JP3752967B2

JP3752967B2 - Optical branching device

Info

Publication number: JP3752967B2
Application number: JP2000167948A
Authority: JP
Inventors: 純二岡田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-06-05
Also published as: JP2001350055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光分岐装置にかかり、特に、複数の回路基板又はデバイス間において光信号の伝送を担う光データバスを構成する光分岐装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超大規模集積回路(VLSI)の開発により、データ処理システムで使用する回路基板(ドーターボード)の回路機能が大幅に増大してきている。回路機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数が増大する為、各回路基板(ドーターボード)間をバス構造で接続するデータバスボード(マザーボード)には多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキテクチャが採用されている。接続線の多層化と微細化により並列化を進めることにより並列バスの動作速度の向上が計られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並列バスの動作速度によって制限されることもある。また、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ(EMI:Electromagnetic Interference)の問題もシステムの処理速度向上に対しては大きな制約となる。
【０００３】
このような問題を解決し並列バスの動作速度の向上を計る為に、提案された光インターコネクション技術のうち、特開平2-41042号に記載の技術では発光/受光デバイスを用いた光データ伝送方式が考案されており、特開平2-41042号に記載の技術では、各回路基板の表裏両面に発光/受光デバイスを配置し、システムフレームに組み込まれた隣接する回路基板上の発光/受光デバイス間を空間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝送用の直列光データ・バスが提案されている。この方式では、ある1枚の回路基板から送られた信号光が隣接する回路基板で光/電気変換され、さらにその回路基板でもう一度電気/光変換されて、次に隣接する回路基板に信号光を送るというように、各回路基板が順次直列に配列され各回路基板上で光電気変換、電気/光変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれたすべての回路基板間に伝達される。この為、信号伝達速度は各回路基板上に配置された受光/発光デバイスの光/電気変換・電気/光変換速度に依存すると同時にその制約を受ける。また、各回路基板相互間のデータ伝送には、各回路基板上に配置された受光/発光デバイスによる自由空間を介在させた光結合を用いている為、隣接する光データ伝送路間の干渉(クロストーク)が発生しデータの伝送不良が予想される。また、システムフレーム内の環境、例えば埃などにより信号光が散乱することによりデータの伝送不良が発生することも予想される。
【０００４】
また、特開昭61-196210号公報に記載の技術には、プレート表面に配置された回折格子、反射素子により構成された光路を介して回路基板間を光学的に結合する方式が考案されている。この方式では、1点から発せられた光を固定された1点にしか接続できないために、電気バスの様に全ての回路ボード間を網羅的に接続することができない。
【０００５】
また、分岐素子を具備した光接続装置を使用した各回路基板相互間のデータ伝送に関しても、いくつかの特許が考案されている。
【０００６】
一例として、特開昭58-42333号公報に記載の技術では、ハーフミラーを複数使用した回路基板相互間のデータ伝送の例が示されている。しかしながら、ハーフミラーを複数用いた場合、装置が大型化し、各ミラー毎に発光/受光デバイスとの光学的位置合わせが必要となる。また、ハーフミラーを通過した伝送光は、入射に対してほぼ半分の光強度となるため、複数回、分岐・伝送を繰り返すと光強度が微弱となり、受光デバイスでの十分な光強度が得られなくなり、信号伝送が不可能になるという問題がある。
【０００７】
また、特開平4-134415号公報に記載の技術では、複数個のレンズが形成されたレンズアレイの側面より、信号光を入射し、各々のレンズより、出射する方式が考案されている。この方式では、光の入射位置に近いレンズほど、出射光量が大きくなる為に入射位置と出射位置との位置関係により出射信号の強度のバラツキが懸念される。また、側面から入射した光が対向する側面から抜けてしまう割り合いも高い為、入射光量の利用効率も低い。
【０００８】
また、分岐比率を入力端から順次大きくすることで、ほぼ均等な光信号が伝送できる光ファイバを使った光バス方式が、特開昭63-1223号公報に開示されている。このような方式に適応可能なカプラの形成方法が、IEEE Photonics Technology Letters,vol.8,No.12,December (1996)に述べられている。ここに示されているカプラの形成方法は、光ファイバに形成されたV溝により、分岐を行うものである。V溝のサイズを調整することで、出力光量の調整は、可能と考えられるが作製は非常に困難であり入射光量の利用効率も低い。
【０００９】
また、分岐された信号光の強度を均一化するスターカプラが、特開平9-184941号公報に開示されている。このスターカプラは、概略的には、複数の光ファイバの片端を束ねて固定し、その一方の端面に複数の光ファイバを覆う広さの導光路を当接し、他方の端面に光拡散反射手段を備えている。
【００１０】
このようなカプラを用いて回路基板相互間のデータ伝送を行う場合、接続基板数が多くなると受発光素子と接続するファイバの本数が多くなり、構成が複雑になり、装置が大型化するという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、光の利用効率を向上することができる光分岐装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、信号光を透過する透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に複数の段差を設けることにより形成され、該段差の端部が斜めに切断された形状とされた、信号光を入射及び出射するための複数の入出射部と、前記透光性媒体の他端に配置され、前記入出射部から入射された信号光を、前記複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段と、を備えた光分岐装置であって、前記入出射部の入射又は出射方向の投影面内に、信号光を発光する発光手段の発光面及び信号光を受光する受光手段の受光面を配置することを特徴としている。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、透光性媒体の一端に、複数の段差を設けることにより、入出射部を形成する。例えば、透光性媒体の一端に複数の段差を階段状に設けることにより形成する。また、透光性媒体の他端には、入出射部から入射された信号光を複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段を設ける。さらに、複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされている。
【００１４】
このように構成された光分岐装置は、複数の入出射部のうち、１つの入出射部から入射された信号光は、複数の入出射部を含む領域に反射される。従って、反射手段にに到達した信号光は、複数の入出射部に到達する。
【００１５】
そして、本発明では複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされた入射部の入射又は出射方向の投影面内に信号光を発光する発光手段及び信号光を受光する受光手段が共に配置されているので、それぞれの入出射部から入射された信号光は、それぞれの受光手段の受光面に入射される。従って、光の利用効率を向上することができる。
【００１６】
なお、透光性媒体の一端に形成された複数の段差各々の段差長を等しくしてもよい。
【００１７】
また、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載のように、発光手段を受光手段の配置に対して、反射手段が配置されている側に配置するようにしても、光の利用効率を向上することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、信号光を透過する透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に複数の段差を設けることにより形成され、該段差の端部が斜めに切断された形状とされた、信号光を入射及び出射するための複数の入出射部と、前記透光性媒体の他端に配置され、前記入出射部から入射された信号光を、前記複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段と、を備えた光分岐装置であって、前記入射出部の射出方向の投影面に、前記投影面の大きさと略同一の大きさの受光面を有する、信号光を受光する受光手段を配置することを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様に、透光性媒体の一端に、複数の段差を設けることにより、入出射部を形成する。例えば、透光性媒体の一端に複数の段差を階段状に設けることにより形成する。また、透光性媒体の他端には、入出射部から入射された信号光を複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段を設ける。さらに、複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされている。
【００２０】
このように構成された光分岐装置は、複数の入出射部のうち、１つの入出射部から入射された信号光は、複数の入出射部を含む領域に反射される。従って、反射手段にに到達した信号光は、複数の入出射部に到達する。
【００２１】
そして、本発明では複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされた入射部の入射又は出射方向の投影面に、該投影面の大きさと略同一の大きさの受光面を有する、信号光を受光する受光手段が配置されているので、入出射部から入射された信号光は、受光手段の受光面に効率的に入射される。従って、光の利用効率を向上することができる。
【００２２】
なお、透光性媒体の一端に形成された複数の段差各々の段差長を等しくしてもよい。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項４に記載のように、受光面の一部が、投影面に対して、反射手段が配置されている側と反対側に位置するように受光手段を配置する、すなわち、投影面に対してずらして受光手段を配置するので、投影面内に発光手段を配置することが可能となる。また、反射手段が配置されている側と反対側に位置するように受光面の一部を配置することによっても、光の利用効率を向上することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、信号光を透過する透光性媒体と、前記透光性媒体の一端に複数の段差を設けることにより形成され、該段差の端部が斜めに切断された形状とされた、信号光を入射及び出射するための複数の入出射部と、前記透光性媒体の他端に配置され、前記入出射部から入射された信号光を、前記複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段と、を備えた光分岐装置であって、前記入射出部の射出方向の投影面に、前記投影面よりも大きい受光面を有する、信号光を受光する受光手段を配置することを特徴としている。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明と同様に、透光性媒体の一端に、複数の段差を設けることにより、入出射部を形成する。例えば、透光性媒体の一端に複数の段差を階段状に設けることにより形成する。また、透光性媒体の他端には、入出射部から入射された信号光を複数の入出射部を含む領域に反射する反射手段を設ける。さらに、複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされている。
【００２６】
このように構成された光分岐装置は、複数の入出射部のうち、１つの入出射部から入射された信号光は、複数の入出射部を含む領域に反射される。従って、反射手段にに到達した信号光は、複数の入出射部に到達する。
【００２７】
そして、本発明では複数の入出射部の端部が斜めに切断された形状とされた入射部の入射又は出射方向の投影面に、該投影面よりも大きい受光面を有する、信号光を受光する受光手段が配置されているので、入出射部から入射された信号光は、受光手段の受光面に効率的に入射される。従って、光の利用効率を向上することができる。
【００２８】
なお、透光性媒体の一端に形成された複数の段差各々の段差長を等しくしてもよい。
【００２９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項６に記載のように、受光面の一部が、投影面に対して、反射手段が配置されている側と反対側に位置するように受光手段を配置する、すなわち、投影面に対してずらして受光手段を配置するので、投影面内に発光手段を配置することが可能となる。また、反射手段が配置されている側と反対側に位置するように受光面の一部を配置することによっても、光の利用効率を向上することができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記反射手段が、特定の広がり角に制御された反射拡散部からなること特徴としている。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発明において、反射手段は、特定の広がり角に制御された反射拡散部としても、光の利用効率を向上することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３３】
図２は、本発明の光分岐装置１０を用いた信号処理装置の一実施形態を示す概略構成図であり、基体の一例である支持基板１２上に、光分岐装置１０が複数搭載された光データバス１４が固定されている。この光データバス１４により、複数の回路基板１６は、光学的に接続されている。支持基板１２上には、基板用コネクタ１８が固定され、各基板用コネクタ１８には、各回路基板１６が装着される。また、支持基板１２上には、電源ラインや電気信号伝送用の電気配線２０が設けられており、それらの電気配線２０は、基板用コネクタ１８を経由して基板用コネクタ１８に装着された回路基板１６上の電子回路２２と電気的に接続されている。
【００３４】
また、各回路基板１６には、複数の発光素子２４、受光素子２６が備えられており、その回路基板１６を基板用コネクタ１８に装着すると、各発光素子２４、受光素子２６は、光データバス１４と光学的に結合され、発光素子２４から出射された信号光は、光データバス１４に入射し、受光素子２６で受光される。この構成により、複数ビットからなる並列光信号の送受信や各々のビットで独立した同時送受信が可能とされている。
【００３５】
なお、ここで言う回路基板１６は、セラミック基板やガラエポ基板等の他にＣＰＵ等のＬＳＩ、メモリーカードやハードディスクドライブ等のデバイスを含む。
【００３６】
図３（Ａ）は、光データバス１４に使用される光分岐装置１０の一例が示されている。図３（Ａ）に示す光分岐装置１０は、階段状の段差２８が複数（本実施の形態では３つ）形成された直方体形状の透光性媒体３０を備えており、透光性媒体３０の一方の端面には反射層３２が配置されている。また、透過性媒体３０の他方の端面（段差２８によって特定される複数の端面）３４は、入出射部として機能する。本実施の形態の入出射部３４は斜め４５°に切断された形状とされており、透光性媒体３０に対して、垂直方向（上面方向）に光の入出射が行われるように構成されている。
【００３７】
次に図３（Ｂ）を参照して、本実施の形態に係る光分岐装置１０の入力光の分岐方法について説明する。ここでは、複数の入出射部３４のうち、入出射部３４Ａより入射し、入出射部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄより出射する場合について説明する。
【００３８】
入出射部３４Ａより入射した光は、透光性媒体３０内を直進し、反射層３２に到達し反射される。反射された光は、透光性媒体３０内を伝播し、入出射部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄへと導かれ出射される。なお、本実施形態では、4つの入出射部３４を有する光分岐装置１０について示したが、入出射部３４の数は、これに限らずさらに複数形成が可能である。また、透光性媒体３０の上下面または左右の側面には、透光性媒体３０よりも屈折率の小さいクラッド層（図示省略）を配置することも可能である。これにより、クラッド層に包囲された透光性媒体３０は、導光路を形成するコア部として機能する。透光性媒体３０には、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィンのようなプラスチック材料又は無機ガラス等を用いることが可能であり、階段状の段差は研削により加工を行う。また、プラスチック材料の場合、射出成型等の方法でも作製可能である。
【００３９】
反射層３２には、Ａｌ等の金属鏡面を用いることが出来る。また、反射層３２には、反射型拡散層を用いることも可能である。反射型拡散層は、例えばビーム整形ディフューザ：LSD（Physical Optics Corporation製）を用いることで、透光性媒体３０して、拡散光の厚さ方向の広がり角と幅方向の広がり角の制御を行い、出射光強度の均一化を向上することが可能となる。
【００４０】
図４は、本発明の光分岐装置１０を用いた他の信号処理装置の一例を示す概略構成が示されており、各発光素子２４、受光素子２６は支持基板１２上に配置されている。この場合、各回路基板１６から電気信号を基板用コネクタ１８を経由して発光素子２４に伝送し、発光素子２４からの光信号を受光素子２６で受信し、電気に変換後、基板用コネクタ１８を経由して各回路基板１６へ信号の伝送を行う。この場合も同様に、並列光信号の送受信や各々のビットで独立した同時送受信を行うことが可能である。
【００４１】
続いて、上述の光分岐装置１０のレイアウト方法について詳細に説明する。
［第１実施形態］
上述の光分岐装置１０に信号光を入射する発光素子２４及び光分岐装置１０から出射される信号光を受光する受光素子２６のレイアウト方法について説明する。
【００４２】
なお、第１実施形態の光分岐装置１０では、透過性媒体３０は、全長６０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ１ｍｍとされており、反射層３２が配置されている端面から最も近い入出射部３４（３４Ｄ）までの距離Ｌ（図１（Ａ）参照）が３０ｍｍ、階段状の段差２８の長さが１０ｍｍ、階段状の段差２８の幅が１ｍｍで構成されている。
【００４３】
図１（Ａ）に第１実施形態に係る光分岐装置１０の斜視図を示し、図１（Ｂ）に該光分岐装置１０における入出射部３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ）の投影面（一辺が１ｍｍの矩形面）と、発光素子２４の発光エリア２４０及び受光素子２６の受光エリア２６０との配置を示す平面図を示し、図１（Ｃ）の側面図を示す。
【００４４】
図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１実施形態に係る光分岐装置１０に信号光を入射する発光素子２４及び光分岐装置１０から出射される信号光を受光する受光素子２６の配置は、発光素子２４及び受光素子２６のそれぞれの表面から光分岐装置１０の入出射部３４までの距離が０．１ｍｍの位置に配置されている。また、受光素子２６及び発光素子２４は、１つの入出射部３４の投影面内にそれぞれ１つずつ配置されている。
【００４５】
発光素子２４としては、例えば面発光レーザを用いた場合、そのファーフィールドパターンは、直径が数１０μｍ程度の円形の面発光レーザを用いることができ、受光素子２６として受光エリア２６０が一辺が０．８ｍｍの矩形のフォトダイオードを用いることにより、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、１つの入出射部３４の投影面内に発光素子２４の発光エリア２６０と、受光素子２６の受光エリア２６０を配置することができる。
【００４６】
なお、受光素子２６は受光エリア２６０が矩形の素子に限らず、円形の受光エリア２６０の素子（例えば、φ０．８ｍｍ）を用いるようにしてもよい（図１（Ｄ）参照）。
【００４７】
また、透光性媒体３０の形態及び入出射部３４の投影面の大きさや形状等は、上述したものに限るものではなく、相対的に光分岐装置１０における入出射部３４の投影面内に発光素子２４の発光エリア２４０及び受光素子２６の受光エリア２６０とが共に配置されるものであればよい。
【００４８】
続いて、このように光分岐装置１０に対する発光素子４及び受光素子２６の配置をレイアウトすることによる作用を比較例と比較して説明する。なお、図５には、比較例が示されている。
【００４９】
比較例は、図５に示すように、光分岐装置１０の各々の入出射部３４に発光素子２４又は受光素子２６の何れか一方が配置されたレイアウトとなっている。
【００５０】
比較例のレイアウトでは、発光素子２４より発光され、入出射部３４に入射された信号光は、透光性媒体３０内を直進し、反射層３２に到達し反射される。反射された信号光は、透光性媒体３０内を伝播し、それぞれの入出射部３４へと導かれる。すなわち、光分岐装置０内に入射された信号光の約半分は、発光素子２４の配置された入出射部３４に導かれることになる。従って、光の利用効率が低下する。
【００５１】
これに対して、第１実施形態のレイアウトでは、比較例と同様に、発光素子２４より発光され、入出射部３４に入射された信号光は、透光性媒体３０内を直進し、反射層３２に到達し反射される。反射された信号光は、透光性媒体３０内を伝播し、それぞれの入出射部３４へと導かれるが、この時、それぞれの入出射部３４の投影面内に受光エリア２６０が設けられているので、比較例に比べて光利用効率を向上させることができる。
［第２実施形態］
続いて、上述の光分岐装置１０に信号光を入射する発光素子２４及び光分岐装置１０から出射される信号光を受光する受光素子２６のレイアウト方法の第２実施形態について説明する。
【００５２】
第２実施形態のレイアウトは、第１実施形態のレイアウトに対して、図６（Ａ）に示すように、発光素子２４の入出射部３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ）の投影面への配置を、反射層３２が配置されている端面側にずらして配置されている。その他については、同様であるため説明を省略する。
【００５３】
続いて、第２実施形態のレイアウトによる作用について図７（Ａ）のシミュレーション結果を参照して説明する。
【００５４】
図７（Ａ）に示すように、出射光の分布は、反射層３２が配置されている端面の反対側の方向(図中では、＋Ｙ軸方向（図７（Ｂ）参照)に若干ずれており、図６（Ａ）に示すように、投影面の反射層３２が配置されている端面よりに発光素子２４を配置することで、効率を上げることが可能となる。なお、図７（Ａ）のシミュレーションは、発光素子２４として面発光レーザ、受光素子２６として受光エリア２６０の一辺が２mmの矩形のフォトダイオードを用いており、図７（Ｂ）にこのシミュレーションモデルの平面図を示し、図７（Ｃ）に側面図を示す。
【００５５】
また、図８（Ａ）は第２実施形態のレイアウト(図８（Ｂ）参照（図６（Ａ）に示すレイアウト)）と、比較例（発光素子２４を入出射部３４の投影面への配置を、反射層３２が配置されている端面と反対側に配置した場合（図８（Ｃ）参照）)の受光量（効率）のシミュレーションによる比較結果を示しており、本実施形態に示すレイアウトにより、光の利用効率を上げられることがわかる。
【００５６】
ここで、図８（Ａ）、図８（Ｃ）には、受光素子２６として、受光エリア２６０の一辺が０．８ｍｍの矩形のフォトダイオードを用いている。また、図８（Ａ）の出射位置は、出射位置１が入出射部３４Ａ、出射位置２が入出射部３４Ｂ、出射位置３が入出射部３４Ｃ、出射位置４が入出射部３４Ｄの位置をそれぞれ示す。
【００５７】
なお、第２実施形態においても、受光素子２６は、円形の受光エリア２６０の受光素子２６（図６（Ｂ）参照）を用いた場合でも、同様な効果を得ることができる。
【００５８】
また、透光性媒体３０の形態及び入出射部３４の投影面の大きさや形状等は、第２実施形態に示した値に限らず、相対的に光分岐装置１０における入出射部３４の投影面内に発光素子２４の発光エリア２４０及び受光素子２６の受光エリア２６０とが共に配置されるものであればよい。
［第３実施形態］
続いて、上述の光分岐装置１０に信号光を入射する発光素子２４及び光分岐装置１０から出射される信号光を受光する受光素子２６のレイアウト方法の第３実施形態について説明する。
【００５９】
第３実施形態のレイアウトは、透光性媒体３０の入出射部３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ）の投影面と、受光素子２６の受光エリア２６０の大きさ（本実施形態では、受光エリア２６０は、一辺が１ｍｍの矩形である）が概ね同じ大きさである場合の発光素子２４の発光エリア２４０と、受光素子２６の受光エリア２６０の配置のレイアウトである。
【００６０】
図９には、第３実施形態のレイアウトが示されており、図９に示すように、第３実施形態でも投影面の反射層３２が配置されている端面よりに発光素子２４が配置され、受光素子２６が図中の＋Ｙ軸方向に配置されている。
【００６１】
続いて、第２実施形態のレイアウトによる作用について図１０のシミュレーション結果を参照して説明する。
【００６２】
図１０は第２実施形態(図６（Ａ）に示すレイアウト)と第３実施形態（図９（Ａ）、（Ｂ）に示すレイアウト）の受光量のシミュレーションによる比較が示されており、図１０から分かるように、第３実施形態のレイアウトは第２実施形態に比べてさらに光の利用効率を上げることができる。ここで、図１０の入出射位置は、入出射位置１が入出射部３４Ａ、入出射位置２が入出射部３４Ｂ、入出射位置３が入出射部３４Ｃ、入出射位置４が入出射部３４Ｄの位置をそれぞれ示す。
【００６３】
なお、第３実施形態においても、受光素子２６は、円形の受光エリア２６０の受光素子（受光素子エリア２６０の直径が、入出射部３４の投影面の一辺が概ね同じ大きさ）を用いた場合でも、同様な効果を得ることができる。
【００６４】
また、透光性媒体３４の形態及び入出射部３４の投影面の大きさや形状等は、第３実施形態に示した値に限らず、相対的に光分岐装置１０における入出射部３４の投影面内に発光素子２４の発光エリア２４０が配置され、その外側（反射層３２が配置されている端面と反対側）に受光素子２６の受光エリア２６０とが配置されるものであればよい。
［第４実施形態］
続いて、上述の光分岐装置１０に信号光を入射する発光素子２４及び光分岐装置１０から出射される信号光を受光する受光素子２６のレイアウト方法の第４実施形態について説明する。
【００６５】
第４実施形態に係る光分岐装置１０は、全長が４５ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、反射層３２が配置されている端面から、最も近い入出射部３４（３４Ｄ）までの距離Ｌが１５ｍｍ、階段状の段差２８の長さが１０ｍｍ、階段状の段差２８の幅が５ｍｍで構成されている。
【００６６】
第４実施形態は、図１１（Ａ）に示すように、光分岐装置１０の入出射部３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ）の投影面(一辺が０、５ｍｍの矩形)で受光素子２６の受光エリア２６０の大きさが一辺が１ｍｍの矩形の場合のレイアウトである。
【００６７】
この場合においても、上述してきた実施形態と同様に、光の利用効率を上げることができる。
【００６８】
なお、受光素子２６は、受光エリア２６０が矩形の素子に限らず、円形の受光エリア２６０の素子（図１１（Ｂ）参照）でもよい。
【００６９】
また、透光性媒体３０の形態及び入出射部３４の投影面の大きさや形状等は、第４実施形態に示した値に限らず、相対的に光分岐装置１０における入出射部３４の投影面内に発光素子２４の発光エリア２４０が配置され、その外側（反射層３２が配置されている端面と反対側）に受光素子２６の受光エリア２６０とが配置されるものであればよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光分岐装置に対して発光手段及び受光手段を、入出射部の入射又は出射方向の投影面内に配置することにより、光の利用効率を向上することができる、という効果がある。
【００７１】
また、本発明の光分岐装置は、入射信号光の均等な光分岐が可能であり、出射部における光の出力レベルを均一にすることが可能である。更に、本発明の光分岐装置で構成された光データバスを用いて複数の回路基板を有する信号処理装置を構成すれば、任意の回路基板間での信号伝送が可能となり、温度変化や埃などの環境変化に対する耐性が高い光バスシステムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光分岐装置のレイアウトを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光分岐装置の概略構成を示す図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る光データバスに使用される光分岐装置の一例を示す図であり、（Ｂ）は光分岐装置に入射される信号光の分岐方法を説明するための図である。
【図４】光分岐装置を用いた信号処理装置のその他の概略構成例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る光分岐装置のレイアウトの作用を説明するための比較例を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る光分岐装置のレイアウトを示す図である。
【図７】第２実施形態に係る光分岐装置のレイアウトによる作用を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る光分岐装置のレイアウトと、比較例の受光量のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る光分岐装置のレイアウトを示す図である。
【図１０】第３実施形態に係る光分岐装置のレイアウトと、第２実施形態に係る光分岐装置のレイアウトの受光量（効率）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】第４実施形態に係る光分岐装置のレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
１０光分岐装置
２４発光素子
２６受光素子
２８段差
３０透光性媒体
３２反射層
３４入出射部
２４０発光エリア
２６０受光エリア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an optical branching device. In place In particular, an optical branching device that constitutes an optical data bus responsible for transmitting optical signals between a plurality of circuit boards or devices. In place Related.
[0002]
[Prior art]
With the development of very large scale integrated circuits (VLSI), the circuit functions of circuit boards (daughter boards) used in data processing systems have increased significantly. As the circuit function increases, the number of signal connections to each circuit board increases, so a data bus board (motherboard) that connects each circuit board (daughter board) with a bus structure requires a large number of connection connectors and connection lines. A parallel architecture is adopted. Although parallel buses have been improved by increasing the number of connection lines and paralleling them, parallel bus operation speeds have been improved. However, the system processing speed has been increased in parallel due to signal delays due to inter-connection wiring capacitance and connection wiring resistance. It may be limited by the operating speed of the bus. In addition, the problem of electromagnetic interference (EMI) due to the high density of parallel bus connection wiring is also a major limitation to the improvement of the processing speed of the system.
[0003]
In order to solve such problems and improve the operation speed of the parallel bus, among the proposed optical interconnection technologies, the technology described in JP-A-2-41042 uses optical data transmission using a light emitting / receiving device. In the technology described in JP-A-2-41042, a light emitting / receiving device is arranged on both the front and back sides of each circuit board, and the light emitting / receiving device on an adjacent circuit board incorporated in a system frame. A serial optical data bus has been proposed for loop transmission between circuit boards, which are spatially coupled with light. In this method, the signal light sent from one circuit board is optically / electrically converted by the adjacent circuit board, and then converted again by electrical / optical conversion by that circuit board, and then the signal light is sent to the adjacent circuit board. Each circuit board is sequentially arranged in series and transmitted between all circuit boards incorporated in the system frame while repeating photoelectric conversion and electrical / optical conversion on each circuit board. For this reason, the signal transmission speed depends on the optical / electrical conversion / electrical / optical conversion speed of the light-receiving / light-emitting device arranged on each circuit board, and at the same time, is restricted. In addition, data transmission between circuit boards uses optical coupling with free space by light receiving / light emitting devices arranged on each circuit board, so interference between adjacent optical data transmission paths ( Crosstalk) occurs and data transmission failure is expected. It is also expected that data transmission failure will occur due to scattering of signal light by the environment within the system frame, such as dust.
[0004]
In addition, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-196210, a method of optically coupling between circuit boards via a diffraction path disposed on a plate surface and an optical path constituted by a reflective element has been devised. Yes. In this method, since light emitted from one point can be connected to only one fixed point, it is not possible to connect all circuit boards exhaustively like an electric bus.
[0005]
Also, several patents have been devised for data transmission between circuit boards using an optical connecting device having a branch element.
[0006]
As an example, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-42333 shows an example of data transmission between circuit boards using a plurality of half mirrors. However, when a plurality of half mirrors are used, the size of the apparatus increases, and each mirror needs to be optically aligned with the light emitting / receiving device. In addition, the transmitted light that has passed through the half mirror has almost half the light intensity with respect to the incident, so if you repeat branching and transmission multiple times, the light intensity becomes weak, and sufficient light intensity at the light receiving device is obtained. There is a problem that signal transmission becomes impossible.
[0007]
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-134415, a system is proposed in which signal light is incident from a side surface of a lens array in which a plurality of lenses are formed and is emitted from each lens. In this method, the closer the lens is to the incident position of light, the larger the amount of emitted light, so there is a concern about variations in the intensity of the emitted signal due to the positional relationship between the incident position and the emitted position. In addition, since the rate at which light incident from the side faces escapes from the opposite side faces is high, the utilization efficiency of the incident light amount is low.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-1223 discloses an optical bus system using an optical fiber capable of transmitting a substantially uniform optical signal by increasing the branching ratio sequentially from the input end. A method of forming a coupler applicable to such a system is described in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 8, No. 12, December (1996). The method for forming a coupler shown here branches by a V-groove formed in an optical fiber. It is considered possible to adjust the output light amount by adjusting the size of the V-groove, but the production is very difficult and the utilization efficiency of the incident light amount is low.
[0009]
A star coupler that equalizes the intensity of the branched signal light is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-184941. In this star coupler, generally, one end of a plurality of optical fibers is bundled and fixed, a light guide having a width covering the plurality of optical fibers is brought into contact with one end face thereof, and light diffusing reflection means is provided on the other end face. It has.
[0010]
When data transmission between circuit boards is performed using such a coupler, the number of fibers connected to the light emitting / receiving elements increases as the number of connection boards increases, which complicates the configuration and increases the size of the apparatus. Occurs.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of the above facts, the present invention provides an optical branching device capable of improving the light utilization efficiency. Place The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is formed by providing a translucent medium that transmits signal light and a plurality of steps at one end of the translucent medium, and an end of the step. A plurality of input / output portions for incident and output of signal light, and the signal light incident from the input / output portions is disposed at the other end of the translucent medium. And an optical branching device comprising: a reflecting means that reflects to a region including the plurality of incident / exit portions In place The light emitting surface of the light emitting means for emitting the signal light and the light receiving surface of the light receiving means for receiving the signal light are arranged in a projection plane in the incident or outgoing direction of the incident / exit section.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the incident / exit part is formed by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium. For example, the light-transmitting medium is formed by providing a plurality of steps in one step at one end. Further, the other end of the translucent medium is provided with a reflecting means for reflecting the signal light incident from the incident / exiting part to an area including the plural incident / exiting parts. Further, the end portions of the plurality of incident / exit portions are formed to be obliquely cut.
[0014]
In the optical branching device configured as described above, signal light incident from one input / output unit among a plurality of input / output units is reflected to a region including the plurality of input / output units. Therefore, the signal light reaching the reflecting means reaches a plurality of incident / exit portions.
[0015]
In the present invention, the light emitting means for emitting signal light and the light receiving means for receiving signal light in the projection plane in the incident or emission direction of the incident part, in which the ends of the plurality of incident / exit parts are cut obliquely Since both are arranged, the signal light incident from the respective incident / exit portions is incident on the light receiving surfaces of the respective light receiving means. Therefore, the light use efficiency can be improved.
[0016]
Note that the step lengths of the plurality of steps formed at one end of the translucent medium may be equal.
[0017]
Further, according to the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, even when the light emitting means is arranged on the side where the reflecting means is arranged with respect to the arrangement of the light receiving means, the use of light is used. Efficiency can be improved.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a translucent medium that transmits signal light, and a shape in which a plurality of steps are provided at one end of the translucent medium, and ends of the steps are obliquely cut. And a plurality of incident / exit portions for entering and emitting signal light, and the signal light that is disposed at the other end of the translucent medium and is incident from the incident / exit portions. And an optical branching device comprising a reflecting means for reflecting to an area including In place A light receiving means for receiving signal light having a light receiving surface having a size substantially the same as the size of the projection surface is arranged on the projection surface in the emission direction of the incident / exit section.
[0019]
According to the third aspect of the invention, similarly to the first or second aspect of the invention, the light incident / exit part is formed by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium. For example, the light-transmitting medium is formed by providing a plurality of steps in one step at one end. Further, the other end of the translucent medium is provided with a reflecting means for reflecting the signal light incident from the incident / exiting part to an area including the plural incident / exiting parts. Further, the end portions of the plurality of incident / exit portions are formed to be obliquely cut.
[0020]
In the optical branching device configured as described above, signal light incident from one input / output unit among a plurality of input / output units is reflected to a region including the plurality of input / output units. Therefore, the signal light reaching the reflecting means reaches a plurality of incident / exit portions.
[0021]
In the present invention, a light receiving surface having a size substantially the same as the size of the projection surface is formed on the projection surface in the incident or exit direction of the incident portion in which the ends of the plurality of incident / exit portions are cut obliquely. Since the light receiving means for receiving the signal light is disposed, the signal light incident from the incident / exit section is efficiently incident on the light receiving surface of the light receiving means. Therefore, the light use efficiency can be improved.
[0022]
Note that the step lengths of the plurality of steps formed at one end of the translucent medium may be equal.
[0023]
Further, according to a third aspect of the present invention, as described in the fourth aspect, the light receiving surface is received so that a part of the light receiving surface is located on the opposite side of the projection surface from the side where the reflecting means is disposed. Since the means is arranged, that is, the light receiving means is arranged shifted from the projection plane, the light emitting means can be arranged within the projection plane. Further, the light utilization efficiency can be improved by arranging a part of the light receiving surface so as to be located on the side opposite to the side where the reflecting means is arranged.
[0024]
The invention according to claim 5 is formed by providing a translucent medium that transmits signal light and a plurality of steps at one end of the translucent medium, and an end of the step is cut obliquely. And a plurality of incident / exit portions for entering and emitting signal light, and the signal light that is disposed at the other end of the translucent medium and is incident from the incident / exit portions. And an optical branching device comprising a reflecting means for reflecting to an area including In place The light-receiving means for receiving the signal light having a light-receiving surface larger than the projection surface is disposed on the projection surface in the emission direction of the incident / exit section.
[0025]
According to the invention described in claim 5, as in the invention described in any one of claims 1 to 4, by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium, Form. For example, the light-transmitting medium is formed by providing a plurality of steps in one step at one end. Further, the other end of the translucent medium is provided with a reflecting means for reflecting the signal light incident from the incident / exiting part to an area including the plural incident / exiting parts. Further, the end portions of the plurality of incident / exit portions are formed to be obliquely cut.
[0026]
In the optical branching device configured as described above, signal light incident from one input / output unit among a plurality of input / output units is reflected to a region including the plurality of input / output units. Therefore, the signal light reaching the reflecting means reaches a plurality of incident / exit portions.
[0027]
In the present invention, the signal light having a light receiving surface larger than the projection surface is received on the projection surface in the incident or emission direction of the incident portion in which the ends of the plurality of incident / exit portions are cut obliquely. Since the light receiving means is arranged, the signal light incident from the incident / exit section is efficiently incident on the light receiving surface of the light receiving means. Therefore, the light use efficiency can be improved.
[0028]
Note that the step lengths of the plurality of steps formed at one end of the translucent medium may be equal.
[0029]
Further, according to a fifth aspect of the present invention, as described in the sixth aspect, the light receiving surface is received so that a part of the light receiving surface is located on a side opposite to the side where the reflecting means is disposed with respect to the projection surface. Since the means is arranged, that is, the light receiving means is arranged shifted from the projection plane, the light emitting means can be arranged within the projection plane. Further, the light utilization efficiency can be improved by arranging a part of the light receiving surface so as to be located on the side opposite to the side where the reflecting means is arranged.
[0030]
A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the first to sixth aspects, the reflecting means comprises a reflection diffusing section controlled to a specific spread angle.
[0031]
According to the invention described in claim 7, in the invention described in any one of claims 1 to 6, the reflecting means is also a light diffusing unit controlled to a specific spread angle. Efficiency can be improved.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a signal processing apparatus using the optical branching device 10 of the present invention, in which a plurality of optical branching devices 10 are mounted on a support substrate 12 which is an example of a substrate. The data bus 14 is fixed. The plurality of circuit boards 16 are optically connected by the optical data bus 14. A board connector 18 is fixed on the support board 12, and each circuit board 16 is attached to each board connector 18. On the support substrate 12, a power line and electrical signal transmission electrical wiring 20 are provided, and the electrical wiring 20 is a circuit attached to the substrate connector 18 via the substrate connector 18. The electronic circuit 22 on the substrate 16 is electrically connected.
[0034]
Each circuit board 16 is provided with a plurality of light emitting elements 24 and light receiving elements 26. When the circuit board 16 is attached to the board connector 18, each light emitting element 24 and light receiving element 26 is connected to the optical data bus. The signal light that is optically coupled to 14 and emitted from the light emitting element 24 enters the optical data bus 14 and is received by the light receiving element 26. With this configuration, parallel optical signals composed of a plurality of bits can be transmitted and received, and independent simultaneous transmission and reception can be performed for each bit.
[0035]
The circuit board 16 referred to here includes devices such as LSIs such as CPUs, memory cards, and hard disk drives in addition to ceramic substrates and glass epoxy substrates.
[0036]
FIG. 3A shows an example of the optical branching device 10 used for the optical data bus 14. The optical branching device 10 shown in FIG. 3A includes a cuboid-shaped translucent medium 30 in which a plurality of stepped steps 28 (three in the present embodiment) are formed. A reflective layer 32 is disposed on one end face of the first layer. The other end face (a plurality of end faces specified by the step 28) 34 of the transmissive medium 30 functions as an incident / exit section. The incident / exit section 34 of the present embodiment has a shape cut at an angle of 45 °, and is configured such that light enters and exits in the vertical direction (upper surface direction) with respect to the translucent medium 30. ing.
[0037]
Next, with reference to FIG. 3B, a method of branching the input light of the optical branching device 10 according to the present embodiment will be described. Here, a description will be given of a case where light is incident from the light incident / exiting part 34A and is emitted from the light incident / exiting parts 34A, 34B, 34C, 34D among the plurality of light incident / exiting parts 34.
[0038]
The light incident from the incident / exit section 34A travels straight through the translucent medium 30, reaches the reflective layer 32, and is reflected. The reflected light propagates through the translucent medium 30 and is guided and emitted to the incident / exit portions 34A, 34B, 34C, and 34D. In the present embodiment, the optical branching device 10 having four input / output units 34 has been described. However, the number of the input / output units 34 is not limited to this, and a plurality of units can be formed. Further, a clad layer (not shown) having a refractive index smaller than that of the translucent medium 30 can be disposed on the upper and lower surfaces or the left and right side surfaces of the translucent medium 30. Thereby, the translucent medium 30 surrounded by the cladding layer functions as a core part that forms the light guide path. The translucent medium 30 can be made of a plastic material such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, amorphous polyolefin, inorganic glass, or the like, and the stepped step is processed by grinding. Further, in the case of a plastic material, it can also be produced by a method such as injection molding.
[0039]
A metal mirror surface such as Al can be used for the reflective layer 32. In addition, a reflective diffusion layer can be used for the reflective layer 32. The reflective diffusion layer uses, for example, a beam shaping diffuser: LSD (manufactured by Physical Optics Corporation) to control the spread angle in the thickness direction and the spread angle in the width direction of the transmissive medium 30 as a translucent medium. This makes it possible to improve the uniformity of the emitted light intensity.
[0040]
FIG. 4 shows a schematic configuration showing an example of another signal processing apparatus using the optical branching device 10 of the present invention. Each light emitting element 24 and light receiving element 26 are arranged on the support substrate 12. In this case, an electrical signal is transmitted from each circuit board 16 to the light emitting element 24 via the board connector 18, the optical signal from the light emitting element 24 is received by the light receiving element 26, converted into electricity, and then the board connector 18. The signal is transmitted to each circuit board 16 via. In this case as well, parallel optical signal transmission / reception and independent simultaneous transmission / reception for each bit can be performed.
[0041]
Subsequently, the layout method of the above-described optical branching apparatus 10 will be described in detail.
[First Embodiment]
A layout method of the light emitting element 24 that enters the signal light into the optical branching device 10 and the light receiving element 26 that receives the signal light emitted from the optical branching device 10 will be described.
[0042]
In the optical branching device 10 of the first embodiment, the transmissive medium 30 has a total length of 60 mm, a width of 4 mm, and a thickness of 1 mm, and the light incident / exit section 34 (closest to the end face on which the reflective layer 32 is disposed) 34D) is 30 mm, the length of the stepped step 28 is 10 mm, and the width of the stepped step 28 is 1 mm.
[0043]
FIG. 1A is a perspective view of the optical branching device 10 according to the first embodiment, and FIG. 1B is a projection surface of an incident / exit section 34 (34A, 34B, 34C, 34D) in the optical branching device 10. The top view which shows arrangement | positioning with the (light emitting area 240 of the light emitting element 24) and the light receiving area 260 of the light receiving element 26 is shown, and the side view of FIG.1 (C) is shown.
[0044]
As shown in FIGS. 1B and 1C, a light emitting element 24 that inputs signal light to the light branching device 10 according to the first embodiment and a light receiving element 26 that receives signal light emitted from the light branching device 10. Is arranged at a position where the distance from the surface of each of the light emitting element 24 and the light receiving element 26 to the incident / exit section 34 of the optical branching device 10 is 0.1 mm. The light receiving element 26 and the light emitting element 24 are arranged one by one in the projection plane of one incident / exit part 34.
[0045]
For example, when a surface emitting laser is used as the light emitting element 24, a circular surface emitting laser having a diameter of about several tens of μm can be used as the far field pattern. By using an 8 mm rectangular photodiode, as shown in FIGS. 1B and 1C, the light emitting area 260 of the light emitting element 24 and the light receiving element 26 receive light within the projection plane of one incident / exit section 34. Area 260 can be located.
[0046]
The light receiving element 26 is not limited to a rectangular light receiving area 260, but may be a circular light receiving area 260 (for example, φ0.8 mm) (see FIG. 1D).
[0047]
Further, the shape of the translucent medium 30 and the size, shape, and the like of the projection surface of the incident / exit section 34 are not limited to those described above, but relatively within the projection plane of the incident / exit section 34 in the optical branching device 10. It is sufficient that the light emitting area 240 of the light emitting element 24 and the light receiving area 260 of the light receiving element 26 are arranged together.
[0048]
Next, the operation of laying out the arrangement of the light emitting element 4 and the light receiving element 26 with respect to the optical branching device 10 in this way will be described in comparison with a comparative example. Note that FIG. 5 shows a comparative example.
[0049]
As shown in FIG. 5, the comparative example has a layout in which either the light emitting element 24 or the light receiving element 26 is arranged in each incident / exit section 34 of the optical branching device 10.
[0050]
In the layout of the comparative example, the signal light emitted from the light emitting element 24 and incident on the incident / exit section 34 travels straight through the translucent medium 30, reaches the reflection layer 32, and is reflected. The reflected signal light propagates through the translucent medium 30 and is guided to the respective incident / exit portions 34. That is, about half of the signal light incident in the optical branching device 0 is guided to the incident / exit section 34 where the light emitting element 24 is disposed. Therefore, the light use efficiency is reduced.
[0051]
On the other hand, in the layout of the first embodiment, similarly to the comparative example, the signal light emitted from the light emitting element 24 and incident on the incident / exiting portion 34 travels straight through the translucent medium 30 and is reflected in the reflective layer. It reaches 32 and is reflected. The reflected signal light propagates in the translucent medium 30 and is guided to each incident / exit section 34. At this time, a light receiving area 260 is provided in the projection plane of each incident / exit section 34. Therefore, the light utilization efficiency can be improved compared to the comparative example.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the layout method of the light emitting element 24 that receives the signal light to the optical branching device 10 and the light receiving element 26 that receives the signal light emitted from the optical branching device 10 will be described.
[0052]
The layout of the second embodiment is different from the layout of the first embodiment, as shown in FIG. 6A, on the projection surface of the incident / exit section 34 (34A, 34B, 34C, 34D) of the light emitting element 24. The arrangement is shifted to the end face side where the reflective layer 32 is arranged. Others are the same and will not be described.
[0053]
Next, the operation of the layout of the second embodiment will be described with reference to the simulation result in FIG.
[0054]
As shown in FIG. 7A, the distribution of the emitted light is slightly shifted in the direction opposite to the end face where the reflective layer 32 is disposed (in the drawing, the + Y-axis direction (see FIG. 7B)). 6A, the efficiency can be increased by disposing the light emitting element 24 from the end surface where the reflection layer 32 on the projection surface is disposed, as shown in FIG. ) Uses a surface emitting laser as the light emitting element 24 and a rectangular photodiode having a side of the light receiving area 260 of 2 mm as the light receiving element 26. FIG. 7B shows a plan view of this simulation model. A side view is shown in FIG.
[0055]
FIG. 8A shows the layout of the second embodiment (see FIG. 8B (the layout shown in FIG. 6A)) and the comparative example (the light emitting element 24 is projected onto the projection surface of the incident / exit section 34). FIG. 8 shows a comparison result by simulation of received light amount (efficiency) when the arrangement is arranged on the side opposite to the end face on which the reflective layer 32 is arranged (see FIG. 8C), and the layout shown in the present embodiment It can be seen that the light utilization efficiency can be increased.
[0056]
Here, in FIGS. 8A and 8C, a rectangular photodiode having a side of the light receiving area 260 of 0.8 mm is used as the light receiving element 26. 8A, the exit position 1 is the entrance / exit section 34A, the exit position 2 is the entrance / exit section 34B, the exit position 3 is the entrance / exit section 34C, and the exit position 4 is the entrance / exit section 34D. Each is shown.
[0057]
In the second embodiment, the light receiving element 26 can obtain the same effect even when the light receiving element 26 (see FIG. 6B) in the circular light receiving area 260 is used.
[0058]
Further, the form of the translucent medium 30 and the size, shape, and the like of the projection surface of the incident / exiting unit 34 are not limited to the values shown in the second embodiment, but are relatively projected by the incident / exiting unit 34 in the optical branching device 10. Any light emitting area 240 of the light emitting element 24 and light receiving area 260 of the light receiving element 26 may be disposed in the plane.
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the layout method of the light emitting element 24 that receives the signal light to the optical branching device 10 and the light receiving element 26 that receives the signal light emitted from the optical branching device 10 will be described.
[0059]
The layout of the third embodiment is that the projection surface of the incident / exit section 34 (34A, 34B, 34C, 34D) of the translucent medium 30 and the size of the light receiving area 260 of the light receiving element 26 (in this embodiment, the light receiving area). 260 is a layout of the arrangement of the light-emitting area 240 of the light-emitting element 24 and the light-receiving area 260 of the light-receiving element 26 when the sides are approximately the same size.
[0060]
FIG. 9 shows the layout of the third embodiment. As shown in FIG. 9, the light emitting element 24 is arranged from the end surface on which the reflective layer 32 of the projection surface is arranged in the third embodiment, The light receiving element 26 is arranged in the + Y-axis direction in the figure.
[0061]
Next, the operation of the layout of the second embodiment will be described with reference to the simulation result of FIG.
[0062]
FIG. 10 shows a comparison of the amount of received light by simulation of the second embodiment (the layout shown in FIG. 6A) and the third embodiment (the layout shown in FIGS. 9A and 9B). As can be seen from FIG. 10, the layout of the third embodiment can further increase the light use efficiency compared to the second embodiment. Here, the input / output positions in FIG. 10 are the input / output position 34A, the input / output position 2 is the input / output section 34B, the input / output position 3 is the input / output section 34C, and the input / output position 4 is the input / output section 34D. Each position is shown.
[0063]
In the third embodiment, the light receiving element 26 uses a light receiving element of a circular light receiving area 260 (the diameter of the light receiving element area 260 is approximately the same on one side of the projection surface of the incident / exit section 34). However, similar effects can be obtained.
[0064]
Further, the shape of the translucent medium 34 and the size and shape of the projection surface of the light incident / exit section 34 are not limited to the values shown in the third embodiment, and the projection of the light incident / exit section 34 in the optical branching device 10 is relatively performed. The light emitting area 240 of the light emitting element 24 may be disposed in the plane, and the light receiving area 260 of the light receiving element 26 may be disposed outside (on the side opposite to the end surface on which the reflective layer 32 is disposed).
[Fourth Embodiment]
Next, a description will be given of a fourth embodiment of the layout method of the light emitting element 24 that receives signal light and the light receiving element 26 that receives signal light emitted from the light branching apparatus 10.
[0065]
The optical branching device 10 according to the fourth embodiment has a total length of 45 mm, a width of 2 mm, a thickness of 0.5 mm, and a distance L from the end face where the reflective layer 32 is disposed to the nearest incident / exit section 34 (34D). The length of the stepped step 28 is 15 mm, the width of the stepped step 28 is 5 mm.
[0066]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 11 (A), the light receiving element 26 on the projection plane (rectangular with sides of 0, 5 mm) of the incident / exit section 34 (34A, 34B, 34C, 34D) of the optical branching device 10 is used. This is a layout when the size of the light receiving area 260 is a rectangle with a side of 1 mm.
[0067]
Even in this case, the light use efficiency can be increased as in the above-described embodiment.
[0068]
The light receiving element 26 is not limited to a rectangular light receiving area 260 but may be an element of a circular light receiving area 260 (see FIG. 11B).
[0069]
Further, the form of the translucent medium 30 and the size, shape, and the like of the projection surface of the incident / exiting unit 34 are not limited to the values shown in the fourth embodiment, and the projection of the incident / exiting unit 34 in the optical branching device 10 is relatively performed. The light emitting area 240 of the light emitting element 24 may be disposed in the plane, and the light receiving area 260 of the light receiving element 26 may be disposed outside (on the side opposite to the end surface on which the reflective layer 32 is disposed).
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light use efficiency is improved by arranging the light emitting means and the light receiving means in the incident or exit direction projection plane of the optical branching device. There is an effect that can be.
[0071]
In addition, the optical branching device of the present invention can evenly split incident signal light, and can make the output level of light uniform at the emitting portion. Furthermore, if a signal processing device having a plurality of circuit boards is configured using an optical data bus configured by the optical branching device of the present invention, signal transmission between arbitrary circuit boards becomes possible, and temperature changes, dust, etc. It is possible to provide an optical bus system that is highly resistant to environmental changes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a layout of an optical branching device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical branching apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of an optical branching device used for an optical data bus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a method of branching signal light incident on the optical branching device. It is a figure for demonstrating.
FIG. 4 is a diagram illustrating another schematic configuration example of the signal processing device using the optical branching device.
FIG. 5 is a diagram showing a comparative example for explaining the operation of the layout of the optical branching device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a layout of an optical branching device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result for explaining an effect of the layout of the optical branching device according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a layout of an optical branching device according to a second embodiment and a simulation result of a received light amount of a comparative example.
FIG. 9 is a diagram illustrating a layout of an optical branching device according to a third embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a simulation result of the light reception amount (efficiency) of the layout of the optical branching device according to the third embodiment and the layout of the optical branching device according to the second embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating a layout of an optical branching device according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Optical branching device
24 Light Emitting Element
26 Light receiving element
28 steps
30 Translucent medium
32 Reflective layer
34 Incoming / outgoing part
240 light emitting area
260 Light receiving area

Claims

A translucent medium that transmits signal light;
A plurality of incident / exit portions for entering and emitting signal light, which are formed by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium, and the ends of the steps are obliquely cut;
Reflecting means that is disposed at the other end of the translucent medium and reflects signal light incident from the incident / exiting part to a region including the plurality of incident / exiting parts;
An optical branching equipment provided with,
The projection plane of incidence or emission direction of the entering emitting portion, light branching equipment, characterized by arranging the light-receiving surface of the light receiving means for receiving the light emitting surface and the signal light of the light emitting means for emitting a signal light.

It said light emitting means, with respect to the arrangement of the light receiving means, optical branching equipment according to claim 1, characterized in that arranged on the side of the reflecting means is disposed.

A translucent medium that transmits signal light;
A plurality of incident / exit portions for entering and emitting signal light, which are formed by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium, and the ends of the steps are obliquely cut;
Reflecting means that is disposed at the other end of the translucent medium and reflects signal light incident from the incident / exiting part to a region including the plurality of incident / exiting parts;
An optical branching equipment provided with,
Before the projection surface of the injection direction of the filling injection unit, having a light receiving surface size and substantially the same size of the projection surface, the optical branching equipment, characterized by arranging the light receiving means for receiving the signal light.

4. The light according to claim 3, wherein the light receiving unit is disposed such that a part of the light receiving surface is located on a side opposite to a side on which the reflecting unit is disposed with respect to the projection surface. branch equipment.

A translucent medium that transmits signal light;
A plurality of incident / exit portions for entering and emitting signal light, which are formed by providing a plurality of steps at one end of the translucent medium, and the ends of the steps are obliquely cut;
Reflecting means that is disposed at the other end of the translucent medium and reflects signal light incident from the incident / exiting part to a region including the plurality of incident / exiting parts;
An optical branching equipment provided with,
The projection surface of the injection direction of the entering injection unit, the projection plane having a larger light receiving surface than the light branching equipment, characterized by arranging the light receiving means for receiving the signal light.

6. The light according to claim 5, wherein the light receiving means is disposed such that a part of the light receiving surface is located on a side opposite to a side where the reflecting means is disposed with respect to the projection surface. branch equipment.

It said reflecting means, optical branching equipment according to any one of claims 1 to 6, characterized by a reflective diffusing portion which is controlled to a certain spread angle.