低しきい値化が可能な反面、材料の熱抵抗が大きく、素子の発熱（＝電力×熱抵抗）が大きくなり易いため、従来の端面発光型レーザに比べて注入電流に対する光出力の熱飽和が早く、高温動作時の信頼性が大きな課題である。一方、低温動作時の利得ピーク波長と発振波長との差分（ディチューニング量）を最適化し、高温動作時に両波長を一致させるようにして、０℃〜８５℃の温度範囲で発振特性の温度依存性を低減した面発光レーザ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１９６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、自動車内光ネットワークでは、将来的に動作温度範囲の上限を１２５℃程度まで引き上げることが検討されており、これに対応して面発光レーザ素子では、高温動作時の熱飽和特性を一層改善し、１２５℃程度までの高温動作において良好な発振特性および信頼性を得ることが必要とされている。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１２５℃程度までの高温動作において良好な発振特性を得ることができ、一層の高信頼化を実現できる面発光レーザ素子、光送信モジュール、光コネクタおよび光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる面発光レーザ素子は、半導体基板上に積層された活性層を備え、前記半導体基板に対して垂直方向にレーザ光を射出する面発光レーザ素子において、前記活性層の発光領域面積は、当該面発光レーザ素子を駆動時の前記活性層の上昇温度と前記発光領域面積との相関特性における、前記上昇温度の極小値近傍に対応した面積値であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２にかかる面発光レーザ素子は、上記の発明において、前記発光領域面積は、２００μｍ2以上、５００μｍ2以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３にかかる面発光レーザ素子は、上記の発明において、前記活性層の近傍に、前記発光領域面積を規定する選択酸化層からなる電流狭窄層を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４にかかる面発光レーザ素子は、上記の発明において、前記活性層の近傍に、前記発光領域面積を規定するイオン注入による電流狭窄構造を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５にかかる面発光レーザ素子は、上記の発明において、前記活性層は、メサポスト状の積層構造内に形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６にかかる光送信モジュールは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７にかかる光コネクタは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、を有する光送信部と、外部から入射する光信号を受信して電気信号に変換する光電変換素子を有する光受信部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８にかかる光コネクタは、上記の発明において、当該光コネクタは、自動車内光コネクタとして自動車に搭載されることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９にかかる光通信システムは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子と、入力された電気信号に基づいて前記面発光レーザ素子を制御する駆動回路と、前記面発光レーザ素子から射出される光信号の射出口径に対して３倍以上のコア径を有し、該光信号を一端から取得して伝送する伝送用光ファイバと、前記伝送用光ファイバの他端から出力される前記光信号を受信して電気信号に変換する光電変換素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０にかかる光通信用システムは、上記の発明において、前記伝送用光ファイバは、少なくともコアがシリカからなるファイバであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる面発光レーザ素子、光送信モジュール、光コネクタおよび光通信システムによれば、１２５℃程度までの高温動作において良好な発振特性を得ることができ、一層の高信頼化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる面発光レーザ素子、光コネクタ、光通信用モジュールおよび光通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００２１】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる面発光レーザ素子１の構成を示す斜視断面図である。図１に示すように、面発光レーザ素子１は、ｐ−ＧａＡｓである基板２上に、順に、下部多層膜反射鏡３と、下部クラッド層４と、多重量子井戸構造の活性層５と、上部クラッド層６と、上部多層膜反射鏡７とが積層された構造を有する。かかる積層構造において、下部多層膜反射鏡３の上端部から上の積層部は、切頭円錐状のメサポストＭＰとして形成されている。
【００２２】
下部多層膜反射鏡３は、分布反射型反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）として形成され、例えばｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ｐ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓを１ペアとして３５ペア積層した構造を有する。また、上部多層膜反射鏡７は、分布反射型反射鏡として形成され、例えばｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ｎ−Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓを１ペアとして２５ペア積層した構造を有する。なお、下部多層膜反射鏡３および上部多層膜反射鏡７を形成する各半導体層の厚さは、λ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：屈折率）である。
【００２３】
下部多層膜反射鏡３の上端層には、メサポストＭＰの中軸上に位置し電流注入領域として機能する開口部３ａと、この開口部３ａの外側に電流狭窄層として機能する選択酸化層３ｂとが形成されている。選択酸化層３ｂは、絶縁性を有し、ｐ側電極１０から注入される電流を狭窄して活性層５内の発光領域５ａにおける電流密度を高める機能を有する。また、選択酸化層３ｂは、開口部３ａと異なる屈折率を有し、発振横モードを制御する機能を有する。なお、選択酸化層３ｂは、例えば、ＡｌＡｓ等のＡｌを含む層からなり、水蒸気等でメサポストＭＰの外周から酸化させることによって、積層面に沿って内径φを有する輪帯状に形成されている。
【００２４】
下部クラッド層４および上部クラッド層６は、活性層５を上下から挟み込むように積層され、活性層５とともに光共振器を形成する。下部クラッド層４は、例えばｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓによって形成され、上部クラッド層６は、例えばｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓによって形成される。なお、光共振器内に生成される定在波の腹が活性層５の層厚方向の中心部にくるように、下部クラッド層４および上部クラッド層６は、互いにほぼ等しい光学長を実現する膜厚を有することが好ましい。
【００２５】
活性層５は、例えばＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓからなる多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有する。活性層５は、ｐ側電極１０から注入されて選択酸化層３ｂによって狭窄された電流をもとに規定される発光領域５ａにおいて自然放出光を発生する。発生した自然放出光は、下部クラッド層４、活性層５および上部クラッド層６によって形成される光共振器によって増幅され、上部多層膜反射鏡７の上面部からレーザ光ＬＯとして射出される。なお、発光領域５ａは、積層面に沿って選択酸化層３ｂの内径φに等しい直径φを有する円状に形成される。
【００２６】
上部多層膜反射鏡７の上部にはｎ側電極９が形成され、ｎ側電極９に対向する基板２の裏面にはｐ側電極１０が形成されている。ｎ側電極９は、メサポストＭＰの上面部中央に、レーザ光ＬＯを外部に射出する射出窓としての開口部を有する。また、メサポストＭＰの周囲にはポリイミド層８が形成され、ｎ側電極９は、上部多層膜反射鏡７の上部からポリイミド層８の上面に形成される。
【００２７】
かかる構成によって面発光レーザ素子１は、ｎ側電極９とｐ側電極１０との間に適当な電圧が印加された場合、ｎ側電極９の中央開口部からメサポストＭＰの上方に向けて、例えば発振波長８５０ｎｍ帯のレーザ光ＬＯを射出する。なお、発振波長は、８５０ｎｍ帯に限定して解釈する必要はなく、６５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯等であってもよい。この場合、適宜、活性層材料や反射鏡を調整する。また、ｐ型半導体からなる基板２に替えて、ｎ型半導体基板を用いてもよく、この場合、基板上に形成される各半導体層のｐ−ｎの構成が反対に構成される。
【００２８】
ここで、発光領域５ａの積層面に沿った発光領域面積ＯＡについて説明する。本実施の形態１における面発光レーザ素子１では、１２５℃程度までの高温動作時に良好な発振特性を得るため、素子の発熱に起因する活性層５の温度上昇に着目し、活性層上昇温度Ｔｊを抑制するように発光領域面積ＯＡが設定されている。この発光領域面積ＯＡの設定値は、本発明者らが見出した値であって、面発光レーザ素子１を駆動時の活性層上昇温度Ｔｊと発光領域面積ＯＡとの相関特性における、活性層上昇温度Ｔｊの極小値近傍に対応した面積値である。
【００２９】
かかる発光領域面積ＯＡを見出すにあたり、本発明者らは、まず、発光領域面積ＯＡと、活性層５の熱抵抗Ｒｔｈとの相関特性（ＯＡ−Ｒｔｈ特性）を導出した。図２は、導出したＯＡ−Ｒｔｈ特性を示すグラフである。図２に示すＯＡ−Ｒｔｈ特性は、面発光レーザ素子１の注入電流、印加電圧、レーザ出力、発振波長等の相互関係の実測値をもとに、発振波長法を用いて導出した演算結果である。
【００３０】
この導出したＯＡ−Ｒｔｈ特性から、本発明者らは、熱抵抗Ｒｔｈが発光領域面積ＯＡに反比例し、発光領域面積ＯＡが約３００μｍ2以上でほぼ飽和する傾向にあることがわかった。そしてこの結果と、活性層５の発熱量が熱抵抗Ｒｔｈに比例して増大することとから、活性層上昇温度Ｔｊが、発光領域面積ＯＡを３００μｍ2程度以上とすることによって飽和する傾向にあることが推察できた。
【００３１】
つぎに、本発明者らは、発光領域面積ＯＡと、面発光レーザ素子１のしきい値電流Ｉｔｈとの相関特性（ＯＡ−Ｉｔｈ特性）を導出した。図３は、導出したＯＡ−Ｉｔｈ特性を示すグラフである。図３に示すＯＡ−Ｉｔｈ特性は、発光領域面積ＯＡが異なる面発光レーザ素子１の複数サンプルを用いて実測した結果である。
【００３２】
この導出したＯＡ−Ｉｔｈ特性から、本発明者らは、しきい値電流Ｉｔｈが発光領域面積ＯＡに比例して増加する傾向にあることがわかった。そしてこの結果をもとに、発光領域面積ＯＡの拡大にともなって、所定のレーザ出力を得るための面発光レーザ素子１への注入電流値が増加し、この注入電流値の増加とともに活性層上昇温度Ｔｊが増大することが推察できた。
【００３３】
さらに、本発明者らは、図２に示したＯＡ−Ｒｔｈ特性と、図３に示したＯＡ−Ｉｔｈ特性とをもとに、発光領域面積ＯＡと活性層上昇温度Ｔｊとの相関特性（ＯＡ−Ｔｊ特性）を導出した。図４は、導出したＯＡ−Ｔｊ特性を示すグラフである。図４に示すＯＡ−Ｔｊ特性は、面発光レーザ素子１のレーザ出力を１ｍＷとした場合のシミュレーション結果である。このシミュレーションでは、ＯＡ−Ｒｔｈ特性およびＯＡ−Ｉｔｈ特性の影響に加えて、発光領域面積に反比例して素子の電気抵抗が増大する特性等の影響が包括的に加味されている。なお、１ｍＷとした面発光レーザ素子１のレーザ出力は、ＭＯＳＴ規格等に準拠する自動車内光ネットワークにおける利用を想定した場合のレーザ出力に相当する。実際には、ファイバとの結合損失等があるため、ファイバ端の光出力は数百μＷとなる。
【００３４】
この導出したＯＡ−Ｔｊ特性から、本発明者らは、活性層上昇温度Ｔｊが発光領域面積ＯＡの変化に対して極小値を有するとともに、発光領域面積ＯＡをこの極小値近傍に対応する面積値とすることによって、活性層５の温度上昇を抑制できることを見出した。より具体的には、本発明者らは、発光領域面積ＯＡが２００μｍ2以上、５００μｍ2以下であることが好ましいことを最終的に見出した。これは、面発光レーザ素子１の１２５℃での高温動作を想定した場合、発振特性の劣化防止には、活性層上昇温度Ｔｊを１５℃以下とすればよいが、長期信頼性の実現には、活性層上昇温度Ｔｊを１０℃以下にすることが妥当である、と一般に考えられることによる。なお、発光領域面積ＯＡを２００μｍ2以上、５００μｍ2以下とするには、発光領域５ａの直径φを１６μｍ以上、２５．２μｍ以下とすればよい。
【００３５】
以上説明したように発光領域面積ＯＡを設定することによって、本実施の形態１にかかる面発光レーザ素子１では、１２５℃程度の高温動作時でも活性層５の温度上昇を抑制することができ、良好な発振特性を得ることができるため、結果として、面発光レーザ素子１に対する一層の高信頼化を実現することができる。
【００３６】
なお、一般的に、ペルチエ素子等を用いた冷却機構をレーザ素子に付設して素子温度を低減することも考えられるが、本実施の形態１にかかる面発光レーザ素子１では、冷却機構を設ける必要がなく、冷却機構を付設することによる光モジュールの肥大化、コスト増等の問題を回避できるとともに、本来の小型で低コストなレーザモジュールとしての特徴を維持することができる。
【００３７】
また、本実施の形態１にかかる面発光レーザ素子１では、上述したように発光領域面積ＯＡを設定することによって、従来、データ通信用の信号光源として用いられ、例えばコア径５０μｍのマルチモードファイバとの結合に供用されている面発光レーザ素子に比して発光領域面積ＯＡが拡大されるため、ＥＳＤ（Electro Static Discharge：静電気放電）耐性が向上するという効果を奏する。
【００３８】
図５は、発光領域面積ＯＡに対するＥＳＤ耐性値ＥＤの相関特性（ＯＡ−ＥＤ特性）を示すグラフである。図５に示すＯＡ−ＥＤ特性は、発光領域面積ＯＡが異なる面発光レーザ素子１の複数サンプルを用いて実測した結果である。従来のデータ通信用の面発光レーザ素子では、発光領域面積が１５０〜２００μｍ2程度であり、図５からＥＳＤ耐性値が２８０〜３７０Ｖ程度であることがわかる。これに対して面発光レーザ素子１では、発光領域面積ＯＡを２００〜５００μｍ2とすることによって、３７０Ｖ以上のＥＳＤ耐性値を得ることができる。
【００３９】
かかるＥＳＤ耐性値の増大にともなって、面発光レーザ素子１では、静電気対策上の取り扱いが従来に比べて容易になり、例えば光モジュールの組立工程をはじめ自動車内光ネットワークの敷設環境のように静電気が多い環境で使用する場合に、作業環境、設置場所等の点で適用範囲が拡大できるという効果を奏する。
【００４０】
さらに、自動車内光ネットワークへの供用について言及すると、現在、信号光源として使用されている出力波長６５０ｎｍのＬＥＤに対して、発振波長を６５０ｎｍ帯とした面発光レーザ素子１を代替利用することが可能である。また、耐熱性や引き回しの容易性等の観点から、信号伝送路としての現行のＰＯＦを将来的にシリカファイバ（石英ガラスによってコアが形成された光ファイバ）に置き換えることが検討されており、その際の信号光源として、発振波長を８５０ｎｍ帯とした面発光レーザ素子１を利用することができる。この場合、シリカファイバの波長６５０ｎｍの光に対する伝送損失が大きいため、伝送損失の小さい８５０ｎｍ帯の発振波長を有する面発光レーザ素子１の有用性は高い。
【００４１】
なお、本実施の形態１にかかる面発光レーザ素子１では、電流狭窄層としてＡｌを含む選択酸化層３ｂを備える構造としたが、選択酸化層３ｂに替えて、イオン注入によって形成した電流狭窄構造を備えるようにしてもよい。この場合にも、上述した面発光レーザ素子１のすべての効果を同様に享受できる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本実施の形態２にかかる光コネクタ２１の構成を示すブロック図である。図６に示すように、光コネクタ２１は、光信号を送受信するための光送信部２４および光受信部２５を備える。
【００４３】
光送信部２４は、外部から入力された電気信号を光信号に変換して送信する。具体的には、光送信部２４は、光信号を射出する面発光レーザ素子２６と、入力された電気信号に基づいて面発光レーザ素子２６を制御する駆動回路としての制御回路２７と、面発光レーザ素子２６から射出された光信号を外部に出力するための出力光学系２８と、を有する。
【００４４】
光送信部２４に含まれる面発光レーザ素子２６には、実施の形態１にかかる面発光レーザ素子が用いられる。したがって、面発光レーザ素子２６は、発光領域面積に対する活性層上昇温度の相関特性における極小値近傍に対応した発光領域面積を有し、１２５℃程度の高温動作時でも活性層の温度上昇を抑制することができ、この結果実現した高信頼性を備えて光信号を出力することが可能である。
【００４５】
光受信部２５は、外部から受信した光信号を電気信号に変換して出力する。具体的には、光受信部２５は、光信号を受信して電気信号に変換するための光電変換素子２９と、光信号を光電変換素子２９に導くための入力光学系３０と、光電変換素子２９から出力された電気信号を増幅する増幅回路３１と、を有する。光電変換素子２９は、受信した光信号の強度に基づいて電気信号を出力する。光電変換素子２９としては、フォトダイオードの他、光抵抗などを用いることが可能である。
【００４６】
ここで、光コネクタ２１の動作について説明する。まず、外部から入力された電気信号に基づいて、制御回路２７は、面発光レーザ素子２６への駆動電流を制御する。具体的には、制御回路２７は、入力された電気信号波形に対応した波形を有する光信号を射出するように面発光レーザ素子２６を制御する。
【００４７】
一方、外部から伝送されてきた光信号は、入力光学系３０を介して入射し、光電変換素子２９によって受信される。光電変換素子２９は受信した光信号の強度変化に対応した波形を有する電気信号を出力する機能を有し、変換された電気信号は増幅回路３１に入力される。外部から入力される光信号は、一般に微弱であり、光電変換素子２９から出力される電気信号も微弱となる。このため、増幅回路３１は、光電変換素子２９からの電気信号を増幅する。
【００４８】
以上説明した本実施の形態２にかかる光コネクタ２１は、自動車に搭載し、自動車内光ネットワークに適合させて利用することが可能である。この場合、光コネクタ２１は、例えばＭＯＳＴ、ＩＤＢ−１３９４等の自動車内光ネットワークに対応した通信規格を満足する光コネクタ、特に光ヘッダとして形成される。
【００４９】
なお、本実施の形態２にかかる光コネクタ２１の適用は、自動車内光ネットワークに限定して解釈する必要はなく、自動車以外の様々な用途における光通信システムにおいて利用が可能である。
【００５０】
また、本実施の形態２にかかる光コネクタ２１が備える光送信部２４および光受信部２５は、それぞれ個別に光通信システムに供用することが可能である。すなわち、光送信部２４は、外部から入力された電気信号を光信号に変換して送信する光送信モジュールとして用いることが可能であり、光受信部２５は、外部から受信した光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュールとして用いることが可能である。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる光通信システムについて説明する。図７は、本実施の形態３にかかる光通信システム４０の構成を示す模式図である。図７に示すように、光通信システム４０は、２本の伝送用光ファイバ４１の両端に、上述した実施の形態２にかかる光コネクタ２１を備える。なお、図７に示す光コネクタ２１の各構成部には、実施の形態２と同一の符号を付している。
【００５２】
光通信システム４０では、一方の光コネクタ２１が有する面発光レーザ素子２６から出力された光信号は、出力光学系２８によって伝送用光ファイバ４１の一端に入射され、この伝送用光ファイバ４１中を伝播する。伝送用光ファイバ４１中を伝播した光信号は、この伝送用光ファイバ４１の他端から射出し、他方の光コネクタ２１が有する入力光学系３０を介して光電変換素子２９に入射される。光電変換素子２９は、受信した光信号に基づく電気信号を出力し、増幅回路３１は、この出力された電気信号を増幅して出力する。光通信システム４０は、かかる光信号の送受信動作を伝送用光ファイバごとに逆方向に行うことが可能であり、全体として双方向の光通信が可能である。
【００５３】
なお、光通信システム４０では、伝送用光ファイバ４１に、ＰＯＦ、シリカファイバ等が利用可能である。例えば、面発光レーザ素子４３の発振波長を６５０ｎｍ帯とする場合には、伝送用光ファイバ４１としてＰＯＦを用いることが好ましく、発振波長を８５０ｎｍ帯とする場合には、ＰＯＦおよびシリカファイバのいずれを用いてもよい。なお、ここでシリカファイバとは、少なくともコアがシリカからなるファイバを意味する。
【００５４】
さらに、光通信システム４０では、伝送用光ファイバ４１は、面発光レーザ素子２６から射出される光信号の射出口径、すなわち面発光レーザ素子２６の射出端面の開口径に対して３倍以上のコア径を有するようにしている。これによって、出力光学系２８を介した面発光レーザ素子２６と伝送用光ファイバ４１との光結合に関して、接続作業を容易にすることが可能であるとともに、接続損失を実用的に十分低いレベルまで低減することが可能である。
【００５５】
なお、伝送用光ファイバ４１がかかるコア径を有し、面発光レーザ素子２６と伝送用光ファイバ４１の一端とを互いに極近傍に配置可能な場合には、出力光学系２８を省くことが可能である。また、伝送用光ファイバ４１の他端についても同様に、この伝送用光ファイバ４１の他端と光電変換素子２９とを互いに極近傍に配置可能な場合には、入力光学系３０を省くことが可能である。
【００５６】
また、光通信システム４０では、送受信が２系統の光通信システムとして説明したが、２系統の光通信システムに限定して解釈する必要はなく、１系統または３系統以上の光通信システムとしてもよい。
【００５７】
なお、以上説明した本実施の形態３にかかる光通信システムは、自動車に搭載し、自動車内光ネットワークに適合させて利用することが可能である。ただし、この光通信システムの適用を自動車内光ネットワークに限定して解釈する必要はなく、自動車以外の様々な用途における光通信システムにおいても利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子の構成を示す斜視断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子の発光領域面積と熱抵抗との相関特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子の発光領域面積としきい値電流値との相関特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子の発光領域面積と活性層上昇温度との相関特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる面発光レーザ素子の発光領域面積とＥＳＤ耐性値との相関特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる光コネクタの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる光通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２６    面発光レーザ素子
２    基板
３    下部多層膜反射鏡
３ａ    開口部
３ｂ    選択酸化層
４    下部クラッド層
５    活性層
５ａ    発光領域
６    上部クラッド層
７    上部多層膜反射鏡
８    ポリイミド層
９    ｎ側電極
１０    ｐ側電極
２１    光コネクタ
２４    光送信部
２５    光受信部
２７    制御回路
２８    出力光学系
２９    光電変換素子
３０    入力光学系
３１    増幅回路
４０    光通信システム
４１    伝送用光ファイバ
ＬＯ    レーザ光
ＭＰ    メサポスト
【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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