(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光通信モジュール間で、少なくとも、第１の光ファイバと上記第１の光ファイバよりも伝送距離が短い第２の光ファイバとを使用して、データ通信を行う光通信システムにおいて、
上記各光ファイバを伝搬後にこの光ファイバから放射される受信光の開口数を伝送距離に応じて変化させる手段と、
受信光の開口数に応じて、この受信光を受ける光通信モジュールの受信効率を変化させる手段とを備え、
伝送距離が長い上記第１の光ファイバに光学的に接続された光通信モジュールの受信効率をη１、伝送距離が短い上記第２の光ファイバに光学的に接続された光通信モジュールの受信効率をη２とすると、上記受信効率を変化させる手段はη１＞η２となるように受信効率を変化させることを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、対応する光ファイバから出射される受信光の開口数がこの光ファイバ自体の開口数近傍であるときに受信効率が最大となるようにすること特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、
ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｓ＞ＮＡｐであることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、
ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＜ＮＡｐ２であることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、
ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｓ＜ＮＡｐであることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、
ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＞ＮＡｐ２であることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記複数の光通信モジュールは第１の光通信モジュールと第２の光通信モジュールを含み、対応する光ファイバに入射する前記第１の光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ１、対応する光ファイバに入射する前記第２の光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ２、前記各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡｓ１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐであることを特徴とする請求項１または２記載の光通信システム。
【請求項８】
前記第１の光通信モジュールより前記第２の光通信モジュールの方が最高通信速度が大きいことを特徴とする請求項７記載の光通信システム。
【請求項９】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信光のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射角度に比べて放射角度の小さい光および放射角度の大きい光の少なくとも一方が受光素子に結合することを防止するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信光の一部のみを透過させるアパーチャ部材であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の光通信システム。
【請求項１１】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信光の一部のみを反射させる反射ミラーであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１つに記載の光通信システム。
【請求項１２】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、前記各光ファイバから放射される受信光を受光素子の受光面積より大きい面積に集光するものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光通信システム。
【請求項１３】
前記各光ファイバがプラスチック光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１つに記載光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを伝送媒体として光信号を送受信することのできる光通信システムに関し、より詳しくはプラスチック光ファイバ等のマルチモード光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用することのできる光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報化社会の進展に伴い、光ファイバによるネットワーク技術が注目されている。特にプラスチック光ファイバ（以下ＰＯＦ）を伝送媒体とした光通信システムは、その取扱いの簡便さから、家庭内通信やＬＡＮ・電子機器間通信への応用が進んでいる。
【０００３】
このような光通信システムの一般的な構成例を図２２に示す。光通信システム１０３は、伝送するデータ信号に基づく、伝送に適した変調光を伝送するための光ファイバ２と、光ファイバ２の両端に光学的に結合するようにそれぞれ接続された各光通信モジュール１０１とを備えている。図２２に示した光通信システムは最小の構成であり、更に複数の光通信モジュール１０１と光ファイバ２を追加した光通信システム（ネットワーク）が構成される場合がある。
【０００４】
また、異なるメーカーにより作製された光通信モジュール（光学特性が異なる光通信モジュール）や、通信速度が異なる光通信モジュールが同一の光通信システムに混在する場合があり、必ずしも同一の光通信モジュールにより光通信システムが構成されるわけではない。
【０００５】
光通信システム１０３はその通信形態により、いくつかの種類に分別できる。大きく分けると、▲１▼光ファイバ２が単数である場合と複数である場合、▲２▼信号を双方向に通信する場合と片方向に通信する場合、▲３▼信号を同時に(全二重)通信する場合と半二重で通信する場合等があり、これらを組合わせた（例えば、単芯光ファイバで双方向に全二重通信を行う）方式により光通信が行われる。
【０００６】
このような光通信システムでは、その用途や敷設状況により伝送距離が１ｍから１００ｍ程度に変動する場合がある。光ファイバ２としては、例えばＰＯＦ等のマルチモード光ファイバを用いることが提案されている。ＰＯＦはコアがＰＭＭＡ(polymethyl methacrylate  ポリメチルメタクリレート)やポリカーボネート等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成されている。このような光ファイバ２では、石英光ファイバに比べそのコアの径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易であることから、光通信モジュール１０１との結合調整が容易であり、安価な光通信システム１０３を得ることができる。また、コアが石英ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣＦ（ポリマークラッドファイバ）を用いても良い。ＰＣＦはＰＯＦに比べると価格が高いが、伝送損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴がある。このため、ＰＣＦを伝送媒体とすることで、より長距離での通信やより高速での通信を行うことができる光通信システム１０３を得ることができる。
【０００７】
しかし、伝送媒体としてＰＯＦを用いた場合には、伝送損失が石英系の光ファイバに比べ大きい（約０．２ｄＢ／ｍ）ことから、伝送距離の違いによる伝送損失の差が大きくなり、受信光量の変動が大きくなるという問題があった。受信光量の変動が大きい光通信システムでは、ダイナミックレンジを大きくする必要が生じ、光通信システムの設計が煩雑になるとともに、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
このような問題を解決する手段として、伝送距離の長短による受信光量の変動を少なくする方法が提案されており、以下のようなものが知られている。
【０００９】
▲１▼伝送距離が長い場合に光ファイバの途中で光増幅を行って光量を増加させる（例えば、特開平９−１４８９８８）。
【００１０】
▲２▼オートゲインコントロール(AGC)を用いて受信光量が変化した場合に受信器のゲインを切替える。
【００１１】
▲３▼伝送距離の長短により、送信器自体の送信光量を変化させる（例えば、特開２０００−１５６６６４）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼光増幅を行う方法はコストが高くなることや、使用波長やシステムが限定されることから、現状では幹線系への利用に限られ、ＰＯＦ等の伝送媒体を用いた近距離の光通信システムに用いることは困難である。
【００１３】
▲２▼ＡＧＣを用いる場合は、回路が複雑となり、またゲイン切替えを行うためには受信光量を検出するシステムが必要となることから、光通信システムの高コスト化を招くという問題があった。
【００１４】
▲３▼送信光の強度を変化させる場合も、伝送距離あるいは送信光量を検出してフィードバックを行うシステムが必要となり、高コスト化を招くという問題があった。
【００１５】
また、光通信システムには、上述したように、通信速度が異なる光通信モジュールや、光学特性が異なる光通信モジュールが混在する可能性があり、このような場合には伝送距離の長短によるダイナミックレンジの増加を抑えることがより困難となっていた。
【００１６】
ところで、特開平１−１７７００４号公報には、光通信モジュールの送信光の開口数を光ファイバの開口数より小さくすることにより、伝送信号の周波数帯域を広げ、通信可能距離を長くすることが開示されている。しかし、同公報には、伝送距離の長短により受信光量が変動しダイナミックレンジが増加する問題を解決する方法は開示されていない。また、同公報に開示された技術において、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する場合は、その放射角度が広いことから、光ファイバの開口数より光通信モジュールの開口数を小さくするために光学系が複雑となり、光通信モジュールの小型化・低コスト化が困難となる。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、異なる伝送距離を有する光ファイバを使用する光通信システムであって、伝送距離が変化しても受信光量の変動が少なく、異なる通信速度の光通信モジュールや、異なる光学特性の光通信モジュールが混在しても受信光量の変動を少なく抑えることができ、安価で簡易な構成の光通信システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、伝送距離が異なる場合の光ファイバからの出射光分布がどのように異なっているのかについて検討を行った。このことを図１を用いて説明する。
【００１９】
図１（ａ）,（ｂ）は光ファイバ２の長さが異なる場合の光ファイバ２からの出射光分布を示す概略図である。図１（ａ）は光ファイバ２が短い場合、図１（ｂ）は光ファイバ２が長い場合を表している。光ファイバ２に入射する送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の開口数ＮＡｐより大きく、かつ、伝送距離が短い（つまり、光ファイバ２が短い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響が残るため、図１（ａ）に示すように受信光５の開口数ＮＡｆがＮＡｐより大きい分布となる。以下の説明でＮＡｐの測定に関しては日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ６８２２に準拠するものとする。一方、伝送距離が長い（光ファイバ２が長い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響が少なくなり、図１（ｂ）に示すように受信光５の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと略同一となる。以上のように、送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の開口数ＮＡｐより大きい場合には、光ファイバ２からの放射光（受信光５）の開口数ＮＡｆは伝送距離が長くなるにつれ小さくなり、最終的に光ファイバ２の開口数ＮＡｐと略同一となることがわかった。この概略図を図２に示す。
【００２０】
次に、送信光の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さい場合を図３（ａ）,（ｂ）に示す。ここで示すように、光ファイバ２に入射する送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さく、伝送距離が短い（光ファイバ２が短い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響が残るため、図３（ａ）に示すように受信光５の開口数ＮＡｆがＮＡｐより小さい分布となる。一方、伝送距離が長い（光ファイバ２が長い）場合には、送信光４の開口数ＮＡｓの影響が少なくなり、図３（ｂ）に示すように受信光５の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと略同一となる。したがって、図４に示すように、上記図２の結果とは逆に、伝送距離が長くなるにつれ、放射光の開口数ＮＡｆが大きくなる傾向にある。すなわち、伝送距離が長くなるにつれ、送信光４の開口数ＮＡｓの影響より光ファイバ２の開口数ＮＡｐの影響が大きくなった放射光分布に変化することがわかった。
【００２１】
上で説明を行った開口数（ＮＡ）は、放射光のＦＦＰ（Far Field Pattern)において最大強度の半値半幅となる時の放射角度をθnaとしたとき、ＮＡ＝ｓｉｎ（θna）で表される。θnaは、最大強度の半値でなく1/e2  あるいは５％の強度となる時の半幅と定義される場合もある。定義により開口数（ＮＡ）が異なってくるため、送信光４の開口数ＮＡｓ、受信光５の開口数ＮＡｆ、光ファイバ２の開口数ＮＡｐは同一の定義で比較する必要があるが、何れの値を用いても上記結果と同様の傾向を示す。光ファイバ２の開口数ＮＡｐは光ファイバ２のコア及びクラッドの屈折率等の光ファイバ２の構造で決定されるものであり、使用する光ファイバ２固有のものである。また送信光４の開口数ＮＡｓは光源（発光素子）と送信光学系により設定されるものである。
【００２２】
本願発明者は、以上の結果を基に、伝送距離の違いにより開口数が変化する現象を積極的に利用し、光通信モジュール１の送信・受信部の光学系を工夫することにより、伝送距離の差による受信光量の変動を少なくするような光通信システムの発明をするに至った。
【００２３】
具体的には、本発明の一側面に係る光通信システムは、複数の光通信モジュール間で、少なくとも、第１の光ファイバと上記第１の光ファイバよりも伝送距離が短い第２の光ファイバとを使用して、データ通信を行う光通信システムにおいて、
上記各光ファイバを伝搬後にこの光ファイバから放射される受信光の開口数を伝送距離に応じて変化させる手段と、
上記受信光の開口数に応じて、この受信光を受ける光通信モジュールの受信効率を変化させる手段とを備え、
伝送距離が長い上記第１の光ファイバに光学的に接続された光通信モジュールの受信効率をη１、伝送距離が短い上記第２の光ファイバに光学的に接続された光通信モジュールの受信効率をη２とすると、上記受信効率を変化させる手段はη１＞η２となるように受信効率を変化させることを特徴としている。
【００２４】
η１＞η２つまり伝送距離が長いほど受信効率を高くすることで、伝送距離の差による光通信モジュールの受信光量の変動が低減される。このことから、より伝送距離幅の大きい光通信システムが得られる。
【００２５】
更にまた、上記受信光の開口数を変化させる手段および上記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段はいずれも光通信モジュールの光学系のみで対応することが可能であり、余分な回路やシステムが不要であるため、安価で簡易な構成の光通信システムを得ることができる。
【００２６】
前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段によって、対応する光ファイバから出射される受信光の開口数がこの光ファイバ自体の開口数近傍であるときに受信効率が最大となるようにすれば、たとえ通信相手の送信光の開口数が不明であっても、伝送距離による受信光量の変動を低減することができる
たとえば、上記受信光の開口数を伝送距離に応じて変化させる手段としては、発信側の光通信モジュールに含まれる発光素子およびレンズ等の光学系が挙げられる。互いに異なる開口数を有する光ファイバー自体もこのような手段として機能させることができる。
【００２７】
一方、前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段としては、各光ファイバから放射される受信光のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射角度に比べて放射角度の小さい光および放射角度の大きい光の少なくとも一方が受光素子に結合することを防止するものを使用できる。
【００２８】
このような手段は受信光学系によって実現可能であり、たとえば、前記各光ファイバから放射される受信光の一部のみを透過させるアパーチャ部材を用いることもできるし、前記各光ファイバから放射される受信光の一部のみを反射させる反射ミラーを用いることもできる。アパチャー部材を用いる場合には、単にアパチャー部材の開口を調整することにより、受信効率を変化させることができる。一方、反射ミラーを用いる場合には、反射ミラーの形状や大きさを調整することにより、受信効率を変化させることができる。さらに、受信光学系たとえば受信レンズの外周部分および内側部分（中央部）の少なくとも一方に遮光部を形成することも可能である。いずれの場合も、簡易で安価に受信光の開口数に依存して受信効率を変化させることができる。本発明によれば、受信光の開口数が光ファイバの開口数近傍となったときに受信効率が最大となる受信光学系を簡易な配置で安価に形成することができる。
【００２９】
さらに、前記光通信モジュールの受信効率を変化させる手段は、各光ファイバから放射される受信光を受光素子の受光面積より大きい面積に集光するものであってもよい。この場合にも、光学系を簡易な配置となすことができ、安価に形成できる。
【００３０】
一実施の形態では、前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｓ＞ＮＡｐである。
【００３１】
この構成の光通信システムでは、光通信モジュールの送信光学系の簡易な設計により容易に受信光の開口数を伝送距離に依存して変化させることが可能である。また、送信光の開口数を大きくする場合、発光素子として放射光分布の広いＬＥＤを利用しやすくなり、安価な光通信システムを得ることができるという効果を奏する。
【００３２】
一実施の形態では、前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＜ＮＡｐ２である。
【００３３】
この実施の形態では、光ファイバにより受信光の開口数を変化させているため、光通信モジュールの送信光の開口数の設定の自由度が大きくなり、より簡易で安価な光通信システムを得ることができる。また、伝送距離が長い程、光ファイバの開口数が小さくなるため、モード分散による伝送帯域の低下が低減される。
【００３４】
別の実施の形態では、前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、各光ファイバに入射する対応する光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓとし、各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｓ＜ＮＡｐである。
【００３５】
この構成でも、上述した場合と同様に、光通信モジュールの送信光学系の簡易な設計により容易に受信光の開口数を伝送距離に依存して変化させることが可能であり、簡易な構成で伝送距離の差による受信光量の変動が少ない光通信システムが得られる。また、送信光の開口数を小さくする場合、発光素子として放射光分布の狭い半導体レーザを利用しやすくなり、伝送帯域の広い光通信システムを得ることができる。
【００３６】
さらに別の実施の形態では、前記第１，第２それぞれの光ファイバからの放射光に基づく受信光の開口数をＮＡｆ１，ＮＡｆ２とし、前記第１、第２それぞれの光ファイバ自体の開口数をＮＡｐ１，ＮＡｐ２とすると、ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２かつＮＡｐ１＞ＮＡｐ２である。
【００３７】
この実施の形態では、光ファイバにより受信光の開口数を変化させているため、光通信モジュールの送信光の開口数の設定の自由度が大きくなり、より簡易で安価な光通信システムを得ることができる。
【００３８】
一実施の形態では、前記複数の光通信モジュールは第１の光通信モジュールと第２の光通信モジュールを含んでいる。そして、対応する光ファイバに入射する前記第１の光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ１、対応する光ファイバに入射する前記第２の光通信モジュールからの送信光の開口数をＮＡｓ２、前記各光ファイバ自体の開口数をＮＡｐとすると、ＮＡｓ１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐである。つまり、本発明は、通信速度が異なる光通信モジュールや、光学特性が異なる光通信モジュールが混在する光通信システムにも適用可能であり、このような光通信システムにおいても、伝送距離による受信光量の変動を低減することができる。また、使用する光源の選択肢を増加させることも、送信光学系の構成を簡略化することも可能である。
【００３９】
たとえば、前記第１の光通信モジュールより前記第２の光通信モジュールの方が通信速度の上限が大きい場合には、第１の光通信モジュールとして安価なＬＥＤを、第２の光通信モジュールとして高速駆動が可能なＬＤを使用しやすくなり、用途に合わせた光通信システムを安価で簡易な構成で形成することが可能となる。
【００４０】
各光ファイバとしてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いることができる。ＰＯＦは曲げ損失が少なく、折れ難く、また、コア径を容易に１ｍｍ程度の大口径とできることから、光ファイバと光通信モジュールとの結合調整が容易に行える。この結果、安価な光通信システムを得ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光通信システムの実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
【００４２】
（第１の実施形態）
図５は本発明の光通信システムを採用したシステムの一例をあらわす概略図である。本光通信システム３は、２台のパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）１５−１、１５−２とデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ、携帯情報端末、プリンター、デジタルテレビ等の電子機器１６との間を光ファイバ２−１、２−２で繋ぐものである。ＰＣ１５−１には光通信モジュール１−１と光通信モジュール１−３が内蔵されており、ＰＣ１５−２および電子機器１６には、それぞれ光通信モジュール１−２と光通信モジュール１−４が内蔵されている。ＰＣ１５−１とＰＣ１５−２とは、長い伝送距離を有する光ファイバ２−１を伝送媒体として光通信モジュール１−１と光通信モジュール１−２により双方向に光通信が行われる。ＰＣ１５−１と電子機器１６とは、短い伝送距離を有する光ファイバ２−２を伝送媒体として光通信モジュール１−３と光通信モジュール１−４により双方向に光通信が行われる。光通信モジュール１−１〜１−４は同一のものであり、以下、それぞれを区別しない場合には、光通信モジュール１として表す。また、光ファイバについても、２つの光ファイバ２−１，２−２を区別しない場合には、光ファイバ２として説明している。光ファイバ２−１，２−２は光通信モジュール１から抜差しすることができ、長さの異なる光ファイバ２に取替えることができる。本実施形態においては、光ファイバ２−１が光ファイバ２−２より長い場合について説明する。
【００４３】
本発明は、上記のような形態で使用される光通信システム３において、光ファイバ２からの出射光の分布を伝送距離（光ファイバの長さ）により変化させ、更に、その出射光を受ける光通信モジュール１の受信効率を出射光の分布により変化させることで受信光量の変動を少なくするものである。
【００４４】
ここで、図６〜８に、異なるいくつかの条件で測定した光ファイバ２からの放射光すなわち受信光の開口数のＦＦＰの測定結果を示す。図６は送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さく、光ファイバ２が短い場合（ＮＡｓ＝０．１、ＮＡｐ＝０．２６、光ファイバ２が１ｍ、図３（ａ）に相当）、図７は送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより大きく、光ファイバ２が短い場合（ＮＡｓ＝０．５、ＮＡｐ＝０．２６、光ファイバ２が１ｍ、図１（ａ）に相当）の光ファイバ２からの放射光（受信光５）のＦＦＰを測定したものである。光ファイバ２が１ｍと短い場合、上述したように、放射光（受信光５）は送信光４の開口数ＮＡｓの影響を強く受けたものとなる。従って、図６の場合は受信光５の開口数ＮＡｆは０．１５と光ファイバ２の開口数ＮＡｐ＝０．２６より小さくなり、図７の場合は受信光５の開口数ＮＡｆが０．４０と光ファイバ２の開口数ＮＡｐ＝０．２６より大きくなる。また、図８に示すように、光ファイバ２が１００ｍと十分長い場合（図１（ｂ）、図３（ｂ）に相当）、送信光４の開口数ＮＡｓに依らず、受信光５の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐと同等の値となる（図８ではＮＡｓ＝０．５０の場合を示しているが、ＮＡｓ＝０．１０でも同様となる）。
【００４５】
図９は、上記に示した伝送距離の違いによる放射光分布の変化を積極的に利用した送受信モジュールを用いた光通信システムの一例である。ここで、光通信モジュール１の送信光４の開口数ＮＡｓを光ファイバ２の開口数ＮＡｐより大きい（ＮＡｓ＞ＮＡｐ）ものとすることで、光ファイバ２が長くなるに従い受信光５の開口数ＮＡｆを小さく（つまり、光ファイバ２−１，２−２からの受信光の開口数をそれぞれＮＡｆ１，ＮＡｆ２とすれば、ＮＡｆ１＜ＮＡｆ２）させ、光通信モジュール１の受信効率が放射光の開口数ＮＡｆが小さい程高くなる（つまり、光通信モジュール１−１，１−２の受信効率η１が光通信モジュール１−３，１−４の受信効率η２よりも大きくなる）ように、光通信モジュール１の光学系を設定すれば良い。
【００４６】
図９において、半導体レーザやＬＥＤ（発光ダイオード）である発光素子６から放射された送信光４は送信レンズ７（送信光学系）により開口数をＮＡｓに変化させて、光ファイバ２に入射する。一方、受信光５は開口数ＮＡｆで光ファイバ２から放射され、その一部が受信光学系であるアパチャー部材８ａを通過して受信レンズ９で集光されてフォトダイオード等の受光素子１０で受信される。送信光４の開口数ＮＡｓは送信レンズ７により任意に調整される。受信光５の一部はアパチャー部材８ａにより遮光されて受光素子１０には結合しない。図９に示すように、中央部に開口を有するアパチャー部材８ａを用いることにより、受信光５の開口数ＮＡｆが小さいほど受信効率が高い受信光学系とすることができる。
【００４７】
図９に示すように送信光４の開口数ＮＡｓが大きい場合、発光素子６としてはＬＥＤを用いるのが好ましい。ＬＥＤは半導体レーザに比べ放射角度が大きいため、容易に開口数ＮＡｓが大きい送信光４を得ることができると共に、駆動回路が安価であるため、より安価な光通信システム３を得ることができる。但し、ＬＥＤは半導体レーザに比べ高速駆動が困難であることから、光通信システム３で必要となる伝送帯域により選択されるものである。
【００４８】
受信光学系としてはアパチャー部材８ａを使用したものに限定されるものではない。例えば、図９において、アパチャー部材８ａを用いず、受信レンズ９として小径のものを使用することにより、開口数ＮＡｆが大きい受信光５の一部（外周部）が受信レンズ９に結合しないように配置しても良い。あるいは、図１２に示すようにアパチャー部材８ａの代わりに反射ミラー１１ａを用いて、内周部の受信光５のみを反射させて受信レンズ９により集光することにより、開口数が大きい受信光５が受光素子１０に結合しないように配置しても良い。
【００４９】
他の送受信モジュールを用いた光通信システムの例を図１０に示す。図１０において図９と同様の構成部材は同一の参照番号で示している。この例では、光通信モジュール１の送信光４の開口数ＮＡｓを光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さい（ＮＡｓ＜ＮＡｐ）ものとすることで、光ファイバ２が長くなるに従い受信光５の開口数ＮＡｆを大きく（つまり、光ファイバ２−１，２−２からの受信光の開口数をそれぞれＮＡｆ１，ＮＡｆ２とすれば、ＮＡｆ１＞ＮＡｆ２）し、光通信モジュール１の受信効率が放射光の開口数ＮＡｆが大きい程高くなる（つまり、光通信モジュール１−１，１−２の受信効率η１が光通信モジュール１−３，１−４の受信効率η２よりも大きくなる）ように、光通信モジュール１の光学系を設定すればよい。
【００５０】
開口数ＮＡｓが小さい送信光４を容易に得るためには、発光素子６としては、半導体レーザを用いれば良い。半導体レーザを用いれば、伝送帯域の広い光通信システム３を得ることもできる。更にまた、送信光４の開口数ＮＡｓを小さくすることにより、光ファイバ２を伝搬することによるモード分散を少なくすることができるため、広帯域化に有利となる。以上のように、送信光４の開口数ＮＡｓ、及び発光素子６は光通信システム３の伝送帯域や用途により決定されるものである。
【００５１】
図１０に示すように、周辺部に開口を有するアパチャー部材８ｂを用いることにより、受信光５の開口数ＮＡｆが大きいほど受信効率が高い受信光学系とすることができる。受信光学系としては、図１３に示すように、図１２の構成とは逆の反射ミラー１１ｂを用いて、外周部の受信光のみを反射させて、受信レンズ９により集光することにより、開口数の小さい受信光５の中心部が結合しないようにすることもできる。
【００５２】
以上に説明した発光素子６は、使用する光ファイバ２の伝送損失が少ない波長とし、かつ安価に入手可能であることが好ましい。例えば、光ファイバ２としてＰＯＦを用いる場合、ＤＶＤ等で量産効果のある、波長６５０ｎｍの半導体レーザ等を用いることができる。また、発光素子６として半導体レーザを用いる場合、その後部には、図示しないモニター用フォトダイオードを配置し、発光素子６の光量を一定に保つようにすることができる。
【００５３】
受光素子１０としては、受光した変調光の強弱を電気信号に変換し、発光素子６の波長域で感度の高いフォトダイオードを使用する。例えば、シリコンを材料とするＰＩＮフォトダイオードや、アバランシェフォトダイオード等を用いることができる。
【００５４】
送信レンズ（送信光学系）７、受信レンズ（受信光学系）９はレンズに限定されるものではなく、送信光４や受信光５を集光する（ＮＡを変換する）ものであれば、例えば、曲面形状のミラーやホログラム素子等を用いても良いし、送信光学系を用いずに発光素子６の放射角度をそのまま送信光５の開口数ＮＡｓとしても良い。アパチャー部材に関しても、上述したもの８ａ，８ｂに限定されるものではなく、受信光５の開口数ＮＡｆに依存して受信効率を変動させることができるものであれば良い。例えば、開口を有していなくても、透過率を位置により変化させたアパチャー部材を用いても良い。別の受信光学系の一例として図１１に示すものがある。
【００５５】
この受信光学系では受信レンズ９により、受光素子１０の受光面１９の面積より大きい部分に受信光５を集光させている。この集光面積は光ファイバ２から出射される受信光５の放射角度により変化させることができ、ＮＡｆが小さい程、集光面積を小さくできる。すなわち、ＮＡｆが小さい程、受信効率が高い受信光学系として用いることができる。また、受信レンズ９を用いずに、受信光５を直接受光素子１０に結合させても同様の効果を得ることができる。このような、受信光学系では集光面積を小さくする必要がないことから光学系を簡易な配置で安価に形成できるという効果を有している。
【００５６】
次に、図９に示した光通信モジュール１を図５のシステムにおける光通信システム３に光通信モジュール１−１〜１−４として用いた場合の受信光量の変動について説明する。光ファイバ２−１の長さが５０ｍ、光ファイバ２−２の長さが１ｍであり、光ファイバ１−２、２−２として伝送損失が０．２ｄＢ／ｍのＰＯＦを想定し、光通信モジュール１（１−１〜１−４）として、送信光量が−３ｄＢｍ、送信効率が−２ｄＢ、光ファイバの長さが１ｍの時にＮＡｆ＝０．４で受信効率が−９ｄＢ、光ファイバの長さが５０ｍの時にＮＡｆ＝０．２で受信効率が−３ｄＢとなるように光学系を設定（アパチャー部材８ａや受信レンズ９を最適化）した場合の受信光量について考察する。伝送損失は、光通信モジュール１−１と光通信モジュール１−２間での通信（５０ｍ）の場合１０ｄＢ、光通信モジュール１−３と光通信モジュール１−４間での通信（１ｍ）の場合０．２ｄＢとなる。この場合の伝送距離と受信光量の関係を図１４に示す。光ファイバ２の伝送損失は厳密には送信光４の開口数ＮＡｓに依存して変化するが、ここでは、原理的な説明であるため同一として計算を行った。その結果、受信光量は、伝送距離が１ｍの時に−１４．２ｄＢｍ、伝送距離が５０ｍの時に−１８ｄＢｍとなった。受信光量の差は３．８ｄＢであった。
【００５７】
一方、光学的特性として送信光量が−３ｄＢｍ、送信効率が−２ｄＢ、受信効率が−３ｄＢである従来の光通信モジュールを有する光通信システム（光通信モジュール以外は第１の実施の形態の場合と同様の条件）を図５のシステムに適用した場合の伝送距離と受信光量の関係を図１５に示す。図１５からわかるように、受信光量は、光通信モジュール１−１と１−２の間（伝送距離が５０ｍ）では−１８ｄＢｍ、光通信モジュール１−３と１−４の間（伝送距離が１ｍ）では−８．２ｄＢｍとなり約１０ｄＢの違いが生じてしまう。このように受信光量が約１０ｄＢも異なっているのは、光ファイバ２−１と２−２の長さの差（伝送損失）によって生じるものであるため、従来の光通信モジュールが異なる光学特性を有していても同様の結果となる。
【００５８】
以上の結果から、図９に示した光モジュールを備えた本実施形態の光通信システムは、伝送距離による受信光量の変動を従来（図１５）の約１０ｄＢから約４ｄＢにまで減らすことが可能となる。
【００５９】
なお、図１４に示した伝送距離の違いによる受信光量の変動結果は、図９に示す光通信モジュールを使用し、単芯片方向通信の場合を示したものであるが、その他の通信形態の場合でも、同様の原理により、同様の値となる。また、図１０に示した光通信モジュール１でも、光ファイバ２の長さにより受信光５の開口数ＮＡｆが変化するため、これに合わせて受信効率を変化させることにより、受信光量の変動を従来より低減することが可能となる。
【００６０】
以上のように、本実施形態の光通信システム３は、送信光４と光ファイバ２の開口数の関係を利用することにより、伝送距離によって受信光５の開口数が変化するように設定すると共に、受信光学系を例えば図９または図１０に示すように工夫することにより、光通信モジュール１の受信効率を受信光５の開口数に依存して変化させている。これにより、伝送距離が長い場合に受信効率を高くすることが可能となり、伝送距離による受信光量の変動を低減させることができる。これは、光通信モジュール１の光学系（送信光学系と受信光学系）のみを工夫することにより達成することができることから、安価であり、複雑なシステムを必要とせずに、高性能な光通信システム３を得ることが可能となる。
【００６１】
なお、図９、図１０では、簡略のために図の左から右方向への片方向通信の場合を示しているが、もちろん双方向通信の場合でも光学系の配置を変更することで容易に対応することができる。
【００６２】
図１６は図５に示した光通信システム３に使用される光通信モジュール１（１−１〜１−４の一具体例として、一本の光ファイバ２を用いた全二重通信に対応できる光通信モジュールを概略的に示している。図１６に示す光通信モジュール１は、データ信号に基づく変調光である送信光４を生成する発光素子６と、光ファイバ２からの受信光５を受光してデータ信号を生成するための受光素子１０と、発光素子６から出射される送信光４を集光して光ファイバ２に結合させる送信レンズ７と、光ファイバ２から出射される受信光５を反射して受光素子１０に結合させる湾曲面を有する反射ミラー１１とを有している。この反射ミラー１１は、図１３に示す平坦な反射ミラー１１ｂと受信レンズ９との両機能を組み合わせたものである。送信レンズ７および反射ミラー１１は共に光学ブロック１２に形成されている。発光素子６はＳｉＣ等の放熱特性に優れたサブマウント１７上に配置されている。発光素子６の背後にはモニター用フォトダイオード１８が配置されており、発光素子６の強度をモニターして一定に保持している。これらの構成部材は、ステム１３上に位置合わせされて配置されている。ステム１３は図示しない回路に電気的に接続されている。
【００６３】
発光素子６により生成された送信光４は、発光素子６の放射角度にしたがって放射状に発散する。その後、送信レンズ７で任意の開口数ＮＡｓに変換されて集光され、光学ブロック１２を通過して、光ファイバ２に結合する。一方、光ファイバ２から出射される受信光５は反射ミラー１１により受光素子１０方向に反射されると共に、曲率を有する反射ミラー１１により集光されて受光素子１０に結合する。すなわち、送信光４と受信光５の領域を光ファイバ２の口径内で空間的に分離することで、一本の光ファイバ２により全二重通信を行っている。
【００６４】
一本の光ファイバ２により全二重通信を行うためには、受信光５への送信光５の混信を防止することが必要となる。そのため、反射ミラー１１は遮光部１４を有し、この遮光部１４が光ファイバ２に接触もしくは近接させて配置されている。光ファイバ２に入射する送信光４の一部は、光ファイバ２端面で反射される。しかし、送信光４の光ファイバ２での反射光は反射ミラー１１の遮光部１４により遮光されて、受光素子１０に結合しない。こうして、受信光５への送信光４の混信を防止することができる。また、反射ミラー１１は、送信部（図１６において、発光素子６や送信レンズ７が配置されている反射ミラー１１の右上側）から、受光素子１０を光学的に分離する働きがあるため、光ファイバー２に向かう送信光４や光通信モジュール１内で散乱された送信光４（内乱光）は受光素子１０に結合しない。
【００６５】
送信光の開口数ＮＡｓは光ファイバ２の開口数ＮＡｐより小さく設定されている。すなわち、伝送距離が長くなるに従い、受信光５の開口数ＮＡｆが大きくなるように設定されている。そして、反射ミラー１１は光ファイバ２の外周部から放射される受信光５が効率良く受信できるように配置されている。すなわち、受信光の開口数ＮＡｆが大きい程、光通信モジュール１の受信効率が高くなるように設定されている。受光素子１０で受光された受信光５は、図示しない増幅器（プリアンプ）により電流電圧変換される。この光通信モジュール１では受信光量の変動が少ないため、プリアンプのダイナミックレンジを小さく設定することができ、安価な回路構成とすることが可能となる。また、前述したように、このような光通信モジュール１を用いるだけで、他のシステムを変更すること無しに、伝送距離の長短による受信光量の変動が少ない光通信システム３を得ることが可能となる。
【００６６】
本実施の形態で示した光通信システム３、および、これに使用される上記各光通信モジュール１は一例であり、これに限定されるものではなく、もちろんその一部を変更した構成としても良い。
【００６７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の光通信システムの第２の実施の形態を図１７に基づいて説明する。但し、図１７において、図５における部材と同様又は同一の機能を有する部材については、同一の参照番号を付与して、その説明を省略する。
【００６８】
上記第１の実施の形態では、光ファイバ２−１，２−２自体の開口数ＮＡｐは同一であった（つまり、伝送距離によらず同じ特性の光ファイバ２を使用）のに対し、第２の実施の形態では、伝送距離により異なる開口数ＮＡｐ１，ＮＡｐ２をそれぞれ有する光ファイバ２−３，２−４を用いる。
【００６９】
この第２の実施の形態は、受信光の開口数ＮＡｆを、送信光の開口数ＮＡｓと光ファイバ２の開口数ＮＡｐの関係によって変化させるのではなく、伝送距離が短い場合と長い場合で開口数ＮＡｐの異なる光ファイバ２（２−３、２−４）を用いることで変化させていることが特徴である。
【００７０】
前述したように、受信光５の開口数ＮＡｆは、送信光４の開口数ＮＡｓと光ファイバ２の開口数ＮＡｐ及び伝送距離により決定される。当然、光ファイバ２の開口数ＮＡｐが大きい程、受信光５の開口数ＮＡｆは大きくなる。例えば、光通信モジュール１−１と光通信モジュール１−２間での通信(伝送距離が長い場合）には開口数ＮＡｐ１の小さい光ファイバ２−３を用い、光通信モジュール１−３と光通信モジュール１−４間での通信(伝送距離が短い場合）には開口数ＮＡｐ２の大きい光ファイバ２−４を用いる。そして、図９で示したように受信光５の開口数ＮＡｆが大きいほど受信効率が低くなる光通信モジュール１を使用する。光ファイバ２−３と光ファイバ２−４の開口数ＮＡｐ１，ＮＡｐ２の違いにより、伝送距離が長い場合には受信光５の開口数ＮＡｆが小さくなり、伝送距離が短い場合には受信光５の開口数ＮＡｆが大きくなるため、伝送距離による受信光量の変動を低減することができる。この場合、光ファイバ２−３，２−４により受信光５の開口数ＮＡｆを変化させているため、光通信モジュール１の送信光４の開口数ＮＡｓは任意に選定することができる。
【００７１】
光ファイバ２の開口数ＮＡｐは伝送距離（光ファイバーの長さ）に応じて多段階に変化させる。例えば、伝送距離が０〜５ｍのときにＮＡｐ＝０．５、５〜２０ｍのときにＮＡｐ＝０．４、２０〜５０ｍのときにＮＡｐ＝０．３、５０〜１００ｍのときにＮＡｐ＝０．２等のように変化させても良い。もちろん、この逆にして、伝送距離が長い程、光ファイバの開口数ＮＡｐが大きくなるようにすることもできる（ＮＡｐ１＞ＮＡｐ２）。しかし、光ファイバ２の開口数ＮＡｐが大きい場合、モード分散の影響により伝送帯域が狭くなるため、光ファイバ２の開口数ＮＡｐは伝送距離が長い場合（光ファイバ２−３の場合）に小さくなるように設定する方が好ましい。
【００７２】
以上のように、図１７に示した第２の実施の形態の光通信システムでは、伝送距離により光ファイバ２（２−３，２−４）の開口数ＮＡｐを変化させることで、受信光の開口数ＮＡｆを変化させ、かつ、受信光の開口数ＮＡｆに依存して光通信モジュール１（１−１〜１―４）の受信効率を変化させることにより、伝送距離が変化しても受信光量の変動が少ない光通信システムを得ることができる。また、光ファイバ２と受信光学系のみにより、これを達成することができるため、安価で簡易な構成の光通信システムを得ることができる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の光通信システムの第３の実施の形態を図１８、図１９に基づいて説明する。但し、図１８、図１９において、第１、第２の実施の形態で示した部材と同様又は同一の機能を有する部材については、同一の参照番号を付与して、その説明を省略する。
【００７４】
ここでは、通信速度が異なる光通信モジュール１や光学特性が異なる光通信モジュール１が混在する場合に適した光通信システムを示す。一例として、図１８のように２芯の光ファイバ２（２Ａ，２Ｂ）を用いて双方向に光通信を行う光通信システム３を考える。第１の光通信モジュール１Ａと第２の光通信モジュール１Ｂ間で光ファイバ２（２Ａ，２Ｂ）を伝送媒体として光通信を行い、第１の光通信モジュール１Ａから第２の光通信モジュール１Ｂへの送信では光ファイバ２Ａを、その逆では光ファイバ２Ｂを使用している。第１の光通信モジュール１Ａの発光素子６Ａから放射された第１の送信光４Ａは送信レンズ（送信光学系）７Ａにより集光されて光ファイバ２Ａに結合される。光ファイバ２Ａから出射された受信光５Ｂは第２の光通信モジュール１Ｂの受信レンズ（受信光学系）９Ｂにより集光されて受光素子１０Ｂに結合し、光通信が行われる。第２の光通信モジュール１Ｂから第１の光通信モジュール１Ａへは同様にして光ファイバ２Ｂを用いて光通信が行われる。なお、第１の光通信モジュール１Ａと第２の光通信モジュール１Ｂにおいて、対応する構成部分には符号Ａ，Ｂをそれぞれ伴う同一の参照番号を付している。
【００７５】
このような光通信システム３において、第１、第２の光通信モジュール１Ａ，１Ｂはそれぞれの最高通信速度が異なり（両者間で通信する場合は低速側の通信速度となる）、第１の光通信モジュール１Ａの方が最高通信速度が低速である場合、第１の送信光４Ａの開口数ＮＡｓ１と第２の送信光４Ｂの開口数ＮＡｓ２とがＮＡｓ１＞ＮＡｐかつＮＡｓ２＜ＮＡｐとなるように設定することが好ましい。送信光４の開口数ＮＡｓを光ファイバ２の開口数ＮＡｐと異ならせることにより、第１の実施の形態で説明したように、伝送距離により受信光の開口数ＮＡｆが変化する現象を利用することが可能となり、伝送距離による受信光量の変動を低減することができる。また、光通信システム３では、その用途により通信速度が異なる光通信モジュールが混在する場合がある。例えば、小型の電子機器等では通信速度より小型化・低コスト化が優先されるため、比較的低速の第１の光通信モジュール１Ａが用いられる。このような第１の光通信モジュール１Ａでは光源として価格の安いＬＥＤを使用することが好ましい。ＬＥＤは放射角度が広いため、開口数ＮＡｓ１を大きく設定することにより、送信光学系７Ａを簡易な構成とすることができる。また、高速通信が必要である第２の光通信モジュール１Ｂでは、光源として放射角度の狭いＬＤが使用されるため、開口数ＮＡｓ２を小さく設定することにより、送信光学系７Ｂを簡易な構成とすることができる。
【００７６】
また、相手の光通信モジュール１として光学特性（送信光４の開口数ＮＡｓ）が不明なもの（異なるメーカーの光通信モジュール１）が混在する光通信システム３となる場合もある。送信光４の開口数ＮＡｓと光ファイバ２の開口数ＮＡｐの関係が不明な場合でも、図２、図４に示したように、伝送距離が長い場合には出射光（受信光５）の開口数ＮＡｆは光ファイバ２の開口数ＮＡｐに近くなるということは変わらない。従って、受信光学系として、受信光５の開口数ＮＡｆが光ファイバ２の開口数ＮＡｐと同等となった時に、受信効率が最大となるように設定することが好ましい。このような受信光学系は、上述した通信速度が異なる光通信モジュール１が混在する場合にも利用することができる。すなわち、送信光４の開口数ＮＡｓが光ファイバ２の開口数ＮＡｐより大きい場合でも、逆に小さい場合でも、受信光５の開口数ＮＡｆは伝送距離が長くなるに従い、光ファイバ２の開口数ＮＡｐに近くなる。また、伝送距離が短い場合には、送信光の開口数ＮＡｓの影響が残り、受信光５の開口数ＮＡｆの大小の差はあるが、光ファイバ２の開口数ＮＡｐと異なったものとなる。そして、光通信モジュール１の受信光学系を、受信光５の開口数ＮＡｆが光ファイバの開口数ＮＡｐ近傍で受信効率が最大となり、ＮＡｐからずれるに従い受信効率が低下するように設定すれば良い。
【００７７】
このような受信光学系の一例を図１９に示す。図１９において、光ファイバ２から放射された受信光５のうち、光ファイバ自体の開口数に対応する放射角度に対して放射角度が小さい光は受信レンズ（受信光学系）９の一部に形成された遮光部２０Ａにより遮光されて受光素子１０には結合しない。また、放射角度が大きい光は受信レンズ（受信光学系）９の外周部に形成された遮光部２０Ｂにより遮光されて受光素子１０には結合しない。すなわち、ＮＡｆ＞ＮＡｐの場合には遮光部２０Ｂにより遮光される受信光５が増加し、ＮＡｆ＜ＮＡｐの場合には遮光部２０Ａにより遮光される受信光５が増加する。これら遮光部２０Ａ，２０Ｂの配置や受信レンズ９の光学特性を最適化することにより、ＮＡｆ≒ＮＡｐのときに受信効率が最大となる受信光学系を得ることが可能となる。例えば、ＮＡｐ＝０．３の場合、ＮＡｆが０．２５〜０．３５程度の時に受信効率が最大となるように設定することが好ましい。すなわち、ＮＡｐ−０．０５＜ＮＡｆ＜ＮＡｐ＋０．０５となるＮＡｆの時に受信効率が最大となるように設定することが好ましい。なお、受信レンズ９の外周部の遮光部２０Ｂを形成せずに、受信レンズ９の径を小さくして、放射角度の大きい光が受信レンズ９に結合しないようにしても良い。受信レンズ９の内側部分の遮光部２０Ａは、光ファイバ２の光軸上に配置することで、放射角度の小さい光を遮光することができる。もちろん、ＮＡｆ≒ＮＡｐのときに受信効率が最大となる受信光学系は図１９に示した配置に限られるものではない。
【００７８】
図２０は、受信光５の開口数ＮＡｆがＮＡｐより小さい場合（光ファイバ２が短い場合）と、開口数ＮＡｆがＮＡｐと等しい場合（光ファイバ２が長い場合）でのＦＦＰにおいて、遮光部２０Ａにより遮光される部分を表している（すなわち、第２の光通信モジュール１Ｂから第１の光通信モジュール１Ａへの通信時）。ＮＡｆ≒ＮＡｐの場合もＮＡｆ＝ＮＡｐの場合の曲線と同等の曲線となる。図２０から明らかなように、ＮＡｆ＜ＮＡｐの場合（実線で示す）には、ＮＡｆ＝ＮＡｐの場合（破線で示す）と比べ遮光部２０Ａにより遮光される面積比（ＦＦＰのグラフの積分面積と遮光部の積分面積の比）が小さくなる。すなわち受信効率が小さくなる。しかし、実質的にＮＡｆ＜ＮＡｐとなるのは光ファイバ２が短い場合であるため、光ファイバ２での伝送損失は少ないことから、受信光量の変動を小さく抑えることが可能となる（第1の実施の形態と同様）。
【００７９】
また、図２１に示すように、第１の光通信モジュール１Ａから第２の光通信モジュール１Ｂへの通信時には、図２０の場合とは逆に、光ファイバ２が短いときにＮＡｆ＞ＮＡｐとなるため、遮光部２０Ｂにより遮光される面積比が、ＮＡｆ＝ＮＡｐの場合（したがって、ＮＡｆ≒ＮＡｐの場合）よりＮＡｆ＞ＮＡｐの場合のほうが大きくなる。遮光部２０Ａにより遮光される面積比は逆の傾向となるが、遮光部２０Ａにより遮光される面積を遮光部２０Ｂにより遮光される面積より小さく設定しておくことにより、上記の場合と同様に、光ファイバ２が短い場合に受信効率が小さくなる。したがって、伝送距離による受信光量の変動を低減することができる。更に、第１の光通信モジュール１Ａ同士や第２の光通信モジュール１Ｂ同士での通信時においても、伝送距離が長い場合（ＮＡｆ≒ＮＡｐ）に受信効率が高くなることから、受信光量の変動を低減することができる。
【００８０】
以上のように、本実施例で示した光通信システムでは、通信速度の異なる光通信モジュールや光学特性が不明な光通信モジュールが混在する場合でも、伝送距離による受信光量の変動を低減することができるとともに、安価な光通信システム３を得ることが可能となる。
【００８１】
以上、本発明を３つの実施の形態について説明したが、本発明は、▲１▼光ファイバ２が単数である場合と複数である場合、▲２▼信号を双方向に通信する場合と片方向に通信する場合、▲３▼信号を同時に(全二重)通信する場合と半二重で通信する場合等のいずれの光通信方式にも適用可能であり、また、これらの方式を組合わせた（例えば、単芯光ファイバで双方向に全二重通信を行う）方式の何れにも適応可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明によれば、伝送距離の差による光通信モジュールの受信光量の変動を低減することができる。また、このことから、より伝送距離幅の大きい光通信システムを得ることができる。更にまた、受信光の開口数が伝送距離によって変化することを利用して受信光量の変動を低減できるため、光通信モジュールの光学系のみで対応することが可能であり、余分な回路やシステムが不要であるため、安価で簡易な構成の光通信システムを得ることができるという効果を奏する。また、本発明は、通信速度が異なる光通信モジュールや、光学特性が異なる光通信モジュールが混在する光通信システムにも好適に適用でき、その場合においても、上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より大きい場合の受信光の開口数を表す概略図である。
【図２】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より大きい場合の受信光の開口数と伝送距離の関係を表す概略図である。
【図３】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より小さい場合の受信光の開口数を表す概略図である。
【図４】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より小さい場合の受信光の開口数と伝送距離の関係を表す概略図である。
【図５】  本発明における光通信システムの第１の実施の形態の構成を説明する概略図である。
【図６】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より小さく、光ファイバが短い場合の受信光の開口数のＦＦＰ測定結果を示すグラフである。
【図７】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より大きく、光ファイバが短い場合の受信光の開口数のＦＦＰ測定結果を示すグラフである。
【図８】  光ファイバが十分長い場合の受信光の開口数のＦＦＰ測定結果を示すグラフである。
【図９】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より大きい場合の送信側および受信側光通信モジュールの構成を説明する概略図である。
【図１０】  送信光の開口数が光ファイバの開口数より小さい場合の送信側および受信側光通信モジュールの構成を説明する概略図である。
【図１１】  本発明における受信光学系の一例を示す概略図である。
【図１２】  図９の受信側光通信モジュールにおける光学系に代えて使用可能な光学系の一例を示す概略図である。
【図１３】  図１０の受信側光通信モジュールにおける光学系に代えて使用可能な光学系の一例を示す概略図である。
【図１４】  本発明の光通信システムにおける受信光量と伝送距離の関係を表す概略図である。
【図１５】  従来の光通信システムにおける受信光量と伝送距離の関係を表す概略図である。
【図１６】  本発明の光通信システムに使用可能な光通信モジュールの具体例の概略構成図である。
【図１７】  本発明の光通信システムの第２の実施の形態の構成を説明する概略図である。
【図１８】  本発明の第３の実施の形態を表す概略図である。
【図１９】  本発明におきる受信光学系の一例を示す概略図である。
【図２０】  受信光の開口数ＮＡｆと、遮光部２０Ａにより遮光される面積比の関係を示す説明的なグラフである。
【図２１】  受信光の開口数ＮＡｆと、遮光部２０Ｂにより遮光される面積比の関係を示す説明的なグラフである。
【図２２】  一般的な光通信システムの構成を説明する概略図である。
【符号の説明】
１、１−１、１−２、１−３、１−４、１０１  光通信モジュール
１Ａ  第１の光通信モジュール
１Ｂ  第２の光通信モジュール
２、２−１、２−２、２−３、２−４、２Ａ，２Ｂ  光ファイバ
３、１０３  光通信システム
４  送信光
４Ａ  第１の送信光
４Ｂ  第２の送信光
５、５Ａ、５Ｂ  受信光
６、６Ａ、６Ｂ  発光素子
７、７Ａ、７Ｂ  送信レンズ（送信光学系）
８ａ，８ｂ  アパチャー部材
９、９Ａ、９Ｂ  受信レンズ（受信光学系）
１０、１０Ａ、１０Ｂ  受光素子
１１ａ、１１ｂ、１１  反射ミラー
１２  光学ブロック
１３  ステム
１４  遮光部
１５−１、１５−２  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１６  電子機器
１７  サブマウント
１８  モニター用フォトダイオード
２０Ａ、２０Ｂ  遮光部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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