CN1451986A - 光信号发送接收用组件 - Google Patents

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竜田惠一
今井诚作
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Abstract

本发明提供一种光信号接发用组件。该组件具备发出第1波长光的发光元件；接受第2波长光的受光元件；和滤光器，该滤光器呈倾斜状配置，使来自上述发光元件的光入射到光纤上，使来自上述光纤的光射向上述受光元件，其特征在于，把上述发光元件、滤光器和光纤同轴配置，而把受光元件配置在来自光纤的光被上述滤光器反射导向的位置上，并使上述光纤端面相对于光纤的光轴倾斜一定角度，同时该光纤端面的倾斜方向与上述倾斜配置的光纤的倾斜方向相反。

Description

光信号发送接收用组件
技术领域
本发明涉及一种光信号发送接收用组件，特别是涉及一种小型且价廉的光信号发送接收用组件。
现有技术
目前的光信号发送接收用组件具备图5所示的光学系统。该光信号发送接收用组件20是使从作为发光元件的激光二极管11发出的、波长为n1(例如，λ＝1310nm)的光入射到光纤12上，再使从光纤12射出的波长n2(例如，λ＝1550nm)的光由作为受光元件的光电二极管接受的装置。
该光信号发送接收用组件20具备设置在激光二极管11的附近的、使光聚焦在上述光纤12的端面上的第1凸透镜21，设置在光电二极管13附近的、使从光纤12发出的光聚焦在光电二极管13上的第2凸透镜23。这种光学系统在第1凸透镜21和光纤12之间具备一分波滤光器(filter)24，该滤光器24相对于光轴倾斜45度角。在本例中，分波滤光器24是在平行的光学玻璃上叠置多层膜形成的。
对于该光信号发送接收用组件20，上述光纤12的端面12a形成了一个倾斜的斜面结构，使得从激光二极管11发出的光不会由光纤12反射而返回(图4中的符号16以夸张的方式表示了其倾斜角及大小)。
根据该光信号发送接收用组件20，从激光二极管11的发光元件15发出的波长n1的光经第1凸透镜21，透过分波滤光器24聚焦后入射到光纤12上。
从光纤12射出的波长n2的光被分波滤光器24反射，由第2凸透镜23聚光后入射到光电二极管13的受光元件14上。
然而，上述现有的光信号发送接收用组件，从激光二极管11发出的光由第1凸透镜21聚焦，该聚焦光到达光纤12之间要透过分波滤光器24。
但是，在处于这样聚焦状态的光透过包含相对光轴倾斜设置的平行光学玻璃的分波滤光器时，会发生透光损失及非点状光行差损失，对光纤的耦合效率降低。对于这种情况，降低透过损失通过实施防反射手段，提高向分波滤光器的入射率或者改善光学玻璃的材质降低吸收率来实现，但这种手段不能提高起因于非点状光行差的对光纤的耦合效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使分波滤光器的非点状光行差引起的发光元件和光纤的耦合效率损失为最小的光信号发送接收用组件。
本发明按如下方式构成解决上述问题的光信号发送接收用组件。本发明是一种光信号发送接收用组件，该组件具备：发出作为发送光的第1波长光的发光元件；接收作为接收光的第2波长光的受光元件；滤光器，该滤光器呈倾斜状配置，使来自上述发光元件的光入射到光纤上，使来自上述光纤的光射向上述受光元件，把上述发光元件、上述滤光器和上述光纤同轴配置，把上述受光元件配置在来自上述光纤的光被上述滤光器反射而导向的位置上，使上述光纤的端面相对于上述光纤的光轴倾斜一定角度，并使该光纤端面的倾斜方向与上述倾斜配置的光纤的倾斜方向相反。
根据本发明，因在聚光光路中倾斜配置的滤光器而产生非点状光行差，通过入射到与光纤的滤光器的倾斜方向反方向倾斜配置的端面上，而可以予以抵消，从而能够减轻与光纤的耦合效率的降低。
本发明的光信号发送接收用组件，把将上述第1波长的光聚焦在上述光纤端面上的第1光学元件配置在上述发光元件和上述滤光器之间；把将上述第2波长的光聚焦在上述受光元件上的第2光学元件配置在上述受光元件和上述滤光器之间。
根据本发明的光信号发送接收用组件，从发光元件射出的第1波长的光透过滤光器，由第1光学元件直接入射到光纤上，另一方面，从光纤射出的光被滤光器反射，并入射到受光元件上。
本发明的光信号发送接收用组件的上述第1及第2光学元件是非球面透镜。根据上述使用非球面透镜的本发明，以最小限度的透镜结构，例如1枚透镜，就能够实现光行差少的光学系统。
另外，本发明的光信号发送接收用组件的上述滤光器是分波滤光器。若本发明使用分波滤光器为滤光器，则在射出侧、入射侧分别发射接收由2个波长构成的第1及第2光，因此能够以更高的效率进行信号传输。
本发明的光信号发送接收用组件的上述滤光器为分支滤光器(将相同波长光的光量分开：例如半反光镜)，上述第1波长和第2波长是相同的波长。
根据滤光器为分支滤光器的本发明，使用对相同波长光进行发射接收的元件，对其相互的通信按时段分割，即，依次按顺时针和逆时针方向通信，就能够在发射接收两侧用同一个光学器件。
附图说明
图1示出本发明实施例的光信号发送接收用组件的光学系统构成图。
图2示出图1所示的光信号发送接收用组件的光学系统耦合效率值及光行差值的曲线图。
图3是说明图2所示的曲线的各参数。
图4是表示图1的光信号发送接收用组件的具体构成的断面图。
图5是现有光信号发送接收用组件图。
具体实施形式
下面，以附图为基础说明本发明的实施形式。图1表示本发明光信号发送接收用组件的实施形式的光学系统构成，图2表示图1所示的光学系统的耦合效率值及光行差值的曲线，图3是说明图2的曲线横轴上的θ的图，图4表示采用图1所示的光学系统的光信号发送接收用组件的具体例。
在图1所示的光学系统中，使作为发光元件的激光二极管11(15表示发光元件)发出的第1波长λ＝1310nm的光入射到光纤12上，并使从光纤12射出的第2波长λ＝1550nm的光入射到作为受光元件的光电二极管13(用14表示受光元件)上。该波长通过在光信号发送接收用组件的入射侧和射出侧间相互变换，而可双向通信。
在本例中，光信号发送接收用组件30在上述激光二极管11和光纤12之间具备作为第1光学元件的非球面凸透镜21和作为第2光学元件的非球面凸透镜23。利用这些非球面凸透镜21及23，由1枚凸透镜就能够实现光行差小的聚焦光学系统。
在本例中，使光纤12的端面31的倾斜方向与上述倾斜配置的分波滤光器24的倾斜方向相反。如图3所示，该倾斜方向用箭头A表示分波滤光器24的倾斜方向，用箭头B表示光纤12的端面31的倾斜方向。在该例中，箭头A为在分波滤光器24的分光面上通过光轴O，以最接近光纤的地方为终点的矢量，同样地，箭头B是以光纤12的端面31的倾斜方向通过光轴O，以最接近分波滤光器的地方为终点的矢量。
本例中，如表1或图2所示，箭头A和箭头B的转动角度(图3中为θ)为0°时，可以确认耦合效率的相对值为最大(图2中为●)。另外，通过非点状光行差的仿真，也能确认角度θ＝0°时为最小(图2中的□印)。
表1研究结果
                    测定结果   光行差模拟结果
  角度 没有滤光器 有滤光器  耦合效率
    0     2.758   2.537   92.0％     0.0719λRMS
    30     2.630   2.250   85.6％
    60     2.700   2.000   74.1％
    90     2.700   2.200   81.5％     0.0935λRMS
    120     2.650   2.066   78.0％
    150     2.703   1.980   73.3％
    180     2.730   1.975   72.3％     0.0959λRMS
注：把滤光器角度和光纤斜切角度的方向相反的情况定为0度角，而把方向相同的情况定为180度。
如表1及图2所示，可以知道通过使光纤12端面31的倾斜方向与分波滤光器24的倾斜方向相反，能得到卓越的耦合效率。
图4示出具备上述光学系统的光信号发送接收用组件的具体实例。在本例中，把上述光学系统容纳在由不锈钢一体地形成的基体40内。光纤12通过向基体40上的安装套筒41，以其端面相对于分波滤光器24保持反向倾斜的方式，安装到基体41上。
在上述实施例中，虽然使发送接收光的波长不一样，但也可以使这些光的波长相同，按时间分段进行通信，能够交替分段或对特定时间分段实施通信。
即使是在这种情况下，本发明通过选定滤光器的特性、例如分割波长的分波滤光器或者分支同一波长光的分支滤光器，就能适应上述这种情况。
发明的效果
根据以上说明的本发明的光信号发送接收用组件，本发明把发光元件、滤光器和光纤同轴配置，而把受光元件配置在将来自光纤的光通过上述滤光器反射而进行导向的位置上，并使上述光纤端面相对于光纤的光轴倾斜一定角度，同时该光纤端面的倾斜方向与上述倾斜配置的光纤的倾斜方向相反，因此本发明具有以下效果，因在聚光光路中倾斜配置的滤光器而产生非点状光行差，通过入射到与光纤的滤光器的倾斜方向反方向倾斜配置的端面上，而可以予以抵消，从而能够减轻与光纤的耦合效率的降低。
另外，本发明是把第1光学元件配置在上述发光元件和上述滤光器之间，该第1光学元件使第1波长的光聚焦在上述光纤端面上，把第2光学元件配置在上述受光元件和上述滤光器之间，该第2光学元件使第2波长的光聚焦在上述受光元件上，因此从发光元件射出的第1波长的光透过滤光器，由第1光学元件直接入射到光纤上，另一方面，从光纤射出的光被滤光器反射，并入射到受光元件上，从而能够减少光学元件的件数。
根据使用上述非球面透镜的本发明，能够以最小限度的透镜结构实现光行差少的光学系统。
若使本发明的滤光器为分波滤器，则使由2个波长构成的第1及第2光分别在射出侧、入射侧发射接收，从而能够实现高效的信号传递。
若滤光器为分支滤光器，发送接收相同波长的光信号，则使用对相同波长光进行发射接收的元件，对其相互的通信按时段分割，即，依次按顺时针和逆时针方向通信，就能够在发射接收两侧使用同一个光学器件。

Claims (5)

1、一种光信号发送接收用组件，该组件具备：发出作为发送光的第1波长光的发光元件；接收作为接收光的第2波长光的受光元件；滤光器，该滤光器呈倾斜状配置，使来自上述发光元件的光入射到光纤上，使来自上述光纤的光射向上述受光元件，其特征在于，
把上述发光元件、上述滤光器和上述光纤同轴配置，
把上述受光元件配置在来自上述光纤的光被上述滤光器反射而导向的位置上，
使上述光纤的端面相对于上述光纤的光轴倾斜一定角度，并使该光纤端面的倾斜方向与上述倾斜配置的光纤的倾斜方向相反。
2、根据权利要求1所述的光信号发送接收用组件，其特征在于，把将上述第1波长的光聚焦在上述光纤端面上的第1光学元件配置在上述发光元件和上述滤光器之间；把将上述第2波长的光聚焦在上述受光元件上的第2光学元件配置在上述受光元件和上述滤光器之间。
3、根据权利要求2所述的光信号发送接收用组件，其特征在于，上述第1及第2光学元件是非球面透镜。
4、根据权利要求1至3的任一项所述的光信号发送接收用组件，其特征在于，上述滤光器是分波滤光器。
5、根据权利要求1-3的任一项所述的光信号发送接收用组件，其特征在于，上述滤光器为分支滤光器，上述第1波长和第2波长是相同的波长。
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