Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7590732B2 - Asymmetric bidirectional optical transmission module - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7590732B2 - Asymmetric bidirectional optical transmission module - Google Patents

Asymmetric bidirectional optical transmission module Download PDF

Info

Publication number
JP7590732B2
JP7590732B2 JP2021005210A JP2021005210A JP7590732B2 JP 7590732 B2 JP7590732 B2 JP 7590732B2 JP 2021005210 A JP2021005210 A JP 2021005210A JP 2021005210 A JP2021005210 A JP 2021005210A JP 7590732 B2 JP7590732 B2 JP 7590732B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light
mirror
core portion
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021005210A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022109739A (en
Inventor
卓朗 漆畑
孝充 相葉
智枝美 山形
直嗣 芹澤
学 各務
正寿 米村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Yazaki Corp
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Institute of Technology NUC, Yazaki Corp filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Priority to JP2021005210A priority Critical patent/JP7590732B2/en
Publication of JP2022109739A publication Critical patent/JP2022109739A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7590732B2 publication Critical patent/JP7590732B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

本発明は、反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、及び、当該光ファイバコネクタが接続される光ファイバを含む、非対称双方向光伝送モジュールに関する。ここで言う反射対物型カプラとは、反射対物レンズと同様に複数の反射鏡の組み合わせで波面変換を行う光学系を有する光カプラである。 The present invention relates to an optical fiber connector including a reflective objective coupler, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber to which the optical fiber connector is connected. The reflective objective coupler referred to here is an optical coupler having an optical system that performs wavefront transformation using a combination of multiple reflecting mirrors, similar to a reflective objective lens.

光ファイバにおいて、光ファイバ内で光が伝搬する光路を光ファイバの導波モードとして分類できることが知られている。例えば、光ファイバのコア領域およびクラッド領域の物理的寸法、屈折率、波長、入射角度等のパラメータにより、1本の光ファイバ内に1つ以上の導波モードが出現する。複数の導波モードを有することが可能なマルチモード光ファイバにおいては、複数の導波モードのそれぞれの導波モードに信号をのせて伝送する方式をモード分割多重通信方式と称し、従来から、当該モード分割多重通信方式の技術開発が進められている。 It is known that the optical paths along which light propagates within an optical fiber can be classified as the optical fiber's guided modes. For example, one or more guided modes appear within a single optical fiber depending on parameters such as the physical dimensions of the core and cladding regions of the optical fiber, the refractive index, wavelength, and angle of incidence. In multimode optical fibers that can have multiple guided modes, a method of transmitting a signal in each of the multiple guided modes is called a mode division multiplexing communication method, and technological development of this mode division multiplexing communication method has been underway for some time.

例えば、特許文献1の光通信システムでは、1本のマルチモード光ファイバによって、上り光信号と下り光信号を伝搬角が大きく異なる低次モード群と高次モード群とに分割して搬送する、モード分割多重通信を実現している。 For example, the optical communication system of Patent Document 1 realizes mode division multiplexing communication by dividing upstream and downstream optical signals into a low-order mode group and a high-order mode group, which have significantly different propagation angles, and transmitting them using a single multimode optical fiber.

具体的には、低次モード群光源からの低次モード群を形成する光信号はモード合分波器の開口からマルチモード光ファイバの中心軸に沿うように放射され、マルチモード光ファイバを伝搬し、低次モード群検出器に入射する。 Specifically, the optical signal forming the low-order mode group from the low-order mode group light source is emitted from the aperture of the mode multiplexer/demultiplexer along the central axis of the multimode optical fiber, propagates through the multimode optical fiber, and enters the low-order mode group detector.

また、高次モード群光源からの高次モード群を形成する光信号は、二つのミラーで反射されて収束光となり、マルチモード光ファイバの端面付近で収束し、低次モード群光源からの光信号よりも中心軸に対して角度を有するようにマルチモード光ファイバに入射する。入射された高次モード群を形成する光信号は、マルチモード光ファイバの他端から、モード合分波器を介して、二つのミラーで反射されて、高次モード群検出器に入射する。 The optical signal that forms the higher-order mode group from the higher-order mode group light source is reflected by two mirrors to become convergent light, which converges near the end face of the multimode optical fiber and enters the multimode optical fiber at a greater angle to the central axis than the optical signal from the lower-order mode group light source. The optical signal that forms the entered higher-order mode group is reflected by two mirrors from the other end of the multimode optical fiber via the mode multiplexer/demultiplexer and enters the higher-order mode group detector.

特開2019-169780号公報JP 2019-169780 A

しかしながら、従来技術では、マルチモード光ファイバの屈折率分布の種類によって、上下光信号間に干渉が発生する場合、または、高速信号を伝送できない場合がある。また、従来技術の2つのミラーを用いた反射対物レンズでは、光ファイバへの結合効率が低くなってしまう場合がある。 However, in conventional technology, depending on the type of refractive index distribution in the multimode optical fiber, interference may occur between the upstream and downstream optical signals, or high-speed signals may not be transmitted. In addition, the reflective objective lens using two mirrors in conventional technology may result in low coupling efficiency to the optical fiber.

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、複数の異なるコア部を適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバ、並びに、当該光ファイバへの結合効率を向上可能な非対称双方向光伝送モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the problems inherent in the conventional technology. The object of the present invention is to provide an optical fiber capable of high-speed communication in which multiple different core parts are appropriately arranged and interference between uplink and downlink optical signals is appropriately reduced, as well as an asymmetric bidirectional optical transmission module capable of improving the coupling efficiency to the optical fiber.

本発明の態様に係わる反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、前記光ファイバコネクタには、第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子であって、前記第1の発光素子から放射された第1の光は前記反射対物型カプラを介して前記光ファイバの端面に入射される前記第1の発光素子と、前記第1の開口数よりも小さい第2の開口数、および、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子から放射され、前記光ファイバを伝搬し、前記端面から放射される第2の光を受光する第2の受光素子がさらに含まれ、前記第2の光は前記光ファイバの第1コア部を伝搬し、前記第1の光は前記光ファイバの前記第1コア部を含む第2コア部を伝搬することが好ましい。 An optical fiber connector including a reflective objective coupler according to an aspect of the present invention, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber, wherein the optical fiber connector further includes a first light-emitting element having a first numerical aperture and a first wavelength, and a first light emitted from the first light-emitting element is incident on the end face of the optical fiber via the reflective objective coupler, and a second light-receiving element that receives a second light emitted from a second light-emitting element having a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength, propagates through the optical fiber, and is preferably configured such that the second light propagates through a first core portion of the optical fiber, and the first light propagates through a second core portion including the first core portion of the optical fiber.

本発明の他の態様に係わる反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、前記光ファイバコネクタには、第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子から放射され、前記光ファイバを伝搬し、前記光ファイバの端面から放射される第1の光を、前記反射対物型カプラを介して受光する第1の受光素子と、前記第1の開口数よりも小さい第2の開口数、および、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子であって、前記第2の発光素子から放射される第2の光が前記端面に入射される前記第2の発光素子がさらに含まれ、前記第2の光は前記光ファイバの第1コア部を伝搬し、前記第1の光は前記光ファイバの前記第1コア部を含む第2コア部を伝搬することが好ましい。 An optical fiber connector including a reflective objective coupler according to another aspect of the present invention, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber, wherein the optical fiber connector further includes a first light receiving element that receives, via the reflective objective coupler, a first light emitting element that is radiated from a first light emitting element having a first numerical aperture and a first wavelength, propagates through the optical fiber, and is radiated from an end face of the optical fiber, and a second light emitting element that has a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength, and into whose end face the second light radiated from the second light emitting element is incident, and it is preferable that the second light propagates through a first core portion of the optical fiber, and the first light propagates through a second core portion including the first core portion of the optical fiber.

本発明のその他の態様に係わる反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、前記光ファイバの一端に非対称双方向光伝送モジュールに含まれる光ファイバコネクタが接続され、前記光ファイバの他端に非対称双方向光伝送モジュールに含まれる光ファイバコネクタが接続されることが好ましい。 Another aspect of the present invention is an optical fiber connector including a reflective objective coupler, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber, in which an optical fiber connector included in the asymmetric bidirectional optical transmission module is connected to one end of the optical fiber, and an optical fiber connector included in the asymmetric bidirectional optical transmission module is connected to the other end of the optical fiber.

本発明によれば、複数の異なるコア部を適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバ、及び、当該光ファイバへの結合効率を向上可能な光ファイバコネクタを含む非対称双方向光伝送モジュールを提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide an optical fiber capable of high-speed communication in which multiple different core parts are appropriately arranged and interference between uplink and downlink optical signals is appropriately reduced, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber connector that can improve the coupling efficiency to the optical fiber.

本実施形態に係わる非対称双方向光伝送モジュールを含む通信システムの実装の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of implementation of a communication system including an asymmetric bidirectional optical transmission module according to the present embodiment. (A)本実施形態に係わる図1の光ファイバの断面を拡大した模式図である。(B)本実施形態に係わる図1の光ファイバの断面を拡大したその他の模式図である。(C)本実施形態に係わる図1の光ファイバの長手方向の断面を拡大した模式図である。1A is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the optical fiber of FIG. 1 according to the present embodiment, (B) another schematic diagram showing an enlarged cross section of the optical fiber of FIG. 1 according to the present embodiment, and (C) a schematic diagram showing an enlarged longitudinal cross section of the optical fiber of FIG. 1 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる図1の光ファイバコネクタの構成の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the optical fiber connector of FIG. 1 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる非対称双方向光伝送モジュールの一例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of an asymmetric bidirectional optical transmission module according to an embodiment of the present invention; 本実施形態に係わる光学素子の相対位置の規定方法を示す図である。5A to 5C are diagrams illustrating a method for defining the relative positions of optical elements according to the present embodiment. 本実施形態に係わる第2のミラーの開口数の規定方法を示す図である。6A and 6B are diagrams illustrating a method for defining the numerical aperture of the second mirror according to the present embodiment. 本実施形態に係わる光学素子を設計する場合の初期モデルの一例を説明する模式図である。1A and 1B are schematic diagrams illustrating an example of an initial model when designing an optical element according to the present embodiment. 本実施形態に係わる図7の模式図において光路を図示した模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating optical paths in the schematic diagram of FIG. 7 according to the present embodiment. 本実施形態に係わる図7の模式図から光学素子を最適設計した場合の光路を図示した模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an optical path when the optical element is optimally designed based on the schematic diagram of FIG. 7 according to this embodiment. 本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、モジュール全長をパラメータとして演算した結果を示す図である。11 is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, using the overall module length as a parameter. FIG. 本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、第2コア部の直径をパラメータとして演算した結果を示す図である。11 is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, using the diameter of the second core portion as a parameter. FIG. 本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、第2コア部の開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。11 is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, using the numerical aperture of the second core portion as a parameter. FIG. 本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、第2のミラーの開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。13 is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, using the numerical aperture of the second mirror as a parameter. FIG. (A)本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、モジュール全長を30mmに固定し、第2のミラーの開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。(B)本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、モジュール全長を50mmに固定し、第2のミラーの開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。(C)本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、モジュール全長を70mmに固定し、第2のミラーの開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。(A) is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to this embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, with the total module length fixed at 30 mm and the numerical aperture of the second mirror as a parameter; (B) is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to this embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, with the total module length fixed at 50 mm and the numerical aperture of the second mirror as a parameter; (C) is a diagram showing the results of calculations of the relationship between the relative position of the optical element according to this embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, with the total module length fixed at 70 mm and the numerical aperture of the second mirror as a parameter; (A)本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、第2のミラーの開口数を0.8に固定し、第2コア部の開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。(B)本実施形態に係わる光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を、第2のミラーの開口数を0.9に固定し、第2コア部の開口数をパラメータとして演算した結果を示す図である。1A is a diagram showing the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, the numerical aperture of the second mirror is fixed to 0.8, and the numerical aperture of the second core portion is used as a parameter, and (B) is a diagram showing the relationship between the relative position of the optical element according to the present embodiment and the optical coupling efficiency with the optical fiber, the numerical aperture of the second mirror is fixed to 0.9, and the numerical aperture of the second core portion is used as a parameter. 本実施形態に係わる図13の図に、第2のミラーの開口数0.4および0.5の場合の光学素子の相対位置と光ファイバとの光の結合効率との関係を追加した図である。The relationship between the relative position of the optical element and the optical coupling efficiency with the optical fiber when the numerical aperture of the second mirror is 0.4 and 0.5 is added to the diagram of FIG. 13 relating to this embodiment. 本実施形態に係わる図16から、第2のミラーの開口数と光ファイバとの光の結合効率との関係を抽出した図である。This is a diagram illustrating the relationship between the numerical aperture of the second mirror and the optical coupling efficiency with the optical fiber, extracted from FIG. 16 according to this embodiment.

以下、本実施形態に係わる光ファイバ、光ファイバコネクタ、並びに、光ファイバおよび光ファイバコネクタを含む非対称双方向光伝送モジュールの一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示に限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。さらに、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。 The following describes in detail an example of an optical fiber, an optical fiber connector, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber and an optical fiber connector according to the present embodiment, with reference to the drawings. Note that the embodiments described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, component installation positions and connection forms, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the present disclosure. Furthermore, among the components in the following embodiments, components that are not described in an independent claim that indicates a superordinate concept are described as optional components. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios.

(1)光ファイバおよび光ファイバコネクタを含む非対称双方向光伝送モジュール、並びに、当該非対称双方向光伝送モジュールを含む通信システムの構成の概要
図1は、本実施形態に係わる光ファイバ100、光ファイバコネクタ200a、および、光ファイバコネクタ200bを含む非対称双方向光伝送モジュール300並びに通信システム400の構成関係の概要を模式的に示した図である。
(1) Overview of the configuration of an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber and an optical fiber connector, and a communication system including the asymmetric bidirectional optical transmission module. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of the configuration relationship of an asymmetric bidirectional optical transmission module 300 including an optical fiber 100, an optical fiber connector 200a, and an optical fiber connector 200b according to the present embodiment, and a communication system 400.

図示しないCPU(Central Processing Unit)を含む制御ユニット10から、図示しない電気信号としての撮像開始信号が光ファイバコネクタ200aに伝送される。光ファイバコネクタ200aに入力された撮像開始信号は、第1の発光素子240aによって電気信号から光信号b1に変換され、光学モジュール220aを介して光ファイバ100の中で伝送される。光ファイバ100の中で伝送された光信号b1は光ファイバコネクタ200bの光学モジュール220bを介して第1の受光素子240bに入力され、図示しない電気信号としての撮像開始信号に変換される。電気信号に変換された撮像開始信号はCCDカメラ等の撮像装置20に入力され、撮像装置20は周囲の撮像を開始する。撮像装置20によって撮像された画像情報は、画像信号として、光ファイバコネクタ200bの第2の発光素子230bに入力される。第2の発光素子230bに入力された電気信号である画像信号は、光信号b2に変換され、光学モジュール210bを介して光ファイバ100の中で伝送される。光ファイバ100の中で伝送された光信号b2は、光ファイバコネクタ200aの光学モジュール210aを介して第2の受光素子230aに入力され、図示しない電気信号としての画像信号に変換される。電気信号である画像信号は、制御ユニット10に入力され、画像処理が実行される。なお、撮像開始信号を含む制御信号と画像信号を含むデータ信号の光ファイバ100における伝送速度は異なるものとする。データ信号の伝送速度は、制御信号の伝送速度よりも速いことが一般的である。また、光ファイバ100、第1の発光素子240a、第1の受光素子240b、第2の発光素子230b、第2の受光素子230aは伝送速度に対応して動作可能な周波数帯域を有する。 An imaging start signal as an electrical signal (not shown) is transmitted to the optical fiber connector 200a from a control unit 10 including a CPU (Central Processing Unit) (not shown). The imaging start signal input to the optical fiber connector 200a is converted from an electrical signal to an optical signal b1 by the first light-emitting element 240a and transmitted in the optical fiber 100 via the optical module 220a. The optical signal b1 transmitted in the optical fiber 100 is input to the first light-receiving element 240b via the optical module 220b of the optical fiber connector 200b and converted into an imaging start signal as an electrical signal (not shown). The imaging start signal converted into an electrical signal is input to an imaging device 20 such as a CCD camera, and the imaging device 20 starts imaging the surroundings. Image information captured by the imaging device 20 is input as an image signal to the second light-emitting element 230b of the optical fiber connector 200b. The image signal, which is an electrical signal input to the second light-emitting element 230b, is converted into an optical signal b2 and transmitted in the optical fiber 100 via the optical module 210b. The optical signal b2 transmitted through the optical fiber 100 is input to the second light receiving element 230a via the optical module 210a of the optical fiber connector 200a and converted into an image signal as an electrical signal (not shown). The image signal, which is an electrical signal, is input to the control unit 10, where image processing is performed. Note that the transmission speeds of the control signal, including the imaging start signal, and the data signal, including the image signal, in the optical fiber 100 are different. The transmission speed of the data signal is generally faster than the transmission speed of the control signal. In addition, the optical fiber 100, the first light emitting element 240a, the first light receiving element 240b, the second light emitting element 230b, and the second light receiving element 230a have frequency bands in which they can operate in accordance with the transmission speed.

なお、上記の概要説明において、光ファイバコネクタ200aに接続される電気信号を処理する装置として、制御ユニット10について説明したが、光ファイバコネクタ200aに接続される装置は、制御ユニット10に限定されるわけではない。外部と情報を送受信する任意の電子装置を光ファイバコネクタ200aに接続することが可能である。同様に、上記の概要説明において、光ファイバコネクタ200bに接続される電気信号によって動作する装置として、撮像装置20について説明したが、光ファイバコネクタ200bに接続される装置は、撮像装置20に限定されるわけではない。外部と情報を送受信する任意の電子装置を光ファイバコネクタ200bに接続することが可能である。 In the above overview, the control unit 10 was described as a device that processes electrical signals connected to the optical fiber connector 200a, but the device that is connected to the optical fiber connector 200a is not limited to the control unit 10. Any electronic device that transmits and receives information to the outside can be connected to the optical fiber connector 200a. Similarly, in the above overview, the imaging device 20 was described as a device that operates by electrical signals connected to the optical fiber connector 200b, but the device that is connected to the optical fiber connector 200b is not limited to the imaging device 20. Any electronic device that transmits and receives information to the outside can be connected to the optical fiber connector 200b.

(2)光ファイバ、光ファイバコネクタおよび非対称双方向光伝送モジュールの個別概要
図2~図4を参照して本実施形態に係わる光ファイバ、光ファイバコネクタおよび非対称双方向光伝送モジュールの個別概要についてさらに説明する。
(2) Individual Outlines of the Optical Fiber, the Optical Fiber Connector, and the Asymmetric Bidirectional Optical Transmission Module The individual outlines of the optical fiber, the optical fiber connector, and the asymmetric bidirectional optical transmission module according to this embodiment will be further described with reference to FIGS.

(2.1)光ファイバの概要
図2は、本実施形態に係わる光ファイバ100のイメージを示す断面図である。光ファイバ100の断面は図2(A)に示すように、同心円状に第1コアと第1クラッド、その外側に第2コアと第2クラッドよりなる4重(4層)構造であることが基本構造である。しかし、図2(B)に示すように、第1クラッドと第2コアを同一層で兼ねることが可能であるため少なくとも3重(3層)構造とすることも可能である。すなわち、光ファイバ100の断面の同心円の内側にGI(Graded Index Fiber)構造の第1コア部(第1コア)101が配置される。第1コア部101の外側にSI(Step-Index Fiber)構造の第2コア部(第2コア)102が配置される。第1コア部101と第2コア部102によって上り光信号と下り光信号を光ファイバ100内で空間分離可能とし、高速通信可能な光ファイバとする。なお、図2(B)の3層構造の場合は第1コアの屈折率は第2コアの屈折率より小さく設定され、図2(A)の4層構造の場合は第1コアの屈折率は第2コアの屈折率によって規定されない。
(2.1) Overview of Optical Fiber FIG. 2 is a cross-sectional view showing an image of an optical fiber 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 2A, the cross section of the optical fiber 100 has a quadruple (four-layer) structure consisting of a first core and a first clad concentrically arranged, and a second core and a second clad on the outside of the first core and a first clad. However, as shown in FIG. 2B, the first clad and the second core can be combined in the same layer, so that it can have at least a triple (three-layer) structure. That is, a first core portion (first core) 101 having a GI (Graded Index Fiber) structure is arranged inside the concentric circle of the cross section of the optical fiber 100. A second core portion (second core) 102 having a SI (Step-Index Fiber) structure is arranged outside the first core portion 101. The first core portion 101 and the second core portion 102 make it possible to spatially separate an upstream optical signal and a downstream optical signal within the optical fiber 100, making it an optical fiber capable of high-speed communication. In the case of the three-layer structure of FIG. 2(B), the refractive index of the first core is set to be smaller than the refractive index of the second core, and in the case of the four-layer structure of FIG. 2(A), the refractive index of the first core is not determined by the refractive index of the second core.

(2.2)光ファイバコネクタの概要
図3は、本実施形態に係わる光ファイバコネクタ200aのイメージを示す模式図である。光ファイバコネクタ200aの内部には、光学モジュール220aとしての反射対物型カプラが配置される。反射対物型カプラは、第1のミラー221aと第2のミラー222aを含む。第1のミラー221aは適切に設計される曲面を有し、第2のミラーは円錐型である。第1のミラー221aの反射表面はn(nは3以上の自然数)次多項式によって示されることが可能である。光源から放射された光信号は円錐型の第2のミラー222aで反射され、第2のミラー222aで反射された光信号は適切に設計された非球面の第1のミラー221aで反射され、光ファイバ100の端面と結合し、光ファイバ100の第2コア部102を伝搬する。この場合に、第2のミラーを円錐型とすることによって、光源からの放射光の中の輝度が高い低放出角度成分を光ファイバ100と結合させることが可能になるために、光源と光ファイバ100との結合効率を向上させることが可能になる。なお、図3では、光源として第1の発光素子240aを示している。また、反射対物型カプラは送信側と受信側とで同一の構造で実現することが可能である。反射対物型カプラを受信側で使用した場合には、光源の代わりにPD(Photo Diode)等の光受光素子を配置することが可能である。また、送信側の反射対物型カプラと光ファイバ100との結合効率と、受信側の反射対物型カプラと光ファイバ100との結合効率を略同一とすることが可能である。
(2.2) Overview of the Optical Fiber Connector FIG. 3 is a schematic diagram showing an image of the optical fiber connector 200a according to the present embodiment. Inside the optical fiber connector 200a, a reflective objective coupler is disposed as an optical module 220a. The reflective objective coupler includes a first mirror 221a and a second mirror 222a. The first mirror 221a has a curved surface that is appropriately designed, and the second mirror is conical. The reflective surface of the first mirror 221a can be represented by an n-th degree polynomial (n is a natural number equal to or greater than 3). An optical signal emitted from a light source is reflected by the conical second mirror 222a, and the optical signal reflected by the second mirror 222a is reflected by the appropriately designed aspherical first mirror 221a, coupled to the end face of the optical fiber 100, and propagates through the second core portion 102 of the optical fiber 100. In this case, by making the second mirror conical, it becomes possible to couple a low emission angle component with high brightness in the light emitted from the light source with the optical fiber 100, so that it becomes possible to improve the coupling efficiency between the light source and the optical fiber 100. Note that in FIG. 3, the first light emitting element 240a is shown as the light source. Also, the reflective objective coupler can be realized with the same structure on the transmitting side and the receiving side. When the reflective objective coupler is used on the receiving side, it is possible to arrange a light receiving element such as a PD (Photo Diode) instead of the light source. Also, it is possible to make the coupling efficiency between the reflective objective coupler on the transmitting side and the optical fiber 100 approximately the same as the coupling efficiency between the reflective objective coupler on the receiving side and the optical fiber 100.

(2.3)非対称双方向光伝送モジュールの概要
図4は、本実施形態に係わる非対称双方向光伝送モジュール300のイメージを示す模式図である。光ファイバ100の両端に、反射対物型カプラを内蔵する光ファイバコネクタ200aおよび光ファイバコネクタ200bを接続する。なお、本明細書では、光ファイバコネクタ200aおよび光ファイバコネクタ200bを総称して光ファイバコネクタ200と称する場合がある。
(2.3) Overview of the asymmetric bidirectional optical transmission module Fig. 4 is a schematic diagram showing an image of an asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to this embodiment. An optical fiber connector 200a and an optical fiber connector 200b incorporating a reflective objective coupler are connected to both ends of an optical fiber 100. In this specification, the optical fiber connector 200a and the optical fiber connector 200b may be collectively referred to as the optical fiber connector 200.

最初に光ファイバ100の第1コア部101によって伝送される光信号の送受信の流れを説明する。図4では、光ファイバコネクタ200bから光ファイバコネクタ200aに向けて光信号が伝送される場合を説明する。ただし、第1コア部101には光信号の方向性はないので、光ファイバコネクタ200を適切に選択すれば、光信号は第1コア部101を反対方向に伝送させることも可能である。 First, the flow of transmission and reception of optical signals transmitted by the first core portion 101 of the optical fiber 100 will be described. In FIG. 4, a case where an optical signal is transmitted from the optical fiber connector 200b to the optical fiber connector 200a will be described. However, since the first core portion 101 does not have a directionality of optical signals, if the optical fiber connector 200 is appropriately selected, it is also possible to transmit the optical signal in the opposite direction through the first core portion 101.

光ファイバコネクタ200bに内蔵される第2の発光素子230bから放射された光信号はコリメータレンズ211bによって平行光に変換され、変換された平行光は集光レンズ212bによって、光ファイバ100の第1コア部101に入射される。図1に示した光学モジュール210bは、コリメータレンズ211bおよび集光レンズ212bを含むが、光学モジュール210bの構成はこれに限定されるわけではない。例えば、光学モジュール210bが単一のレンズで構成され、当該単一のレンズがコリメータレンズ211bおよび集光レンズ212bの機能を含むようにすることも可能である。 The optical signal emitted from the second light emitting element 230b built into the optical fiber connector 200b is converted into parallel light by the collimator lens 211b, and the converted parallel light is incident on the first core portion 101 of the optical fiber 100 by the condenser lens 212b. The optical module 210b shown in FIG. 1 includes the collimator lens 211b and the condenser lens 212b, but the configuration of the optical module 210b is not limited to this. For example, it is also possible for the optical module 210b to be composed of a single lens, and for the single lens to include the functions of the collimator lens 211b and the condenser lens 212b.

光ファイバコネクタ200aでは、第1コア部101から放射される光信号はコリメータレンズ212aによって平行光に変換され、変換された平行光は集光レンズ211aによって集光されて第2の受光素子230aに入射される。図1に示した光学モジュール210aは、コリメータレンズ212aおよび集光レンズ211aを含むが、光学モジュール210aの構成もこれに限定されるわけではない。例えば、光学モジュール210aが単一のレンズで構成され、当該単一のレンズがコリメータレンズ212aおよび集光レンズ211aの機能を含むようにすることも可能である。 In the optical fiber connector 200a, the optical signal emitted from the first core portion 101 is converted into parallel light by the collimator lens 212a, and the converted parallel light is collected by the collecting lens 211a and is incident on the second light receiving element 230a. The optical module 210a shown in FIG. 1 includes the collimator lens 212a and the collecting lens 211a, but the configuration of the optical module 210a is not limited to this. For example, it is also possible for the optical module 210a to be composed of a single lens, and for the single lens to include the functions of the collimator lens 212a and the collecting lens 211a.

以上の場合に、コリメータレンズ211bと集光レンズ211aは光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。また、コリメータレンズ212aと集光レンズ212bも光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。さらに、第2の受光素子230aと第2の発光素子230bも光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。
この他、図4では同軸上に光伝送モジュールと光ファイバが並んでいるが、それぞれの接続面や光伝送モジュール内にミラーなどにより光軸を折り曲げることも可能である。
In the above cases, it is preferable that the collimator lens 211b and the condenser lens 211a are disposed at the same relative position in the optical fiber connector 200. It is also preferable that the collimator lens 212a and the condenser lens 212b are disposed at the same relative position in the optical fiber connector 200. It is also preferable that the second light receiving element 230a and the second light emitting element 230b are disposed at the same relative position in the optical fiber connector 200.
In addition, although the optical transmission module and the optical fiber are arranged coaxially in FIG. 4, it is also possible to bend the optical axis by using a mirror or the like on each connection surface or within the optical transmission module.

次に、光ファイバ100の第2コア部102によって伝送される光信号の送受信の流れを説明する。図4では、光ファイバコネクタ200aから光ファイバコネクタ200bに向けて光信号が伝送される場合を説明する。ただし、第2コア部102には光信号の方向性はないので、光ファイバコネクタ200を適切に選択すれば、光信号は第2コア部102を反対方向に伝送させることも可能である。 Next, the flow of transmission and reception of optical signals transmitted by the second core portion 102 of the optical fiber 100 will be described. In FIG. 4, a case where an optical signal is transmitted from the optical fiber connector 200a to the optical fiber connector 200b will be described. However, since the second core portion 102 does not have a directionality of the optical signal, if the optical fiber connector 200 is appropriately selected, it is also possible to transmit the optical signal in the opposite direction through the second core portion 102.

第1の発光素子240aから放射された光信号は、上述したように、円錐型の第2のミラー222aで反射される。第2のミラー222aで反射された光信号は適切に設計された曲面を有する第1のミラー221aで反射され、光ファイバ100の端面と結合し、光ファイバ100の第2コア部102を伝搬する。図1に示した光学モジュール220aは、第1のミラー221aおよび第2のミラー222aを含むが、光学モジュール220aおよび第1の発光素子240aを含む構成の詳細は後述する。さらに、第2コア部102を伝搬した光信号は、光ファイバ100の他の端面から放射され、第1のミラー221bで第2のミラー222b方向に反射され、第2のミラー222bにおいて反射された光信号が第1の受光素子240bに入射される。図1に示した光学モジュール220bは、第1のミラー221bおよび第2のミラー222bを含むが、光学モジュール220bを含む構成の詳細は後述する。 The optical signal emitted from the first light-emitting element 240a is reflected by the cone-shaped second mirror 222a as described above. The optical signal reflected by the second mirror 222a is reflected by the first mirror 221a having an appropriately designed curved surface, coupled to the end face of the optical fiber 100, and propagates through the second core portion 102 of the optical fiber 100. The optical module 220a shown in FIG. 1 includes the first mirror 221a and the second mirror 222a, but the details of the configuration including the optical module 220a and the first light-emitting element 240a will be described later. Furthermore, the optical signal propagated through the second core portion 102 is emitted from the other end face of the optical fiber 100, reflected by the first mirror 221b in the direction of the second mirror 222b, and the optical signal reflected by the second mirror 222b is incident on the first light-receiving element 240b. The optical module 220b shown in FIG. 1 includes a first mirror 221b and a second mirror 222b, but details of the configuration including the optical module 220b will be described later.

以上の場合に、第1のミラー221aと第1のミラー221bは光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。また、第2のミラー222aと第2のミラー222bも光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。さらに、第1の発光素子240aと第1の受光素子240bも光ファイバコネクタ200の中で相対的に同一位置に配置されることが好ましい。なお、本実施形態では、第1のミラー221aと第1のミラー221bを総称して第1のミラー221と記載する場合がある。また、第2のミラー222aと第2のミラー222bを総称して第2のミラー222と記載する場合がある。 In the above cases, it is preferable that the first mirror 221a and the first mirror 221b are arranged at the same relative position in the optical fiber connector 200. It is also preferable that the second mirror 222a and the second mirror 222b are arranged at the same relative position in the optical fiber connector 200. It is also preferable that the first light-emitting element 240a and the first light-receiving element 240b are arranged at the same relative position in the optical fiber connector 200. In this embodiment, the first mirror 221a and the first mirror 221b may be collectively referred to as the first mirror 221. In addition, the second mirror 222a and the second mirror 222b may be collectively referred to as the second mirror 222.

また、光ファイバコネクタ200aにおいて、第1の発光素子240aの位置に第1の受光素子240bを配置した場合には、第2の受光素子230aの位置に第2の発光素子230bを配置することが可能である。また、光ファイバコネクタ200bにおいて、第2の発光素子230bの位置に第2の受光素子230aを配置し、第1の受光素子240bの位置に第1の発光素子240aを配置することが可能である。 In addition, in the optical fiber connector 200a, when the first light receiving element 240b is placed at the position of the first light emitting element 240a, it is possible to place the second light emitting element 230b at the position of the second light receiving element 230a. In the optical fiber connector 200b, it is possible to place the second light receiving element 230a at the position of the second light emitting element 230b, and place the first light emitting element 240a at the position of the first light receiving element 240b.

(3)光ファイバ、光ファイバコネクタおよび非対称双方向光伝送モジュールの詳細
図2を参照して光ファイバ100の詳細を説明する。また、図3、図5及び図6を参照して光ファイバコネクタ200の詳細を説明する。さらに、図4を参照して非対称双方向光伝送モジュール300の詳細を説明する。
(3) Details of the Optical Fiber, the Optical Fiber Connector, and the Asymmetric Bidirectional Optical Transmission Module The optical fiber 100 will be described in detail with reference to Fig. 2. The optical fiber connector 200 will be described in detail with reference to Figs. 3, 5, and 6. Furthermore, the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 will be described in detail with reference to Fig. 4.

(3-1)光ファイバの詳細
図1の光ファイバ100の断面拡大図である図2(C)についてより詳細に説明する。図2(C)に示すように、光ファイバ100の断面の同心円の内側にGI構造の第1コア部101が配置される。また、第1コア部101の外側にSI構造の第2コア部102が配置される。光ファイバ100の直径は500~1000μmであることが好ましいが、この値に限定されるわけではなく、光ファイバ100の直径は500μmよりも細く、または、1000μmよりも太い構造であってもよい。第1コア部101に入射された光信号b2は、GI構造の第1コア部101の内部の中心軸C1の周りに第1コア部101の側面の間を蛇行して伝送される。第1コア部101の図示しない外周部にはクラッド層が形成され、光信号b2は第1コア部101の内部に留まる。第2コア部102に入射された光信号b1は、SI構造の第2コア部102の内部の中心軸C1の周りに第2コア部102の側面の間を蛇行して伝送される。第2コア部102の図示しない外周部にはクラッド層が形成され、光信号b1は第2コア部102の内部に留まる。このように、上り光信号/下り光信号を光ファイバ100内で空間分離することが可能となる。また、光ファイバ100のコア部およびクラッド部の材質はガラス、プラスチック等の透明度が高く、光伝搬損失が低い部材で構成されることが好ましいが、ガラスおよびプラスチックに限定されるわけではない。透明度が高く、光伝搬損失が低く、屈折率の制御が可能な任意の材料を光ファイバ100のコア部およびクラッド部に採用することも可能である。また、第1コア部101と第2コア部102を異なる材料で構成することも可能である。また第1コア部内の伝搬光に対する開口数は

Figure 0007590732000001
となり、第2コア部内の伝搬光に対する開口数は
Figure 0007590732000002
となる。 (3-1) Details of the Optical Fiber FIG. 2C, which is an enlarged cross-sectional view of the optical fiber 100 in FIG. 1, will be described in more detail. As shown in FIG. 2C, the first core portion 101 of the GI structure is disposed inside the concentric circle of the cross-section of the optical fiber 100. Also, the second core portion 102 of the SI structure is disposed outside the first core portion 101. The diameter of the optical fiber 100 is preferably 500 to 1000 μm, but is not limited to this value, and the diameter of the optical fiber 100 may be thinner than 500 μm or thicker than 1000 μm. The optical signal b2 input to the first core portion 101 is transmitted by meandering between the side surfaces of the first core portion 101 around the central axis C1 inside the first core portion 101 of the GI structure. A cladding layer is formed on the outer periphery of the first core portion 101 (not shown), and the optical signal b2 remains inside the first core portion 101. The optical signal b1 incident on the second core portion 102 is transmitted by meandering between the side surfaces of the second core portion 102 around the central axis C1 inside the second core portion 102 of the SI structure. A clad layer is formed on the outer periphery (not shown) of the second core portion 102, and the optical signal b1 remains inside the second core portion 102. In this way, the upstream optical signal/downstream optical signal can be spatially separated within the optical fiber 100. In addition, the material of the core portion and the clad portion of the optical fiber 100 is preferably made of a material having high transparency and low optical propagation loss such as glass or plastic, but is not limited to glass and plastic. It is also possible to adopt any material having high transparency, low optical propagation loss, and controllable refractive index for the core portion and the clad portion of the optical fiber 100. In addition, it is also possible to configure the first core portion 101 and the second core portion 102 with different materials. In addition, the numerical aperture for the propagating light in the first core portion is
Figure 0007590732000001
The numerical aperture for the light propagating in the second core portion is
Figure 0007590732000002
It becomes.

使用する光源は半導体発光素子を使用することにより、システム全体を小型化することが可能になる。例えば、光信号b2には数Gbps以上の高速信号を伝送可能な半導体発光素子を使用することが可能である。一例として、高周波数で動作可能な半導体発光素子にはVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)である垂直共振器面発光レーザを第2の発光素子230bとして使用可能である。また、例えば、光信号b1にはVCSELよりも低速の数Mbps程度の中速信号を伝送可能な半導体発光素子を使用することが可能である。一例として、中速信号を伝送可能な半導体発光素子にはLED(light emitting diode)を第1の発光素子240aとして使用可能である。これらの光源を使用することによって、上り光信号/下り光信号の光信号干渉を防ぎ、それぞれの伝搬帯域に対応したコア特性を有するコアを光信号が伝搬することによって、帯域制限による信号減衰を防ぐことが可能な場合がある。なお、第1コア部101に第2コア部102で伝送される光信号b1が進入する場合があるが、一般的な設定となる

Figure 0007590732000003
の場合においては侵入した光信号b1のほとんどはそのまま第2コア部102に突き抜けることになる。 By using a semiconductor light emitting element as the light source, it is possible to miniaturize the entire system. For example, a semiconductor light emitting element capable of transmitting a high-speed signal of several Gbps or more can be used for the optical signal b2. As an example, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) that is a semiconductor light emitting element capable of operating at a high frequency can be used as the second light emitting element 230b. Also, for example, a semiconductor light emitting element capable of transmitting a medium-speed signal of about several Mbps, which is slower than the VCSEL, can be used for the optical signal b1. As an example, an LED (light emitting diode) can be used as the first light emitting element 240a for the semiconductor light emitting element capable of transmitting a medium-speed signal. By using these light sources, it may be possible to prevent optical signal interference between the upstream optical signal and the downstream optical signal, and to prevent signal attenuation due to band limitation by propagating the optical signal through a core having core characteristics corresponding to each propagation band. Note that the optical signal b1 transmitted by the second core portion 102 may enter the first core portion 101, but in a general setting,
Figure 0007590732000003
In the case of (a), most of the intruding optical signal b1 passes through to the second core portion 102 as it is.

(3-2)光ファイバコネクタの詳細
図3に示したように、反射対物型カプラは、非球面の第1のミラー221aと円錐型の第2のミラー222aを含む。非球面の第1のミラー221aと第1の発光素子240aの空間距離は、反射対物型カプラ全長の10~30%とすることが好ましい。また、第2のミラー222の光源に対する開口数(NA)は0.8以上となるように、光信号b1の光源を光ファイバコネクタ200内に配置することが好ましい。なお、反射対物型カプラ全長とは、光ファイバ100の中心軸C1に沿って、第1のミラー221aから光信号b1が集光する位置までの距離を意味する。
(3-2) Details of the Optical Fiber Connector As shown in FIG. 3, the reflective objective coupler includes an aspherical first mirror 221a and a conical second mirror 222a. The spatial distance between the aspherical first mirror 221a and the first light-emitting element 240a is preferably 10 to 30% of the total length of the reflective objective coupler. In addition, it is preferable to arrange the light source of the optical signal b1 in the optical fiber connector 200 so that the numerical aperture (NA) of the second mirror 222 with respect to the light source is 0.8 or more. The total length of the reflective objective coupler means the distance from the first mirror 221a to the position where the optical signal b1 is focused along the central axis C1 of the optical fiber 100.

(第1のミラー、第2のミラーおよび第1の発光素子240aの配置、並びに、反射対物型カプラの全長の関係について)
図5は、光ファイバコネクタ200aにおける、非球面の第1のミラー221a、円錐型の第2のミラー222aおよび第1の発光素子240aの位置関係を示す模式図である。第1の発光素子240aから放射された光は、円錐型の第2のミラー222aで非球面の第1のミラー221a方向へ反射され、非球面の第1のミラー221aで反射された光は、光ファイバ100の端面で集光する。
(Regarding the relationship between the arrangement of the first mirror, the second mirror, and the first light emitting element 240a, and the overall length of the reflective objective coupler)
5 is a schematic diagram showing the positional relationship between the aspherical first mirror 221a, the conical second mirror 222a, and the first light emitting element 240a in the optical fiber connector 200a. The light emitted from the first light emitting element 240a is reflected by the conical second mirror 222a toward the aspherical first mirror 221a, and the light reflected by the aspherical first mirror 221a is collected at the end face of the optical fiber 100.

光ファイバ100の中心軸C1と非球面の第1のミラー221aとの交点をx1とし、中心軸C1と第1の発光素子240aとの交点をx2とし、第1のミラー221aに反射された光の焦点と中心軸C1との交点をx3とする。この場合にx1からx2までの空間距離をl2とし、x1からx3までの空間距離をl1とし、(l2/l1)×100を発光・受光素子の相対位置[%]と規定する。図5においては、発光・受光素子の相対位置は、光ファイバコネクタ200aにおける第1の発光素子240aの相対位置を示す。なお、光ファイバコネクタ200bにおいても、第1の受光素子240bの相対位置[%]は光ファイバコネクタ200aと同様に規定される。また、空間距離であるl1を反射対物型カプラ全長とも称する場合がある。したがって、上述した、非球面の第1のミラー221と第1の発光素子240aの空間距離が反射対物型カプラ全長の10~30%であることは、発光・受光素子の相対位置[%]が10~30%であることを意味する。 The intersection point between the central axis C1 of the optical fiber 100 and the aspheric first mirror 221a is x1, the intersection point between the central axis C1 and the first light-emitting element 240a is x2, and the intersection point between the focal point of the light reflected by the first mirror 221a and the central axis C1 is x3. In this case, the spatial distance from x1 to x2 is l2, the spatial distance from x1 to x3 is l1, and (l2/l1) x 100 is defined as the relative position [%] of the light-emitting/light-receiving element. In FIG. 5, the relative position of the light-emitting/light-receiving element indicates the relative position of the first light-emitting element 240a in the optical fiber connector 200a. In the optical fiber connector 200b, the relative position [%] of the first light-receiving element 240b is defined in the same way as in the optical fiber connector 200a. The spatial distance l1 may also be referred to as the total length of the reflective objective coupler. Therefore, the spatial distance between the aspherical first mirror 221 and the first light-emitting element 240a being 10-30% of the total length of the reflective objective coupler means that the relative position [%] of the light-emitting and light-receiving elements is 10-30%.

発光・受光素子の相対位置[%]が大きいと、反射対物型カプラ全長が長くなり光ファイバコネクタ200の全長が長くなる場合もある。この場合には、光ファイバコネクタ200が大型化する可能性がある。また、発光・受光素子の相対位置[%]が大きいと、十分な光量を光ファイバ100に供給するためには、第2のミラー222を大型化または移動する必要があり、光ファイバコネクタ200が大型化する可能性もある。また、逆に、発光・受光素子の相対位置が小さいと、第2のミラー222が第1の発光素子240aのファーフィールドパターン(光源の大きさを無視できる程度の遠距離での配光パターン)を利用できなくなる可能性が発生する。また、第2のミラー222が第1の発光素子240aの発熱の影響を受ける可能性も発生する。 If the relative position [%] of the light emitting/receiving element is large, the overall length of the reflective objective coupler may become long, and the overall length of the optical fiber connector 200 may become long. In this case, the optical fiber connector 200 may become large. Also, if the relative position [%] of the light emitting/receiving element is large, in order to supply a sufficient amount of light to the optical fiber 100, the second mirror 222 needs to be enlarged or moved, and the optical fiber connector 200 may become large. On the other hand, if the relative position of the light emitting/receiving element is small, there is a possibility that the second mirror 222 will not be able to use the far-field pattern (light distribution pattern at a long distance where the size of the light source can be ignored) of the first light emitting element 240a. There is also a possibility that the second mirror 222 will be affected by the heat generated by the first light emitting element 240a.

(第2のミラー222の光信号b2の光源に対する開口数(NA)について)
図6は、図5において、第1の発光素子240aおよび円錐型の第2のミラー222aを含む部分を拡大した模式図である。上述したように第1の発光素子240aから放射された光は、円錐型の第2のミラー222aで非球面の第1のミラー221a方向に反射される。この場合に、第1のミラー221a方向に反射される光の中で、中心軸C1と第1の発光素子240aから放射される光とのなす角度θの最大値の正弦であるsinθを第2のミラー222の開口数と規定する。第1の発光素子240aの放射光は中心軸C1からの角度が大きく広がる配光特性を持つため、必要な光強度を得るために、第2のミラーの開口数が重要な因子の一つとなる。
(Regarding the numerical aperture (NA) of the second mirror 222 with respect to the light source of the optical signal b2)
6 is a schematic diagram showing an enlarged view of a portion including the first light-emitting element 240a and the cone-shaped second mirror 222a in FIG. 5. As described above, the light emitted from the first light-emitting element 240a is reflected by the cone-shaped second mirror 222a toward the aspherical first mirror 221a. In this case, the numerical aperture of the second mirror 222 is defined as sin θ, which is the sine of the maximum angle θ between the central axis C1 and the light emitted from the first light-emitting element 240a among the light reflected toward the first mirror 221a. Since the light emitted from the first light-emitting element 240a has a light distribution characteristic in which the angle from the central axis C1 is greatly expanded, the numerical aperture of the second mirror is one of the important factors in order to obtain the required light intensity.

(3-2-1)光ファイバコネクタの設計手順
上述したように、光ファイバコネクタ200において光学素子の光ファイバ100に対する相対的な位置関係によって、光学素子と光ファイバ100との光の結合効率が変化するので、結合効率の変化をシミュレーションする方法について説明する。
(3-2-1) Design Procedure for Optical Fiber Connector As described above, the optical coupling efficiency between the optical element and the optical fiber 100 in the optical fiber connector 200 changes depending on the relative positional relationship of the optical element to the optical fiber 100. Therefore, a method for simulating the change in coupling efficiency will be described.

(初期モデル)
図7は、球面の第1のミラー221c、円錐型の第2のミラー222a、第1の発光素子240aおよび光ファイバ100の初期の配置関係を模式的に示した図である。初期の配置関係から各光学素子の配置の最適化を開始する。反射対物型カプラの全長l1を任意の距離とし、第1の発光素子240aを光ファイバ100の中心軸C1上の任意の位置に配置する。第1のミラー221cを反射対物型カプラの全長l1を曲率半径とする球面にする。具体的に、第2のミラー222aの配置方法を中心に初期モデルの配置方法を説明する。第2のミラー222aの開口数が有意な任意の値を満たし、かつ、第2のミラー222aの直径上の点x1が第1コア部101の開口数sinαを満たす直線l3との交点になるように第2のミラー222aを配置する。ただし、第2のミラー222aは第1の発光素子240aから中心軸C1に沿って最も離れた位置が適切であるために、第2のミラー222aは図7の位置に配置される。例えば、第1コアの開口数が0.2の場合、上記αは11.5度になる。次に、円錐面角度γを決定する方法を説明する。第1の発光素子240aの発光中心から中心軸C1に放射された光が第2のミラー222aから第1のミラー221cと上記直線l3の交点x2に入射するように第2のミラー222aの円錐面角度γを決定する。なお、円錐面の角度γを決定する際には、円錐の頂点部にも角度γの円錐面が存在するとみなして行っている。また、第2のミラー222aの円錐底面の半径l4は交点x1から中心軸C1への垂線の長さになる。このように、決定された初期モデルの配置を図7に示す。
(Early model)
FIG. 7 is a diagram showing a schematic diagram of an initial arrangement relationship between the spherical first mirror 221c, the conical second mirror 222a, the first light emitting element 240a, and the optical fiber 100. Optimization of the arrangement of each optical element is started from the initial arrangement relationship. The total length l1 of the reflective objective coupler is set to an arbitrary distance, and the first light emitting element 240a is arranged at an arbitrary position on the central axis C1 of the optical fiber 100. The first mirror 221c is made spherical with the total length l1 of the reflective objective coupler as the radius of curvature. Specifically, the arrangement method of the initial model will be described with a focus on the arrangement method of the second mirror 222a. The second mirror 222a is arranged so that the numerical aperture of the second mirror 222a satisfies a significant arbitrary value, and the point x1 on the diameter of the second mirror 222a is an intersection point with the straight line l3 that satisfies the numerical aperture sin α of the first core portion 101. However, since the second mirror 222a is located at the position shown in FIG. 7, the position farthest from the first light-emitting element 240a along the central axis C1 is appropriate. For example, when the numerical aperture of the first core is 0.2, the above α is 11.5 degrees. Next, a method for determining the conical surface angle γ will be described. The conical surface angle γ of the second mirror 222a is determined so that the light emitted from the light emission center of the first light-emitting element 240a to the central axis C1 is incident from the second mirror 222a to the intersection x2 of the first mirror 221c and the above straight line l3. Note that when determining the conical surface angle γ, it is assumed that a conical surface with an angle γ also exists at the apex of the cone. The radius l4 of the conical base of the second mirror 222a is the length of the perpendicular line from the intersection x1 to the central axis C1. The arrangement of the initial model thus determined is shown in FIG. 7.

図8は、図7における初期配置において、第1の発光素子240aから光を放射した場合の光の経路を示す模式図である。図8から明らかなように、球面である第1のミラー221cにおいて反射された光は、光ファイバ100の端面に向かわずに、光ファイバ100から離れる方向に進むことが分かる。 Figure 8 is a schematic diagram showing the path of light when light is emitted from the first light-emitting element 240a in the initial arrangement in Figure 7. As is clear from Figure 8, the light reflected from the spherical first mirror 221c travels in a direction away from the optical fiber 100, rather than toward the end face of the optical fiber 100.

(最適化)
球面である第1のミラー221cをn(nは3以上の自然数)次の多項式で示される非球面に変更し、係数を変更させて、第1の発光素子240aから放射した光が光ファイバ100の端面に集光するように演算処理による最適化を実行する。図9は、図7において、第1のミラー221cの表面形状を変更させて非球面とし、第1の発光素子240aから放射した光が光ファイバ100の端面に集光するように演算処理した結果を示す。次に、反射対物型カプラの全長、第2コア部102のコア径、第2コア部102のNA、第2のミラー222のNAをパラメータとして、発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係について説明する。なお、以下の説明における第1のミラー221aの非球面は12次の多項式で示される非球面である。
(optimization)
The spherical first mirror 221c is changed to an aspheric surface represented by an n-th order polynomial (n is a natural number of 3 or more), and the coefficients are changed to optimize the light emitted from the first light-emitting element 240a on the end surface of the optical fiber 100. FIG. 9 shows the result of the calculation process in which the surface shape of the first mirror 221c in FIG. 7 is changed to an aspheric surface, and the light emitted from the first light-emitting element 240a is condensed on the end surface of the optical fiber 100. Next, the relationship between the relative position [%] of the light-emitting/light-receiving element and the coupling efficiency [%] will be described with the total length of the reflective objective coupler, the core diameter of the second core portion 102, the NA of the second core portion 102, and the NA of the second mirror 222 as parameters. Note that the aspheric surface of the first mirror 221a in the following description is an aspheric surface represented by a 12th order polynomial.

(反射対物型カプラの全長をパラメータとした場合)
図10は、図7において、反射対物型カプラの全長l1を10mmから70mmにした場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。なお、以下の図においてl1をモジュール全長と記載する場合がある。縦軸は結合効率[%]を示し、光ファイバ100の第2コア部102に入射される光の強度と第1の発光素子240aから放射された光の強度の比をパーセントで表現する。横軸は、上述した発光・受光素子の相対位置をパーセントで表現する。図10においては、第2コア部102の直径を500μm、第2コア部102の開口数を0.5、第2のミラー222の開口数を0.8として、発光・受光素子の相対位置を10.0%から50.0%まで変化させた。図10のプロットから分かるように、反射対物型カプラの全長l1を10mmから70mmの間で変化させた場合には、発光・受光素子の相対位置に対する結合効率の変化に有意な差はみられなかった。すなわち、反射対物型カプラの全長l1が10mmから70mmの間では、発光・受光素子の相対位置が10.0%から20.0%までの間で結合効率が最大となる極大値が存在することが分かる。
(When the total length of the reflective objective coupler is used as a parameter)
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the total length l1 of the reflective objective coupler in FIG. 7 is changed from 10 mm to 70 mm. In the following figures, l1 may be described as the total length of the module. The vertical axis shows the coupling efficiency [%], which expresses the ratio in percentage of the intensity of the light incident on the second core portion 102 of the optical fiber 100 to the intensity of the light emitted from the first light emitting element 240a. The horizontal axis expresses the relative position of the light emitting/receiving element described above in percentage. In FIG. 10, the diameter of the second core portion 102 is 500 μm, the numerical aperture of the second core portion 102 is 0.5, and the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.8, and the relative position of the light emitting/receiving element is changed from 10.0% to 50.0%. As can be seen from the plot in Fig. 10, when the total length l1 of the reflective objective coupler was changed between 10 mm and 70 mm, no significant difference was observed in the change in coupling efficiency with respect to the relative position of the light emitting and receiving elements. In other words, when the total length l1 of the reflective objective coupler was between 10 mm and 70 mm, it was found that the coupling efficiency had a maximum value when the relative position of the light emitting and receiving elements was between 10.0% and 20.0%.

(第2コア部102の直径をパラメータとした場合)
図11は、図7において、第2コア部102の直径を200μmから1000μmにした場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。図10と同様に、縦軸は結合効率[%]を示し、光ファイバ100の第2コア部102に入射される光の強度と第1の発光素子240aから放射された光の強度の比をパーセントで表現する。横軸は、上述した発光・受光素子の相対位置をパーセントで表現する。図11においては、反射対物型カプラの全長l1を10mm、第2コア部102の開口数を0.5、第2のミラー222の開口数を0.8として、発光・受光素子の相対位置を10.0%から50.0%まで変化させた。第2コア部102の直径を大きくすると、光ファイバ100に入射する光量が大きくなるので結合効率は大きくなる。しかし、第2コア部102の直径が変化しても、結合効率の極大値が出現する発光・受光素子の相対位置は10.0%から20.0%までの間であり、極大値が出現するポイントの相対位置に対する変化が小さいことが分かる。
(When the diameter of the second core portion 102 is used as a parameter)
11 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the diameter of the second core portion 102 in FIG. 7 is changed from 200 μm to 1000 μm. As in FIG. 10, the vertical axis shows the coupling efficiency [%], which expresses the ratio of the intensity of the light incident on the second core portion 102 of the optical fiber 100 to the intensity of the light emitted from the first light emitting element 240a in percentage. The horizontal axis shows the relative position of the light emitting/receiving element in percentage. In FIG. 11, the total length l1 of the reflective objective coupler is set to 10 mm, the numerical aperture of the second core portion 102 is set to 0.5, and the numerical aperture of the second mirror 222 is set to 0.8, and the relative position of the light emitting/receiving element is changed from 10.0% to 50.0%. When the diameter of the second core portion 102 is increased, the amount of light incident on the optical fiber 100 increases, and therefore the coupling efficiency increases. However, even if the diameter of the second core portion 102 changes, the relative position of the light emitting/receiving element at which the maximum value of the coupling efficiency appears is between 10.0% and 20.0%, and it can be seen that there is little change in the relative position of the point at which the maximum value appears.

(第2コア部102の開口数NAをパラメータとした場合)
図12は、図7において、第2コア部102の開口数NAを0.3から0.6に変化させた場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。図10と同様に、縦軸は結合効率[%]を示し、光ファイバ100の第2コア部102に入射される光の強度と第1の発光素子240aから放射された光の強度の比をパーセントで表現する。図12においては、反射対物型カプラの全長l1を10mm、第2コア部102の直径を500μm、第2のミラー222の開口数を0.8として、発光・受光素子の相対位置を10.0%から50.0%まで変化させた。第2コア部102の開口数を大きくすると、光ファイバ100に入射する光量が大きくなるので結合効率は大きくなる傾向がある。図12では、第2コア部102の開口数を大きくし、発光・受光素子の相対位置[%]を小さくすると、光学素子の配置から光がけられる部分などが発生するために、第2コア部102の開口数が小さい場合と大きい場合とでプロットの傾向が異なる。しかし、第2コア部102の開口数が変化しても、結合効率の最大値が出現する発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間であることが分かる。
(When the numerical aperture NA2 of the second core portion 102 is used as a parameter)
12 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the numerical aperture NA2 of the second core portion 102 in FIG. 7 is changed from 0.3 to 0.6. As in FIG. 10, the vertical axis shows the coupling efficiency [%], which is expressed as a percentage of the ratio of the intensity of the light incident on the second core portion 102 of the optical fiber 100 to the intensity of the light emitted from the first light emitting element 240a. In FIG. 12, the total length l1 of the reflective objective coupler is 10 mm, the diameter of the second core portion 102 is 500 μm, and the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.8, and the relative position of the light emitting/receiving element is changed from 10.0% to 50.0%. When the numerical aperture of the second core portion 102 is increased, the amount of light incident on the optical fiber 100 increases, so the coupling efficiency tends to increase. 12, when the numerical aperture of the second core portion 102 is increased and the relative position [%] of the light emitting/receiving element is decreased, some areas of light are vignetted due to the arrangement of the optical elements, and therefore the tendency of the plot differs between the cases where the numerical aperture of the second core portion 102 is small and the case where the numerical aperture of the second core portion 102 is large. However, it can be seen that even if the numerical aperture of the second core portion 102 is changed, the relative position of the light emitting/receiving element at which the maximum value of the coupling efficiency appears is between 10.0% and 30.0%.

(第2のミラーの開口数をパラメータとした場合)
図13は、図7において、第2のミラー222の開口数を0.6から0.9に変化させた場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。図10と同様に、縦軸は結合効率[%]を示し、光ファイバ100の第2コア部102に入射される光の強度と第1の発光素子240aから放射された光の強度の比をパーセントで表現する。図13においては、反射対物型カプラの全長l1を50mm、第2コア部102の直径を500μm、第2コア部102の開口数を0.5として、発光・受光素子の相対位置を10.0%から50.0%まで変化させた。第2のミラーの開口数を大きくすると、第2のミラーで反射する光量が増加し、光ファイバ100に入射する光量が大きくなるので結合効率は大きくなる傾向がある。図13では、第2のミラー222の開口数を大きくすると、発光・受光素子の相対位置を大きくしないと、開口数を確保することが困難な場合が発生する。しかし、第2のミラー222の開口数が0.7以上の場合には、第2のミラー222の開口数が変化しても、結合効率の最大値が出現する発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間に収まることが想定される。また、第2のミラー222の開口数が0.7以上の場合には、発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間で、結合効率の最大値が40.0%以上となることが分かる。
(When the numerical aperture of the second mirror is used as a parameter)
Fig. 13 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the numerical aperture of the second mirror 222 in Fig. 7 is changed from 0.6 to 0.9. As in Fig. 10, the vertical axis shows the coupling efficiency [%], which is expressed in percentage as the ratio of the intensity of the light incident on the second core portion 102 of the optical fiber 100 to the intensity of the light emitted from the first light emitting element 240a. In Fig. 13, the total length l1 of the reflective objective coupler is 50 mm, the diameter of the second core portion 102 is 500 μm, and the numerical aperture of the second core portion 102 is 0.5, and the relative position of the light emitting/receiving element is changed from 10.0% to 50.0%. When the numerical aperture of the second mirror is increased, the amount of light reflected by the second mirror increases, and the amount of light incident on the optical fiber 100 increases, so that the coupling efficiency tends to increase. 13, when the numerical aperture of the second mirror 222 is increased, it may be difficult to secure the numerical aperture unless the relative positions of the light emitting and receiving elements are increased. However, when the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.7 or more, it is expected that the relative positions of the light emitting and receiving elements at which the maximum value of the coupling efficiency appears will be between 10.0% and 30.0%, even if the numerical aperture of the second mirror 222 changes. It can also be seen that when the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.7 or more, the maximum value of the coupling efficiency is 40.0% or more when the relative positions of the light emitting and receiving elements are between 10.0% and 30.0%.

(第2のミラーの開口数をパラメータとし、反射対物型カプラの全長を変化させた場合)
図14は、第2のミラーの開口数をパラメータとし、反射対物型カプラの全長を図13の50mmから前後に変化させた場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。図14(A)は、反射対物型カプラの全長を30mmとした場合であり、図14(B)は図13と同一であり、図14(A)は、反射対物型カプラの全長を70mmとした場合である。図14(A)~(C)から、第2のミラー222の開口数が0.7以上の場合には、第2のミラー222の開口数が変化しても、結合効率の最大値が出現する発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間に収まることが想定される。
(When the numerical aperture of the second mirror is used as a parameter and the total length of the reflective objective coupler is changed)
Fig. 14 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the total length of the reflective objective coupler is changed from 50 mm in Fig. 13 to the front or rear with the numerical aperture of the second mirror as a parameter. Fig. 14(A) shows the case where the total length of the reflective objective coupler is 30 mm, Fig. 14(B) is the same as Fig. 13, and Fig. 14(A) shows the case where the total length of the reflective objective coupler is 70 mm. From Figs. 14(A) to (C), when the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.7 or more, it is expected that the relative position of the light emitting/receiving element at which the maximum value of the coupling efficiency appears will be between 10.0% and 30.0%, even if the numerical aperture of the second mirror 222 is changed.

(第2コア部102の開口数をパラメータとし、第2のミラーの開口数を変化させた場合)
図15は、第2コア部102の開口数をパラメータとし、第2のミラーの開口数を0.8と0.9に変化させた場合の発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を示した図である。図15(A)は、第2のミラーの開口数を0.8とした場合であり、図15(B)は、第2のミラーの開口数を0.9とした場合である。第2コア部102の開口数によって、結合効率の最大値または極大値が変化するが、結合効率の最大値が出現する発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間に収まることが想定される。
(When the numerical aperture of the second mirror is changed with the numerical aperture of the second core portion 102 as a parameter)
15 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the numerical aperture of the second mirror is changed to 0.8 and 0.9 with the numerical aperture of the second core portion 102 as a parameter. Fig. 15(A) shows the case where the numerical aperture of the second mirror is 0.8, and Fig. 15(B) shows the case where the numerical aperture of the second mirror is 0.9. The maximum value or the local maximum value of the coupling efficiency changes depending on the numerical aperture of the second core portion 102, but it is expected that the relative position of the light emitting/receiving element where the maximum value of the coupling efficiency appears will be between 10.0% and 30.0%.

(第2のミラーの開口数を追加してパラメータとした場合)
図16は、図13において、第2のミラーの開口数を0.4および0.5として、発光・受光素子の相対位置[%]と結合効率[%]との関係を追加して示した図である。第2のミラーの開口数を0.4および0.5とした場合には、発光・受光素子の相対位置が10%から30%の間で、結合効率に大きな変化は見られない。したがって、上述したように、また、第2のミラー222の開口数が0.7以上の場合には、発光・受光素子の相対位置は10.0%から30.0%までの間で、結合効率の最大値が40.0%以上となることが分かる。
(When the numerical aperture of the second mirror is added as a parameter)
16 is a diagram showing the relationship between the relative position [%] of the light emitting/receiving element and the coupling efficiency [%] when the numerical aperture of the second mirror is set to 0.4 and 0.5 in FIG. 13. When the numerical aperture of the second mirror is set to 0.4 and 0.5, no significant change in the coupling efficiency is observed when the relative position of the light emitting/receiving element is between 10% and 30%. Therefore, as described above, when the numerical aperture of the second mirror 222 is 0.7 or more, it can be seen that the maximum value of the coupling efficiency is 40.0% or more when the relative position of the light emitting/receiving element is between 10.0% and 30.0%.

図17は、本実施形態に係わる図16から、第2のミラーの開口数と光ファイバとの光の結合効率との関係を抽出した図である。図17のプロットから、第2のミラーの開口数が0.6~0.8の間で、グラフの傾きが凹方向から凸方向に変化する傾向があることが見受けられる。特に図17からは、第2のミラーの開口数が0.7の上側と下側とにおいて、最大結合効率の変化傾向が変わる可能性がある。例えば、第2のミラーの開口数が0.7以上1未満の場合に、第2のミラーの開口数を上げていくと、最大結合効率は緩やかにピーク値に漸近する傾向を有すると想定することも可能である。また、逆に、第2のミラーの開口数が0.7未満の場合には、第2のミラーの開口数を下げていくと、最大結合効率は急激に低下していくことが図17から見受けられる。 Figure 17 is a diagram extracted from Figure 16 of this embodiment showing the relationship between the numerical aperture of the second mirror and the optical coupling efficiency with the optical fiber. From the plot in Figure 17, it can be seen that when the numerical aperture of the second mirror is between 0.6 and 0.8, the slope of the graph tends to change from a concave direction to a convex direction. In particular, Figure 17 shows that the tendency of the maximum coupling efficiency to change above and below the numerical aperture of the second mirror of 0.7 may change. For example, when the numerical aperture of the second mirror is 0.7 or more and less than 1, it is possible to assume that the maximum coupling efficiency has a tendency to gradually approach a peak value as the numerical aperture of the second mirror is increased. Conversely, when the numerical aperture of the second mirror is less than 0.7, it can be seen from Figure 17 that the maximum coupling efficiency drops sharply as the numerical aperture of the second mirror is reduced.

なお、上記の各グラフを示す図面において、発光・受光素子の相対位置が30%未満の位置においてプロットがない条件では解が無いことを示している。 In addition, in the figures showing the graphs above, it is shown that there is no solution when there are no plots at positions where the relative positions of the light emitting and receiving elements are less than 30%.

また、光信号b2の光源および光信号b1の光源は半導体チップとして提供され、光ファイバコネクタ200内に実装されることが好ましい。本実施形態では、発光素子または受光素子の半導体チップのサイズは200μm×200μm(タテ×ヨコ)として演算を実行した。 Furthermore, it is preferable that the light source of the optical signal b2 and the light source of the optical signal b1 are provided as semiconductor chips and are mounted in the optical fiber connector 200. In this embodiment, the calculations were performed assuming that the size of the semiconductor chip of the light-emitting element or the light-receiving element is 200 μm × 200 μm (length × width).

上述したように、コア部の直径が同じであれば開口数の大きな光ファイバほど,また,開口数が同じであればコア部の直径の大きな光ファイバほど,結合効率は向上される。 As mentioned above, if the core diameter is the same, the larger the numerical aperture of the optical fiber, and if the numerical aperture is the same, the larger the core diameter of the optical fiber, the higher the coupling efficiency.

上述したように、非対称双方向光伝送モジュール300における光学素子の位置関係は下記の関係であることが好ましい。光ファイバの中心軸C1方向において、第1のミラー221aと第1の発光素子240aとの距離のl2が、第1のミラー221aから第1のミラーによって反射された第1の光が集光する位置までの距離のl1の10%から30%の範囲であることが好ましい。同様に、光ファイバ100の中心軸方向において第1のミラー221bと第1の受光素子240bとの距離であるl2が、第1のミラー221bに入射する第1の光が放射されるファイバの端面までの距離であるl1の10%から30%の範囲であることが好ましい。 As described above, the positional relationship of the optical elements in the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 is preferably as follows. In the direction of the central axis C1 of the optical fiber, the distance l2 between the first mirror 221a and the first light-emitting element 240a is preferably in the range of 10% to 30% of the distance l1 from the first mirror 221a to the position where the first light reflected by the first mirror is focused. Similarly, in the direction of the central axis of the optical fiber 100, the distance l2 between the first mirror 221b and the first light-receiving element 240b is preferably in the range of 10% to 30% of the distance l1 to the end face of the fiber from which the first light incident on the first mirror 221b is emitted.

上記構成によれば、光ファイバへ入射、及び、光ファイバから出射される光と、光ファイバとの光の結合効率を向上させることが可能になる。特に、((l2/l1)×100)の範囲が10%から30%にある場合に、光ファイバとの光の結合効率のピークが出現する。 The above configuration makes it possible to improve the efficiency of light coupling between the optical fiber and the light entering and exiting the optical fiber. In particular, when the range of ((l2/l1) x 100) is between 10% and 30%, the peak of the light coupling efficiency with the optical fiber appears.

また、上述したように、非対称双方向光伝送モジュール300の第2のミラー222a、222bの開口数は、0.7以上1未満であることが好ましい。 As described above, it is preferable that the numerical aperture of the second mirrors 222a, 222b of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 is greater than or equal to 0.7 and less than 1.

上記構成によれば、第2のミラーの開口数を変化させた場合に、第2のミラーの開口数が0.7以上1未満の範囲において、((l2/l1)×100)の値が10%から30%の範囲に、光ファイバとの光の結合効率のピークが出現する。 According to the above configuration, when the numerical aperture of the second mirror is changed, the peak of the optical coupling efficiency with the optical fiber appears in the range of 10% to 30% of the value of ((l2/l1) x 100) when the numerical aperture of the second mirror is in the range of 0.7 or more and less than 1.

また上記の非対称双方向光伝送モジュール300の構成によれば、複数の異なるコア部を適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバを提供することが可能となる。また、当該光ファイバへの結合効率を向上可能な光ファイバコネクタを含む非対称双方向光伝送モジュールを提供することが可能となる。 The above-described configuration of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 makes it possible to provide an optical fiber capable of high-speed communication by appropriately arranging multiple different core parts and appropriately reducing interference between uplink and downlink optical signals. It is also possible to provide an asymmetric bidirectional optical transmission module that includes an optical fiber connector that can improve the coupling efficiency to the optical fiber.

(変形例1)
上記実施形態における説明では、第2の受光素子230aと光学モジュール210aは分離した構成を中心に説明したが、第2の受光素子230aと光学モジュール210aを一体に構成することも可能である。例えば、第2の受光素子230aの受光面にコリメート機能および集光機能を有する単一のレンズを第2の受光素子230aと一体化することも可能である。なお、第2の受光素子230aの一例にはフォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光半導体素子が挙げられる。また、上記実施形態における説明では、第2の発光素子230bと光学モジュール210bは分離した構成を中心に説明したが、第2の発光素子230bと光学モジュール210bを一体に構成することも可能である。例えば、第2の発光素子230bの発光面にコリメート機能および集光機能を有する単一のレンズを、第2の発光素子230bと一体化することも可能である。第2の発光素子230bの一例には、上述した半導体レーザであるVCSELが挙げられる。
(Variation 1)
In the above embodiment, the second light receiving element 230a and the optical module 210a are mainly described as being separated from each other, but it is also possible to configure the second light receiving element 230a and the optical module 210a as one unit. For example, it is also possible to integrate a single lens having a collimating function and a condensing function on the light receiving surface of the second light receiving element 230a with the second light receiving element 230a. An example of the second light receiving element 230a is a light receiving semiconductor element such as a photodiode or a phototransistor. In addition, in the above embodiment, the second light emitting element 230b and the optical module 210b are mainly described as being separated from each other, but it is also possible to configure the second light emitting element 230b and the optical module 210b as one unit. For example, it is also possible to integrate a single lens having a collimating function and a condensing function on the light emitting surface of the second light emitting element 230b with the second light emitting element 230b. An example of the second light emitting element 230b is the VCSEL, which is the semiconductor laser described above.

(変形例2)
上記の実施形態において、第1コア部101について、GI構造のマルチモード光ファイバであることを中心に説明した。しかし、第1コア部101は、GI構造のマルチモード光ファイバに限定されるわけではない。例えば、第1コア部101は、シングルモード光ファイバであってもよい。この場合に、第2コア部102は、SI構造のマルチモード光ファイバであることが好ましい。第1コア部101が、シングルモード光ファイバである場合にも、第1コア部101の信号の伝送速度を、第2コア部102の信号の伝送速度よりも速くすることが可能になる。また、第1コア部101の信号の伝送速度を1Gbps程度または1Gbps以上にするために、第2の発光素子230bとしてVCSELを利用する場合を中心に説明したが、第2の発光素子230bはVCSELに限定されるわけではない。例えば、ギガHz帯の周波数帯域を有するレーザであれば任意のレーザを第2の発光素子230bとして使用することも可能な場合がある。
(Variation 2)
In the above embodiment, the first core portion 101 has been described as being a multimode optical fiber with a GI structure. However, the first core portion 101 is not limited to being a multimode optical fiber with a GI structure. For example, the first core portion 101 may be a single mode optical fiber. In this case, it is preferable that the second core portion 102 is a multimode optical fiber with an SI structure. Even when the first core portion 101 is a single mode optical fiber, it is possible to make the signal transmission speed of the first core portion 101 faster than the signal transmission speed of the second core portion 102. In addition, in order to make the signal transmission speed of the first core portion 101 about 1 Gbps or 1 Gbps or more, the description has been given mainly on the case where a VCSEL is used as the second light-emitting element 230b, but the second light-emitting element 230b is not limited to a VCSEL. For example, it may be possible to use any laser as the second light-emitting element 230b as long as it has a gigahertz frequency band.

以下に、本実施形態に係わる光ファイバ100および光ファイバコネクタ200を含む非対称双方向光伝送モジュール300の特徴について記載する。 The following describes the characteristics of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 including the optical fiber 100 and optical fiber connector 200 of this embodiment.

本開示の第1の態様に係わる、反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ200a、および、光ファイバ100を含む非対称双方向光伝送モジュール300における光ファイバコネクタ200aは以下の構成を含むことが好ましい。光ファイバコネクタ200aは第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子240aを含むことが好ましい。第1の発光素子240aから放射される第1の光は反射対物型カプラを介して光ファイバ100の端面に入射されることが好ましい。また、光ファイバコネクタ200aは以下の構成を有する第2の受光素子230aを含むことが好ましい。第2の受光素子230aは、第1の開口数よりも小さい第2の開口数、及び、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子230bから放射され、光ファイバ100を伝搬し、光ファイバ100の端面から放射される第2の光を受光することが好ましい。また、第2の光は光ファイバ100の第1コア部101を伝搬し、第1の光は光ファイバの第1コア部101を含む第2コア部102を伝搬することが好ましい。 The optical fiber connector 200a including the reflective objective coupler according to the first aspect of the present disclosure, and the optical fiber connector 200a in the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 including the optical fiber 100, preferably include the following configuration. The optical fiber connector 200a preferably includes a first light-emitting element 240a having a first numerical aperture and a first wavelength. The first light emitted from the first light-emitting element 240a is preferably incident on the end face of the optical fiber 100 via the reflective objective coupler. In addition, the optical fiber connector 200a preferably includes a second light-receiving element 230a having the following configuration. The second light-receiving element 230a preferably receives the second light emitted from the second light-emitting element 230b having a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength, propagates through the optical fiber 100, and is emitted from the end face of the optical fiber 100. It is also preferable that the second light propagates through the first core portion 101 of the optical fiber 100, and the first light propagates through the second core portion 102 that includes the first core portion 101 of the optical fiber.

上記構成によれば、複数のコアを適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバ、及び、当該光ファイバへの結合効率を向上可能な光ファイバコネクタを実現することが可能になる。 The above configuration makes it possible to realize an optical fiber capable of high-speed communication with multiple cores appropriately arranged to appropriately reduce interference between uplink and downlink optical signals, and an optical fiber connector that can improve the coupling efficiency to the optical fiber.

本開示の第2の態様に係わる、反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ200b、および、光ファイバ100を含む非対称双方向光伝送モジュール300における光ファイバコネクタ200bは以下の構成を含むことが好ましい。光ファイバコネクタ200bは、以下の構成を有する第1の受光素子240bを含むことが好ましい。第1の受光素子240bは、第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子240aから放射され、光ファイバ100を伝搬し、光ファイバ100の端面から放射される第1の光を、反射対物型カプラを介して受光することが好ましい。また、光ファイバコネクタ200bは第1の開口数よりも小さい第2の開口数、および、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子230bを含むことが好ましい。第2の発光素子230bから放射される第2の光が光ファイバ100の端面に入射されることが好ましい。第2の光は光ファイバ100の第1コア部101を伝搬し、第1の光は光ファイバ100の第1コア部101を含む第2コア部102を伝搬することが好ましい。 The optical fiber connector 200b including a reflective objective coupler according to the second aspect of the present disclosure, and the optical fiber connector 200b in the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 including an optical fiber 100, preferably include the following configuration. The optical fiber connector 200b preferably includes a first light receiving element 240b having the following configuration. The first light receiving element 240b preferably receives the first light emitted from the first light emitting element 240a having a first numerical aperture and a first wavelength, propagates through the optical fiber 100, and is emitted from the end face of the optical fiber 100 via the reflective objective coupler. In addition, the optical fiber connector 200b preferably includes a second light emitting element 230b having a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength. It is preferable that the second light emitted from the second light emitting element 230b is incident on the end face of the optical fiber 100. It is preferable that the second light propagates through the first core portion 101 of the optical fiber 100, and the first light propagates through the second core portion 102 including the first core portion 101 of the optical fiber 100.

上記構成によれば、複数のコアを適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバ、及び、当該光ファイバへの結合効率を向上可能な光ファイバコネクタを実現することが可能になる。 The above configuration makes it possible to realize an optical fiber capable of high-speed communication with multiple cores appropriately arranged to appropriately reduce interference between uplink and downlink optical signals, and an optical fiber connector that can improve the coupling efficiency to the optical fiber.

本開示の第3の態様に係わる、反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ200、および、光ファイバ100を含む非対称双方向光伝送モジュール300は、以下の構成の光ファイバコネクタ200を含むことが好ましい。すなわち、非対称双方向光伝送モジュール300は、第1の態様に係わる光ファイバコネクタ200aが光ファイバ100の一端に接続されることが好ましい。非対称双方向光伝送モジュール300は、第2の態様に係わる光ファイバコネクタ200bが光ファイバ100の他端に接続されることが好ましい。 The optical fiber connector 200 including a reflective objective coupler and the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 including an optical fiber 100 according to the third aspect of the present disclosure preferably include an optical fiber connector 200 having the following configuration. That is, the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 preferably has an optical fiber connector 200a according to the first aspect connected to one end of the optical fiber 100. The asymmetric bidirectional optical transmission module 300 preferably has an optical fiber connector 200b according to the second aspect connected to the other end of the optical fiber 100.

上記構成によれば、複数の異なる特性のコアを適切に配置し、上下光信号の干渉を適切に低減した高速通信可能な光ファイバ及び当該光ファイバへの結合効率を向上可能な光ファイバコネクタによって、適切な非対称双方向光伝送モジュールを実現可能となる。 The above configuration makes it possible to realize an appropriate asymmetric bidirectional optical transmission module by using an optical fiber capable of high-speed communication in which multiple cores with different characteristics are appropriately arranged and interference between uplink and downlink optical signals is appropriately reduced, and an optical fiber connector that can improve the coupling efficiency to the optical fiber.

本開示の第4の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の第1の発光素子240aは非コヒーレント光源であり、第2の発光素子230bはコヒーレント光源であることが好ましい。 The first light-emitting element 240a of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the fourth aspect of the present disclosure is preferably a non-coherent light source, and the second light-emitting element 230b is preferably a coherent light source.

上記構成によれば、複数の異なるコアを適切に配置し、コアを伝送する光の特性をコアの特性に対して適切に選択することによって、上下光信号の伝送速度を適切に設定することが可能な非対称双方向光伝送モジュールを実現することが可能になる。 The above configuration makes it possible to realize an asymmetric bidirectional optical transmission module that can appropriately set the transmission speed of uplink and downlink optical signals by appropriately arranging multiple different cores and appropriately selecting the characteristics of the light transmitted through the cores in relation to the characteristics of the cores.

本開示の第5の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の第1の発光素子240aはLED(light emitting diode)であり、第2の発光素子230bはレーザ光源であることが好ましい。 The first light-emitting element 240a of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the fifth aspect of the present disclosure is preferably an LED (light emitting diode), and the second light-emitting element 230b is preferably a laser light source.

上記構成によれば、複数の異なるコアを適切に配置し、コアを伝送する光の特性をコアの特性に対して適切に選択することによって、上下光信号の伝送速度を適切に設定することが可能な非対称双方向光伝送モジュールを実現することが可能になる。 The above configuration makes it possible to realize an asymmetric bidirectional optical transmission module that can appropriately set the transmission speed of uplink and downlink optical signals by appropriately arranging multiple different cores and appropriately selecting the characteristics of the light transmitted through the cores in relation to the characteristics of the cores.

本開示の第6の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の光ファイバ100の第1コア部101の開口数は第2コア部102の開口数よりも小さいことが好ましい。第1コア部101はGI(Graded Index Fiber)構造の光ファイバまたはシングルモード光ファイバであることが好ましい。第2コア部102は第1コア部101の外周のクラッド部に位置し、第1コア部101を含まない第2コア部102はSI(Step-Index Fiber)構造の光ファイバであることが好ましい。第1コア部101および第2コア部102は双方向に光を伝搬可能であることが好ましい。 The numerical aperture of the first core portion 101 of the optical fiber 100 of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the sixth aspect of the present disclosure is preferably smaller than the numerical aperture of the second core portion 102. The first core portion 101 is preferably an optical fiber with a graded index fiber (GI) structure or a single mode optical fiber. The second core portion 102 is preferably located in the cladding portion on the outer periphery of the first core portion 101, and the second core portion 102 not including the first core portion 101 is preferably an optical fiber with a step-index fiber (SI) structure. The first core portion 101 and the second core portion 102 are preferably capable of propagating light in both directions.

上記構成によれば、上りの信号と下りの信号の伝送速度が異なる伝送システムにおいて、SI構造の中にGI構造またはシングルモード光ファイバ構造を有する一本の光ファイバによって、適切に双方向通信を実行することが可能になる。 According to the above configuration, in a transmission system in which the transmission speeds of upstream and downstream signals are different, it becomes possible to properly perform two-way communication using a single optical fiber having a GI structure or a single-mode optical fiber structure within an SI structure.

本開示の第7の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の反射対物型カプラは、非球面の第1のミラー221および円錐型の第2のミラー222を含むことが好ましい。第2のミラー222aは第1の発光素子240aから放射された光を第1のミラー221aの方向に反射し、第1のミラー221aは第2のミラー222aで反射された光を光ファイバ100の端面に集光することが好ましい。または、光ファイバ100の端面から放射された光を第1のミラー221bは第2のミラー222bの方向に反射し、第2のミラー222bは第1のミラー221bで反射された光を第1の受光素子240bに集光することが好ましい。 The reflective objective coupler of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the seventh aspect of the present disclosure preferably includes an aspherical first mirror 221 and a conical second mirror 222. The second mirror 222a preferably reflects the light emitted from the first light-emitting element 240a in the direction of the first mirror 221a, and the first mirror 221a preferably focuses the light reflected by the second mirror 222a on the end face of the optical fiber 100. Alternatively, the first mirror 221b preferably reflects the light emitted from the end face of the optical fiber 100 in the direction of the second mirror 222b, and the second mirror 222b preferably focuses the light reflected by the first mirror 221b on the first light-receiving element 240b.

上記構成によれば、反射対物型カプラ等の部材を適切な配置で構成することが可能になるので、部材費や製造精度に伴う製造コストを抑制することができ、部材及び製造コストを低減することが可能になる。また、従来の一芯双方向リンクに対し、コネクタの内部の構成を所望の伝送速度に対応した最低限の構成にすることが可能になる。 The above configuration allows components such as reflective objective couplers to be configured in an appropriate arrangement, which reduces the cost of components and the manufacturing costs associated with manufacturing precision, making it possible to reduce component and manufacturing costs. Also, compared to conventional single-core bidirectional links, it is possible to minimize the internal configuration of the connector to accommodate the desired transmission speed.

本開示の第8の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の第2の受光素子230aは第2のミラー222aと光ファイバ100との間に位置し、第1の発光素子240aは第2のミラー222aと第1のミラー221aとの間に位置することが好ましい。第2の発光素子230bは第2のミラー222bと光ファイバ100との間に位置し、第1の受光素子240bは第2のミラー222bと第1のミラー221bとの間に位置することが好ましい。 The second light receiving element 230a of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the eighth aspect of the present disclosure is preferably located between the second mirror 222a and the optical fiber 100, and the first light emitting element 240a is preferably located between the second mirror 222a and the first mirror 221a. The second light emitting element 230b is preferably located between the second mirror 222b and the optical fiber 100, and the first light receiving element 240b is preferably located between the second mirror 222b and the first mirror 221b.

上記構成によれば、反射対物型カプラと発光素子および受光素子とを適切な位置に配置することが可能になるので、光ファイバへ入射、及び、光ファイバから出射される光と、光ファイバとの光の結合効率を向上させることが可能になる。 The above configuration makes it possible to position the reflective objective coupler, the light emitting element, and the light receiving element in appropriate positions, thereby improving the efficiency of coupling between the light entering and exiting the optical fiber and the optical fiber.

本開示の第9の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300における光学素子の位置関係は下記の関係であることが好ましい。光ファイバの中心軸C1方向において、第1のミラー221aと第1の発光素子240aとの距離のl2が、第1のミラー221aから第1のミラーによって反射された第1の光が集光する位置までの距離のl1の10%から30%の範囲であることが好ましい。光ファイバ100の中心軸C1方向において、第1のミラー221bと第1の受光素子240bとの距離であるl2が、第1のミラー221bに入射する第1の光が放射されるファイバの端面までの距離であるl1の10%から30%の範囲であることが好ましい。 The positional relationship of the optical elements in the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the ninth aspect of the present disclosure is preferably as follows. In the direction of the central axis C1 of the optical fiber, the distance l2 between the first mirror 221a and the first light emitting element 240a is preferably in the range of 10% to 30% of the distance l1 from the first mirror 221a to the position where the first light reflected by the first mirror is focused. In the direction of the central axis C1 of the optical fiber 100, the distance l2 between the first mirror 221b and the first light receiving element 240b is preferably in the range of 10% to 30% of the distance l1 to the end face of the fiber from which the first light incident on the first mirror 221b is emitted.

上記構成によれば、反射対物型カプラと発光素子および受光素子とを適切な位置に配置することが可能になるので、光ファイバへ入射、及び、光ファイバから出射される光と、光ファイバとの光の結合効率を向上させることが可能になる。特に、((l2/l1)×100)の範囲が10%から30%にある場合に、光ファイバとの光の結合効率のピークが出現する。 The above configuration allows the reflective objective coupler, light emitting element, and light receiving element to be positioned in appropriate positions, improving the efficiency of light coupling between the light entering and exiting the optical fiber and the optical fiber. In particular, the peak of the light coupling efficiency with the optical fiber appears when the range of ((l2/l1) x 100) is between 10% and 30%.

本開示の第10の態様に係わる非対称双方向光伝送モジュール300の第2のミラー222a、222bの開口数は、0.7以上1未満であることが好ましい。 The numerical aperture of the second mirrors 222a, 222b of the asymmetric bidirectional optical transmission module 300 according to the tenth aspect of the present disclosure is preferably 0.7 or more and less than 1.

上記構成によれば、第2のミラーの開口数を変化させた場合に、第2のミラーの開口数が0.7以上1未満の範囲において、((l2/l1)×100)の値が10%から30%の範囲に、光ファイバとの光の結合効率のピークが出現する。 According to the above configuration, when the numerical aperture of the second mirror is changed, the peak of the optical coupling efficiency with the optical fiber appears in the range of 10% to 30% of the value of ((l2/l1) x 100) when the numerical aperture of the second mirror is in the range of 0.7 or more and less than 1.

(実施形態の補足)
上述した実施形態の説明に用いたブロック構成図は、機能単位のブロックを示している。各機能ブロックを実現する方法は、特に限定されない。例えば、各機能ブロックは、物理的または論理的に結合した1つのデバイスを用いて実現されてもよいし、物理的または論理的に分離した2つ以上のデバイスを直接的または間接的に接続し、これら複数のデバイスを用いて実現されてもよい。
(Supplementary description of the embodiment)
The block diagrams used in the description of the above-mentioned embodiments show functional blocks. The method of realizing each functional block is not particularly limited. For example, each functional block may be realized using one device that is physically or logically coupled, or may be realized using two or more devices that are physically or logically separated and directly or indirectly connected to each other.

制御ユニット10および/または撮像装置20が、複数のハードウェア要素で構成される場合、制御ユニット10および/または撮像装置20の図示しない機能ブロックは、何れかのハードウェア要素、又は当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。ハードウェア要素として、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信装置、入力装置、出力装置、バスなどが挙げられる。 When the control unit 10 and/or the imaging device 20 are configured with multiple hardware elements, the functional blocks (not shown) of the control unit 10 and/or the imaging device 20 are realized by any one of the hardware elements or a combination of the hardware elements. Examples of the hardware elements include a processor, memory, storage, a communication device, an input device, an output device, a bus, etc.

また、この場合、制御ユニット10および/または撮像装置20の各機能は、プロセッサ、メモリなどのハードウェア上に所定のソフトウェアまたはプログラムを読み込ませることによって実現される。具体的には、各機能は、ハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、プロセッサが演算を行い、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込みを制御することによって実現される。 In this case, each function of the control unit 10 and/or the imaging device 20 is realized by loading a specific software or program onto hardware such as a processor and memory. Specifically, each function is realized by loading specific software onto the hardware, causing the processor to perform calculations and control the reading and writing of data in the memory and storage.

本開示における判定は、1ビットで表される値(0か1か)によって行われてもよいし、真偽値(Boolean:true又はfalse)によって行われてもよいし、数値の比較(例えば、所定の値との比較)によって行われてもよい。 In this disclosure, the determination may be made based on a value represented by one bit (0 or 1), a Boolean (true or false) value, or a comparison of numerical values (e.g., a comparison with a predetermined value).

本明細書で説明した各態様、変形例/実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャート等は、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本開示において説明した方法については、例示的な順序を用いて様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。 The process steps, sequences, flow charts, etc. of each aspect, variation, or embodiment described herein may be reordered unless inconsistent. For example, the methods described in this disclosure present elements of various steps using an example order and are not limited to the particular order presented.

また、本開示において説明した情報、パラメータなどは、絶対値を用いて表されてもよいし、所定の値からの相対値を用いて表されてもよいし、対応する別の情報を用いて表されてもよい。 In addition, the information, parameters, etc. described in this disclosure may be expressed using absolute values, may be expressed using relative values from a predetermined value, or may be expressed using other corresponding information.

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的な名称ではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本開示で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々な名称は、いかなる点においても限定的な名称ではない。 The names used for the parameters described above are not limiting in any way. Furthermore, the formulas etc. using these parameters may differ from those explicitly disclosed in this disclosure. The various names are not limiting in any way.

「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、2又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味する。また、互いに「接続」又は「結合」された2つの要素間に1又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。 The terms "connected," "coupled," or any variation thereof, mean any direct or indirect connection or coupling between two or more elements. It may also include the presence of one or more intermediate elements between two elements that are "connected" or "coupled" to each other. The coupling or connection between the elements may be physical, logical, or a combination thereof.

本開示において使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。 As used in this disclosure, the phrase "based on" does not mean "based only on," unless expressly stated otherwise. In other words, the phrase "based on" means both "based only on" and "based at least on."

本開示において使用する「第1の」、「第2の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量又は順序を全般的に限定しない。これらの呼称は、2つ以上の要素間を区別する便利な方法として本開示において使用され得る。したがって、第1及び第2の要素への参照は、2つの要素のみが採用され得ること、又は何らかの形で第1の要素が第2の要素に先行しなければならないことを意味しない。 Any reference to elements using designations such as "first," "second," etc., used in this disclosure does not generally limit the quantity or order of those elements. These designations may be used in this disclosure as a convenient way to distinguish between two or more elements. Thus, a reference to a first and a second element does not imply that only two elements may be employed or that the first element must precede the second element in some way.

上記の各装置の構成における「部」を、「手段」、「デバイス」等に置き換えてもよい。 The word "part" in the configuration of each of the above devices may be replaced with "means," "device," etc.

本開示において、「含む(include)」、「含んでいる(including)」及びそれらの変形が使用されている場合、これらの用語は、用語「備える(comprising)」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本開示において使用されている用語「又は(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。 When the terms "include," "including," and variations thereof are used in this disclosure, these terms are intended to be inclusive, similar to the term "comprising." Additionally, the term "or," as used in this disclosure, is not intended to be an exclusive or.

本開示において、例えば、英語でのa,an及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、本開示は、これらの冠詞の後に続く名詞が複数形であることを含んでもよい。 In this disclosure, where articles have been added through translation, such as a, an, and the in English, this disclosure may include that the nouns following these articles are in the plural form.

本開示において、「AとBが異なる」という用語は、「AとBが互いに異なる」ことを意味してもよい。なお、当該用語は、「AとBがそれぞれCと異なる」ことを意味してもよい。「離れる」、「結合される」などの用語も、「異なる」と同様に解釈されてもよい。 In this disclosure, the term "A and B are different" may mean "A and B are different from each other." The term may also mean "A and B are each different from C." Terms such as "separate" and "combined" may also be interpreted in the same way as "different."

本開示において説明した各態様/実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知(例えば、「Xであること」の通知)は、明示的に行うものに限られず、暗黙的(例えば、当該所定の情報の通知を行わない)ことによって行われてもよい。 Each aspect/embodiment described in this disclosure may be used alone, in combination, or switched depending on the execution. In addition, notification of specific information (e.g., notification that "X is the case") is not limited to being done explicitly, but may be done implicitly (e.g., not notifying the specific information).

実施形態につき、図面を参照して詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 Although the embodiments have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments. Furthermore, the components described above include those that a person skilled in the art would easily imagine and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described above can be combined as appropriate. Furthermore, various omissions, substitutions, or modifications of the configuration can be made without departing from the spirit of the present invention.

10 制御ユニット
20 撮像装置
100 光ファイバ
101 第1コア部
102 第2コア部
200a、200b 光ファイバコネクタ
221a、221b 第1のミラー
222a、222b 第2のミラー
230a 第2の受光素子
230b 第2の発光素子
240a 第1の発光素子
240b 第1の受光素子
300 非対称双方向光伝送モジュール
400 通信システム
REFERENCE SIGNS LIST 10 control unit 20 imaging device 100 optical fiber 101 first core portion 102 second core portion 200a, 200b optical fiber connector 221a, 221b first mirror 222a, 222b second mirror 230a second light receiving element 230b second light emitting element 240a first light emitting element 240b first light receiving element 300 asymmetric bidirectional optical transmission module 400 communication system

Claims (7)

反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、
前記光ファイバコネクタには、
第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子であって、前記第1の発光素子から放射された第1の光は前記反射対物型カプラを介して前記光ファイバの端面に入射される前記第1の発光素子と、
前記第1の開口数よりも小さい第2の開口数、および、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子から放射され、前記光ファイバを伝搬し、前記端面から放射される第2の光を受光する第2の受光素子とがさらに含まれ、
前記反射対物型カプラは、非球面の第1のミラーおよび円錐型の第2のミラーを含み、前記第2のミラーは前記第1の発光素子から放射された光を前記第1のミラーの方向に反射し、前記第1のミラーは前記第2のミラーで反射された光を前記光ファイバの端面に集光し、
前記光ファイバの中心軸方向において、
前記第1のミラーと前記第1の発光素子との間の距離が、前記第1のミラーから前記第1のミラーによって反射された第1の光が集光する位置までの距離の10%から30%の範囲であり、
前記第2のミラーの開口数は、0.7以上1未満であり、
前記第2の光は前記光ファイバの第1コア部を伝搬し、前記第1の光は前記光ファイバの前記第1コア部を含む第2コア部を伝搬する非対称双方向光伝送モジュール。
An optical fiber connector including a reflective objective coupler, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber,
The optical fiber connector includes:
a first light-emitting element having a first numerical aperture and a first wavelength, wherein a first light emitted from the first light-emitting element is incident on an end face of the optical fiber via the reflective objective coupler;
a second light receiving element configured to receive second light emitted from a second light emitting element having a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength, propagating through the optical fiber, and emitting second light from the end face;
the reflective objective coupler includes an aspherical first mirror and a conical second mirror, the second mirror reflecting light emitted from the first light emitting element in a direction toward the first mirror, and the first mirror focusing the light reflected by the second mirror onto an end face of the optical fiber;
In the central axis direction of the optical fiber,
a distance between the first mirror and the first light-emitting element is in a range of 10% to 30% of a distance from the first mirror to a position where the first light reflected by the first mirror is collected;
the numerical aperture of the second mirror is equal to or greater than 0.7 and less than 1;
an asymmetric bidirectional optical transmission module, in which the second light propagates through a first core portion of the optical fiber, and the first light propagates through a second core portion including the first core portion of the optical fiber;
反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、
前記光ファイバコネクタには、
第1の開口数および第1の波長を有する第1の発光素子から放射され、前記光ファイバを伝搬し、前記光ファイバの端面から放射される第1の光を、前記反射対物型カプラを介して受光する第1の受光素子と、
前記第1の開口数よりも小さい第2の開口数、および、第1の波長とは異なる第2の波長を有する第2の発光素子であって、前記第2の発光素子から放射される第2の光が前記端面に入射される前記第2の発光素子がさらに含まれ、
前記反射対物型カプラは、非球面の第1のミラーおよび円錐型の第2のミラーを含み、前記光ファイバの端面から放射された光を前記第1のミラーは前記第2のミラーの方向に反射し、前記第2のミラーは前記第1のミラーで反射された光を前記第1の受光素子に集光し、
前記光ファイバの中心軸方向において、
前記第1のミラーと前記第1の受光素子との間の距離が、前記第1のミラーに入射する第1の光が放射される前記光ファイバの前記端面までの距離の10%から30%の範囲であり、
前記第2のミラーの開口数は、0.7以上1未満であり、
前記第2の光は前記光ファイバの第1コア部を伝搬し、前記第1の光は前記光ファイバの前記第1コア部を含む第2コア部を伝搬する非対称双方向光伝送モジュール。
An optical fiber connector including a reflective objective coupler, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber,
The optical fiber connector includes:
a first light receiving element that receives, via the reflective objective coupler, a first light that is emitted from a first light emitting element having a first numerical aperture and a first wavelength, propagates through the optical fiber, and is emitted from an end face of the optical fiber;
The second light emitting element further includes a second numerical aperture smaller than the first numerical aperture and a second wavelength different from the first wavelength, and a second light radiated from the second light emitting element is incident on the end surface,
the reflective objective coupler includes a first aspherical mirror and a second conical mirror, the first mirror reflecting light emitted from an end face of the optical fiber in a direction toward the second mirror, and the second mirror collecting the light reflected by the first mirror onto the first light receiving element;
In the central axis direction of the optical fiber,
a distance between the first mirror and the first light receiving element is in a range of 10% to 30% of a distance to the end face of the optical fiber from which the first light incident on the first mirror is emitted;
the numerical aperture of the second mirror is equal to or greater than 0.7 and less than 1;
an asymmetric bidirectional optical transmission module, in which the second light propagates through a first core portion of the optical fiber, and the first light propagates through a second core portion including the first core portion of the optical fiber;
反射対物型カプラを含む光ファイバコネクタ、および、光ファイバを含む非対称双方向光伝送モジュールであって、
前記光ファイバの一端に請求項1に記載の非対称双方向光伝送モジュールに含まれる光ファイバコネクタが接続され、
前記光ファイバの他端に請求項2に記載の非対称双方向光伝送モジュールに含まれる光ファイバコネクタが接続される、非対称双方向光伝送モジュール。
An optical fiber connector including a reflective objective coupler, and an asymmetric bidirectional optical transmission module including an optical fiber,
an optical fiber connector included in the asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 1 is connected to one end of the optical fiber;
An asymmetric bidirectional optical transmission module, wherein an optical fiber connector included in the asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 2 is connected to the other end of the optical fiber.
前記第2の受光素子は前記第2のミラーと前記光ファイバとの間に位置し、前記第1の発光素子は前記第2のミラーと前記第1のミラーとの間に位置し、前記第2の発光素子は前記第2のミラーと前記光ファイバとの間に位置し、前記第1の受光素子は前記第2のミラーと前記第1のミラーとの間に位置する請求項3に記載の非対称双方向光伝送モジュール。 4. The asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 3, wherein the second light receiving element is located between the second mirror and the optical fiber, the first light emitting element is located between the second mirror and the first mirror, the second light emitting element is located between the second mirror and the optical fiber, and the first light receiving element is located between the second mirror and the first mirror. 前記第1の発光素子は非コヒーレント光源であり、前記第2の発光素子はコヒーレント光源である請求項1からのいずれか一項に記載の非対称双方向光伝送モジュール。 The asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 1 , wherein the first light-emitting element is a non-coherent light source, and the second light-emitting element is a coherent light source. 前記第1の発光素子はLED(light emitting diode)であり、前記第2の発光素子はレーザ光源である請求項に記載の非対称双方向光伝送モジュール。 6. The asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 5 , wherein the first light emitting element is an LED (light emitting diode), and the second light emitting element is a laser light source. 前記光ファイバの前記第1コア部の開口数は前記第2コア部の開口数よりも小さく、前記第1コア部はGI(Graded Index Fiber)構造の光ファイバまたはシングルモード光ファイバであり、前記第2コア部は前記第1コア部の外周のクラッド部に位置し、前記第1コア部を含まない前記第2コア部はSI(Step-Index Fiber)構造の光ファイバであり、前記第1コア部および前記第2コア部は双方向に光を伝搬可能である請求項1からのいずれか一項に記載の非対称双方向光伝送モジュール。 7. The asymmetric bidirectional optical transmission module according to claim 1, wherein the numerical aperture of the first core portion of the optical fiber is smaller than the numerical aperture of the second core portion, the first core portion is an optical fiber with a graded index fiber (GI) structure or a single mode optical fiber, the second core portion is located in a cladding portion on an outer periphery of the first core portion, the second core portion not including the first core portion is an optical fiber with a step-index fiber (SI) structure, and the first core portion and the second core portion are capable of propagating light in both directions.
JP2021005210A 2021-01-15 2021-01-15 Asymmetric bidirectional optical transmission module Active JP7590732B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021005210A JP7590732B2 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Asymmetric bidirectional optical transmission module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021005210A JP7590732B2 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Asymmetric bidirectional optical transmission module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022109739A JP2022109739A (en) 2022-07-28
JP7590732B2 true JP7590732B2 (en) 2024-11-27

Family

ID=82560378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021005210A Active JP7590732B2 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Asymmetric bidirectional optical transmission module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7590732B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102841409A (en) 2012-08-28 2012-12-26 中国科学院光电研究院 Fine light beam small divergence angle optical fiber coupling structure
JP2014530374A (en) 2011-09-16 2014-11-17 コーニング インコーポレイテッド Number mode optical fiber for mode division multiplexing.
WO2019150064A1 (en) 2018-01-30 2019-08-08 Spi Lasers Uk Limited Apparatus and method for controlling the spatial beam profile of laser radiation
JP2019169780A (en) 2018-03-22 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 Optical communication system
JP2020522748A (en) 2017-06-02 2020-07-30 コムスコープ テクノロジーズ リミティド ライアビリティ カンパニー Concentric fiber for space division multiplex optical communication and its use

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60221706A (en) * 1985-03-29 1985-11-06 Hitachi Ltd optical fiber
JPH0350518A (en) * 1989-07-19 1991-03-05 Olympus Optical Co Ltd Microscope reflecting objective

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014530374A (en) 2011-09-16 2014-11-17 コーニング インコーポレイテッド Number mode optical fiber for mode division multiplexing.
CN102841409A (en) 2012-08-28 2012-12-26 中国科学院光电研究院 Fine light beam small divergence angle optical fiber coupling structure
JP2020522748A (en) 2017-06-02 2020-07-30 コムスコープ テクノロジーズ リミティド ライアビリティ カンパニー Concentric fiber for space division multiplex optical communication and its use
WO2019150064A1 (en) 2018-01-30 2019-08-08 Spi Lasers Uk Limited Apparatus and method for controlling the spatial beam profile of laser radiation
JP2019169780A (en) 2018-03-22 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 Optical communication system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022109739A (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5714229B2 (en) Double lens single optical receiver assembly
EP4350405A2 (en) Optical connector module
JP5790428B2 (en) Coupling optics, fiber optics
JPH03138606A (en) optical splitter
CN101246239A (en) Planar lightwave circuit based on tunable three-port filter
CN109073822B (en) Lensed optical fiber and optical coupler
EP1229363A2 (en) Optical coupling structure
JP4805657B2 (en) Optical receiver
JP7590732B2 (en) Asymmetric bidirectional optical transmission module
US6411755B1 (en) Cladding-assisted single-mode fiber coupler
JP4874032B2 (en) Endoscope illumination optical system
JP2010008542A (en) Optical transmission module
JP3869774B2 (en) Optical communication system
CN114764162B (en) Optical fiber and optical transmission module
JP2007033859A (en) Optical transmission line
US20080137519A1 (en) Multi-channel optical communication lens system and optical module using the same
KR102063326B1 (en) beam connector using commercial multi-mode fiber
JP2005024617A (en) Optical transmitter
JP2002323643A (en) Two-way optical communication device and two-way optical communication device
TWI608263B (en) Optical socket and light module with it
JP2005062704A (en) Optical module, optical attenuator, optical transceiver module and optical waveguide member
JP2007094213A (en) Optical transmitting system
WO2021149589A1 (en) Optical component
JP2023524728A5 (en)
JP2016212414A (en) Waveguide coupling circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231101

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20241029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7590732

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150