(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく、クロストークの発生を防止することの可能な光導波路アレイを提供する。【解決手段】複数の光導波路１０がそれぞれ一の方向に延在すると共に一の方向と交差する方向に互いに並列配置されている。各光導波路１０は一の方向に延在するコア部１１と、コア部１１のうち当該コア部１１の両端面（前端面１３，後端面１４）以外の表面を被覆するクラッド部１２とを有する。各コア部１１の前端面１３は、各コア部１１の前端面１３のうち少なくとも他のコア部１１と隣接する端縁の法線αと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度ΔσＡが以下の式を満たす傾斜面１３Ａを有する。ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−ΔσＡ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−ΔσＡ）【選択図】図４
2009025483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ一の方向に延在すると共に前記一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の光導波路を備え、
前記各光導波路は、
前記一の方向に延在すると共に、前記光導波路ごとに対応して形成される発光スポットから射出される光を伝播するコア部と、
前記コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光を前記コア部内に閉じ込めるクラッド部と
を有し、
前記各コア部の前記発光スポット側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、前記一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たす
ことを特徴とする光導波路アレイ。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
Ｄ：一のコア部の中心軸と、前記一のコア部に隣接する他のコア部の前記一のコア部側の側面との距離
Ｆ：前記各コア部の端縁と、前記コア部ごとに対応して設けられた発光スポットを含む、前記一の方向を法線方向とする平面との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：前記コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前記前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：前記コア部の屈折率
ｎ２：前記クラッド部の屈折率
【請求項２】
前記各前端面は、少なくとも前記端縁に前記一の方向と交差する法線を有する平面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項３】
前記各前端面は、少なくとも前記端縁に凸状の曲面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項４】
前記各前端面のうち前記各発光スポットから射出された光が発散角σ０で入射する境界部分の法線と、前記一の方向とのなす角度ΔσＹが以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
ｎ０×ｓｉｎ（σ０−ΔσＹ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−ΔσＹ）
【請求項５】
前記各前端面は、前記端縁から前記境界部分に渡って連続する滑らかな凸状の曲面を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の光導波路アレイ。
【請求項６】
前記境界部分は、前記前端面の中心軸を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の光導波路アレイ。
【請求項７】
前記各前端面は、前記各前端面の中心軸に関して点対称な形状を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の光導波路アレイ。
【請求項８】
前記角度Δσｘが以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
ｎ１×ｓｉｎ（σ１＋１−Δσｘ）≧ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項９】
前記角度ΔσＹが以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項４に記載の光導波路アレイ。
ｎ１×ｓｉｎ（σ１＋１−ΔσＹ）≧ｎ０×ｓｉｎ（σ−ΔσＹ）
【請求項１０】
前記各コア部の前記発光スポットとは反対側の端面（後端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、前記一の方向とのなす角度Δσｘ３が以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の光導波路アレイ。
ｎ３×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ３）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ３）
ｎ３：前記後端面に接する媒体の屈折率
【請求項１１】
前記各後端面のうち、前記各前端面のうち前記各発光スポットから射出された光が発散角σ０で入射する境界部分と対応する部分の法線と、前記一の方向とのなす角度Δσｘ４が以下の式を満たす
ことを特徴とする請求項９に記載の光導波路アレイ。
ｎ３×ｓｉｎ（σ−Δσｘ４）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ４）
【請求項１２】
それぞれ一の方向に延在すると共に前記一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の光導波路を有する光導波路アレイと、前記光導波路ごとに対応して発光スポットが形成される複数の半導体レーザとを光学的に結合させてなる光デバイスであって、
前記各光導波路は、
前記一の方向に延在すると共に、前記光導波路ごとに対応して形成される発光スポットから射出される光を伝播するコア部と、
前記コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光を前記コア部内に閉じ込めるクラッド部と
を有し、
前記各コア部の前記発光スポット側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、前記一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たす
ことを特徴とする光デバイス。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
Ｄ：一のコア部の中心軸と、前記一のコア部に隣接する他のコア部の前記一のコア部側の側面との距離
Ｆ：前記各コア部の端縁と、前記コア部ごとに対応して設けられた発光スポットを含む、前記一の方向を法線方向とする平面との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：前記コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前記前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：前記コア部の屈折率
ｎ２：前記クラッド部の屈折率
【請求項１３】
それぞれ一の方向に延在すると共に前記一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の第１光導波路を有する第１光導波路アレイと、それぞれ前記一の方向または前記一の方向とほぼ等しい方向に延在すると共に延在方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の第２光導波路を有する第２光導波路アレイとを光学的に結合させてなる光コネクタであって、
前記各第１光導波路は、
前記一の方向に延在すると共に、前記第１光導波路ごとに対応して形成される前記第２光導波路から射出される光を伝播するコア部と、
前記コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光を前記コア部内に閉じ込めるクラッド部と
を有し、
前記各コア部の前記第２光導波路側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、前記一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たす
ことを特徴とする光コネクタ。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
Ｄ：一のコア部の中心軸と、前記一のコア部に隣接する他のコア部の前記一のコア部側の側面との距離
Ｆ：前記各コア部の端縁と、前記コア部ごとに対応して設けられた第２光導波路との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：前記コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前記前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：前記コア部の屈折率
ｎ２：前記クラッド部の屈折率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を伝播する光導波路アレイならびにそれを備えた光デバイスおよび光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、並列配置した半導体レーザを半導体レーザごとに光導波路に光結合させた光デバイスが普及している。この種の光デバイスでは、各半導体レーザからレーザ光をデータ信号として出力し、各半導体レーザから出力されたレーザ光を、光結合させた光導波路に伝播させることによりデータ通信を行うようになっている。
【０００３】
この種の光デバイスにおいては、複数の半導体レーザからの光出力動作が同時にコントロールされる。そのため、ある半導体レーザから出力されたレーザ光がその半導体レーザに対応して光結合された光導波路に入射するだけでなく、それに隣接する光導波路に漏れた場合には、漏れたレーザ光がその光導波路と光結合された半導体レーザから入射したレーザ光と混ざり、雑音成分となってしまう。そこで、従来では、図２１に示したように、複数の光導波路からなる光導波路アレイと半導体レーザとの間に、漏れたレーザ光（クロストーク光）が隣接する光導波路に入射するのを遮断するスリット状の部品などを設置して、クロストークを防止していた（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７７７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような部品などを光導波路と半導体レーザとの間に設置した場合には、部品点数が増大するだけでなく、構造が複雑化し、大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数を増やすことなく、クロストークの発生を防止することの可能な光導波路アレイならびにそれを備えた光デバイスおよび光コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光導波路アレイは、それぞれ一の方向に延在すると共に一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の光導波路を備えたものである。各光導波路は、一の方向に延在すると共に、光導波路ごとに対応して形成される発光スポットから射出される光を伝播するコア部と、コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光をコア部内に閉じ込めるクラッド部とを有している。ここで、各コア部の発光スポット側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たしている。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
【０００８】
Ｄ：一のコア部の中心軸と、一のコア部に隣接する他のコア部の一のコア部側の側面との距離
Ｆ：各コア部の端縁と、コア部ごとに対応して設けられた発光スポットを含む、前記一の方向を法線方向とする平面との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：コア部の屈折率
ｎ２：クラッド部の屈折率
【０００９】
本発明の光デバイスは、それぞれ一の方向に延在すると共に一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の光導波路を有する光導波路アレイと、光導波路ごとに対応して発光スポットが形成される複数の半導体レーザとを光学的に結合させたものである。各光導波路は、一の方向に延在すると共に、光導波路ごとに対応して形成される発光スポットから射出される光を伝播するコア部と、コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光をコア部内に閉じ込めるクラッド部とを有している。ここで、各コア部の発光スポット側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たしている。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
【００１０】
Ｄ：一のコア部の中心軸と、一のコア部に隣接する他のコア部の一のコア部側の側面との距離
Ｆ：各コア部の端縁と、コア部ごとに対応して設けられた発光スポットを含む、前記一の方向を法線方向とする平面との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：コア部の屈折率
ｎ２：クラッド部の屈折率
【００１１】
本発明の光導波路アレイおよび光デバイスでは、各コア部の発光スポット側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、一の方向とのなす角度Δσｘが上記の式を満たしている。これにより、一の発光スポット（例えば、半導体レーザなどの光源や、他の光導波路の光出力側の端部）から射出された光がその一の発光スポットと対応して配置された光導波路に隣接する光導波路の前端面の端縁に入射した場合には、その端縁に入射した光はコア部内において臨界角よりも小さな角度でコア部からクラッド部へ入射し、コア部とクラッド部との界面を透過する。
【００１２】
本発明の光コネクタは、それぞれ一の方向に延在すると共に一の方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の第１光導波路を有する第１光導波路アレイと、それぞれ一の方向または一の方向とほぼ等しい方向に延在すると共に延在方向と交差する方向に互いに並列配置された複数の第２光導波路を有する第２光導波路アレイとを光学的に結合させたものである。各第１光導波路は、一の方向に延在すると共に、第１光導波路ごとに対応して形成される第２光導波路から射出される光を伝播するコア部と、コア部のうち当該コア部の両端面以外の表面を被覆し、伝播する光をコア部内に閉じ込めるクラッド部とを有している。ここで、各コア部の第２光導波路側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、一の方向とのなす角度Δσｘが以下の式を満たしている。
ｎ０×ｓｉｎ（ａｔａｎ（Ｄ／Ｆ）−Δσｘ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−Δσｘ）
【００１３】
Ｄ：一のコア部の中心軸と、一のコア部に隣接する他のコア部の一のコア部側の側面との距離
Ｆ：各コア部の端縁と、コア部ごとに対応して設けられた第２光導波路との距離
σ１＝９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）：コア部内の光の伝播角の最大値
ｎ０：前端面に接する媒体の屈折率
ｎ１：コア部の屈折率
ｎ２：クラッド部の屈折率
【００１４】
本発明の光コネクタでは、各コア部の第２光導波路側の端面（前端面）のうち少なくとも他のコア部と隣接する端縁の法線と、一の方向とのなす角度Δσｘが上記の式を満たしている。これにより、一の第２光導波路から射出された光がその一の第２光導波路と対応して配置された第１光導波路に隣接する第１光導波路の前端面の端縁に入射した場合には、その端縁に入射した光はコア部内において臨界角よりも小さな角度でコア部からクラッド部へ入射し、コア部とクラッド部との界面を透過する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光導波路アレイおよび光デバイスによれば、一の発光スポットから射出された光がその一の発光スポットと対応して配置された光導波路に隣接する光導波路の前端面の端縁に入射した場合に、その端縁に入射した光がコア部とクラッド部との界面を透過し、コア部内を伝播しないようにしたので、部品点数を増やすことなく、その端縁に入射した光によってクロストークが生じるのを防止することができる。
【００１６】
本発明の光コネクタによれば、一の第２光導波路から射出された光がその一の発第２光導波路と対応して配置された第１光導波路に隣接する第１光導波路の前端面の端縁に入射した場合に、その端縁に入射した光がコア部とクラッド部との界面を透過し、コア部内を伝播しないようにしたので、部品点数を増やすことなく、その端縁に入射した光によってクロストークが生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路アレイ１の断面構成の一例を表すものである。図２は図１の光導波路アレイ１の一方の端面（前端面１３）側からの平面構成の一例を表すものであり、図３は図１の光導波路アレイ１の他方の端面（後端面１４）側からの平面構成の一例を表すものである。なお、図１は図２の光導波路アレイ１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図に対応する。
【００１９】
この光導波路アレイ１は複数の光導波路１０を備えている。各光導波路１０は、それぞれ一の方向に延在すると共に延在方向と交差する方向に互いに並列配置されている。
【００２０】
各光導波路１０は、例えば、図２、図３に示したように、一の方向に延在する円柱状のコア部１１と、コア部１１のうち当該コア部１１の両端面（前端面１３，後端面１４）以外の表面を被覆する円筒状のクラッド部１２とを有している。
【００２１】
各コア部１１は、光導波路１０ごとに対応して形成される発光スポット（例えば、半導体レーザなどの光源や、他の光導波路の光出力側の端部）から射出される光を伝播するためのものであり、例えば、屈折率ｎ１が１．３８の材料（例えば石英、硝材、フッ素系ポリマ、アクリル系ポリマ）からなる。また、各コア部１１の直径φ１は、例えば５０μｍとなっている。一方、各クラッド部１２は、コア部１１内を伝播する光をコア部１１内に閉じ込めるためのものであり、例えば、屈折率ｎ２が１．３５の材料（例えば石英、硝材、フッ素系ポリマ、アクリル系ポリマ）からなる。また、各コア部１１の外径φ２は、例えば１２０μｍとなっている。
【００２２】
また、一のコア部１１の中心軸ＡＸと、一のコア部１１に隣接する他のコア部１１の一のコア部１１側の側面との距離Ｄ１は、例えば１／２×φ２（互いに隣接する光導波路１０のそれぞれのクラッド部１２が互いに接触している状態）となっている。なお、距離Ｄ１は１／２×φ２よりも大きくてもよい。
【００２３】
また、各コア部１１の前端面１３（上記発光スポット側の端面）には、図４に拡大して示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１の法線αとコア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度ΔσＡ（Δσｘ）が以下の式（１），（２）を満たす平面状の傾斜面１３Ａが設けられている。なお、図１、図２、図４には、傾斜面１３Ａがクラッド部１２の端面にまで延在して設けられているケースが例示されている。一方、各コア部１１の後端面１４（上記発光スポットとは反対側の端面）は、例えば、平坦面となっている。
【００２４】
このとき、各発光スポットＳは、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１に入射する光Ｌ１（クロストーク光）のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に配置されている。ここで、発散角とは、発光スポットＳから射出された光の最高輝度を１としたときに、発光スポットＳから射出された光の光軸と、輝度が１／ｅ（ｅは自然対数）となる光成分のベクトルとのなす角を指す。
【００２５】
ｎ１×ｓｉｎ（σ１＋Δθ１−ΔσＡ）≧ｎ０×ｓｉｎ（σＡ−ΔσＡ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−ΔσＡ）…（１）
σＡ＝ａｔａｎ（Ｄ１／Ｆ１）≒σ０…（２）
【００２６】
ここで、ｎ０は、前端面１３に接する媒体の屈折率であり、その媒体が空気の場合には１である。σ１は、コア部１１内の光の伝播角の最大値であり、９０−ａｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）で表されるものである。なお、ｎ２は、上記したように、クラッド部１２の屈折率である。Δθ１は、コア部１１内に光を伝播角σ２（＝σ１＋Δθ１−ΔσＡ）で伝播させる際の、コア部１１内の光の伝播角の最大値に対するマージンであり、傾斜面１３Ａの傾きを製造し易い大きさにすることを考慮すると、およそ１となっていることが好ましい。σＡは、上記したように、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度を指す。ｎ１は、上記したように、コア部１１の屈折率である。Ｄ１は、上記したように、一のコア部１１の中心軸ＡＸと、一のコア部１１に隣接する他のコア部１１の一のコア部１１側の側面との距離を指す。Ｆ１は、角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に各発光スポットＳが配置されているときの、端縁１３−１のうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分と、発光スポットＳを含む、中心軸ＡＸを法線とする平面Ｐとの距離を指す。σ０は、各発光スポットＳから射出される光の発散角を指す。
【００２７】
この傾斜面１３Ａのうちコア部１１の中心軸ＡＸに近い側の端縁（境界部分１３Ｂ）は、例えば、図２、図４に示したように、隣接するコア部１１の中心軸ＡＸから所定の距離（一定値）だけ離れたところに形成されており、隣接するコア部１１の中心軸ＡＸを中心とする円弧の一部をなしている。
【００２８】
なお、各傾斜面１３Ａの境界部分１３Ｂは、角度σＡがほぼ発散角σ０となる光が、隣接する他の発光スポットＳから入射する位置に形成されていてもよいが、図５に示したように、その位置よりもコア部１１の中心軸ＡＸ寄りの位置（またはコア部１１の中心軸ＡＸの位置）に形成されていてもよい。また、図６に示したように、傾斜面１３Ａの境界部分１３Ｂが直線状となっていてもよい。また、図７に示したように、各傾斜面１３Ａが、各コア部１１の前端面１３全体に形成されていてもよいし、各コア部１１の中心軸ＡＸに関して点対称に形成されていてもよい。
【００２９】
このような構成の光導波路アレイ１では、各発光スポットＳから光がデータ信号として出力されると、各発光スポットＳから出力された光が、光結合された光導波路１０の前端面１３に入射する。前端面１３に入射した光は、コア部１１内を伝播し、光導波路１０の後端面１４から射出され、例えば、後端面１４に対応して形成された受光素子や、光導波路に入射する。このようにしてデータ通信や、データ伝送が行われる。
【００３０】
ところで、従来の光導波路アレイを、一の発光スポットから出力された光がその発光スポットに対応して光結合された光導波路に入射するだけでなく、それに隣接する光導波路に漏れるような位置に配置した場合には、漏れた光がその光導波路と光結合された発光スポットから入射した光と混ざり、雑音成分となってしまう。そのため、従来では、光導波路アレイと発光スポット（半導体レーザ）との間に、漏れた光（クロストーク光）が隣接する光導波路に入射するのを遮断するスリット状の部品などを設置して、クロストークを防止していた。しかし、このような部品などを光導波路アレイと発光スポット（半導体レーザ）との間に設置した場合には、部品点数が増大するだけでなく、構造が複雑化し、大型化してしまう。
【００３１】
一方、本実施の形態の光導波路アレイ１では、各コア部１１の前端面１３には、図４に示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１の法線αとコア部１１の延在方向とのなす角度ΔσＡが式（１），（２）を満たす平面状の傾斜面１３Ａが設けられている。これにより、各発光スポットＳが、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に配置されている場合には、一の発光スポットＳから射出された光の一部が、その一の発光スポットＳと対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に所定の角度（σ０−Δσ１）で入射する。そして、所定の角度（σ０−Δσ１）で傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内において臨界角よりも小さな角度θｉｎでコア部１１からクラッド部１２へ入射し、コア部１１とクラッド部１２との界面を透過する。つまり、傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内を伝播することがないので、クロストークが生じるのを防止することができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、各コア部１１の前端面１３に傾斜面１３Ａを設けただけであり、クロストーク防止用の部品などを光導波路１０と発光スポットＳとの間に設置していないので、部品点数は特に増えていない。また、光導波路１０と発光スポットＳとの間に何も設置していないので、データ通信やデータ伝送を行う構造が複雑化することはなく、大型化する虞もない。
【００３３】
従って、本実施の形態では、部品点数を増やすことなく、その前端面１３Ａに入射した光Ｌ１によってクロストークが生じるのを防止することができる。
【００３４】
[変形例]
上記実施の形態では、各発光スポットＳを、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に配置していたが、図８に示したように、各発光スポットＳを、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡが発散角σ０よりも所定の大きさだけ小さな角度σ３以上発散角σ０以下の範囲内となる位置、すなわち、各コア部１１の端縁１３−１のうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分からの距離Ｆが上記実施の形態のＦ１よりも遠いＦ２の位置に配置してもよい。
【００３５】
ただし、この場合には、一の発光スポットＳから射出された光の一部が、その一の発光スポットＳと対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に、所定の角度範囲（（σ３−Δσ１）以上（σ０−Δσ１）以下）で入射する。なお、端縁１３−１のうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分に入射する光Ｌ１のコア部１１の中心軸ＡＸとのなす角σ３が、傾斜面１３Ａに入射する光Ｌ１のうち最も小さく(緩く）、ａｔａｎ（Ｄ１／Ｆ２）となる。
【００３６】
そのため、端縁１３−１のうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分を屈折透過したクロストーク光がコア部１１内を伝播することがないように、傾斜面１３Ａの法線αとコア部１１の延在方向とのなす角度ΔσＡ（Δσｘ）が式（１）と、以下の式（３）とを同時に満たしていることが必要となる。
【００３７】
σＡ＝σ３＝ａｔａｎ（Ｄ１／Ｆ２）…（３）
【００３８】
ここで、Ｆ２は、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡが角度σ３以上発散角σ０以下の範囲内となる位置に各発光スポットＳが配置されているときの、傾斜面１３Ａのうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分と、発光スポットＳを含む、中心軸ＡＸを法線とする平面Ｐとの距離を指す。
【００３９】
このように、傾斜面１３Ａの法線αとコア部１１の延在方向とのなす角度ΔσＡが式（１），（３）を満たすようにした場合には、発光スポットＳを含む、コア部１１の中心軸ＡＸを法線方向とする平面Ｐを、距離Ｆ１よりも遠い距離Ｆ２に配置したときであっても、所定の角度範囲（（σ３−Δσ１）以上（σ０−Δσ１）以下）で傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１とクラッド部１２との界面を透過するので、クロストークが生じるのを防止することができる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る光導波路アレイ２の断面構成の一例を表すものである。図１０は図９の光導波路アレイ２の一方の端面（前端面１３）側からの平面構成の一例を表すものである。なお、図９の光導波路アレイ２の他方の端面（後端面１４）側からの平面構成の一例は、図２と同様である。なお、図９は図２のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図に対応する。
【００４１】
本実施の形態の光導波路アレイ２は、コア部１１の前端面１３に凸状の曲面からなる傾斜面１３Ｃを設けている点で、平面状の傾斜面１３Ａを設けていた上記実施の形態の構成と相違する。そこで、以下では、上記実施の形態と共通する構成、作用および効果についての記載を適宜省略し、上記実施の形態との相違点について主に説明する。
【００４２】
各コア部１１の前端面１３（上記発光スポット側の端面）には、図１１に拡大して示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１内の一の微小領域の法線αｉとコア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度ΔσＢが以下の式（４）〜（８）を満たす凸形状の傾斜面１３Ｃが設けられている。このとき、各発光スポットＳは、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の傾斜面１３Ｃに入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＢが発散角σ０よりも所定の大きさだけ小さな角度σ４以上発散角σ０以下の範囲内となる位置、すなわち、各コア部１１の端縁１３−１のうち隣接する他のコア部１１と最も近い部分からの距離Ｆが上記実施の形態のＦ１よりも遠いＦ２の位置に配置されている。なお、図９、図１０、図１１には、傾斜面１３Ｃがクラッド部１２の端面にまで延在して設けられているケースが例示されている。
【００４３】
ｎ１×ｓｉｎ（σ１＋Δθ２−ΔσＢ）≧ｎ０×ｓｉｎ（σＢ−ΔσＢ）＞ｎ１×ｓｉｎ（σ１−ΔσＢ）…（４）
σ４≦σＢ≦σ０…（５）
σ４＝ａｔａｎ（Ｄ１／Ｆ３）…（６）
σ０＝ａｔａｎ（Ｄ２／Ｆ３）…（７）
σＢ＝ａｔａｎ（Ｄｉ／ＦＢｉ）…（８）
【００４４】
ここで、Δθ２は、コア部１１内に光を伝播角σ２（＝σ１＋Δθ２−ΔσＢ）で伝播させる際の、コア部１１内の光の伝播角の最大値に対するマージンであり、傾斜面１３Ｃの接線の傾きを製造し易い大きさにすることを考慮すると、およそ１となっていることが好ましい。σＢは、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の端縁１３−１（傾斜面１３Ｃ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度を指す。Ｄ２は、一のコア部１１の中心軸ＡＸと、一のコア部１１に隣接する他のコア部１１の傾斜面１３Ｃのうち他のコア部１１の中心軸ＡＸに近い側の端縁（境界部分１３Ｄ）との距離を指す。Ｄｉは、一のコア部１１の中心軸ＡＸと一のコア部１１に隣接する他のコア部１１の傾斜面１３Ｃ内のそれぞれの微小領域との距離を指す。Ｆ３は、角度σＢがσ４以上発散角σ０以下の範囲内となる位置に各発光スポットＳが配置されているときの、傾斜面１３Ａの境界部分１３Ｄと、発光スポットＳを含む、中心軸ＡＸを法線とする平面との距離を指す（図１１参照）。ＦＢｉは、角度σＢがσ４以上発散角σ０以下の範囲内となる位置に各発光スポットＳが配置されているときの、傾斜面１３Ａ内のそれぞれの微小領域と、発光スポットＳを含む、中心軸ＡＸを法線とする平面との距離を指す。
【００４５】
ただし、この場合には、一の発光スポットＳから射出された光の一部が、その一の発光スポットＳと対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ｃ）に、所定の角度範囲（（σ４−Δσ１）以上（σ０−Δσ１）以下）で入射する。
【００４６】
なお、傾斜面１３Ｃのうち隣接する他のコア部１１と最も近い端縁に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σ４が、傾斜面１３Ａに入射する光Ｌ１のうち最も小さく(緩く）、ａｔａｎ（Ｄ１／Ｆ３）となる。このとき、傾斜面１３Ｃのうち隣接する他のコア部１１と最も近い端縁の法線αｉと、コア部１１の中心軸ＡＸのなす角度Δσｘが傾斜面１３Ｃの中で最も大きくなる。また、傾斜面１３Ｃのうちコア部１１の中心軸ＡＸに最も近い端縁（境界部分１２Ｂ）に入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σ０が、傾斜面１３Ａに入射する光Ｌ１のうち最も大きく、ａｔａｎ（Ｄ２／Ｆ３）となる。このとき、傾斜面１３Ｃのうちコア部１１の中心軸ＡＸに最も近い端縁の法線αｉと、コア部１１の中心軸ＡＸのなす角度Δσｙが傾斜面１３Ｃの中で最も緩く、ほぼゼロとなる。
【００４７】
この傾斜面１３Ｃのうちコア部１１の中心軸ＡＸに近い側の端縁（境界部分１３Ｄ）は、例えば、図１０に示したように、隣接するコア部１１の中心軸ＡＸから所定の距離（一定値）だけ離れたところに形成されており、隣接するコア部１１の中心軸ＡＸを中心とする円弧の一部をなしている。
【００４８】
なお、各傾斜面１３Ｃの境界部分１３Ｄは、角度σＢがほぼ発散角σ０となる光が、隣接する他の発光スポットＳから入射する位置に形成されていてもよいが、図１２に示したように、その位置よりもコア部１１の中心軸ＡＸ寄りの位置（またはコア部１１の中心軸ＡＸの位置）に形成されていてもよい。また、図１３に示したように、傾斜面１３Ｃの境界部分１３Ｄが直線状となっていてもよい。
【００４９】
また、傾斜面１３Ｃは、滑らかな凸状の曲面となっていることが好ましい。
【００５０】
本実施の形態の光導波路アレイ２では、各コア部１１の前端面１３には、図８に示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１内の一の微小領域の法線αｉとコア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度ΔσＢが以下の式（４）〜（８）を満たす凸形状の傾斜面１３Ｃが設けられている。これにより、各発光スポットＳが、一の発光スポットＳに隣接する他の発光スポットＳから射出された光のうち一の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の傾斜面１３Ｃに入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＢがσ４以上発散角σ０以下の範囲内となる位置に配置されている場合には、一の発光スポットＳから射出された光の一部が、その一の発光スポットＳと対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ｃ）に所定の角度範囲（（σ４−Δσ１）以上（σ０−Δσ１）以下）で入射する。そして、所定の角度範囲（（σ４−Δσ１）以上（σ０−Δσ１）以下）で傾斜面１３ＣＶに入射した光Ｌ１はコア部１１内において臨界角よりも小さな角度θｉｎでコア部１１からクラッド部１２へ入射し、コア部１１とクラッド部１２との界面を透過する。つまり、傾斜面１３Ｃに入射した光Ｌ１はコア部１１内を伝播することがないので、クロストークが生じるのを防止することができる。
【００５１】
[上記各実施の形態の変形例]
上記各実施の形態では、各コア部１１の後端面１４は平坦面となっていたが、各コア部１１の前端面１３と同様、後端面１４に、図１４，図１６に示したように傾斜面１４Ａを設けたり、図１５，図１６に示したように傾斜面１４Ｂを設けてもよい。このようにした場合には、傾斜面１４Ａ，１４Ｂによる集光作用により、ＮＡが小さくなるので、例えば、後端面１４に対応して受光素子や、光導波路を配置した場合に、これら受光素子および光導波路との光結合効率（信号効率）を向上させることができる。また、一の後端面１４から射出された光が、隣接する他の後端面１４に対応して設けられた受光素子や光導波路に漏れにくくすることができるので、受光素子や光導波路へのクロストーク光を低減することができる。
【００５２】
[第１の適用例]
次に、上記各実施の形態の光導波路アレイ１，２を、半導体レーザ３を備えた光デバイス１００に適用した場合について説明する。なお、以下では、代表して、光導波路アレイ１を光デバイス１００に適用した場合について説明する。
【００５３】
図１７は、本適用例に係る光デバイス１００の概略構成を表すものである。図１８は、図１７の光デバイス１００を駆動したときの様子を模式的に表したものである。この光デバイス１００は、支持基板４上に、光導波路アレイ１の前端面１３側の一部と、複数の半導体レーザ３とを配置したものである。なお、支持基板４は、光導波路アレイ１側と、半導体レーザ３側とで分離されたものであってもよい。
【００５４】
各半導体レーザ３は、例えば端面発光型または面発光型の半導体レーザであり、各半導体レーザ３を駆動すると、各半導体レーザ３の光導波路アレイ１側の面からレーザ光が射出されるようになっている。なお、各半導体レーザ３の光導波路アレイ１側の面のうちレーザ光の射出領域が発光スポットＳに対応する。
【００５５】
各半導体レーザ３は、光導波路アレイ１の各光導波路１０のコア部１１の前端面１３と距離Ｆで対向配置されており、各光導波路１０と光結合するようになっている。
【００５６】
ここで、各半導体レーザ３は、一の半導体レーザ３に隣接する他の半導体レーザ３の発光スポットＳから射出された光のうち一の半導体レーザ３の発光スポットＳと光結合された光導波路１０の傾斜面１３Ａに入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置（前端面１３から距離Ｆ１の位置）から、角度σＡが角度σ３以上発散角σ０以下の範囲内となる位置（前端面１３から距離Ｆ２の位置）までの範囲内に配置されている。なお、図１８では、各半導体レーザ３が、前端面１３から距離Ｆ２の位置に配置されている場合に、各半導体レーザ３から射出された光の進路が模式的に表されている。
【００５７】
本適用例に係る光デバイス１００では、各半導体レーザ３の発光スポットＳからレーザ光がデータ信号として出力されると、各発光スポットＳから出力された光が、光結合された光導波路１０の前端面１３に入射する。前端面１３に入射した光は、コア部１１内を伝播し、光導波路１０の後端面１４から射出され、例えば、後端面１４に対応して形成された受光素子や、光導波路に入射する。このようにしてデータ通信や、データ伝送が行われる。
【００５８】
ところで、本適用例に係る光デバイス１００では、各コア部１１の前端面１３には、図１７に示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１の法線αとコア部１１の延在方向とのなす角度ΔσＡが式（１），（２）を満たす平面状の傾斜面１３Ａが設けられている。これにより、各半導体レーザ３の発光スポットＳが、角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に配置されている場合には、一の半導体レーザ３の発光スポットＳから射出された光の一部が、その一の半導体レーザ３の発光スポットＳと対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に所定の角度（σ０−Δσ１）で入射する。そして、所定の角度（σ０−Δσ１）で傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内において臨界角よりも小さな角度θｉｎでコア部１１からクラッド部１２へ入射し、コア部１１とクラッド部１２との界面を透過する。つまり、傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内を伝播することがないので、クロストークが生じるのを防止することができる。
【００５９】
また、本適用例では、各コア部１１の前端面１３に傾斜面１３Ａを設けただけであり、クロストーク防止用の部品などを光導波路１０と半導体レーザ３との間に設置していないので、部品点数は特に増えていない。また、光導波路１０と半導体レーザ３との間に何も設置していないので、データ通信やデータ伝送を行う構造が複雑化することはなく、大型化する虞もない。
【００６０】
[第２の適用例]
次に、上記各実施の形態の光導波路アレイ１，２を、他の光導波路アレイ５を備えた光コネクタ２００に適用した場合について説明する。なお、以下では、代表して、光導波路アレイ１を光コネクタ２００に適用した場合について説明する。
【００６１】
図１８は、本適用例に係る光コネクタ２００の概略構成を表すものである。図１９は、図１８の光コネクタ２００を駆動したときの様子を模式的に表したものである。この光コネクタ２００は、支持基板４上に、光導波路アレイ１の前端面１３側の一部と、光導波路アレイ５の後端面４４側の一部とを配置したものである。なお、支持基板４は、光導波路アレイ１側と、光導波路アレイ５側とで分離されたものであってもよい。
【００６２】
光導波路アレイ５は複数の光導波路４０を備えている。各光導波路４０は、それぞれ一の方向に延在すると共に延在方向と交差する方向に互いに並列配置されている。
【００６３】
各光導波路４０は、例えば、図１８、図１９に示したように、一の方向に延在する円柱状のコア部４１と、コア部４１のうち当該コア部４１の両端面（前端面４３，後端面４４）以外の表面を被覆する円筒状のクラッド部４２とを有している。
【００６４】
各コア部４１は、光を伝播するためのものであり、例えば、屈折率ｎ１が１．３８の材料（例えば石英、硝材、フッ素系ポリマ、アクリル系ポリマ）からなる。また、各コア部４１の直径φ１は、例えば５０μｍとなっている。一方、各クラッド部４２は、コア部４１内を伝播する光をコア部１１内に閉じ込めるためのものであり、例えば、屈折率ｎ２が１．３５の材料（例えば石英、硝材、フッ素系ポリマ、アクリル系ポリマ）からなる。また、各コア部４１の外径φ２は、例えば１２０μｍとなっている。また、各コア部４１の前端面４３および後端面４４は、例えば、平坦面となっている。
【００６５】
各光導波路４０は、光導波路アレイ１の各光導波路１０のコア部１１の前端面１３と距離Ｆで対向配置されており、各光導波路１０と光結合するようになっている。
【００６６】
ここで、各光導波路４０は、一の光導波路４０に隣接する他の光導波路４０の後端面４４から射出された光のうち一の光導波路４０の後端面４４と光結合された光導波路１０の傾斜面１３Ａに入射する光Ｌ１のベクトルと、コア部１１の中心軸ＡＸとのなす角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置（前端面１３から距離Ｆ１の位置）から、角度σＡが角度σ３以上発散角σ０以下の範囲内となる位置（前端面１３から距離Ｆ２の位置）までの範囲内に配置されている。なお、図１９では、各光導波路４０の後端面４４が、前端面１３から距離Ｆ２の位置に配置されている場合に、各光導波路４０の後端面４４から射出された光の進路が模式的に表されている。
【００６７】
本適用例に係る光コネクタ２００では、各光導波路４０の後端面４４から、光がデータ信号として出力されると、各後端面４４から出力された光が、光結合された光導波路１０の前端面１３に入射する。前端面１３に入射した光は、コア部１１内を伝播し、光導波路１０の後端面１４から射出され、例えば、後端面１４に対応して形成された受光素子や、光導波路に入射する。このようにしてデータ通信や、データ伝送が行われる。
【００６８】
ところで、本適用例に係る光コネクタ２００では、各コア部１１の前端面１３には、図１６に示したように、他のコア部１１と隣接する端縁１３−１に、その端縁１３−１の法線αとコア部１１の延在方向とのなす角度ΔσＡが式（１），（２）を満たす平面状の傾斜面１３Ａが設けられている。これにより、各光導波路４０の後端面４４が、角度σＡがほぼ発散角σ０となる位置に配置されている場合には、一の光導波路４０の後端面４４から射出された光の一部が、その一の光導波路４０の後端面４４と対応して配置された光導波路１０に隣接する光導波路１０の前端面１３の端縁１３−１（傾斜面１３Ａ）に所定の角度（σ０−Δσ１）で入射する。そして、所定の角度（σ０−Δσ１）で傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内において臨界角よりも小さな角度θｉｎでコア部１１からクラッド部１２へ入射し、コア部１１とクラッド部１２との界面を透過する。つまり、傾斜面１３Ａに入射した光Ｌ１はコア部１１内を伝播することがないので、クロストークが生じるのを防止することができる。
【００６９】
また、本適用例でも、各コア部１１の前端面１３に傾斜面１３Ａを設けただけであり、クロストーク防止用の部品などを光導波路１０と光導波路４０との間に設置していないので、部品点数は特に増えていない。また、光導波路１０と光導波路４０との間に何も設置していないので、データ通信やデータ伝送を行う構造が複雑化することはなく、大型化する虞もない。
【００７０】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００７１】
例えば、上記各実施の形態およびその変形例、ならびに上記各実施の形態の適用例では、光導波路１０，４０は、光ファイバの形態となっていたが、例えば、シリコン基板上に設けられた光導波路であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光導波路アレイの断面構成図である。
【図２】図１の光導波路アレイの前端面側の側面図である。
【図３】図１の光導波路アレイの後端面側の側面図である。
【図４】図１の光導波路アレイの作用について説明するための断面構成図である。
【図５】図１の光導波路アレイの一変形例の断面構成図である。
【図６】図１の光導波路アレイの他の変形例の断面構成図である。
【図７】図１の光導波路アレイのその他の変形例の断面構成図である。
【図８】図１の光導波路アレイの更にその他の変形例の断面構成図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る光導波路アレイの断面構成図である
【図１０】図９の光導波路アレイの前端面側の側面図である。
【図１１】図９の光導波路アレイの作用について説明するための断面構成図である。
【図１２】図９の光導波路アレイの一変形例の断面構成図である。
【図１３】図９の光導波路アレイの他の変形例の断面構成図である。
【図１４】図１，図９の光導波路アレイの一変形例の断面構成図である。
【図１５】図１，図９の光導波路アレイの他の変形例の断面構成図である。
【図１６】図１４，図１５の光導波路アレイの斜視図である。
【図１７】一適用例に係る光デバイスの断面構成図である。
【図１８】図１７の光デバイスの作用について説明するための断面構成図である。
【図１９】他の適用例に係る光コネクタの断面構成図である。
【図２０】図１９の光コネクタの作用について説明するための断面構成図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，２，５…光導波路アレイ、４…支持基板、３…半導体レーザ、１０，４０…光導波路、１１…コア部、１２…クラッド部、１３…前端面、１４…後端面、１００…光デバイス、２００…光コネクタ。
【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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