JP2000180671A - 光送受信モジュールの構造及びその製法 - Google Patents

光送受信モジュールの構造及びその製法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光送受信モジュールの構造及びその製法に関
し、小型かつ構造簡単で高信頼性の光送受信モジュール
を低コストで提供することを課題とする。 【解決手段】 光ファイバにより双方向に伝送される光
を送受信する光送受信モジュールの構造において、光フ
ァイバ42を内蔵するフェルール41の先端面光軸上に
第1の波長λ1 の光を光軸方向に通過させ、かつ第2の
波長λ2 の光を光軸と垂直方向に反射させるプリズム形
の波長合分波カプラ43を固定すると共に、前記光軸方
向及び光軸と垂直方向に夫々光送/受信素子22/31
を配置し、これらの部材を単一のケース部材11で固定
支持する構造を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光送受信モジュール
の構造及びその製法に関し、更に詳しくは光ファイバに
より双方向に伝送される光を送受信する光送受信モジュ
ールの構造及びその製法に関する。
【0002】高速ディジタル伝送サービスの提供後、I
SDN,CATV等の伝送サービスが急増しており、西
暦2000年頃にはマルチメディアの需要が爆発的に増
大することが予想されている。これに伴い、アクセス網
(幹線網)の光化が進められているが、将来は、電柱や
小規模集合住宅の屋内等に設置した光加入者線終端装置
(ONU)まで1本の光ファイバで双方向伝送すること
により高速・広帯域サービスの対応が可能となる。この
ため、光加入者線終端装置(光送受信モジュール)の小
型化・低コスト化が要望されている。
【0003】
【従来の技術】図7は従来技術を説明する図で、従来の
光加入者線終端装置(光送受信モジュール)の構成を示
している。図において、70は基板等に光部品及び電子
回路を実装した光加入者線終端装置、71は光送信用の
レーザダイオードLD及び光受信用のフォトダイオード
PD等を内蔵している光モジュール、72は内部接続用
の光ファイバ間を着脱自在に接続するための光アダプ
タ、73はファイバ融着型の波長合分波(WDM)フィ
ルタ、74,75は光コネクタ,76は光伝送路に接続
する光ケーブル、77〜79は内部接続用の光ファイバ
である。
【0004】係る構成により、LDからの送信光λ
1 (=1.3μm)は光アダプタ72,光ファイバ78
を介してWDMフィルタ73に入力すると共に、光ファ
イバ77の光路に合波され、光コネクタ75を介して光
ケーブル76に送信される。一方、光ケーブル76から
の受信光λ2 (=1.55μm)は光ファイバ77を介
してWDMフィルタ73に入力すると共に、光ファイバ
79の光路に分波され、光アダプタ72を介してPDに
入力する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ファイバ
融着型の波長合分波(WDM)フィルタ73を使用する
方式であると、WDMフィルタ73そのもののサイズが
大きいばかりか、一般にファイバ融着型のWDMフィル
タ73は高価である。またファイバ融着型WDMフィル
タ73と光モジュール71とを光結合させるには、周辺
に光アダプタ72や光コネクタ74等が必要となり、こ
のためにトータルの部品点数が増加する。また接続用光
ファイバ77〜79等におけるロスを少なくするために
は、光ファイバ77〜79等の実装曲率半径を所定以上
に確保する必要があり、このためにトータルの実装スペ
ースが大きくなるばかりか、光ファイバ77〜79等の
実装(フォーミング)作業にも時間が掛かる。
【0006】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成さ
れたもので、その目的とする所は、小型かつ構造簡単で
高信頼性の光送受信モジュールを低コストで提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図1
の構成により解決される。即ち、本発明(1)の光送受
信モジュールの構造は、光ファイバにより双方向に伝送
される光を送受信する光送受信モジュールの構造におい
て、光ファイバ42を内蔵するフェルール41の先端面
光軸上に第1の波長λ1 の光を光軸方向に通過させ、か
つ第2の波長λ 2 の光を光軸と垂直方向に反射させるプ
リズム形の波長合分波カプラ43を固定すると共に、前
記光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光送/受信素子2
2/31を配置し、これらの部材を単一のケース部材1
1で固定支持したものである。
【0008】なお、図1は光送信素子としてLD22、
光受信素子としてPD31を備える場合を示している
が、本発明(1)は光送信素子としてLD31、光受信
素子としてPD22を備える様に構成しても良いことは
明らかである。但し、ここでは図1の場合を説明する。
【0009】LD22からの送信光λ1 (例えば1.3
nm)は波長合分波カプラ43をそのまま光軸方向に通
過(直進)して光ファイバ42に送信される。一方、光
ファイバ42からの受信光λ2 (例えば1.55nm)
は波長合分波カプラ43で光軸と垂直方向に反射され、
PD31に受信される。
【0010】本発明(1)においては、フェルール41
の先端面光軸上にプリズム形の波長合分波カプラ43を
固定すると共に、光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光
送/受信素子22/31を配置し、これらの部材を単一
のケース部材11で固定支持する極めて簡単な構成によ
り、少ない部品点数で精密な光結合が得られ、小型かつ
堅牢で高信頼性の光送受信モジュールを低コストで提供
できる。
【0011】好ましくは、本発明(2)においては、上
記本発明(1)において、波長合分波カプラ43と光送
/受信素子22/31との間の各光軸上に夫々単一のレ
ンズ13,33を配置したものである。
【0012】ところで、上記本発明(1)によれば、フ
ェルール41(即ち、光ファイバ42)の先端面光軸上
にプリズム形の波長合分波カプラ43を固定する構造に
より、各部材を所要にアセンブリした時点では、光ファ
イバ42の端面とLD22及びPD31との間の各光路
長を常に一定にできる。従って、本発明(2)によれ
ば、LD22からの射出ビームを単一のレンズ13によ
り効率良く光ファイバ42に集光でき、また光ファイバ
42からの射出ビームを単一のレンズ33により効率良
くPD31に集光できる。かくして、従来必要であった
様な、点光源の光を平行光線に変換するためのコリメー
タレンズを省略できる。
【0013】また好ましくは、本発明(3)において
は、上記本発明(1)において、フェルール先端部近傍
の外周面上に前記光軸と垂直方向に対して直角となる様
な切り欠き面45を設けたものである。従って、本モジ
ュールの製造時(調整時等)においては、この切り欠き
面45を利用することにより、光ファイバ42に実際に
光を通さなくても、外部の試験装置によりPD31の方
向(即ち、光軸と垂直方向)から切り欠き面45に入射
させたビーム光をPD31の方向に反射させることが可
能となり、これによりフェルール41(即ち、波長合分
波カプラ43)のZ軸の回りの回転の調整を精密に行え
る。
【0014】また好ましくは、本発明(4)において
は、上記本発明(1)において、光送受信モジュールの
光接続部をレセプタクル形に構成したものである。従っ
て、外部のファイバケーブル等との光接続が容易かつ高
信頼性で行える。
【0015】また本発明(5)の光送受信モジュールの
製法は、上記本発明(3)に記載の切り欠き面45に対
して、光ファイバ42の光軸に垂直な方向からレーザビ
ームを照射し、かつその反射ビームを前記光軸に垂直な
方向に設けたピンホール等を介して検出すると共に、反
射ビームの検出有無に従ってフェルール42のZ軸の回
りの回転有無を精密に調整するものである。従って、こ
の種の光送受信モジュールの製造・調整が容易となり、
コストダウンが図れる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全
図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。
【0017】図2は実施の形態による光送受信モジュー
ルを説明する図で、図2(a)はその側断面図、図2
(b)は背面図、図2(c)は正面図、そして図2
(d)は図2(a)のA−A平断面図を示している。な
お、図に一例の寸法(単位mm)を示す。
【0018】この光送受信モジュール10は、基本的に
は、光送信部をなすLDアセンブリ20と、光受信部を
なすPDパッケージ30と、内外部における光結合部を
なすフェルールアセンブリ40とを単一のケース部材1
1で固定支持した構造を備える。ここで、本体(ケー
ス)11は、ステンレス等からなり、その光送信端部の
開口部に設けたマウント12により送信ビーム集光用の
レンズ13を固定支持している。
【0019】LDアセンブリ20は、ステンレス等から
なる円筒状のホルダ25にLDパッケージ21を嵌入,
溶接した構造からなる。このLDパッケージ21は、金
属製の容器内に光送信用のLD素子22と、背面のLD
光出力制御のためのモニタ用PD24とを収容した構造
を備え、内部に窒素ガス等を封入すると共に、その光軸
上の表面にはサファイヤ等からなる窓23が設けられて
いる。またLDパッケージ21の背面には電気信号用及
び電源用(アースを含む)の端子a〜dが設けられてい
る。
【0020】PDパッケージ30は、金属製の容器に光
受信用のPD素子31と、該PDの検出信号出力を前置
増幅するためのプリアンプ32とを収容した構造を備
え、その光軸上の表面には受信光をPD31に集光する
ためのレンズ33が設けられている。またPDパッケー
ジ30の背面には電気信号用及び電源用(アースを含
む)の端子e〜iが設けられている。
【0021】フェルールアセンブリ40は、セラミック
ス等からなるフェルール41と、該フェルール41内に
埋設され、かつその両端面がフェルール41の両端面と
面一となる様に設けられた光ファイバ42と、フェルー
ル41の先端面光軸上に直接固定されたプリズム形の波
長合分波カプラ(以下、WDMカプラとも称す)43
と、フェルール41を保持するためのステンレス等から
なる円筒状のホルダ46と、同じくステンレス等からな
るスリーブ47とを備える。ここでは、フェルール41
にホルダ46を圧入し、WDMカプラ43を固定してい
る。更に、WDMカプラ43は特定の波長の光を合分波
するための波長合分波膜(以下、斜面とも称す)44を
備えており、またフェルール41の先端部近傍の外周面
上には表面を鏡面仕上げされた切り欠き面45を備え
る。
【0022】この様な各アセンブリを結合して完成され
た光送受信モジュール10においては、LD22からの
射出光λ1 (=1.3μm)はレンズ13で集光され、
WDMカプラ43内をそのまま透過(直進)して光ファ
イバ42のコア部に入射する。一方、光ファイバ42か
らの射出光λ2 (=1.55μm)は斜面44で光軸に
垂直な方向に反射されると共に、レンズ33で集光さ
れ、PD31に入射(結像)する。
【0023】図3は実施の形態におけるWDMカプラを
説明する図で、図3(A)はその外観斜視図、図3
(B)は側面図を示している。図3(A)において、フ
ェルール41の先端部端面光軸上には例えば1辺が1m
mの立方形状からなるプリズム形のWDMカプラ43が
固定されており、その対角面(即ち、光ファイバ42の
光軸に対し45°傾斜した面)上には特定の波長の光を
合分波可能な波長合分波膜(SWPF膜)44が設けら
れている。またフェルール41の先端部近傍の外周面上
には光ファイバ42の光軸と垂直方向に対して直角とな
る様な切り欠き面45が設けられている。即ち、この切
り欠き面45と、WDMカプラ43の上下面とは平行に
なっている。
【0024】図3(B)において、このWDMカプラ4
3は、光を入出力するためのポート1〜3を備えてお
り、ポート2から入射した波長λ1 (=1.3μm)の
光はそのまま直進してポート1に出力され、一方、ポー
ト1から入射した波長λ2 (=1.55μm)の光は波
長合分波膜44で光軸と垂直な方向に反射され、ポート
3に出力される。なお、このWDMカプラ43として
は、他にも様々なタイプ(光導波方式等)のものを使用
できる。
【0025】図4,図5は実施の形態による光送受信モ
ジュールの組立説明図(1),(2)で、図4(A)は
LDアセンブリ20の取り付けの態様を示している。な
お、図示しないが、本体11及び後述の各アセンブリ等
は図のXYZ軸上を精密に移動可能な把持装置等によっ
て相互に精密に位置決め可能となっている。
【0026】図4(A)において、本体11にLDアセ
ンブリ20(即ち、ホルダ25)を装着(位置決め)す
る。CCDカメラ103(及びモニタ104)でレンズ
13の対向側よりLD素子22の位置とレンズ13の中
心位置とを画像により認識(目視又は自動認識)し、L
D素子22に対してレンズ13への出射角を0°(光軸
方向)に合わせるため、XY軸方向の調整を行う。該調
整後、LDアセンブリ20(即ち、ホルダ25)を本体
11に溶接(レーザ溶接等)する。
【0027】図4(B)はフェルール回転角の調整の態
様を示している。フェルールアセンブリ40のZ軸の回
りの回転角の調整はフェルール41の先端部に設けた切
り欠き面45を利用することで容易かつ精密に行える。
この例では、本体11にフェルールアセンブリ40を装
着(位置決め)すると共に、光ファイバ42の光軸と垂
直な方向に光スポットビームのHe −Ne レーザ装置1
01を配置し、そのビーム射出端からのHe −Ne レー
ザを切り欠き面45に照射すると共に、その反射ビーム
が前記ビーム射出端に設けたピンホールに戻ってくるよ
うにフェルール41のZ軸の回りの回転調整を行う。
【0028】挿入図(a),(b)にフェルール41を
正面から見た場合の回転調整の態様を示す。図(a)に
おいて、もしフェルール41がZ軸の回りに回転してい
ると、He −Ne レーザ装置101からの射出ビームは
ピンホールには戻らず、この場合は回転角の微調整が必
要となる。図(b)において、この例ではフェルールア
センブリ40を紙面に向かって右側に徐々に回転させる
ことにより、やがて反射ビームはピンホールに戻り、こ
うして回転角の調整を終了する。
【0029】図5(A)はフェルール41のXYZ軸方
向の位置決めの態様を示している。上記回転調整が終了
したフェルールアセンブリ40における、そのフェルー
ル後端部の光ファイバ42に適当なファイバケーブルを
介してパワーメータ100を接続する。この状態でLD
素子22を発光させ、その出力光λ1 (1.3μm)の
受信レベルをパワーメータ100でモニタし、光受信パ
ワーが相対的に最大となる様にフェルールアセンブリ4
0のXYZ軸方向の調整を行う。該調整後、ホルダ46
とスリーブ47とを溶接(レーザ溶接等)する。再度、
光受信パワーが相対的に最大となる様にフェルールアセ
ンブリ40のXY軸方向の調整を行う。該調整後、本体
11とスリーブ47とを溶接(レーザ溶接等)する。
【0030】図5(B)はPDパッケージ30の取り付
けの態様を示している。本体11にPDパッケージ30
を装着(位置決め)する。一方、光ファイバ42にはL
D光源102から波長λ2 (=1.55μm)の光を入
射すると共に、WDMカプラ43(44)で反射された
光をPD素子31で受光させ、その受光出力をモニタ
し、PD31の受光出力が最大となる様にYZ軸方向の
調整を行う。該調整後、PDパッケージ30を本体11
に溶接(レーザ溶接等)する。こうして本実施の形態に
よる光送受信モジュール10が完成する。
【0031】図6は他の実施の形態による光送受信モジ
ュールを説明する図で、上記実施の形態による光送受信
モジュールの外部との光接続部をレセプタクル形に構成
した場合を示している。ここでは、フェルールアセンブ
リ40の周囲にフレーム48を設け、該フレーム48の
フランジ部に図示のようなフック部材50を嵌め込む。
そして、このフック部材50にレセプタクル形の光コネ
クタ60を嵌め込むことで、フック部材50の内部で
は、光送受信モジュール10のフェルール41と光コネ
クタ60のフェルール61とが当接し、夫々の光ファイ
バ間の光結合が得られる。なお、レセプタクル構造は他
にも様々に構成できる。
【0032】また、上記本発明に好適なる複数の実施の
形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部
の構成、及びこれらの組合せの様々な変更が行えること
は言うまでも無い。
【0033】
【発明の効果】以上のべた如く本発明によれば、光ファ
イバを内蔵するフェルールの先端面光軸上にプリズム形
の波長合分波(WDM)カプラを固定すると共に、光軸
方向及び光軸と垂直方向に夫々光送/受信素子を配置
し、これらの部材を単一のケース部材で固定支持した簡
単な構成により、小型かつ高信頼性の光送受信モジュー
ルを低コストで大量に提供でき、よって光加入者線終端
装置等の普及に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明する図である。
【図2】実施の形態による光送受信モジュールを説明す
る図である。
【図3】実施の形態におけるWDMカプラを説明する図
である。
【図4】実施の形態による光送受信モジュールの組立説
明図(1)である。
【図5】実施の形態による光送受信モジュールの組立説
明図(2)である。
【図6】他の実施の形態による光送受信モジュールを説
明する図である。
【図7】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
10 光送受信モジュール 11 本体(ケース) 12 マウント 13 レンズ 20 LDアセンブリ 21 LDパッケージ 22 LD素子 23 窓 24 モニタ用PD 25 ホルダ 30 PDパッケ−ジ 31 PD素子 32 プリアンプ 33 レンズ 40 フェルールアセンブリ 41 フェルール 42 光ファイバ 43 波長合分波カプラ 44 波長合分波膜 45 切り欠き面 46 ホルダ 47 スリーブ 48 フレーム 50 フック部材 60 光コネクタ 61 フェルール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 定之 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA03 BA12 CA37 DA04 DA11 DA18 DA35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバにより双方向に伝送される光
    を送受信する光送受信モジュールの構造において、光フ
    ァイバを内蔵するフェルールの先端面光軸上に第1の波
    長の光を光軸方向に通過させ、かつ第2の波長の光を光
    軸と垂直方向に反射させるプリズム形の波長合分波カプ
    ラを固定すると共に、前記光軸方向及び光軸と垂直方向
    に夫々光送/受信素子を配置し、これらの部材を単一の
    ケース部材で固定支持した構造を備えることを特徴とす
    る光送受信モジュールの構造。
  2. 【請求項2】 波長合分波カプラと光送/受信素子との
    間の各光軸上に夫々単一のレンズを配置したことを特徴
    とする請求項1に記載の光送受信モジュールの構造。
  3. 【請求項3】 フェルール先端部近傍の外周面上に前記
    光軸と垂直方向に対して直角となる様な切り欠き面を設
    けたことを特徴とする請求項1に記載の光送受信モジュ
    ールの構造。
  4. 【請求項4】 光送受信モジュールの光接続部をレセプ
    タクル形に構成したことを特徴とする請求項1に記載の
    光送受信モジュールの構造。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の切り欠き面に対して、
    光ファイバの光軸に垂直な方向からレーザビームを照射
    し、かつその反射ビームを前記光軸に垂直な方向に設け
    たピンホールを介して検出すると共に、反射ビームの検
    出有無に従ってフェルールの回転角を調整することを特
    徴とする光送受信モジュールの製法。
JP35323798A 1998-12-11 1998-12-11 光送受信モジュールの構造及びその製法 Expired - Fee Related JP3698393B2 (ja)

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