(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の一方主面に送信用導光部が形成され、
第２の基板の一方主面に受信用導光部が形成されており、
前記第１の基板の一方主面と前記第２の基板の一方主面との間に分離層が挟み込まれた状態で第１の基板と第２の基板とが積層一体化され、
前記送信用導光部と前記受信用導光部は互いに光学的に分離された状態で前記分離層に接しており、
前記送信用導光部及び前記受信用導光部のそれぞれの一方の端面が同一平面上にあり、これらに接続する１本の光ファイバのコア端面と光学的に結合するように前記第１又は第２の基板に垂直な方向で対向しており、
前記光ファイバのコア端面が前記送信用導光部の端面及び前記受信用導光部の端面と光学的に結合するように光ファイバを接続したときに、前記送信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面内に納まるように配置されており、かつ前記受信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面のうち前記第２の基板と対向している部分を納めるように配置されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記分離層は空気層であることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
第１の基板の一方主面に設けた溝にコア材料を充填して前記送信用導光部が形成され、第２の基板の一方主面に設けた溝にコア材料を充填して前記受信用導光部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記送信用導光部又は受信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、光ファイバの、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致していることを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項５】
前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向させられている光ファイバ結合端面において、前記送信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、前記受信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致していることを特徴とする、請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記受信用導光部又は前記送信用導光部の少なくとも一部に、空気をクラッド層とする領域を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記送信用導光部へ投光する投光素子から出射される光の光束断面の短軸方向が、前記第１の基板と前記第２の基板との接合面に垂直な方向を向くようにして、前記送信用導光部の投光素子結合端面に前記投光素子からの光を結合させたことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載した光学素子と、前記送信用導光部の端面に対向させて配置された投光素子と、前記受信用導光部の端面に対向させて配置された受光素子とを備えたことを特徴とする光トランシーバ。
【請求項９】
前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部とが基板垂直方向で対向させられた請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子を備え、
前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に光ファイバの端面を接続させたことを特徴とするコネクタ。
【請求項１０】
前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部とが基板垂直方向で対向させられた請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光学素子を備え、
前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に第１の光ファイバの端面を接続され、前記送信用導光部の他方端部に対向させて第２の光ファイバの端面を接続され、前記受信用導光部の他方端部に対向させて第３の光ファイバの端面を接続され、少なくとも前記光学素子を封止した被覆部に２芯接続コードとの接続部を設けたことを特徴とする２芯／１芯変換アダプタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子及び当該光学素子を用いた光トランシーバその他の光学装置に関する。例えば、双方向に光信号を送受信することができる光トランシーバや２芯／１芯変換器などの光学装置とそれに用いられる光導波用の光学素子に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、高速、大容量の通信網や通信制御機器等の発達により光ファイバによる通信が主流となってきており、例えば各家庭に設置された情報家電等の端末にも光ファイバによりインターネット等の通信網を接続して信号の送受信を行う必要がある。また、家庭に設置されているパソコンとテレビ、ＤＶＤ、ゲーム機などを相互に接続する場合にも光ファイバが用いられつつある。そのため、情報家電等にも用いることができるような、安価で、小型で、効率の良好な光トランシーバが必要とされる。
【０００３】
このような光トランシーバとしては、例えば特開昭５８−１４９００８号公報に開示されたものがある。図１はこの光トランシーバに用いられる光学素子１Ａの構造を示す斜視図である。この光学素子１Ａにあっては、Ｙ字形をした溝を形成された２枚の成形板２を重ね合わせることによって両成形板の内部にＹ形をした空洞３を形成し、この空洞３内に透明樹脂を流し込むことによって導光部４を形成している。
【０００４】
この光学素子１Ａを光トランシーバ１として用いる場合には、図２に示すように、導光部４の分岐側の端面に対向させて投光素子５と受光素子６を配置し、導光部４の反対側の端面に光ファイバ７の端面を対向させる。そして、図２に実線の矢印で示すように、投光素子５から光信号Ａを出射させると、投光素子５から出射された光信号Ａは導光部４の端面から導光部４内に進入し、導光部４の他端から光ファイバ７内に入射する。一方、光ファイバ７内を伝播してきた光信号Ｂが光ファイバ７の端面から出射されると、図２に破線の矢印で示すように、光ファイバ７から出射された光信号Ｂは導光部４の端面から導光部４内に進入し、導光部４の他端で受光素子６に受光される。
【０００５】
しかしながら、このような構造の導光部４では送信用の導光部と受信用の導光部とが重なりあっているため、投光素子５から送り出された光信号Ａが導光部４の端面で反射し、反射して戻ってくる光信号ａ１が受光素子６に入射してクロストークが発生する。また、投光素子５から出射され導光部４内を伝播して導光部４の他端から出射された光信号Ａが光ファイバ７の端面で反射されると、反射した光信号ａ２は導光部４内に戻って受光素子６に入射し、やはりクロストークが発生する。この場合、一定以上の伝送距離になると、本来の受光信号の受光量とクロストーク量との区別がつかず、双方向通信ができなくなる。
【０００６】
さらに、このような構造の光学素子１Ａ又は光トランシーバ１では、成形板２間の空洞３に透明樹脂を流し込んで導光部４を形成しているが、成形板２に成形されている溝どうしを精度よく合わせるのが困難であり、また空洞の径が微細になってくると透明樹脂を流し込むのも困難になり、精度良く製造することが難しかった。
【０００７】
また、クロストークを防止するものとしては、特開２０００−１６２４５５に開示されたものがある。この光トランシーバ８では、図３に示すように、シリコン基板９の表面に送信用導光部１０と受信用導光部１１を設け、クロストーク防止のため両導光部１０、１１の間に溝（空隙）１２を形成している。
【０００８】
しかし、このような構造の光トランシーバ８では、半導体製造プロセスを用いてシリコン基板の上に送信用導光部１０と受信用導光部１１を形成しているので、製造工程が複雑となり、コストが高くつく。また、両導光部１０、１１の厚みを大きくすることが困難であるので、光ファイバ１３の端面に対向させて面積を大きくとることができず、光利用効率が悪かった。
【０００９】
【発明の開示】
本発明の目的とするところは、新規な構造を有する光学素子とその光学素子を用いた光トランシーバその他の光学装置を提供することにある。また、それによって光導波用の光学素子の構造を簡略化して製造工程を簡略にし、光利用効率を低下させることなく光学素子における異なる導光部間の干渉を防止することを目的とする。
【００１０】
本発明にかかる光学素子は、第１の基板の一方主面に送信用導光部が形成され、第２の基板の一方主面に受信用導光部が形成されており、前記第１の基板の一方主面と前記第２の基板の一方主面との間に分離層が挟み込まれた状態で第１の基板と第２の基板とが積層一体化され、前記送信用導光部と前記受信用導光部は互いに光学的に分離された状態で前記分離層に接しており、前記送信用導光部及び前記受信用導光部のそれぞれの一方の端面が同一平面上にあり、これらに接続する１本の光ファイバのコア端面と光学的に結合するように前記第１又は第２の基板に垂直な方向で対向しており、前記光ファイバのコア端面が前記送信用導光部の端面及び前記受信用導光部の端面と光学的に結合するように光ファイバを接続したときに、前記送信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面内に納まるように配置されており、かつ前記受信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面のうち前記第２の基板と対向している部分を納めるように配置されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の光学素子においては、送信用導光部及び受信用導光部のそれぞれの一方の端面が同一平面上にあり、これらに接続する１本の光ファイバのコア端面と光学的に結合するようにして第１又は第２の基板に垂直な方向で対向しているので、１本の光ファイバで送信と受信の双方向通信や一方向の波長多重通信を容易に実現することができる。しかも、この光学素子においては、第１の基板と第２の基板は、送信用導光部と受信用導光部が分離層を挟んで互いに光学的に分離された状態で積層一体化されているので、送信用導光部と受信用導光部の干渉を効果的に防止することができる。ここで、分離層としては、コア材料よりも低屈折率のクラッド層、光反射層、空気層などを用いることができる。また、分離層は、複数層によって構成されていてもよい。また、前記第１の基板の一方主面と前記第２の基板の一方主面との間に分離層を挟み込むことにより、前記送信用導光部と前記受信用導光部を結合させることなく光学的に分離させたままで第１の基板と第２の基板を積層一体化した積層構造を有しているので、第１の基板と第２の基板を積層する際、その間に分離層を挟み込むだけで簡単に送信用導光部と受信用導光部を光学的に分離独立させることができ、両導光部の干渉を防止することができ、光学素子の構造を簡略化できる。よって、この光学素子においては、単純な積層構造によって製造工程が簡略化され、コストも安価になる。
【００１２】
また、この光学素子においては、送信用導光部及び受信用導光部のそれぞれの一方の端面が同一平面上にあり、これらに接続する１本の光ファイバのコア端面と光学的に結合するように前記第１又は第２の基板に垂直な方向で対向しており、前記光ファイバのコア端面が前記送信用導光部の端面及び前記受信用導光部の端面と光学的に結合するように光ファイバを接続したときに、前記送信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面内に納まるように配置されており、かつ前記受信用導光部の端面は前記光ファイバのコア端面のうち前記第２の基板と対向している部分を納めるように配置されているので、送信用導光部から出射された光は高い効率で光ファイバに入射され、また光ファイバから出射された光は高い効率で受信用導光部内に取り込まれる。よって、送信用及び受信用導光部と光ファイバとの間の光結合効率を高くして長距離伝送を可能にすることができる。しかも、第１の基板と第２の基板は、送信用導光部と受信用導光部が互いに光学的に分離された状態で積層一体化されているので、送信用導光部と受信用導光部の干渉を効果的に防止することができる。すなわち、送信用導光部の光信号が受信用導光部へ漏れる恐れがなく、送信用導光部と受信用導光部の間におけるクロストークを防止することができる。
【００１３】
なお、この光学素子においては、送信用導光部と受信用導光部からなる導光部の対を複数組設けてあってもよい。その場合、一方の基板には送信用導光部ばかりを設け、他方の基板には受信用導光部ばかりを設けていてもよく、両基板にそれぞれ送信用導光部と受信用導光部とを混在させてあってもよい。
【００１４】
本発明にかかる光学素子のある実施態様においては、分離層として空気層を用いているので、送信用又は受信用導光部と分離層との屈折率差を大きくすることができ、送信用又は受信用導光部に光を閉じ込める効果をより高くできる。
【００１５】
本発明にかかる光学素子の別な実施態様においては、第１の基板の一方主面に設けた溝にコア材料を充填して前記送信用導光部が形成され、第２の基板の一方主面に設けた溝にコア材料を充填して前記受信用導光部が形成されているので、溝を有する第１及び第２の基板を射出成形等の樹脂成形法によって成形し、第１及び第２の基板の溝にコア材料を充填させて送信用導光部と受信用導光部を形成することができ、送信用及び受信用導光部を簡単に量産することができる。よって、この光学素子においては、単純な積層構造によって製造することができ、製造工程が簡略化され、コストも安価になる。
【００１６】
本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様においては、前記送信用導光部又は受信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、光ファイバの、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致している。幅の広い側の導光部である受信用導光部の幅が光ファイバの直径に比べて大きい場合には、光ファイバの中心軸を幅の狭い側の導光部である送信用導光部の中心軸に合わせるだけで光ファイバと幅の広い側の受信用導光部とを小さなバラツキで接続させることができ、光ファイバの接続作業を容易にすることができる。
【００１７】
本発明にかかる光学素子のさらに別な実施態様においては、前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向させられている光ファイバ結合端面において、送信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸と、受信用導光部の、前記基板に垂直な方向の中心軸とがほぼ一致させられているので、光ファイバの接続位置のばらつきに対する許容度が高くなり、光学素子と光ファイバとの接続作業を行ない易くなる。
【００１９】
本発明にかかるさらに別な実施形態による光学素子は、前記受信用導光部又は前記送信用導光部の少なくとも一部に、空気をクラッド層とする領域を設けているので、この領域では全反射によって導光部内を伝搬する光を大きな角度で曲げることが可能になり、設計の自由度が高くなるために光学素子の小型化を図ることができる。
【００２０】
本発明にかかるさらに別な実施形態による光学素子は、前記送信用導光部へ投光する投光素子から出射される光の光束断面の短軸方向が、前記第１の基板と前記第２の基板との接合面に垂直な方向を向くようにして、前記送信用導光部の投光素子結合端面に前記投光素子からの光を結合させているので、光ファイバとの結合側において送信用導光部から出射されて光ファイバの端面で反射した光が受信用導光部に入りにくくなり、クロストークの抑制効果がより高くなる。
【００２８】
なお、この光学素子においては、送信用導光部と受信用導光部からなる導光部の対を複数組設けてあってもよい。その場合、一方の主面には送信用導光部ばかりを設け、他方の主面には受信用導光部ばかりを設けていてもよく、両主面にそれぞれ送信用導光部と受信用導光部とを混在させてあってもよい
【００２９】
本発明の光トランシーバは、本発明にかかる光学素子と、前記送信用導光部の端面に対向させて配置された投光素子と、前記受信用導光部の端面に対向させて配置された受光素子とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
本発明の光トランシーバによれば、本発明の光学素子を利用しているので、単純な積層構造によって製造工程が簡略化され、コストも安価になる。また、この光トランシーバにおいては、送信用導光部の端部と受信用導光部の端部とが第１又は第２の基板に垂直な方向で対向させられているので、送信用及び受信用導光部の端面の面積を光ファイバ径に対して充分な大きさにすることが可能であり、光利用効率を高くして長距離伝送を可能にすることができる。しかも、第１の基板と第２の基板は、送信用導光部と受信用導光部が互いに光学的に分離された状態で積層一体化されているので、送信用導光部と受信用導光部の干渉を効果的に防止することができる。
【００３１】
本発明のコネクタは、送信用導光部の端部と受信用導光部の端部とが基板垂直方向で対向させられた本発明の光学素子を備え、前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に光ファイバの端面を接続させたことを特徴としている。
【００３２】
本発明のコネクタによれば、送信用導光部と受信用導光部の他端を光トランシーバ等のコネクタと接続し、その送信信号と受信信号とを１芯の光ファイバにより伝送することができる。
【００３３】
本発明の２芯／１芯変換アダプタは、送信用導光部の端部と受信用導光部の端部とが基板垂直方向で対向させられた、送信用導光部及び受信用導光部を備えた本発明のある実施態様の光学素子を備え、前記送信用導光部の端部と前記受信用導光部の端部が重ね合わせられた箇所に対向させて前記光学素子に第１の光ファイバの端面を接続され、前記送信用導光部の他方端部に対向させて第２の光ファイバの端面を接続され、前記受信用導光部の他方端部に対向させて第３の光ファイバの端面を接続され、少なくとも前記光学素子を封止した被覆部に２芯接続コードとの接続部を設けたことを特徴としている。
【００３４】
本発明の２芯／１芯変換アダプタによれば、第２及び第３の光ファイバを２芯コードに接続すると共に第１の光ファイバを１芯コードに接続して２芯コードと１芯コードとを接続でき、２芯コードを１芯コードに変換することができる。
【００３５】
しかして、上記の光トランシーバやコネクタ、２芯／１芯変換アダプタにより、１芯の光ファイバにより送受双方向の光を伝送できるようになれば、光ファイバコストを安価にすることができると共に光ファイバの嵩を小さくして取り扱いを容易にできる。
【００３６】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図４は本発明の一実施形態による光トランシーバ２１の使用状態を示す斜視図、図５は光トランシーバ２１に用いられている光学素子２１Ａの分解斜視図である。この光学素子２１Ａは、受信側基板２２、クラッド層（分離層）２３、送信側基板２４からなり、クラッド層２３を挟んで上下から受信側基板２２及び送信側基板２４が接合一体化されている。
【００３８】
受信側基板２２は、透明な樹脂（例えばＰＭＭＡ；屈折率１.４９）によって形成された基板２２Ａと受信用導光部（コア）２６からなる。基板２２Ａの上面には両側縁が直線と曲線によって構成された溝２５が設けられ、その溝２５内には基板材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂（コア材料；屈折率１.６）を充填して受信用導光部２６が形成されている。また、送信側基板２４も、透明な樹脂（例えばＰＭＭＡ；屈折率１.４９）によって形成された基板２４Ａと送信用導光部（コア）２８からなる。基板２４Ａの下面にはテーパー状の溝２７が設けられ、その溝２７内には基板材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂（コア材料；屈折率１.６）を充填して送信用導光部２８が形成されている。クラッド層２３は、紫外線硬化樹脂等によって形成された薄膜（屈折率１.３６）であり、受信用導光部２６及び送信用導光部２８の屈折率よりも小さな屈折率を有している。クラッド層２３はできるだけ薄くしておくことが望ましい。屈折率の関係は、数値で例示したように、受信用導光部２６及び送信用導光部２８の屈折率がもっとも大きく、受信側基板２２及び送信側基板２４の屈折率はそれよりも小さく、クラッド層２３の屈折率はもっとも小さくなっている。
【００３９】
受信側基板２２、クラッド層２３、送信側基板２４は、受信側基板２２と送信側基板２４をクラッド層２３で接着することによって積層一体化されており、受信用導光部２６及び送信用導光部２８がクラッド層２３で覆われている。図４に示したように、光学素子２１Ａの一方端面に投光素子３０及び受光素子３１が配設されて光トランシーバ２１が構成される。また、光学素子２１Ａの他方端面には、光ファイバ２９が接続される。例えば、情報家電等の機器に用いられる場合には、投光素子３０、受光素子３１及び光学素子２１Ａは予め情報家電等の機器の内部に取り付けられており、情報家電等の機器のコネクタに光ファイバ２９を接続すると、光ファイバ２９が光トランシーバ２１の光ファイバ結合側の端面に結合される。
【００４０】
光トランシーバ２１の光ファイバ結合側端面においては、図６（ｂ）に示すように、送信用導光部２８の端面と受信用導光部２６の端面とがクラッド層２３を挟んで上下に対向している。光ファイバ結合側の端面においては、送信用導光部２８の端面寸法は光ファイバ２９の端面寸法（コア径）よりも面積が小さく、光ファイバ２９の端面内に納まるように配置されているので、送信用導光部２８から出射された光は高い効率で光ファイバ２９に入射される。また、クラッド層２３よりも下の領域においては、受信用導光部２６の端面寸法は光ファイバ２９の端面寸法よりも大きくなっており、光ファイバ２９の端面はすべて受信用導光部２６の端面内に納まるようになっているので、光ファイバ２９から出射された光は高い効率で受信用導光部２６内に取り込まれる。
【００４１】
送信用導光部２８は直線状をしており、受信用導光部２６は湾曲しているので、投光素子３０及び受光素子３１が配置される側の端面（以下、投受光側端面という。）では、受信用導光部２６の端面と送信用導光部２８の端面とは左右に分かれている。図６（ａ）に示すように、送信用導光部２８の端面には投光素子３０が対向しており、受信用導光部２６の端面には受光素子３１が対向している。送信用導光部２８はテーパー状をしていて、周囲は送信用導光部２８よりも低屈折率の送信側基板２４及びクラッド層２３によって囲まれている。送信用導光部２８は、光ファイバ結合側端面における端面面積よりも投受光側端面における端面面積の方が大きくなっており、投光素子３０から出射した光を広い面積で捕らえて光ファイバ結合側端面へ伝え、できるだけロスのないように小さい面積から光を出射させて光ファイバ２９のコアに入射させるようにしている。その結果、送信用導光部２８は光利用効率が１００％となっている。また、受信用導光部２６は、周囲を受信用導光部２６よりも低屈折率の受信側基板２２及びクラッド層２３によって囲まれており、光ファイバ結合側端面で大きな端面寸法を持ち、投受光側端面では小さな端面寸法となっており、光ファイバから出射された光を効率的に捕らえて受光素子３１へ導く。その結果、受信用導光部２６は光利用効率が１００％となっている。
【００４２】
しかして、この光トランシーバ２１にあっては、受信側基板２２と送信側基板２４の間はクラッド層２３によって分離されているので、受信側基板２２を伝播する光と送信側基板２４を伝わる光との干渉が無い。又、光ファイバ側結合端面においても、受信側基板２２と送信側基板２４はクラッド層２３で仕切られているので、送信用導光部２８から出射された光が光ファイバ２９の端面で反射されても受信用導光部２６に入射しにくく、受信用導光部２６と送信用導光部２８との間でのクロストークを防止することができる。
【００４３】
また、この光トランシーバ２１では、図７（ａ）に示すように、光ファイバ側結合端面においては、受信用導光部２６の中心軸ｃ１と送信用導光部２８の中心軸ｃ２とは一致している。このため、光ファイバ２９の接続位置（中心軸）が、図７（ａ）に実線で示すコア標準位置（ｃ１、ｃ２）から外れて図７（ａ）に１点鎖線や２点鎖線で示す位置にずれても、光ファイバ２９と送信用導光部２８の重なり面積や光ファイバ２９と受信用導光部２６の重なり面積は変わらない。よって、このような構造によれば、光ファイバ２９の結合位置のばらつきに対する許容度が大きくなり、光ファイバ２９の結合位置のばらつきに強くなる。
【００４４】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、送信用導光部２８の中心軸ｃ２と受信用導光部２６の中心軸ｃ１とがずれていると、図７（ｂ）に実線、１点鎖線、２点鎖線に示すように光ファイバ２９の結合位置がずれると、それによって光ファイバ２９と送信用導光部２８の重なり面積や光ファイバ２９と受信用導光部２６の重なり面積が変化する。よって、光ファイバ２９の結合位置のばらつきに対して敏感になり、光ファイバ接続時の位置精度が厳しくなる。このような状況は、本発明のような積層型よりもむしろ、図７（ｃ）のような埋込み型の場合に不可避的に起きる。埋込み型では、基板４１に溝４２を掘って送信用導光部４３を埋め込んだり、溝４４を掘って受信用導光部４５を埋め込んだりするとき、送信用導光部４３が光ファイバ２９より小さく、受信用導光部４５が光ファイバ２９より大きいと、送信用導光部４３と受信用導光部４５の中心軸を合わせることができないので、光ファイバ２９が左右にばらつくと光トランシーバの特性がばらつく。本発明のように積層構造にすれば、受信用導光部２６の中心軸ｃ１と送信用導光部２８の中心軸ｃ２を合わせることが可能になり、光ファイバ２９の位置のばらつきに強くなる。
【００４５】
図７（ａ）のように受信用導光部２６の光入射面の中心軸ｃ１と、送信用導光部２８の出射端面の中心軸ｃ２と、光ファイバ２９の端面の中心軸を一致させるようにすれば、光ファイバ２９の端面位置が左右のいずれにずれても光学素子と光ファイバ２９との間における光結合効率がばらつきにくいが、あまり条件が厳しいと製造工程における管理も厳しくなる。一方、図８に示すように、受信用導光部２６の光入射面の幅が光ファイバ２９の直径に比べて十分に広い場合には、送信用導光部２８の中心軸ｃ２と光ファイバ２９の中心軸ｃ３とがほぼ一致してさえいれば、光ファイバ２９の中心軸ｃ３が受信用導光部２６の光入射面の中心軸ｃ１から外れていても問題がない。従って、例えば後述の図３０の光学素子１１６のように受信用導光部２６の光入射面が基板のほぼ全幅にわたっているような場合には、送信用導光部２８の出射端面における中心軸ｃ２と光ファイバ２９の端面における中心軸ｃ３とを一致させておけばよく、受信用導光部２６の中心軸ｃ１にはあまり注意を払う必要が無く、それによって製造上の管理条件を緩和することができる。また、これによって光ファイバ２９及び送信用導光部２８の位置が、受信用導光部２６の中心に限定されなくなり、光ファイバ２９及び送信用導光部２８の位置を受光素子３１に対応する位置に合わせ易くなる。
【００４６】
図９は上記光学素子２１Ａの製造方法を説明する概略図である。まず、図９（ａ）に示すように、ＰＭＭＡのような透明樹脂（屈折率１.４９）により射出成形で送信側基板２４を成形する。このとき送信側基板２４の一方主面には、テーパー状をした溝２７が成形される。ついで、図９（ｂ）のように、この溝２７内に屈折率の大きな紫外線硬化樹脂（屈折率１.６）を充填し、紫外線を照射して硬化させ、送信用導光部２８を形成する。また、図９（ｃ）に示すように、ＰＭＭＡのような透明樹脂（屈折率１.４９）により射出成形で受信側基板２２を成形する。このとき受信側基板２２の一方主面には溝２５が成形される。ついで、図９（ｄ）のように、この溝２５内に屈折率の大きな紫外線硬化樹脂（屈折率１.６）を充填し、紫外線を照射して硬化させ、受信用導光部２６を形成する。
【００４７】
この後、図９（ｅ）に示すように、受信側基板２２の上面にスピンコータによって紫外線硬化樹脂（屈折率１.３６）を均一に塗布して受信側基板２２の表面にクラッド層２３を形成し、送信用導光部２８の設けられている面を下にして送信側基板２４をクラッド層２３の上に重ね合わせ、紫外線を照射してクラッド層２３を硬化させると共に図９（ｆ）のようにクラッド層２３によって受信側基板２２と送信側基板２４を接合一体化させる。従って、このような積層型の光学素子２１Ａによれば、製造工程を簡略化することができる。
【００４８】
なお、図４では投光素子３０及び受光素子３１としてディスクリート部品（例えば、キャンタイプ）の素子を示したが、投光素子３０や受光素子３１としては、図１０に示す光トランシーバ５１のようにチップタイプの投光素子３０や受光素子３１を用いて、光学素子２１Ａの端面に接着して一体化してもよい。また、この実施形態では、受信側基板２２と送信側基板２４の間に低屈折率のクラッド層２３を設けることによってクロストークを防止したが、クラッド層２３に代えて金属薄膜、多重反射膜などの光反射層を分離層として用いてもよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の別な実施形態による光トランシーバ５２を示す斜視図であって、光学素子２１Ａの投受光側端面の送信用導光部２８と対応する位置には、互いに異なる発光波長を有する複数の投光素子３０ａ、３０ｂを取り付けてあり、投光素子３０ａ、３０ｂと送信用導光部２８の端面との間にレンズ３２を挿入している。従って、いずれかの投光素子３０ａ、３０ｂを発光させると、その波長の光信号がレンズ３２で集光されて送信用導光部２８の端面から送信用導光部２８内に入射させられる。また、光学素子２１Ａの投受光側端面の受信用導光部２６には、受光感度波長領域が異なる複数の受光素子３１ａ、３１ｂを取り付けてあり、光ファイバ２９から受信した光信号を波長領域毎に異なる受光素子３１ａ、３１ｂで受光できるようにしている。
【００５０】
（第３の実施形態）
図１２は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５３を示す断面図であって、受光素子３１を端面でなく、光学素子２１Ａの上面に取り付けたものである。すなわち、この光トランシーバ５３では、受信用導光部２６の端部において、受信側基板２２の下面に三角形の凹部を切入して略４５度の角度の全反射面３３を形成し、全反射面３３と対向させて受信用導光部２６とクラッド層２３の境界にレンズ部３４を設け、さらに光学素子２１Ａの上面に受光素子３１を固定している。なお、３５は受光素子３１を位置決めするための突起である。
【００５１】
しかして、受信した光信号が受信用導光部２６内を伝播してくると、この光は全反射面３３によって上方へ向けて全反射され、レンズ部３４で集光されて受光素子３１により受光される。なお、ここでは受光素子３１を光学素子２１Ａの表面に取り付けたが、同様な構造により光学素子２１Ａの裏面に投光素子３０を取り付けることも可能である。
【００５２】
（第４の実施形態）
図１３（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５４を示す斜視図及び水平断面図である。この光トランシーバ５４にあっては、送信用導光部２８を形成された送信側基板２４の上にクラッド層２３を介して直角三角形状の受信側基板２２を重ねた光学素子を用いている。受信側基板２２においては、基板２２Ａ内にＬ状に屈曲した受信用導光部２６を形成してあり、受信用導光部２６の屈曲部分は、空気（空気クラッド）との界面によって形成された全反射面５５となっている。送信用導光部２８の入射端面に対向する位置には投光素子３０を設け、受信用導光部２６の光出射面に対向する位置には受光素子３１を設けて光トランシーバ５４が構成されており、クラッド層２３を介して積層されている送信用導光部２８の出射端面と受信用導光部２６の光入射面には光ファイバ２９の端面が対向させられている。
【００５３】
しかして、この光トランシーバ５４にあっては、光ファイバ２９から受信した光は、受信用導光部２６内を伝播し、全反射面５５で全反射されて受信用導光部２６内を横方向に進み、受光素子３１で受光される。
【００５４】
図４のような構造では、投受光側端面において投光素子３０と受光素子３１の距離を離すためには、ある程度光学素子２１Ａの長さが必要となり、光トランシーバ２１の小型化が困難である。しかし、この光トランシーバ５４のような構造によれば、空気クラッドによる全反射面５５で受信用導光部２６を略直角に曲げることで容易に投光素子３０と受光素子３１を離すことができ、光トランシーバ５４の小型化を図ることができる。
【００５５】
樹脂どうしの界面における屈折率差だけでは、このように大きな角度で光の進行方向を変えることはできないが、この実施形態のように空気（クラッド）と樹脂との界面においては、屈折率差を大きくできるので、大きな角度で光の進行方向を変えることが可能になる。また、このような積層型の光トランシーバ５４によれば、送信側基板２４の一部にしか他の基板が存在しないので、空気クラッドを得るために他の基板等をエッチング加工したりする必要がなく、基板２２Ａの形状等を変えるだけで済む。よって、積層型の光トランシーバ５４では、容易に空気クラッドを利用することができ、非常に簡略化された構成で小型化を図ることができる。
【００５６】
（第５の実施形態）
図１４は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５６を示す平面図である。この光トランシーバ５６に用いられている光学素子は、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上に三角プリズムからなる受信側基板２２を重ね、受信側基板２２の全体を受信用導光部（コア）２６とした（すなわち、基板２２Ａが存在しない。）ものである。また、受信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全反射面５５となっている。
【００５７】
（第６の実施形態）
図１５は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５７を示す平面図である。この光トランシーバ５７に用いられている光学素子では、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上に三角プリズム状の受信側基板２２を重ね、受信側基板２２の全体を受信用導光部２６としている。さらに、受信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全反射面５５となっており、全反射面５５の一部に凹面鏡状に湾曲した集光部５８を設けている。しかして、受信した光を全反射面５５に設けた集光部５８で反射させて光の進む方向を略９０度変化させると共に受光素子３１に集光させるようにしている。
【００５８】
（第７の実施形態）
図１６は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ５９を示す平面図である。この光トランシーバ５９に用いられている光学素子では、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上に三角プリズムからなる受信側基板２２を重ね、受信側基板２２の全体を受信用導光部２６としている。また、受信側基板２２の傾斜した辺は空気クラッドと接した全反射面５５となっている。さらに、受信側基板２２の受光素子３１と対向する箇所には、受信側基板２２に空洞を開口することによって導波路レンズ６０を設けている。しかして、受信した光を全反射面５５で反射させて光の進む方向を略９０度変化させた後、導波路レンズ６０で光を集光させて受光素子３１に入射させている。
【００５９】
（第８の実施形態）
図１７は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ６１を示す平面図である。この光トランシーバ６１に用いられている光学素子では、受信側基板２２に直角三角形状の空洞６２を明けることによって空気クラッドを形成しており、空洞（空気クラッド）６２と接した全反射面５５で光を略９０度曲げて受光素子３１に入射させるようにしている。
【００６０】
（第９の実施形態）
図１８は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ６３を示す平面図である。この光トランシーバ６３に用いられる光学素子は、クラッド層２３を介して送信側基板２４の上にＬ字状に屈曲した受信側基板２２を重ね、受信側基板２２の全体を受信用導光部２６としたものである。また、受信側基板２２の両側面は空気クラッドと接した全反射面５５となっている。しかして、光ファイバ２９から受信側基板２２内に入射した光は、受信側基板２２の両側面で全反射を繰り返しながら進み、受信側基板２２の傾斜した辺で進む方向を９０度曲げられた後、受光素子３１に入射する。
【００６１】
（第１０の実施形態）
図１９は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ６４を示す平面図である。この光トランシーバ６４に用いられている光学素子は、受信側基板２２に空洞６５、６６を開口することによって図１８の実施形態における受信側基板２２と同様な形状の受信用導光部２６を形成したものである。
【００６２】
（第１１の実施形態）
図２０（ｂ）は投光素子３０として半導体レーザー（ＬＤ）チップを用いた様子を概略的に表している。半導体レーザーを用いる場合には、その実装形態の関係から、通常はｐｎ接合面が回路基板と平行となるように表面実装される。しかし、ｐｎ接合面を水平にすると、半導体レーザーから出射されるレーザー光は縦に長い楕円断面の光となる。このような縦に長い断面の光を図２０（ｂ）のように水平に置かれた光学素子２１Ａの送信用導光部２８に入射させると、光ファイバ側結合端面から出射される光も縦に広がった光となるので、この光が光ファイバ２９の端面で反射したとき、受信用導光部２６内へ戻りやすくなり、クロストークが発生する。
【００６３】
そのため半導体レーザーのように断面が一方に広がった光を出射する投光素子３０を用いる場合には、図２０（ａ）に示すように、投光素子３０から出射される光の短軸方向が光学素子２１Ａの積層方向と平行となるようにするのが望ましい。例えば、投光素子３０として半導体レーザーを用いる場合には、半導体レーザーのｐｎ接合面が光学素子２１Ａのクラッド層２３と直交するように投光素子３０を相対的に回転させておくのが望ましい。
【００６４】
しかし、投光素子３０を図２０（ａ）のように縦にすれば、投光素子３０の実装が困難になる。また、図４中に示されている光学素子２１Ａを用いて、投光素子３０を横にして光学素子２１Ａを縦にすると、受光素子３１を実装しづらくなる。そこで、図２１に示す実施形態では、一方が厚みの薄い基板部分７１で他方が厚みの大きな基板部分７２となった回路基板７０を用意し、厚みの薄い基板部分７１に受光素子３１を表面実装し、厚みの大きな基板部分７２にｐｎ接合面を水平にして投光素子３０を実装する。そして、受信用導光部２６の端面と送信用導光部２８の端面が直交した面にあるような光学素子６９（例えば、図１３に示した光トランシーバ５４等に用いられているような光学素子）を用意し、光学素子６９を縦に立てて受信用導光部２６の端面を受光素子３１に対向させ、送信用導光部２８の端面を投光素子３０に対向させている。このような形態によれば、投光素子３０から出た光の短軸方向を光学素子６９の積層方向と平行にでき、しかも投光素子３０及び受光素子３１を納まりよく実装することができる。
【００６５】
（第１２の実施形態）
図２２は本発明のさらに別な実施形態にかかる光トランシーバ７３を模式的に表現した図である。この実施形態もクロストークを低減させるようにしたものである。すなわち、この光トランシーバ７３にあっては、送信用導光部２８の投光素子３０側端部を奧に行くほど広くなるように傾斜を施した傾斜面７４とし、その奧では奧に行くほど（光ファイバ側端面に近づくほど）狭くなるように緩やかな傾斜を施した傾斜面７５としている。このような傾斜面７４を設けていると、図２２に示すように傾斜面７４で反射された光はクラッド層２３と平行に近くなってＮＡ（開口数）が小さくなるので、送信用導光部２８から出て光ファイバ２９の端面で反射した光が受信用導光部２６へ戻りにくくなり、クロストークを低減させることができる。なお、図２２では、送信用導光部２８の上面だけに傾斜面７４を設けているが、下面にも設けてもよく、両側面にも設けてもよい。
【００６６】
（第１３の実施形態）
図２３（ａ）は本発明のさらに別な実施形態にかかる光学素子８１の端面図、図２３（ｂ）は当該光学素子８１に用いられている基板８２の斜視図である。この実施形態では、図２３（ｂ）に示すように、基板８２の下面に直線状の溝８３を成形し、基板８２の上面に湾曲した溝８４を成形し、溝８３内に紫外線硬化樹脂等のコア材料を充填して送信用導光部８５を形成し、溝８４内に紫外線硬化樹脂等のコア材料を充填して受信用導光部８６を形成している。
【００６７】
この光学素子８１にあっても、光ファイバ側結合端面においては、送信用導光部８５と受信用導光部８６は基板８２の薄肉部８７によって分離されているので、光トランシーバとして用いる場合にはクロストークを防止することができる。また、基板８２の表裏に送信用導光部８５や受信用導光部８６を形成するだけでよいので、製造も容易に行える。
【００６８】
（第１４の実施形態）
図２４（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態による光学素子９１の平面図及び端面図である。この光学素子９１では、光ファイバ側結合端面において、受信用導光部２６と送信用導光部２８を積層方向にずらしているので、クロストークを防止することができる。また、受信用導光部２６、送信用導光部２８は横方向に滑らかに湾曲しているので、効率を落とすことなく受信用導光部２６の端と送信用導光部２８の端の距離を稼ぐことができる。
【００６９】
図１に示したような構造では、Ｙ字状に分岐しているのでクロストークが起きるが、図２４の光学素子９１を用いた光トランシーバでは受信用導光部２６と送信用導光部２８を分離することでクロストークを防止している。また、図１のような構造では、屈曲部分の角度を大きくできないので、投光素子と受光素子の間を広げようとすれば、光トランシーバが大きくなり、あるいは屈曲部分の角度を大きくすると効率が低下するが、光学素子９１を用いたトランシーバでは、徐々に湾曲させることで効率を低下させることなく受信用導光部２６の端と送信用導光部２８の端との距離を広くとることが可能になる。
【００７０】
（第１５の実施形態）
図２５は本発明のさらに別な実施形態であって、２芯／１芯変換器１０１を表している。この２芯／１芯変換器１０１では、基板１０２、クラッド層１０３、基板１０４を積層一体化してあり、基板１０２の上面には導光部１０５が形成され、基板１０４の下面には導光部１０６が形成されている。この導光部１０５及び導光部１０６は同じ光学的特性を有するものであって、光ファイバ２９を接続される側の端面では、導光部１０５、１０６の端面はクラッド層１０３を介して積層方向に対向している。また光ファイバ２９と反対側の端面でも、導光部１０５、１０６の端面にはそれぞれ光ファイバ１０７、１０８が結合されている。しかして、光ファイバ２９から出射された光信号は、導光部１０５及び１０６内に入射し、それぞれ導光部１０５、１０６を伝播して光ファイバ１０７、１０８内へ入射する。よって、このような２芯／１芯変換器１０１によれば、光ファイバ２９の光信号を２つの同じ光信号として光ファイバ１０７、１０８へ伝えることができる。
【００７１】
（第１６の実施形態）
図２６は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１０９の端面図である。この光学素子１０９では、受信用導光部２６を形成された受信側基板２２と送信用導光部２８を形成された送信側基板２４とを、クラッド層（接着剤）を介することなく貼り合わせ、光ファイバ側結合端面の近傍においては受信用導光部２６の上面と送信用導光部２８の下面とが直接密着している。ただし、送信用導光部２８の屈折率は、受信用導光部２６の屈折率よりも大きくなっている。また、受信側基板２２及び送信側基板２４の屈折率は、受信用導光部２６の屈折率よりも小さくなっている。
【００７２】
光ファイバ２９側の端部では、受信用導光部２６と送信用導光部２８が接触しているので、受信用導光部２６から送信用導光部２８へは受信信号が漏れる恐れはあるが、送信用導光部２８の方が屈折率が大きいので、送信用導光部２８から受信用導光部２６へ送信信号が漏れるのは防止できる。従って、送信用導光部２８の送信信号が受信用導光部２６へ漏れてクロストークが起きるのを防止することができる。また、受信信号が受信用導光部２６から送信用導光部２８へ漏れるのは、受信信号の減衰になって効率が低下するが、この場合にはクロストークの問題は起きない。従って、受信用導光部２６と送信用導光部２８を直接接触させる場合でも光学素子１０９を光トランシーバとして用いたときのクロストークを防止することができる。
【００７３】
なお、この実施形態のように、受信用導光部２６と送信用導光部２８の端部が直接接触している場合においても、基板２２Ａ又は２４Ａのない構造としてもよい。
【００７４】
（第１７の実施形態）
図２７（ａ）は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１１１の斜視図である。この光学素子１１１にあっては、送信側基板２４の上にクラッド層２３を介して受信用導光部（コア）２６のみが形成されている。送信側基板２４は、基板２４Ａに形成された直線状の溝２７にコア材料を充填させることによって基板２４Ａ内にテーパーのついた送信用導光部２８を形成したものである。受信用導光部２６は基板表面に沿って曲線状に湾曲しており、光入射面で厚みが厚く、光出射面に向けて次第に厚みが薄くなるようにテーパーを施されている。受信用導光部２６の光入射面は、送信用導光部２８の出射端面と基板に垂直な方向で対向しており、受信用導光部２６の光出射面は、送信用導光部２８の入射端面が位置している基板２４Ａの辺とは異なる辺に位置している。
【００７５】
受信用導光部２６の端面と送信用導光部２８の端面が基板に垂直な方向で対向している基板端面では、図２７（ｂ）に示すように、受信用導光部２６の基板に垂直な方向の中心軸ｃ１は、送信用導光部２８の基板に垂直な方向の中心軸ｃ２とほぼ一致するように配置されており、かつ、光ファイバ２９の端面も、その基板に垂直な方向の中心軸ｃ３が受信用導光部２６及び送信用導光部２８の中心軸ｃ１、ｃ２とほぼ一致するように接続されている。図２７（ｂ）では、ｃ１とｃ２、ｃ３はほぼ一致しているが、受信用導光路２６の光ファイバ２９に結合する光入射面（端面）の面積が光ファイバ２９の端面の面積より十分大きく、光ファイバ２９の端面が受信用導光部２６の光入射面からはみ出なければ、ｃ１はｃ２、ｃ３からずれていても差し支えない。
【００７６】
この光学素子１１１にあっては、受信用導光部２６は、下面を除けば空気がクラッド層となっているので、受信用導光部２６における光の伝搬損失を小さくしながら受信用導光部２６を大きく曲げることができる。
【００７７】
（第１８の実施形態）
図２８は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１１２の斜視図である。この光学素子１１２にあっては、送信用導光部２８を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラッド層２３を介して受信側基板２２が積層されている。受信側基板２２は、基板表面に沿って曲線状に湾曲した受信用導光部２６と、空隙１１４を隔てて受信用導光部２６の内周側及び外周側に配設されたランナー部１１３（成形時の樹脂の通り道）とから構成されている。受信用導光部２６の一方端面は、送信用導光部２８の一方端面と基板に垂直な方向で対向しており、受信用導光部２６の他方端面は、送信用導光部２８の他方端面が位置している基板２４Ａの辺とは異なる辺に位置している。
【００７８】
受信用導光部２６及びランナー部１１３（受信側基板２２）は、コア材料を用いて射出成形により一体に成形されたものであり、送信側基板２４の上に貼り付けられる前（成形時）には、空隙１１４を介した受信用導光部２６とランド部１１３は、図外のランナー部分によってつながっている。この受信用導光部２６及びランナー部１１３は、送信側基板２４の上に接着された後、送信側基板２４の不要部分と共に図外のランナー部分を裁断され、受信用導光部２６とランナー部１１３とを分離されている。
【００７９】
この光学素子１１２でも、受信用導光部２６は、下面を除けば空気がクラッド層となっているので、受信用導光部２６における光の伝搬損失を小さくしながら受信用導光部２６を大きく曲げることができる。しかも、受信用導光部２６及びランナー部１１３を送信側基板２４の上に貼り付ける前には、微小な受信用導光部２６をランナー部１１３と共に大きな部品として扱うことができるので、光学素子１１２の生産性を向上させることができる。また、ランナー部１１３をそのまま送信側基板２４の上に残すようにしているので、不要なランナー部１１３を除去する工程を割愛することができ、光学素子１１２のコストダウンを図ることができる。
【００８０】
なお、図１７及び図１９の実施形態も、ランナー部を基板上に残した実施形態といえる。
【００８１】
図２９は上記光学素子１１２を用いた光トランシーバ１１５を示す斜視図である。この光トランシーバ１１５にあっては、光ファイバ接合側端面において、受信用導光部２６及び送信用導光部２８の重なり合っている端面に光ファイバ２９の端面を接合し、受信用導光部２６の他方端面に対向させて受光素子３１を配設し、送信用導光部２８の他方端面に対向させて投光素子３０を配設している。
【００８２】
（第１９の実施形態）
図３０は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１１６の斜視図である。この光学素子１１６にあっては、送信用導光部２８を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラッド層２３を介して受信用導光部２６（受信側基板２２）を積層している。受信用導光部２６は、コア材料により板状に形成されており、平面視では直交する直線状の２辺（光入射面１１７、光出射面１１８）と曲面（光反射面１１９）によって囲まれたプリズム状となっている。さらに、受信用導光部２６はくさび状に形成されており、受光信号の入射面（光入射面１１７）で厚みが大きく、受光信号の入射面に対向する面に向かうに従って次第に厚みが薄くなっている。
【００８３】
図３１は上記光学素子１１６を用いた光トランシーバ１２０を示す斜視図である。この光トランシーバ１２０にあっては、送信用導光部２８の入射端面（面積の大きな側の端面）に対向させて投光素子３０を配設し、受信用導光部２６の光出射面１１８に対向させて受光素子３１を配設している。
【００８４】
しかして、この光トランシーバ１２０にあっては、図３１に示すように、投光素子３０から出射された光は、送信用導光部２８を伝搬して送信用導光部２８の出射端面から光ファイバ２９に入射し、光ファイバ２９に結合される。逆に、光ファイバ２９を伝搬してきて光ファイバ２９の端面から出射された光は、光入射面１１７から受信用導光部２６内に入り、板状をした受信用導光部２６の上面と下面との間で全反射を繰り返しながら受信用導光部２６内を伝搬する。この途中で光が光反射面１１９に当たると、光反射面１１９に入射した光は光反射面１１９で全反射されて光の伝搬方向を約９０°曲げられ、側面の光出射面１１８から外部へ出射して受光素子３１により受光される。
【００８５】
また、送信用導光部２８の出射端面と受信用導光部２６の光入射面１１７とが重なり合っている領域では、図３２に示すように、送信用導光部２８の出射端面の、基板に垂直な中心線ｃ２と光ファイバ２９の端面の、基板に垂直な中心線ｃ３とがほぼ一致するようにして光ファイバ２９の端面が光学素子１１６に接続されている。この光学素子１１６では、受信用導光部２６の光入射面が基板２４Ａのほぼ全幅にわたっているので、前記のように送信用導光部２８の出射端面における中心軸ｃ２と光ファイバ２９の端面における中心軸ｃ３とを一致させておけばよく、受信用導光部２６の中心軸ｃ１にはあまり注意を払う必要が無く、図３２のように受信用導光部２６の中心軸ｃ１は、送信用導光部２８の出射端面の中心軸ｃ２及び光ファイバ２９の端面の中心軸ｃ３から外れていてもよい。よって、光ファイバ２９及び送信用導光部２８の位置が、受信用導光部２６の中心に限定されなくなり、光ファイバ２９及び送信用導光部２８の位置を受光素子３１に対応する位置に合わせ易くなり、製造上の管理条件が緩和される。
【００８６】
（第２０の実施形態）
図３３は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１２２の斜視図である。この光学素子１２２にあっては、直線状をした送信用導光部２８を埋め込まれた送信側基板２４の上にクラッド層２３を介して二股以上に分岐した例えばＹ形の受信用導光部２６を積層し、送信用導光部２８の出射端面と受信用導光部２６の分岐していない光入射面とを基板に垂直な方向で対向させたものである。すなわち、受信用導光部２６は下面を除いて空気クラッドとなっている。
【００８７】
このような光学素子１２２では、送信用導光部２８の入射端面に投光素子３０を配設し、受信用導光部２６の分岐した光出射面に対向させて複数個の受光素子を配設し、送信用導光部２８と受信用導光部２６の積層された端面に対向させて光ファイバを接続させることにより、光トランシーバとして用いることができる。しかして、投光素子３０から出射された送信信号は送信用導光部２８を通って光ファイバに入り、逆に、光ファイバから出射された受光信号は受信用導光部２６に入り、受信用導光部２６内で分岐して各受光素子により受光される。
【００８８】
（第２１の実施形態）
図３４は本発明のさらに別な実施形態による光学素子１２３を示す断面図である。この光学素子１２３にあっては、受信側基板２２の上に送信側基板２４を積層してあり、少なくとも受信用導光部２６又は送信用導光部２８に対応する箇所において送信側基板２４の下面に凹部１２４を形成し、この凹部１２４によって空気クラッド層（分離層）１２５を設けている。したがって、空気クラッド層１２５によって受信用導光部２６と送信用導光部２８間を分離して光の漏れを防止でき、光トランシーバなどとして用いた場合には、クロストークを防止することができる。
【００８９】
（第２２の実施形態）
図３５（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態であって、光ピックアップのホログラムユニット１２６を示す断面図及びカバーガラスを除いた状態の平面図である。このホログラムユニット１２６にあっては、リードフレーム１２７、１２８を挿通されたベース１２９の上に支持台１３０を設け、支持台１３０の上に例えば図３０のような光学素子１１６を、受信用導光部２６の光入射面を上にして取り付けている。また、リードフレーム１２７に実装した受光素子３１を受信用導光部２６の光出射面に対向させ、リードフレーム１２８に実装した投光素子３０を送信用導光部２８の端面に対向させている。さらに、光学素子１１６、投光素子３０及び受光素子３１は、開口にカバーガラス１３１を貼ったキャンケース１３２で覆われ、キャンケース１３２とベース１２９との間に封止されている。しかして、このホログラムユニット１２６によれば、投光素子３０から出射された光を送信用導光部２８を通じてホログラムユニット１２６から出射させることができ、またホログラムユニット１２６に戻ってきた光を受信用導光部２６で捉えて受光素子３１で受光させることができる。
【００９０】
（第２３の実施形態）
図３６は本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバ１３３の断面図である。この光トランシーバ１３３では、ケース１３４内に図３０のような光学素子１１６を設置してあり、光学素子１１６の送信用導光部２８の端面に対向させるようにしてキャンパッケージタイプの投光素子３０を実装し、受信用導光部２６の受光面に対向させて受光素子３１を実装している。また、光ファイバ２９の被覆を剥がして露出させたファイバ芯線１３５をケース１３４のスリーブ１３６に挿通させてファイバ芯線１３５の端面を受信用導光部２６及び送信用導光部２８の端面に結合させている。しかして、この光トランシーバ１３３によっても、内部の投光素子３０及び受光素子３１を光学素子１１６を介して光ファイバ２９に結合させることができる。
【００９１】
（第２４の実施形態）
図３７は本発明にかかる光学素子２１Ａを用いたコネクタ１３７の斜視図、図３８はその断面図である。ここに示したコネクタ１３７にあっては、例えば第１の実施形態で説明したような光学素子２１Ａを用いている。すなわち、光学素子２１Ａ内の送信用導光路２８は、テーパー状に形成されており、送信用導光路２８の面積が小さな側の端面と受信用導光路２６の一方端面とがクラッド層２３を介して積層方向で重ね合わせられている。この送信用導光路２８と受信用導光路２６が重ね合わせられた側において、光学素子２１Ａには１本のファイバ伝送線１３８が接続されている。ファイバ伝送線１３８は、プラスチック製の光ファイバ１３９を被覆１４２により覆ったものであり、被覆１４２を剥がして露出させた光ファイバ１３９の先端面が送信用導光路２８及び受信用導光路２６の端面に突き合わせられている。
【００９２】
また、送信用導光路２８の面積が大きな側の端面には、当該端面よりも断面積が小さな光ファイバ１４０の端面が接続され、受信用導光路２６の他方端面には、当該端面よりも断面積が大きな光ファイバ１４１の端面が接続されている。光ファイバ１４０及び１４１の外周面は、スリーブ材１４３によって被覆されており、光ファイバ１４０及び１４１の端面はスリーブ材１４３から露出している。また、スリーブ材１４３には凹部１４４が設けられており、光学素子２１Ａの端部を当該凹部１４４にはめ込むことによってスリーブ材１４３、ひいては光ファイバ１４０及び１４１の端部を光学素子２１Ａに対して位置決めしている。
【００９３】
さらに、光学素子２１Ａ、ファイバ伝送線１３８の先端部、スリーブ材１４３の一部は樹脂被覆部１４５によって覆われており、樹脂被覆部１４５の先端面からはスリーブ材１４３の先端部が突出し、その先端には光ファイバ１４０及び１４１の端面が露出している。また、樹脂被覆部１４５の先端部には、対応するコネクタと機械的に嵌合させるための嵌合部１４６が設けられている。
【００９４】
図３９は上記コネクタ１３７を１芯のファイバ伝送線１３８の両端に設けた接続コード（ケーブル）１４７を表わしている。この接続コード１４７は、２つの個別の機器に設けられた光トランシーバ１４８、１４９間を接続するために用いられており、一方のコネクタ１３７（Ａ）を光トランシーバ１４８（もしくは、光トランシーバ１４８が設けられている機器）に設けられたコネクタ（図示せず）に接続し、他方のコネクタ１３７（Ｂ）を光トランシーバ１４９に設けられたコネクタ（図示せず）に接続している。しかして、光トランシーバ１４８の投光素子１５０から送信された光信号はコネクタ１３７（Ａ）によってファイバ伝送線１３８に結合され、ファイバ伝送線１３８内を伝搬してコネクタ１３７（Ｂ）に達し、コネクタ１３７（Ｂ）から光トランシーバ１４９の受光素子１５３に受光される。逆に、光トランシーバ１４９の投光素子１５２から送信された光信号はコネクタ１３７（Ｂ）によってファイバ伝送線１３８に結合され、ファイバ伝送線１３８内を伝搬してコネクタ１３７（Ａ）に達し、コネクタ１３７（Ａ）から光トランシーバ１４８の受光素子１５１に受光される。
【００９５】
従来のコネクタ１５４にあっては、図４０（ｂ）に示すように、２本のファイバ伝送線１５５の被覆を剥がして光ファイバ１５６の先端を露出させ、両光ファイバ１５６の先端部をスリーブ材１５７で覆い、さらに樹脂被覆部１５８で覆っている。そして、図４０（ａ）に示すように、このコネクタ１５４を２本のファイバ伝送線１５５の両端に設けた２芯の接続コード１５９で光トランシーバ１４８、１４９間を接続している。すなわち、一方のファイバ伝送線１５５で光トランシーバ１４８の投光素子１５０と光トランシーバ１４９の受光素子１５３を直接に接続し、他方のファイバ伝送線１５５で光トランシーバ１４９の投光素子１５２と光トランシーバ１４８の受光素子１５１を直接に接続している。
【００９６】
従って、投光素子と受光素子を有する光トランシーバ１４８、１４９どうしを接続する場合、従来の方法では、２芯の接続コード１５９を必要とするのに対し、本発明のコネクタ１３７を用いれば、１芯のファイバ伝送線１３８によって接続することができるので、接続コード１４７のコストを安価にすることができる。また、不要時に巻き取って保管しておく場合でも嵩張らない。
【００９７】
なお、上記光トランシーバ１４８、１４９において、投光素子及び受光素子とコネクタとの間が２本の光ファイバによりそれぞれ結ばれている場合には、このコネクタ１３７は２芯／１芯変換アダプタにもなっている。
【００９８】
図４１は、１芯のファイバ伝送線１３８の一端に上記のようなコネクタ１３７を設け、他端に光トランシーバ１６１（例えば、図４に示したような光トランシーバ）を設けた接続コード１６０を示している。このような構成にすれば、ファイバ伝送線１３８の一方でコネクタ１３７が不要となり、コストをより安価にできる。しかも、一方のコネクタ１３７を光トランシーバ１４９に接続することにより、光トランシーバ１６１の投光素子１６２及び受光素子１６３と光トランシーバ１４９の受光素子１５３及び投光素子１５２との間で双方向通信を行なうことができ、また、コネクタ１３７を光トランシーバ１４９から外すことによって光トランシーバ１６１、１４９どうしを切り離すこともできる。
【００９９】
（第２５の実施形態）
図４２は２芯の接続コード１５９を１芯の接続コードにつなぐための２芯／１芯変換アダプタ１６４を一端に設けた１芯の接続コード１６５を示している。２芯接続コード１５９の端に設けられているコネクタ１５４は、図４０（ｂ）に示したものと同じものである。１芯接続コード１６５の端に設けられている２芯／１芯変換アダプタ１６４は、図３８に示したコネクタとほぼ同様な構造を有しているが、コネクタ１５４と接続するため、コネクタ１５４の先端部を挿入させるための凹部１６６と光ファイバ１５６の先端を挿入させるための孔１６７を備えており、コネクタ１５４を凹部１６６に挿入してコネクタ１５４と２芯／１芯変換アダプタ１６４とを接続したときにコネクタ１５４の光ファイバ１５６の先端面と２芯／１芯変換アダプタ１６４の光ファイバ１４０、１４１の先端面とが突き合わされるようになっている。
【０１００】
よって、このような２芯／１芯変換アダプタ１６４を用いることにより、２芯の接続コード１５９を１芯の接続コード１６５に変換して、１芯の接続コード１６５によって光信号を双方向通信させることができる。
【０１０１】
なお、上記コネクタや２芯／１芯変換アダプタにおいては、光ファイバ１４０、１４１は無くてもよい。コネクタや２芯／１芯変換アダプタに光ファイバ１４０、１４１の代わりに投光素子や受光素子を配置してもよく、あるいは、光ファイバ１４０、１４１の代わりに相手側コネクタ等の光ファイバが光導波回路の端面に突き合わされるようにしてもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の光学素子によれば、光利用効率を損ねることなく、異なる導光部間における信号の干渉を防止することができる。特に、光トランシーバの場合には、クロストークを防止することができる。しかも、積層構造とすることで構造を簡単にし、製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光トランシーバの構造を示す斜視図である。
【図２】同上の光トランシーバの作用説明図である。
【図３】従来の別な光トランシーバの構造を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による光トランシーバの使用状態を示す斜視図である。
【図５】同上の光トランシーバに用いられている光学素子の分解斜視図である。
【図６】（ａ）は同上の光トランシーバの投受光側端面を示す図、（ｂ）は光ファイバ結合側端面を示す図である。
【図７】（ａ）は光ファイバ側結合端面における受信用導光部と送信用導光部の配置を示す図、（ｂ）は受信用導光部と送信用導光部の配置を説明するための比較図、（ｃ）は埋め込み型の光トランシーバにおける受信用導光部と送信用導光部の配置を示す図である。
【図８】図７（ａ）とは別な状況における受信用導光部の端面と、送信用導光部の端面と、光ファイバの端面との位置関係を説明する図である。
【図９】図４の光トランシーバの製造方法を説明する概略図である。
【図１０】本発明の別な実施形態による光トランシーバを示す斜視図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す斜視図である。
【図１２】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す断面図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す斜視図及び水平断面図である。
【図１４】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図１５】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図１６】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図１８】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図１９】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバを示す平面図である。
【図２０】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態であって、投光素子から出射される光のビーム形状とその向きを表している。（ｂ）は比較のための説明図である。
【図２１】図２０（ａ）のような配置を実現するのに好適な実装形態を示す図である。
【図２２】本発明のさらに別な実施形態にかかる光トランシーバを模式的に表現した図である。
【図２３】（ａ）は本発明のさらに別な実施形態にかかる光学素子の端面図、（ｂ）は当該光学素子に用いられている基板の斜視図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態による光学素子の平面図及び端面図である。
【図２５】（ａ）（ｂ）本発明のさらに別な実施形態であって、２芯／１芯変換器を表わした平面図及び概略断面図である。
【図２６】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の端面図である。
【図２７】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態による光学素子の斜視図及び正面図である。
【図２８】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の斜視図である。
【図２９】同上の光学素子を用いた光トランシーバを示す斜視図である。
【図３０】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の斜視図である。
【図３１】同上の光学素子を用いた光トランシーバを示す斜視図である。
【図３２】同上の光トランシーバにおける受信用導光部の端面と、送信用導光部の端面と、光ファイバの端面との位置関係を説明する図である。
【図３３】本発明のさらに別な実施形態による光学素子の斜視図である。
【図３４】本発明のさらに別な実施形態による光学素子を示す断面図である。
【図３５】本発明のさらに別な実施形態であって、（ａ）は光ピックアップのホログラムユニットを示す断面図、（ｂ）はカバーガラスを除いた状態の平面図である。
【図３６】本発明のさらに別な実施形態による光トランシーバの断面図である。
【図３７】本発明にかかる光学素子を用いたコネクタの斜視図である。
【図３８】同上のコネクタの拡大断面図である。
【図３９】同上のコネクタを両端に備えた１芯の接続コードにより２つの機器の光トランシーバ間をつないだ様子を示す説明図である。
【図４０】（ａ）は２つの機器の光トランシーバ間をつなぐ従来の２芯接続コードの構成を示す概略図、（ｂ）は従来の接続コードに用いられているコネクタの断面図である。
【図４１】一端に光トランシーバを備え、他端にコネクタを備えた１芯の接続コードを示す概略図である。
【図４２】２芯／１芯変換アダプタを一端に備えた１芯接続コードを示す断面図である。
【符号の説明】
２１      光トランシーバ
２２      受信側基板
２３      クラッド層
２４      送信側基板
２５      溝
２６      受信用導光部
２７      溝
２８      送信用導光部
２９      光ファイバ
３０      投光素子
３１      受光素子
【図１】
0003885602.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003885602.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003885602.tif 000006
【図６】
0003885602.tif 000007
【図７】
0003885602.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003885602.tif 000012
【図１２】
0003885602.tif 000013
【図１３】
0003885602.tif 000014
【図１４】
0003885602.tif 000015
【図１５】
0003885602.tif 000016
【図１６】
0003885602.tif 000017
【図１７】
0003885602.tif 000018
【図１８】
0003885602.tif 000019
【図１９】
0003885602.tif 000020
【図２０】
0003885602.tif 000021
【図２１】
0003885602.tif 000022
【図２２】
0003885602.tif 000023
【図２３】
0003885602.tif 000024
【図２４】
0003885602.tif 000025
【図２５】
0003885602.tif 000026
【図２６】
0003885602.tif 000027
【図２７】
0003885602.tif 000028
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0003885602.tif 000031
【図３１】
0003885602.tif 000032
【図３２】
0003885602.tif 000033
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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