DE19913631A1 - Bidirektionales optisches Kommunikationsbauteil und bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung desselben - Google Patents

Abstract

Ein bidirektionales optisches Kommunikationsbauteil (1) beinhaltet einen Hauptwellenleiter (3), der optisch an eine optische Faser (2) gekoppelt ist und von dieser einfallendes Licht auf ein Lichtempfangselement (6) leitet, und einen Unterwellenleiter (4), der optisch an die Seite des Hauptwellenleiters gekoppelt ist und von einem Lichtemissionselement (7) emittiertes Licht auf die optische Faser lenkt, um wirkungsvolle bidirektionale optische Kommunikation unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser ohne das Erfordernis eines optischen Verzweigungsbauteils auszuführen. Durch diese Anordnung ist es möglich, ein billiges und kleines Modul für bidirektionale optische Kommunikation zu schaffen, das auf einfache Weise Integration mit anderen Elementen ermöglicht, um für ein kleines Netz geeignet zu sein und um eine bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung zu schaffen, die zwei derartige Module verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein bidirektionales optisches Kommu­ nikationsbauteil, das zu bidirektionalem Senden und Empfan­ gen optischer Signale in der Lage ist, genauer gesagt, ein bidirektionales Kommunikationsbauteil für Heimkommunikation Kommunikation zwischen elektronischen Geräten, für ein LAN (Local Area Network) usw., wobei eine optische Multimodefa­ ser, wie eine optische Kunststoffaser, als Übertragungsme­ dium verwendet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine bi­ direktionale optische Kommunikationsvorrichtung unter Ver­ wendung eines solchen Kommunikationsbauteils.

Herkömmlicherweise sind für bidirektionale optische Kommuni­ kationsvorrichtungen die folgenden Verbindungen bekannt: eine optische Einzelmodefaser, die Einzelmodelicht überträgt und als Übertragungsmedium dient, und eine optische Multimo­ defaser, die Multimodelicht überträgt und als Übertragungs­ medium dient.

Ein Beispiel optischer Einzelmodefasern sind optische Quarz­ glasfasern, deren Kern aus Quarzglas besteht. Die in einer solchen Faser verursachten Verluste sind so klein, dass Übertragung über lange Strecken mit hoher Geschwindigkeit möglich ist. Eine optische Quarzglasfaser wird mit einem op­ tischen Sende/Empfangs-Modul (bidirektionales optisches Kom­ munikationsbauteil) gekoppelt und wird dann mit weiter Ver­ breitung für bidirektionale optische Übertragungsstrecken, wie in einem LAN, verwendet, die auf einem ATM (Asynchronous Transmission Mode = asynchroner Übertragungsmodus) beruhen.

Jedoch sind die Kosten einer optischen Quarzglasfaser hoch, und eine optische Einzelmodefaser muss einen kleinen Durch­ messer von lediglich einigen µm aufweisen, was zu Problemen bei der Herstellung führt. Ferner ist es schwierig und zeit­ aufwendig, die Kopplung mit dem optischen Sende/Empfangs- Modul einzustellen, was zu einer Kostenerhöhung führt. Dem­ gemäß ist es schwierig, optische Quarzglasfasern für kleine Netze wie Heimnetze zu verwenden.

Indessen sind optische Quarzglasfasern und optische Kunst­ stoffasern, nachfolgend als POF (Plastic Optical Fiber) abgekürzt, deren Kern aus Kunststoff besteht, Beispiele op­ tischer Multimodefasern. Derzeit ist es schwierig, mit POFs Übertragungen über lange Strecken auszuführen, da sie rela­ tiv hohe Übertragungsverluste zeigen; jedoch sind die Mate­ rialien billig, die Biegeverluste sind gering, es besteht kaum Bruchgefahr und Fasern mit einem großen Durchmesser von ungefähr 1 mm können leicht hergestellt werden. Daher ermög­ lichen es POFs, die Kopplung zu einem optischen Sende/Emp­ fangs-Modul auf einfache Weise einzustellen um die Installa­ tionskosten dadurch zu verringern; demgemäß sind POFs für kleine Netze wie Heimnetze geeignet.

Fig. 22 veranschaulicht ein Beispiel einer bidirektionalen optischen Übertragungsstrecke mit einer als Medium dienenden POF. Hierbei sind zwei POFs 102 zum Senden bzw. Empfangen vorhanden. Als Lichtemissionselement 107 ist auf der Sende­ seite eine LED oder ein Halbleiterlaser verwendet, und die­ ses Element ist entweder unmittelbar oder über eine Linse mit der POF 102 gekoppelt. Auf der Empfangsseite ist eine Photodiode als Lichtempfangselement 106 verwendet, um das von der POF 102 übertragene Licht zu empfangen.

Eine derartige bidirektionale optische Übertragungsstrecke zeigt den Vorteil einfacher Einstellbarkeit der Lichtemp­ fangselemente 106 und der Lichtemissionselemente 107 in Be­ zug auf die POFs 102, da große Kerndurchmesser der POFs vor­ liegen. Jedoch benötigt diese Anordnung zwei POFs 102, was die Kosten im Fall einer Übertragung über eine lange Strecke erhöht.

Ferner offenbart das Dokument JP-A-58-191543 ein optisches Sende/Empfangs-Modul, das bidirektionale Kommunikation unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser ausführen kann. Wie es in Fig. 23 dargestellt ist, verfügt das Sende/Emp­ fangs-Modul über eine Konstruktion, bei der (a) ein Licht­ emissionselement 207 mit runder Lichtemissionsfläche zum Ab­ strahlen von Licht in eine optische Faser 202 sowie (b) ein ringförmiges Lichtempfangselement 202 zum Empfangen von von der optischen Faser 102 her einfallendem Licht konzentrisch so ausgebildet sind, dass dazwischen ein isolierender Raum 210 vorhanden ist.

Bei der obigen Anordnung wird beim Senden vom Lichtemissi­ onselement 207 emittiertes Licht unmittelbar an die optische Faser 202 übertragen, und beim Empfangen wird von der opti­ schen Faser 202 her einfallendes Licht durch das Lichtemp­ fangselement 206 empfangen; daher ist es möglich, Licht mit lediglich einer einzelnen optischen Faser 202 zu senden und zu empfangen.

Jedoch bestehen bei einem optischen Sende/Empfangs-Modul mit einem Lichtemissionselement 207 im Zentrum des Lichtemp­ fangselements 206 die folgenden Probleme: das Lichtemissi­ onselement 207 oder das Lichtempfangselement 206 werden durch Wärme des ersteren nachteilig beeinflusst, und Streu­ licht, das vom Lichtemissionselement 207 gesendet und an der Eintrittsfläche der optischen Faser 202 reflektiert wird, kann leicht in das Lichtempfangselement 206 eintreten, was zu einer Beeinträchtigung der Empfangsempfindlichkeit führt.

Darüber hinaus benötigt das obige optische Sende/Empfangs- Modul wegen Konstruktionseinschränkungen ein Lichtemissions­ element 207 vom Flächenemissionstyp, was es jedoch er­ schwert, die Geschwindigkeit zu erhöhen. Ferner wurden hin­ sichtlich Halbleiterlaser, die mit erhöhter Geschwindigkeit arbeiten können, bisher keine Laser vom Flächenemissionstyp in den praktischen Gebrauch überführt; daher zeigt diese An­ ordnung Nachteile hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Kosten.

Ferner ist ein in Fig. 24 veranschaulichtes Verfahren be­ kannt, bei dem ein Halbspiegel 310 Sende- und Empfangslicht gesondert handhabt. Bei diesem Verfahren tritt, durch Ändern des Eintrittswinkels mittels des Halbspiegels 310, von einem Lichtemissionselement 307 emittiertes Licht in eine optische Faser 302 ein, und aus der optischen Faser 302 austretendes Licht durchläuft den Halbspiegel 310 und wird durch ein Lichtempfangselement 306 empfangen. Daher ist es möglich, Licht mittels nur einer einzelnen optischen Faser 302 zu senden und zu empfangen.

Jedoch tritt bei diesem Verfahren, bei dem der Halbspiegel 310 Sende- und Empfangslicht gesondert handhabt, hinsicht­ lich beider Lichtarten ein Verlust von ungefähr 3 dB im Halbspiegel 310 auf, und es ist schwierig, die optische Ach­ se einzustellen. Demgemäß besteht bei diesem Verfahren die Tendenz einer Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit beim Sen­ den und Empfangen von Licht.

Außer den obigen Verfahren ist ein solches bekannt, das Licht unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser mit­ tels eines optischen Zweigpfads eines optischen Wellenlei­ ters sendet und empfängt. Als optischer Wellenleiter werden derzeit Materialien wie Glas, Halbleiter und Kunststoffe un­ tersucht. Dank der kleinen Verluste werden optische Glaswel­ lenleiter für optische Sende/Empfangs-Module verwendet, wo­ bei eine optische Einzelmodefaser als Übertragungsmedium dient. Ferner kann, wie es im Dokument JP-A-3-188402 offen­ bart ist, ein optischer Kunststoffwellenleiter leicht bear­ beitet und auf relativ einfache Weise gehandhabt werden, wo­ durch er Aufmerksamkeit als Ersatz für optische Glaswellen­ leiter auf sich zieht.

Jedoch ist es schwierig, eine Dickschicht eines optischen Glaswellenleiters zu bearbeiten. So steigen die Kopplungs­ verluste an, wenn ein optischer Glaswellenleiter mit einer optischen Multimodefaser wie einer POF mit großem Durchmes­ ser gekoppelt wird. Darüber hinaus existieren keine Veröf­ fentlichungen hinsichtlich eines optischen Kunststoffwellen­ leiters, der bei einem Sende/Empfangs-Modul zur Kopplung an eine optische Multimodefaser geeignet wäre.

Indessen offenbart das Dokument JP-A-8-334644 ein optisches Verzweigungsbauteil aus Kunststoff. Wie es in Fig. 25 darge­ stellt ist, besteht das optische Verzweigungsbauteil aus einem Mantel 410 in Form eines einzelnen Harzgießkörpers so­ wie einem Kern 403, der sich innerhalb des Mantels 410 in mindestens zwei Pfade verzweigt. Innerhalb dieses optischen Verzweigungsbauteils ist das Ende des Kerns 403 mit der POF gekoppelt, so dass sich von dieser einfallendes Licht durch den Kern 403 ausbreitet und sich in einen Verzweigungsab­ schnitt 414 verzweigt, bevor es abgestrahlt wird.

Ein derartiges optisches Verzweigungsbauteil aus Kunststoff erleichtert es, den Kern 403 so herzustellen, dass er die­ selbe Größe wie der Kerndurchmesser der POF aufweist, und es ist für Kopplung mit hohem Wirkungsgrad an eine optische Multimodefaser wie eine POF mit großem Kerndurchmesser ge­ sorgt.

Jedoch wird bei einem derartigen optischen Verzweigungsbau­ teil aus Kunststoff das einfallende Licht im Verzweigungs­ abschnitt 414 praktisch in gleiche Teile aufgeteilt, so dass dann, wenn dieses Bauteil als optisches Sende/Empfangs-Modul verwendet wird, die Menge empfangenen Lichts halbiert wird. Daher verursacht diese Anordnung eine Beeinträchtigung der Wiedergabequalität für ein Signal aus empfangenem Licht, und die Zuverlässigkeit ist verringert. Außerdem werden der Kern 403 und der Mantel 410 unter Verwendung eines Gießvorgangs hergestellt. Daher ist es schwierig, Intergration mit einem Lichtempfangselement und einem Lichtemissionselement zu er­ zielen und eine kleinere Version zu konzipieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bidirektiona­ les optisches Kommunikationsbauteil zu schaffen, in dem, ab­ weichend vom Fall bei einem optischen Verzweigungsbauteil, einfallendes Licht mit hohem Wirkungsgrad an ein Lichtemp­ fangselement übertragen wird, von einem Lichtemissionsele­ ment emittiertes Licht mit hohem Wirkungsgrad an eine opti­ sche Faser übertragen wird, eine einfache Einstellbarkeit ein Koppeln an eine optische Multimodefaser wie eine POF mit relativ großem Kerndurchmesser mit kleinen Verlusten ermög­ licht, bidirektionale optische Kommunikation mit einer ein­ zelnen optischen Faser erzielt wird, die Übertragungsverlus­ te klein sind, die Empfangsempfindlichkeit hoch ist, Streu­ lichteffekte klein sind und Geeignetheit für kleine Netze besteht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung unter Verwendung eines derartigen Kommunikationsbauteils zu schaf­ fen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein bidirektiona­ les optisches Kommunikationsbauteil zu schaffen, bei dem die Kopplung zwischen einem Lichtemissionselement und einem op­ tischen Wellenleiter leicht zu bewerkstelligen ist, eine billige und kleine Version erzielbar ist, Integration mit anderen Elementen leicht möglich ist und Geeignetheit für kleine Netze besteht. Außerdem liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine bidirektionale optische Kommunikations­ vorrichtung mit einem derartigen Bauteil zu schaffen.

Diese Aufgaben sind hinsichtlich des Kommunikationsbauteils zum einen durch die Lehre des beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Bei dieser Anordnung ist der Unterwellenleiter so mit der Seite des Hauptwellenleiters gekoppelt, dass eine optische Achse verschieden von der des Hauptwellenleiters vorliegt, und von der optischen Faser einfallendes Licht kann nicht leicht an den Unterwellenleiter gekoppelt werden, um wir­ kungsvoll zum Hauptwellenleiter gerichtet zu werden und mit dem Lichtempfangselement gekoppelt zu werden.

Indessen wird vom Lichtemissionselement emittiertes Licht auf den Unterwellenleiter gerichtet, um in den Hauptwellen­ leiter gekoppelt zu werden, und es wird wirkungsvoll vom Hauptwellenleiter in die optische Faser eingekoppelt (oder das Licht wird unmittelbar in die optische Faser statt in den Hauptwellenleiter eingekoppelt).

Daher ermöglicht es die obige Anordnung, bidirektionale op­ tische Kommunikation mit einer einzelnen optischen Faser auszuführen.

Ferner ist bei dieser Anordnung kein herkömmliches optisches Verzweigungsbauteil erforderlich, und die Verzweigungsver­ luste für empfangenes Licht sind gering. Daher ist es mög­ lich, die Qualität der Signalwiedergabe aus einfallendem Licht zu verbessern und demgemäß die Zuverlässigkeit opti­ scher Kommunikation zu erhöhen.

Ferner sind das Lichtemissionselement und das Lichtempfangs­ element gesondert an Enden der verschiedenen Wellenleiter vorhanden, so dass Wärme des Lichtemissionselements das Lichtempfangselement nicht beeinflusst und es möglich ist zu verhindern, dass ein Teil des emittierten Lichts, das als Streulicht reflektiert wird, die Empfangsempfindlichkeit be­ einträchtigt.

Darüber hinaus ist kein Lichtemissionselement vom Flächen­ emissionstyp erforderlich, so dass es möglich ist, einen zu­ verlässigen und billigen Halbleiterlaser als Lichtemissions­ element zu verwenden.

Die obige Aufgabe ist hinsichtlich des Kommunikationsbau­ teils zum anderen durch die Lehre gemäß dem beigefügten An­ spruch 20 gelöst.

Bei dieser Anordnung ist es möglich, Kommunikation im Wel­ lenlängenmultiplex mit einer einzelnen optischen Faser unter Verwendung mehrerer Unterwellenleiter auszuführen, so dass Information mit hoher Dichte, d. h. mehrere Informationsin­ halte, über eine einzelne optische Faser gesendet und emp­ fangen werden können.

Das erfindungsgemäße bidirektionale optische Kommunikations­ bauteil emittiert vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge, die verschieden von der des am anderen Ende der optischen Faser angeordneten bidirektionalen optischen Kommunikations­ bauteils ist.

Bei der obigen Anordnung sind die Wellenlängen einfallenden und emittierten Lichts voneinander verschieden, so dass es leicht ist, zwischen einfallendem und Streulicht, das emit­ tiertes und teilweise reflektiertes Licht ist, zu unter­ scheiden, wobei Ausrichtung vom Unterwellenleiter zum Haupt­ wellenleiter erfolgt, und es kann bidirektionale optische Kommunikation im Vollduplexbetrieb mit einer einzelnen opti­ schen Faser ausgeführt werden, wobei es zusätzlich möglich ist, die Übertragungsgeschwindigkeit bei der bidirektionalen optischen Kommunikation zu erhöhen.

Die obige Aufgabe ist hinsichtlich der bidirektionalen opti­ schen Kommunikationsvorrichtung durch die Lehre des beige­ fügten Anspruchs 22 gelöst. Durch diese Vorrichtung werden dieselben Vorteile und Wirkungen erzielt, wie mit einem er­ findungsgemäßen Kommunikationsbauteil.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Vorteile der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu neh­ men.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sende/Empfangs-Moduls einer erfindungsgemäßen bidirektionalen optischen Kommunika­ tionsvorrichtung zeigt.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die das bidirek­ tionale optische Kommunikationsmodul zeigt.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die einen Optokoppler des opti­ schen Sende/Empfangs-Moduls zeigt.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, die den Opto­ koppler entlang der in Fig. 3 dargestellten Linie A-A zeigt.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel einer anderen Anordnung eines Optokopplers zeigt.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Refle­ xionsabschnitt des Optokopplers zeigt.

Fig. 7(a) und 7(b) sind erläuternde Darstellungen, die einen Hauptwellenleiter des optischen Sende/Empfangs-Moduls zei­ gen, wobei Fig. 7(a) eine Seitenansicht ist und Fig. 7(b) eine schematische Schnittansicht entlang der in der Seiten­ ansicht dargestellten Linie B-B ist.

Fig. 8(a) und 8(b) sind erläuternde Darstellungen, die einen anderen Hauptwellenleiter des optischen Sende/Empfangs-Mo­ duls zeigen, wobei Fig. 7(a) eine Seitenansicht ist und Fig. 7(b) eine schematische Schnittansicht entlang der in der Seitenansicht dargestellten Linie C-C ist.

Fig. 9(a) bis 9(e) sind Prozessdarstellungen zum Veranschau­ lichen eines Beispiels eines Herstellverfahrens für den Hauptwellenleiter.

Fig. 10 ist eine schematische Zeichnung, die die Positions­ beziehung zwischen dem Hauptwellenleiter, einem Unterwellen­ leiter und einer optischen Phase des Sende/Empfangs-Moduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 11 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen Ver­ lusten von Sendelicht und einem Winkel θa zeigt, der durch die optischen Achsen des Hauptwellenleiters und des Unter­ wellenleiters gebildet wird.

Fig. 12 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen Ver­ lusten von Empfangslicht und einem Winkel θa zeigt, der durch die optischen Achsen des Hauptwellenleiters und des Unterwellenleiters gebildet wird.

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung, die die Positi­ onsbeziehung zwischen dem Hauptwellenleiter, dem Unterwel­ lenleiter und der optischen Faser eines anderen optischen Sende/Empfangs-Moduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 14 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen den Verlusten von Sendelicht und einem Winkel θb zeigt, der durch die optischen Achsen des Unterwellenleiters und der optischen Faser gebildet ist.

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung des optischen Sen­ de/Empfangs-Moduls, und sie zeigt die Beziehung zwischen den optischen Achsen des Hauptwellenleiters und der optischen Faser.

Fig. 16 ist ein Kurvenbild, das die Breitenabhängigkeit des Unterwellenleiters hinsichtlich des Kopplungswirkungsgrads zwischen diesem Unterwellenleiter und einem Lichtemissions­ element des optischen Sende/Empfangs-Moduls zeigt.

Fig. 17 ist ein Kurvenbild, das die Dickenabhängigkeit des Unterwellenleiters hinsichtlich des Kopplungswirkungsgrads zwischen dem Lichtemissionselement und diesem Unterwellen­ leiter zeigt.

Fig. 18 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen Kopp­ lungsverlusten und einer Endfläche des Hauptwellenleiters zur optischen Faser und dem gegenseitigen Abstand zeigt.

Fig. 19 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen den Kopplungsverlusten und der Breite des Hauptwellenleiters hinsichtlich des Kerndurchmessers der optischen Faser zeigt.

Fig. 20 ist eine schematische Darstellung, die ein bidirek­ tionales optisches Kommunikationsmodul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 21 ist eine schematische Darstellung, die ein bidirek­ tionales optisches Kommunikationsmodul gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 22 ist eine schematische Darstellung einer herkömmli­ chen bidirektionalen optischen Kommunikationsvorrichtung.

Fig. 23 ist eine erläuternde Darstellung, die eine andere herkömmliche bidirektionale optische Kommunikationsvorrich­ tung zeigt.

Fig. 24 und 25 sind erläuternde Darstellungen, die noch an­ dere herkömmliche bidirektionale optische Kommunikationsvor­ richtungen zeigen.

Ausführungsbeispiel 1

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 19 beschreibt die fol­ gende Erläuterung ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch den Aufbau einer bidirek­ tionalen optischen Übertragungsstrecke (bidirektionale opti­ sche Kommunikationsvorrichtung) gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel. Eine bidirektionale optische Übertragungs­ strecke 16 ist mit Folgendem versehen: (a) einer schnurför­ migen optischen Faser 2, die für bidirektionale Übertragung von Licht sorgt, das mit einem zu sendenden Datensignal so moduliert ist, dass es zur Übertragung geeignet ist; und (b) optischen Sende/Empfangs-Modulen (bidirektionale optische Kommunikationsbauteilen) E1, die so angeschlossen sind, dass sie optisch mit den jeweiligen Enden der optischen Faser 2 gekoppelt sind.

Die optische Faser 2 ist mit einem Kern versehen, der in ih­ rem Inneren angeordnet ist und über optische Übertragungs­ fähigkeiten verfügt. Der Kern zeigt in der Richtung recht­ winklig zur optischen Achse runden Querschnitt, und ein Man­ tel bedeckt mit praktisch gleichmäßiger Dicke den Kern, wo­ bei er ebenfalls optische Übertragungseigenschaften auf­ weist. Daher entspricht die optische Achse des Kerns prak­ tisch dem Kern der optischen Faser 2.

Der Brechungsindex des Kerns ist größer als der des Mantels eingestellt. Hinsichtlich einer derartigen optischen Faser ist, aus Gesichtspunkten der geometrischen Optik, die Bre­ chungsindexdifferenz zwischen dem Kern und dem Mantel so eingestellt, dass sie es ermöglicht, dass vom Kern zum Man­ tel laufendes Licht totalreflektiert wird. So wird Licht an der Grenze zwischen dem Kern und dem Mantel totalreflek­ tiert. Daher ist sich im Kern ausbreitendes Licht in diesem eingeschlossen, ohne dass es auslecken (divergieren) kann; demgemäß ermöglicht es diese Anordnung, dass die optische Faser 2 Licht, wie moduliertes Licht, von ihrem einen zu ih­ rem anderen Ende mit kleinen Verlusten überträgt.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das optische Sen­ de/Empfangs-Modul 1 aus einem Lichtemissionselement 7 zum Erzeugen des modulierten Lichts, einem Lichtempfangselement 6 zum Empfangen des modulierten Lichts von der optischen Fa­ ser 2, um ein Datensignal zu erzeugen, einem Hauptwellenlei­ ter 3 mit Quaderform sowie optischen Transmissionseigen­ schaften, um von der optischen Faser 2 einfallendes Licht zum Lichtempfangselement 6 zu leiten, und einem Unterwellen­ leiter 4 mit Quaderform und optischen Übertragungseigen­ schaften, um vom Lichtemissionselement 7 emittiertes Licht über den Hauptwellenleiter 3 zur optischen Faser 2 zu lei­ ten.

Das Lichtemissionselement 7, das Lichtempfangselement 6, der Hauptwellenleiter 3 und der Unterwellenleiter 4 sind so aus­ gebildet, dass sie mit einem Steuerungsbauteil 10 zum jewei­ ligen Steuern des Lichtempfangselements 6 und des Lichtemis­ sionselements 7 und einer überwachenden Photodiode 9 zum Überwachen der Ausgangsleistung des Lichtemissionselements 7 auf einem Substrat 5 aus Materialien wie Silizium unter Ver­ wendung des folgenden Halbleiterprozesses integriert.

Die Endfläche entlang der Länge der optischen Faser 2 ist dicht an einer Endfläche 11 des Hauptwellenleiters angeord­ net, die an der Seite entgegengesetzt zur Emissionsseite des Hauptwellenleiters 3 liegt, die optisch mit dem Lichtemp­ fangsabschnitt des Lichtempfangselements 6 gekoppelt ist, so dass die optische Faser 2 optisch mit dem Hauptwellenleiter 3 gekoppelt ist. Daher ist der Hauptwellenleiter 3 so ange­ ordnet, dass die Richtung seiner Länge praktisch entlang der Richtung der optischen Achse des Lichts positioniert ist, das von der optischen Faser 2 durch den Hauptwellenleiter 3 läuft.

Ferner ist der Unterwellenleiter 4 mit dem Lichtemissions­ element 7 versehen, das optisch mit einer Endfläche entlang seiner Länge gekoppelt ist. Die andere Endfläche des Unter­ wellenleiters 4 ist mit dem Hauptwellenleiter 3 auf seiner Seitenfläche (Seitenabschnitt) hinsichtlich der Richtung der optischen Achse des Hauptwellenleiters 3 gekoppelt, um vom Lichtemissionselement 7 emittiertes Licht zur Endfläche 11 des Hauptwellenleiters zu emittieren. Hierbei ist die Rich­ tung der optischen Achse die Richtung der optischen Achse des von der optischen Faser 2 zum Lichtempfangselement 6 laufenden Lichts. Die optische Faser 2 ist an den Hauptwel­ lenleiter 3 gekoppelt. Der Unterwellenleiter 4 ist an den Hauptwellenleiter 3 zwischen dem Lichtempfangselement 6 und der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters 3, z. B. im Mittel­ punkt dazwischen, gekoppelt.

Das Lichtemissionselement 7 wird durch das Steuerungsbauteil 10 so gesteuert, dass es das zu sendende Licht emittiert. Das vom Lichtemissionselement 7 gesendete Licht wird in den Unterwellenleiter 4 gekoppelt, um sich durch diesen auszu­ breiten. Dann wird das Licht in den Hauptwellenleiter 3 ge­ koppelt, um sich durch diesen auszubreiten. Ferner wird das Sendelicht an der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters in die optische Faser 2 gekoppelt, und es breitet sich durch diese aus. Ein Teil des vom Lichtemissionselement 7 emittierten Lichts wird durch die Überwachungsphotodiode 9 empfangen, um überwacht zu werden. Abhängig vom Überwachungsergebnis stellt eine Regelung die Ausgangsleistung des Lichtemissi­ onselements 7 so ein, dass die Intensität des von ihm emit­ tierten Lichts konstant gehalten wird.

Indessen wird das von der optischen Faser 2 einfallende Emp­ fangslicht an der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters in diesen eingekoppelt, um sich durch ihn auszubreiten. Dann wird das Licht über einen Optokoppler 8 in das Lichtemp­ fangselement 6 eingekoppelt, um in ein elektrisches Signal umgesetzt zu werden. Danach wird das elektrische Signal im Steuerungsbauteil 10 zu einem Datensignal decodiert.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Unterwellen­ leiter 4 mit einem Teil der Seitenfläche des Hauptwellenlei­ ters 3 gekoppelt, um optisches bidirektionales Senden und Empfangen von Licht mittels einer einzelnen optischen Faser 2 zu realisieren. Daher ist der herkömmliche optische Ver­ zweigungspfad weggelassen, so dass es möglich ist, das opti­ sche Sende/Empfangs-Modul 1 und die bidirektionale optische Übertragungsstrecke 16, die Verzweigungsverluste hinsicht­ lich des Empfangslichts verringern können, mit hohem Wir­ kungsgrad zu schaffen.

Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche hinsichtlich der Richtung rechtwinklig zur optischen Achse des Hauptwellen­ leiters 3 so ausgebildet, dass sie größer als die Quer­ schnittsfläche hinsichtlich der Richtung rechtwinklig zur optischen Achse des Unterwellenleiters 4 ist. Demgemäß ist es möglich, wenn das Empfangslicht von der optischen Faser 2 zum Hauptwellenleiter 3 läuft, die Menge des Lichts zu ver­ ringern, das sich an einem Kopplungsabschnitt 14 zwischen dem Hauptwellenleiter 3 und dem Unterwellenleiter 4 zum Un­ terwellenleiter 4 ausbreitet, weswegen Licht mit hohem Wir­ kungsgrad empfangen werden kann. Ferner verfügt das vom Lichtemissionselement 7 gesendete Licht über eine Anzahl von Moden, die kleiner als die des Empfangslichts ist, so dass es möglich ist, Licht trotz der kleinen Querschnittsfläche des Unterwellenleiters 4 mit kleinen Verlusten auszubreiten.

Außerdem ist es wünschenswert, dass die Anzahl der Moden des sich durch den Hauptwellenleiter 3 ausbreitenden Lichts grö­ ßer als die beim sich durch den Unterwellenleiter 4 ausbrei­ tenden Licht einzustellen. Eine optische Faser 2, die Multi­ modelicht weiterleitet, enthält eine Anzahl von Moden. Daher nimmt, auf dieselbe Weise, die Anzahl von Moden im Hauptwel­ lenleiter 3 zu, und die optische Faser 2 und der Hauptwel­ lenleiter 3 sind mit hohem Wirkungsgrad gekoppelt.

Indessen ist es wünschenswert, den Unterwellenleiter 4 so auszubilden, dass er den Eintritt des Empfangslichts nicht auf einfache Weise ermöglicht, um dadurch Licht wirkungsvoll weiterzuleiten, das vom Lichtemissionselement 7 gesendet wurde. Das Lichtemissionselement 7, wie ein Halbleiterlaser, zeigt eine kleinere Anzahl von Moden, weswegen es leicht möglich ist, die Anzahl der Moden des Unterwellenleiters 4 kleiner als die des Hauptwellenleiters 3 einzustellen. Ande­ rerseits reguliert diese Anordnung Licht, das zum Hauptwel­ lenleiter 3 und zum Unterwellenleiter 4 geleitet wird, auf­ grund der großen Anzahl von Moden, weswegen sich das Emp­ fangslicht wirkungsvoll durch den Hauptwellenleiter 3 zum Lichtempfangselement 6 ausbreiten kann und sich das Sende­ licht wirkungsvoll zum Hauptwellenleiter 3 ausbreiten kann.

Es ist möglich, abhängig von der Querschnittsfläche jeder Kernschicht (Kernabschnitt) des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwellenleiters 4 sowie abhängig von der Brechungsindex­ differenz zwischen der Kernschicht und dem Mantelabschnitt eine beliebige Anzahl von Moden einzustellen. Ferner vari­ iert, hinsichtlich der optischen Faser 2, z. B. selbst dann, wenn Licht einer niedrigen Mode (kleine Anzahl von Moden) wie aus einem Halbleiterlaser eintritt, das Licht die Anzahl der Moden entsprechend der Eigenschaften der optischen Faser 2, während es sich durch diese ausbreitet.

Bei einer optischen Multimodefaser 2 (insbesondere einer op­ tischen Kunststoffaser), wie sie bei der Erfindung verwen­ det wird, enthält das sich durch die optische Faser 2 aus­ breitende Licht eine große Anzahl von Moden. Daher ist zwar die Anzahl der Moden vor dem Sendevorgang klein, jedoch er­ höht das vom optischen Sende/Empfangs-Modul 1 gesendet Licht die Anzahl der Moden, während es sich durch die optische Fa­ ser 2 ausbreitet.

Bei der Erfindung wird z. B. die Weite des Unterwellenlei­ ters 4 auf ungefähr 50 µm eingestellt, und der Kerndurchmes­ ser der optischen Faser 2 wird auf ungefähr 1 mm einge­ stellt; so ist hinsichtlich Licht, wie es von der optischen Faser 2 einfällt und sich durch den Hauptwellenleiter 3 aus­ breitet, die Anzahl der Moden größer als im Licht, das sich vom Unterwellenleiter 4 zum Hauptwellenleiter 3 ausbreitet.

Als optische Faser 2 wird eine optische Multimodefaser wie eine POF verwendet. Der Kern einer POF besteht aus einem Kunststoff wie PMMA (Polymethylmethacrylat) und Polycarbonat mit hervorragenden optischen Übertragungseigenschaften. Der Mantel besteht aus einem Kunststoff, dessen Brechungsindex niedriger als der des Kerns ist.

Diese optische Faser 2 ermöglicht es, einen Kerndurchmesser zwischen ungefähr 200 µm und 1 mm einzustellen, so dass es möglich ist, den Durchmesser größer als im Fall einer opti­ schen Quarzfaser, die eine optische Einzelmodefaser ist, einzustellen. Eine POF, deren Kern aus PMMA besteht, zeigt bei einer Wellenlänge in der Nähe von 650 nm die höchste Übertragungsrate, und eine POF, deren Kern aus Polycarbonat besteht, zeigt bei einer Wellenlänge in der Nähe von 780 nm die höchste Übertragungsrate.

Im Vergleich mit einer optischen Quarzfaser zeigt eine POF hohe Transmissionsverluste; jedoch ist es dank der kleinen Biegeverluste, der Biegefestigkeit und der Fähigkeit einfa­ cher Herstellbarkeit einer Faser mit großem Durchmesser leicht möglich, die Kopplung an ein optisches Sende/Emp­ fangs-Modul 1 einzustellen, und die bidirektionale optische Übertragungsstrecke kann mit geringen Kosten erzielt werden.

Hinsichtlich des Lichtemissionselements 7 ist es z. B. mög­ lich, einen Halbleiterlaser zum Emittieren von kohärentem Licht, der aus einem aus GaAlAs und GaInAlP bestehenden Ma­ terial ausgewählt ist, oder eine Lichtemissionsdiode (LED) zu verwenden. Da es schwierig ist, mit einer LED Kommunika­ tion mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, ist ein LED für Geschwindigkeiten nicht über ungefähr 150 Mbps verfügbar. Indessen ermöglicht es ein Halbleiterlaser, Kommunikation unter Verwendung eines breiten Bands für eine Übertragungs­ rate über 150 Mbps auszuführen. Halbleiterlaser zum Erzeugen von Wellenlängen von 650 nm und 780 nm, bei denen hohes Transmissionsvermögen eines POF-Kerns besteht, werden für DVDs oder CDs verwendet, weswegen sie billig und hoch zuver­ lässig sind.

Daher wird das Kernmaterial für die optische Faser 2 ent­ sprechend der beim Lichtemissionselement 7 verwendeten Wel­ lenlänge festgelegt. Im Fall eines Halbleiterlasers mit ei­ ner Wellenlänge von 650 nm wird eine POF verwendet, deren Kern aus PMMA besteht. Im Fall eines Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm wird eine POF verwendet, deren Kern aus Polycarbonat besteht. Daher ist es möglich, eine hoch zuverlässige bidirektionale optische Übertragungsstre­ cke 16 zu erhalten, die billig ist und verringerte Übertra­ gungsverluste zeigt.

Ferner ist für die optische Faser 2 auch eine HPCF verwend­ bar. Eine HPCF enthält einen Kern aus Quarzglas und einen Mantel aus einem Hartpolymer. Eine HPCF ist daher teurer als eine POF, jedoch sind die Übertragungsverluste klein und die Übertragungsbandbreite ist groß. Eine HPCF wird als Übertra­ gungsmedium verwendet, wenn eine bidirektionale optische Übertragungsstrecke für lange Strecken mit höherer Geschwin­ digkeit gewünscht ist. In diesem Fall ist es angesichts des Transmissionsvermögens einer HPCF für jede Wellenlänge wün­ schenswert, ein Lichtemissionselement 7 mit einer Wellenlän­ ge von 780 nm oder 850 nm zu verwenden.

Als Lichtempfangselement 6 wird eine Photodiode verwendet, die die Intensität des einfallenden modulierten Lichts in ein elektrisches Signal umsetzt und hohe Empfindlichkeit in­ nerhalb des Wellenlängenbereichs des Lichtemissionselements 7 aufweist. Z. B. ist es bevorzugt, Photodioden wie eine pin-Photodiode aus Materialien wie Silizium sowie eine Ava­ lanchephotodiode zu verwenden. Ferner kann das Lichtemp­ fangselement 6 so hergestellt werden, dass es in das Sub­ strat 5 eingebettet ist.

Der Hauptwellenleiter 3 und das Lichtempfangselement 6 sind über den Optokoppler 8 aneinander gekoppelt. Wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, sorgt der Optokoppler 8 z. B. für optische Kopplung zwischen dem in das Substrat 5 einge­ betteten Lichtemissionselement 7 und dem auf der Lichtemp­ fangsfläche ausgebildeten Hauptwellenleiter 3. Auf derjeni­ gen Seite des Hauptwellenleiters 3, die dem Substrat 5 zuge­ wandt ist, ist eine Pufferschicht 3b als Mantelabschnitt ausgebildet, um zu verhindern, dass Licht in das Substrat 5 ausleckt. Die Pufferschicht 3b besteht z. B. aus Materialien wie Siliziumoxid, dessen Brechungsindex niedriger als der einer Kernschicht 3a ist.

Hierbei verfügt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, der Opto­ koppler 8 auf der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangsele­ ments 6 über eine Konstruktion, bei der die Pufferschicht 3b mit verjüngter Form so ausgebildet ist, dass sie eine Dicke aufweist, die entlang der Laufrichtung des Empfangslichts allmählich kleiner wird, und die Kernschicht 3a ist so aus­ gebildet, dass sie eine Dicke aufweist, die allmählich grö­ ßer wird, um sich komplementär zum dünneren Teil zu verhal­ ten. Im Optokoppler 8 leckt Empfangslicht, das sich durch den Hauptwellenleiter 3 ausbreitet, vom dünneren Teil der Pufferschicht 3b oder dem Teil, auf dem keine Pufferschicht 3b vorhanden ist, zum Substrat 5 aus, so dass das Empfangs­ licht in das Lichtempfangselement 6 eingekoppelt wird. Hier­ bei kann z. B. ein Reflexionsschutzfilm aus Materialien wie Siliziumnitrid zwischen dem Hauptwellenleiter 3 und dem Lichtempfangselement 6 ausgebildet sein.

Ein derartiger Optokoppler 8 ermöglicht es, Licht, das sich durch den Hauptwellenleiter 3 ausgebreitet hat, wirkungsvoll in das Lichtempfangselement 6 einzukoppeln. Ferner ist das Lichtempfangselement 6 durch den Hauptwellenleiter 3 be­ deckt, so dass Streulicht nicht leicht in das Lichtempfangs­ element 6 eintreten kann. Ferner ist das Lichtempfangsele­ ment 6 in das Substrat 5 eingebettet, und der Hauptwellen­ leiter 3 ist darauf ausgebildet, weswegen das Lichtempfangs­ element 6 und der Hauptwellenleiter 3 entsprechend einem Halbleiter-Herstellprozess hergestellt werden können, wobei es auf einfache Weise möglich ist, die Position des Licht­ empfangselements 6 und des Hauptwellenleiters 3 mit hoher Genauigkeit einzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, eine kleinere Version des optischen Sende/Empfangs-Moduls 1 zu realisieren.

Fig. 5 zeigt eine andere Konstruktion der optischen Faser 8, bei der die Pufferschicht 3b nicht mit sich verjüngender Form ausgebildet ist, sondern auf dem Lichtempfangselement 6 ausgeschnitten ist; d. h., dass der Teil der Pufferschicht 3b, der ausgeschnitten ist, vollständig durch die Kern­ schicht 3a ersetzt ist. Die Endfläche der Pufferschicht 3b, die ausgeschnitten ist, ist so angeordnet, dass sie recht­ winklig zur Richtung der optischen Achse des Hauptwellenlei­ ters 3 verläuft.

Eine derartige Bearbeitung kann auf der Pufferschicht 3b leicht in der Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des Sub­ strats 5 unter Verwendung von Verfahren wie reaktivem Ionen­ ätzen (RIE) ausgeführt werden. Dies ermöglicht es, den Her­ stellprozess für den Optokoppler 8 zu vereinfachen. Darüber hinaus kann das Lichtempfangselement 6 unter Verwendung ei­ nes anderen Verfahrens, bei dem keine optische Faser 8 ver­ wendet wird, an den Hauptwellenleiter 3 gekoppelt werden. Z. B. kann das Lichtempfangselement 6 auf die Endfläche des Hauptwellenleiters 3 geklebt werden, die in der Richtung der optischen Achse vorhanden ist.

Ferner ist, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, eine Reflexi­ onsfläche 15 auf dem Endflächenabschnitt des Hauptwellenlei­ ters 3 (Endflächenabschnitt, der in der Richtung der opti­ schen Achse des Hauptwellenleiters 3 angeordnet ist) ausge­ bildet, so dass sich durch den Hauptwellenleiter 3 ausbrei­ tendes Licht an der Reflexionsfläche 15 zum Lichtempfangs­ element 6 hin reflektiert wird, um in den Hauptwellenleiter 3 eingekoppelt zu werden. Wenn das Lichtempfangselement 6 unter Verwendung der in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Verfahren angekoppelt wird, wird in manchen Fällen Licht nicht vollständig an das Substrat 5 übertragen, sondern ein Teil des Lichts leckt dadurch aus, dass es vom Endflächenab­ schnitt des Hauptwellenleiters 3 emittiert wird. Aus diesem Grund zwingt die Reflexionsfläche 15, wie es in Fig. 6 dar­ gestellt ist, Licht dazu, in das Lichtempfangselement 6 ge­ koppelt zu werden; demgemäß ist es möglich, den Kopplungs­ wirkungsgrad zu verbessern.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist es hinsichtlich der oben genannten Überwachungsphotodiode 9 möglich, z. B. eine pin-Photodiode usw. aus Silizium zu verwenden. Die Überwa­ chungsphotodiode 9 überwacht von der Rückseite des Licht­ emissionselements 7 (Fläche entgegengesetzt zur Fläche zum Emittieren von Licht zum Unterwellenleiter 4) emittiertes Licht, um die Ausgangsleistung des Lichtemissionselements 7 auf einem bestimmten Niveau zu halten. Die Überwachungspho­ todiode 9 kann ebenfalls im Substrat 5 eingebettet sein. Ferner können das Lichtemissionselement 7 und die Überwa­ chungsphotodiode 9 über einen optischen Überwachungswellen­ leiter aneinander gekoppelt sein. Der optische Überwachungs­ wellenleiter wird zur Kopplung verwendet, damit es möglich ist, Streulicht zu verringern, wie es vom Lichtemissionsele­ ment 7 her auftritt.

Das Steuerungsbauteil 10 decodiert das elektrische Signal zum durch das Lichtempfangselement 6 empfangenen Licht zu einem Datensignal, es steuert die Ausgangsleistung des Lichtemissionselements 7, und es stellt diese entsprechend dem von der Überwachungsphotodiode 9 empfangenen Überwa­ chungslicht ein.

Der Hauptwellenleiter 3, der Unterwellenleiter 4, das Licht­ empfangselement 6 und das Lichtemissionselement 7 können al­ le auf dem Substrat 5 ausgebildet sein. Alle diese Elemente können auf demselben Substrat 5 ausgebildet sein, so dass es möglich ist, eine kleinere Version des optischen Sende/Emp­ fangs-Moduls 1 zu realisieren und sie durch einen Vorgang herzustellen. Die Herstellung durch einen Vorgang ermöglicht es, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern. Hin­ sichtlich des Substrats 5 ist es möglich, Halbleiter wie Si­ lizium und Galliumarsenid oder Glas und Kunststoffe zu ver­ wenden.

Die folgende Erläuterung beschreibt den Hauptwellenleiter 3 und den Unterwellenleiter 4 im Einzelnen.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, ist der Hauptwellenleiter 3 z. B. mit Quaderform auf dem Substrat 5 ausgebildet, und er ist mit der Kernschicht 3a und der Pufferschicht 3b ver­ sehen, die zwischen der Kernschicht 3a und dem Substrat 5 ausgebildet ist. Der Brechungsindex der Pufferschicht 3b ist kleiner als der der Kernschicht 3a. Ferner kann auf den Sei­ ten der Kernschicht 3a, die in der Richtung der optischen Achse vorhanden sind, mit Ausnahme der Seite, auf der die Pufferschicht 3b ausgebildet ist, eine Übermantelschicht 3c ausgebildet sein, die in Bezug auf die Richtung rechtwinklig zur optischen Achse rechtwinkligen Querschnitt aufweist und deren Brechungsindex kleiner als der der Kernschicht 3a ist. Der Unterwellenleiter 4 hat denselben Aufbau wie der Haupt­ wellenleiter 3, weswegen eine zugehörige Erläuterung wegge­ lassen wird.

Ferner wird, wie es durch Fig. 8 veranschaulicht wird, der Hauptwellenleiter 3 z. B. unter Verwendung eines Verfahrens wie eines Gießverfahrens hergestellt, anstatt dass er auf dem Substrat 5 hergestellt wird. In diesem Fall wird die Querschnittsfläche der Kernschicht 3a des Hauptwellenleiters 3 mit runder Form ausgebildet, so dass es möglich ist, den Wirkungsgrad der Kopplung an die optische Faser 2 zu verbes­ sern. Ein derartiger Hauptwellenleiter 3 ist mit einer Über­ mantelschicht 3c auf dem Bund der Kernschicht 3a vorhanden. Der Unterwellenleiter 4, wie er für den Hauptwellenleiter 3 vorhanden ist, hat denselben Aufbau wie der letztere, weswe­ gen eine zugehörige Erläuterung weggelassen wird. Die Kern­ schicht 3a kann ebenfalls aus Materialien wie Polyimid, PMMA, Polycarbonat und Polystyrol bestehen, oder sie kann aus Kunststoffen bestehen, die diese Materialien als Haupt­ komponenten enthalten.

Im Vergleich mit einem optischen Wellenleiter aus Quarz kann ein optischer Wellenleiter aus Kunststoff leicht als dicke­ rer Film ausgebildet werden. Dadurch ist es möglich, einen aus Kunststoff bestehenden optischen Wellenleiter wirkungs­ voll mit einer optischen Multimodefaser mit großem Durchmes­ ser zu koppeln. Ferner kann ein optischer Wellenleiter aus Kunststoff leicht und billig hergestellt werden.

Wenn als Lichtemissionselement 7 ein Halbleiterlaser verwen­ det wird, ist es bei einem Bondvorgang hinsichtlich des Sub­ strats 5 erforderlich, einen Erwärmungsvorgang bis auf eine Temperatur von ungefähr 300°C auszuführen; jedoch treten bei Kunststoffen bei solchen Temperaturen wegen ihrer geringen Wärmebeständigkeit im Allgemeinen Probleme auf. Indessen zeigt Polyimid hohe Wärmebeständigkeit nicht unter ungefähr 300°C, was besser als bei anderen Kunststoffen ist, die nur schlecht zu erwärmen sind, da sich dann ihre Qualität än­ dert. Ferner zeigt Polyimidfluorid hohes Transmissionsvermö­ gen, was die Transmissionsverluste verringert. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, Polyimid für die Kernschicht 3a zu verwenden. Genauer gesagt, können als Polyimid Erzeugnisse wie PIX oder OPI (hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) verwendet werden.

Für die Pufferschicht 3b und die Übermantelschicht 3c werden Materialien verwendet, deren Brechungsindizes kleiner als der der Kernschicht 3a sind. Z. B. stehen Materialien wie Siliziumoxid und Kunststoffe zu Verfügung. Darüber hinaus kann für die Übermantelschicht 3c ein Photoresist oder ein durch Wärme härtbares Harz verwendet werden.

Die folgende Erläuterung beschreibt unter Bezugnahme auf Fig. 9 ein Herstellverfahren für den Hauptwellenleiter 3 und den Unterwellenleiter 4. Diese zwei Wellenleiter können un­ ter Verwendung eines Halbleiter-Herstellprozesses herge­ stellt werden. Ein Beispiel hierfür ist das Folgende:

• 1) Auf dem Substrat 5 aus Silizium wird als Pufferschicht 3b Siliziumoxid unter Verwendung eines Sputterverfahrens als Film mit einer Dicke von einigen µm ausgebildet. Dann wird darauf ein Photoresist aufgetragen und unter Verwendung von Photolithographie wird ein Strukturierungsvorgang ausge­ führt. Während der Photoresist als Maske dient, werden über­ flüssige Teile der Pufferschicht 3b durch reaktives Ionen­ ätzen (RIE), bei dem das Gas CF₄ verwendet wird, entfernt (durch Fig. 9(a) veranschaulicht). Die Oberfläche des Sub­ strats 5 wird vorab einem Reibe- und Poliervorgang unterzo­ gen. Auf dem Substrat 5 werden das oben genannte Lichtemp­ fangselement und die Überwachungsphotodiode sowie zugehörige Leiterbahnen vorab hergestellt (nicht dargestellt).
• 2) Als Kernschicht 3a wird Polyimid (Erzeugnisname "PIX3400", hergestellt von Hitachi Chemicals Co., Ltd.) un­ ter Verwendung einer Schleuderbeschichtungseinrichtung auf dem Substrat 5 aufgetragen. Danach werden Temperungsvorgänge bei Temperaturen von 130°C, 230°C und 350°C ausgeführt. Die Filmdicke der Kernschicht 3a beträgt nach den Temperungsvor­ gängen ungefähr 40 µm (durch Fig. 9(b) veranschaulicht).
• 3) Auf der Kernschicht 3a wird ein Siliziumoxidfilm 12, der als Maske für die Kernschicht 3a dient, unter Verwendung eines Sputterverfahrens mit einer Dicke von ungefähr 1 µm hergestellt. Ferner wird ein Photoresist 13 auf den Silizi­ umoxidfilm 12 aufgetragen, der als Maske für den letzteren dient (durch Fig. 9 (c) veranschaulicht).
• 4) Der Photoresist 13 wird unter Verwendung von Photolitho­ graphie in die Formen des Hauptwellenleiters 3 und des Un­ terwellenleiters 4 strukturiert, und überflüssige Abschnitte des Siliziumoxidfilms 12 werden entsprechend den Formen die­ ser Wellenleiter unter Verwendung von RIE mit CF₄-Gas ent­ fernt (durch Fig. 9(d) veranschaulicht).
• 5) Dann werden unter Verwendung von RIE mit Sauerstoffgas überflüssige Abschnitte der Kernschicht 3a entsprechend den Formen der beiden Wellenleiter 3 und 4 entfernt. Dabei wird auch der Photoresist 13 entfernt (durch Fig. 9(e) veran­ schaulicht). Der Siliziumoxidfilm 12 wird nicht entfernt, sondern dient als oberer Mantel. Als Maske für die Kern­ schicht 3a können außer dem Siliziumoxidfilm 12 Materialien wie ein Silizium und Aluminium enthaltender Resist verwendet werden; jedoch besteht die Tendenz, dass diese Materialien bei RIE unter Verwendung von Sauerstoffgas Rückstände bil­ den.

Wie oben beschrieben, werden der Hauptwellenleiter 3 und der Unterwellenleiter 4 entsprechend einem Halbleiter-Herstell­ prozess hergestellt, weswegen es möglich ist, mit hoher Ge­ nauigkeit zu fertigen und das Lichtempfangselement anzukop­ peln. Ferner werden durch einen einzelnen Vorgang mehrere optische Sende/Empfangs-Module 1 auf dem Substrat herge­ stellt, so dass es möglich ist, zu geringen Herstellkosten zu gelangen. Das obige Herstellverfahren für den Hauptwel­ lenleiter 3 und den Unterwellenleiter 4 bildet nur ein Bei­ spiel. Das Verfahren kann teilweise abgeändert werden, oder es kann auch ein anderes Fertigungsverfahren verwendet wer­ den. Z. B. können der Hauptwellenleiter 3 und der Unterwel­ lenleiter 4 unter Verwendung eines Gießvorgangs hergestellt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschreibt die folgende Erläu­ terung die Formen des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwel­ lenleiters 4. Wie es in Fig. 10 veranschaulicht ist, ver­ läuft die optische Achse des Hauptwellenleiters 3 praktisch parallel zur optischen Achse der optischen Faser 2. Die op­ tische Achse des Unterwellenleiters 4 ist so ausgerichtet, dass sie um den Winkel θa in Bezug auf die optische Achse des Hauptwellenleiters 3 geneigt ist. Der Unterwellenleiter 4 ist um den Abstand L entfernt von der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters 3 mit diesem gekoppelt. Die optische Ach­ se des Hauptwellenleiters 3 und diejenige der optischen Fa­ ser 2 sind so angeordnet, dass sie praktisch parallel zuein­ ander verlaufen, so dass es möglich ist, wirkungsvoll Licht, das von der optischen Faser 2 her einfällt, in den Hauptwel­ lenleiter 3 einzukoppeln und Transmissionsverluste zu ver­ ringern, nachdem Licht in den Hauptwellenleiter 3 eingetre­ ten ist.

Indessen ist die optische Achse des Unterwellenleiters 4 in Bezug auf die optische Achse des Hauptwellenleiters 3 so ge­ neigt, dass von der optischen Faser 2 her einfallendes und sich durch den Hauptwellenleiter 3 ausbreitendes Licht nicht leicht in den Unterwellenleiter 4 eingekoppelt werden kann. Insbesondere ist der Winkel θa so beschaffen, dass er durch die optische Achse des Hauptwellenleiters 3 und die optische Achse des Unterwellenleiters 4 gebildet ist, so dass es mög­ lich ist, ein optisches Sende/Empfangs-Modul 1 zu erhalten, das zu geringeren Verlusten bei Sende- und Empfangsvorgängen führt.

Fig. 11 zeigt Berechnungsergebnisse hinsichtlich der Bezie­ hung zwischen dem Winkel θa und den Verlusten, wie sie auf­ treten, nachdem sich vom Lichtemissionselement 7 emittiertes Licht durch den Unterwellenleiter 4 ausgebreitet hat und in den Hauptwellenleiter 3 eingekoppelt wurde. Die Berechnung wurde unter Verwendung eines Strahlausbreitungsverfahrens ausgeführt. Hierbei wurde angenommen, dass zwei Arten von Halbleiterlasern als Lichtemissionselement 7 verwendet wer­ den: ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 650 nm und ein solcher mit einer Wellenlänge von 780 nm. Es wurde auch angenommen, dass von Polyimid (Erzeugnisname "PIX", hergestellt von Hitachi Chemicals Co., Ltd.) für den Haupt­ wellenleiter 3 und den Unterwellenleiter 4 verwendet wird und Siliziumoxid für die Pufferschicht 3b und die Überman­ telschicht 3c verwendet wird. Die Breite des Hauptwellenlei­ ters 3 beträgt 400 µm, und die Breite des Unterwellenleiters 4 beträgt 100 µm. Diese Breiten verlaufen rechtwinklig zu den optischen Achsen des Hauptwellenleiters 3 und des Unter­ wellenleiters 4 parallel zu der Oberfläche des Substrats 5.

Wenn vom Lichtemissionselement 7 emittiertes Licht in den Unterwellenleiter 4 eingekoppelt wird, breitet es sich durch diesen aus und wird in den Hauptwellenleiter 3 eingekoppelt. Die Übertragungsverluste differieren entsprechend einer Va­ riation des Winkels θa. Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, nehmen, hinsichtlich jeder der Wellenlängen, die Übertra­ gungsverluste stark zu, wenn der Winkel θa 22° überschrei­ tet. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den Winkel θa nicht größer als 22° einzustellen. Ferner sind die Längen des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwellenleiters 4 in einem solchen Zustand angeordnet, dass das Lichtempfangsele­ ment 6 und das Lichtemissionselement 7 einander nicht stö­ ren. Daher ist es möglich, die Längen des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwellenleiters 4 umso weiter zu verringern, je größer der Winkel θa ist.

Indessen breitet sich von der optischen Faser 2 her eintre­ tendes Licht durch den Hauptwellenleiter 3 aus, und ein Teil des Lichts wird im Kopplungsabschnitt 14 auf den Unterwel­ lenleiter 4 verteilt. Um die Menge des durch das Lichtemp­ fangselement 6 empfangenen Lichts zu erhöhen, ist es erfor­ derlich, die Menge des in den Unterwellenleiter 4 verteilten Lichts zu verringern. Fig. 12 zeigt das Ergebnis einer Be­ rechnung zur Beziehung zwischen dem Winkel θa und Verzwei­ gungsverlusten, wie sie beim Ausbreiten von Licht vom Haupt­ wellenleiter 3 in den Unterwellenleiter 4 auftreten. Die Be­ rechnung erfolgte unter Verwendung des Strahlausbreitungs­ verfahrens. Hierbei wurde angenommen, dass die Bedingungen für den Hauptwellenleiter 3 und den Unterwellenleiter 4 die­ selben wie bei der Berechnung zu Fig. 11 sind. Je kleiner der Winkel θa ist, desto mehr besteht die Tendenz einer Zu­ nahme der im Kopplungsabschnitt 14 auftretenden Verluste.

Jedoch betragen die Verluste innerhalb des Bereichs von 10° bis 20° für den Winkel θa nicht mehr als 1 dB. Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, ist der Hauptwellenleiter 3 in ei­ ner Linie mit der optischen Faser 2 ausgerichtet, und der Unterwellenleiter 4 ist irgendwo entlang dem Hauptwellenlei­ ter 3 angekoppelt, so dass es möglich ist, ein optisches Sende/Empfangs-Modul 1 zu erhalten, das bei Sende- und Emp­ fangsvorgängen kleinere Ausbreitungsverluste verursacht.

Je kleiner der Abstand L zwischen der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters und dem Kopplungsabschnitt 14 ist, desto kürzer kann die Länge des Hauptwellenleiters 3 ausgebildet werden; demgemäß ist es möglich, eine kleinere Version des optischen Sende/Empfangs-Moduls 1 zu realisieren. Ferner können die Ausbreitungsverluste (Übertragungsverluste) im Hauptwellenleiter 3 verringert werden. Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wird, wenn der Abstand L klein ist, insbe­ sondere wenn er auf 0 eingestellt ist, Sendelicht, das sich durch den Unterwellenleiter 4 ausbreitet, praktisch auf di­ rekte Weise in die optische Faser 2 eingekoppelt.

Im Allgemeinen besteht die Tendenz, dass der Hauptwellenlei­ ter 3 wegen Problemen im Herstellprozess zu großen Verlusten an den Seiten führt. Daher ist es bei einer Konstruktion, bei der Sendelicht unmittelbar in die optische Faser 2 ein­ gekoppelt wird, möglich, die Verluste zu verringern. In die­ sem Fall ist der Winkel θb durch die optische Achse des Un­ terwellenleiters 4 und die optische Achse der optischen Fa­ ser 2 gebildet, wobei die Verluste weiter verringert sind.

Fig. 14 zeigt das Ergebnis einer Berechnung zur Beziehung zwischen dem Winkel θb und Verlusten, wie sie in der opti­ schen Faser 2 auftreten, nachdem Licht in diese eingetreten ist. Die Berechnung wurde unter Verwendung des Strahlaus­ breitungsverfahrens ausgeführt. Es wurden zwei Arten von Kombinationen für das Lichtemissionselement 7 und die opti­ sche Faser 2 angenommen: ein Halbleiterlaser mit einer Wel­ lenlänge von 650 nm und eine POF mit einem PMMA-Kern sowie ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm und ei­ ner POF mit einem Polycarbonatkern. Hierbei wurde der Kern­ durchmesser der optischen Faser 2 auf 500 µm eingestellt, die Breite des Hauptwellenleiters 3 wurde auf 400 µm einge­ stellt, und die Breite des Unterwellenleiters 4 wurde auf 100 µm eingestellt.

Licht, das vom Lichtemissionselement 7 emittiert wurde, wird in den Unterwellenleiter 4 eingekoppelt, breitet sich durch diesen aus und wird in die optische Faser 2 eingekoppelt. Dabei differieren die Verluste abhängig von einer Variation des Winkels θb. Wie es in Fig. 14 dargestellt ist, nehmen die Verluste hinsichtlich einer beliebigen Kombination stark zu, wenn der Winkel θb 17° überschreitet. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, den Winkel θb auf nicht mehr als 17° einzustellen. Ferner werden die Längen des Hauptwellenlei­ ters 3 und des Unterwellenleiters 4 in einen solchen Zustand eingestellt, dass das Lichtempfangselement 6 und das Licht­ emissionselement 7 einander nicht stören. Daher ist es mög­ lich, die Längen des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwel­ lenleiters 4 umso mehr zu verringern, je größer der Winkel θb ist.

Sowohl der Hauptwellenleiter 3 als auch der Unterwellenlei­ ter 4 sind in einer geraden Linie ausgebildet. Dies, um die Übertragungsverluste zu verringern und um beim Herstellen z. B. durch einen Halbleiter-Herstellprozess eine leichte Herstellbarkeit des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwel­ lenleiters 4 zu ermöglichen.

Außerdem zeigt Fig. 15 ein Beispiel einer Variation, bei der die optische Achse des Hauptwellenleiters 3 um einen Winkel θc in Bezug auf die optische Achse der optischen Faser 2 ge­ neigt ist. In diesem Fall wird der Winkel θc, um die Verlus­ te des Sendelichts zu verringern, aus demselben Grund, wie er unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben wurde, auf nicht mehr als 17° eingestellt.

Wie oben beschrieben, ist die optische Achse des Hauptwel­ lenleiters 3 in Bezug auf die optische Achse der optischen Faser 2 geneigt, so dass es möglich ist, die Querschnitts­ fläche der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters größer einzu­ stellen, wodurch wirkungsvolle Kopplung an die optische Fa­ ser 2 erzielbar ist. Die Breite und die Dicke des Unterwel­ lenleiters 4 werden entsprechend dem Wirkungsgrad der Kopp­ lung an das Lichtemissionselement 7 bestimmt. Hinsichtlich des Kopplungswirkungsgrads zwischen dem vom Lichtemissions­ element 7 emittierten Licht und dem Unterwellenleiter 4 zei­ gen die Fig. 16 und 17 Berechnungsergebnisse zur Abhängig­ keit der Breite bzw. Dicke des Unterwellenleiters 4. Hierbei wird die Dicke rechtwinklig zu den optischen Achsen des Hauptwellenleiters 3 und des Unterwellenleiters 4 und recht­ winklig zur Oberfläche des Substrats 5 gemessen.

Die Berechnung wird unter Verwendung eines Strahlnachfahr­ verfahrens ausgeführt. Ferner wird die Berechnung unter der Annahme ausgeführt, dass ein Halbleiterlaser als Lichtemis­ sionselement 7 verwendet wird, die Intensitätsverteilung eine Normalverteilung ist, der Abstrahlungswinkel (halbe Bandbreite) hinsichtlich der Richtung rechtwinklig zur Ober­ fläche des Substrats 5 den Wert 30° aufweist und der Ab­ strahlungswinkel hinsichtlich der Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats 5 den Wert 10° aufweist. Hierbei beträgt der Abstand zwischen dem Lichtemissionselement 7 und dem Unterwellenleiter 4 30 µm, und die Montagegenauigkeit des Lichtemissionselements 7 beträgt sowohl in der Richtung der Breite als auch der Dicke des Unterwellenleiters ± 15 µm.

Übrigens muss im Fall der Ankopplung an eine optische Ein­ zelmodefaser die Genauigkeit nicht höher als einige µm sein; jedoch ermöglicht es, wie oben beschrieben, eine Genauigkeit im Bereich von ± 15 µm, das Lichtemissionselement 7 leicht zu montieren.

Die Berechnung erfolgt unter der Annahme, dass die Achse ma­ ximal verschoben ist. Wenn angenommen wird, dass die Tole­ ranz des Kopplungswirkungsgrads 1 dB beträgt, ist es aus den Fig. 16 und 17 ersichtlich, dass hinsichtlich des Unterwel­ lenleiters 4 die Dicke nicht weniger als 35 µm und die Brei­ te nicht weniger als 40 µm betragen darf. D. h., dass hin­ sichtlich des Unterwellenleiters 4 die Dicke auf nicht weni­ ger als 35 µm und die Breite auf nicht weniger als 40 µm eingestellt wird, so dass es möglich ist, den Variationsbe­ reich der Verluste selbst im Fall einer Verschiebung der Achse des Lichtemissionselements 7 einzuengen. Es ist wün­ schenswert, dass die Dicke des Hauptwellenleiters 3 so be­ schaffen ist, dass sie mit der des Unterwellenleiters 4 übereinstimmt, um den Herstellprozess zu vereinfachen.

Die folgende Erläuterung beschreibt die Kopplung zwischen dem Hauptwellenleiter 3 und der optischen Faser 2. Hinsicht­ lich einer optischen Faser 2 mit großem Durchmesser zum Übertragen von Mehrmodenlicht kann das Emissionslicht nicht als solches von einer Punktquelle angesehen werden; so ist es schwierig, Licht mittels einer Linse zu sammeln. Daher ist es wünschenswert, die Kopplung in einem Zustand vorzu­ nehmen, in dem die optische Faser 2 und der Hauptwellenlei­ ter 3 einander unmittelbar gegenüberstehen, d. h., wenn die beiden Endflächen einander dicht gegenüberstehen. Fig. 18 zeigt das Rechenergebnis zur Beziehung zwischen den Kopp­ lungsverlusten und dem Abstand zwischen der optischen Faser 2 und der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters.

Die Gesamtmenge an Verlusten wird durch Addieren von (a) den Kopplungsverlusten des Empfangslichts, das von der optischen Faser zum Hauptwellenleiter 3 läuft, und (b) der Kopplungs­ verluste des Sendelichts, das vom Hauptwellenleiter 3 zur optischen Faser 2 läuft, bestimmt. Die Berechnung erfolgt unter der Annahme, dass der Kerndurchmesser der optischen Faser 2 derselbe wie die Breite des Hauptwellenleiters 3 (500 µm) ist. Hierbei hat der Hauptwellenleiter 3 eine Dicke von 80 µm, und die optische Faser 2 verfügt über zwei nume­ rische Aperturen (in der Figur als NA bezeichnet), nämlich 0,3 und 0,5. Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, ist der Kopplungswirkungsgrad umso besser, je kürzer der Abstand zwischen der optischen Faser 2 und der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters ist. Der Abstand wird günstigerweise auf nicht mehr als 100 µm eingestellt. Es ist wünschenswerter, den Abstand auf nicht mehr als 50 µm einzustellen, um eine Verringerung des Kopplungswirkungsgrads zu verhindern.

Die Endfläche 11 des Hauptwellenleiters kann auch einen Schutzfilm wie ein Überzugsglas tragen, um Beschädigungen zu vermeiden, die sich aus einem Kontakt mit der optischen Fa­ ser 2 ergeben. Ferner ist es möglich, den Spalt im Kopp­ lungsabschnitt zwischen der Endfläche 11 des Hauptwellenlei­ ters und der optischen Faser 2 durch ein Mittel zum Einstel­ len des Brechungsindex zu füllen, das einen Brechungsindex nahe an den Brechungsindizes der Endfläche 11 des Hauptwel­ lenleiters und der optischen Faser 2 aufweist.

Fig. 19 zeigt ein Rechenergebnis zur Beziehung zwischen (a) dem Kopplungswirkungsgrad des Hauptwellenleiters 3 und der optischen Faser 2 und (b) der Breite des Hauptwellenleiters 3. Die Verluste werden durch Addieren (a) der Kopplungsver­ luste des Empfangslichts, das von der optischen Faser 2 zum Hauptwellenleiter 3 läuft, und (b) der Kopplungsverluste des Sendelichts, das vom Hauptwellenleiter 3 zur optischen Faser 2 läuft, bestimmt. Es ist angenommen, dass die optische Fa­ ser 2 über zwei numerische Aperturen, nämlich 0,3 und 0,5, verfügt, dass die Dicke des Hauptwellenleiters 3 80 µm be­ trägt und dass der Abstand zwischen der optischen Faser 2 und der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters 50 µm beträgt.

Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, fällt der Kopplungswir­ kungsgrad stark ab, wenn die Breite des Hauptwellenleiters 3 kleiner als das 0,8fache des Kerndurchmessers der optischen Faser 2 ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass die Breite des Hauptwellenleiters 3 auf nicht weniger als das 0,8fache des Kerndurchmessers der optischen Faser 2 einge­ stellt wird.

Da die obige Anordnung nur beispielhaft ist, ist die Kon­ struktion nicht speziell hierauf beschränkt. Z. B. können der Hauptwellenleiter 3 und der Unterwellenleiter 4 jeweils gekrümmt angeordnet sein, oder die Breite oder die Dicke können in einer sich verjüngenden Form variieren.

Wie oben beschrieben, wird mit dem optischen Sende/Empfangs- Modul 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine einfache Einstellung für Kopplung mit geringen Verlusten an eine op­ tische Multimodefaser, wie eine POF, erzielt, deren Kern­ durchmesser relativ groß ist, wobei eine einzelne optische Faser 2 bidirektionale Kommunikation erlaubt. Weiterhin sind die Übertragungsverluste beim Senden und Empfangen gering, der Einfluss von Streulicht ist verringert, das Ankoppeln der optischen Faser 2 kann über das Lichtemissionselement 7 und den Unterwellenleiter 4 leicht erfolgen, Integration mit anderen Elementen ist leicht erzielbar, und es ist eine kleinere Version zu geringen Kosten realisierbar.

Ausführungsbeispiel 2

Unter Bezugnahme auf Fig. 20 wird nachfolgend das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch sind beim zweiten Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, die dieselben Funk­ tionen wie beim ersten Ausführungsbeispiel aufweisen und dort beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen gekenn­ zeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind mehrere Unterwellen­ leiter, z. B. ein erster Unterwellenleiter 4a und ein zwei­ ter Unterwellenleiter 4b an einem Hauptwellenleiter 3 ausge­ bildet. Der erste und der zweite Unterwellenleiter 4a und 4b sind jeweils an Seiten des Hauptwellenleiters 3 angekoppelt. Von einem ersten Lichtemissionselement 7a, das mit dem ers­ ten Unterwellenleiter 4a gekoppelt ist, emittiertes Licht breitet sich durch diesen aus. Das Licht wird in den Haupt­ wellenleiter 3 eingekoppelt und tritt in die optische Faser 2 ein. Von einem zweiten Lichtemissionselement 7b, das mit dem zweiten Unterwellenleiter 4b gekoppelt ist, emittiertes Licht breitet sich durch diesen aus. Das Licht wird in den Hauptwellenleiter 3 eingekoppelt und tritt in die optische Faser 2 ein.

Das erste und das zweite Lichtemissionselement 7a und 7b sind so ausgebildet, dass sie Licht mit verschiedenen Wel­ lenlängen wie 780 nm und 650 nm emittieren. Ferner kann zwi­ schen dem Hauptwellenleiter 3 und einem Lichtempfangselement 6 z. B. ein Wellenlängen-Trennelement wie ein Interferenz­ filter vorhanden sein, damit nur Licht der Wellenlänge des Empfangslichts eintreten kann. Darüber hinaus kann die An­ zahl der Unterwellenleiter 4 größer als zwei sein.

Mit dieser Anordnung eines optischen Sende/Empfangs-Moduls 1 ist es möglich, Kommunikation im Wellenlängenmultiplex unter Verwendung mehrerer Unterwellenleiter 4 zu erzielen. Wie oben beschrieben, ermöglicht es eine bidirektionale optische Übertragungsstrecke, wie sie beim zweiten Ausführungsbei­ spiel beschrieben ist, Kommunikation im Wellenlängenmulti­ plex, und es ist möglich, Information mit hoher Dichte, d. h. eine größere Informationsmenge, über die optische Übertragungsstrecke zu senden und zu empfangen.

Ausführungsbeispiel 3

Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird nachfolgend das dritte Ausführungsbeispiel beschrieben. Jedoch sind beim dritten Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, die dieselben Funk­ tionen wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auf­ weisen und dort beschrieben sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.

Bei der Anordnung des Ausführungsbeispiels 3 ist ein Licht­ emissionselement 7 eines optischen Sende/Empfangs-Moduls 1 so ausgebildet, dass es Licht mit einer Wellenlänge λ1 emit­ tiert, die verschieden von der Wellenlänge λ2 eines Licht­ elements eines zweiten optischen Sende/Empfangs-Moduls (nicht dargestellt) ist, das am anderen Ende einer optischen Faser 2 angeordnet ist. Außerdem ist im optischen Pfad (ent­ lang der optischen Achse) zwischen einem Hauptwellenleiter 3 und einem Lichtempfangselement 6 ein Wellenlängen-Trennele­ ment 17 wie ein Interferenzfilter vorhanden. Das Wellenlän­ gen-Trennelement 17 lässt Licht mit der Wellenlänge λ2 durch, schirmt jedoch Licht mit der Wellenlänge λ1 ab.

Vom Lichtemissionselement 7 emittiertes Sendelicht breitet sich durch einen Unterwellenleiter 4 aus und tritt in die optische Faser 2 ein. Jedoch wird ein Teil des Sendelichts an der Endfläche 11 des Hauptwellenleiters oder der Endflä­ che der optischen Faser 2 reflektiert. Demgemäß ist es dann, wenn die Wellenlängen λ1 und λ2 identisch sind, nicht mög­ lich, zwischen reflektiertem Licht und solchem Licht zu un­ terscheiden, das gleichzeitig vom zweiten optischen Sende/­ Empfangs-Modul (nicht dargestellt) übertragen wird. Daher kann in diesem Fall nur Halbduplexkommunikation auf stabile Weise ausgeführt werden.

Jedoch sind bei der Anordnung des dritten Ausführungsbei­ spiels die Wellenlängen λ1 und λ2 voneinander verschieden, und das Wellenlängen-Trennelement 17 trennt Licht entspre­ chend den Wellenlängen, weswegen es möglich ist, Vollduplex­ kommunikation auf stabile Weise auszuführen.

Das zweite optische Sende/Empfangs-Modul, das mit dem ande­ ren Ende der optischen Faser 2 gekoppelt ist, ist so ausge­ bildet, dass es Sendelicht mit der Wellenlänge λ2 emittiert und Empfangslicht mit der Wellenlänge λ1 empfängt. Ferner ist es hinsichtlich des Verfahrens zum Trennen der Wellen­ längen möglich, Lichtempfangselemente 6 zu verwenden, deren Wellenlängenempfindlichkeiten voneinander verschieden sind, zusätzlich zum Verfahren unter Verwendung eines Wellenlän­ gen-Trennelements 17. Das Wellenlängen-Trennelement 17 ist zwischen dem Hauptwellenleiter 3 und dem Lichtempfangsele­ ment 6 vorhanden, so dass es möglich ist, die Wellenlängen auf sicherere Weise zu trennen.

Wie oben beschrieben, wird mit der bidirektionalen optischen Übertragungsstrecke gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel Vollduplexkommunikation mit einer einzelnen optischen Faser 2 erzielt, und es ist die Übertragungsgeschwindigkeit bei der Kommunikation verbessert.

Wie oben beschrieben, ist das erste bidirektionale optische Kommunikationsbauteil durch einen Hauptwellenleiter, der op­ tisch mit einer optischen Faser gekoppelt ist und von dieser einfallendes Licht zu einem Lichtempfangselement lenkt, und einen Unterwellenleiter gekennzeichnet, der optisch mit der Seite des Hauptwellenleiters hinsichtlich der Richtung der optischen Achse des Hauptwellenleiters gekoppelt ist und Licht lenkt, wie es von einem Lichtemissionselement über den Hauptwellenleiter in die optische Faser eintritt.

Gemäß dem ersten bidirektionalen optischen Kommunikations­ bauteil ist der Unterwellenleiter mit der Seite des Haupt­ wellenleiters so gekoppelt, dass die optische Achse des Un­ terwellenleiters eine andere Richtung als die optische Achse des Hauptwellenleiters zeigt. So kann Empfangslicht, das von der optischen Faser in den Hauptwellenleiter gelenkt wird, nicht leicht in den Unterwellenleiter eingekoppelt werden, weswegen das Empfangslicht mit hohem Wirkungsgrad in das Lichtempfangselement eingekoppelt werden kann.

Ferner wird bei diesem Bauteil das vom Lichtemissionselement gesendete Licht vom Unterwellenleiter in den Hauptwellenlei­ ter eingekoppelt, und das Licht wird vom Hauptwellenleiter mit hohem Wirkungsgrad in die optische Faser eingekoppelt. Aus diesem Grund wird mit diesem Bauteil bidirektionale op­ tische Kommunikation mit einer einzelnen optischen Faser er­ zielt.

Ferner kann bei diesem ersten Bauteil dann, wenn eine opti­ sche Faser zum Ausbreiten von Mehrmodenlicht als optische Faser verwendet wird, der Kerndurchmesser der optischen Fa­ ser größer als derjenige einer optischen Einzelmodefaser ausgebildet sein, so dass es möglich ist, die optische Kopp­ lung zwischen dem Hauptwellenleiter und der optischen Faser, die einen großen Kerndurchmesser aufweist, auf einfachere Weise als unter Verwendung einer herkömmlichen optischen Einzelmodefaser auszuführen.

Darüber hinaus ist es bei diesem ersten Bauteil möglich, selbst wenn ein herkömmliches optisches Verzweigungsbauteil weggelassen wird, bidirektionale optische Kommunikation zum Handhaben von Sende- und Empfangslicht mit verringerten Übertragungsverlusten und verringertem Streulichteinfluss zu erzielen, weswegen es möglich ist, die Empfangsempfindlich­ keit durch eine einfache und billige Konstruktion zu erhö­ hen.

Außerdem ist es bei diesem ersten Bauteil möglich, wirkungs­ voll und billig für bidirektionale optische Kommunikation mittels einer einzelnen optischen Faser zu sorgen; daher wird diese Anordnung vorzugsweise bei einer bidirektionalen optischen Kommunikationsvorrichtung (bidirektionale optische Übertragungsstrecke) für ein kleines Netz verwendet.

Wie oben beschrieben, ist beim zweiten bidirektionalen opti­ schen Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, bei der grundsätzlichen Anordnung wie beim ersten Bauteil, der Hauptwellenleiter so ausgebildet, dass die Anzahl der sich durch ihn ausbreitenden Lichtmoden größer als diejenige der sich im Unterwellenleiter ausbreitenden Lichtmoden ist.

Bei diesem zweiten Bauteil ist die Anzahl der Moden des sich im Hauptwellenleiter ausbreitenden Lichts größer als dieje­ nige der Moden des sich im Unterwellenleiter ausbreitenden Lichts eingestellt, so dass sich von einer optischen Faser empfangenes Licht nicht leicht durch den Unterwellenleiter ausbreiten kann; so kann sich Empfangslicht mit hohem Wir­ kungsgrad zum Lichtempfangselement ausbreiten. Ferner kann sich Sendelicht auch mit hohem Wirkungsgrad durch den Unter­ wellenleiter ausbreiten. Demgemäß ist es möglich, Sende- und Empfangsvorgänge mit hohem Wirkungsgrad wie im Fall eines herkömmlichen optischen Verzweigungspfads zu erzielen.

Wie oben beschrieben, ist das dritte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau gemäß dem ersten Bauteil, so ausgebildet, dass die Querschnittsfläche in Bezug auf die Richtung rechtwink­ lig zur optischen Achse des Hauptwellenleiters größer als die des Unterwellenleiters ist.

Bei diesem dritten Bauteil ist die Querschnittsfläche des Hauptwellenleiters größer als diejenige des Unterwellenlei­ ters eingestellt, so dass von einer optischen Mehrmodefaser einfallendes Licht wirkungsvoll in den Hauptwellenleiter eingekoppelt werden kann. Indessen kann in den Unterwellen­ leiter nicht leicht von der optischen Faser einfallendes Licht eingekoppelt werden, so dass es möglich ist, vom Lichtemissionselement emittiertes Licht mit hohem Wirkungs­ grad in die optische Faser einzukoppeln.

Wie oben beschrieben, bestehen beim vierten bidirektionalen optischen Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzlichen Aufbau des ersten, zweiten oder dritten Bau­ teils, die Kernabschnitte des Haupt- und des Unterwellenlei­ ters aus Kunststoff.

Bei diesem vierten Bauteil bestehen die Kernteile des Haupt- und des Unterwellenleiters aus Kunststoff, so dass es ein­ fach ist, einen dicken Film zu bearbeiten, und für wirkungs­ volle Kopplung an eine optische Faser mit großem Durchmesser gesorgt werden kann, was eine einfache Einstellung ermög­ licht.

Beim fünften bidirektionalen optischen Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung bestehen, wie bei der grundsätzlichen Anordnung des vierten Bauteils, die Kernteile aus Kunst­ stoff, wobei dieser hauptsächlich aus Polyimid besteht.

Bei diesem fünften Bauteil bestehen die Kernteile des Haupt- und des Unterwellenleiters aus einem Kunststoff, der haupt­ sächlich aus Polyimid besteht, so dass es möglich ist, einen Haupt- und einen Unterwellenleiter mit hoher Wärmebeständig­ keit und hohem optischem Transmissionsvermögen zu realisie­ ren, so dass es selbst dann, wenn ein Halbleiterlaser als Lichtemissionselement verwendet wird, möglich ist, dass der Haupt- und der Unterwellenleiter verringerte nachteilige Ef­ fekte aufgrund eines Erwärmungsvorgangs bei kleinen Verlus­ ten zeigen, wenn beim Montieren des Halbleiterlasers eine Ohmsche Elektrode hergestellt wird.

Ferner ist es möglich, eine Bearbeitung unter Verwendung einer Trockenätztechnik auszuführen, so dass die Herstellung unter Verwendung eines Halbleiter-Herstellprozesses möglich ist. Z. B. ist es möglich, eine leichte Bearbeitung an einem Halbleitersubstrat vorzunehmen, so dass hochgenaue Bearbei­ tungen zu geringen Kosten verfügbar sind.

Wie oben beschrieben, ist das sechste bidirektionale opti­ sche Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, bei der grundsätzlichen Anordnung gemäß dem ersten bis fünften Bau­ teil, so ausgebildet, dass der durch die optischen Achsen des Unter- und des Hauptwellenleiters gebildete Winkel nicht größer als 22° ist.

Da beim sechsten Bauteil der durch die optischen Achsen des Unter- und des Hauptwellenleiters gebildete Winkel nicht größer als 22° ist, ist es möglich, vom Lichtemissionsele­ ment emittiertes Licht, das sich durch den Unterwellenleiter ausgebreitet hat, mit geringen Verlusten in den Hauptwellen­ leiter einzukoppeln. Ferner ist es möglich, von der opti­ schen Faser in den Hauptwellenleiter gestrahltes Licht wir­ kungsvoll in das Lichtempfangselement einzukoppeln.

Wie oben beschrieben, ist das siebte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau gemäß dem ersten bis sechsten Bauteil, so ausge­ bildet, dass die optischen Achsen des Unterwellenleiters und des Kerns der optischen Faser einen Winkel nicht über 17° bilden.

Da bei diesem siebten Bauteil die optischen Achsen des Un­ terwellenleiters und des Kerns der optischen Faser einen Winkel nicht über 17° bilden, so dass vom Hauptwellenleiter in die optische Faser emittiertes Licht innerhalb der opti­ schen Faser mit hohem Wirkungsgrad vor der Ausbreitung to­ talreflektiert wird, entstehen nicht leicht Verluste inner­ halb der optischen Faser, und es ist möglich, Licht wir­ kungsvoll durch diese zu übertragen.

Wie oben beschrieben, ist das achte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau gemäß dem ersten bis siebten Bauteil, so ausge­ bildet, dass der durch die optischen Achsen des Hauptwellen­ leiters und des Kerns der optischen Faser gebildete Winkel nicht mehr als 17° beträgt.

Da bei diesem achten Bauteil der durch die optischen Achsen des Hauptwellenleiters und des Kerns der optischen Faser ge­ bildete Winkel auf nicht mehr als 17° eingestellt ist, kann vom Hauptwellenleiter in die optische Faser einfallendes Licht nicht leicht innerhalb der letzteren beeinträchtigt werden, so dass es wirkungsvoll übertragen werden kann, wo­ bei es möglich ist, im Kopplungsabschnitt zur optischen Fa­ ser eine große Querschnittsfläche des Hauptwellenleiters einzustellen, so dass von der optischen Faser empfangenes Licht wirkungsvoll an das Lichtempfangselement übertragen werden kann.

Wie oben beschrieben, ist das neunte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau gemäß dem ersten bis achten Bauteil, so ausge­ bildet, dass der Hauptwellenleiter mit mehreren Unterwellen­ leitern versehen ist.

Da bei diesem achten Bauteil mehrere Unterwellenleiter vor­ handen sind, sind mehrere Lichtemissionselemente mit ver­ schiedenen Wellenlängen für jeden der Unterwellenleiter ver­ wendbar, wodurch auf einfache Weise Kommunikation durch Wel­ lenlängenmultiplex ausführbar ist. Daher kann bidirektiona­ le, optische Kommunikation mit hoher Dichte ausgeführt wer­ den.

Wie oben beschrieben, ist das zehnte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau des ersten bis neunten Bauteils, so ausgebildet, dass der Haupt- und der Unterwellenleiter auf einem Substrat ausgebildet sind.

Da bei diesem zehnten Bauteil der Haupt- und der Unterwel­ lenleiter auf demselben Substrat ausgebildet sind, kann In­ tegration mit anderen Elementen leicht ausgeführt werden, um eine kleinere Version des zehnten Bauteils zu erzielen. Fer­ ner ist es möglich, den Herstellprozess zu vereinfachen.

Wie oben beschrieben, ist das elfte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzli­ chen Aufbau des zehnten Bauteils, so ausgebildet, dass ein optischer Koppler vorhanden ist, um von der optischen Faser in den Hauptwellenleiter eintretendes Licht zum auf dem Sub­ strat ausgebildeten Lichtempfangselement zu leiten.

Bei diesem elften Bauteil kann das Lichtempfangselement durch den Hauptwellenleiter abgedeckt werden, so dass Streu­ licht nicht auf einfache Weise in das Lichtempfangselement eintreten kann. Ferner ist das Lichtempfangselement auf dem Substrat ausgebildet, und der Hauptwellenleiter ist darauf ausgebildet, so dass ein Halbleiter-Herstellprozess verwen­ det werden kann. Daher ist es möglich, die Positionen des Lichtempfangselements und des Hauptwellenleiters mit hoher Genauigkeit einzustellen.

Darüber hinaus ermöglicht das elfte Bauteil einen Halblei­ ter-Herstellprozess, so dass es möglich ist, eine kleinere Version des elften Bauteils zu erzielen. Ferner kann das elfte Bauteil eine Kopplung zwischen dem Haupt- und dem Un­ terwellenleiter unter Verwendung des Optokopplers ausführen, und es kann Licht, das sich im Hauptwellenleiter ausbreitet, mit hohem Wirkungsgrad in das Lichtempfangselement einkop­ peln.

Demgemäß ist beim elften Bauteil der Optokoppler, der Emp­ fangslicht vom Hauptwellenleiter zum Lichtempfangselement leitet, auf dem Hauptwellenleiter vorhanden, der das auf dem Substrat hergestellte Lichtempfangselement bedeckt, so dass es möglich ist, eine kleinere Version zu erzielen und die Empfangsempfindlichkeit zu verbessern, wobei auch niedrige Kosten realisierbar sind.

Wie oben beschrieben, ist das zwölfte bidirektionale opti­ sche Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grund­ sätzlichen Aufbau des zehnten oder elften Bauteils, so aus­ gebildet, dass die Breite des Unterwellenleiters auf nicht weniger als 40 µm zumindest in demjenigen Abschnitt ausge­ bildet ist, in dem er an das Lichtempfangselement angekop­ pelt ist.

Bei diesem zwölften Bauteil ist es möglich, durch eine ein­ fache Einstellung eine Kopplung zwischen dem Unterwellenlei­ ter und einem Halbleiterlaser auszuführen, da die Breite des Unterwellenleiters im Abschnitt, in dem er mit dem Licht­ emissionselement gekoppelt ist, auf nicht weniger als 40 µm eingestellt ist.

Wie oben beschrieben, ist das dreizehnte bidirektionale op­ tische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzlichen Aufbau des zehnten bis zwölften Bauteils, so ausgebildet, dass die Breite des Unterwellenleiters zumin­ dest im Abschnitt, in dem er an das Lichtemissionselement angekoppelt ist, auf nicht weniger als 35 µm eingestellt.

Bei diesem dreizehnten Bauteil, bei dem die Breite des Un­ terwellenleiters im Abschnitt, in dem er an das Lichtemis­ sionselement angekoppelt ist, nicht weniger als 35 µm be­ trägt, ist es möglich, wenn z. B. ein Halbleiterlaser als Lichtemissionselement verwendet wird, eine Kopplung zwi­ schen dem Unterwellenleiter und dem Halbleiterlaser durch einen einfachen Einstellvorgang zu erzielen.

Wie oben beschrieben, ist das vierzehnte bidirektionale op­ tische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzlichen Aufbau des zehnten bis dreizehnten Ausfüh­ rungsbeispiels, so ausgebildet, dass die Dicke des Hauptwel­ lenleiters dieselbe wie die des Unterwellenleiters ist.

Bei diesem vierzehnten Bauteil, bei dem die Dicke des Haupt­ wellenleiters dieselbe wie die des Unterwellenleiters ist, können diese Wellenleiter gemäß einem Halbleiter-Herstell­ prozess gleichzeitig hergestellt werden, so dass eine einfa­ che Realisierung derselben möglich ist.

Wie oben beschrieben, ist das fünfzehnte bidirektionale op­ tische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung, beim grundsätzlichen Aufbau des zehnten bis vierzehnten Bauteils, so ausgebildet, dass die Breite des Hauptwellenleiters auf nicht weniger als das 0,8fache der Größe des Kerndurchmes­ sers der optischen Faser zumindest im Abschnitt, in dem der Hauptwellenleiter an die optische Faser gekoppelt ist, be­ trägt.

Bei diesem fünfzehnten Bauteil, bei dem die Breite des Hauptwellenleiters auf nicht weniger als das 0,8fache des Kerndurchmessers der optischen Faser zumindest im Abschnitt, in dem der Hauptwellenleiter an die optische Faser gekoppelt ist, eingestellt ist, ist es möglich, von der optischen Fa­ ser einfallendes Licht mit hohem Wirkungsgrad in den Haupt­ wellenleiter einzukoppeln und vom Hauptwellenleiter einfal­ lendes Licht mit hohem Wirkungsgrad in die optische Faser einzukoppeln.

Wie oben beschrieben, ist das sechzehnte bidirektionale op­ tische Bauteil gemäß der Erfindung, bei der grundsätzlichen Anordnung des zehnten bis fünfzehnten Bauteils, so ausgebil­ det, dass das mit einem Ende der optischen Faser gekoppelte Lichtemissionselement eine Emissionswellenlänge aufweist, die verschieden von der des mit dem anderen Ende der opti­ schen Faser gekoppelten Lichtemissionselements ist.

Da bei diesem sechzehnten Bauteil das mit einem Ende der op­ tischen Faser gekoppelte Lichtemissionselement eine andere Emissionswellenlänge als das mit dem anderen Ende der opti­ schen Faser gekoppelte Lichtemissionselement aufweist, ist bidirektionale Kommunikation im Vollduplexbetrieb durch eine einzelne optische Faser erzielbar.

Das siebzehnte bidirektionale optische Kommunikationsbauteil gemäß der Erfindung ist, beim grundsätzlichen Aufbau des sechzehnten Bauteils, so ausgebildet, dass zwischen dem Hauptwellenleiter und dem Lichtempfangselement ein Wellen­ längen-Trennelement vorhanden ist.

Da bei diesem siebzehnten Bauteil das Wellenlängen-Trennele­ ment Wellenlängen abtrennt, um in das Lichtemissionselement eintretendes Licht zu kontrollieren, wird der Eintritt von L 03932 00070 552 001000280000000200012000285910382100040 0002019913631 00004 03813icht mit einer nicht erforderlichen Wellenlänge kontrol­ liert. So ist es möglich, Vollduplexkommunikation auf siche­ rere Weise auszuführen.

Wie oben beschrieben, ist eine erste bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung, die bidirektionale optische Kom­ munikation mittels mehrerer bidirektionaler optischer Kommu­ nikationsbauteile ausführt, die optisch mit jedem Ende einer optischen Faser zum Ausbreiten von Licht mit mehreren Moden gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ei­ nes von mehreren bidirektionalen optischen Kommunikations­ bauteilen eines der vorstehend angegebenen Bauteile 1 bis 17 ist.

Mit dieser ersten Vorrichtung ist es möglich, die Empfangs­ empfindlichkeit bei einfachem Aufbau selbst dann zu erhöhen, wenn ein herkömmliches optisches Verzweigungsbauteil wegge­ lassen wird, wobei bidirektionale optische Kommunikation zum Handhaben von Sende- und Empfangslicht mit verringerten Übertragungsverlusten und verringertem Streulichteinfluss erzielt werden kann.

Wie oben beschrieben, ist die zweite bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung, beim grundsätzlichen Aufbau der ersten Vorrichtung, so ausgebildet, dass als optische Faser eine optische Kunststoffaser verwendet ist, deren Kern aus Kunststoff besteht.

Bei dieser zweiten Vorrichtung wird eine POF als optische Faser verwendet, so dass die Biegeverluste klein sind, Be­ ständigkeit gegen Zerbrechen besteht und Fasern mit einem großen Durchmesser von ungefähr 1 mm leicht herstellbar sind. Wegen der POF ist die Einstellung der Kopplung zwi­ schen der optischen Faser und dem Hauptwellenleiter auf ein­ fache Weise möglich, und der Preis der Vorrichtung ist ge­ senkt.

Wie oben beschrieben, ist die dritte bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung, bei der grundsätzlichen Anordnung der zweiten Vorrichtung, so ausgebildet, dass der Kunst­ stoffkern hauptsächlich aus Polymethylmethacrylat besteht und das Lichtemissionselement Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm emittiert.

Bei dieser dritten Vorrichtung ist als Kern für die POF hauptsächlich Polymethylmethacrylat verwendet, und als Lichtemissionselement ist ein Halbleiterlaser oder eine LED mit einer Wellenlänge von ungefähr 650 nm verwendet, so dass es möglich ist, eine billige Vorrichtung mit hoher Zuverläs­ sigkeit bei geringen Verlusten zu realisieren.

Wie oben beschrieben, ist die vierte bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung, bei der grundsätzlichen Anordnung der zweiten Vorrichtung, so ausgebildet, dass der Kunst­ stoffkern hauptsächlich aus Polycarbonat besteht und das Lichtemissionselement Licht mit einer Wellenlänge von unge­ fähr 780 nm emittiert.

Bei dieser vierten Vorrichtung ist als Kern für die POF hauptsächlich Polycarbonat verwendet, und als Lichtemis­ sionselement ist ein Halbleiterlaser oder eine LED mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm verwendet, so dass es mög­ lich ist, eine billige Vorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit bei geringen Verlusten zu realisieren.

Wie oben beschrieben, ist die fünfte bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung, bei der grundsätzlichen Anordnung der ersten Vorrichtung, so ausgebildet, dass eine Faser mit einem Hartpolymermantel, bei der der Mantel aus Kunststoff und der Kern aus Quarz besteht, als optische Faser verwend­ bar ist.

Bei dieser fünften Vorrichtung ist eine optische Quarzfaser mit einem harten Mantel, bei der der Mantel aus einem Hart­ polymer besteht und der Kern aus Quarz besteht, als als Übertragungsmedium dienende optische Faser verwendet, so dass es ein weites Übertragungsband ermöglicht, mit hoher Geschwindigkeit über lange Strecken Kommunikationsvorgänge auszuführen.

Claims (27)

1. Bidirektionales optisches Kommunikationsbauteil (1) zum Ausführen bidirektionaler Kommunikation mittels einer opti­ schen Faser (2), gekennzeichnet durch:

• - einen Hauptwellenleiter (3), der optisch mit der optischen Faser (2) gekoppelt ist und von der optischen Faser einfal­ lendes Licht auf ein Lichtempfangselement (6) lenkt; und
• - einen Unterwellenleiter (4), der optisch mit einer Seite des Hauptwellenleiters, hinsichtlich der Richtung der opti­ schen Achse, desselben gekoppelt ist und von einem Licht­ emissionselement (7) emittiertes Licht zur optischen Faser lenkt.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich durch den Hauptwellenleiter (3) ausbreitende Licht eine Anzahl von Moden aufweist, die größer als die im sich durch den Unterwellenleiter (4) ausbreitenden Licht ist.

3. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwellenleiter (3) eine Quer­ schnittsfläche rechtwinklig zu seiner optischen Achse auf­ weist, die größer als die des Unterwellenleiters (4) ist.

4. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Hauptwellenleiter (3) als auch der Unterwellenleiter (4) einen aus Kunststoff beste­ henden Kernabschnitt aufweisen.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernabschnitt aus einem hauptsächlich aus Polyimid be­ stehenden Kunststoff besteht.

6. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die optischen Achsen des Hauptwellenleiters (3) und des Unterwellenleiters (4) gebil­ dete Winkel auf nicht mehr als 22° eingestellt ist.

7. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die optischen Achsen des Un­ terwellenleiters (4) und der optischen Faser (2) gebildete Winkel auf nicht mehr als 17° eingestellt ist.

8. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die optischen Achsen des Hauptwellenleiters (3) und der optischen Faser (2) gebildete Winkel auf nicht mehr als 17° eingestellt ist.

9. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwellenleiter (3) in einem Zu­ stand ausgebildet ist, in dem eine Kernschicht runde Quer­ schnittsform aufweist.

10. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwellenleiter (3) und der Un­ terwellenleiter (4) auf einem Substrat (5) integriert sind.

11. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtempfangselement (6) in das Substrat (5) eingebettet ist, wobei der Hauptwellenleiter (3) auf der Lichtempfangs­ fläche des Substrats ausgebildet ist, und wobei ferner ein Optokoppler (8) vorhanden ist, um für Kopplung zwischen dem Lichtempfangselement und dem Hauptwellenleiter zu sorgen.

12. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwellenleiter (4) zumindest im Abschnitt, in dem er mit dem Lichtemissionselement (7) ge­ koppelt ist, eine Dicke von nicht weniger als 35 µm auf­ weist.

13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwellenleiter (3) dieselbe Dicke wie der Unterwel­ lenleiter (4) aufweist.

14. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwellenleiter (4) zumindest im Abschnitt, in dem er mit dem Lichtemissionselement (7) ge­ koppelt ist, eine Dicke von nicht weniger als 40 µm auf­ weist.

15. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen einer Endfläche (11) des Hauptwellenleiters (3) und der optischen Faser (2) nicht mehr als 100 µm beträgt.

16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand nicht mehr als 50 µm beträgt.

17. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwellenleiter (3) eine Breite nicht unter dem 0,8fachen des Kerndurchmessers der opti­ schen Faser (2), zumindest im Abschnitt, in dem der Haupt­ wellenleiter an die optische Faser angekoppelt ist, auf­ weist.

18. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Licht mit einer Wellenlänge emit­ tiert, die sich von der eines bidirektionalen optischen Kom­ munikationsbauteils unterscheidet, das am anderen Ende der optischen Faser (2) montiert ist.

19. Bauteil nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Wel­ lenlängen-Trennelement (17), das von der optischen Faser (2) einfallendes Licht durchlässt und vom Lichtemissionselement (7) emittiertes Licht kontrolliert, wobei es zwischen dem Hauptwellenleiter (3) und dem Lichtempfangselement (6) vor­ handen ist.

20. Bidirektionales optisches Kommunikationsbauteil (1) zum Ausführen bidirektionaler Kommunikation mittels einer opti­ schen Faser (2), gekennzeichnet durch:

• - einen Hauptwellenleiter (3), der optisch mit der optischen Faser (2) gekoppelt ist und von dieser einfallendes Licht auf ein Lichtempfangselement (6) lenkt;
• - einen ersten Unterwellenleiter (4a), der optisch an eine Seite des Hauptwellenleiters hinsichtlich der Richtung der optischen Achse desselben gekoppelt ist und von einem ersten Lichtemissionselement (7a) emittiertes Licht zur optischen Faser (2) lenkt; und
• - einen zweiten Unterwellenleiter (4b), der optisch an eine Seite des Hauptwellenleiters hinsichtlich der Richtung der optischen Achse desselben gekoppelt ist und von einem zwei­ ten Lichtemissionselement (7b) emittiertes Licht zur opti­ schen Faser (2) lenkt;
• - wobei das erste und das zweite Lichtemissionselement Licht mit verschiedenen Wellenlängen emittieren.

21. Bauteil nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch ein Wel­ lenlängen-Trennelement (17), das Licht mit einer anderen Wellenlänge als der durch das Lichtempfangselement (6) emp­ fangenen Wellenlänge kontrolliert, und das zwischen dem Hauptwellenleiter (3) und dem Lichtempfangselement vorhanden ist.

22. Bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtung (16) zum Ausführen bidirektionaler Kommunikation mittels einer optischen Faser (2), gekennzeichnet durch:

• - eine optische Faser (2) und
• - mehrere bidirektionale optische Kommunikationsvorrichtun­ gen (1), die jeweils aus einem Hauptwellenleiter (3), der optisch mit der optischen Faser gekoppelt ist und von dieser einfallendes Licht auf ein Lichtempfangselement (6) lenkt, und einem Unterwellenleiter (4) besteht, der optisch an eine Seite des Hauptwellenleiters hinsichtlich der Richtung der optischen Achse desselben gekoppelt ist und von einem Licht­ emissionselement (7) emittiertes Licht zur optischen Faser lenkt;
• - wobei die bidirektionalen optischen Kommunikationsbauteile an den jeweiligen Enden der optischen Faser angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (2) eine optische Mehrmodenfaser mit größerem Kerndurchmesser als dem einer optischen Quarzfaser ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (2) eine optische Kunststoffaser mit einem Kern aus Kunststoff mit hervorragenden optischen Transmissionseigenschaften und einem Mantel aus Kunststoff, dessen Brechungsindex kleiner als der des Kerns ist, auf­ weist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, da­ durch gekennzeichnet, dass die optische Faser (2) einen Kern aus einem hauptsächlich aus Polymethylmethacrylat bestehen­ den Kunststoff aufweist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, da­ durch gekennzeichnet, dass die optische Faser (2) einen Kern aus einem hauptsächlich aus Polycarbonat bestehenden Kunst­ stoff aufweist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (2) einen Kern aus Quarzglas und einen Mantel aus einem Hartpolymer aufweist.