(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子からの光を弱めると共に、容易に受信可能な光通信システムを提供する。【解決手段】光通信システム１は、レーザ光により情報を送るための送信機２と、送信機２から光により送られる情報を受信する受信機３とを備えている。送信機２は、半導体レーザ素子１１と、光分散器１２と、レンズアレイ１３とを備えている。光分散器１２は、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を複数の光Ｌ２に分散させて、拡げるためのものである。光分散器１２は、回折格子であって、半導体レーザ素子１１が配置された側とは反対側の面に、複数（例えば、９個）の直線状の光遮蔽領域１６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子により光を送信する送信手段と、前記送信手段から送られる光を受信するための受信手段とを備えた光通信システムにおいて、
前記送信手段は、前記半導体レーザ素子により出射された光を分散する光分散手段を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記光分散手段は、複数の光に分割する回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記半導体レーザ素子により出射される光の波長は、８００ｎｍ〜９００ｎｍであって、
前記光分散手段によって分割された光の一つの強度が、１００秒当たり、０．４ｍＷ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記分割された光の一つが、ＪＩＳＣ６８０２規格のクラス２の条件を満たすことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記分割された光の一つが、ＪＩＳＣ６８０２規格のクラス１の条件を満たすことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項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、半導体レーザ素子を有する送信手段を備えた光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体からなる発光ダイオードを有する送信機と、フォトダイオード等の受信素子を有する受信機とを備えた光通信システムが提案されていた。このような光通信システムでは、送信機の発光ダイオードから発光された光を送信し、その送信された光を受信機の受信素子によって受信して電気信号に変換することにより、送信機と受信機との間で情報を送受信することが可能に構成されていた。
【０００３】
しかしながら、発光ダイオードに電圧を印加して光を発光させるためには、発光ダイオードの発光領域が広いため、発光ダイオードに多量のキャリアを注入しなければならない。従って、電圧を印加してから送受信可能な光を発光可能な程度にキャリアを注入するのに多くの時間を必要とするので、短い時間の間に多くの情報を送信しなければならない数Ｇｂｉｔ／ｓクラス以上の高速通信に発光ダイオードを有する送信機を適用することは困難であった。
【０００４】
そこで、発光領域が小さく、少量のキャリアを注入することによりレーザ光を発光可能な半導体レーザ素子を有する送信機を備えた光通信システムが、現在、注目されている。このように、少量のキャリアで発光可能な半導体レーザ素子を送信機に適用することにより、レーザ光を発光するのに必要な電圧の印加時間を短縮することができるので、高速通信が可能となった。
【０００５】
このような光通信システムに用いられる光通信モジュールとして、例えば、特許文献１には、半導体レーザ素子である発光素子により発光されたレーザ光を回折レンズ及び光ファイバを介して送信すると共に、光ファイバを介して伝送された光を回折レンズにより回折及び屈折させて受光素子へと導くものが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１７２８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体レーザ素子により発光されたレーザ光は、あまり拡がらないため、レーザ光が到達する領域が非常に小さくなる。このため、受信機により受信できる領域が非常に小さくなるので、送信機を正確に受信機の方向へ向けなければ受信機による受信ができないといった課題もあった。また、一般に半導体レーザ素子により発光されたレーザ光は、非常に強いといった課題があった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、半導体レーザ素子からの光を弱めると共に、容易に受信可能な光通信システム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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、半導体レーザ素子により光を送信する送信手段と、前記送信手段から送られる光を受信するための受信手段とを備えた光通信システムにおいて、前記送信手段は、前記半導体レーザ素子により出射された光を分散する光分散手段を備えたことを特徴とする光通信システムである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記光分散手段は、複数の光に分割する回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の光通信システムである。
【００１０】
また、請求項３の発明は、前記半導体レーザ素子により出射される光の波長は、８００ｎｍ〜９００ｎｍであって、前記光分散手段によって分割された光の一つの強度が、１００秒当たり、０．４ｍＷ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光通信システムである。
【００１１】
また、請求項４の発明は、前記分割された光の一つが、ＪＩＳＣ６８０２規格のクラス２の条件を満たすことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の光通信システムである。
【００１２】
また、請求項５の発明は、前記分割された光の一つが、ＪＩＳＣ６８０２規格のクラス１の条件を満たすことを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の光通信システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光を分散可能な光分散手段を送信手段に設けることによって、半導体レーザ素子によって出射された光を分散させることができる。これによって、本来、到達領域の小さい半導体レーザ素子の光の到達領域を拡げることができる。この結果、受信手段による受信可能な領域を拡げることができるので、容易に送信手段からの光を受信手段により受信することができる。また、光を分散させることによって、単位面積当たりの光又は分割された一つの光の強度を弱めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明による光通信システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明による光通信システムの送信機に設けられた光分散器の斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、光通信システム１は、光により情報を送信するための送信機２と、送信機２から光により送られる情報を受信する受信機３とを備えている。
【００１６】
送信機２は、半導体レーザ素子１１と、光分散器１２と、レンズアレイ１３とを備えている。
【００１７】
半導体レーザ素子１１は、電気信号を光に変換して受信機３へと情報を送信するためのものである。半導体レーザ素子１１は、特に限定されるものではないが、発光層がＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の材料で構成され、ＬＶＰＥＣＬ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｌｏｇｉｃ）信号によって直接駆動した場合、約８５０ｎｍのレーザ光を約２ｍＷ〜４ｍＷで出力するＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）を適用することができる。
【００１８】
光分散器１２は、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１を複数の光Ｌ２に分割させて、拡げるためのものである。図１及び図２に示すように、光分散器１２は、回折格子であって、半導体レーザ素子１１が配置された側とは反対側の出射面に、複数（例えば、９個）の直線状の光遮蔽領域１６が等間隔で周期的に形成されている。ここで、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１は、略単色光であるので、光分散器１２によって分割された光Ｌ２は、光遮蔽領域１６と同じ方向に延びる長方形状の複数の像を不連続に形成する。尚、光分散器１２の光遮蔽領域１６の構成は特に限定するものではないが、分割後の光Ｌ３が後述する受信機３の半導体受光素子１５によって受信可能な強度を保ちつつ、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の波長が約８００ｎｍ〜約９００ｎｍの場合、分割された光Ｌ２の一つの全光束の強度が、１００秒当たり、０．４ｍＷ以下になることが望ましい。更に好ましくは、分割された光Ｌ２が、ＪＩＳ  Ｃ６８０２規格（レーザ製品の安全基準）のクラス２、クラス１の条件を満たすように光分散器１２を構成することが望ましい。
【００１９】
レンズアレイ１３は、光分散器１２の光遮蔽領域１６と同じ方向に延びる、複数の半円柱形状のレンズが配置されたレンチキュラーレンズを適用することができる。レンズアレイ１３は、光分散器１２によって分割された光Ｌ２を、受信機３の方向へと向かう平行光Ｌ３にするためのものである。
【００２０】
受信機３は、集光レンズ１４と、半導体受光素子１５とを備えている。集光レンズ１４は、送信機２から分割されて送られた平行光Ｌ３の一部を半導体受光素子１５で受信可能なレベルの光Ｌ４まで集光するためのものである。半導体受光素子１５は、フォトダイオードからなり、送信機２から送られた光Ｌ４を受信して電気信号に変換するためのものである。
【００２１】
この光通信システム１では、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１が光分散器１２で分割されて、拡げられる。光分散器１２で分割された光Ｌ２は、レンズアレイ１３によって平行光Ｌ３にされて、その平行光Ｌ３の一部が受信機３の集光レンズ１４に入射する。集光レンズ１４に入射した光Ｌ４は、集光レンズ１４によって集光されて半導体受光素子１５に受信されて、電気信号に変換される。
【００２２】
上述したように、本発明による光通信システム１では、送信機２に光分散器１２を設けることによって、レーザ光Ｌ１を分割させることができる。これにより、送信機２によって送信される光Ｌ３が到達する領域を拡げることができる。この結果、受信機３によって受信可能な領域を拡げることができるので、送信機２からの光Ｌ３を容易に受信機３で受信することができる。また、光分散器１２によってレーザ光Ｌ１を分割させることで、分割された一つの光Ｌ２（又は、単位面積当たりの光）の強度を弱くすることができる。
【００２３】
以上、上記実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更形態として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、複数の直線状の光遮蔽領域１６が出射側の面に形成された光分散器１２を用いたが、光分散器は上記構成に限定されるものではない。具体的には、図３に示すように、正方形状の光遮蔽領域１６Ａをマトリックス状に配置した光分散器１２Ａを適用してもよい。これによって、よりレーザ光が分割されるので、受信機３による受信可能な領域を拡げることができる。尚、上記光遮蔽領域１６、１６Ａの形状及び数等は適宜変更可能である。
【００２５】
また、上記実施形態では、光遮蔽領域１６を規則的に配置した光分散器１２を用いたが、半導体レーザ素子の出射方向に対して傾斜した面を有する凹部及び凸部を出射側若しくは入射側の面に不規則に形成した光分散器を適用してもよい。
【００２６】
また、上記実施形態では、レンズアレイ１３を設けた送信機２を用いたが、レンズアレイ１３は適宜省略可能である。
【００２７】
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子１１と光分散器１２との間に何も設けていないが、半導体レーザ素子１１と光分散器１２との間に光ファイバーを設けてもよい。更に、半導体レーザ素子１１と光分散器１２とを一体的に構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による光通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明による光通信システムの送信機に設けられた光分散器の斜視図である。
【図３】本発明の変更形態による光通信システムの送信機に設けられた光分散器の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    光通信システム
２    送信機
３    受信機
１１  半導体レーザ素子
１２、１２Ａ 光分散器
１３  レンズアレイ
１４  集光レンズ
１５  半導体受光素子
１６、１６Ａ 光遮蔽領域
【図１】
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【図２】
2007214669.tif 000004
【図３】
2007214669.tif 000005