(57)【要約】【課題】基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続し、接続損失を低減させることができる光学接続構造を提供する。【解決手段】基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続する光学接続構造において、光機能部品からの光の入射位置を、光伝送媒体の光軸から曲げ外側方向にずらす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続する光学接続構造であって、
該光機能部品からの光の入射位置が、該光伝送媒体の光軸から曲げ外側方向にずらされていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記光機能部品からの光の中心が、前記光伝送媒体の光軸から曲げ外側方向に下記式で示されるαの範囲でずらされていることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
ｒ（ｎ１−ｎ０）／ｎ０＋φｆｎ１／２ｎ０≦α≦０．５（φｆ−φＬ）
（ただし、ｒは光伝送媒体の曲げ半径、φｆは光伝送媒体の直径、φＬは光機能部品が出射する光のスポットの直径、ｎ１は空気の屈折率、ｎ０は光伝送媒体の屈折率である。）
【請求項３】
前記光機能部品からの光が、全て前記光伝送媒体の光軸から曲げ外側方向の部分に入射することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板上で光機能部品を接続するのに光伝送媒体を有する光学接続構造が用いられている。光学接続構造には、フェルールに光伝送媒体である光ファイバを装着して基板に沿って光機能部品に突き合わせるといった基板と平行方向に接続するものと、基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光ファイバの屈曲された先端を対向させて接続するといった基板と垂直方向に接続するものとがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、基板と垂直方向に接続する光学接続構造では、光ファイバの端部近傍を概ね９０度曲げて光軸方向を変える構造を有するため、光機能部品から照射された光が屈曲部を曲がりきれず、光ファイバ側面を透過して、接続損失が生じてしまうことがあるといった問題を有していた。
【０００４】
【特許文献１】特願２００７−１９２８５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続し、接続損失を低減させることができる光学接続構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学接続構造は、基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続する光学接続構造であって、該光機能部品からの光の入射位置が、該光伝送媒体の光軸から曲げ外側方向にずらされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光学接続構造によれば、基板に対し垂直方向に光を出射する光機能部品に、光伝送媒体の屈曲された先端を対向させて接続し、接続損失を低減させることができる光学接続構造を提供できる。具体的には、光伝送媒体の屈曲部において、光が光伝送媒体側面から透過することを防ぎ、接続損失を低減させることができる光学接続構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の光学接続構造の一実施形態を示した断面図である。図１に示されているように、光伝送媒体１の直径及び曲げ半径をφｆ及びｒとし、曲げの中心を０とし、光機能部品からの光の中心をｘとし、該ｘと光伝送媒体の屈曲部との交点をｙとし、∠ｘｙ０をθ０とし、光伝送媒体の光軸２から曲げ外側方向へのズレをαとすると、
（ｒ＋α）／（ｒ＋φｆ／２）＝ｃｏｓ（９０°−θ０）
＝ｓｉｎθ０
が成り立つ。
【０００９】
また、光伝送媒体及び空気の屈折率をｎ０及びｎ１とすると、全反射条件は、
ｓｉｎθ０＝ｎ１／ｎ０
となる。
【００１０】
そのため、全反射条件におけるズレαは、
（ｒ＋α）／（ｒ＋φｆ／２）＝ｎ１／ｎ０
ｒ＋α＝（ｒ＋φｆ／２）ｎ１／ｎ０
α＝ｒｎ１／ｎ０−ｒ＋φｆｎ１／２ｎ０
＝ｒ（ｎ１−ｎ０）／ｎ０＋φｆｎ１／２ｎ０
とされる。
【００１１】
ただし、αが大きすぎると、光機能部品からの光が光伝送媒体の端面から外れてしまう。したがって、光機能部品が出射する光のスポットの直径をφＬとすると、好ましいαの範囲は下記式で示される。
ｒ（ｎ１−ｎ０）／ｎ０＋φｆｎ１／２ｎ０≦α≦０．５（φｆ−φＬ）
【００１２】
例えば、光伝送媒体がＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）製の光ファイバである場合、屈折率ｎ０及ｎ１は１．４９及び１であり、全反射条件におけるズレαは、
−０．３２９ｒ＋０．３３６φｆ≦α≦０．５（φｆ−φＬ）
となる。                                 
【００１３】
すなわち、図２及び３に示すように、スポット３の中心であるｘを光伝送媒体１の光軸２から曲げ外側方向にαの範囲でずらすことにより、接続損失を良好に低減することができる。
【００１４】
また、図４に示すように、スポット３の全領域を光伝送媒体１の光軸２より曲げ外側方向の部分Ｐに位置させたり、スポット３の全領域を全反射条件を満たす範囲内に位置させることにより、さらに良好に接続損失を低減することができる。なお、スポット３の全領域を全反射条件を満たす範囲内に位置させるには、スポットの半径を考慮してスポットの中心ｘを光伝送媒体１の光軸２から曲げ外側方向にβの範囲でずらせばよい。
ｒ（ｎ１−ｎ０）／ｎ０＋φｆｎ１／２ｎ０＋０．５φＬ≦β≦０．５（φｆ−φＬ）
【００１５】
本発明における光伝送媒体は、端部近傍が概ね９０度曲げられており、光軸方向が変えられたものであり、この先端を、基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光機能部品に対向させて接続する用途に好適である。この光伝送媒体としては、光ファイバ、光導波路等、光を伝送するものであれば如何なるものでもよい。光ファイバとしては、石英、プラスチック等のいずれの材料からなるものであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。光導波路としては、ポリイミド光導波路、ＰＭＭＡ光導波路、エポキシ光導波路などが利用できる。
【実施例】
【００１６】
＜実施例１＞
曲げ半径ｒを０．１６ｍｍとして概ね９０度曲げて光軸方向を変えた、ＰＭＭＡ製プラスチック光ファイバ（コア屈折率ｎ０：１．４９、ファイバ径φｆ：０．２５ｍｍ、三菱レイヨン社製）を用い、スポットの直径φＬ：０．０８ｍｍとすると、αの範囲は０．０３１〜０．０８５ｍｍとなり、この範囲で様々にずらせて実施例１の光学接続構造を作製した。
【００１７】
＜比較例１＞
上記実施例１の光学接続構造の作製工程において、入射位置を変化させずに、光ファイバの光軸をスポット中心の入射位置とした光学接続構造を比較例１とした。
【００１８】
上記実施例１及び比較例１の光学接続構造において、各入射位置からスポット０．０８ｍｍのＶＣＳＥＬ光を入射させ、接続損失を測定した。その結果、入射位置を変化させなかった比較例１の光学接続構造では、接続損失が３．０ｄＢであった。これに対して、実施例１の光学接続構造では接続損失が低減され、特に、スポット中心の入射位置を光ファイバの光軸から曲げ外側方向にβの範囲：０．０７１〜０．０８５ｍｍずらせた場合に光全てが全反射条件を満たす範囲内となり、接続損失が顕著に低減された。具体的には、０．０８ｍｍずらせた際の接続損失は０．９ｄＢと非常に低減されることが示された。
【００１９】
＜実施例２＞
曲げ半径ｒを０．３５ｍｍとして概ね９０度曲げて光軸方向を変えた、ＰＭＭＡ製プラスチック光ファイバ（コア屈折率ｎ０：１．４９、ファイバ径φｆ：０．５ｍｍ、三菱レイヨン社製）を用い、スポットの直径φＬ：０．１５ｍｍとすると、αの範囲は０．０５３〜０．１７５ｍｍとなり、この範囲で様々にずらせて実施例２の光学接続構造を作製した。
【００２０】
＜比較例２＞
上記実施例２の光学接続構造の作製工程において、入射位置を変化させずに、光ファイバの光軸をスポット中心の入射位置とした光学接続構造を比較例２とした。
【００２１】
上記実施例２及び比較例２の光学接続構造において、各入射位置からスポット０．１５ｍｍのＶＣＳＥＬ光を入射させ、接続損失を測定した。その結果、入射位置を変化させなかった比較例２の光学接続構造では、接続損失が３．５ｄＢであった。これに対して、実施例２の光学接続構造では接続損失が低減され、特に、スポット中心の入射位置を光ファイバの光軸から曲げ外側方向にβの範囲：０．１２８〜０．１７５ｍｍずらせた場合に光全てが全反射条件を満たす範囲内となり、接続損失が顕著に低減された。具体的には、スポット中心の入射位置を０．１５ｍｍずらせた際の接続損失は２．０ｄＢと非常に低減されることが示された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光学接続構造の一実施形態を示した断面図である。
【図２】本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した断面図である。
【図３】本発明の光学接続構造の入射スポットの一態様を示した底面図である。
【図４】本発明の光学接続構造の入射スポットの他の態様を示した底面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…光伝送媒体、２…光軸、３…スポット、ｘ…スポット中心、
φｆ…光伝送媒体の直径、ｒ…曲げ半径、α…ズレ、φＬ…スポット直径。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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