(57)【要約】光ファイバーへのコネクトはプリズムと、フェルールと、非球面レンズとを備える。プリズムは、第１の面と第２の面とベースとを有する三角ウェッジ要素を含む。フェルールは、光ファイバーがプリズムの第１の面に接触するように光ファイバをガイドする。非球面レンズは第２の面上に集積され、集積された非球面レンズは、プリズムが三角ウェッジ要素のベースを利用することによって全内反射を介して光源の軸に対してある角度で光ビームを転送するよう作用するように位置決めされている。非球面レンズは転送された光の少なくとも一を平行化し、転送前に光ビームを合焦するように作用する。この構成は、例えば、複数の光の波長を多重化及び逆多重化するためにＷＤＭシステム内で用い、“ジグザグ状”光路配置と薄膜フィルタとを用いて、波長を分離する。
2004533004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と第２の面とベースとを有する三角ウェッジ要素を含むプリズムと；
光ファイバーがプリズムの第１の面に接触するように光ファイバをガイドするフェルールであって、その第１の面は光ファイバに実質的に直交するものであるフェルールと；
第２の面上に集積された非球面レンズとを備え、
集積された非球面レンズは、プリズムが三角ウェッジ要素のベースを用いることによって全内反射を介して光源の軸に対してある角度で光ビームを転送するように位置決めされており、非球面レンズは転送された光ビームを平行化するか又は転送前に光ビームを合焦するかいずれの作用をする光ファイバ用コネクタ。
【請求項２】
コネクタはファイバコリメータである請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
コネクタはファイバカップラーである請求項１に記載のコネクタ。
【請求項４】
第１の面と第２の面とベースとを有する三角ウェッジ要素を含むプリズムと；
光源入力がプリズムの第１の面に接触するように光源入力をファイバコネクタへへガイドするフェルールであって、その第１の面は光源入力に実質的に直交するものであるところのフェルールと；
第２の面上に集積された非球面レンズと；を備え、
集積された非球面レンズは、プリズムが光源入力の軸に対してある角度で光ビームを転送作用するように位置決めされており、非球面レンズは転送された光を平行化するように作用し、三角ウェッジ要素のベースは全内反射（ＴＩＲ）によって光ビームを転送するファイバコリメータ。
【請求項５】
三角ウェッジ要素は二等辺三角形ウェッジであり、第１の面の長さは第２の面の長さに等しい請求項４に記載のファイバコリメータ。
【請求項６】
プリズムはさらにスペーサ要素を備え、スペーサ要素は非球面レンズから光源入力までの光路長を調整するメカニズムを提供し、非球面レンズの焦点距離及び平行化された光ビームの半径を、三角ウェッジ要素の寸法を一定に保持しつつ調整することができる請求項４に記載のファイバコリメータ。
【請求項７】
ダイヤモンド削り挿入体を用いて、プリズムと非球面レンズとＴＩＲ面のうちの少なくとも一についての光学品質面を含む光学品質面を画定する請求項４に記載のファイバコリメータ。
【請求項８】
第１の面と第２の面とベースとを有する三角ウェッジ要素を含むプリズムと；
第２の面上に集積された非球面レンズと；
光ファイバーの光ファイバコアが合焦スポットイメージの位置において若しくはその近傍においてプリズムの第１の面に接触するようにファイバカプラーの光ファイバをガイドするフェルールと；を備え、
集積された非球面レンズは光ビームを受け、非球面レンズは、光ビームが非球面レンズを通過した後に合焦し、合焦スポットイメージを形成するように位置決めされており、
三角ウェッジ要素のベースは光ファイバの軸に対してある角度で全内反射（ＴＩＲ）によって焦点が合った光ビームを転送するように作用し、焦点が合った光ビームは光ファイバコアへ向かうファイバカプラ。
【請求項９】
三角ウェッジ要素は二等辺三角形ウェッジであり、第１の面の長さは第２の面の長さに等しい請求項８に記載のファイバカプラ。
【請求項１０】
プリズムはさらにスペーサ要素を備え、スペーサ要素は非球面レンズから光ファイバまでの光路長を調整するメカニズムを提供し、非球面レンズの焦点距離と光ファイバへ送られる光の開口数とを、三角ウェッジ要素の寸法を一定に保持しつつ調整することができる請求項８に記載のファイバカプラ。
【請求項１１】
非球面レンズが受ける光ビームは楕円形状の平行化された光ビームであり、ファイバコア上に像形成される合焦スポットは円形若しくは実質的に円形であり、三角ウェッジ要素のベースはＴＩＲ面を円筒型ミラーとして作用させることができる曲率を有し、非球面レンズは、円筒状に曲がったＴＩＲ面の主軸（主光軸）に位置合わせされた主軸を有する円環（トーリック）状であり、円筒状に曲がったＴＩＲ面と円環非球面レンズとの組合せは、平行化し、球面収差を補正するように作用し、ファイバコア上に像形成された焦点スポットを円状若しくは実質的に円状にする請求項８に記載のファイバカプラ。
【請求項１２】
非球面レンズのレンズパラメータが、レンズの全アパーチャを完全に埋める開口数を有する源を利用することによって最適化されている請求項８に記載のファイバカプラ。
【請求項１３】
第１の面と第２の面とベースとを有する三角ウェッジ要素を含むプリズムであって、三角ウェッジ要素のベースが、全内反射によって光ビームを転送する円筒型ミラーとして作用することができる曲率を有するところのプリズムと；
第２の面上に集積された非球面レンズと；を備え、
非球面レンズは円筒状に曲がったＴＩＲ面の軸に位置合わせされた主軸を有する円環状であり、集積された非球面レンズは、光ビームの主光線が非球面レンズの軸を直接通過するように位置決めされ、光源入力からの光ビームは楕円形状光ビームであり、楕円形状光ビームは円筒状に曲がったベースによって光源入力の軸に対してある角度で転送され、転送された光ビームは非球面レンズによって平行化され、平行化された光ビームは円形若しくは実質的に円形状ビームであり、非球面レンズは転送された光ビームをコリメートするように作用し、三角ウェッジ要素のベースは全内反射によって光ビームを転送するコリメーティング要素。
【請求項１４】
光源入力は端面放射レーザーである請求項１３に記載のコリメーティング要素。
【請求項１５】
点源からの発散光ビームを平行化し転送するコリメーティング光サブアセンブリであって：
発散光ビームを受け、平行化して、平行化された光ビームを生成する非球面レンズと；
非球面レンズの上方においてスペーサ要素と；
スネルの法則に従い、非球面レンズの軸に対してある角度で平行化された光ビームを空気へ屈折するウェッジ要素と；を備え、
ウェッジ要素はスペーサ要素の上方に配置し、コリメーティング光サブアセンブリは透明材料から成り、射出成形技術を用いて単一部として集積されるコリメーティング光サブアセンブリ。
【請求項１６】
点源は垂直型キャビティ面放射レーザーダイオードである請求項１５に記載のコリメーティング光サブアセンブリ。
【請求項１７】
スペーサ要素が、標準の射出成形技術を用いてコリメーティング光サブアセンブリを製造するための鋳型を通って溶融透明材料がより容易に流れることができるように挿入されている請求項１５に記載のコリメーティング光サブアセンブリ。
【請求項１８】
プリズムは透明材料から成り、透明材料はポリカーボネート、ポリオレフィン及びポリエチルイミドのうちのいずれか一つを含む請求項１５に記載のコリメーティング光サブアセンブリ。
【請求項１９】
非球面レンズのアパーチャは、ウェッジ要素から出力される平行化された光のウェストより大きく形成される請求項１５に記載のコリメーティング光サブアセンブリ。
【請求項２０】
コリメートされた光ビームを転送し合焦する合焦光サブアセンブリであって：
空気中を伝搬する平行化された光ビームを受けるウェッジ要素と；
ウェッジ要素の下方においてスペーサ要素と；
スペーサ要素の下方において非球面レンズと；を備え、
合焦光サブアセンブリは透明材料から成ると共に射出成形技術を用いて単一部として集積され、
ウェッジ要素で受ける平行化された光ビームは非球面レンズの軸に対してある角度で空気中を伝搬し、
ウェッジ要素は、非球面レンズの軸に沿ってスペーサ要素を通って平行化されたビームの主光線を転送し、
非球面レンズは平行化された光ビームをその軸に沿って一点に合焦する合焦光サブアセンブリ。
【請求項２１】
光検出器は、平行化された光ビームが非球面レンズによって合焦される点に載置されている請求項２０に記載の合焦光サブアセンブリ。
【請求項２２】
スペーサ要素が、標準の射出成形技術を用いて合焦光サブアセンブリを製造するための鋳型を介して、溶融透明材料がより容易に流れることができるように挿入されている請求項２０に記載の合焦光サブアセンブリ。
【請求項２３】
集積光アセンブリであって：
光源入力からの光ビームを転送し、コリメートし、平行化された光ビームを形成するファイバコリメータと；
共通の軸に沿った位置合わせされた少なくとも２つの合焦光サブアセンブリと；
ファイバコリメータからの平行化された光ビームを受ける透明ブロックと；を備え、
透明ブロックは、反射ミラーとして作用するように被覆された頂部と、それぞれが異なるパスバンド波長を有しかつ合焦光サブアセンブリ上に配置された薄膜フィルタ（ＴＴＦ）を含む底部とを有し、頂部はファイバコリメートと合焦光サブアセンブリのうちの少なくとも一の反対側である集積光アセンブリ。
【請求項２４】
光ファイバコネクタを受容するコネクタハウジングと；
プリント基板を位置決めするのに適合されたレッジ構造と；を備え、
プリント基板は、レッジ構造に位置決めされたときに、光サブアセンブリを合焦する非球面レンズに平行でかつそれから離間して形成されている請求項２３に記載の集積光アセンブリ。
【請求項２５】
集積光アセンブリが透明プラスチックの射出成形を用いて製造されている請求項２４に記載の集積光アセンブリ。
【請求項２６】
さらに光マルチプレクサを備え、コネクタハウジングは双方向通信式光ファイバを受容するように構成され、プリント基板は、レッジ構造に位置決めされたときに、光マルチプレクサの光サブアセンブリを平行化する非球面レンズに平行でかつそれから離間して形成されている請求項２４に記載の集積光アセンブリ。
【請求項２７】
集積光アセンブリが透明プラスチックの射出成形を用いて製造されている請求項２６に記載の集積光アセンブリ。
【請求項２８】
合焦光サブアセンブリに属する非球面レンズの組は、コリメーティング光サブアセンブリに属する非球面レンズの組とは異なる規定を有し、光検出器アレイと点源アレイとは異なる高さのプリント基板に配置されている請求項２６に記載の集積光アセンブリ。
【請求項２９】
異なる波長を成分を有す光ビームを転送し光ファイバにカップリングするファイバカプラと；
異なる点源からの光ビームを受容する少なくとも２つのコリメーティング光サブアセンブリと；
異なる波長成分を有する光ビームを受容する透明ブロックと；を備え、
少なくとも２つのコリメーティング光サブアセンブリは共通の軸に沿って位置合わせされており、
透明ブロックは、反射ミラーとして作用するように被覆された頂部と、それぞれが異なるパスバンド波長を有しかつ各コリメーティング光サブアセンブリの上に配置された薄膜フィルタ（ＴＴＦ）を含む底部とを有し、頂部はファイバカプラ及びコリメーティング光サブアセンブリのうちの少なくとも一の反対側にあり、点源からの光ビームはコリメーティング光サブアセンブリとＴＴＦと透明ブロックとファイバカプラを通って光ファイバへ伝播するジグザグ状光マルチプレクサ。
【請求項３０】
特別なサイズに形成されたアパーチャを有する点源のうちの一つから発散する光ビームを平行化しかつ合焦する非球面レンズは、点源からの像を制御された倍率でファイバコア上に投影するのに用いられ、かつ、光ファイバへ送られる光ビームのためのアパーチャサイズとカップリング効率とを制御する請求項２９に記載の光マルチプレクサ。
【請求項３１】
特別なサイズに形成されたアパーチャを有する点源のうちの一つから発散する光ビームを平行化しかつ合焦する非球面レンズは、点源からの像を制御された倍率でファイバコア上に投影するのに用いられ、かつ、点源の変位に対してカップリング効率の許容度を制御する請求項２９に記載の光マルチプレクサ。
【請求項３２】
単一の射出成形部として、コネクタハウジングと光デマルチプレクサと光マルチプレクサとを含む集積光アセンブリを製造する成形アセンブリであって：
互いに合わさるように構成された第１及び第２の鋳型半部であって、光デマルチプレクサの合焦光サブアセンブリ及び光マルチプレクサのコリメーティング光サブアセンブリの非球面レンズの軸に平行に向いた合わせ方向を形成する第１及び第２の鋳型半部と；
光デマルチプレクサのファイバコリメータ及び光マルチプレクサのファイバカプラ用のフェルールを形成すると共に、コネクタハウジングを形成するのに用いられる単一スライダと；を備え、
第１の鋳型半部はコリメーティング及び合焦光サブアセンブリのウェッジを形作り、かつ、ファイバコリメータ及びファイバカプラの非球面レンズを形作るのに用いられ、また、第２の鋳型半部はファイバコリメータ及びファイバカプラのの全内反射面を形作り、かつ、コリメーティング及び合焦サブアセンブリの非球面レンズを形作るのに用いられる成形アセンブリ。
【請求項３３】
集積光アセンブリを単一射出成形部として製造する際、成形プラスチックを成形アセンブリを介して流れることができるように、スペーサが形成されている請求項３２に記載の成形アセンブリ。
【請求項３４】
成形アセンブリはレッジ構造を単一射出成形部として成形されるようにするものであり、レッジ構造は、コリメーティング及び合焦光サブアセンブリの非球面レンズのそれぞれの頂点に接しかつその頂点を通る面に面に平行な面に存在し、レッジ構造は、点源アレイ及び光検出器アレイが搭載されたプリント基板をコリメーティング及び合焦サブアセンブリの非球面レンズに挿入することができかつ数ミクロンの許容度内でそれら非球面レンズに平行にすることができる請求項３２に記載の成形アセンブリ。
【請求項３５】
異なる波長成分を有す光ビームを転送し光ファイバにカップリングするファイバカプラと；
端面放射レーザーからの楕円発散光ビームを受容する少なくとも２つのコリメーティング要素と；
異なる波長成分を有する円形若しくはほぼ円形光ビームを受容する透明ブロックと；を備え、
少なくとも２つのコリメーティング要素は、楕円発散光ビームが転送されかつ円形若しくはほぼ円形光ビームへ平行化されるように共通軸に沿って位置合わせされかつ離間されており、
透明ブロックは、反射ミラーとして作用するように被覆された頂部と、それぞれが異なるパスバンド波長を有しかつ各コリメーティング要素の上に配置された薄膜フィルタ（ＴＴＦ）を含む底部とを有し、頂部はファイバカプラ及びコリメーティング光サブアセンブリのうちの一つに対して反対側であり、円形若しくはほぼ円形光ビームはＴＴＦと透明ブロックとファイバカプラとを通って光ファイバへ伝播する集積光サブアセンブリ。
【請求項３６】
光ファイバコネクタを受容するコネクタハウジングと；
プリント基板を位置決めするのに適合したレッジ構造と；を備え、
プリント基板は、レッジ構造に位置決めされたときに、コリメーティング要素の非球面レンズに平行でかつそれから離間している請求項３５に記載の集積光アセンブリ。
【請求項３７】
さらに光デマルチプレクサを備え、
コネクタハウジングは双方向通信型光ファイバを受容するように構成され；
プリント基板は、レッジ構造に位置決めされたときに、光デマルチプレクサの合焦光サブアセンブリの非球面レンズに平行でかつそれから離間している請求項３６に記載の集積光アセンブリ。
【請求項３８】
集積光アセンブリが透明プラスチックの射出成形を用いて製造されている請求項３７に記載の集積光アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信、特に、光ファイバーシステムにおけるビームの平行化（コリメート）及び転送（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）のシステムとその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一の光ファイバから他の光ファイバへ光ビームをカップリング（結合）するように構成されたコネクター内に集積されかつ光透過性プラスチックの射出成形を用いて製造可能な非球面レンズは周知である。このような応用は一般には、光ファイバの軸とそれからの光ビーム出力との間のアライメントを維持する必要がある。一のグループの従来公知の構成では、ファイバーのコアの近傍もしくは接したレンズのフラット面に同心状の平凹レンズを配置するものである。公知の構成の他のグループを図１ａに示す。このタイプは、ファイバーコアから離間してフラット面に平凹レンズを配置し、空気ギャップキャビティがレンズとファイバとを分離するものである。ファイバコネクタハウジング１にファイバコアを有する光ファイバ２を集積して成る従来の光ファイバアセンブリの断面図を図１ａに示す。光ファイバ２とコリメータレンズ７とを、キャビティ５がそれらの間に形成され、コリメータレンズ７のフラット面がファイバコア３から離間するように配置する。図１ａに示した構成の延長として、図１ｂの構成は、ビームをコリメータレンズ７によってコリメートした後で、全内反射（ＴＩＲ）を用いて４５°にビームを転送（再方向付け）するためにウェッジ（くさび）６の使用について示したものである。
【０００３】
垂直キャビティ面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ）からの光をマルチモードファイバにカップリングし、及び／又は光ファイバからの光を光検出器に直接カップリングするように構成された同様なアセンブリも従来技術で知られている。一のこのようなアセンブリは、同心状のＴＯカン（ｃａｎ）フェルールとレンズとファイバフェルール要素とを備えた構成である。ＴＯカン内に配備されたＶＣＳＥＬ及びフォトダイオードと光ファイバとをカップリングするように特に適合するこの構成は、波長分割マルチプレクシング（ＷＤＭ）システムよりシリアルデータリンクにおける使用に対して発明されたものである。
【０００４】
薄膜フィルタ（ＴＦＦ）チャネル分離と“ジグザグ”構成とを利用する波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を含む最近の構成は、２タイプの構成にさらに分割してもよい。第１のタイプの構成は、“ジグザグ”導波路に沿って光を導波（ルティング）するために、低屈折率材料領域で囲繞された高屈折率材料領域（コア）から成る光導波路の使用が中心となる。第２のタイプの構成は、コリメーションと自由空間“ジグザグ”光ルーティングに依存する構成を含んでいる。実施においては、第２のタイプの構成に関連したコリメーション、転送、及び光の焦点合わせ、又は、自由空間“ジグザグ”マルチプレクサ／デマルチプレクサー構成は、第１のタイプの構成又は導波路に基づいた手段とは劇的に異なっている。自由空間“ジグザグ”配置を利用するＴＦＦに基づいた波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を含む従来技術は通常、光スイッチ、分波器及びアドドロップマルチプレクサのようなファイバー・トゥ・ファイバー用途に応用される。これらの構成の多くは、現在の射出成形技術には余り適さない平面的トポロジーを有する。従って、自由空間“ジグザグ”光ルーティングを利用するが、現在の射出成形技術に適したシステム及びその方法が必要とされている。
【０００５】
あるとしても、集積光アセンブリを構築するために透明プラスチックの射出成形を用いるＴＦＦに基づいたＷＤＭトランシーバ用に構成を示す従来技術は余りない。関連する構成の一の例が、２０００年のＩＥＥＥ ８０２．３暫定ミーティングにおいてウィーダーマン（Ｂ．Ｗｉｅｄｅｒｍａｎｎ）によって開示された。この構成の入力コリメータは、図１ａ及び図１ｂに関連して先述したエアーギャップキャビティ構成に合致する。この構成及び図１ａ、図１ｂの深刻な欠点は、コリメーティングレンズの軸に沿ってファイバをガイドするフェルールがないことである。ファイバ位置での小さなシフトが、コリメートされたビームの深刻なミスアラインメントを招く。この構成を製造するために標準射出成形技術を用いると、構成を洗練するのに必要なフェルールの付加は、同じ“スライド”におけるレンズ及びフェルールの形成によってアンダーカット条件を生成するので、極端に難しい。
【０００６】
関連構成のコリメーティング要素は屈折材料の傾斜ベース上に配置するレンズ表面から成ることを示す図２において、さらなる問題を示す。図は、構成によって、点源４からのビームの主光線８はレンズ７の表面の中心近傍にあたり、レンズ表面が載置されたベースの傾斜角と等しい角度で屈折材料９へ屈折する。ベースの傾斜角はビームの主光線８を所望の角度に転送するのに用いられ、他方、レンズ８の曲率はビーム８をコリメートするのに用いられる。主光線は意図的に対称軸からずれてレンズの表面を通過するように設計されているので、ビームコリメーションの質は犠牲となる。たとえ非球面項をレンズ７を画定するたるみ方程式に付加しても、ビーム８の異常を除去することは不可能である。大きな開口数の源に対して、大きな傾斜角に対して、及び、最適位置からわずかに変位した源に対して、異常が特に大きい。従って、光ファイバーシステムにおいてビームのコリメート及び転送をさらに効率的に行うシステム及び方法が必要となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本明細書と組み合わされ、かつ明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、詳細な説明と合わせて本発明の原理を説明するのに寄与する。
【０００８】
例を添付図面に示した本発明の好適な実施形態を詳細に参照する。本発明を好適な実施形態を用いて説明し、他方、それらの実施形態は本発明をそれらの実施形態に限定することを意図しないことは理解されたい。逆に、本発明は、特許請求の範囲で特定された本発明の精神及び範囲内に含まれる変形、変更及び均等物をカバーすることを意図している。さらに、本発明の以下の詳細な説明では、多くの詳細は本発明をより深く理解するために行ったものである。しかしながら、本発明は、特定の詳細なしで実施してもよい。また、周知の方法、手順及びコンポーネントは、本発明の不必要な側面については詳細には記載しない。
【０００９】
本発明の実施形態は、光ファイバシステムにおいてビームをコリメートし、転送することに関連した前述の欠点を解決するように方向付けられている。本発明の実施形態は、光源入力からの光ビームを転送しかつコリメーティングするためのファイバーコリメータを向いている。ファイバーコリメータは、第１の面、第２の面及びベースを有する三角ウェッジ要素を備えたプリズムと、光源入力をプリズムの第１の面に接触されるために光源入力をガイドするフェルールと、第２の表面上に集積された非球面レンズとを備える。集積非球面レンズは、光ビームの主光線が非球面レンズの軸を直接通過するように配置される。プリズムは、全内反射（ＴＩＲ）により光ビームを転送する三角ウェッジ要素のベースと共に、光源入力の軸に対してある角度でビームを転送するように作用する。次いで、非球面レンズは転送された光ビームをコリメートするように作用する。
【００１０】
一の実施形態では、本発明はさらに、光ビームを光ファイバの光ファイバコアに転送しかつカップリングするためにファイバーカプラを提供する。ファイバーカプラは、ファイバーコリメータにおけるものと同様に、プリズムと、非球面レンズと、フェルールとを備える。非球面レンズは光ビームを受け、光ビームが非球面レンズを通過した後に合焦して、焦点スポット像を形成するように位置付けられる。プリズムの三角ウェッジ要素のベースは、光ファイバーの軸に対してある角度で全内反射（ＴＩＲ）によって合焦した光ビームを転送するように作用し、合焦された光ビームは光ファイバコアにカップリングする。フェルールは、光ファイバーコアが焦点スポット像の位置でもしくはその近傍でプリズムの第１面に接触するように光ファイバーをガイドする。
【００１１】
本発明の実施形態はまた、コリメーティング光サブアセンブリと合焦光サブアセンブリとを提供する。いずれも透明材料から成り、射出成形技術を用いて単一の部分として組み込まれる。前者は点源から拡がった光ビームをコリメートし、転送するためのものであり、非球面レンズとスペーサー要素とウェッジ要素とを備える。非球面レンズは拡がった光ビームを受けて、コリメートし、平行にされた光ビームを生成する。スペーサ要素は非球面レンズの上方に位置し、ウェッジ要素はスペーサ要素の上方に位置する。ウェッジ要素は、スネルの法則に合致する非球面レンズの軸に対してある角度で平行にされた光ビームを空気へ屈折する。他方、合焦光サブアセンブリは、平行にされた光ビームを転送し、合焦するためのものである。合焦光サブアセンブリは、ウェッジ要素と、スペーサー要素と、非球面レンズとを備える。スペーサー要素は外からの平行にされた光ビームを受ける。スペーサ要素はウェッジ要素の下方に配置され、非球面レンズはスペーサ要素の下方に配置される。ウェッジ要素で受けた平行にされた光ビームは、非球面レンズの軸に対してある角度で空気中を伝搬する。ウェッジ要素は、非球面レンズの軸に沿ってスペーサ要素を介して平行にされたビームの主光線を転送する。非球面レンズは、平行にされたビームをその軸に沿って一点に合焦する。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、光ファイバ用のアラインメントフェルールと、ファイバコネクタハウジングと、プリント基板の平面の方向を正確に制御するレッジ（出っ張り、棚）とを備えたトランシーバを提供する。非球面レンズ及びプリズムと、特に、ファイバーカプラと、ファイバーコリメータと、コリメーティング光サブアセンブリ及び合焦光サブアセンブリとの組合せを用いて、トランシーバは、“ジグザグ”配置を通して、二又は三以上のＶＣＳＥＬ又はエッジ発光レーザーからの光をコリメートし、ルーティングすることができるとと共に、平行にされた光を単一光ファイバのコアに転送し合焦することができる。さらに、多重波長成分を有する、単一光ファイバからの光を自由空間“ジグザグ”構成を介して、コリメートし、ルーティングすること、及び、異なる光検出器上に個々の波長で光を転送し、合焦することが実現される。
【００１３】
ここに記載されたＷＤＭトランシーバー（送受信器）モジュールは、球面収差を補償するために非球面レンズを用いて構成で近軸であり、レーザー源及び光検出器のアラインメント公差（許容度）について光学的に最適である。これはレンズの焦点距離を調整することによって行われ、各像面上のレーザー源（送信器）又はファイバコア（受信器）の像（イメージ）を拡大又は縮小する。適当な倍率を用いて、レーザー源及び／又は光検出器のミスアラインメントに対する光学システムの許容度を増大しても、及び／又は、レーザー源の開口数を光がカップリングされる光ファイバの開口数に合致させてもよい。この最適化によって、レーザーと光検出器とを取り付ける基板に対する光学サブアセンブリの全アラインメント公差及び／又はレーザーの光ファイバへのカップリング効率を最大にする。この最適化技術、プリント基板上の位置決めの際に役立つレッジを用いた一部分として集積されるファイバーフェルール、プリズム及びレンズの特別なレイアウトによって、現在の高度な技術水準の光学的品質の射出成形技術を用いて、低コストのＷＤＭ送受信器の大量生産用の構成が可能となる。
【００１４】
本発明の他の実施形態では、単体の射出成形部として集積光アセンブリを製造するための成形アセンブリを提供する。成形アセンブリは第１及び第２の鋳造（成形）半部と一のスライダとを備える。第１及び第２の鋳造半部は互いに合わさるように構成されており、光デマルチプレクサの合焦光サブアセンブリ及び光マルチプレクサのコリメーティング光サブアセンブリの非球面レンズの軸に平行に向いた合わせ方向を有する。一のスライダーを用いて、光デマルチプレクサのファイバーコリメータ及び光サブアセンブリのファイバーカプラ用のフェルールを形成すると共に、コネクタハウジングを形成する。第１の成形半部を用いて、コリメーティング及び合焦光サブアセンブリのウェッジ（くさび）を形作り、ファイバーコリメータ及びファイバーカプラを形作る。第２の成形半部を用いて、ファイバーコリメータ及びファイバーカプラの全内反射面を形作り、コリメーティング及び合焦光サブアセンブリの非球面レンズを形作る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の“一実施形態”又は“一の実施形態”について明細書における参考は、実施形態に関連して記載された特定の構成、構造又は特徴が少なくとも一の実施形態に含まれることを意味する。明細書全体を通して複数の箇所に現れる“一実施形態”のフレーズは、同じ実施形態を意味するというわけではない。
【００１６】
本発明の実施形態は、光学システムにおいてビームをコリメートし、転送するシステム及びシステムを提供する。一般的に、本発明は、点源−例えば、レーザー、光ファイバー−からの光が、高品質でかつ慎重に制御された位置、サイズ及び開口数を有する源の像を形成するために、コリメートし、軸外（近軸）に方向を向き、再合焦する必要があるならば常に適用可能である。本発明はまた、光学システムに対する源及び像のアラインメント公差が最適化を必要とするときにも適用可能である。例えば、本発明の実施形態は、光の複数の波長／チャネルを多重化及び逆多重化するために波長分割マルチプレクシング（ＷＤＭ）システムにおいて利用することができる。ここで、ＷＤＭ送受信器モジュールはレーザー源及び光検出器のアラインメント公差に対して光学的に最適されている。最適化は、レーザー及び光検出器が取り付けられた基板に対して光アセンブリの全アラインメント公差を最大にする。プリズム及びレンズのレイアウトに合わせたこの技術は、光サブアセンブリ及び自由空間カップリングＷＤＭ送受信器モジュールの大量生産を可能にするものである。
【００１７】
図３ａに、本発明の実施形態の光サブアセンブリ１００ａを示す。実施形態では、光サブアセンブリ１００ａは光ファイバー１０からの発散（拡がり）光ビーム２０の出力を転送し、コリメートするように構成されたファイバーコリメータであり、平行にされた出力２５を形成する。光サブアセンブリ１００ａは、プリズム３０、非球面レンズ４０、及びアライメントフェルール５０を備える。光ファイバ１０は、発散光ビーム２０を光サブアセンブリに送る。コリメーションの前に、屈折率ｎを有するプリズム３０を用いて、全内反射（ＴＩＲ）を用いて入射光軸に直交する軸に対して特定の角度（φ）で発散光ビーム２０を転送する。ＴＩＲの結果、発散光ビーム２０はプリズム３０のＴＩＲ面８０に当たる。一の実施形態では、角度φは以下の条件を充足しなければならない：
２ａｒｃｓｉｎ（ｌ／ｎ）−π／２＜φ＜π／２
プリズム３０は例えば、約１．５７である屈折率ｎを有する高透明性の理由でポリカーボネートから成ってもよい。この場合、角度φは−１０．８７より大きくなければならない。
【００１８】
図３ａに示したように、プリズム３０は厚さＤを有するスペーサ要素６０を有する。スペーサの厚さＤは、非球面レンズ４０を通る光の折れ曲がった光路がプリズム３０の入射壁において又はその近傍においてレンズ４０の焦点を置くように決定される。スペーサ要素６０は光サブアセンブリ１００ａの構成にとって重要なものであり、光学システムのこの部分における焦点距離及び開口数の便利な調整（チューニング）を可能にし、他方、アラインメント目的で重要なよく定義された（ｗｅｌｌ−ｄｅｆｉｎｅｄ）合焦面を維持する。しかしながら、本発明の他の実施形態に対応する光ファイバ１０の特定の配置及び光サブアセンブリの構造に依存する従来技術の当業者には明らかであるが、スペーサ要素６０が必要でなくてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態では、光ファイバ１０がプリズム３０に最適に位置合わせされることを保証するために、アラインメントフェルール５０をプリズム３０に取り付ける。図３ａで示したように、このアライメントは、ファイバからの主光線がレンズ４０の対称軸に沿って直接伝搬させることによって決定される。一の実施形態では、これは、プリズム３０のジオメトリによって、二等辺三角形（“ａｂｃ”）ウェッジを備えるように構成されることを保証する。ここでは、二等辺三角形ａｂｃは、頂点“ｃ”に対して対称、すなわち、辺ｃａの長さは辺ｃｂの長さに等しい。二等辺三角形ａｂｃのウェッジは、主光線は直交入射角でに入り、光サブアセンブリ１００ａで出ることが保証されるように備えるものである。これによって、光サブアセンブリを構築するのに用いられる屈折材料の選択において、二等辺三角形ａｂｃの角度の独立性を維持する。スペーサ要素６０と共に用いると、二等辺三角形ａｂｃのウェッジは一定の寸法を保持することができ、他方、スペーサ要素６０は、光ファイバ１０からの光路長を非球面レンズ４０に調整する手段を提供する。これによって、レンズ４０の焦点距離、従って、平行化されたビーム２５の半径を調整することが可能となり、他方、二等辺三角形ａｂｃのウェッジは一定に維持される。他の実施形態では、他のタイプの三角形のウェッジを用いてもよい。
【００２０】
一の実施では、アライメントフェルール５０とプリズム３０と非球面レンズ４０とから成る光サブアセンブリ１００ａは一体として製造され、それによってアライメントの誤差を最小にする。プリズム３０、アライメントフェルール５０及び非球面レンズ４０は、例えば、ポリカーボネート、ポリオレフィン又はポリエチルイミドを用いて標準の射出成形工程によって製造する。一方で、ポリカーボネートはその高い透明性を理由としてよく用いられる。他方、ポリエチルイミドはその高い温度操作性及び低い熱膨張係数（ＣＴＥ）を理由としてよく用いられる。
【００２１】
上述の光サブアセンブリは、平行化されたビームを光ファイバーに転送・合焦するように、自然に逆に作動することができる。図３ｂは、平行化されたビームを本発明の実施形態による光ファイバに転送・合焦する光サブアセンブリ１００ｂを図示する。実施形態では、光サブアセンブリ１００ｂは、その主光線が非球面レンズ４０の対称軸に沿って入るところの平行化ビーム２５’を転送・合焦するように製造されたファイバーカプラである。レンズ４０の焦点距離は、光ファイバ１０の開口数に合致する開口数を有する像スポットを生成するように設計されている。プリズム３０を用いて、非球面レンズ４０を通過する平行化ビーム２５’から形成され、ＴＩＲ面８０によって転送される発散光ビーム２０’を転送する。アラインメントフェルール５０とスペーサ要素６０とを用いて、光サブアセンブリの焦点に光ファイバ１０を正確に位置決めする。
【００２２】
図４ａに、本発明の実施形態による面発光レーザーからの出力ビームをコリメートし、転送する光サブアセンブリ２００ａを図示する。光サブアセンブリ２００ａは、プリズム２３０と、非球面レンズ２４０と、プリズム２３０と非球面レンズ２４０との間に配置されたスペーサ２６０とを備える。一の実施形態では、光サブアセンブリ２００ａは、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）２５０からの出力ビームをコリメートし、転送するのに用いられる。この応用に関連するレーザー源の例は、限定するものではないが、８５０ｎｍ帯域で発光するＶＣＳＥＬ、９８０ｎｍ帯域で発光するＶＣＳＥＬ、１３００ｎｍ帯域で現在開発中のＶＣＳＥＬを含む。図２で示した従来例に対比して、非傾斜非球面レンズ２４０をＶＣＳＥＬ２５０からの出力ビームをコリメートするのに用い、他方、プリズム２３０の平坦で傾斜した面２３５を所望の角度に平行化されたビームを転送するのに用いられる。これによって、効果的に転送の２つの独立のタスクをカップリングせず、現構成におけるコリメーティング（平行化）は構成を“近軸”とし、すなわち、ビームが軸の近傍でかつほぼ平行の屈折面に入る。ビームを転送する機能を実施するために非球面レンズ２４０の傾斜がないこと、及び、第２の平坦面２３５の付加は、本発明と従来技術との最大の差異である。これによって、平行化ビームの質を大きく改善し、大きな発散角及び／又は源の位置の大きなオフセット（ずれ）を有する源に対して出力ビームを十分平行化されたままにできる。その結果、ミスアラインメントについての公差が大きく改善される。
【００２３】
図３ａに示した光サブアセンブリ１００ａと同様に、図４ａに示した光サブアセンブリ２００ａを用いて、逆に平行化ビームを転送し、合焦することができる。図４ｂは、このような光サブアセンブリ２００ｂの例を示す。平行化ビームは、特定角度でプリズム２３０の平坦な傾斜面２３５に入射する。本質的に近軸の光サブアセンブリ２００ｂは、平坦な傾斜面２３５を活用して平行ビームを転送し、非球面レンズを用いてビームを合焦する。これによって、回折制限像は光検出器２１０上に合焦することになる。高速光変調に対して利用する光検出器は通常小さな活性領域を有するので、像のサイズを最小にする努力が検出される光エネルギー及び検出器ミスアラインメントに対する公差の両方を最大にするのに重要である。近軸光サブアセンブリ２００ｂを用いて、像のサイズを光検出器２１０において最小にする。通常、スペーサ２６０は非球面レンズ２４０とプリズム２３０との間に備える。スペーサ２６０の機能の一つは、射出成形製造工程中に、成形された透明材料が光サブアセンブリ２００ａ及び／又は光サブアセンブリ２００ｂを製造するための鋳型を介して容易に流れることができるようにすることである。
【００２４】
図５ａ及び図５ｂは、本発明の実施形態による光ファイバ入力／出力を有する４チャネル波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサについての概略構成を示すものである。４チャンネル波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサは、チャネル分離を実施するために、“ジグザグ”構成の薄膜フィルタ（ＴＦＦ）を用いる。図５ａは、図３ａで示したような光サブアセンブリ１００ａと、ガラスプレート３００と、一組のＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄと、図４ｂに示したような一組の合焦光サブアセンブリ１００ａとを含む光デマルチプレクサ又は受信器を示す。プリズム３０と非球面レンズ４０とを用いて、光サブアセンブリ１００ａ又はファイバコリメータは、光ファイバ１０の入力軸に対する垂直軸に対して特定の角度で光ファイバー１０から発散ビームを転送し、コリメートする。実施形態では、光ビームは多重の波長を含み、４個の合焦光サブアセンブリ２００ｂと４個のＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄを備える。光サブアセンブリ１００ａから、平行化された多色ビームは、ビームを転送する高屈折（ＨＲ）被覆面３１０を有するガラスプレート３００に屈折する。ＨＲ被覆面３１０は広帯域高屈折率（ＨＲ）コーティングで被覆し、ビームが入る面の反対側の面にも被覆される。ＨＲコーティングの帯域は逆多重化される全波長を含む。平行化されたビームの入射角は、平行化されたビームが、特定のスペーシングｄでガラスプレート３００内で多重反射することができるように制御される。これは、プリズムのＴＩＲ面の角度と、ガラスプレート３００の屈折率と、ＴＦＦ基板２７０ａ−２７０ｄの屈折率と、ガラスプレート３００及びＴＦＦ基板２７０ａ−２７０ｄの両方の厚さとによって決まる。
【００２５】
実施形態では、４個のＴＦＦ２７０ａ−２７０ｄのそれぞれは入力ビームを含む４つ波長のうちの一に中心を有する狭いパスバンド（パス帯域）内を除いて、ガラス基板３００上の上述のＨＲコーティング面３１０と同じバンド幅全体にわたって高い反射性を有する。ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄのパスバンドは温度によるレーザー波長のドリフト、製造誤差等が許容されるように十分広いべきである。中心波長は、無視できる重なりしかＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄのパスバンド間に存在しないように、十分に離れて離間しているべきである。図５ａ及び図５ｂに図示したような本発明の実施形態に使用されるＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄのそれぞれの幅は例えば、１０−１５ｎｍであり、間隔は例えば、２０−２５ｎｍであってもよい。さらに、実施形態で使用されるＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄのパスバンドを構築するために使用される多層誘電体構造の構成は、“ジグザグ”状に対して予測される特定の入射角について最適になっている。この最適化は、入射光の偏光状態による反射及び透過の変動を最小化する。
【００２６】
一の実施形態では、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄは波長間隔が広い波長分割マルチプレクシング（ＣＷＤＭ）フィルタ、又は、いわゆるワイド波長分割マルチプレクシング（ＷＷＤＭ）フィルタであり、ＣＷＤＭシステムにおいて用いられるものである。他の実施形態では、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄは、ＤＷＤＭシステムで用いられ、異なる波長の光が密に詰まった密な波長分割マルチプレクシング（ＤＷＤＭ）フィルタである。一の実施形態では、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄの各々の基板は、ガラスプレート３００と同じ屈折材料から成る。他の実施形態では、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄとガラスプレート３００とは異なる屈折率を有する。図５ａ及び図５ｂでは、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄの各々は、バンドパスコーティングはガラスプレート３００から離れる面するように配置する。しかしながら、バンドパスコーティングは、他の実施形態ではガラスプレート３００に接触するように配置されてもよい。一の実施形態では、屈折率マッチングエポキシを用いて、ＴＴＦ２７０ａ−２７０ｄの組をガラスプレート３００に付けるのに用いてもよい。
【００２７】
作動において、平行化されたビームの波長成分（コンポーネント）が図５ａの光デマルチプレクサのガラスプレート３００内で行ったり来たりして伝搬するようすが示されている。伝搬は、平行化されたビームが、特定の波長成分を通過させることができるバンドパスコーティングを有する特別のＴＴＦににゅうしゃするときに終了する。図５ａに示したように、ＴＴＦ２７０ａは、特別の波長成分のための特別なＴＴＦである。ＴＴＦ２７０ａを通過した後、波長成分は合焦光サブアセンブリを通過し、光検出器２１０上に合焦される。光検出器２１０は例えば、フォトダイオードである。明瞭さのために図示していないが、入力ビームの（図示していない）他の波長成分のそれぞれは異なるＴＴＦを通過し、（図示していない）異なる光検出器上に合焦される。非球面レンズ２４０の下方に配置し、それを通過する波長成分を検出するのが好ましい。
【００２８】
図５ｂは、本発明の実施形態による４チャネル波長光マルチプレクサを示す。ＶＣＳＥＬ２５０のいずれかからの光がまず平行化され、次いで、“ジグザグ”状光路に転送され、最終的には光ファイバ１０にカップリングされる。ＶＣＳＥｌ２５０はマルチプレクサの下の線上に配置されている。複数のＶＣＳＥＬと、それぞれが対応するＶＣＳＥＬの発光波長に中心を有する重なっていないＴＴＦとの使用によって、波長分割光マルチプレクサ（ＷＤＭ）の構成が可能となる。一のＶＣＳＥＬは、光ビームをＷＤＭシステムに導入するために各非球面レンズの下方に配置する。明瞭さのために、一の光ビームと一のＶＣＳＥＬとだけを示している。ＶＣＳＥＬ２５０から発光される光ビームは、図４ａに示した一と同様に、対応する光アセンブリ２００ａを通過する。光は非球面レンズ２４０によって平行化され、プリズム２３０によってガラスプレート３００へ転送される。ガラスプレート３００に入る際に、光ビームはＴＴＦ２７０ａを通過する。他のＶＣＳＥＬからの光ビームは同様の様式でガラスプレート３００に入る。ＴＴＦ２７０は重ならないパスバンドを有するので、異なる波長成分は光ビームから抽出する。ガラスプレート３００内において、異なる波長成分を有する光は、ＨＲコーティング３１０及びＴＦＦ２７０ａ−２７０ｄで反射されつつ“ジグザグ”光路を伝播する。ガラスプレート３００を出た後、異なる波長成分を有する光は、図３ｂに示したような光サブアセンブリ１００ｂによって光ファイバ１０にカップリングされる。
【００２９】
ＶＣＳＥＬ２５０及び光検出器アパーチャ２１０をそれらに対応する非球面レンズ２４０に位置合わせすることは、図５ａ及び図５ｂに示した送受信器構成には重要である。光サブアセンブリ及び／又はガラスプレートの製造許容度、熱膨張、ＶＣＳＥＬ２５０及び光検出器２４０等の位置決めのために用いるダイ・ボンディングの位置の正確さのために、しばしばミスアラインメントが生ずる。ＶＣＳＥＬ２５０のミスアライメントにもかかわらず光ファイバ１０にカップリングされる光量を最大にする努力、及び／又は、光検出器２１０のミスアライメントにもかかわらず光検出器２１０に入射する光量を最大にする努力が送受信機構成をさらに簡単に製造するようにするために必要である。本発明では、複数の構成がこのために特に用いられる。例えば、最適に平行化された光を保証するために、図４ａにおいてＶＣＳＥＬ２５０の位置の小さな変動にもかかわわず、非球面レンズ２４０のアパーチャは出力ビームのウェスト（括れ）より大きく作製する。すなわち、
【数１】
2004533004.tif 000003
ここで、Ｒは非球面レンズ２４０のアパーチャであり、ｆ２は非球面レンズ２４０の焦点距離である。図３ｂの非球面レンズ４０のレンズパラメータは、以下の式で与えられるが、レンズの全アパーチャを完全に埋める開口数を有する源を仮定することによって最適化される。
【数２】
2004533004.tif 000004
これによって、たとえ源が最適位置から変位していても源の像は歪まないままになる。ＶＣＳＥＬ２５０が変位すると、サイズが源のサイズに比例する歪んでない回折制限像は単純に、源の変位に比例する量だけ、像面において並進する。サイズと変位の両方に対する比例定数は、全光システムの倍率になる。これは、光サブアセンブリ１００ｂの焦点距離ｆ１と光サブアセンブリ２００ａの焦点距離ｆ２との比で与えられる。同様の配置及び分析は、図４ｂ及び図３ａで示したような光サブアセンブリにも応用される。非球面レンズ４０と非球面レンズ２４０の焦点距離が等しいならば、例えば、ＶＣＳＥＬ２５０からのレーザー源は送信機ファイバ１０のファイバコア上に実際のサイズでイメージ（像形成）され、受信機のファイバコアは光検出器２１０上に実際のサイズがイメージされる。各場合の像は、源の１μｍ毎の変位に対して１μｍ移動する。
【００３０】
図６は、光学システムの倍率が１ではない場合、すなわち、レーザー源又は光ファイバのコアが実際のサイズではイメージ（像形成）されていない一般的な場合を示している。ＶＣＳＥＬ２５０又はレーザー源が距離Ｘｓｏｕｒｃｅだけ理想的な一から変位しているならば、ファイバコア５００のＶＣＳＥＬアパーチャの像５１０はＸｓｏｕｒｃｅｆ１／ｆ２移動する。ｆ１／ｆ２＝Ｄｓｏｕｒｃｅ／２のときは、送信機においてパワーのほぼ半分（すなわち、３デシベル）が損失する（ここで、Ｄｓｏｕｒｃｅは光ファイバの直径である）。従って、レーザー源の配置についてのアラインメント許容度は、
【数３】
2004533004.tif 000005
である。アラインメント許容度を最大にするために倍率を最小にすることが望ましい；しかしながら、倍率の選択も、ファイバコア上に投影される源のイメージの開口数（ＮＡ）に影響を与える。像をファイバのＮＡより大きなＮＡを有するファイバコアに投影することは、光を損失するので望ましくはない。像のイメージの開口数ＮＡｓｏｕｒｃｅ及びファイバコア上に投影される源のイメージの開口数ＮＡｆｉｂｅｒは、以下の関係を有する：
【数４】
2004533004.tif 000006
このため、最小の望ましい倍率は、
【数５】
2004533004.tif 000007
で与えられる。この場合の源のアライメント許容度は、
【数６】
2004533004.tif 000008
になる。本発明の一の実施形態では、この制限は、平行化光を光ファイバ１０にカップリングするのに用いられる光サブアセンブリ１００ｂにおけるレンズ４０、及び、ＶＣＳＥＬ２５０からの光を平行化するのに用いられる光サブアセンブリ２００ａにおけるレンズ２４０についての規定を構成するときに用いられる。例えば、０．２程度のＮＡを有する典型的には５０μｍ径のマルチモードファイバと、０．２６近傍のＮＡを有する典型的なＶＣＳＥＬとは、１．３近傍の倍率を示唆する。これは、ＶＣＳＥＬ２５０について±２０μｍのアラインメント許容度に翻訳される。
【００３１】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の実施形態による双方向通信方式光ファイバコネクタを受容するのに適したハウジングに集積された四波長ＣＷＤＭ送受信器の図である。図７ａは四波長ＣＷＤＭ送受信器とハウジングの断面図であり、図７ｂは、送受信機の底部から見た四波長ＣＷＤＭ送受信器とハウジングの斜視図である。図７ａ及び図７ｂで示したようなアセンブリ／装置はそれぞれ、図５ａ及び図５ｂで示した光サブアセンブリ２００ａ及び２００ｂの少なくとも一を、双方向通信方式ファイバコネクタ又は他の光ファイバコネクタを受容するのに適したコネクタハウジングに集積されて備える。光サブアセンブリ２００ａ又は２００ｂ全体にわたってＴＴＦ２７０を正確に配置するのに用いられるスロットを図７ａに示す。プリズム／レンズコンポーネントの真上及びＴＦＦ２７０上の矩形キャビティは、ＨＲ被覆されたガラスプレート３００を配置した場所に配置されている。好適な実施形態では、図７ａ及び図７ｂで示したアセンブリは、プラスチック（例えば、ポリカーボネート又はポリエチルイミド）射出成形技術を用いて単一の部分として製造される。このような技術においては、プラスチックが最終的に残るキャビティ含有プレートは、符合６００で示した“方向”に沿って合わせる。これによって閉じられた鋳型を形成する。当該プラスチック部分に関連する表面形状で製造された符合６１０で示した一又は二以上の“スライダ”は、方向６００の軸以外の軸に沿って閉じられた鋳型に挿入されてもよい。光学的な表面についての鋳型挿入部は高精度ダイヤモンド先端加工技術を用いて独立に製造し、鋳型の残部に挿入してもよい。一旦、完全なボリュームを定義すると、鋳造されたプラスチックは、一又は二以上の排気口を通してキャビティに空気を移動させるプラスチックの圧力によって、一又は二以上のゲートを通して挿入される。一旦、プラスチック部が冷えると、スライダ６１０は引っ込み、プレートは分離する。そして、その部分は射出し、サイクルは繰り返される。
【００３２】
プラスチック射出成形に適した鋳型を製造する設計ルールは周知なので、図５ａ及び／又は図５ｂで示したような単一片のＷＤＭ送受信機鋳型を製造するには特別な注意を要する。本発明の好適な実施形態におけるレンズ及びプリズム表面は、方向６００に沿って合う２つだけの鋳型の面を用いて容易に鋳造（成形）される。光ファイバをガイドするのに用いられるアライメントフェルール５０を含む、コネクトハウジングの内側を成形するのに単一の“スライダ”面を用いる。ダイヤモンド削り挿入体は例えば、レンズ４０、プリズム３０及びＴＩＲ面８０を含む光学的な品質の面すべてを規定するのに用いられる。また、プラスチックスペーサー２６０は、転送プリズム２３０と非球面レンズ２４０との間に配置される。スペーサー２６０は、その機能の一として、成形されたプラスチックについての適当なフローチャネルを備えるために含まれるものである。
【００３３】
図８は、本発明の実施形態による完成された送受信機モジュールを示している。完成された送受信機モジュールは、デュアル光ファイバコネクタ７１０と、射出成形光アセンブリ７２０と、プリント基板（ＰＣＢ）７３０と、電磁波干渉を低減するための金属シールド（図なし）とを含む。光ファイバ１０ａ、１０ｂはデュアルファイバコネクタ７１０に結合される。デュアルコネクタ７１０における一の光ファイバは受信機用であり、他方は送信機用である。前述のように、光アセンブリ７２０は好適には、コネクタハウジング４００を有する一片射出成形光サブアセンブリである。デュアルファイバコネクタ７１０はコネクタハウジング４００へスライドする。ＰＣＢ７３０は、光アセンブリ７２０において一片射出成形光サブアセンブリに位置合わせされる。ＰＣＢ７３０上では、レーザー源と、光検出器と、電気信号を処理するチップと、他の回路等がある。アラインメント（位置合わせ）を補助するために、光アセンブリ７２０における平行化光サブアセンブリの非球面レンズの頂点に対する接平面又は頂点を通過する面に平行な面に、水平出っ張り（レッジ）構造を備える。レッジ構造は、ＰＣＢ７３０に対して、数μｍの許容度内での非球面レンズに挿入され、平行にされるのを可能にする。
【００３４】
本発明の好適な実施形態は、ＷＤＭ送信機における各波長についての光源としてＶＣＳＥＬを利用するが、端面放射レーザー（ＥＥＬ）を代替として用いてもよい。図９は、光サブアセンブリ、より正確には、本発明の実施形態によるＥＥＬ１００からの出力を転送し、平行化するのに有効なコリメーティング要素を図示する。図３ａに示した光サブアセンブリと同様に、コリメーティング要素は、非球面レンズ１４０とプリズム１３０とをスペーサ１６０を有して備える。ＥＥＬ１００からの発散光ビーム１２０は、プリズム１３０を用いてＴＩＲによって、ＥＥＬ１００の光軸に直交する方向に対して特定の角度φで転送される。発散ビーム１２０は非球面レンズ１４０を用いて平行化される。
【００３５】
ＥＥＬ１００からの発散光ビーム１２０は、一の軸に沿っての方が他の軸に沿ってよりも速く発散する。これは、ファブリ−ペロー（ＦＰ）型のＥＥＬ及び分散フィードバック型のＥＥＬの何れに対してもいえる。結果として、単一レンズによって平行化されたＥＥＬからの光は楕円形のビームプロファイルを生成する。図９に示したような本発明の一の実施形態では、ＴＩＲ面１８０は、それが円筒（円柱）型レンズとして作用するように形成してもよい。ＴＩＲ面１８０は、遅い方の軸の発散をスピードアップし、及び／又は、速い方の軸の発散をスピードダウンすることができる。実施形態では、非球面レンズ１４０は各軸に沿って異なる焦点距離を有する円環体レンズであってもよい。ＥＥＬ１００、ＴＩＲ面１８０及び非球面レンズ１４０の各軸に沿ってのＮＡによって定義される生成したビームは、両軸同時に平行化し、任意の楕円率のビームを生成するように構成してもよい。この場合、ＴＩＲ面１８０のＮＡは一の軸に沿って平坦であり、他の軸に沿って特別の曲線方程式によって定義され、非球面レンズ１４０のＮＡは各軸に沿って特別の曲線方程式によって定義される。他の実施形態では、所望のビームプロファイルは円形もしくはほぼ円形である。
【００３６】
図３ａ及び図９に示された光サブアセンブリに基づく光マルチプレクサも構築することができ、ＥＥＬをＶＣＳＥＬではなくてレーザー源として使用できる。構成は図５ｂに示したものと同様である。他の実施形態では、図９において定義された“ｘｙ”面における出力ビームの角度は、“ｚ”軸についてＴＩＲ面１８０を所望の角度まで回転させることによって制御してもよい。φ＝０°での回転を実施すると、ＥＥＬは、“ジグザグ”スキームの方向に直交する方向に放射する。
【００３７】
以上の記載は本発明の特定の実施形態について説明しているが、この特定の実施形態は単に例示及び説明のために示したものであることは理解されたい。それらは排他的又は発明を開示された精確な形式に限定することと意図していない。多くの変更及び変形が上述の教示の観点から、かつ、この精神から逸脱することなく可能である。クレームは、これらの変形をカバーすることを意図し、本発明の真の範囲及び精神内に入るものである。従って、ここに開示した実施形態は例示的でかつ非限定的なものであり、本発明の範囲は、詳細な説明でなく、クレームによって示され、従って、クレームの意図及びその均等の範囲内の全変形はそれに包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】従来の光ファイバコネクタアセンブリの断面図である。
【図１ｂ】他の従来の光ファイバコネクタアセンブリの断面図である。
【図２】光ファイバのような点源からの光を平行化するように構成された従来技術である。
【図３ａ】本発明の実施形態による光ファイバからの出力を転送し平行化する光サブアセンブリの概略図である。
【図３ｂ】平行化されたビームを本発明の実施形態による光ファイバへ転送しカップリングする光サブアセンブリの概略図である。
【図４ａ】本発明の実施形態による表面射出レーザーからの出力ビームを平行化し転送する光サブアセンブリの概略図である。
【図４ｂ】平行化されたビームを本発明の実施形態による光検出器へ転送しカップリングする光サブアセンブリの概略図である。
【図５ａ】本発明の実施形態による光ファイバ入力及び／又は出力を有する４チャネル波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサの概略図である。
【図５ｂ】本発明の実施形態による光ファイバ入力及び／又は出力を有する４チャネル波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサの概略図である。
【図６】本発明の実施形態による、光システムの倍率が１でない場合を示す図である。
【図７ａ】本発明の実施形態による光ファイバコネクトを受容するのに適したコネクタハウジングと共に集積された４チャネルＣＷＤＭ送受信機の概略図である。
【図７ｂ】本発明の実施形態による光ファイバコネクトを受容するのに適したコネクタハウジングと共に集積された４チャネルＣＷＤＭ送受信機の概略図である。
【図８】本発明の実施形態が機能してもよい完成版送受信機モジュールの概略図である。
【図９】本発明の実施形態による端面放射レーザーからの出力を転送し転送する光サブアセンブリの概略図である。
【符号の説明】
１０  光ファイバ
２０  発散光ビーム
３０  プリズム
４０  非球面レンズ
５０  アライメントフェルール
６０  スペーサ要素
１００ａ  光サブアセンブリ
２００ａ  光サブアセンブリ
２００ｂ  光サブアセンブリ
２３０  プリズム
２４０  非球面レンズ
２６０  スペーサ要素
２７０ａ−２７０ｄ  ＴＴＦ
３００  ガラスプレート
３１０  ＨＲコーティング面
４００  コネクタハウジング
６００  合わせ方向
６１０  スライダ
７１０  デュアルコネクタ
７２０  射出成形光アセンブリ
７３０  プリント基板
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図６】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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