(57)【要約】【課題】各光学系の位置の調整を精密に行わなくても、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立することができる受光モジュールを提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、受光モジュールは、入力光学系１０から入力された入力光を受けて、前記入力光をコリメート光に変換する、１又は複数のレンズを含むコリメート光学系２０と、前記コリメート光を受けて、前記コリメート光を、非点収差を伴う収束光に変換する、１又は複数のレンズを含む集光光学系４２と、前記収束光を受光する受光部５０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2016139716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光学系から入力された入力光を受けて、前記入力光をコリメート光に変換する、１又は複数のレンズを含むコリメート光学系と、
前記コリメート光を受けて、前記コリメート光を、非点収差を伴う収束光に変換する、１又は複数のレンズを含む集光光学系と、
前記収束光を受光する受光部と、
を備えることを特徴とする受光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の受光モジュールであって、
前記集光光学系は、
非点収差を生じる非対称レンズを含む、
ことを特徴とする受光モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の受光モジュールであって、
前記集光光学系は、
前記コリメート光を収束させる対称レンズと、
前記対称レンズで収束させた光を、非点収差を伴わせてさらに収束させる非対称片凸レンズと、を含み、
前記非対称片凸レンズは、前記受光部の採光面に貼り付けられている、
ことを特徴とする受光モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の受光モジュールであって、
前記集光光学系は、
シリンドリカルレンズを含む、
ことを特徴とする受光モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の受光モジュールであって、
前記集光光学系は、
前記コリメート光の進行方向と斜交するように配置された透明平板を含む、
ことを特徴とする受光モジュール。
【請求項６】
請求項２に記載の受光モジュールであって、
前記入力光が、波長λ、ビームウエスト半径ｗのガウシアンビームで近似される光である場合に、
前記コリメート光学系の前記入力光学系側焦点距離ｆ１と、
前記非対称レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の平均焦点距離ｆ２ａｖと、
前記非対称レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の差Δｆ２とが、
｜Δｆ２｜＞６πｗ２（ｆ２ａｖ）２／λ（ｆ１）２を満たす関係にある、
ことを特徴とする受光モジュール。
【請求項７】
請求項３に記載の受光モジュールであって、
前記入力光が、波長λ、ビームウエスト半径ｗのガウシアンビームで近似される光であり、
前記非対称片凸レンズの主面から前記受光部の受光面までの距離がｄである場合に、
前記コリメート光学系の前記入力光学系側焦点距離ｆ１と、
前記対称レンズの前記受光部側焦点距離ｆ３と、
前記非対称片凸レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の平均焦点距離ｆ４ａｖと、
前記非対称片凸レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の差Δｆ４とが、
｜Δｆ４｜＞６πｗ２（ｆ３）２（ｆ４ａｖ−ｄ）２／λ（ｆ１）２ｄ２を満たす関係にある、
ことを特徴とする受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信において、例えば伝送速度１００Ｇｂｐｓの通信を４波多重方式で実現する国際規格として、１００ＧＢＡＳＥ―ＬＲ４や１００ＧＢＡＳＥ―ＥＲ４が知られている（ＩＥＥＥ８０２．３ｂａ）。そのような規格に適合した受光モジュールでは、光ファイバ等の入力光学系から入力された光を平行光に変えるコリメータ光学系、及び平行光を受光部に集光する集光光学系がそれぞれ複数備えられる場合がある。
【０００３】
また、例えばＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）によって、受光モジュールの光反射減衰量（以降、ＯＲＬ（Optical Return Loss）という）は、−２７ｄＢ以下とすることが要求されている。ここで、ＯＲＬとは、受光モジュールへの入射光強度をＰｉｎ［Ｗ／ｃｍ２］とし、受光モジュールからの反射光強度をＰｂａｃｋ［Ｗ／ｃｍ２］としたとき、ＯＲＬ［ｄＢ］＝−１０×ｌｏｇ１０（Ｐｉｎ／Ｐｂａｃｋ）で定義される量である。
【０００４】
下記特許文献１には、バウンスキャビティに入射される光ビームに傾斜を与える傾斜機構を有する光アセンブリが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、第１レンズの光軸が出射光の光軸に対して傾斜して配置されている光学モジュールが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、斜めカットされた光ファイバの端面で反射した光が受光素子に達しないよう、開口の中心を偏心させた光送受信モジュールが記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、コリメータの特性可変パラメータを他のコリメータの特性可変パラメータと異ならせることにより、ビームウエストの大きさと位置を入出力でほぼ一致させる光機能モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５０３５６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０１１８号公報
【特許文献３】特開平１１−０６４６８７号公報
【特許文献４】特開２００２−１０７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
複数の光線を受光する受光モジュールでは、各光線について用いられる光学系（コリメート光学系及び集光光学系を含む）の位置についての公差が厳しく制限される。
【００１０】
図１２は、光の結合効率（Coupling Efficiency）と焦点ずれ（Defocus：光学系の焦点距離からのずれ）の関係を表す模式図である。ここで、曲線Ａは、受光部における光の結合効率（受光部で受光される光の光強度と、入力光学系から入力される光の光強度との比）と焦点ずれの関係を表す。また、曲線Ｂは、入力光学系における光の結合効率（受光部で反射され入力光学系に戻る光の光強度と、入力光学系から入力される光の光強度との比）と焦点ずれの関係を表す。入力光学系に戻る光は、往路と復路で２度光学系を通過することになるので、焦点ずれが同じ場合、入力光学系における光の結合効率は受光部における光の結合効率よりも小さくなる。
【００１１】
図１２中の点Ｐは、入力光学系における光の結合効率が０．５となる焦点ずれを表す。焦点ずれが点Ｐよりも大きい場合、受光モジュールのＯＲＬを十分に小さくすることができる。また、図１２中の点Ｑは、受光部における光の結合効率が０．７５となる焦点ずれを表す。焦点ずれが点Ｑよりも大きい場合、受光部における光の結合効率が不十分となり、受光効率が悪くなる。そのため、受光モジュールにおいて、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立するためには、焦点ずれを点Ｐと点Ｑの間に収めることが望ましい。
【００１２】
しかしながら、このような条件を各光学系の位置を調整することによって実現することとすると、各光学系の位置についての公差が厳しく制限されることとなり、各光学系の作成精度が十分であっても、受光モジュールのＯＲＬを十分に小さくできない場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、各光学系の位置の調整を精密に行わなくても、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立することができる受光モジュール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】
【００１４】
（１）上記課題を解決するために、本発明に係る受光モジュールは、入力光学系から入力された入力光を受けて、前記入力光をコリメート光に変換する、１又は複数のレンズを含むコリメート光学系と、前記コリメート光を受けて、前記コリメート光を、非点収差を伴う収束光に変換する、１又は複数のレンズを含む集光光学系と、前記収束光を受光する受光部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
（２）上記（１）に記載の受光モジュールであって、前記集光光学系は、非点収差を生じる非対称レンズを含む、ことを特徴とする。
【００１６】
（３）上記（１）に記載の受光モジュールであって、前記集光光学系は、前記コリメート光を収束させる対称レンズと、前記対称レンズで収束させた光を、非点収差を伴わせてさらに収束させる非対称片凸レンズと、を含み、前記非対称片凸レンズは、前記受光部の採光面に貼り付けられている、ことを特徴とする。
【００１７】
（４）上記（１）に記載の受光モジュールであって、前記集光光学系は、シリンドリカルレンズを含む、ことを特徴とする。
【００１８】
（５）上記（１）に記載の受光モジュールであって、前記集光光学系は、前記コリメート光の進行方向と斜交するように配置された透明平板を含む、ことを特徴とする。
【００１９】
（６）上記（２）に記載の受光モジュールであって、前記入力光が、波長λ、ビームウエスト半径ｗのガウシアンビームで近似される光である場合に、前記コリメート光学系の前記入力光学系側焦点距離ｆ１と、前記非対称レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の平均焦点距離ｆ２ａｖと、前記非対称レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の差Δｆ２とが、｜Δｆ２｜＞６πｗ２（ｆ２ａｖ）２／λ（ｆ１）２を満たす関係にある、ことを特徴とする。
【００２０】
（７）上記（３）に記載の受光モジュールであって、前記入力光が、波長λ、ビームウエスト半径ｗのガウシアンビームで近似される光であり、前記非対称片凸レンズの主面から前記受光部の受光面までの距離がｄである場合に、前記コリメート光学系の前記入力光学系側焦点距離ｆ１と、前記対称レンズの前記受光部側焦点距離ｆ３と、前記非対称片凸レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の平均焦点距離ｆ４ａｖと、前記非対称片凸レンズの子午面内における前記受光部側焦点距離と球欠面内における前記受光部側焦点距離の差Δｆ４とが、｜Δｆ４｜＞６πｗ２（ｆ３）２（ｆ４ａｖ−ｄ）２／λ（ｆ１）２ｄ２を満たす関係にある、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、各光学系の位置の調整を精密に行わなくても、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立することができる受光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る受光モジュールの機能ブロック図である。
【図２】光学系による光線の変換を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る受光モジュールに含まれる光学系を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において用いられる非対称レンズの斜視図である。
【図５】非対称レンズの子午面における焦点距離を示す図である。
【図６】非対称レンズの球欠面における焦点距離を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る受光モジュールに含まれる光学系を示す図である。
【図８】非対称光学系の第１の具体例である、シリンドリカルレンズの斜視図である。
【図９】非対称光学系の第２の具体例である、透明平板の斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る受光モジュールに含まれる光学系を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る受光モジュールに含まれる光学系を示す図である。
【図１２】光の結合効率と焦点ずれの関係を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る受光モジュール１の機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る受光モジュール１は、光ファイバ５からの光信号を受信する受光モジュールであって、入力光学系１０（Input OS）、コリメート光学系２０（Collimating OS）、分波器３０（ＤＭＰ：Demultiplexer）、集光光学系４０（Collecting OS）、及び受光器５０（ＯＲ：Optical Receiver）を備えるものである。
【００２５】
入力光学系１０は、例えば光ファイバであって、光ファイバ５を介して伝送される光信号を受光モジュール１の内部に導き、入力光を与えるものである。入力光学系１０と光ファイバ５の接続は、接続箇所で光の反射等が起こらないように、ファイバ端面の軸合わせや角度合わせが行われることが望ましい。
【００２６】
なお、以下に示す実施形態において、説明を簡単化するため、入力光学系１０より出射される光を、波長λ、ビームウエスト半径ｗのガウシアンビームで近似する。ここで、ビームウエスト半径とは、ビームの強度がビーム中心の強度と比較して１／ｅ２（ｅは自然対数の底）となる半径（１／ｅ２半径）のうち最小の半径をいう。入力光学系１０より出射される光の場合、入力光学系１０を構成する光ファイバの出射側端面における１／ｅ２半径が、ビームウエスト半径となる。
【００２７】
また、本明細書では、光学系による光の変換を解析するにあたって、幾何光学近似を用いることとする。その場合、入力光学系１０より出射されるガウシアンビームを複数本の光線の束とみなし、１／ｅ２半径における光線を光の外縁と定義する。加えて、光線追跡を行うにあたって、各光学系を構成するレンズの厚みを無視する薄レンズ近似を用い、必要に応じて近軸近似を用いることとする。もっとも、これらの近似は専ら説明の簡単化のために用いるのであって、近似が成り立たたない場合であっても本発明を適用できるのは言うまでもない。また、仮に、入力光学系１０より出射される光がガウシアンビームで精度良く近似できない場合、例えばエルミートガウシアンビームやラゲールガウシアンビームとして表すことが適切な場合、ビームの強度がビームの最大強度と比較して１／ｅ２になる位置を光の外縁と定義して、ビームを複数本の光線の束とみなして幾何光学近似を適用等すればよい。
【００２８】
コリメート光学系２０は、例えば両凸レンズであり、入力光学系１０側焦点距離ｆ１のレンズである。コリメート光学系２０は、入力光学系１０側の焦点を通る入力光をコリメート光（平行光）に変換するコリメータレンズである。コリメート光学系２０は、入力光学系１０側が平面となった平凸レンズで構成してもよいし、凹レンズと凸レンズの組み合わせや、凸レンズと凸レンズの組み合わせを用いて構成してもよい。
【００２９】
分波器３０は、光信号を波長ごとに分解するものであり、回折格子等を含む。４波多重方式等、複数の波長の光を重ね合わせて光信号を伝送する伝送方式の場合、受信モジュール１において、重ね合わされた光を波長ごとに分解しなければならないため分波器３０が必要となる。分波器３０は、例えば受信モジュール１が４波多重方式の光信号を受信する場合であれば、１つの入力光信号を４つの出力光信号に分波する。なお、図１では繰り返しの記載による煩雑さを避けるため、２つの出力光信号を図示し、他は省略している。
【００３０】
集光光学系４０は、コリメート光学系２０から出射されたコリメート光のうち、分波器３０で分波された波長のコリメート光を受けて、非点収差を伴う収束光に変換する光学系であり、１又は複数のレンズを含む光学系である。ここで、非点収差とは、子午面（光軸を含む断面、meridional surface）と球欠面（子午面に直交する断面、sagittal surface）において焦点距離が異なるような収差をいう。現実のレンズは光軸に関して完全に対称とはならないことが通常であるから、どのようなレンズであっても非点収差を少なからず伴うとも考えられる。本明細書において、非点収差を伴う光学系（非対称光学系）とは、その光学系の子午面における焦点距離と球欠面における焦点距離の差の絶対値が、伝送する光の波長のうち最も長い波長以上であるものをいうこととする。また、本明細書において、非点収差を伴わない光学系（対称光学系）とは、その光学系の子午面における焦点距離と球欠面における焦点距離の差の絶対値が、伝送する光の波長のうち最も短い波長以下であるものをいうこととする。ここで、非点収差を伴う光学系であるには、その光学系における子午面における焦点距離と球欠面における焦点距離の差の絶対値が、その光学系の寸法に関する公差より大きいことが望ましい。同様に、非点収差を伴わない光学系であるには、その光学系の子午面における焦点距離と球欠面における焦点距離の差の絶対値が、その光学系の寸法に関する公差より小さいことが望ましい。集光光学系４０の詳細については、後に説明する。
【００３１】
受光器５０は、例えばフォトダイオードを含み、集光光学系４０からの収束光の強度に応じた電気信号を出力する。各受光器５０から出力された電気信号は受光モジュール１の外部に送られ、光信号として符号化された情報の内容が読み取られる。
【００３２】
図２は、光学系１００（OS）による光線の変換を示す図である。図２では、ｘ軸方向（光軸方向）についてｘ１の位置で、ｙ軸方向（光軸と直交する方向）についてｈ１の位置から角度α１（＞０、単位はラジアン）で進行する光が、光学系１００によって変換され、ｘ軸方向についてｘ２の位置で、ｙ軸方向についてｈ２（＜ｈ１）の位置で角度α２（＜０）の方向に進行する光になる様子が示されている。ここで、角度はｘ軸方向と光の進行方向のなす角度であり、ｘ軸方向を基準にｘ−ｙ平面において反時計回りを正、時計回りを負として測っている。このような光線の変換は、ｙ軸方向についての位置ｈと光線の進行角度αを２成分のベクトルとして（ｈ,α）ｔとまとめて表すこととすると、以下（数式１）のように表すことができる。
【００３３】
【数１】
2016139716.tif 000003
【００３４】
ここで、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２の各行列成分を有する２×２行列Ｍは、光学系１００を特徴付けるパラメータである。行列Ｍの各成分は、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表されることもあり、しばしばＡＢＣＤ行列と呼ばれる。例えば、光学系１００として長さＬの自由空間（レンズ等が無い空間であり、本発明の実施形態では空気とするが、これに限定されることはなく、他のガスで充填される空間であっても真空空間であってもよい）を考えると、ｈ２＝ｈ１＋Ｌα１、α２＝α１であるから、Ｍ１１＝１、Ｍ１２＝Ｌ、Ｍ２１＝０、Ｍ２２＝１となることがわかる。なお、自由空間（空気）の屈折率は１で一定とする。
【００３５】
また、焦点距離がｆである薄レンズ（肉厚が無視できるレンズ）においては、主面前後で光線のｙ軸方向の位置は変わらず（ｈ２＝ｈ１）、角度はα２＝α１−ｈ１／ｆとなるから、Ｍ１１＝１、Ｍ１２＝０、Ｍ２１＝−１／ｆ、Ｍ２２＝１となることがわかる。なお、レンズの肉厚が無視できない場合であっても、レンズの屈折率と厚さを用いて各行列要素を表すことができ、以下に示すのと同様の解析を行うことができる。
【００３６】
［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態に係る受光モジュール１に含まれる光学系を示す図である。本実施形態に係る受光モジュール１は分波器３０を含むものであるが、図３では、受光器５０等の繰り返し記載による煩雑さを避けるために分波器３０は記載せず、入力光学系１０から受光器５０に至る一単位の光学系のみを示している。図３には、入力光学系１０、コリメート光学系２０、集光光学系４０としての非対称レンズ４２、及び受光器５０を示している。図中の実線による矢印は入力光学系１０より出射された光の進行方向を示し、点線による矢印は受光器５０で反射された光が入力光学系１０へ戻る戻り光の進行方向を示す。
【００３７】
本実施形態では、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面からコリメート光学系２０を構成する両凸レンズの主面までの距離をｄ１とし、コリメート光学系２０を構成する両凸レンズの主面から非対称レンズ４２の主面までの距離をＬとし、非対称レンズ４２の主面から受光器５０の受光面までの距離をｄ２とする。
【００３８】
また、コリメート光学系２０を構成する両凸レンズ焦点距離はｆ１であり、非対称レンズ４２の子午面内における受光器５０側の焦点距離はｆ２ｍｅｒであり、非対称レンズ４２の球欠面内における受光器５０側の焦点距離はｆ２ｓａｇであるとする。ここで、非対称レンズ４２の子午面内における受光器５０側の焦点距離と球欠面内における受光器５０側の焦点距離の平均焦点距離をｆ２ａｖ＝（ｆ２ｍｅｒ＋ｆ２ｓａｇ）／２と表し、非対称レンズ４２の子午面内における受光器５０側の焦点距離と球欠面内における受光器５０側の焦点距離の差をΔｆ２＝ｆ２ｍｅｒ−ｆ２ｓａｇと表すこととする。
【００３９】
本実施形態では、非対称レンズ４２として両凸の楕円レンズを用いることとする。その他に、例えば、アナモルフィックレンズ、バイコーニックレンズを用いることとしてもよい。いずれの場合であっても、子午面と球欠面で異なる焦点距離（ｆ２ｍｅｒ≠ｆ２ｓａｇ）を有し、その差は伝送する光の波長以上（Δｆ２＞λ）であるようなレンズを用いることが望ましい。非対称レンズ４２は、光軸に関して非対称なレンズである。すなわち、非対称レンズ４２は、光軸に関する回転対称性を有さないレンズである。
【００４０】
入力光学系１０から出射された光の戻り光について解析するために、各光学系による光線の変換を考え、光線追跡を行う。はじめに、長さｄ１の自由空間と焦点距離ｆ１の薄レンズで構成されるコリメート光学系２０により変換される光線を考えると、変換行列Ｍ２０←１０は以下（数式２）のように表される。ただし、コリメート光学系２０は理想的なコリメート光をつくることができるものとして、ｄ１＝ｆ１とする。
【００４１】
【数２】
2016139716.tif 000004
【００４２】
続いて、コリメート光学系２０と非対称レンズ４２の間には長さＬの自由空間が存在するから、光線の変換行列Ｍ４２←２０は以下（数式３）のように表される。
【００４３】
【数３】
2016139716.tif 000005
【００４４】
最後に、子午面における焦点距離ｆ２ｍｅｒ、及び球欠面における焦点距離ｆ２ｓａｇを有する非対称レンズ４２と長さｄ２の自由空間による光線の変換を考えると、子午面及び球欠面のそれぞれで、光線の変換行列Ｍ５０←４２ｍｅｒ（ｓａｇ）は以下（数式４）のように表される。ただし、数式中のｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）は、子午面における光線を考える場合はｆ２ｍｅｒを用い、球欠面における光線を考える場合はｆ２ｓａｇを用いることを表す。
【００４５】
【数４】
2016139716.tif 000006
【００４６】
受光器５０に到達した光のうち、おおよそ１％は受光面等で反射して戻り光となる。戻り光についても、同様に光線の変換行列を考えると、受光器５０側から順に、それぞれ以下（数式５−７）のように表される。
【００４７】
【数５】
2016139716.tif 000007
【００４８】
【数６】
2016139716.tif 000008
【００４９】
【数７】
2016139716.tif 000009
【００５０】
以上の６つの変換行列をかけ合わせることで、入力光学系１０から出射される（ｈｉｎ,αｉｎ）ｔという位置及び角度の光線が、子午面２００及び球欠面３００のそれぞれで、どのような位置及び角度で入力光学系１０に戻るかを表す（ｈｂａｃｋｍｅｒ（ｓａｇ）,αｂａｃｋｍｅｒ（ｓａｇ））ｔという値を以下（数式８）のように求めることができる。
【００５１】
【数８】
2016139716.tif 000010
【００５２】
ＯＲＬの詳細を説明する前に、本実施形態において、いかにして戻り光を減らすことができるかを説明する。図４は、本発明の第１の実施形態において用いられる非対称レンズ４２の斜視図である。ここで、非対称レンズ４２の光軸を含む面である子午面２００（図中のｘ−ｙ平面）と、子午面２００に直交する面である球欠面３００（図中のｘ−ｚ平面）が仮想的に図示されている。
【００５３】
図５は、非対称レンズ４２の子午面２００（図中のｘ−ｙ平面）における焦点距離ｆ２ｍｅｒを示す図であり、図６は、非対称レンズ４２の球欠面３００（図中のｘ−ｚ平面）における焦点距離ｆ２ｓａｇを示す図である。本実施形態では、ｆ２ｓａｇ＞ｆ２ｍｅｒであり、両者は一致しない。そのため、非対称レンズ４２の主面から受光器５０の受光面までの距離ｄ２をどのように選んだとしても、非対称レンズ４２で収束された光は、子午面２００もしくは球欠面３００の少なくとも一方において、受光器５０の受光面で像を結ばない。
【００５４】
本実施形態によれば、例えばｄ２＝ｆ２ａｖに位置合わせすることとすると、非対称レンズ４２の位置（もしくは受光器５０の位置）が光軸方向に沿ってどちらの方向にずれたとしても、受光器５０の受光面における像は同程度にボケたままとなる。そのため、いずれの方向にずれが生じたとしても、ＯＲＬはあまり増大せず、受光器５０の受光効率はあまり減少しないため、各光学系の位置の調整を精密に行わなくても、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立することができる。一方、集光光学系４０として通常のレンズを用いる場合、集光光学系４０及び受光器５０の位置が光軸方向に沿ってずれると、像がより鮮明となりＯＲＬが増大するか、像がより不鮮明となり受光器５０の受光効率が減少するか、どちらかの不都合が生じるおそれがある。
【００５５】
以下、ｈｉｎ＝０としてＯＲＬを解析する。解析にあたって、ｄ２については、ｄ２＝ｆ２ａｖ＋Δｄ２とおき、Δｄ２の１次までを残すこととする。ここでΔｄ２は、ｄ２＝ｆ２ａｖという非対称レンズ４２と受光器５０の理想的な位置関係からのずれを表す。また、子午面２００における焦点距離ｆ２ｍｅｒ＝ｆ２ａｖ＋Δｆ２／２、及び球欠面３００における焦点距離ｆ２ｓａｇ＝ｆ２ａｖ−Δｆ２／２について、それぞれΔｆ２の１次までを残すこととする。
【００５６】
入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは、η＝（ηｍｅｒηｓａｇ）１／２で求められる。ここで、ηｍｅｒは子午面２００における光の結合効率であり、ηｓａｇは球欠面３００における光の結合効率である。ηｍｅｒは、子午面２００における戻り光の倍率ｍｍｅｒ＝−αｉｎ／αｂａｃｋｍｅｒと、子午面２００における戻り光の焦点位置のずれΔｚｍｅｒ＝−ｈｂａｃｋｍｅｒ／αｂａｃｋｍｅｒを用いて、以下（数式９）のように求められる。ここで、戻り光の焦点位置のずれΔｚｍｅｒは、コリメート光学系２０の主面から入力光学系１０を構成する光ファイバの端面までの距離が、子午面２００における焦点位置に一致する場合に０となるものであるとする。
【００５７】
【数９】
2016139716.tif 000011
【００５８】
ηｓａｇについても、球欠面３００における戻り光の倍率ｍｓａｇ＝−αｉｎ／αｂａｃｋｓａｇと、球欠面３００における戻り光の焦点位置のずれΔｚｓａｇ＝−ｈｂａｃｋｓａｇ／αｂａｃｋｓａｇを用いて、同様に求めることができる。結果は、数式９におけるｍｍｅｒ及びΔｚｍｅｒを、それぞれｍｓａｇ及びΔｚｓａｇに置き換えたものとなる。
【００５９】
以下、｜Δｄ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、かつ、ｆ２ａｖ／Ｌ〜１の場合を考える。これは、非対称レンズ４２の位置ずれが非対称レンズ４２の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離よりも十分に小さく、非対称レンズ４２の子午面２００における焦点距離と球欠面３００における焦点距離の差が非対称レンズ４２の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離よりも十分に小さく、かつ、非対称レンズ４２の平均焦点距離が非対称レンズ４２の主面からコリメート光学系２０の主面までの距離と同程度である場合を意味する。この場合、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは、以下（数式１０）のように求まる。
【００６０】
【数１０】
2016139716.tif 000012
【００６１】
数式１０から読み取れるように、本実施形態に係る受光モジュール１では、非対称レンズ４２の位置（もしくは受光器５０の位置）が光軸方向のどちらにずれても、すなわちΔｄ２が正負どちらの値をとっても、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは同じ変化をする。言い換えれば、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは、Δｄ２に関して偶関数となっている。また、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは、Δｄ２＝０で最大値をとる。そのため、本実施形態に係る受光モジュール１では、非対称レンズ４２や受光器５０の位置合わせが精密に行われなくても、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはΔｄ２＝０の場合（非対称レンズ４２や受光器５０の位置合わせが完全に行われた場合）よりも小さくなるし、非対称レンズ４２や受光器５０の位置が光軸に沿ってどちらの方向にずれても入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは同じように減少する。
【００６２】
入力光学系１０への戻り光の結合効率ηを十分に小さくするには、コリメート光学系２０の焦点距離ｆ１、非対称レンズ４２の平均焦点距離ｆ２ａｖ、及び非対称レンズ４２の焦点距離の差Δｆ２が以下に示す条件を満たすようにすればよい。入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはΔｄ２＝０で最大となるから、Δｄ２＝０の場合にηに上限値を課して、ｆ１、ｆ２ａｖ、Δｆ２が満たすべき条件を求めれば十分である。
【００６３】
本実施形態では、ＯＲＬとして−３０ｄＢを達成するため、η｜Δｄ２＝０＜０．１という上限値を課す。この場合、Δｄ２がどのような値をとっても、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは０．１より小さくなる。本実施形態では、受光器５０の受光面における光の反射は１％程度であるから、η＜０．１であれば、入力光学系１０から出射される光の光強度Ｐｉｎと、入力光学系１０に戻る光の光強度Ｐｂａｃｋの比は、最大でもＰｉｎ／Ｐｂａｃｋ＝１０３となる。従って、ＯＲＬは、最大でもＯＲＬ＝−１０×ｌｏｇ１０（Ｐｉｎ／Ｐｂａｃｋ）＝−３０［ｄＢ］となり、−２７ｄＢ以下という十分小さなＯＲＬを達成することができる。
【００６４】
η｜Δｄ２＝０＜０．１という条件を変形して、ｆ１、ｆ２ａｖ、Δｆ２が満たすべき条件を求めると、以下（数式１１）のようになる。
【００６５】
【数１１】
2016139716.tif 000013
【００６６】
ここで、例えば、波長λ＝１．５μｍ、ビームウエスト半径ｗ＝５μｍとすると、｜Δｆ２｜＞３００（ｆ２ａｖ）２／（ｆ１）２［μｍ］となる。よって、例えば、ｆ１＝ｆ２ａｖであれば、｜Δｆ２｜＞０．３［ｍｍ］であればＯＲＬを−３０ｄＢ以下に抑えることができるとわかる。また、ｆ２ａｖ／ｆ１＜１を満たすレンズを選べば、ｆ２ａｖ／ｆ１の２乗で｜Δｆ２｜の下限値が決まるので、より小さな非点収差を伴う非対称レンズ４２であっても−３０ｄＢ以下のＯＲＬが達成できる。
【００６７】
より望ましい場合として、｜Δｄ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、かつ、ｆ２ａｖ／Ｌ＜＜１が満たされる場合を考える。これは、非対称レンズ４２の位置ずれが非対称レンズ４２の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離よりも十分に小さく、非対称レンズ４２の子午面２００における焦点距離と球欠面３００における焦点距離の差が非対称レンズ４２の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離よりも十分に小さく、かつ、非対称レンズ４２の平均焦点距離が非対称レンズ４２の主面からコリメート光学系２０の主面までの距離より十分に小さい場合を意味する。この場合、ηｍｅｒ（もしくはηｓａｇ）中の（ｍｍｅｒ＋（ｍｍｅｒ）−１）２の項が１より大きくなり、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはさらに小さくなる。
【００６８】
具体的には、Ｌ＞ｆ１＋６ｆ２ａｖ程度であれば、倍率ｍの寄与も加わって、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはさらに小さくなる。もっとも、｜Δｄ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ２／ｆ２ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、かつ、ｆ２ａｖ／Ｌ〜１の場合であっても、ｆ１、ｆ２ａｖ、Δｆ２が数式１１の関係を満たせばＯＲＬを−３０ｄＢ以下に抑えることができる。Ｌ＞ｆ１＋６ｆ２ａｖという条件（ｆ２ａｖ／Ｌ＜＜１という条件）が満たされれば、ＯＲＬをさらに低減させることができるのであって、この条件が満たされなければＯＲＬを−３０ｄＢ以下に低減させることができないということではない。
【００６９】
従来、複数の光線を受光する受光モジュールでは、各光線についての各光学系の位置合わせの公差が厳しく制限されていた。例えば、４波多重方式の光通信で用いられる受光モジュールであれば、１つの光線を扱う場合に比べておおよそ４倍の部品について位置合わせが必要とされる。そのため、公差の累積により、各光学系の位置についての公差がより厳しく制限されることになる。従って、多重方式で扱う光信号の数が増すほど、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを、各光学系の位置を調整することによって両立させることは困難だった。しかし、本実施形態に係る受光モジュール１によれば、数式１１の条件を満たせば十分に小さなＯＲＬを達成できる。そのため、本実施形態に係る受光モジュール１は、多重方式の光信号を受光する場合に好適といえる。本発明に係る受光モジュールは、本実施形態に係る受光モジュール１のように、多重方式の光信号を扱う受光モジュールに限定されることはなく、１単位の光学系（入力光学系１０、コリメート光学系２０、集光光学系４０、受光器５０）を含み、１つの光線（１つの光信号）を受光する受光モジュールであってもよい。もっとも、多重方式の光信号を扱う場合、各光学系の位置についての公差がより厳しく制限されることとなるため、本発明は多重方式の光信号を受光する受光モジュールの場合により大きな効果を奏する。
【００７０】
以上の説明において、ビームはシングルモードであるとして考えたが、マルチモードであればビームウエスト半径ｗ等がモードの数だけ存在することになり、各モードについての結合効率の値を、それらの寄与度をかけて総和したものがマルチモードビーム全体の結合効率となる。従って、以上の解析をマルチモードの場合にも適用することができる。
【００７１】
なお、反射戻り光をさらに低減させるために、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面を囲むように、円形のいわゆるアパーチャを配置することとしてもよい。そのような構成を採用した場合、アパーチャによって戻り光の一部を遮光することができるため、ＯＲＬをさらに低減することができる。
【００７２】
また、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面を、光ファイバの中心軸と直交する面から測って６〜８°傾くように斜めにカットすることとしてもよい。その場合、光ファイバからの出射光の光軸は２．７〜３．８°傾くことになり、光ファイバをコリメート光学系２０の主面に沿った方向にずらして配置することで、光ファイバ自体での反射戻り光を抑制することができ、さらにＯＲＬを低減させることができる。
【００７３】
なお、本実施形態において用いるレンズとしては、球面レンズや非球面レンズの他、回折レンズ、屈折率分布レンズ、ホログラムレンズ、プラズモンやポラリトンといった共鳴現象を用いたレンズ等、レンズとしての集光作用を持つものならどのようなものでも用いることができる。また、それらのレンズの組合せを用いることとしてもよい。
【００７４】
受光器５０を構成する受光素子については、本実施形態ではフォトダイオードを用いることとしたが、導波路や導光路を備えた光素子を用いることとしてもよい。その場合、受光モジュール１は、筐体の外に光信号を出力するものとなり、反射戻り光を生じる反射面は、導波路や導光路を備えた光素子の端面となる。
【００７５】
また、非点収差の大きさΔｆ２については、大きければ大きい程ＯＲＬを低減させることができるが、あまりに大きければ受光器５０に対する光の結合効率が低下してしまう。そのため、Δｆ２は、受光器５０に向かって収束する収束光のレーリー長（収束するガウシアンビームの半径が２−１／２倍になる距離、ｚＲ＝πｗ２／λ）程度かそれ以下にすることが望ましい。
【００７６】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る受光モジュール１に含まれる光学系を示す図である。本実施形態に係る受光モジュール１も分波器３０を含むものであるが、第１の実施形態と同様、図７では分波器３０を記載せず、入力光学系１０から受光器５０に至る一単位の光学系のみを示している。図７には、入力光学系１０、コリメート光学系２０、集光光学系４０としての対称レンズ４４ａ及び非対称光学系４６、及び受光器５０を示している。
【００７７】
第１の実施形態と第２の実施形態の違いは、集光光学系４０の構成にある。第２の実施形態では、集光光学系４０は、対称レンズ４４ａ及び非対称光学系４６より構成される。対称レンズ４６ａは、例えば球面両凸レンズであり、非点収差を伴わない通常のレンズである。対称レンズ４６ａは、光軸に関して対称なレンズである。非対称光学系４６としては、以下に示す具体例のうちいずれかを採用するものとする。
【００７８】
図８は、非対称光学系４６の第１の具体例である、シリンドリカルレンズ４６ａの斜視図である。図８では、シリンドリカル４６ａの子午面２００（図中のｘ−ｙ平面）、及び球欠面３００（図中のｘ−ｚ平面）を仮想的に図示している。シリンドリカル４６ａに対称レンズ４４ａで集光された光が入射すると、子午面２００においては光がさらに収束され、球欠面３００においては収束も拡散もされずにそのまま出射されることとなる。結果として、対称レンズ４４ａ及びシリンドリカル４６ａで構成される集光光学系４０を通過した光は、子午面２００における焦点距離が球欠面３００における焦点距離よりも小さくなり、両焦点距離は一致しないこととなる。そのため、第１の実施形態で説明したのと同じ理由によって、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηを低減させることができ、ＯＲＬを−３０ｄＢ以下に抑えることができる。
【００７９】
図９は、非対称光学系４６の第２の具体例である、透明平板４６ｂの斜視図である。図９においても、透明平板４６ｂの子午面２００（図中のｘ−ｙ平面）、及び球欠面３００（図中のｘ−ｚ平面）を仮想的に図示している。透明平板４６ｂは、コリメート光学系２０から出射されたコリメート光の進行方向に斜交するように配置されている。言い換えると、透明平板４６ｂは、球欠面３００に対してθ（０＜θ＜π／２）傾いて配置されている。そのため、対称レンズ４４ａで集光された光が入射すると、子午面２００においては光がさらに収束され、球欠面３００においては収束も拡散もされずにそのまま出射されることとなり、対称レンズ４４ａ及び透明平板４６ｂで構成される集光光学系４０を通過した光は、子午面２００における焦点距離が球欠面３００における焦点距離よりも小さくなり、第１の実施形態で説明したのと同じ理由によって、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηを低減させることができ、ＯＲＬを−３０ｄＢ以下に抑えることができる。
【００８０】
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る受光モジュール１に含まれる光学系を示す図である。本実施形態に係る受光モジュール１も分波器３０を含むものであるが、第１の実施形態と同様、図１０では分波器３０を記載せず、入力光学系１０から受光器５０に至る一単位の光学系のみを示している。図１０には、入力光学系１０、コリメート光学系２０、集光光学系４０としての対称レンズ４４ａ及び非対称片凸レンズ４８、及び受光器５０を示している。非対称片凸レンズ４８は、受光器５０の採光面に貼り付けられている。
【００８１】
ここで、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面からコリメート光学系２０の主面までの距離はｄ１、コリメート光学系２０の主面から対称レンズ４４ａの主面までの距離はＬ、対称レンズ４４ａの主面から非対称片凸レンズ４８の主面までの距離はｄ３、非対称片凸レンズ４８の主面から受光器５０の受光面までの距離はｄである。また、コリメート光学系２０を構成する両凸レンズの入力光学系１０側の焦点距離はｆ１であり、対称レンズ４４ａの受光器５０側焦点距離はｆ３であるとする。さらに、非対称片凸レンズ４８の子午面内における受光器５０側の焦点距離はｆ４ｍｅｒであり、非対称片凸レンズ４８の球欠面内における受光器５０側の焦点距離はｆ４ｓａｇであるとする。ここで、非対称片凸レンズ４８の子午面内における受光器５０側の焦点距離と球欠面内における受光器５０側の焦点距離の平均焦点距離をｆ４ａｖ＝（ｆ４ｍｅｒ＋ｆ４ｓａｇ）／２と表し、非対称片凸レンズ４８の子午面内における受光器５０側の焦点距離と球欠面内における受光器５０側の焦点距離の差をΔｆ４＝ｆ４ｍｅｒ−ｆ４ｓａｇと表すこととする。
【００８２】
本実施形態における入力光学系１０への戻り光の結合効率ηを求めるには、各光学系における光の変換行列Ｍ２０←１０、Ｍ４４ａ←２０、Ｍ５０←４８←４４ａｍｅｒ（ｓａｇ）、Ｍ４４ａ←４８←５０ｍｅｒ（ｓａｇ）、Ｍ２０←４４ａ、Ｍ１０←２０を知る必要がある。ここで、Ｍ２０←１０及びＭ１０←２０は、それぞれ数式２及び数式７と同じである。また、Ｍ４４ａ←２０＝Ｍ４２←２０（数式３）であり、Ｍ２０←４４ａ＝Ｍ２０←４２（数式６）である。残りについては、以下（数式１２及び１３）を計算することで求められる。
【００８３】
【数１２】
2016139716.tif 000014
【００８４】
【数１３】
2016139716.tif 000015
【００８５】
以上の６つの変換行列をかけ合わせることで、入力光学系１０から出射される（ｈｉｎ,αｉｎ）ｔという光が、子午面２００及び球欠面３００のそれぞれで、どのような位置及び角度で入力光学系１０に戻るかを表す（ｈｂａｃｋｍｅｒ（ｓａｇ）,αｂａｃｋｍｅｒ（ｓａｇ））ｔという値を以下（数式１４）のように求めることができる。
【００８６】
【数１４】
2016139716.tif 000016
【００８７】
入力光学系１０への戻り光の結合効率ηは、第１の実施形態の場合と同様に、η＝（ηｍｅｒηｓａｇ）１／２で求められる。ここで、ηｍｅｒは数式９によって求めることができ、ηｓａｇについても同様である。ｈｉｎ＝０として、ｄ３＝（ｆ３−ｆ４ａｖｄ／（ｆ４ａｖ−ｄ））＋Δｄ３とおき、Δｄ３の１次までを残すこととし、非対称片凸レンズ４８の子午面２００における焦点距離ｆ４ｍｅｒ＝ｆ４ａｖ＋Δｆ４／２、及び球欠面３００における焦点距離ｆ４ｓａｇ＝ｆ４ａｖ−Δｆ４／２について、それぞれΔｆ４の１次までを残すこととすると、第１の実施形態の場合と同様の解析を行うことになる。なお、ｄ３＝（ｆ３−ｆ４ａｖｄ／（ｆ４ａｖ−ｄ））であれば、収束光の子午面２００における焦点位置と球欠面３００における焦点位置の中間位置が、受光器５０の受光面の位置に一致することとなる。ただし、対称レンズ４４ａ及び非対称片凸レンズ４８の合成光学系が正の実効焦点距離を有するために、ｆ４ａｖ＞ｄである必要がある。
【００８８】
ここで、｜Δｄ３／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｄ３／ｆ３｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ３｜＜＜１、かつ、ｆ３／Ｌ〜１の場合を考える。これは、対称レンズ４４ａの位置ずれが非対称片凸レンズ４８の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離、及び対称レンズ４４ａの焦点距離よりも十分に小さく、非対称片凸レンズ４８の子午面２００における焦点距離と球欠面３００における焦点距離の差が非対称片凸レンズ４８の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離、及び対称レンズ４４ａの焦点距離よりも十分に小さく、かつ、対称レンズ４４ａの焦点距離が対称レンズ４４ａの主面からコリメート光学系２０の主面までの距離と同程度である場合を意味する。このような場合に、η｜Δｄ３＝０に上限値を課して、ｆ１、ｆ３、ｆ４ａｖ、Δｆ４、ｄが満たすべき条件を求める。本実施形態においても、受光器５０の受光面で１％程度の光が反射されるから、ＯＲＬが−３０ｄＢ以下となる条件としてη｜Δｄ３＝０＜０．１を課す。その場合、ｆ１、ｆ４ａｖ、Δｆ４、ｄが満たすべき条件は以下（数式１５）のようになる。
【００８９】
【数１５】
2016139716.tif 000017
【００９０】
ここで、０＜（ｆ４ａｖ−ｄ）／ｄ＜１となるように非対称片凸レンズ４８を選べば、（ｆ４ａｖ−ｄ）２／ｄ２の項は｜Δｆ４｜の下限値を小さくする役割を果たし、より小さな非点収差を伴う非対称片凸レンズ４８であっても、ＯＲＬを−３０ｄＢ以下とすることができるようになる。また、ｆ３／ｆ１＜１を満たすレンズを選ぶことでも、より小さな非点収差を伴う非対称片凸レンズ４８であっても、ＯＲＬを−３０ｄＢ以下とすることができるようになる。
【００９１】
より望ましい場合として、｜Δｄ３／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｄ３／ｆ３｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ３｜＜＜１、かつ、ｆ３／Ｌ＜＜１が満たされる場合を考える。これは、対称レンズ４４ａの位置ずれが非対称片凸レンズ４８の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離、及び対称レンズ４４ａの焦点距離よりも十分に小さく、非対称片凸レンズ４８の子午面２００における焦点距離と球欠面３００における焦点距離の差が非対称片凸レンズ４８の子午面２００（もしくは球欠面３００）における焦点距離、及び対称レンズ４４ａの焦点距離よりも十分に小さく、かつ、対称レンズ４４ａの焦点距離が対称レンズ４４ａの主面からコリメート光学系２０の主面までの距離よりも十分に小さい場合を意味する。この場合、第１の実施形態の場合と同様に、倍率ｍの寄与も加わって、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはさらに小さくなる。
【００９２】
具体的には、Ｌ＞ｆ１＋ｆ３＋５（ｆ３）２（ｆ４ａｖ−ｄ）２／ｆ４ａｖｄ２程度であれば、倍率ｍの寄与も加わって、入力光学系１０への戻り光の結合効率ηはさらに小さくなる。もっとも、｜Δｄ３／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｄ３／ｆ３｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ４ｍｅｒ（ｓａｇ）｜＜＜１、｜Δｆ４／ｆ３｜＜＜１、かつ、ｆ３／Ｌ〜１の場合であっても、ｆ１、ｆ４ａｖ、Δｆ４、ｄが数式１５の条件を満たせばＯＲＬを−３０ｄＢ以下に抑えることができる。Ｌ＞ｆ１＋ｆ３＋５（ｆ３）２（ｆ４ａｖ−ｄ）２／ｆ４ａｖｄ２という条件（ｆ３／Ｌ＜＜１という条件）が満たされれば、ＯＲＬをさらに低減させることができるのであって、この条件が満たされなければＯＲＬを−３０ｄＢ以下に低減させることができないということではない。
【００９３】
［第４の実施形態］
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る受光モジュール１に含まれる光学系を示す図である。第１−３の実施形態の場合をそれぞれ示す図３、図７、及び図１０とは異なり、図１１では分波器３０を図示し、受光モジュール１に含まれる光学系の全体を示している。図１１には、入力光学系１０、コリメート光学系２０、分波器３０、集光光学系４０としての一体型対称レンズ４４ｂ及び非対称片凸レンズ４８、及び受光器５０を示している。第４の実施形態では、集光光学系４０として、一体型対称レンズ４４ｂ及び非対称片凸レンズ４８を用いている。ここで、一体型対称レンズ４４ｂは、分波器３０で分波された複数の光線にまたがるように配置され、各光線が入射する部分に凸レンズが形成されるものである。かかる部分に両凸レンズが形成されるのが望ましい。一体型対称レンズ４４ｂは、例えばポリカーボネート等の合成樹脂を射出成形することにより作成することができる。そのため、レンズを個別に作成する場合に比べて、安価かつ短時間に受光モジュール１の部品を作成することができるというメリットがある。また、４つの非対称片凸レンズ４８がそれぞれ貼り付けられた４つの受光器５０は、共通の台座に備えられている。
【００９４】
本実施形態では、一体型対称レンズ４４ｂ、及び共通の台座に備えられた受光器５０の採光面に貼り付けられた非対称片凸レンズ４８を採用したことで、集光光学系４０の位置をレンズ毎に合わせる必要がなくなっている。このような構成を採用することで、１単位の光学系を数式１５の条件を満たすように調整すれば、４単位の光学系全てについて、ＯＲＬを−３０ｄＢ以下にすることができる。
【００９５】
この他に、非対称片凸レンズ４８を用いず、一体型対称レンズ４４ｂと、４つの受光器５０にまたがるように配置したシリンドリカルレンズ４６ａ、もしくは透明平板４６ｂを用いることとしてもよい。また、４つの受光器５０は、必ずしも共通の台座に備えられている必要はなく、それぞれ個別に位置合わせできるようにしてもよい。当然ながら、以上に説明した構成の組み合わせを用いることとしてもよいし、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面を囲うようにアパーチャを配置することとしてもよいし、入力光学系１０を構成する光ファイバの端面を斜めにカットする構成を採用することとしてもよい。
【００９６】
以上説明した受光モジュール１によれば、各光学系の位置の調整を精密に行わなくても、十分に小さなＯＲＬと、十分に大きな受光効率とを両立することができる受光モジュール１が提供される。
【符号の説明】
【００９７】
１  受光モジュール、５  光ファイバ、１０  入力光学系、２０  コリメート光学系、３０  分波器、４０  集光光学系、４２  非対称レンズ、４４ａ  対称レンズ、４４ｂ  一体型対称レンズ、４６  非対称光学系、４６ａ  シリンドリカルレンズ、４６ｂ  透明平板、４８  非対称片凸レンズ、５０  受光器、１００  光学系、２００  子午面、３００  球欠面。
【図１】
2016139716.tif 000018
【図２】
2016139716.tif 000019
【図３】
2016139716.tif 000020
【図４】
2016139716.tif 000021
【図５】
2016139716.tif 000022
【図６】
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【図７】
2016139716.tif 000024
【図８】
2016139716.tif 000025
【図９】
2016139716.tif 000026
【図１０】
2016139716.tif 000027
【図１１】
2016139716.tif 000028
【図１２】
2016139716.tif 000029