知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146380
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】光モジュールおよび光レセプタクル
(51)【国際特許分類】
G02B 6/42 20060101AFI20241004BHJP
H01S 5/02251 20210101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
G02B6/42
H01S5/02251
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023059241
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000208765
【氏名又は名称】株式会社エンプラス
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井澤 崇宏
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 悠生
(72)【発明者】
【氏名】菅沼 孝吉
(72)【発明者】
【氏名】関 晃伸
(72)【発明者】
【氏名】河本 智朗
【テーマコード（参考）】
2H137
5F173
【Ｆターム（参考）】
2H137AB06
2H137AC05
2H137BA04
2H137BB02
2H137BB03
2H137BB25
2H137BC10
2H137BC51
2H137BC72
2H137HA01
5F173MC16
5F173MF23
5F173MF40
(57)【要約】
【課題】戻り光雑音の影響を抑制できる、ボルテックス面を含む光レセプタクルを有する光モジュールを提供すること。
【解決手段】
発光素子と、光伝送体と、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合させるための光レセプタクルと、を有する光モジュールであって、前記光レセプタクルは、前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、を含み、前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、光モジュール。
【選択図】図１
【解決手段】
発光素子と、光伝送体と、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合させるための光レセプタクルと、を有する光モジュールであって、前記光レセプタクルは、前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、を含み、前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、光モジュール。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子と、光伝送体と、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合させるための光レセプタクルと、を有する光モジュールであって、
前記光レセプタクルは、
前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、
前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、
を含み、
前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、
光モジュール。
前記光レセプタクルは、
前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、
前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、
を含み、
前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、
光モジュール。
【請求項2】
前記トポロジカルチャージ数は、前記ボルテックス面を通過し、前記光伝送体に入射する光の外径が、前記光伝送体のコアの外径以下となるように設定されている、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項3】
前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は３～９である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項4】
前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は４～７である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項5】
前記第１光学面を通過した前記光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面を有する、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項6】
前記光レセプタクル本体は、前記第１光学面を通過した光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面をさらに有する、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項7】
前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の外縁から前記ボルテックス面の螺旋の中心への方向に延びる複数の凸条を有する、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項8】
前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の螺旋の中心に非ボルテックス面を有し、前記非ボルテックス面の最大径は３μｍ以下である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか一項に記載の光モジュールに用いられる光レセプタクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光モジュールおよび光レセプタクルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、大容量のデータを、光通信を用いて高速で送受信するために、マルチモードファイバを備えた通信装置および通信システムが使用されている。マルチモードファイバは、光が通るコアの径がシングルモードファイバよりも大きいため、より多くの光を通すことができる。しかしながら、多数のモードの光が通ることでモード毎の光の伝播速度が異なり、光の分散（ＤＭＤ（Differential Modal Dispersion））が生じるため、光波形が劣化してしまう。この問題は、マルチモードファイバにおいて、コアの中心部分の屈折率分布が不安定な場合に特に問題となる。
【0003】
この問題を改善するため手段として、ボルテックスレンズやボルテックス位相板などと称される光学素子を用いることが知られている。ボルテックスレンズ（ボルテックス位相板）とは、連続または階段状の螺旋形状を有する面（ボルテックス面）を有する光学素子（光束制御部材）である。ボルテックスレンズに、中心部分の強度が高いガウシアン分布を有する光（ガウシアンビーム）を通過させると、中心部分の強度が顕著に低下した、リング状の強度分布を有する光（ボルテックスビーム）に変換される。
【0004】
ボルテックスレンズによりリング状の強度分布に変換された光をマルチモードファイバに入射させると、コアの中心部分の屈折率分布の影響が抑制されるとともに、高次のモードの光が主体となり、光波形の劣化を抑制することができる。
【0005】
例えば、特許文献１には、ボルテックス形状が形成されたレンズを備えた光学部品が開示されている。特許文献１によれば、当該光学部品を用いてマルチモードファイバに、中心部分の強度が低下したリング状の強度分布の光を入射させることができたとされている。また、レンズの表面にボルテックス形状を形成してこれらを一体化することで、光軸調整が容易になったとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第２０１８／１６３９３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記の様な、ボルテックス面を有する光学素子（光レセプタクル）を用いて、光源からの光をボルテックス光として光伝送体に到達させる場合、ガウシアン光を光伝送体に到達させる場合と異なり、特有の光学特性を示す。特に、戻り光雑音に関して、ガウシアン光を用いた場合と、ボルテックス光を用いた場合とは異なる。
【0008】
本発明の目的は、戻り光雑音の影響を抑制できる、ボルテックス面を有する光レセプタクル、および当該光レセプタクルを有する光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は以下の光モジュール、および光レセプタクルに関する。
［１］ 発光素子と、光伝送体と、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合させるための光レセプタクルと、を有する光モジュールであって、前記光レセプタクルは、前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、を含み、前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、光モジュール。
［２］ 前記トポロジカルチャージ数は、前記ボルテックス面を通過し、前記光伝送体に入射する光の外径が、前記光伝送体のコアの外径以下となるように設定されている、［１］に記載の光モジュール。
［３］ 前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は３～９である、［１］または［２］に記載の光モジュール。
［４］ 前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は４～７である、［１］または［２］に記載の光モジュール。
［５］ 前記第１光学面を通過した前記光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面を有する、［１］～［４］のいずれかに記載の光モジュール。
［６］ 前記光レセプタクル本体は、前記第１光学面を通過した光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面をさらに有する、［１］～［５］のいずれかに記載の光モジュール。
［７］ 前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の外縁から前記ボルテックス面の螺旋の中心への方向に延びる複数の凸条を有する、［１］～［６］に記載の光モジュール。
［８］ 前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の螺旋の中心に非ボルテックス面を有し、前記非ボルテックス面の最大径は３μｍ以下である、［１］～［７］のいずれかに記載の光モジュール。
［９］ ［１］～［８］のいずれかに記載の光モジュールに用いられる光レセプタクル。
［１］ 発光素子と、光伝送体と、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合させるための光レセプタクルと、を有する光モジュールであって、前記光レセプタクルは、前記発光素子からの光が通過する第１光学面と、前記光伝送体への光が通過する第２光学面と、を有する光レセプタクル本体と、前記発光素子と前記光伝送体との間の光路上に配置された、前記光レセプタクル本体と一体または別体であるボルテックス面と、を含み、前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は、前記光伝送体の端面に入射した光の一部が反射して前記ボルテックス面を通過し、前記発光素子の発光面に入射するときの中心消光径が、前記発光面のレーザー発光径の５０％以上となるように設定されている、光モジュール。
［２］ 前記トポロジカルチャージ数は、前記ボルテックス面を通過し、前記光伝送体に入射する光の外径が、前記光伝送体のコアの外径以下となるように設定されている、［１］に記載の光モジュール。
［３］ 前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は３～９である、［１］または［２］に記載の光モジュール。
［４］ 前記ボルテックス面のトポロジカルチャージ数は４～７である、［１］または［２］に記載の光モジュール。
［５］ 前記第１光学面を通過した前記光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面を有する、［１］～［４］のいずれかに記載の光モジュール。
［６］ 前記光レセプタクル本体は、前記第１光学面を通過した光を前記第２光学面に向かって反射させる反射面をさらに有する、［１］～［５］のいずれかに記載の光モジュール。
［７］ 前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の外縁から前記ボルテックス面の螺旋の中心への方向に延びる複数の凸条を有する、［１］～［６］に記載の光モジュール。
［８］ 前記ボルテックス面は、前記ボルテックス面の螺旋の中心に非ボルテックス面を有し、前記非ボルテックス面の最大径は３μｍ以下である、［１］～［７］のいずれかに記載の光モジュール。
［９］ ［１］～［８］のいずれかに記載の光モジュールに用いられる光レセプタクル。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、戻り光雑音の影響を抑制できる、ボルテックス面を有する光レセプタクル、および当該光レセプタクルを有する光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
［光モジュール］
図１Ａは、従来の光モジュール１０を示し、図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る光モジュール１００を示す。図１Ａ、Ｂに示される光モジュール１０、１００における光レセプタクル４０、４００は、それぞれ、発光素子２００と光伝送体３００との間に配置されている。光レセプタクル４０、４００は、それぞれ、発光素子２００から出射された光を制御して、光伝送体３００の端面に到達させており、発光素子２００および光伝送体３００を光学的に接続させている。
図１Ａは、従来の光モジュール１０を示し、図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る光モジュール１００を示す。図１Ａ、Ｂに示される光モジュール１０、１００における光レセプタクル４０、４００は、それぞれ、発光素子２００と光伝送体３００との間に配置されている。光レセプタクル４０、４００は、それぞれ、発光素子２００から出射された光を制御して、光伝送体３００の端面に到達させており、発光素子２００および光伝送体３００を光学的に接続させている。
【0014】
ここで従来の光モジュール１０では、図１Ａに示されるように、中心の光が最も強く、外縁に向かうにつれて光が弱くなるガウシアン分布を有する円形のガウシアン光（例えば、ガウシアンビーム）が発光素子２００から出射されて、光レセプタクル４０内を通って、光伝送体３００に到達する。また、一般に、光伝送体３００の端面に到達した光の一部は反射して反射光となり、発光素子２００に戻るが、この戻り光もガウシアン光である。なお、発光素子２００に反射光が戻ると、発光素子の出力が変動してしまう戻り光雑音と呼ばれる現象が発生してしまうことがあり望ましくない。
【0015】
一方、本実施の形態に係る光モジュール１００において、光レセプタクル４００は、ボルテックス面４４０を有する。そのため、図１Ｂに示されるように、発光素子２００から出射される光はガウシアン光であるが、ボルテックス面４４０を通過すると、リング状のボルテックス光（例えば、ボルテックスビーム）となり、ボルテックス光が光伝送体３００の端面に到達する。また、戻り光もボルテックス光となる。
【0016】
本実施の形態に係る光モジュール１００は、上記の様なボルテックス光を光伝送体３００の端面に到達させ、戻り光もボルテックス光である場合において、ボルテックス面が適切に設計されていることで、戻り光雑音の影響を抑制し、位置ずれトレランスも良好である。ボルテックス面の設計については、後ほど詳述する。
【0017】
図１Ｂに示されるように、本発明の実施の形態に係る光モジュール１００は、発光素子２００、光伝送体３００、および光レセプタクル４００を有する。以下、それぞれについて説明する。
【0018】
（発光素子）
発光素子２００は、光伝送体３００に到達する光を出射する光源である。発光素子２００は、レーザーが挙げられる。レーザーとしては、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、ＤＦＢレーザー、ＥＭＬレーザー、ファブリ・ペローレーザーである。発光素子２００は、発光面２１０を有し、発光面２１０は光を出射する面である。また、発光面２１０には、戻り光が戻ってくる。発光面２１０の径は、特に制限されない。本実施の形態において、発光面のレーザー発光径は、後述するボルテックス光の中心消光径の５０％未満となることが、戻り光を低減するという観点から好ましい。このように、発光面２１０のレーザー発光径は、ボルテックス面を設計する際の基準となる。なお、レーザー発光径は通常、５～１０μｍである。レーザーのうち、ＶＣＳＥＬ発光径は通常、７～９μｍである。発光素子２００は、例えば、基板２２０上に配置されていればよい。
発光素子２００は、光伝送体３００に到達する光を出射する光源である。発光素子２００は、レーザーが挙げられる。レーザーとしては、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、ＤＦＢレーザー、ＥＭＬレーザー、ファブリ・ペローレーザーである。発光素子２００は、発光面２１０を有し、発光面２１０は光を出射する面である。また、発光面２１０には、戻り光が戻ってくる。発光面２１０の径は、特に制限されない。本実施の形態において、発光面のレーザー発光径は、後述するボルテックス光の中心消光径の５０％未満となることが、戻り光を低減するという観点から好ましい。このように、発光面２１０のレーザー発光径は、ボルテックス面を設計する際の基準となる。なお、レーザー発光径は通常、５～１０μｍである。レーザーのうち、ＶＣＳＥＬ発光径は通常、７～９μｍである。発光素子２００は、例えば、基板２２０上に配置されていればよい。
【0019】
（光伝送体）
光伝送体３００は、発光素子２００から出射された光が入射する。光伝送体３００の種類は、特に制限されない。光伝送体３００の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。本実施の形態では、光伝送体３００は、光ファイバーである。光ファイバーはシングルモードファイバであっても、マルチモードファイバであってもよい。本実施の形態において、光ファイバーはマルチモードファイバである。マルチモードファイバのコア径は、例えば、５０μｍ、６２．５μｍである。
光伝送体３００は、発光素子２００から出射された光が入射する。光伝送体３００の種類は、特に制限されない。光伝送体３００の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。本実施の形態では、光伝送体３００は、光ファイバーである。光ファイバーはシングルモードファイバであっても、マルチモードファイバであってもよい。本実施の形態において、光ファイバーはマルチモードファイバである。マルチモードファイバのコア径は、例えば、５０μｍ、６２．５μｍである。
【0020】
（光レセプタクル）
図２Ａは光レセプタクル４００を示し、説明のために発光素子２００、光伝送体３００、および光路も示している。光レセプタクル４００は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成されることが好ましい。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。また、光レセプタクル４００は、例えば、射出成形により製造される。
図２Ａは光レセプタクル４００を示し、説明のために発光素子２００、光伝送体３００、および光路も示している。光レセプタクル４００は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成されることが好ましい。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。また、光レセプタクル４００は、例えば、射出成形により製造される。
【0021】
図２Ａに示されるように光レセプタクル４００は、第１光学面４１０と、反射面４２０と、第２光学面４３０と、ボルテックス面４４０とを有する。以下、それぞれについて説明する。
【0022】
第１光学面４１０は、発光素子２００からの光が通過する面（入射面）である。第１光学面４１０は発光素子２００からの光を入射させるように、発光素子２００に対向するように配置される。第１光学面４１０の形状は、発光素子２００からの光が通過できれば特に制限されず、例えば、平面であっても曲面であってもよい。本実施の形態において、第１光学面４１０は曲面であり、より具体的には、発光素子２００に向かって凸形状の凸面ある。本実施の形態において、凸面である第１光学面４１０は、発光素子２００から出射された光を通過させてコリメート光に変換する。
【0023】
反射面４２０は第１光学面４１０で入射した光を第２光学面４３０に向けて反射させる。反射面４２０は、第１光学面４１０と第２光学面４３０との間に配置されて、上記の様に光を反射できれば特に制限されない。本実施の形態において、反射面４２０は平面であり、第１光学面４１０で入射し、コリメート光となった光の進行方向に対して４５°傾いている。なお、反射面４２０は、光レセプタクル４００においてなくてもよい。たとえば、反射面４２０がなく、第１光学面４１０で入射した光は、そのまま直進して第２光学面４３０から出射されるようにしてもよい。
【0024】
第２光学面４３０は、第１光学面４１０で入射した光または反射面４２０で反射した光が光伝送体３００に向けて通過する面（出射面）である。第２光学面４３０は、光を光伝送体３００に向けて出射できるように光伝送体３００に対向するように配置される。第２光学面４３０の形状は、光が通過できれば特に制限されず、例えば、平面であっても曲面であってもよい。本実施の形態において、第２光学面４３０は、曲面であり、より具体的には、光伝送体３００の端面に向かって凸形状の凸面である。本実施の形態において、凸面である第２光学面４３０は、光レセプタクル内部を進行してきたコリメート光を光伝送体３００のコアの端面に集光させる。
【0025】
ボルテックス面４４０は、連続または階段状の螺旋形状を有する面である。ボルテックス面４４０をガウシアン光（例えばガウシアンビーム）が通過すると、リング状の強度分布を有するボルテックス光（例えばボルテックスビーム）に変換される。ボルテックス面４４０は、発光素子２００と光伝送体３００との間の光路上に配置されればよい。また、ボルテックス面４４０は、光レセプタクル４００と一体であっても別体であってもよい。ボルテックス面４４０が光レセプタクル４００と一体である場合、ボルテックス面４４０は、例えば、第１光学面４１０上、反射面４２０上、または第２光学面４３０上に配置されればよい。本実施の形態においては、ボルテックス面４４０は、光レセプタクル４００と一体であり、第２光学面４３０上に配置されている。
【0026】
【0027】
ボルテックス面４４０は、ガウシアン分布を有する光をリング状の光に変換することができる螺旋形状を有していれば特に制限されない。螺旋形状は、連続的に高くなっても段階的（階段状）に高くなってもよい。ボルテックス面４４０の例には、ボルテックスレンズ、およびボルテックス位相板が含まれる。
【0028】
図２Ｄに示されるように、本実施の形態において、ボルテックス面４４０は平面視したときに円形であり、螺旋形状は以下の様である。すなわち、平面視したときの円の中心を点Ｏとし、この円の外縁上の一点を点Ａとしたときに線分ＯＡを、点Ｏを中心として３６０°回転させたときに、線分ＯＡ上の各点は、紙面の奥側から手前側の方向により高くなり、螺旋形状になっている。螺旋形状は、連続的に高くなっても段階的（階段状）に高くなってもよい。回転後の点Ｏを点Ｏ’とし、点Ａを点Ａ’としたときに、線分Ｏ’Ａ’は、線分ＯＡより高い位置にある。これにより図２Ｂ、Ｃに示されるように段差４４１が形成される。なお、本実施の形態において、線分ＯＡおよびＯ’Ａ’は、図２Ｃに示されるように、それぞれ、凸面である第２光学面４３０の凸形状に沿うような曲線であり、線分ＯＡと線分Ｏ’Ａ’は平行である。すなわち、本実施の形態において、段差４４１を規定する下線と上線とは平行であり、段差４４１の高さは一定である。
【0029】
段差４４１の高さ（通過する光の進行方向に平行な方向の長さ）は、ガウシアン光をどのようなボルテックス光に変換するかに関係する、以下の式１に示されるトポロジカルチャージ数１を適宜設定できるように設定されればよい。すなわち、式１に示されるように、段差４４１の高さｄは、ボルテックス面４４０を通過する光の波長λおよびボルテックス面４４０を形成する材料の材料屈折率ｎとともに、トポロジカルチャージ数ｌに関係する。したがって、段差４４１の高さｄは、所望のトポロジカルチャージ数ｌに応じ適宜設定される。ボルテックス面４４０の設計について後ほど詳述する。
【0030】
【数1】
【0031】
図２Ｅに示されるように、本実施の形態において、ボルテックス面４４０は、平面視したときに、ボルテックス面の外縁からボルテックス面の螺旋の中心Ｏへの方向に延びる複数の凸条４４２を有していてもよい。この凸条４４２は、ボルテックス面を成形するための成形型の凹条が転写されたものである。ボルテックス面４４０を例えば、射出成形などによって成形するには、成形型が必要である。成形型は、理想的には上述のような螺旋形状を成形できるように当該螺旋形状に相補的な形状を有することが望まれる。しかし、このような相補的な形状を高精細に作ることは一般に困難である。このような相補的な形状を高精細に作る方法として、ボルテックス面の中心に対応する部分から外縁に対応する部分への方向に凹部を形成すること（例えば、切削工具で切削して、凹部を形成すること）が考えられる。ここで、このように成形型を形成すると、成形型の外縁から中心に向かう方向に延びるに凹条が形成されてしまう。ボルテックス面の凸条４４２は、このような凹条が転写されたものである。
【0032】
また、図２Ｅに示されるように、ボルテックス面４４０は、平面視したときに、ボルテックス面の螺旋の中心Ｏに非ボルテックス面４４３を有していてもよい。この非ボルテックス面４４３も、上記の様に形成された成形型が転写されたものである。すなわち、上記の様に一般的な方法で成形型を形成すると中心Ｏの周囲は、螺旋形状に相補的な理想的な形状とならない。したがって、ボルテックス面４４０の中心にはある程度大きな非ボルテックス面が存在してしまう。しかし、上記の様な高精細に成形型を形成する方法によれば、非ボルテックス面の最大径を３μｍ以下とすることができ、さらに２μｍ以下とすることもできる。
【0033】
（ボルテックス面の設計）
以下に示す表１、図３Ａ、Ｂは、ボルテックス面の設計のためのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、屈折率１．６３７７の材料で形成された、第２光学面４３０にボルテックス面４４０を有する光レセプタクル４００を想定し、このボルテックス面４４０（第２光学面４３０）に、波長８５０ｎｍのガウシアンビームを通過させた。発光素子２００にはＶＣＳＥＬを用い、用いたＶＣＳＥＬ発光径は8μｍであった。ボルテックス面４４０（第２光学面４３０）を通過した後のボルテックスビームのビームウエストの半径（ω０）は８．４μｍであり、ビーム裾幅（ω’）は６．９μｍであった。ボルテックス面４４０の段差の高さ（位相段差）ｄを０μｍから１．３３３μｍずつ増大させることで、トポロジカルチャージ数ｌを１つずつ増加させた。以上の条件において、各トポロジカルチャージ数のときに得られるボルテックスビームの戻り光対策効果および位置ずれトレランスについてシミュレーションした。
以下に示す表１、図３Ａ、Ｂは、ボルテックス面の設計のためのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、屈折率１．６３７７の材料で形成された、第２光学面４３０にボルテックス面４４０を有する光レセプタクル４００を想定し、このボルテックス面４４０（第２光学面４３０）に、波長８５０ｎｍのガウシアンビームを通過させた。発光素子２００にはＶＣＳＥＬを用い、用いたＶＣＳＥＬ発光径は8μｍであった。ボルテックス面４４０（第２光学面４３０）を通過した後のボルテックスビームのビームウエストの半径（ω０）は８．４μｍであり、ビーム裾幅（ω’）は６．９μｍであった。ボルテックス面４４０の段差の高さ（位相段差）ｄを０μｍから１．３３３μｍずつ増大させることで、トポロジカルチャージ数ｌを１つずつ増加させた。以上の条件において、各トポロジカルチャージ数のときに得られるボルテックスビームの戻り光対策効果および位置ずれトレランスについてシミュレーションした。
【0034】
図３Ａは戻り光対策効果のシミュレーション結果の一部を示す（なお、表１には全ての結果の評価が示されている）。図３Ａは、トポロジカルチャージ数ｌが０、３、６、７のときに、光伝送体３００の端面で反射した光がどの程度、発光素子２００の発光面に戻るかを示している。図３Ａの縦軸の強度比とは、トポロジカルチャージ数が０の場合（ボルテックス面４４０がない場合）の戻り光の強度を１としたときの戻り光の強度の割合を示している。強度比は小さいほど、戻り光が少ないことを意味しており、戻り光雑音の影響が抑制されて発光素子が安定的に出力することを意味する。
また、図３Ａの横軸のデフォーカスとは、第２光学面４３０（ボルテックス面４４０）の焦点から光伝送体３００の端面が光軸方向に沿ってどの程度離れているかを示している。デフォーカス０μｍは、第２光学面４３０の焦点位置に光伝送体３００の端面が配置されていることを示し、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍは、第２光学面４３０の焦点位置よりも、第２光学面４３０から離れた位置に光伝送体３００の端面が配置されていることを示している。
また、図３Ａの横軸のデフォーカスとは、第２光学面４３０（ボルテックス面４４０）の焦点から光伝送体３００の端面が光軸方向に沿ってどの程度離れているかを示している。デフォーカス０μｍは、第２光学面４３０の焦点位置に光伝送体３００の端面が配置されていることを示し、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍは、第２光学面４３０の焦点位置よりも、第２光学面４３０から離れた位置に光伝送体３００の端面が配置されていることを示している。
【0035】
図３Ａからわかるように、トポロジカルチャージ数ｌは大きくなるほど強度比が小さくなり、戻り光が少なくなることがわかった。これは表１からわかるように、トポロジカルチャージ数ｌが大きくなるほどボルテックスビームの中心消光径Ｄ１が大きくなり、発光素子２００の発光面に到達する光が少なくなるためと考えられる。中心消光径Ｄ１は、戻り光を抑制するという観点から、発光素子２００の発光面のレーザー発光径（ＶＣＳＥＬ発光径）の５０％以上であることが好ましく、１００％以上であることがより好ましい。
【0036】
図３Ｂは、位置ずれトレランスのシミュレーション結果の一部を示す（なお、表１には全ての結果の評価が示されている）。図３Ｂは、トポロジカルチャージ数ｌが０、３、６、７のときの位置ずれトレランスを示している。具体的には、位置ずれトレランスは、第２光学面４３０の焦点位置に理想的に光伝送体３００の端面が配置されている状態から、光軸方向に垂直な水平方向（Ｘ方向）にずれた場合を想定した。
図３Ｂ中のＡＷは、許容されるＸ方向のずれ幅（ＡＷ：アライメントウィンドウ）を表す。ＡＷは大きいほど、位置ずれトレランス幅が大きく好ましい。また、図３Ｂのデフォーカスは図３Ａのデフォーカスと同様である。
図３Ｂ中のＡＷは、許容されるＸ方向のずれ幅（ＡＷ：アライメントウィンドウ）を表す。ＡＷは大きいほど、位置ずれトレランス幅が大きく好ましい。また、図３Ｂのデフォーカスは図３Ａのデフォーカスと同様である。
【0037】
シミュレーション結果について、以下の評価基準にて評価した。
通常、実施光学系において、中心消光、戻り光低減、トレランスのバランスから、最適デフォーカス位置を決定している。本実施例における光学系では、最適デフォーカス位置が２０μｍなので、以下の評価基準では、その位置において各評価を行った。
通常、実施光学系において、中心消光、戻り光低減、トレランスのバランスから、最適デフォーカス位置を決定している。本実施例における光学系では、最適デフォーカス位置が２０μｍなので、以下の評価基準では、その位置において各評価を行った。
【0038】
評価（１）：戻り光対策効果
Ａ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、十分な戻り光対策効果があった。
Ｂ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、戻り光対策効果があった。
Ｃ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、戻り光対策効果がなかった。
Ａ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、十分な戻り光対策効果があった。
Ｂ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、戻り光対策効果があった。
Ｃ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置において、戻り光対策効果がなかった。
【0039】
評価（２）：トレランス
Ａ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が１０μｍ以上であった。
Ｂ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が５μｍ以上１０μｍ未満であった。
Ｃ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が５μｍ未満であった。
なお、ＡＷとはアライメント・ウインドウの略であり、トレランスカーブの幅（設置ずれ（トレランス）の許容度）の規格を表す。
Ａ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が１０μｍ以上であった。
Ｂ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が５μｍ以上１０μｍ未満であった。
Ｃ：焦点位置から２０μｍデフォーカスした位置におけるＡＷ幅が５μｍ未満であった。
なお、ＡＷとはアライメント・ウインドウの略であり、トレランスカーブの幅（設置ずれ（トレランス）の許容度）の規格を表す。
【0040】
評価（３）：総合評価
Ａ：戻り光対策効果、トレランスともにＡ評価であり、優れていた。
Ｂ：どちらか一方がＡ評価であり、他方がＢ評価であった。
Ｃ：少なくとも一つＣ評価があった。
Ａ：戻り光対策効果、トレランスともにＡ評価であり、優れていた。
Ｂ：どちらか一方がＡ評価であり、他方がＢ評価であった。
Ｃ：少なくとも一つＣ評価があった。
【0041】
図４は、表１に示されるボルテックスビームの各パラメータについて説明するための図である。中心消光径Ｄ１は、リング状の光の内側の光が弱い部分の直径であり、理想的には、光の強度が最大強度の１／ｅ２未満となることが望ましい。リングピーク径Ｒｐは、リング状の光の中でリング状に存在する最大強度の部分の径である。外径Ｄ２は、リング状の光の外径であり、具体的には、光の強度が最大強度の１／ｅ２以上の部分の外径（１／ｅ２幅）である。
【0042】
【表1】
【0043】
表１からわかるように、中心消光径Ｄ１および外径Ｄ２は、それぞれ、トポロジカルチャージ数を大きくしていくと大きくなる。
表１からわかるように、中心消光径Ｄ１を大きくして、戻り光対策効果を良好にするためには、トポロジカルチャージ数は、３以上が好ましく、４以上がさらに好ましい。
また、表１からわかるように、位置ずれトレランス（ＡＷ）を良好にするためには、トポロジカルチャージ数は、９以下が好ましく、７以下がさらに好ましい。
上記のことから、戻り光対策効果と、位置ずれトレランスの両方を考慮するとトポロジカルチャージ数は、３～９が好ましく、４～７がより好ましい。
表１からわかるように、中心消光径Ｄ１を大きくして、戻り光対策効果を良好にするためには、トポロジカルチャージ数は、３以上が好ましく、４以上がさらに好ましい。
また、表１からわかるように、位置ずれトレランス（ＡＷ）を良好にするためには、トポロジカルチャージ数は、９以下が好ましく、７以下がさらに好ましい。
上記のことから、戻り光対策効果と、位置ずれトレランスの両方を考慮するとトポロジカルチャージ数は、３～９が好ましく、４～７がより好ましい。
【0044】
なお、トポロジカルチャージ数は、光伝送体３００のコア径を基準として、設定されてもよい。すなわち、トポロジカルチャージ数は、ボルテックス面４４０を通過し、光伝送体３００に入射する光の外径Ｄ２が、光伝送体３００のコアの外径以下となるように設定されていてもよい。
【0045】
本実施の形態においては、上記のようにボルテックス面の段差の高さ（位相段差）ｄを大きくすることでトポロジカルチャージ数ｌを大きくするようにしている（上記の式１参照）。しかし、式１からわかるようにトポロジカルチャージ数ｌを制御する方法は種々あり、どのようにトポロジカルチャージ数ｌを制御してもよい。
（効果）
本実施の形態によれば、戻り光を抑制できる。また、位置ずれトレランスも良好にすることができる。
（効果）
本実施の形態によれば、戻り光を抑制できる。また、位置ずれトレランスも良好にすることができる。
【0046】
［変形例］
図５Ａ～Ｄは、それぞれ、上記の実施の形態の変形例である。各変形例において、実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
図５Ａ～Ｄは、それぞれ、上記の実施の形態の変形例である。各変形例において、実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
【0047】
上述のように、ボルテックス面４４０は、第１光学面４１０上、反射面４２０上、第２光学面４３０上のいずれに配置されてもよい。図５Ａ、Ｂは、それぞれ、ボルテックス面４４０が第１光学面４１０上、反射面４２０上に配置された変形例の光レセプタクル４００ａ、４００ｂを示す。
【0048】
また、上述のように、ボルテックス面４４０は、光レセプタクルと一体であっても別体であってもよい。図５Ｃ、Ｄは、それぞれ、ボルテックス面４４０が光レセプタクル本体４００’と別体である変形例の光レセプタクル４００ｃ、４００ｄを示す。図５Ｃでは、ボルテックス面４４０は、発光素子２００と第１光学面４１０との間に配置されており、図５Ｄでは、ボルテックス面４４０は、第２光学面４３０と光伝送体３００との間に配置されている。
【0049】
ボルテックス面４４０が別体である場合、別体はボルテックス面を有し、光レセプタクル本体とは独立した部材である限り特に制限されない。このような別体の例としては、ボルテックス面を有する平板状の部材などが挙げられる。
（効果）
各変形例の光レセプタクルは、上述の実施の形態の光レセプタクルと同様の効果を発揮することができる。
（効果）
各変形例の光レセプタクルは、上述の実施の形態の光レセプタクルと同様の効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、発光素子と光伝送体を用いた光通信に有用である。
【符号の説明】
【0051】
１０、１００ 光モジュール
４０、４００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ 光レセプタクル
２００ 発光素子
２２０ 基板
２１０ 発光面
３００ 光伝送体
４００’ 光レセプタクル本体
４１０ 第１光学面
４２０ 反射面
４３０ 第２光学面
４４０ ボルテックス面
４４１ 段差
４４２ 凸条
４４３ 非ボルテックス面
ｄ 段差の高さ
Ｄ１ 中心消光径
Ｄ２ 外径
４０、４００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ 光レセプタクル
２００ 発光素子
２２０ 基板
２１０ 発光面
３００ 光伝送体
４００’ 光レセプタクル本体
４１０ 第１光学面
４２０ 反射面
４３０ 第２光学面
４４０ ボルテックス面
４４１ 段差
４４２ 凸条
４４３ 非ボルテックス面
ｄ 段差の高さ
Ｄ１ 中心消光径
Ｄ２ 外径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】