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公開番号2024171526
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023088582
出願日2023-05-30
発明の名称光レセプタクル、光モジュールおよび送信装置
出願人株式会社エンプラス
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類G02B 6/32 20060101AFI20241205BHJP(光学)
要約【課題】使用温度が変化した場合であっても、光レセプタクルから出射される光の集光位置のずれを抑制できる光レセプタクルを提供すること。
【解決手段】光レセプタクルは、入射面と、出射面とを有する。入射面の中心の曲率半径をR1とし、出射面の中心の曲率半径をR2とし、入射面の中心および出射面の中心の間の光路長をTとしたとき、以下の式(1)および式(2)を満たす。
式(1) R1/|R2|>1.5
式(2) T/(R1+|R2|)>1.5
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
発光素子および光伝送体の間に配置された場合に、前記発光素子および前記光伝送体の端面を光学的に結合するための樹脂製の光レセプタクルであって、
前記発光素子から出射される光を入射させるための凸面である入射面と、
前記入射面で入射された光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるための凸面である出射面と、
を有し、
前記入射面の中心の曲率半径をＲ１とし、前記出射面の中心の曲率半径をＲ２とし、前記入射面の中心および前記出射面の中心の間の光路長をＴとしたとき、以下の式（１）および式（２）を満たす、
光レセプタクル。
式（１）Ｒ１／｜Ｒ２｜＞１．５
式（２）Ｔ／（Ｒ１＋｜Ｒ２｜）＞１．５
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記光レセプタクルの焦点距離は、負の数である、請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
発光素子と、
前記発光素子から出射した光が入射する請求項１に記載の光レセプタクルと、を有し、
前記発光素子から出射された光のうち、前記入射面に入射される光の前記入射面における径をＥ１とし、前記発光素子から出射された光のうち、前記出射面から出射される光の前記出射面における径をＥ２としたとき、以下の式（３）を満たす、
請求項１に記載の光モジュール。
式（３）Ｅ１／Ｅ２＞１．２
【請求項４】
前記発光素子の光軸、前記入射面の中心および前記出射面の中心を含む断面において、前記発光素子の発光面の中心で出射された光は、前記入射面および前記出射面の間で前記光軸と交差する光を含む、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させるための反射面をさらに有する、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項６】
請求項３～５のいずれか一項に記載の光モジュールと、
前記光レセプタクルから出射した光が入射する光伝送体と、を有し、
前記発光素子の発光面の中心および前記入射面の中心の間の距離をＤ１とし、前記出射面の中心および前記光伝送体の端面の間の距離をＤ２としたとき、以下の式（４）を満たす、
送信装置。
式（４）Ｄ１／Ｄ２＞５

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レセプタクル、光モジュールおよび送信装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
以前から、光ファイバや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザ（例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｆａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬａｓｅｒ））および光伝送体を光学的に接続するか、または光伝送体同士を光学的に接続するための光レセプタクルが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、レーザダイオードから出射された信号光が送信ファイバ、光コネクタ（光レセプタクル）、受信ファイバを経て光レセプタクルに送信される光信号伝送システムが記載されている。特許文献１に記載の光コネクタは、ガラス製であり、互いに凸面が対向して配置される２つの平凸レンズを有する。送信ファイバから出射された光は、一方の平凸レンズで平行光に制御され、他方の平凸レンズに入射する。他方の平凸レンズに入射した光は、集光するように制御される。他方の平凸レンズで制御された光は、受信ファイバに入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／００２１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された光コネクタは、ガラス製であるが、樹脂で一体成形することも考えられる。特許文献１に記載されたような光コネクタを樹脂で一体成形した場合、その光コネクタは、使用環境に応じて使用波長における屈折率が変化する場合がある。例えば、光コネクタに用いられる材料がポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の場合、環境温度が０℃から８０℃に変化した場合、屈折率は約０．００７程度変動する。通常は常温（２５℃）や環境温度の中間状態の温度で特性が最適となるよう製品設計が行われる。しかしながら、このように、使用環境に応じて光コネクタに用いられる材料の屈折率が変化すると、光コネクタから出射される光の集光位置が、設計時の最適な位置からずれてしまい、結合効率が低下してしまう。結果として、実使用する際に問題が発生する場合があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、使用される材料の屈折率が変化した場合であっても、光レセプタクルから出射される光の集光点の位置ずれを抑制できる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の別の目的は、光レセプタクルを有する光モジュールおよび送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］発光素子および光伝送体の間に配置された場合に、前記発光素子および前記光伝送体の端面を光学的に結合するための樹脂製の光レセプタクルであって、前記発光素子から出射される光を入射させるための凸面である入射面と、前記入射面で入射された光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるための凸面である出射面と、を有し、前記入射面の中心の曲率半径をＲ１とし、前記出射面の中心の曲率半径をＲ２とし、前記入射面の中心および前記出射面の中心の間の光路長をＴとしたとき、以下の式（１）および式（２）を満たす、光レセプタクル。
式（１）Ｒ１／｜Ｒ２｜＞１．５
式（２）Ｔ／（Ｒ１＋｜Ｒ２｜）＞１．５
［２］前記光レセプタクルの焦点距離は、負の数である、［１］に記載の光レセプタクル。
［３］発光素子と、前記発光素子から出射した光が入射する［１］に記載の光レセプタクルと、を有し、前記発光素子から出射された光のうち、前記入射面に入射される光の前記入射面における径をＥ１とし、前記発光素子から出射された光のうち、前記出射面から出射される光の前記出射面における径をＥ２としたとき、以下の式（３）を満たす、［１］または［２］に記載の光モジュール。
式（３）Ｅ１／Ｅ２＞１．２
［４］前記発光素子の光軸、前記入射面の中心および前記出射面の中心を含む断面において、前記発光素子の発光面の中心で出射された光は、前記入射面および前記出射面の間で前記光軸と交差する光を含む、［３］に記載の光モジュール。
［５］前記入射面から入射した光を前記出射面に向けて反射させるための反射面をさらに有する、［３］または［４］に記載の光モジュール。
［６］［３］～［５］に記載の光モジュールと、前記光レセプタクルから出射した光が入射する光伝送体と、を有し、前記発光素子の発光面の中心および前記入射面の中心の間の距離をＤ１とし、前記出射面の中心および前記光伝送体の端面の間の距離をＤ２としたとき、以下の式（４）を満たす、送信装置。
式（４）Ｄ１／Ｄ２＞５
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屈折率が変化した場合であっても、光レセプタクルから出射される光の集光点の位置ずれを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１Ａ、Ｂは、実施の形態１の送信装置の構成を示す図である。
図２Ａ～Ｄは、実施の形態１の送信装置における光路を説明するための図である。
図３Ａ～Ｃは、比較例の送信装置における光路図である。
図４Ａ～Ｃは、実施の形態１の他の実施例（１）の送信装置の構成を示す図である。
図５Ａ～Ｃは、実施の形態１の他の実施例（２）の送信装置の構成を示す図である。
図６Ａ～Ｃは、実施の形態１の他の実施例（３）の送信装置の構成を示す図である。
図７Ａ～Ｃは、実施の形態１の他の実施例（３）のシミュレーション結果を示すグラフである。
図８Ａ～Ｃは、比較例のシミュレーション結果を示すグラフである。
図９Ａ～Ｃは、実施の形態２の送信装置の構成を示す図である。
図１０Ａ～Ｃは、実施の形態３の送信装置の構成を示す図である。
図１１は、実施の形態４の送信装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態の光レセプタクル、光モジュールおよび送信装置について、図面を参照して詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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