JP2001116961A - 光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信システム - Google Patents
光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信システムInfo
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Abstract
素子からの送信信号光が光ファイバ端面等にて反射し、
自身の受光素子に入射していたので、クロストークが大
きく、全二重通信方式を採ることができなかった。 【解決手段】 送信信号光を発光する発光素子13と、
受信信号光を受光する受光素子16とを備え、前記信号
光の送受信を1芯の光ファイバを共有して行う光送受信
モジュールにおいて、前記光ファイバの装着時に当該光
ファイバ端面に当接し、光路を前記送信信号光の光路と
受信信号光の光路とに分割する遮光性の仕切り板19を
設けたことを特徴とする。
Description
を共有して送受信を行う光送受信モジュール及びそれを
用いた1芯双方向光送受信システムに関するものであ
る。特に、IEEE1394やUSB2などの高速伝送
が可能なデジタル通信システムに関するものである。
しては、同出願人が先に提案した特願平11−5872
号(平成11年1月12日出願)に記載の光送受信シス
テムがある。
デジタルオーディオ用光ファイバケーブルが使用可能
で、かつ1芯の光ファイバを備えた1本の光ケーブルで
双方向通信を可能とするものである。
ともに説明する。
あり、(a)は横断面図であり、(b)は縦断面図であ
る。図7は従来の光送受信システムの光学的動作を説明
図である。
1と光送受信モジュール51とを備えてなる。
1芯の光ファイバ42が配設され、両端部に前記光送受
信モジュール51に接続するためのプラグ43が設けら
れてなる。
入孔52aが形成された保持体52内に、電気信号を光
信号に変換する発光素子53と、光信号を電気信号に変
換する受光素子54と、前記発光素子53及び受光素子
54を封止するモールドパッケージ55と、該モールド
パッケージ55に一体成形されたレンズ55a,55b
と、光分岐素子56とを備えてなる。
入孔52a内に、上記光ケーブル51のプラグ53を挿
入することで、上記光ケーブル51と光送受信モジュー
ル51とが光学的に結合する。
光は、モールドパッケージ55に一体成形されたレンズ
55aを透過し、略平行光線とされた後、光分岐素子5
6の表面に形成されたマイクロプリズムにより光ファイ
バ42の光軸方向に偏向され、光ファイバ42へ入射す
る。
光は、光分岐素子56の表面に形成されたマイクロプリ
ズムにより偏向され、モールドパッケージ55に一体成
形されたレンズ55bを透過し、略集光光線とされ受光
素子54へ入射する。
例としては、実開昭64−45805号公報にて開示さ
れた光分岐器がある。
は光分岐器の概略部分断面図であり、(b)は光分岐器
における伝送路光ファイバ側端面の正面図である。
ファイバ裸線61,61が所定の長さの反射膜62を介
して接合され、該接合された一対の光ファイバ裸線6
1,61の端面に同軸的に伝送路光ファイバ63の端面
を対向配置させるものである。
た従来の光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信
システムでは、以下の問題が発生する。以下、図7を用
いて説明する。
のモールドパッケージ55内に封止されているため、経
路の如く、自身の発光素子53からの送信信号光がモ
ールドパッケージ55内を伝わり、自身の受光素子54
に入射することになる。これにより、クロストークが大
きくなり、全二重通信方式が採れなくなる。
素子54への受信信号光とが同一の光分岐素子56にて
偏向されるので、経路の如く、自身の発光素子53か
らの送信信号光が光分岐素子56により反射され、自身
の受光素子54に入射することになる。これにより、ク
ロストークが大きくなり、全二重通信方式が採れなくな
る。
素子54への受信信号光とが同一の光ファイバ42を伝
送路とするので、経路の如く、自身の発光素子53か
らの送信信号光が光ファイバ42の両端面にてそれぞれ
反射され、自身の受光素子54に入射することになる。
これにより、クロストークが大きくなり、全二重通信方
式が採れなくなる。
学的に接続されるので、例えば通信相手が自身の光送受
信モジュールと同一構成の場合、経路の如く、自身の
発光素子53からの送信信号光が通信相手である光送受
信モジュール内部の光分岐素子56にて反射され、自身
の受光素子に入射することになる。これにより、クロス
トークが大きくなり、全二重通信方式が採れなくなる。
ールの光分岐素子として用いた場合、以下の問題が発生
する。以下、図8を用いて説明する。
脱着する毎に、伝送路光ファイバ63と光分岐器の一対
の光ファイバ裸線61,61の伝送路光ファイバ側端面
とが接触を繰り返すことになるため、光ファイバ裸線6
1,61の伝送路光ファイバ側端面や伝送路ファイバ6
3の端面に傷が付き、光の透過率が劣化する問題が生じ
る。
る反射膜62端面で反射光が発生し、通信相手の発光素
子からの送信信号光の前記反射光が通信相手の受光素子
に入射することになる。また、通信相手が自身の光送受
信モジュールと同一構成の場合も、通信相手の反射膜端
面で反射光が発生することになり、自身の発光素子から
の送信信号光の前記反射光が自身の受光素子に入射する
ことになる。これにより、クロストークが大きくなり、
全二重通信方式が採れなくなる。
を抑え、全二重通信方式による光伝送を可能とする光送
受信モジュール及びそれを用いた光送受信システムの提
供を目的とする。
に、本発明の第1発明にかかる光送受信モジュールは、
送信信号光を発光する発光素子と、受信信号光を受光す
る受光素子とを備え、前記信号光の送受信を1芯の光フ
ァイバを共有して行う光送受信モジュールにおいて、前
記光ファイバの装着時に当該光ファイバ端面に当接し、
光路を前記送信信号光の光路と受信信号光の光路とに分
割する遮光性の仕切り板を設けたことを特徴とするもの
である。
モジュールは、第1発明にかかる光送受信モジュールに
おいて、前記仕切り板が、前記光ファイバを装着する際
に当該光ファイバ端面にて押圧される位置に配置され、
該光ファイバ端面での押圧により弾性変形可能としたこ
とを特徴とするものである。
信モジュールは、第2発明にかかる光送受信モジュール
において、前記仕切り板が、前記光ファイバ端面に当接
する仕切り部と前記光ファイバ端面による押圧により弾
性変形する弾性変形部とを備えてなることを特徴とする
ものである。
送受信モジュールは、第1発明〜第3発明のいずれか一
つの発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記仕
切り板の前記光ファイバ端面接触面に、光吸収層を設け
たことを特徴とするものである。
信モジュールは、第1発明〜第4発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記仕切り
板を前記受発光素子側へ延出させ、前記光ファイバ端面
と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された複数の光
学素子間及び又は前記受発光素子間に介在させてなるこ
とを特徴とするものである。
信モジュールは、第5発明にかかる光送受信モジュール
において、前記仕切り板を導電性材料にて形成し、その
電位をグラウンド電位としたことを特徴とするものであ
る。
信モジュールは、第1発明〜第6発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記光ファ
イバ端面と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された
複数の光学素子の前記光ファイバ側表面に反射防止膜を
設けたことを特徴とするものである。
信モジュールは、第1発明〜第7発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記光ファ
イバ端面と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された
複数の光学素子が光偏向素子からなり、前記受発光素子
を該光偏向素子との光軸に対して傾斜させてなることを
特徴とするものである。
信システムは、第1発明〜第8発明のいずれか一つの発
明にかかる光送受信モジュールと、内部に一心の光ファ
イバを備えた光ケーブルとを具備してなる光送受信シス
テムであって、前記光ファイバ端面を傾斜面としたこと
を特徴とするものである。
かる送受信システムは、光ファイバの装着時に当該光フ
ァイバ端面に当接し、光路を送信信号光の光路と受信信
号光の光路とに分割する遮光性の仕切り板を設けた構成
なので、自身の発光素子からの送信信号光が前記光ファ
イバの近端側端面にて反射され、その反射光が自身の受
光素子に入射することを防止できる。
モジュールは、第1発明にかかる光送受信モジュールに
おいて、前記仕切り板が、前記光ファイバを装着する際
に当該光ファイバ端面にて押圧される位置に配置され、
該光ファイバ端面での押圧により弾性変形可能とした構
成なので、光ファイバ装着時の装着長さに成形バラツキ
があっても、それを配置位置や弾性変形にて吸収し、必
ず仕切り板を光ファイバの端面に接触させることができ
る。
信モジュールは、第2発明にかかる光送受信モジュール
において、前記仕切り板が、前記光ファイバ端面に当接
する仕切り部と前記光ファイバ端面による押圧により弾
性変形する弾性変形部とを備えてなる構成なので、前記
仕切り部が前記光ファイバ端面による押圧によって、当
該光ファイバ端面を横方向にスライドしたり、弧字状に
変形することを防止できる。
送受信モジュールは、第1発明〜第3発明のいずれか一
つの発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記仕
切り板の光ファイバ端面接触面に、光吸収層を設けた構
成なので、前記光ファイバを介して光学的に結合された
通信相手からの送信信号光が前記仕切り板の光ファイバ
端面接触面にて反射され、その反射光が通信相手の受光
素子に入射することを防止できる。
信モジュールは、第1発明〜第4発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記仕切り
板を前記受発光素子側へ延出させ、前記光ファイバ端面
と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された複数の光
学素子間及び又は前記受発光素子間に介在させてなる構
成なので、自身の発光素子からの送信信号光が光学素子
裏面にて反射され、その反射光が自身の受光素子に入射
すること防止できる。或いは、例えば前記両素子を封止
するモールドパッケージ内を伝わる、自身の発光素子か
らの送信信号光を遮断し、自身の受光素子に入射するこ
とを防止できる。
信モジュールは、第5発明にかかる光送受信モジュール
において、前記仕切り板を導電性材料にて形成し、その
電位をグラウンド電位とした構成なので、受発光素子の
電磁結合を防止できる。
信モジュールは、第1発明〜第6発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記光ファ
イバ端面と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された
複数の光学素子の前記光ファイバ側表面に反射防止膜を
設けた構成なので、通信相手の発光素子からの送信信号
光が前記複数の光学素子表面にて反射され、その反射光
が通信相手の受光素子に入射することを防止できる。
信モジュールは、第1発明〜第7発明のいずれか一つの
発明にかかる光送受信モジュールにおいて、前記光ファ
イバ端面と前記受発光素子との間にそれぞれ配置された
複数の光学素子が光偏向素子からなり、前記受発光素子
を該光偏向素子との光軸に対して傾斜させてなる構成な
ので、前記受発光素子を並置した状態で両者を光偏向素
子の光軸に対して傾斜させることができるとともに、通
信相手の発光素子からの送信信号光が自身の受発光素子
にて反射され、その反射光が通信相手の受光素子に入射
することを防止できる。
信システムは、第1発明〜第8発明のいずれか一つの発
明にかかる光送受信モジュールと、内部に一心の光ファ
イバを備えた光ケーブルとを具備してなる光送受信シス
テムであって、前記光ファイバ端面を傾斜面とした構成
なので、該光ファイバの一方の端面より導かれた送信信
号光が他方の端面にて反射され、その反射光が受光素子
に入射することを防止できる。
る光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信システ
ムついて、図面とともに説明する。
信モジュールを示す構成図であり、(a)は側面断面
図、(b)は上面蓋を外した状態の平面図、(c)は下
面蓋及び基板を外した状態の裏面図である。
10は、後述する内部に1芯の光ファイバを備えるプラ
グが挿入孔11aに挿入され、その位置を保持するレセ
プタクル部11、光学素子である光分岐素子12、発光
素子13を封止した発光デバイス14、該発光デバイス
14を覆う導電性材料で形成された第1のシールド1
5、受光素子16を封止した受光デバイス17、該受光
デバイス17を覆う導電性材料で形成された第2のシー
ルド18、前記光ファイバを含む光プラグ端面を2分し
て当接し、光路を送信信号光の光路と受信信号光の光路
とに2分するとともに前記光ファイバの長手方向に移動
可能な仕切り板19、前記発光素子13の駆動IC2
0、それを覆う第3のシールド21、前記受光素子16
の信号増幅を行う増幅IC22、それを覆う第4のシー
ルド23、前記受発光素子13,16及び各IC20,
22の電気配線を行うPWB等からなる基板24、外部
入出力端子25、下面蓋26、上面蓋27から構成され
る。
してなるリードフレームに発光素子13を銀ペースト又
はインジウムなどによりロウ付けし、ワイヤーボンディ
ングによりリードフレームと発光素子13間の電気接続
を行った後、金型に設置されトランスファーモールド成
形されて製造される。モールドパッケージの表面にはト
ランスファーモールド成形時に光学素子であるレンズが
一体成形される。また、受光デバイス17も同様に、上
記の発光素子13を受光素子16に置き換えて製造す
る。
出力端子25を介して送信信号(電気信号)が入力され
ると、駆動IC20により発光素子13が駆動され、送
信信号光(光信号)が発光素子13から出射される。こ
の送信信号光は、発光デバイス14の表面に形成された
レンズにより略平行光とされ、光分岐素子12へ入射
し、光路を偏向され、光ファイバへ入射する。この際、
光分岐素子12,発光素子13の位置ずれ等により、光
路を外れた送信信号光があっても仕切り板19が受発光
素子13,16を結ぶ線に対してクロスする位置まで延
長して形成されているため、受光デバイス17側には入
射しない。
近い側の端面(以下、「近端側端面」と称す。)で反射
した送信信号光も仕切り板19があるため受光デバイス
側には入射しない。
は、光ファイバの光送受信モジュールに遠い側の端面
(以下、「遠端側端面」と称す。)で一部反射するが、
端面が10度傾斜しているため光ファイバを伝播せず消
える。
信号光は通信相手の光送受信モジュールへと入射する。
である(符号についても同一符号を用いて説明する。)
とすると、送信信号光が最初に到達するのは、仕切り板
19の光ファイバ端面との接触面であるが、この傾斜し
ている接触面を光吸収材料(カーボンを含む黒塗料等)
により塗装しているため、ここでの反射光は発生しな
い。
こにおいても当該光分岐素子12表面は反射防止膜処理
が施されているため、ここでの反射光も発生しない。そ
して、光分岐素子12に入射した送信信号光は、光路が
偏向され受光デバイス18の表面に形成されたレンズに
より集光され、受光素子16に入射する。
るが、入射光は受光素子16へ斜めに入射しているため
に反対の斜め方向に反射され、光分岐素子12へは戻ら
ない。この後、受光素子16に入射した光は光電変換さ
れ、電気信号となり増幅IC22により増幅され、外部
入出力端子25から、光送受信モジュール外部へ受信信
号として取り出される。
自送信信号が自受信信号に入る量を極力小さくしないと
いけない。例えば、ビットエラーレート(BER)を1
E−12(10の−12乗)にするためには、S/N比
で11.5dB必要であり、そのためには電気的クロス
トークと光学的クロストークを小さくする必要がある。
前者にはシールド板が効果的であり従来から良く用いら
れている。一方、光学的クロストークを小さくするため
には仕切り板が効果的であり、従来から用いられてい
る。
送受信モジュールでは、仕切り板19を光ファイバ端面
に接触させること、また仕切り板19の端面に光吸収塗
装を行うことが、非常に効果的であることを見出し、さ
らには従来から用いられている光学素子への反射防止膜
や受発光素子を傾斜させること等の上述した全てを組み
合わせることによって、上記のBER1E−12を達成
し、全二重通信方式による光伝送が可能となった。
モジュールの詳細を説明する。
学系を示す拡大横断面図である。
グ30の傾斜した端面には仕切り板19が接触してお
り、これによって該光プラグ30内に配置された光ファ
イバと仕切り板19とが当接した状態で接触する。
分され、その境界に仕切り板19が配置されている。ま
た、各光分岐素子12,12表面には、200μmピッ
チでマイクロプリズムが形成されている。ここで、仕切
り板19が挿入される光分岐素子12,12間の間隔は
100μmとする。
う銅板で形成された第1のシールド15が、受光素子1
7にはレンズ部以外を覆う銅板で形成された第2のシー
ルド18が取り付けられ、該シールド15,18は電気
的にグラウンドに接続され、発光デバイス14と受光デ
バイス17間の電気的クロストークを小さくするととも
に、不要な光の入出射を防止している。
ズ部及び受光デバイス17のレンズ部に空けたシールド
15,18の穴を通り発生するが、それを防ぐために仕
切り板19をシールドされた両デバイス14,17の境
界まで延出させるとともに導電性材料で形成し、かつ電
位をグラウンドへ落としている。
形)構造の原理を説明する。
し始めた状態を、図4は光プラグ30が仕切り板19に
接触しきった状態を示す。図中、(a)は側面図であ
り、(b)は平面図である。
程で長さのばらつきを持つため、仕切り板19がレセプ
タクル部11に固定されると、光プラグによっては光フ
ァイバ端面と仕切り板19との間に隙間が生じる。隙間
が生じると、光ファイバ端面で反射した自身の送信信号
光が、自身の受光素子16へ入射するため、光学的クロ
ストークが増大する。図3及び図4に示すようなばね構
造により、仕切り板19を光ファイバの長手方向に移動
可能とし、常に微小な力で仕切り板19を光ファイバ端
面に押し付けるようにすれば、どのような長さの光プラ
グ30が挿入しても、先に述べた隙間は発生しない。つ
まり、光プラグ30の製造過程での−側の最大ばらつき
時でも光プラグ30(光ファイバ端面)によって押圧さ
れる位置に仕切り板19を配置し、それよりも長いもの
を弾性変形により吸収することで隙間が発生することは
ない。
は、図3に示すように、側面が光ファイバ端面に当接す
る仕切り部19a、該仕切り部19aを立設する土台部
19bと、当該仕切り板19をレセプタクル部11に固
定するための固定部19cと、前記土台部19b及び固
定部19cの一端同士,他端同士を連結する弾性変形部
19dを有し、リン青銅板やステンレス板等のばね材を
切断、曲げて形成している。例えば、まず平板状のばね
材を、前記仕切り部19a,土台部19b,固定部19
c,弾性変形部19dとなる部分を除いて打ち抜き、仕
切り部19aを上方向に垂直に折り曲げ、弾性変形部1
9d全体を土台部19b端部及び固定部19c端部とと
もに下方向に垂直に折り曲げてなる。
の固定方法としては、例えば前記固定部19cにビス孔
を設け、該ビス孔にビスを通し、該ビスをレセプタクル
部11に締め付けて固定する。
プラグ30による押圧時に、図3の水平状態から図4の
傾斜状態へ変位して弾性的に変形する。
て光送受信システムを構成する光ケーブルの要部構成図
を示す。図中、(a)は裏面図であり、(b)は側面図
である。
ァイバを含む)の両端は、斜めカットされ、光ファイバ
の長手方向に対し、10度の斜面となっている。また、
光プラグ30の回転に伴ない、光の入出力特性が変化す
ることを防止するため、回転防止のキー31が設けられ
ている。この場合、光送受信モジュールには、前記キー
31と嵌合するなどの係合手段を設けることとする。な
お、前記斜面は、光ファイバの長手方向を軸として、ど
のような回転角を設定しても良い。
にかかる光送受信モジュールによれば、光ファイバの近
端側端面からの反射光の影響による自身のクロストーク
を抑え、全二重通信方式による光伝送が可能となる。
モジュールによれば、光ファイバ装着時の装着長さの成
形バラツキにかかわらず、光ファイバの近端側端面から
の反射光の影響による自身のクロストークを抑え、全二
重通信方式による光伝送が可能となる。
信モジュールによれば、仕切り板が光ファイバ端面に対
して擦ったり,角を立てることを防止でき、該端面にキ
ズが付くのを防止できる。
送受信モジュールによれば、仕切り板の光ファイバ端面
接触面からの反射光の影響による通信相手のクロストー
クを抑え、全二重通信方式による光伝送が可能となる。
信モジュールによれば、光学素子裏面からの反射光の影
響或いは、モールドパッケージ内を伝わる光の影響によ
る自身のクロストークを抑え、全二重通信方式による光
伝送が可能となる。
信モジュールによれば、受発光素子の電磁結合の影響に
よる自身のクロストークを抑え、全二重通信方式による
光伝送が可能となる。
信モジュールによれば、光学素子表面からの反射光の影
響による通信相手のクロストークを抑え、全二重通信方
式による光伝送が可能となる。
信モジュールによれば、受発光素子表面からの反射光の
影響による通信相手のクロストークを抑え、全二重通信
方式による光伝送が可能となる。
信システムによれば、光ファイバの遠端側端面からの反
射光の影響によるクロストークを抑え、全二重通信方式
による光伝送が可能となる。
る。
す横断面図である。
プラグとの接触状態を示す図である。
プラグの他の接触状態を示す図である。
を示す構成図である。
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 送信信号光を発光する発光素子と、受信
信号光を受光する受光素子とを備え、前記信号光の送受
信を1芯の光ファイバを共有して行う光送受信モジュー
ルにおいて、 前記光ファイバの装着時に当該光ファイバ端面に当接
し、光路を前記送信信号光の光路と受信信号光の光路と
に分割する遮光性の仕切り板を設けたことを特徴とする
光送受信モジュール。 - 【請求項2】 前記仕切り板は、前記光ファイバを装着
する際に当該光ファイバ端面にて押圧される位置に配置
され、該光ファイバ端面での押圧により弾性変形可能と
したことを特徴とする請求項1記載の光送受信モジュー
ル。 - 【請求項3】 前記仕切り板は、前記光ファイバ端面に
当接する仕切り部と前記光ファイバ端面による押圧によ
り弾性変形する弾性変形部とを備えてなることを特徴と
する請求項2記載の光送受信モジュール。 - 【請求項4】 前記仕切り板の前記光ファイバ端面接触
面に、光吸収層を設けたことを特徴とする請求項1〜3
のいずれか一つに記載の光送受信モジュール。 - 【請求項5】 前記仕切り板を前記受発光素子側へ延出
させ、前記光ファイバ端面と前記受発光素子との間にそ
れぞれ配置された複数の光学素子間及び又は前記受発光
素子間に介在させてなることを特徴とする請求項1〜4
のいずれか一つに記載の光送受信モジュール。 - 【請求項6】 前記仕切り板を導電性材料にて形成し、
その電位をグラウンド電位としたことを特徴とする請求
項5記載の光送受信モジュール。 - 【請求項7】 前記光ファイバ端面と前記受発光素子と
の間にそれぞれ配置された複数の光学素子の前記光ファ
イバ側表面に反射防止膜を設けたことを特徴とする請求
項1〜6のいずれか一つに記載の光送受信モジュール。 - 【請求項8】 前記光ファイバ端面と前記受発光素子と
の間にそれぞれ配置された複数の光学素子が光偏向素子
からなり、前記受発光素子を該光偏向素子との光軸に対
して傾斜させてなることを特徴とする請求項1〜7のい
ずれか一つに記載の光送受信モジュール。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか一つに記載の光
送受信モジュールと、内部に一心の光ファイバを備えた
光ケーブルとを具備してなる光送受信システムであっ
て、前記光ファイバ端面を傾斜面としたことを特徴とす
る光送受信システム。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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