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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-19
(45)【発行日】2024-11-27
(54)【発明の名称】非対称双方向光伝送モジュール
(51)【国際特許分類】
G02B 6/42 20060101AFI20241120BHJP
【ＦＩ】
G02B6/42
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021005210
(22)【出願日】2021-01-15
(65)【公開番号】P2022109739
(43)【公開日】2022-07-28
【審査請求日】2023-11-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】304021277
【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】漆畑 卓朗
(72)【発明者】
【氏名】相葉 孝充
(72)【発明者】
【氏名】山形 智枝美
(72)【発明者】
【氏名】芹澤 直嗣
(72)【発明者】
【氏名】各務 学
(72)【発明者】
【氏名】米村 正寿
【審査官】堀部 修平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１６９７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５２２７４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－２２１７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５３０３７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０２８４１４０９（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平０３－０５０５１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１５００６４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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４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。
【請求項6】
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５に記載の非対称双方向光伝送モジュール。
【請求項7】
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６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１９－１６９７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】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。
【図2】（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。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図10】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。
【図11】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。
【図12】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。
【図13】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。
【図14】（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。
【図15】（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。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【0015】
（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。
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
（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。
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。
【0019】
（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。
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。
【0020】
（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。
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。
【0021】
（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。
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
（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。
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。
【0031】
（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
となり、第２コア部内の伝搬光に対する開口数は
となる。
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
【数1】
【数2】
【0032】
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
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。
【数3】
【0033】
（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。
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。
【0034】
（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。
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
（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。
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。
【0038】
（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。
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。
【0039】
（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。
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。
【0040】
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。
【0041】
（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。
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。
【0042】
（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。
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。
【0043】
（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。
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。
【0044】
（第２コア部１０２の開口数ＮＡ２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ＮＡ２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。
図１２は、図７において、第２コア部１０２の開口数ＮＡ２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。
【0045】
（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。
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。
【0046】
（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。
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。
【0047】
（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。
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。
【0048】
（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。
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
（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。
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。
【0059】
（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。
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
（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。
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
「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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【符号の説明】
【0097】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】