JP2005134803A - Ferrule with optical isolator and optical transmission/reception module equipped with the same - Google Patents

Ferrule with optical isolator and optical transmission/reception module equipped with the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmission/reception module that is miniaturized and low-cost and that can correct angular deviation of an optical beam made incident on an optical fiber. <P>SOLUTION: The optical transmission/reception module 6 is equipped with an optical isolator-attached ferrule in a housing 18. The optical isolator-attached ferrule is composed of a ferrule 2 of which the end face is inclined at a prescribed angle to the optical axis of an optical fiber 7, an optical filter 3 which is stuck to the end face of the ferrule 2, an optical filter substrate 4 which is stuck to the optical filter 3 and is inclined in a face 4a opposite from the sticking face at a prescribed angle to the optical axis, and an optical isolator element 5 which is stuck to the face 4a. A light beam emitted from a light emitting element 9 passes through the optical isolator element 5 and the optical filter substrate 4 and is made incident on the optical fiber 7. At that time, by adjusting the angle of the face 4a, the angular deviation of the light beam entering the optical fiber 7 is corrected. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信に用いられる光ファイバ用のフェルール及び光送受信モジュールに関し、特に、光アイソレータ付きフェルール及びそれを備えた光送受信モジュールに関する。   The present invention relates to a ferrule for an optical fiber and an optical transmission / reception module used for optical communication, and more particularly to a ferrule with an optical isolator and an optical transmission / reception module including the same.

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）に代表される加入者系通信システムとして、１本の光ファイバを用いて二波長で双方向通信を行なう波長多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）や、時間分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が使用されている。   As a subscriber communication system typified by FTTH (Fiber to the home), wavelength division multiplexing (WDM) for performing bidirectional communication at two wavelengths using one optical fiber, time division multiplexing (WDM) TDM (Time Division Multiplexing) is used.

この様な１本の光ファイバで双方向通信を行なう構成として、半導体レーザ等からなる光送信用の発光素子と、受信用の受光素子と、光フィルタ等の波長合分波カプラ部とが光ファイバと一体化された光送受信モジュールが知られている（例えば、特許文献１を参照）。   In such a configuration that performs two-way communication using a single optical fiber, a light-emitting element for optical transmission composed of a semiconductor laser, a light-receiving element for reception, and a wavelength multiplexing / demultiplexing coupler unit such as an optical filter are used for light. An optical transceiver module integrated with a fiber is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に係る光送受信モジュールは、加入者系（アクセス系）のネットワークに用いられており、情報の伝送速度は、数Ｍｂｐｓ〜数百Ｍｂｐｓである。しかし、光ネットワークの更なる高速化及び経済化の流れから、加入者系（アクセス系）ネットワークにおいても、伝送速度が数Ｇｂｐｓを超えるとともに、安価な光送受信モジュールの要求が高まってきた。   The optical transmission / reception module according to Patent Document 1 is used in a subscriber network (access system), and the information transmission speed is several Mbps to several hundred Mbps. However, with the trend of further speeding up and economics of optical networks, even in the subscriber network (access network), the transmission speed exceeds several Gbps, and the demand for an inexpensive optical transceiver module has increased.

しかしながら、特許文献１に係る光送受信モジュールでは、光送受信モジュールを構成する光学系からの半導体レーザへの反射戻り光の影響により、半導体レーザの発振が不安定となってしまう場合がある。その結果、伝送速度の高速化が困難となってきた。そこで、高速通信で用いられる光アイソレータを備えた光送受信モジュールの使用が考えられてきた。   However, in the optical transceiver module according to Patent Document 1, the oscillation of the semiconductor laser may become unstable due to the influence of the reflected return light from the optical system constituting the optical transceiver module to the semiconductor laser. As a result, it has become difficult to increase the transmission speed. Therefore, it has been considered to use an optical transmission / reception module including an optical isolator used in high-speed communication.

しかしながら、光アイソレータを使用する場合、光送受信モジュール内に光アイソレータを配置するための空間が必要となる。従来においては、発光素子（ＬＤ）と光ファイバとの間に１つのレンズを配置して、発光素子から出射した光を効率良く光ファイバ端面に結合していた。このような１レンズ系に光アイソレータを組み込む場合、光ファイバからレンズ間、又は、レンズから発光素子間に光アイソレータを配置する必要があるが、収差の影響などにより、レンズ端面からビームウエストまでの距離を充分得ることが困難である。この様な問題を解決するため、図５に示す様に２つのレンズを配置することにより、レンズ間に光アイソレータを配置する十分な空間を設けていた。   However, when an optical isolator is used, a space for arranging the optical isolator in the optical transmission / reception module is required. Conventionally, one lens is disposed between the light emitting element (LD) and the optical fiber, and the light emitted from the light emitting element is efficiently coupled to the end face of the optical fiber. When an optical isolator is incorporated in such a single lens system, it is necessary to dispose an optical isolator between the optical fiber and the lens or between the lens and the light emitting element. It is difficult to obtain a sufficient distance. In order to solve such a problem, by arranging two lenses as shown in FIG. 5, a sufficient space for arranging an optical isolator is provided between the lenses.

図５に示す光送受信モジュールについてもう少し細かく説明すると、筐体１８に、光ファイバ７を固定するフェルール２と、先端部がフェルール２の内部に固定されている光ファイバ７と、レンズ１２が一体と成った発光素子９と、光フィルタ３と、レンズ１６が一体となった受光素子１３と、光アイソレータ５と、光ファイバ端に配置されたレンズ１９とが設けられている。そして、発光素子９から光ファイバ７に向けて順に、レンズ１２、光アイソレータ５、光フィルタ３、レンズ１９が配置されている。   The optical transmission / reception module shown in FIG. 5 will be described in more detail. The ferrule 2 for fixing the optical fiber 7 to the housing 18, the optical fiber 7 whose tip is fixed inside the ferrule 2, and the lens 12 are integrally formed. The light-emitting element 9, the optical filter 3, the light-receiving element 13 in which the lens 16 is integrated, the optical isolator 5, and the lens 19 disposed at the end of the optical fiber are provided. Then, a lens 12, an optical isolator 5, an optical filter 3, and a lens 19 are arranged in order from the light emitting element 9 toward the optical fiber 7.

発光素子９は、半導体レーザ１０が収容されているＬＤパッケージからなり、受光素子１３は、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）チップ１４が収容されているＰＤパッケージからなる。更に、ＬＤパッケージには、発光素子用の集光レンズ１２が設けられ、ＰＤパッケージには、受光素子用の集光レンズ１６が設けられている。   The light emitting element 9 is composed of an LD package in which the semiconductor laser 10 is accommodated, and the light receiving element 13 is composed of a PD package in which a PD (Photo Detector) chip 14 is accommodated. Further, the LD package is provided with a condenser lens 12 for a light emitting element, and the PD package is provided with a condenser lens 16 for a light receiving element.

光フィルタ３は、誘電体多層膜からなり、所定の波長を有する光ビームを透過又は反射させる。   The optical filter 3 is made of a dielectric multilayer film and transmits or reflects a light beam having a predetermined wavelength.

この構成により、発光素子９から出射した光は、レンズ１２により収束光又は平行光とされ、光アイソレータ５と光フィルタ３を透過する。そして、レンズ１９により光ファイバ７に集光され、光ファイバ７に入射する。また、光ファイバ７から出射した光は、光フィルタ３で反射され、レンズ１６により集光され、受光素子１３に入射する。   With this configuration, the light emitted from the light emitting element 9 is converted into convergent light or parallel light by the lens 12 and passes through the optical isolator 5 and the optical filter 3. Then, the light is condensed on the optical fiber 7 by the lens 19 and enters the optical fiber 7. The light emitted from the optical fiber 7 is reflected by the optical filter 3, collected by the lens 16, and enters the light receiving element 13.

このように、２レンズ系を用いた、従来技術の組み合わせにより、光送受信モジュールは、光ファイバ７と発光素子９との間に２つのレンズ（レンズ１２とレンズ１９）を配置してその間に光アイソレータ５を配置することにより、半導体レーザへの反射戻り光を防ぐことができる。   As described above, according to the combination of the prior art using the two lens system, the optical transmission / reception module arranges two lenses (lens 12 and lens 19) between the optical fiber 7 and the light emitting element 9, and transmits light between them. By disposing the isolator 5, it is possible to prevent reflected return light to the semiconductor laser.

特開平６−１３８３４７号公報（段落［００１４］、第１図）Japanese Patent Laid-Open No. 6-138347 (paragraph [0014], FIG. 1)

しかしながら、２レンズ系を用いてレンズ間距離を長くする構成では、光送受信モジュール自体が大型になってしまう問題があった。更に、２レンズ系において、レンズ間距離を長くする為にはレンズにより変換するスポットサイズを大きくする必要がある為、２レンズ間のビーム径は比較的大きなものとなる。従って、比較的大きなアパーチャーを有する光アイソレータを用いる必要があるため、光アイソレータ素子面積が大きくなり、光送受信モジュールが高価となってしまう。   However, in the configuration in which the distance between the lenses is increased by using the two lens system, there is a problem that the optical transmission / reception module itself becomes large. Furthermore, in the two-lens system, in order to increase the distance between the lenses, it is necessary to increase the spot size converted by the lens, so the beam diameter between the two lenses is relatively large. Accordingly, since it is necessary to use an optical isolator having a relatively large aperture, the area of the optical isolator element increases, and the optical transceiver module becomes expensive.

本発明は、上記の問題を解決するものであり、光フィルタと、光アイソレータ素子と、フェルールとを一体化することにより、小型化及び低価格化が可能な光送受信モジュールを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical transceiver module that can be reduced in size and price by integrating an optical filter, an optical isolator element, and a ferrule. And

一方、光ファイバに効率良く光を結合する為には、光の位置、スポットサイズ、入射角度を合わせることが好ましい。発光素子から出射して、光学素子により屈折して、光ファイバに入射する角度が、光ファイバの最適な入射角に対してずれていると、その部分での結合損失が大きくなってしまう。つまり、屈折率が異なる領域が光軸に対して傾いていると、通過する光が屈折を起こす。発光素子から出射した光が、フェルールに一体化された光学素子を通過して光ファイバに入射するまでの間に、光の角度ずれが生じてしまう問題がある。そこで、光ファイバの中心軸に対して、光アイソレータ素子等の光学素子の角度を変えることにより角度ずれを補正し、結合損失が小さい光送受信モジュールを提供することを目的とする。   On the other hand, in order to efficiently couple light to the optical fiber, it is preferable to match the position of the light, the spot size, and the incident angle. If the angle that is emitted from the light emitting element, refracted by the optical element, and incident on the optical fiber is deviated from the optimum incident angle of the optical fiber, the coupling loss at that portion becomes large. That is, when the regions having different refractive indexes are inclined with respect to the optical axis, the light passing therethrough is refracted. There is a problem that the angle deviation of the light occurs until the light emitted from the light emitting element passes through the optical element integrated with the ferrule and enters the optical fiber. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical transmission / reception module having a small coupling loss by correcting the angle deviation by changing the angle of an optical element such as an optical isolator element with respect to the central axis of the optical fiber.

請求項１記載の発明は、光ファイバが挿入されたフェルールと、該フェルールの先端に設置された光アイソレータ素子と、前記フェルールと前記光アイソレータ素子との間にあって、前記光ファイバから出射された光の少なくとも一部を反射する反射手段と、を有することを特徴とする光アイソレータ付きフェルールである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a ferrule in which an optical fiber is inserted, an optical isolator element installed at a tip of the ferrule, and light emitted from the optical fiber between the ferrule and the optical isolator element. And a reflecting means for reflecting at least a part of the ferrule with an optical isolator.

係る光アイソレータ付きフェルールによると、光アイソレータ付きフェルールの外から光アイソレータ素子に入射した光は、それぞれ異なる屈折率を有する光アイソレータ素子及び反射手段を透過し、フェルール内に挿入された光ファイバに入射する。一方、フェルール内に挿入された光ファイバから出射された光は、反射手段により反射される。   According to the ferrule with an optical isolator, the light incident on the optical isolator element from the outside of the ferrule with the optical isolator passes through the optical isolator element having different refractive index and the reflecting means, and enters the optical fiber inserted in the ferrule. To do. On the other hand, the light emitted from the optical fiber inserted into the ferrule is reflected by the reflecting means.

また、反射手段及び光アイソレータ素子がフェルールに一体的に設置されているため、光送受信モジュールに用いると、光送受信モジュールの小型化及び低価格化が可能となる。   Further, since the reflecting means and the optical isolator element are integrally installed on the ferrule, when used in the optical transmission / reception module, the optical transmission / reception module can be reduced in size and price.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記フェルールは透光性を有することを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is the ferrule with an optical isolator according to claim 1, wherein the ferrule has translucency.

係る光アイソレータ付きフェルールによると、光ファイバ内を伝播してきた光はフェルールの端面から出射し、反射手段によって反射される。反射光は、フェルールを透過し、フェルールの外部に出射されることとなる。   According to the ferrule with an optical isolator, the light propagating through the optical fiber is emitted from the end face of the ferrule and reflected by the reflecting means. The reflected light passes through the ferrule and is emitted to the outside of the ferrule.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記フェルールと前記光アイソレータ素子との間に、楔形状の透光性部材が設置されていることを特徴とするものである。   Invention of Claim 3 is a ferrule with an optical isolator in any one of Claim 1 or Claim 2, Comprising: Between the said ferrule and the said optical isolator element, a wedge-shaped translucent member is provided. It is characterized by being installed.

係る光アイソレータ付きフェルールによると、フェルールと光アイソレータ素子との間に、楔形状の透光性部材を設けることにより、光アイソレータ素子とフェルール端面との相対角度を調整する。フェールの外から光アイソレータ素子に入射した光は、それぞれ異なる屈折率を有する光アイソレータ素子及び反射手段を透過することで、屈折を繰り返し、フェルール内に挿入されている光ファイバに入射する。このとき、楔形状の透光性部材により、光アイソレータ素子とフェルール端面との相対角度を変えて、光アイソレータ、透光性部材及び反射手段を透過する際の角度を修正する。このように、相対角度を調整することにより、光ファイバに入射する際の角度ずれを補正する。   According to the ferrule with an optical isolator, the relative angle between the optical isolator element and the ferrule end surface is adjusted by providing a wedge-shaped light-transmitting member between the ferrule and the optical isolator element. The light that has entered the optical isolator element from the outside of the fail passes through the optical isolator element and the reflecting means having different refractive indexes, and is repeatedly refracted to enter the optical fiber inserted in the ferrule. At this time, the relative angle between the optical isolator element and the ferrule end surface is changed by the wedge-shaped translucent member, and the angle at the time of transmitting through the optical isolator, the translucent member, and the reflecting means is corrected. In this way, by adjusting the relative angle, the angle deviation when entering the optical fiber is corrected.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記反射手段は、前記フェルールと前記楔形状の透光性部材との間に設置されていることを特徴とするものである。   A fourth aspect of the present invention is the ferrule with an optical isolator according to the third aspect, wherein the reflecting means is disposed between the ferrule and the wedge-shaped translucent member. It is what.

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記反射手段は、前記フェルールの端面に設置されていることを特徴とするものである。   A fifth aspect of the present invention is the ferrule with an optical isolator according to the fourth aspect, wherein the reflecting means is installed on an end face of the ferrule.

係る光アイソレータ付きフェルールであって、シングルモード光ファイバを使用する場合、光ファイバから出射される光のビームウエストの位置は、フェルールの端面となるため、その位置に反射手段を設けることで、反射手段を小型化することが可能となる。つまり、スポットサイズが小さくなる位置に反射手段を設置することにより、スポットサイズの大きさに応じて反射手段を小さくすることができる。   When a ferrule with an optical isolator is used and a single mode optical fiber is used, the position of the beam waist of the light emitted from the optical fiber is the end face of the ferrule. The means can be reduced in size. That is, by installing the reflecting means at a position where the spot size becomes small, the reflecting means can be made small according to the size of the spot size.

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記光ファイバの先端部のモードフィールド径が拡大されていることを特徴とするものである。   A sixth aspect of the present invention is the ferrule with an optical isolator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the mode field diameter of the tip of the optical fiber is enlarged. Is.

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光アイソレータ付きフェルールであって、前記光ファイバは、先端に屈折率分布型光ファイバが設置されていることを特徴とするものである。   A seventh aspect of the present invention is the ferrule with an optical isolator according to the sixth aspect, wherein the optical fiber is provided with a refractive index distribution type optical fiber at the tip.

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の光アイソレータ付きフェルールであって、屈折率を調整するためのドーパントを熱拡散させることにより、前記光ファイバの先端部のモードフィールド径を拡大させることを特徴とするものである。   The invention according to claim 8 is the ferrule with an optical isolator according to claim 6, wherein the mode field diameter of the tip of the optical fiber is enlarged by thermally diffusing a dopant for adjusting the refractive index. It is characterized by making it.

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルールが挿入され固定されている筐体を有し、該筐体内に、前記光アイソレータ付きフェルールに設けられた反射手段によって反射された光を受光する受光素子と、前記光アイソレータ付きフェルールに設けられたに光アイソレータ素子に光を入射させる発光素子と、を有することを特徴とする光送受信モジュールである。   The invention according to claim 9 has a housing in which the ferrule with an optical isolator according to any one of claims 1 to 8 is inserted and fixed, and the ferrule with an optical isolator is included in the housing. An optical transceiver module comprising: a light receiving element that receives light reflected by the provided reflecting means; and a light emitting element that is provided in the ferrule with the optical isolator and causes light to enter the optical isolator element. is there.

係る光送受信モジュールによると、発光素子から出射された光は、それぞれ異なる屈折率を有する光アイソレータ素子及び反射手段を透過し、フェルール内に挿入された光ファイバに入射する。このとき、楔形状の透光性部材を設けることにより、光アイソレータ素子とフェルール端面との相対角度を調整し、光ファイバに入射する際の角度ずれを補正する。一方、フェルール内に挿入された光ファイバから出射された光は、反射手段により反射され、フェルールの外に出射され、受光素子によって反射光を受光する。   According to such an optical transceiver module, the light emitted from the light emitting element passes through the optical isolator element and the reflecting means having different refractive indexes, and enters the optical fiber inserted in the ferrule. At this time, by providing a wedge-shaped translucent member, the relative angle between the optical isolator element and the ferrule end surface is adjusted, and the angular deviation when entering the optical fiber is corrected. On the other hand, the light emitted from the optical fiber inserted into the ferrule is reflected by the reflecting means, emitted from the ferrule, and the reflected light is received by the light receiving element.

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光送受信モジュールであって、前記光アイソレータ付きフェルールと前記受光素子との間に、所定の波長を有する光を透過、反射又は低反射させる手段が設置されていることを特徴とするものである。   A tenth aspect of the present invention is the optical transceiver module according to the ninth aspect, wherein light having a predetermined wavelength is transmitted, reflected, or low-reflected between the ferrule with an optical isolator and the light receiving element. Means is provided.

請求項１に記載の光ファイバ用フェルールによれば、反射手段及び光アイソレータ素子をフェルールに一体的に設置することにより、光送受信モジュールに用いたときに、光送受信モジュールの小型化及び低価格化が可能となる。   According to the ferrule for an optical fiber according to claim 1, when the reflecting means and the optical isolator element are integrally installed in the ferrule, the optical transceiver module can be reduced in size and price when used in the optical transceiver module. Is possible.

また、請求項２に記載の光ファイバ用フェルールによれば、フェルールに挿入された光ファイバから出射された光を、反射手段によりフェルールの外に反射させて、外部に設置した受光素子により反射光を受光することが可能となる。   According to the ferrule for an optical fiber according to claim 2, the light emitted from the optical fiber inserted into the ferrule is reflected outside the ferrule by the reflecting means, and reflected light by the light receiving element installed outside. Can be received.

更に、請求項３に記載の光アイソレータ付きフェルールによれば、フェルールの端面と楔形状部材との相対角度を調整することにより、光ファイバに入射する光の角度ずれを補正することが可能となる。   Furthermore, according to the ferrule with an optical isolator according to the third aspect, it is possible to correct the angular deviation of the light incident on the optical fiber by adjusting the relative angle between the end face of the ferrule and the wedge-shaped member. .

また、請求項５に記載の光アイソレータ付きフェルールによれば、フェルールの端面に反射手段を設置することにより、反射手段を小型化することが可能となる。また、反射手段として誘電体多層膜からなる波長フィルタ等を用いた場合は、入射角度依存性による特性劣化を低減できる。   Moreover, according to the ferrule with an optical isolator described in claim 5, it is possible to reduce the size of the reflecting means by installing the reflecting means on the end face of the ferrule. Further, when a wavelength filter or the like made of a dielectric multilayer film is used as the reflecting means, it is possible to reduce the characteristic deterioration due to the incident angle dependency.

更に、請求項６乃至請求項８に記載の光アイソレータ付きフェルールによれば、光ファイバに入射する光の、光軸の位置ずれ量のトレランス（許容量）を大きくすることができる。また、レンズ系の設計の自由度が向上し、結合効率を向上させることができ、高性能な光送受信モジュールを安定して供給することが可能となる。   Furthermore, according to the ferrule with an optical isolator described in claims 6 to 8, the tolerance (allowable amount) of the positional deviation amount of the optical axis of the light incident on the optical fiber can be increased. In addition, the degree of freedom in designing the lens system can be improved, the coupling efficiency can be improved, and a high-performance optical transceiver module can be stably supplied.

また、請求項９に記載の光送受信モジュールによれば、光アイソレータ付きフェルールと、発光素子（ＬＤ）と、受光素子（ＰＤ）とを所定の角度で配置することが出来る筐体に挿入することで、それぞれの角度調整が不要となる。   According to the optical transceiver module of the ninth aspect, the ferrule with an optical isolator, the light emitting element (LD), and the light receiving element (PD) are inserted into a housing that can be disposed at a predetermined angle. Thus, each angle adjustment becomes unnecessary.

また、発光素子から出射した光は、１レンズ系による収束光が光学素子を通過するので、光ビームの径は大きくならない。その結果、小さい光学素子を使用することができ、光送受信モジュールの低価格化及び小型化が可能となる。   Further, the light emitted from the light emitting element does not increase the diameter of the light beam because the convergent light from one lens system passes through the optical element. As a result, a small optical element can be used, and the price and size of the optical transceiver module can be reduced.

また、請求項１０に記載の光送受信モジュールによれば、フェルールと受光素子との間に所定の波長の光を透過、反射又は低反射させる手段を設置することにより、上記の効果に加え、光結合損失、光散乱及び光クロストークの影響を小さくすることが可能となる。   In addition, according to the optical transceiver module of the tenth aspect, in addition to the above-described effect, a light transmitting / reflecting / low-reflecting light having a predetermined wavelength is installed between the ferrule and the light receiving element. It is possible to reduce the influence of coupling loss, light scattering, and optical crosstalk.

以下、本願発明の実施形態に係る光アイソレータ付きフェルール及び光送受信モジュールについて、図１乃至図４を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a ferrule with an optical isolator and an optical transceiver module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、本願発明の実施形態に係る光アイソレータ付きフェルールの構成について図１を参照しつつ説明する。図１は、本願発明の実施形態に係る光アイソレータ付きフェルールの断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る光アイソレータ付きフェルール１は、光ファイバを固定するフェルール２と、光フィルタ３と、光フィルタ基板４と、光アイソレータ素子５とからなる。尚、光フィルタ３が本願発明の「反射手段」に相当し、光フィルタ基板４が「楔形状の透光性部材」に相当する。   First, the configuration of an optical isolator-equipped ferrule according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a ferrule with an optical isolator according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the ferrule 1 with an optical isolator according to the present embodiment includes a ferrule 2 for fixing an optical fiber, an optical filter 3, an optical filter substrate 4, and an optical isolator element 5. The optical filter 3 corresponds to the “reflecting means” of the present invention, and the optical filter substrate 4 corresponds to the “wedge-shaped translucent member”.

フェルール２には、材質がホウケイ酸ガラスで、光を透過するガラスフェルールを用いている。フェルール２は円筒状の形状を有し、その内部に光ファイバを挿入する挿入孔２ａが形成されている。この挿入孔２ａはフェルール２の中心軸と平行になっている。尚、フェルール２の端面は、中心軸に対して所定の角度をなして斜めに傾斜している。   The ferrule 2 is made of a glass ferrule made of borosilicate glass and transmitting light. The ferrule 2 has a cylindrical shape, and an insertion hole 2a for inserting an optical fiber is formed therein. The insertion hole 2 a is parallel to the central axis of the ferrule 2. Note that the end face of the ferrule 2 is inclined obliquely at a predetermined angle with respect to the central axis.

また、フェルール２の端面には、光フィルタ３が成膜されたガラスからなる光フィルタ基板４が、光フィルタ３がフェルール２の端面と接するように、接着されている。従って、フェルール２と光フィルタ基板４との間に光フィルタ３が配置されていることとなる。尚、光フィルタ３が成膜された光フィルタ基板４は、接着材にてフェルール２に接着されている。   Further, an optical filter substrate 4 made of glass on which the optical filter 3 is formed is bonded to the end face of the ferrule 2 so that the optical filter 3 is in contact with the end face of the ferrule 2. Therefore, the optical filter 3 is arranged between the ferrule 2 and the optical filter substrate 4. The optical filter substrate 4 on which the optical filter 3 is formed is bonded to the ferrule 2 with an adhesive.

光フィルタ基板４の光フィルタ３が成膜されている面の反対の面４ａは、フェルール２の中心軸に対して所定の角度（図１では、中心軸に直交する軸からの角度θとして図示している）をなして、フェルール２の端面と同じ方向に傾斜している。   The surface 4a of the optical filter substrate 4 opposite to the surface on which the optical filter 3 is formed is shown as a predetermined angle with respect to the central axis of the ferrule 2 (in FIG. 1, it is shown as an angle θ from an axis orthogonal to the central axis. It is inclined in the same direction as the end face of the ferrule 2.

光フィルタ３は、誘電体多層膜からなり、例えば、１２８０ｎｍ〜１４００ｎｍの波長を有する光を透過させ、１４７０〜１６２０ｎｍの波長を有する光を反射させる特性を有する。   The optical filter 3 is made of a dielectric multilayer film, and has a characteristic of transmitting light having a wavelength of 1280 nm to 1400 nm and reflecting light having a wavelength of 1470 to 1620 nm, for example.

更に、光フィルタ基板４の面４ａには、光アイソレータ素子５が接着されている。この光アイソレータ素子５は、ファラデー回転子５ａと、ファラデー回転子５ａの両側に設置された偏光子５ｂ、５ｃとからなる。尚、偏光子５ｂが光フィルタ基板４の面４ａと接着している。   Further, an optical isolator element 5 is bonded to the surface 4 a of the optical filter substrate 4. The optical isolator element 5 includes a Faraday rotator 5a and polarizers 5b and 5c installed on both sides of the Faraday rotator 5a. The polarizer 5b is bonded to the surface 4a of the optical filter substrate 4.

更に、偏光子５ｂは、ファラデー回転子５ａと接する面が、角度θをなして面４ａと同じ方向に傾斜している。また、偏光子５ｃは、ファラデー回転子５ａと接する面及びその面の反対の面の両面が、角度θをなして面４ａと同じ方向に傾斜している。従って、ファラデー回転子５ａは、偏光子５ｂ及び偏光子５ｃと接する面の両面が、角度θをなして傾斜している。   Further, the surface of the polarizer 5b in contact with the Faraday rotator 5a is inclined in the same direction as the surface 4a at an angle θ. In the polarizer 5c, both the surface in contact with the Faraday rotator 5a and the opposite surface are inclined in the same direction as the surface 4a at an angle θ. Therefore, in the Faraday rotator 5a, both surfaces of the surfaces in contact with the polarizer 5b and the polarizer 5c are inclined at an angle θ.

また、例えば、ファラデー回転子５ａの回転角を４５度とし、偏光方向を互いに４５度傾けた偏光子５ｂ、５ｃでファラデー回転子５ａを挟むことにより光アイソレータ素子５を構成している。   Further, for example, the optical isolator element 5 is configured by sandwiching the Faraday rotator 5a with polarizers 5b and 5c having a rotation angle of 45 degrees and a polarization direction inclined by 45 degrees with respect to each other.

以上のように、本実施形態に係る光アイソレータ付きフェルール１は、フェルール２と、光フィルタ３と、光フィルタ基板４と、光アイソレータ素子５とが一体化されている。従って、個々の光部品を支持構成する為に、各素子を支持する部材が必要であった従来の光送受信モジュールと比べ、小型化及び低価格化が可能となる。   As described above, in the ferrule 1 with an optical isolator according to the present embodiment, the ferrule 2, the optical filter 3, the optical filter substrate 4, and the optical isolator element 5 are integrated. Therefore, it is possible to reduce the size and the price as compared with the conventional optical transmission / reception module that requires a member for supporting each element in order to support and configure each optical component.

尚、光フィルタ３は、光フィルタ基板４の面４ａに成膜されていても構わない。その場合は、光フィルタ基板４と光アイソレータ素子５との間に光フィルタ３が設置されることとなる。また、誘電体多層膜からなる光フィルタ３の代わりに、光を分岐するミラーであっても構わない。更に、光アイソレータ素子５は、ファラデー回転子、複屈折性素子、１／２波長板等で構成した、偏波無依存型光アイソレータ素子等であっても構わない。   The optical filter 3 may be formed on the surface 4 a of the optical filter substrate 4. In that case, the optical filter 3 is installed between the optical filter substrate 4 and the optical isolator element 5. Further, instead of the optical filter 3 made of a dielectric multilayer film, a mirror that branches light may be used. Furthermore, the optical isolator element 5 may be a polarization-independent optical isolator element or the like constituted by a Faraday rotator, a birefringent element, a half-wave plate, or the like.

次に、本実施形態に係る光アイソレータ付きフェルールを備えた光送受信モジュールの構成について、図２を参照しつつ説明する。図２は、本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。   Next, the configuration of the optical transceiver module including the ferrule with an optical isolator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical transceiver module according to the embodiment of the present invention.

同図に示すように、本願発明の実施形態に係る光送受信モジュール６は、筐体１８に、上述した光アイソレータ付きフェルール１と、先端部がフェルール２の内部に固定され、端面が中心軸に対して所定の角度で傾斜している光ファイバ７と、光ファイバ７に光信号を出力する発光素子９と、光ファイバ７からの光信号が入力する受光素子１３とが設けられている。更に、光アイソレータ素子５のファラデー回転子５ａを一定の方向に磁化する磁石８が、ファラデー回転子５ａの周辺に設けられている。   As shown in the figure, the optical transceiver module 6 according to the embodiment of the present invention includes a ferrule 1 with an optical isolator described above and a tip portion fixed to the inside of the ferrule 2 on a casing 18, and an end surface on a central axis. An optical fiber 7 that is inclined at a predetermined angle, a light emitting element 9 that outputs an optical signal to the optical fiber 7, and a light receiving element 13 that receives an optical signal from the optical fiber 7 are provided. Further, a magnet 8 that magnetizes the Faraday rotator 5a of the optical isolator element 5 in a certain direction is provided around the Faraday rotator 5a.

筐体１８には、一方に光アイソレータ付きフェルール１を接続するスライドリング１９が形成され、他方に発光素子９を接続するための発光素子用開口部が形成されている。更に、側面には、受光素子１３を接続するための受光素子用開口部が形成されている。また、スライドリング１９の内径は、フェルール２と嵌合して固定できるように、フェルール２の外径とほぼ同じ大きさを有している。   The casing 18 is formed with a slide ring 19 for connecting the ferrule 1 with an optical isolator on one side and a light emitting element opening for connecting the light emitting element 9 on the other side. Furthermore, a light receiving element opening for connecting the light receiving element 13 is formed on the side surface. Further, the inner diameter of the slide ring 19 has substantially the same size as the outer diameter of the ferrule 2 so that it can be fitted and fixed to the ferrule 2.

光ファイバ７には、クラッド径が１２５［μｍ］で、モードフィールド径が約９［μｍ］の石英系のシングルモード光ファイバが用いられている。尚、シングルモード光ファイバの先端に屈折率分布型光ファイバ（ＧＩファイバ）を設けてもよい。また、先端部のモードフィールド径が拡大された光ファイバを用いてもよい。光ファイバに熱を加えて、コア内に存在するＧｅ等のドーパントをクラッド内に拡散させることにより、モードフィールド径を拡大させることができる。   As the optical fiber 7, a silica-based single mode optical fiber having a cladding diameter of 125 [μm] and a mode field diameter of about 9 [μm] is used. Note that a gradient index optical fiber (GI fiber) may be provided at the tip of the single mode optical fiber. Moreover, you may use the optical fiber by which the mode field diameter of the front-end | tip part was expanded. The mode field diameter can be expanded by applying heat to the optical fiber and diffusing a dopant such as Ge existing in the core into the cladding.

発光素子９は、出力波長が例えば１３１０［ｎｍ］の半導体レーザ１０と、半導体レーザ１０から出射する光ビームの出力を検知するモニター受光素子１１とが収容されたＬＤパッケージからなる。ＬＤパッケージには、発光素子用の集光レンズ１２が設けられている。   The light emitting element 9 includes an LD package in which a semiconductor laser 10 having an output wavelength of, for example, 1310 [nm] and a monitor light receiving element 11 that detects the output of a light beam emitted from the semiconductor laser 10 are accommodated. The LD package is provided with a condenser lens 12 for a light emitting element.

受光素子１３は、ＰＤチップ１４とプリアンプ１５とが収容されたＰＤパッケージからなる。ＰＤパッケージには、受光素子用の集光レンズ１６が設けられている。   The light receiving element 13 includes a PD package in which a PD chip 14 and a preamplifier 15 are accommodated. The PD package is provided with a condensing lens 16 for a light receiving element.

更に、フェルール２は、受光素子１３に面する側面に、カットフィルタ１７が設置されている。このカットフィルタ１７は、光ファイバ７から受光素子１３に入射する光ビームのうち、余分な信号を除去する機能を有する。また、カットフィルタ１７の代わりにＡＲコートが成膜されたガラス基板を用いてもよい。このカットフィルタ１７又はＡＲコートが成膜されたガラス基板の先端に上述した磁石８を設けることもできる。尚、このカットフィルタ１７やＡＲコート付きガラス基板は設置されていなくても構わない。   Further, the ferrule 2 is provided with a cut filter 17 on the side surface facing the light receiving element 13. The cut filter 17 has a function of removing excess signals from the light beam incident on the light receiving element 13 from the optical fiber 7. Further, a glass substrate on which an AR coat is formed may be used instead of the cut filter 17. The magnet 8 described above can also be provided at the tip of the glass substrate on which the cut filter 17 or the AR coating is formed. The cut filter 17 and the AR-coated glass substrate may not be installed.

ここで、カットフィルタ１７又はＡＲコート付きガラス基板の設置について、図３を参照しつつ説明する。図３は、光アイソレータ付きフェルール１を発光素子９側から見た断面図である。   Here, the installation of the cut filter 17 or the glass substrate with AR coating will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the ferrule 1 with an optical isolator as viewed from the light emitting element 9 side.

図３（ａ）は、円筒状のフェルール２の側面に沿ってカットフィルタ１７を設置した場合の断面図である。これに対して、図３（ｂ）は、フェルール２に嵌る溝が形成された透光性の基板１７ａを、フェルール２の側面に嵌めて、基板１７ａの平坦な面にカットフィルタ１７を設置した場合の断面図である。更に、図３（ｃ）は、フェルール２の断面形状を矩形状とし、平坦な面にカットフィルタ１７を設置した場合の断面図である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、カットフィルタ１７を設置する場所を平面にすると、カットフィルタ１７やＡＲコート付きガラス基板等を設けやすくなる。   FIG. 3A is a cross-sectional view when the cut filter 17 is installed along the side surface of the cylindrical ferrule 2. On the other hand, in FIG. 3B, the translucent substrate 17a in which the groove that fits the ferrule 2 is formed is fitted to the side surface of the ferrule 2, and the cut filter 17 is installed on the flat surface of the substrate 17a. It is sectional drawing in the case. Further, FIG. 3C is a cross-sectional view when the ferrule 2 has a rectangular cross-sectional shape and the cut filter 17 is installed on a flat surface. As shown in FIG. 3B and FIG. 3C, when the place where the cut filter 17 is installed is flat, it is easy to provide the cut filter 17 and the AR coated glass substrate.

尚、本実施形態においては、筐体１８内に光アイソレータ付きフェルール１と、発光素子９と、受光素子１３とを設けたが、例えば、Ｓｉ基板上に光アイソレータ付きフェルール１等を設置して光送受信モジュールを形成してもよい。   In the present embodiment, the ferrule 1 with an optical isolator, the light emitting element 9, and the light receiving element 13 are provided in the housing 18. For example, the ferrule 1 with an optical isolator is installed on a Si substrate. An optical transceiver module may be formed.

（作用及び効果）
以上のような構成を有する光送受信モジュール６によると、以下のような好適な作用及び効果を奏することが可能となる。 (Action and effect)
According to the optical transmission / reception module 6 having the above-described configuration, the following preferable functions and effects can be obtained.

光ファイバ７から出射した光の波長が例えば１５５０［ｎｍ］のとき、その光はフェルール２の端面に設置されている光フィルタ３によって反射される。フェルール２の端面は、フェルール２の中心軸（光ファイバ７の中心軸）に対して所定の角度をなして傾斜しているため、光フィルタ３で反射された反射光は、光ファイバ７の中心軸に対して斜めの方向に反射される。フェルール２は透明なガラスでできているため、光フィルタ３で反射された光はフェルール２を透過し、受光素子１３に入射する。また、フェルール２の端面の角度を約４５度にすると、光フィルタ３で反射された反射光は中心軸に対して約９０度の方向に反射されることとなり、受光素子１３に垂直に入射させることが可能となる。   When the wavelength of light emitted from the optical fiber 7 is, for example, 1550 [nm], the light is reflected by the optical filter 3 installed on the end face of the ferrule 2. Since the end surface of the ferrule 2 is inclined at a predetermined angle with respect to the central axis of the ferrule 2 (the central axis of the optical fiber 7), the reflected light reflected by the optical filter 3 is the center of the optical fiber 7. Reflected in a direction oblique to the axis. Since the ferrule 2 is made of transparent glass, the light reflected by the optical filter 3 passes through the ferrule 2 and enters the light receiving element 13. If the angle of the end face of the ferrule 2 is about 45 degrees, the reflected light reflected by the optical filter 3 is reflected in a direction of about 90 degrees with respect to the central axis, and is incident on the light receiving element 13 perpendicularly. It becomes possible.

尚、フェルール２の側面にカットフィルタ１７を設けた場合は、反射光はそのカットフィルタ１７を透過した後、受光素子１３に入射する。このカットフィルタ１７を設けることにより、光結合損失、光散乱及び光クロストークの影響を小さくすることが可能となる。また、カットフィルタの代わりにＡＲコート付きガラス基板を設けた場合においても、反射に伴う損失、散乱を抑制する効果を奏する。   When the cut filter 17 is provided on the side surface of the ferrule 2, the reflected light passes through the cut filter 17 and then enters the light receiving element 13. By providing this cut filter 17, it becomes possible to reduce the influence of optical coupling loss, light scattering, and optical crosstalk. In addition, even when an AR-coated glass substrate is provided instead of the cut filter, the effect of suppressing loss and scattering associated with reflection is achieved.

一方、発光素子９を出射した波長１３１０［ｎｍ］の光は、光アイソレータ素子５の偏光子５ｃに入射し、ある方向に軸を持った直線偏光となり、ファラデー回転子５ａに入射する。ファラデー回転子５ａの回転角は４５度であるため、ファラデー回転子５ａを透過すると軸が４５度傾いた直線偏光となる。そして、偏光子５ｃに対して偏光方向が４５度傾いた偏光子５ｂに入射する。ファラデー回転子５ａによって直線偏光は４５度傾いているため、光は偏光子５ｂを透過する。   On the other hand, light having a wavelength of 1310 [nm] emitted from the light emitting element 9 enters the polarizer 5c of the optical isolator element 5, becomes linearly polarized light having an axis in a certain direction, and enters the Faraday rotator 5a. Since the rotation angle of the Faraday rotator 5a is 45 degrees, when the light passes through the Faraday rotator 5a, it becomes linearly polarized light whose axis is inclined by 45 degrees. And it injects into the polarizer 5b whose polarization direction inclined 45 degree | times with respect to the polarizer 5c. Since the linearly polarized light is inclined 45 degrees by the Faraday rotator 5a, the light passes through the polarizer 5b.

そして、光アイソレータ素子５を透過した光は、更に光フィルタ基板４及び光フィルタ３を透過し、フェルール２内の光ファイバ７に入射する。光フィルタ３や光フィルタ基板４等の光学素子や、送受信モジュールに光ファイバを介して接続された他の部品等から発光素子に戻る反射光は、光アイソレータ５の偏光子５ｂに入射する。偏光子５ｂを透過した直線偏光の反射光は、ファラデー回転子５ａを透過すると更に軸が４５度傾く。この偏光面は偏光子５ｃの透過偏光面と直交する為、光は偏光子５ｃと透過することができず、発光素子９に反射光が戻ることはない。従って、発光素子９を構成する半導体レーザ１０の発振が不安定になることを防止することが可能となる。   The light transmitted through the optical isolator element 5 further passes through the optical filter substrate 4 and the optical filter 3 and enters the optical fiber 7 in the ferrule 2. Reflected light returning to the light emitting element from an optical element such as the optical filter 3 or the optical filter substrate 4 or other components connected to the transmission / reception module via an optical fiber enters the polarizer 5 b of the optical isolator 5. The linearly polarized reflected light transmitted through the polarizer 5b is further tilted by 45 degrees when transmitted through the Faraday rotator 5a. Since this polarization plane is orthogonal to the transmission polarization plane of the polarizer 5 c, the light cannot pass through the polarizer 5 c and the reflected light does not return to the light emitting element 9. Therefore, it becomes possible to prevent the oscillation of the semiconductor laser 10 constituting the light emitting element 9 from becoming unstable.

また、フェルール２の端面及び光ファイバ７の端面は所定の角度をなして傾斜している。従って、角度を持った端面の光ファイバに効率良く光を入射させる為には、端面領域の角度及び屈折率差から導かれる最適な入射角度で入射させる必要がある。   Further, the end face of the ferrule 2 and the end face of the optical fiber 7 are inclined at a predetermined angle. Therefore, in order to make light efficiently incident on the optical fiber having the angled end face, it is necessary to make the light incident at an optimum incident angle derived from the angle of the end face region and the refractive index difference.

このとき、光フィルタ基板４の面４ａの角度θを変化させることで、発光素子９から光ファイバ７に入射する角度を調整することが可能となる。つまり、面４ａの角度θを変化させることにより、光アイソレータ素子５の角度θを変化させ、光アイソレータ素子５及び光フィルタ基板４を透過する際に光の角度を調整し、光ファイバ７に入射する角度を調整する。   At this time, by changing the angle θ of the surface 4 a of the optical filter substrate 4, it is possible to adjust the angle of incidence from the light emitting element 9 to the optical fiber 7. That is, by changing the angle θ of the surface 4 a, the angle θ of the optical isolator element 5 is changed, the angle of light is adjusted when passing through the optical isolator element 5 and the optical filter substrate 4, and incident on the optical fiber 7. Adjust the angle.

ここで、発光素子９から出射した光が光ファイバ７に入射する際の最適な角度に対する角度ずれを調整する一実施例について、図４を参照しつつ説明する。図４は、発光素子９から光アイソレータ付きフェルール１に入射する光の角度θＬＤに対する、光フィルタ基板４の面４ａの最適角度θ（光アイソレータ５の角度θ）を表したグラフである。ここで、図１に示すように、角度θＬＤは光ファイバ７の中心軸に対する角度を意味する。 Here, an embodiment for adjusting the angle deviation with respect to the optimum angle when the light emitted from the light emitting element 9 enters the optical fiber 7 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the optimum angle θ of the surface 4a of the optical filter substrate 4 (the angle θ of the optical isolator 5) with respect to the angle θ LD of the light incident on the ferrule 1 with an optical isolator from the light emitting element 9. Here, as shown in FIG. 1, the angle θ LD means an angle with respect to the central axis of the optical fiber 7.

本実施例において、光アイソレータ付きフェルール１の構成を具体的に、以下のようにした（図１参照）。
光フィルタ３：厚さ＝１０［μｍ］、屈折率＝１．６２
光フィルタ基板４：中心部の厚さ≒４００［μｍ］、屈折率＝１．５１
ファラデー回転子５ａ：厚さ＝３６０［μｍ］、屈折率＝２．４１
偏光子５ｂ、５ｃ：厚さ＝２００［μｍ］、屈折率＝１．５１
光フィルタ基板４とフェルール２とを接着する際の接着剤の屈折率：１．４６０
フェルール２（光ファイバ７）の端面の角度：中心軸に対して４５度
光ファイバの屈折率：１．４４６ In this example, the configuration of the ferrule 1 with an optical isolator was specifically set as follows (see FIG. 1).
Optical filter 3: Thickness = 10 [μm], Refractive index = 1.62
Optical filter substrate 4: thickness of central portion≈400 [μm], refractive index = 1.51
Faraday rotator 5a: thickness = 360 [μm], refractive index = 2.41
Polarizers 5b and 5c: thickness = 200 [μm], refractive index = 1.51
Refractive index of adhesive when bonding optical filter substrate 4 and ferrule 2: 1.460
Angle of the end face of the ferrule 2 (optical fiber 7): 45 degrees with respect to the central axis Refractive index of the optical fiber: 1.446

図４において、横軸はフィルタ基板４の面４ａの最適角度θ［度］を示しており、縦軸は発光素子９からの入射角度θＬＤ［度］を示している。ここで、フィルタ基板４の面４ａの最適角度とは、光ファイバ７と結合する光の入射角度が、光ファイバ７の光軸の角度と一致するときの、フィルタ基板４の面４ａの角度のことをいう。 In FIG. 4, the horizontal axis represents the optimum angle θ [degree] of the surface 4 a of the filter substrate 4, and the vertical axis represents the incident angle θ LD [degree] from the light emitting element 9. Here, the optimum angle of the surface 4 a of the filter substrate 4 is the angle of the surface 4 a of the filter substrate 4 when the incident angle of the light coupled to the optical fiber 7 matches the angle of the optical axis of the optical fiber 7. That means.

実施例１として、上記の条件で角度θＬＤを０度とした場合について説明する。発光素子９の中心軸と出射光の光軸が平行で、発光素子９からの入射角度θＬＤが０［度］の発光素子を用いると、光軸合わせ作業が容易になる。図４のグラフから、光フィルタ基板４の面４ａの角度θ（光アイソレータ５の角度θ）を約７［度］にすると、発光素子９からの入射角度θＬＤを０［度］にすることができる。つまり、光ファイバ７の端面を約４５［度］の角度で傾斜させた場合であっても、光フィルタ基板４の面４ａの角度θ（光アイソレータ素子５の角度θ）を約７［度］にすることにより、光ファイバ７の中心軸と発光素子９からの出射光の光軸とを平行に維持することができる。更に、光ファイバ７と結合する光の入射角度が光ファイバ７の光軸の角度と一致し、光ファイバ７への入射角度が最適となり、最も効率良く光を光ファイバ７に入射させることが可能となる。 As a first embodiment, a case where the angle θ LD is set to 0 degree under the above conditions will be described. If the light emitting element 9 is parallel to the central axis of the light emitting element 9 and the light axis of the emitted light and the incident angle θ LD from the light emitting element 9 is 0 [degree], the optical axis alignment operation is facilitated. From the graph of FIG. 4, when the angle of the surface 4a of the optical filter substrate 4 theta (angle of the optical isolator 5 theta) of about 7 [degrees], the incident angle theta LD from the light emitting element 9 to 0 [degrees] that Can do. That is, even when the end face of the optical fiber 7 is inclined at an angle of about 45 [degrees], the angle [theta] of the surface 4a of the optical filter substrate 4 (the angle [theta] of the optical isolator element 5) is about 7 [degrees]. By doing so, the central axis of the optical fiber 7 and the optical axis of the light emitted from the light emitting element 9 can be maintained in parallel. Furthermore, the incident angle of the light coupled to the optical fiber 7 coincides with the angle of the optical axis of the optical fiber 7, the incident angle to the optical fiber 7 is optimized, and light can be incident on the optical fiber 7 most efficiently. It becomes.

実施例２として、上記の条件で角度θＬＤを１．００度とした場合について説明する。発光素子９の中心軸と出射光の光軸が非平行の発光素子を用いる場合もある。発光素子９からの入射角度θＬＤを約１．００［度］とした場合、光フィルタ基板４の面４ａの角度θ（光アイソレータ５の角度θ）を約５．０［度］とすると、光ファイバ７への入射角度が最適となり、最も効率良く光ファイバ７に光が入射することとなる。つまり、光ファイバ７と結合する光の入射角度が、光ファイバ７の光軸の角度と一致することとなる。従って、発光素子９の中心軸と出射光の光軸が非平行の発光素子を用いても、発光素子９を傾けるなどせずに、効率良く光を光ファイバ７に入射させることが可能となる。 As a second embodiment, a case where the angle θ LD is set to 1.00 degrees under the above conditions will be described. In some cases, a light emitting element in which the central axis of the light emitting element 9 and the optical axis of the emitted light are non-parallel is used. When the incident angle θ LD from the light emitting element 9 is about 1.00 [degree], the angle θ of the surface 4a of the optical filter substrate 4 (the angle θ of the optical isolator 5) is about 5.0 [degree]. The incident angle to the optical fiber 7 is optimized, and light is incident on the optical fiber 7 most efficiently. That is, the incident angle of the light coupled to the optical fiber 7 coincides with the angle of the optical axis of the optical fiber 7. Therefore, even if a light emitting element in which the central axis of the light emitting element 9 and the optical axis of the emitted light are non-parallel is used, light can be efficiently incident on the optical fiber 7 without tilting the light emitting element 9. .

この様な角度ずれ補正（光アイソレータ５の角度θの調整）を行なうことで、発光素子９から光アイソレータ５への入射角度θＬＤによらずに、光ファイバへの入射角度を最適化でき、発光素子の設置位置や自由度を増すことが可能となる。 By performing such angle deviation correction (adjustment of the angle θ of the optical isolator 5), the incident angle to the optical fiber can be optimized irrespective of the incident angle θ LD from the light emitting element 9 to the optical isolator 5, The installation position and the degree of freedom of the light emitting element can be increased.

以上のように、光ファイバ７が固定されるフェルール２と、光フィルタ３と、光フィルタ基板４と、光アイソレータ素子５とを一体化させた光アイソレータ付きフェルール１を用いることにより、小型で部材数が少なく、組み立て作業が容易な光送受信モジュールを提供できる。   As described above, by using the ferrule 1 with an optical isolator in which the ferrule 2 to which the optical fiber 7 is fixed, the optical filter 3, the optical filter substrate 4, and the optical isolator element 5 are integrated, a small-sized member is used. It is possible to provide an optical transceiver module that is small in number and easy to assemble.

また、発光素子９から出射した光が、比較的小さいビーム径の収束光となる箇所に光学素子を配置するので、小さい光学素子を使用することができ、光送受信モジュール６の低価格化及び小型化が可能となる。   In addition, since the optical element is disposed at a position where the light emitted from the light emitting element 9 becomes a convergent light having a relatively small beam diameter, a small optical element can be used, and the optical transceiver module 6 can be reduced in price and size. Can be realized.

更に、光フィルタ基板４の面４ａの角度θ（光アイソレータ素子５の角度θ）を変化させることにより、光ファイバ７への入射角度を調整することが可能となり、角度ずれをなくし、結合損失を小さくすることが可能となる。   Furthermore, by changing the angle θ of the surface 4a of the optical filter substrate 4 (the angle θ of the optical isolator element 5), it is possible to adjust the incident angle to the optical fiber 7, thereby eliminating the angle shift and reducing the coupling loss. It can be made smaller.

尚、光ファイバ７に、シングルモード光ファイバを使用すると、光ファイバ７から出射する光のビームウエストの位置（スポットサイズが最も小さい位置）は、光ファイバ７の端面となる。本実施形態に係る光アイソレータ付きフェルール１及び送受信モジュール６においては、ビームウエストの位置に近いフェルール２の端面に光フィルタ３を接着しているため、小さい光学素子（光フィルタ３、光フィルタ基板４及び光アイソレータ素子５）を用いることができる。その結果、光アイソレータ付きフェルール１及び光送受信モジュール６の低価格化を図ることが可能となる。   If a single mode optical fiber is used as the optical fiber 7, the position of the beam waist of the light emitted from the optical fiber 7 (the position where the spot size is the smallest) becomes the end face of the optical fiber 7. In the ferrule 1 with an optical isolator and the transmission / reception module 6 according to the present embodiment, since the optical filter 3 is bonded to the end face of the ferrule 2 close to the position of the beam waist, a small optical element (the optical filter 3, the optical filter substrate 4). And an optical isolator element 5). As a result, the price of the ferrule 1 with an optical isolator and the optical transceiver module 6 can be reduced.

また、モードフィールド径が拡大された光ファイバや、屈折率分布型光ファイバが設けられた光ファイバを用いた場合、光ファイバ７に入射する光の、光軸の軸ずれ量のトレランス（許容量）を大きくすることができる。また、レンズ系の設計の自由度が向上し、結合効率を向上させることができ、高性能な光送受信モジュールを安定して供給することが可能となる。   In addition, when an optical fiber with an expanded mode field diameter or an optical fiber provided with a gradient index optical fiber is used, the tolerance (allowable amount) of the optical axis misalignment of light incident on the optical fiber 7 is used. ) Can be increased. In addition, the degree of freedom in designing the lens system can be improved, the coupling efficiency can be improved, and a high-performance optical transceiver module can be stably supplied.

（製造方法）
次に、本願発明の光送受信モジュールの組み立て方法について、図２を参照しつつ説明する。 (Production method)
Next, a method for assembling the optical transceiver module of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、筐体１８に受光素子１３を固定する。このとき、部材の精度により、受光素子１３の挿入位置を合わせ、接着して固定する。次に、光アイソレータ付きフェルール１にスライドリング１９を挿入する。尚、光アイソレータ付きフェルールの形態は、スタブ型又はピグテール型のどちらでも構わない。   First, the light receiving element 13 is fixed to the housing 18. At this time, depending on the accuracy of the member, the insertion position of the light receiving element 13 is matched and bonded and fixed. Next, the slide ring 19 is inserted into the ferrule 1 with an optical isolator. The form of the ferrule with an optical isolator may be either a stub type or a pigtail type.

次に、光学調芯固定機（図示しない）に筐体１８と光アイソレータ付きフェルール１をセットする。そして、受光素子１４からの光電出力をモニターする手段（図示しない）を設け、更に、光ファイバ７に特定の光を入射させる出力手段（図示しない）を設ける。   Next, the casing 18 and the ferrule 1 with an optical isolator are set in an optical alignment fixing machine (not shown). Then, a means (not shown) for monitoring the photoelectric output from the light receiving element 14 is provided, and an output means (not shown) for causing the specific light to enter the optical fiber 7 is further provided.

次に、スライドリング１９及びフェルール２を独立に動かす調芯手段（図示しない）を設ける。そして、光ファイバ７に特定の光を入射させて、光フィルタ３で反射した光を受光素子１４で受光して電気出力をモニターする。そのモニターをしながら、スライドリング可動部（図示しない）により、Ｘ軸及びＹ軸の調整をし、フェルール可動部（図示しない）により、Ｚ軸及びＺ軸周りの回転角度の調整をし、受光素子１４からの電気出力が最大となる位置で、スライドリング１９及びフェルール２を筐体１８に固定する。   Next, alignment means (not shown) for moving the slide ring 19 and the ferrule 2 independently is provided. Then, specific light is incident on the optical fiber 7, and the light reflected by the optical filter 3 is received by the light receiving element 14 to monitor the electrical output. While monitoring, the slide ring movable part (not shown) adjusts the X and Y axes, and the ferrule movable part (not shown) adjusts the rotation angle around the Z axis and Z axis to receive light. The slide ring 19 and the ferrule 2 are fixed to the housing 18 at a position where the electrical output from the element 14 is maximized.

次に、発光素子９をスライドリングに固定する。更に、発光素子９から出射して、光ファイバ７に入射される光の光量をモニターする手段（光パワーメータ）を設ける。そして、光ファイバ７に入射される光の光量をモニターしながら、光学調芯固定機（図示しない）により、発光素子９が挿入固定されているスライドリングを可動させて、Ｘ軸及びＹ軸の調整をし、光パワーメータからの出力が最大となる位置で、スライドリングを筐体１８に固定する。   Next, the light emitting element 9 is fixed to the slide ring. Furthermore, a means (optical power meter) for monitoring the amount of light emitted from the light emitting element 9 and incident on the optical fiber 7 is provided. Then, while monitoring the amount of light incident on the optical fiber 7, the slide ring on which the light emitting element 9 is inserted and fixed is moved by an optical alignment fixing machine (not shown), and the X axis and the Y axis are moved. The slide ring is fixed to the housing 18 at a position where the output from the optical power meter is maximized.

尚、発光素子９の角度は、光フィルタ基板４の面４ａの角度により最適化されるため、この工程で調整する必要はない。また、Ｚ方向の調整も発光素子９においては無調整としている。なぜならば、使用される光学系に依存するが、一般的にはＸ、Ｙ軸の位置ずれ量に対応する光結合損失に対して、Ｚ軸の位置精度の許容量（トレランス）が大きいからである。また、受光素子１３を調整するときに、筐体１８と受光素子１３との位置関係、並びに、受光素子１３と光ファイバ７の端面との位置関係が調整されているため、発光素子９から光ファイバ端面の距離は比較的高精度で位置決めされる。従って、発光素子９のＺ軸調整は、部材の精度により無調整としている。   In addition, since the angle of the light emitting element 9 is optimized by the angle of the surface 4a of the optical filter substrate 4, it is not necessary to adjust in this step. Also, the adjustment in the Z direction is not adjusted in the light emitting element 9. This is because, although it depends on the optical system to be used, in general, the tolerance of the positional accuracy of the Z-axis is large with respect to the optical coupling loss corresponding to the amount of positional deviation of the X- and Y-axes. is there. Further, when adjusting the light receiving element 13, the positional relationship between the housing 18 and the light receiving element 13 and the positional relationship between the light receiving element 13 and the end face of the optical fiber 7 are adjusted. The fiber end face distance is positioned with relatively high accuracy. Therefore, the Z-axis adjustment of the light emitting element 9 is not adjusted due to the accuracy of the members.

本願発明の実施形態に係る光アイソレータ付きフェルールの断面図である。It is sectional drawing of the ferrule with an optical isolator which concerns on embodiment of this invention. 本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the optical transmission / reception module which concerns on embodiment of this invention. 本願発明の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the optical transmission / reception module which concerns on embodiment of this invention. 本願発明の実施形態に係る光アイソレータの角度を変化されたときの、光ビームの角度ずれを表すグラフである。It is a graph showing the angle shift | offset | difference of a light beam when the angle of the optical isolator which concerns on embodiment of this invention is changed. 従来技術に係る光送受信モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the optical transmission / reception module which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光アイソレータ付きフェルール
２ フェルール
３ 光フィルタ
４ 光フィルタ基板
５ 光アイソレータ素子
６ 光送受信モジュール
７ 光ファイバ
８ 磁石
９ 発光素子
１０ 半導体レーザ
１１ モニター受光素子
１２、１６ 集光レンズ
１３ 受光素子
１４ ＰＤチップ
１５ プリアンプ
１７ カットフィルタ
１８ 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferrule with optical isolator 2 Ferrule 3 Optical filter 4 Optical filter substrate 5 Optical isolator element 6 Optical transmission / reception module 7 Optical fiber 8 Magnet 9 Light emitting element 10 Semiconductor laser 11 Monitor light receiving element 12, 16 Condensing lens 13 Light receiving element 14 PD chip 15 Preamplifier 17 Cut filter 18 Housing

Claims (10)

光ファイバが挿入されたフェルールと、
該フェルールの先端に設置された光アイソレータ素子と、
前記フェルールと前記光アイソレータ素子との間にあって、前記光ファイバから出射された光の少なくとも一部を反射する反射手段と、
を有することを特徴とする光アイソレータ付きフェルール。 A ferrule with an optical fiber inserted;
An optical isolator element installed at the tip of the ferrule;
Reflecting means that is between the ferrule and the optical isolator element and reflects at least part of the light emitted from the optical fiber;
A ferrule with an optical isolator characterized by comprising: 前記フェルールは透光性を有することを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 1, wherein the ferrule has translucency. 前記フェルールと前記光アイソレータ素子との間に、楔形状の透光性部材が設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 1, wherein a wedge-shaped translucent member is installed between the ferrule and the optical isolator element. 前記反射手段は、前記フェルールと前記楔形状の透光性部材との間に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 3, wherein the reflecting means is installed between the ferrule and the wedge-shaped translucent member. 前記反射手段は、前記フェルールの端面に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 4, wherein the reflecting means is installed on an end face of the ferrule. 前記光ファイバの先端部のモードフィールド径が拡大されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルール。 6. The ferrule with an optical isolator according to claim 1, wherein a mode field diameter of a tip portion of the optical fiber is enlarged. 前記光ファイバは、先端に屈折率分布型光ファイバが設置されていることを特徴とする請求項６に記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 6, wherein a refractive index distribution type optical fiber is installed at a tip of the optical fiber. 屈折率を調整するためのドーパントを熱拡散させることにより、前記光ファイバの先端部のモードフィールド径を拡大させることを特徴とする請求項６に記載の光アイソレータ付きフェルール。 The ferrule with an optical isolator according to claim 6, wherein a mode field diameter of a tip portion of the optical fiber is expanded by thermally diffusing a dopant for adjusting a refractive index. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光アイソレータ付きフェルールが挿入され固定されている筐体を有し、該筐体内に、
前記光アイソレータ付きフェルールに設けられた反射手段によって反射された光を受光する受光素子と、
前記光アイソレータ付きフェルールに設けられたに光アイソレータ素子に光を入射させる発光素子と、
を有することを特徴とする光送受信モジュール。 It has a case where the ferrule with an optical isolator according to any one of claims 1 to 8 is inserted and fixed, and in the case,
A light receiving element that receives the light reflected by the reflecting means provided on the ferrule with the optical isolator;
A light emitting element that allows light to enter the optical isolator element provided in the ferrule with the optical isolator;
An optical transceiver module comprising: 前記光アイソレータ付きフェルールと前記受光素子との間に、所定の波長を有する光を透過、反射又は低反射させる手段が設置されていることを特徴とする請求項９に記載の光送受信モジュール。
The optical transceiver module according to claim 9, wherein means for transmitting, reflecting, or low-reflecting light having a predetermined wavelength is installed between the ferrule with an optical isolator and the light receiving element.
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