JP2001296456A - Optical coupler - Google Patents
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信網により送
受信される通信用光信号を電気信号に変換する光カプラ
の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an optical coupler for converting a communication optical signal transmitted and received by an optical communication network into an electric signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の通信網の高速化・大容量化の進展
に伴い、通信速度が比較的低速な低速加入者線において
も、電線を用いた電気通信網から光ファイバを用いた光
通信網への切り替えが始まっている。例えば、NTT
(登録商標)は、通称πシステムと称される光アクセス
システムを導入開始した。πシステムとは、概略的に説
明して、局内のデジタル化された電気信号と通信用光信
号との間の変換を行うSLT(加入者線端局装置)と、
局内の通信用光信号と加入者線(光通信回線)との多分
岐・多重化を行うFTM(光配線モジュール)と、各利
用者宅(家庭等)の近くのきせん点となる部分に設けら
れて加入者線(光通信回線)の通信用光信号と電気信号
との変換を行うONU(光回線終端回路)と、前記各S
LT、FTM、および、ONU間を接続する光ファイバ
から構成されるシステムである。πシステムでは、光通
信に使用する通信用光信号として、波長が1.3μm帯
の光を使用する。また、πシステムでは、光通信網の通
信線路の破断等の故障、事故を監視する機能を備えてお
り、その機能のために波長が1.55μm帯の光を使用
している。しかし、この1.55μm帯の光は、上記し
たように通信線路の破断等の故障、事故を監視するため
のみに用いられる光であり、光通信には不要であるの
で、光ファイバからの通信用光信号がONUに入力する
部分には、1.55μm帯の光を遮断する機能を備える
必要がある。上記ONUに要求される各機能を実現する
ために、現在のところ光カプラが用いられている。光カ
プラは、光ファイバ内の通信用光信号をそのまま受光素
子により受信することにより受信信号の分離を行うと共
に、送信信号を発光素子により光ファイバ内にそのまま
通信用光信号として送出することにより送信信号を合成
している。しかし、上記したような通信用光信号は、信
号の伝達が高速であり且つ周波数帯域が広帯域であると
いう長所を有している一方で、電気信号と比較して光信
号の直進性が高いことから、受信信号を他の信号から分
離すること及び送信信号を他の信号と合成することが困
難であるという短所を有している。光カプラが受信信号
を分離、及び、送信信号を合成する方法としては、例え
ば、ハーフミラーのように誘電体多層膜を表面に形成し
たガラス板を通信用光信号の進行方向に対して45度傾
斜させて配置することにより受信光の分離と送信光の合
成を行うビームスプリッタを使用する方法、あるいは、
複数の光ファイバを融着して形成した融着型カプラを使
用する方法等が従来から用いられているが、最近では、
石英ガラスあるいはシリコン(Si)基板上に光導波路
を形成したPLC(平面光回路)光カプラを使用する方
法が用いられている。2. Description of the Related Art With the recent progress of high-speed and large-capacity communication networks, even in low-speed subscriber lines having relatively low communication speeds, optical communication using optical fibers has been carried out from telecommunication networks using electric wires. Switching to a network has begun. For example, NTT
(Registered trademark) has begun to introduce an optical access system commonly called a π system. The π system is an SLT (subscriber line terminal equipment) that converts between a digitized electric signal and an optical signal for communication in a station, which is schematically described;
FTM (optical wiring module) that performs multi-branch and multiplexing of optical signals for communication in a station and subscriber lines (optical communication lines), and provided at a part that becomes a key point near each user's home (home, etc.) An ONU (optical line termination circuit) for converting a communication optical signal and an electric signal of a subscriber line (optical communication line)
This is a system composed of an LT, FTM, and an optical fiber that connects between ONUs. In the π system, light having a wavelength of 1.3 μm is used as a communication optical signal used for optical communication. The π system has a function of monitoring a failure or an accident such as a break in a communication line of an optical communication network, and uses light having a wavelength of 1.55 μm band for the function. However, the light in the 1.55 μm band is used only for monitoring a failure such as a break in a communication line or an accident as described above, and is unnecessary for optical communication. The portion where the optical signal for use is input to the ONU needs to have a function of blocking light in the 1.55 μm band. At present, an optical coupler is used to realize each function required for the ONU. The optical coupler separates the received signal by receiving the communication optical signal in the optical fiber by the light receiving element as it is, and transmits the transmission signal by sending the transmission signal as it is to the optical fiber as the communication optical signal by the light emitting element. The signal is being synthesized. However, the optical signal for communication as described above has advantages in that the signal is transmitted at high speed and the frequency band is wide, but the optical signal has a higher linearity than the electric signal. Therefore, it has the disadvantage that it is difficult to separate the received signal from other signals and to combine the transmitted signal with other signals. As a method of separating a received signal by an optical coupler and combining a transmitted signal, for example, a glass plate having a dielectric multilayer film formed on the surface thereof, such as a half mirror, is placed at 45 degrees with respect to a traveling direction of a communication optical signal. A method using a beam splitter that separates received light and combines transmitted light by arranging it in an inclined manner, or
Conventionally, a method using a fusion type coupler formed by fusing a plurality of optical fibers has been used.
A method using a PLC (planar optical circuit) optical coupler having an optical waveguide formed on a quartz glass or silicon (Si) substrate has been used.
【0003】図5は、従来のPLC光カプラを用いた通
信用光信号の送受信の概略を示す図である。なお、図5
は概略図であり、例えば、実際の光ファイバを構成する
被覆部あるいは補強部材等については本願の光信号の伝
播及び洩れ等に関係しないため記載を省略している。光
カプラ1は、相手側の光カプラ1aと光通信網20を介
して通信接続される。光通信網20には、通信網側光フ
ァイバ21、21aの端部に通信網側光コネクタ22、
22aが設けられており、光カプラ1および光カプラ1
aに設けられた後述する各カプラ側光コネクタ6、6a
と接続することができる。以下、光カプラ1と1aは同
様な構成であるので、光カプラ1についてのみ説明す
る。光カプラ1は、通信用光信号600の分離と、通信
用光信号500の合成を行う平面光回路(以下、PLC
と記載する)2と、PLC2の内部に二酸化珪素(Si
O2)を用いて形成されるY分岐回路部3と、1.55
μm以上の長波長光の線路監視用光信号300のみを遮
断するためにY分岐回路部3と後述するカプラ入出力光
ファイバ5との接続部に設けられる長波長光遮断フィル
タ4と、通信用光信号500A、600Aの送受信を光
通信網20との間で行うカプラ入出力光ファイバ5と、
カプラ入出力光ファイバ5の光通信網20側の端部に設
けられたカプラ側光コネクタ6と、電気信号の送信信号
500Zを通信用光信号500に変換する発光素子であ
るレーザーダイオード(以下、LDと記載する)9と、
LD9から出力された通信用光信号500をPLC20
0に導くカプラ入力光ファイバ7と、PLC2から出力
された通信用光信号600BをPD10に導くカプラ出
力光ファイバ8と、通信用光信号600Bを電気信号の
受信信号600Xに変換する受光素子であるフォトダイ
オード(以下、PDと記載する)10と、から構成され
る。FIG. 5 is a diagram schematically showing transmission and reception of a communication optical signal using a conventional PLC optical coupler. FIG.
Is a schematic view, and, for example, a covering portion or a reinforcing member constituting an actual optical fiber is not described because it does not relate to propagation or leakage of an optical signal of the present application. The optical coupler 1 is communicatively connected to an optical coupler 1a on the other side via an optical communication network 20. In the optical communication network 20, a communication network side optical connector 22 is provided at an end of the communication network side optical fiber 21, 21a.
22a, the optical coupler 1 and the optical coupler 1
a provided on each of the coupler-side optical connectors 6, 6a to be described later.
And can be connected. Hereinafter, since the optical couplers 1 and 1a have the same configuration, only the optical coupler 1 will be described. The optical coupler 1 is a planar optical circuit (hereinafter, PLC) that separates the communication optical signal 600 and combines the communication optical signal 500.
2) and silicon dioxide (Si)
O 2 ), and a Y branch circuit portion 3 formed by using
a long-wavelength light cutoff filter 4 provided at a connection between the Y-branch circuit unit 3 and a coupler input / output optical fiber 5 described later to cut off only the line monitoring optical signal 300 of long-wavelength light of μm or more; A coupler input / output optical fiber 5 for transmitting and receiving the optical signals 500A and 600A to and from the optical communication network 20,
A coupler-side optical connector 6 provided at an end of the coupler input / output optical fiber 5 on the optical communication network 20 side, and a laser diode (hereinafter, referred to as a light emitting element) that converts a transmission signal 500Z of an electric signal into a communication optical signal 500. LD) 9),
The communication optical signal 500 output from the LD 9 is
0, a coupler output optical fiber 8 that guides the communication optical signal 600B output from the PLC 2 to the PD 10, and a light receiving element that converts the communication optical signal 600B into an electric signal reception signal 600X. A photodiode (hereinafter, referred to as PD) 10.
【0004】ここで、Y分岐回路部3の光通信網20側
の端部に入力する通信用光信号600Aは、Y分岐回路
部3の他の2個の端部に50%づつ通信用光信号600
B、600Cとして出力される。逆にいえば、PLC2
を通過してカプラ出力光ファイバ8に出力される通信用
光信号600Bは、光通信網20から受信する通信用光
信号600Aの50%分の出力である。また、通信用光
信号600Aは、PLC2を通過することにより、カプ
ラ入力光ファイバ7側にも50%分が出力されるが、L
D9から出力される通信用光信号500に悪影響を与え
ることはないため問題とはならない。また、LD9から
Y分岐回路部3に入力される通信用光信号500は、そ
の50%がY分岐回路部3の光通信網20側の端部から
カプラ入出力光ファイバ5に出力され、残りの50%
は、Y分岐回路部3の導波路外に洩れて活用されない。
逆にいえば、PLC2を通過してカプラ入出力光ファイ
バ5に出力される通信用光信号500Aは、LD9から
出力する通信用光信号500の50%分の出力である。
一方、光通信網20の交換局あるいは中継局等から出力
される線路監視用光信号300は、長波長光遮断フィル
タ4により遮断されるためPLC2に入力せず、PD1
0が線路監視用光信号300を受信することはない。上
記のようにして、光通信網20等の伝送損失を無視した
場合、光カプラ1側から送信される通信用光信号500
は、PLC2を通過することにより、その50%にあた
る通信用光信号500Aが光通信網20に送出される。
また、光通信網20から受信した通信用光信号600A
は、光カプラ1a内のPLC2aを通過することによ
り、その50%にあたる通信用光信号600BがPD1
0に入力される。即ち、光カプラ1側から送信される通
信用光信号500は、PLC2を通過することにより5
0%の通信用光信号になり、相手の光カプラ1aにて受
信される際にさらにその50%の通信用光信号になるの
で、元の通信用光信号500の25%にあたる通信用信
号500Bが相手の光カプラ1a中のPD10aにて受
光されると共に電気信号に変換されて受信信号500X
が出力される。また、相手の光カプラ1a側から送信さ
れる通信用光信号600も、上記と同様にして、元の通
信用光信号600の25%にあたる通信用信号600B
が相手の光カプラ1中のPD10にて受光されると共に
電気信号に変換されて受信信号600Xが出力される。
このようにして、NTTが導入開始した光アクセスシス
テム(πシステム)では、線路監視用光信号300によ
り線路を監視しつつ、PLC2を用いた光カプラをON
U(光回線終端回路)として用いて信号光(波長1.3
μm帯)の送受信を実施している。Here, the communication optical signal 600A input to the optical communication network 20 side end of the Y branch circuit section 3 is transmitted to the other two ends of the Y branch circuit section 3 by 50%. Signal 600
B, 600C. Conversely, PLC2
Is transmitted to the coupler output optical fiber 8 and is 50% of the communication optical signal 600A received from the optical communication network 20. The communication optical signal 600A is also output to the coupler input optical fiber 7 side by 50% by passing through the PLC2.
There is no adverse effect on the communication optical signal 500 output from D9, so this is not a problem. Also, 50% of the communication optical signal 500 input from the LD 9 to the Y branch circuit section 3 is output from the end of the Y branch circuit section 3 on the optical communication network 20 side to the coupler input / output optical fiber 5, and the remaining 50% of
Is leaked out of the waveguide of the Y-branch circuit unit 3 and is not used.
Conversely, the communication optical signal 500A output to the coupler input / output optical fiber 5 through the PLC 2 is an output corresponding to 50% of the communication optical signal 500 output from the LD 9.
On the other hand, the line monitoring optical signal 300 output from the switching station or the relay station of the optical communication network 20 is cut off by the long-wavelength light cutoff filter 4 and is not input to the PLC 2, but is input to the PD 1.
0 does not receive the line monitoring optical signal 300. As described above, when the transmission loss of the optical communication network 20 or the like is ignored, the communication optical signal 500 transmitted from the optical coupler 1 side is used.
Is transmitted to the optical communication network 20 by passing through the PLC 2 so that a communication optical signal 500A corresponding to 50% of the communication signal 500A is transmitted to the optical communication network 20.
The communication optical signal 600A received from the optical communication network 20
Is transmitted through the PLC 2a in the optical coupler 1a, and the communication optical signal 600B corresponding to 50% of the
Input to 0. That is, the communication optical signal 500 transmitted from the optical coupler 1 side
The communication optical signal becomes 0%, and when it is received by the optical coupler 1a of the other party, the communication optical signal further becomes 50%. Therefore, the communication signal 500B corresponding to 25% of the original communication optical signal 500 Is received by the PD 10a in the optical coupler 1a of the other party, is converted into an electric signal, and the received signal 500X
Is output. In the same manner as above, the communication optical signal 600B transmitted from the other optical coupler 1a side also has a communication signal 600B equivalent to 25% of the original communication optical signal 600.
Is received by the PD 10 in the optical coupler 1 of the other party, is converted into an electric signal, and the received signal 600X is output.
In this way, in the optical access system (π system) introduced by NTT, the optical coupler using the PLC 2 is turned on while monitoring the line with the line monitoring optical signal 300.
U (optical line termination circuit) for signal light (wavelength 1.3
(μm band).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PLC
2上にY分岐回路部3等の光導波路を形成するために
は、2酸化珪素(SiO2)の厚膜をPLC2上に成膜
し、さらに、その厚膜を10μm以上の深さ以上エッチ
ングする工程が必要となる。また、線路監視用の光信号
300を遮断するため長波長光遮断フィルタ4を設置す
る際には、Y分岐回路部3とカプラ入出力光ファイバ5
との接続部に長波長光遮断フィルタ4を挿入すると共に
接着する方法を用いるので、別に作成した長波長光遮断
フィルタ4を挿入して貼り合わせる工程が必要になる。
それらの工程は、各々難度が高く工数が多いことから光
カプラのコストを上昇させている。しかし、ONU(光
回線終端回路)である光カプラは上記したように各利用
者宅(家庭等)の近くのきせん点となる部分に設けられ
ることから、低コストであることが望まれている。ま
た、長波長光遮断フィルタ4は、PLC2に貼り合わせ
る必要があるためにあまり小さくできないが、上記した
ように光カプラは各利用者宅(家庭等)の近くのきせん
点となる部分に設けられることから、小型化が望まれて
いる。本発明は、上述した如き従来の問題を解決するた
めになされたものであって、低コスト且つ小型化可能な
光カプラを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION However, PLC
In order to form an optical waveguide such as the Y branch circuit unit 3 on the PLC 2, a thick film of silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the PLC 2 , and the thick film is etched to a depth of 10 μm or more. A step of performing When the long-wavelength light cutoff filter 4 is installed to cut off the optical signal 300 for line monitoring, the Y-branch circuit unit 3 and the coupler input / output optical fiber 5
Since the method of inserting and bonding the long-wavelength light cutoff filter 4 to the connection portion with the filter is used, a step of inserting and bonding the separately prepared long-wavelength light cutoff filter 4 is required.
Each of these steps increases the cost of the optical coupler due to the high level of difficulty and the number of steps. However, as described above, the optical coupler, which is an ONU (optical line termination circuit), is provided at a portion that becomes a screw point near each user's house (home, etc.), and therefore, it is desired that the cost be low. . Further, the long-wavelength light cutoff filter 4 cannot be made very small because it needs to be bonded to the PLC 2, but as described above, the optical coupler is provided at a portion that becomes a spiral point near each user's house (home or the like). Therefore, miniaturization is desired. The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to provide an optical coupler that can be reduced in size and cost.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項1の本発明の光カプラは、電気信号を通信用
光信号に変換して送出する発光素子と、通信用光信号を
受信して電気信号に変換する受光素子と、前記発光素子
および前記受光素子が設置されるシリコン基板と、一端
が前記発光素子と接続される光ファイバと、該光ファイ
バの他端に固定される光コネクタと、により構成される
光カプラであって、前記シリコン基板上には光ファイバ
を固定するための屈曲部を有するファイバガイド溝が形
成され、前記受光素子は、前記ファイバガイド溝に固定
された光ファイバの湾曲部から放出される受信光を受光
するために、前記ファイバガイド溝の屈曲部に面して設
置されることを特徴とする。請求項2の本発明は、請求
項1に記載の光カプラにおいて、前記曲がり損失分の受
信光を受光するための集光レンズを備えることを特徴と
する。請求項3の本発明は、請求項1または2に記載の
光カプラにおいて、前記光コネクタ内の光ファイバの端
面には、線路監視用の光信号を遮断する長波長遮断膜を
成膜することを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical coupler according to the present invention of claim 1 comprises a light emitting element for converting an electric signal into a communication optical signal and transmitting the signal, and a communication optical signal. A light receiving element for receiving and converting the light to an electric signal; a silicon substrate on which the light emitting element and the light receiving element are installed; an optical fiber having one end connected to the light emitting element; and an optical fiber fixed to the other end of the optical fiber An optical connector, comprising: a fiber guide groove having a bent portion for fixing an optical fiber is formed on the silicon substrate; and the light receiving element is fixed to the fiber guide groove. In order to receive the received light emitted from the bent portion of the optical fiber, the optical fiber is installed facing the bent portion of the fiber guide groove. According to a second aspect of the present invention, in the optical coupler according to the first aspect, a converging lens for receiving the received light corresponding to the bending loss is provided. According to a third aspect of the present invention, in the optical coupler according to the first or second aspect, a long-wavelength blocking film for blocking an optical signal for line monitoring is formed on an end face of the optical fiber in the optical connector. It is characterized by.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施形態
に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態
の光カプラを用いた通信用光信号の送受信の概略を示す
図である。尚、図1において、図5に示した従来のPL
C光カプラと同じ機能の部分については同じ符号を付
し、重複する説明を省略する。図1に示す様に、本実施
形態の光カプラ51は、相手側の光カプラ51aと光通
信網20を介して通信接続される。光通信網20の通信
網側光コネクタ22、22aは、光カプラ51および光
カプラ51aに設けられた後述する各カプラ側光コネク
タ55、55aと接続することができる。以下、光カプ
ラ51と51aは同様な構成であるので、光カプラ51
についてのみ説明する。光カプラ51は、シリコン基板
52と、そのシリコン基板52表面に形成された略L字
型形状の屈曲部60を有するファイバガイド溝53と、
ファイバガイド溝53にはめ込んで固定される光ファイ
バ54と、光ファイバ54の光通信網20側端部に設置
されるカプラ側光コネクタ55と、カプラ側光コネクタ
55内部の光ファイバ54の光通信網20側の端面62
上に形成される1.55μm帯の光を遮断する長波長光
遮断膜56と、光ファイバ54の他端と接続してファイ
バガイド溝53の最奥部に配置され、電気信号を変換し
て通信用光信号を送出する発光素子であるレーザーダイ
オード(以下、LDと記載する)57と、ファイバガイ
ド溝53の溝屈曲部60に面して設置され、ファイバガ
イド溝53に固定された光ファイバ54のファイバ湾曲
部90から放出される曲がり損失分の受信光を受光して
電気信号に変換する受光素子であるフォトダイオード
(以下、PDと記載する)58と、から構成される。本
実施形態では、光ファイバ54を略L字型形状のファイ
バガイド溝53にはめ込んで固定することにより、従来
は利用されることの無かった洩れ受信光(受信光の曲が
り損失分)から受信信号を取り出せるようにした。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating transmission and reception of an optical signal for communication using the optical coupler according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the conventional PL shown in FIG.
Portions having the same functions as those of the C optical coupler are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. As shown in FIG. 1, the optical coupler 51 of the present embodiment is communicatively connected to the optical coupler 51a of the other party via the optical communication network 20. The communication network side optical connectors 22 and 22a of the optical communication network 20 can be connected to the optical coupler 51 and each of the coupler side optical connectors 55 and 55a described later provided in the optical coupler 51a. Hereinafter, since the optical couplers 51 and 51a have the same configuration, the optical coupler 51
Will be described only. The optical coupler 51 includes a silicon substrate 52, a fiber guide groove 53 having a substantially L-shaped bent portion 60 formed on the surface of the silicon substrate 52,
An optical fiber 54 fitted and fixed in the fiber guide groove 53, a coupler-side optical connector 55 installed at an end of the optical fiber 54 on the side of the optical communication network 20, and an optical communication of the optical fiber 54 inside the coupler-side optical connector 55. End surface 62 on the side of net 20
A long-wavelength light blocking film 56 formed above to block light in the 1.55 μm band is connected to the other end of the optical fiber 54 and disposed at the innermost portion of the fiber guide groove 53 to convert an electric signal. A laser diode (hereinafter referred to as LD) 57 which is a light emitting element for transmitting a communication optical signal, and an optical fiber which is installed facing the groove bending portion 60 of the fiber guide groove 53 and is fixed to the fiber guide groove 53 And a photodiode (hereinafter, referred to as PD) 58 that is a light receiving element that receives the received light corresponding to the bending loss emitted from the fiber bending portion 90 and converts the received light into an electric signal. In the present embodiment, the optical fiber 54 is fitted into the substantially L-shaped fiber guide groove 53 and fixed, so that the received signal can be reduced from the leaked received light (bending loss of the received light), which has not been conventionally used. Can be taken out.
【0008】図2は、シリコン基板52のファイバガイ
ド溝53中の溝屈曲部60を拡大して示した断面図であ
る。なお、図中各部の拡大比率は説明の便宜上から実際
の比率よりも寸法差が少なく記載されている。本実施形
態に用いる光ファイバ54は、ステップインデックス型
と称されているものであり、コア部80内を光(通信用
光信号)が全反射しながら伝搬する。図2中の光ファイ
バ54は、図示していない被覆部等が除去されてクラッ
ド部70及びクラッド部70に周囲を覆われたコア部8
0のみから構成されている。一般的にコア部80の直径
は、10μm程度であり、クラッド部70の直径は12
5μm程度である。材質は、コア部80、クラッド部7
0共に石英であるが、二酸化ゲルマニウム等の混合比率
の違いにより屈折率が異なっており、コア部80の方が
屈折率がわずかに(0.3%程度)高くなっている。そ
のため、コア部80内部の光(通信用光信号)は、図2
中の臨界角θ1が例えば、80度以上であればコア部8
0とクラッド部70との境界面において全反射される。
ファイバガイド溝53内の光ファイバ54は、溝直線状
部61では直線状になりファイバ直線状部91となる
が、溝屈曲部60では弧を描いて屈曲した形状になりフ
ァイバ湾曲部90となる。ファイバ直線状部91では、
臨界角θ1が80度以上であることから光(通信用光信
号)は、コア部80とクラッド部70との境界面におい
て全反射されるが、ファイバ湾曲部90では、臨界角θ
2が80度以下となるため、光(通信用光信号)は、コ
ア部80とクラッド部70との境界面において全反射さ
れず、クラッド部70を透過して外部に放出される。こ
の光ファイバ54の曲がった部分(ファイバ湾曲部9
0)から外部に洩れて放出される光は、従来は全く利用
されることが無く、曲がり損失分と称されている。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a groove bending portion 60 in the fiber guide groove 53 of the silicon substrate 52. In the drawings, the enlargement ratio of each part is shown with a smaller dimensional difference than the actual ratio for convenience of explanation. The optical fiber 54 used in this embodiment is called a step index type, and propagates light (communication optical signal) in the core section 80 while being totally reflected. The optical fiber 54 in FIG. 2 has a clad 70 and a core 8 covered around the clad 70 by removing the coating and the like (not shown).
It is composed of only 0. Generally, the diameter of the core 80 is about 10 μm, and the diameter of the clad 70 is 12 μm.
It is about 5 μm. The material is core part 80, clad part 7
Although 0 is quartz, the refractive index differs depending on the mixing ratio of germanium dioxide or the like, and the refractive index of the core portion 80 is slightly higher (about 0.3%). Therefore, the light (communication optical signal) inside the core unit 80 is as shown in FIG.
If the inner critical angle θ1 is, for example, 80 degrees or more, the core 8
The light is totally reflected at a boundary surface between 0 and the cladding portion 70.
The optical fiber 54 in the fiber guide groove 53 is linear in the groove linear portion 61 and becomes a fiber linear portion 91, but is bent in an arc at the groove bent portion 60 and becomes a fiber curved portion 90. . In the fiber straight portion 91,
Since the critical angle θ1 is 80 degrees or more, the light (communication optical signal) is totally reflected at the interface between the core section 80 and the cladding section 70.
Since the angle 2 is equal to or less than 80 degrees, the light (communication optical signal) is not totally reflected at the boundary surface between the core portion 80 and the clad portion 70, and is transmitted to the outside through the clad portion 70. The bent portion of the optical fiber 54 (the fiber bending portion 9
The light leaked to the outside from 0) and emitted is conventionally not used at all, and is called a bending loss.
【0009】本実施形態では、このファイバ湾曲部90
から洩れて放出される曲がり損失分の通信用光信号(受
信信号200D)が入射可能な位置に受光素子であるP
D58を配置することにより、受信信号200Dを受信
できるように構成した。本実施形態の場合には、ファイ
バ湾曲部90のコア部80内を透過する受信信号200
Cの光量と曲がり損失分の受信信号200Dの光量との
比率は、90%と10%程度である。従って、受信信号
200A中の10%程度(数dB程度)がPD58にて
受信する受信信号200Bの光量となるが、これは、受
信信号200Aの強度レベルが充分であれば問題とはな
らない。また、溝屈曲部60の形状を更に屈曲度を増す
ように変更することにより、ファイバ湾曲部90の屈曲
度を増加させて、受信信号200Dの光量の比率を、例
えば50%程度まで上昇させることも可能である。ま
た、LD57から送出された送信信号100は、ファイ
バ湾曲部90にて10%程度が曲がり損失分の送信信号
100Bとして放出されるが、送信信号100Aの強度
レベルは送信信号100Zの90%程度であり充分に残
っているので問題とはならない。以上は、光カプラ51
側における動作であるが、光カプラ51a側では、図1
に示したように送信信号200がLD57aから送出さ
れ、その90%の光量である送信信号200Aが光通信
網20に送出される。そして、光カプラ51a側の送信
信号200Aが、光カプラ51側の受信信号200Aと
して受信される。逆に、光カプラ51側の送信信号10
0Aが、光カプラ51a側の受信信号100Aとして受
信される。本実施形態では、例えば、光カプラ51a側
にてLD57aから送出される光量の90%が送信信号
200Aとして送出され、光カプラ51側にて受信信号
200Aの10%を受信するようにしたので、光カプラ
51a側の送信側LD57aの光量の9%が、光カプラ
51側のPD58にて受光できることになる。これは、
図5に示した従来の光カプラ1、1a中の受光素子であ
るPD10、10aにて受光可能である送信側発光素子
の25%の光量よりも減少するが問題となるレベルでは
ない。また、前記したように、溝屈曲部60の形状を変
更することによりPD58、58aの受光比率を例えば
50%近くまで増加させることも可能である。In this embodiment, the fiber bending portion 90
The light receiving element P is located at a position where a communication optical signal (received signal 200D) corresponding to a bending loss leaked and emitted from the optical disc can be incident.
By arranging D58, it was configured to be able to receive the received signal 200D. In the case of the present embodiment, the reception signal 200 transmitted through the core 80 of the fiber bending section 90 is used.
The ratio between the light amount of C and the light amount of the received signal 200D corresponding to the bending loss is about 90% and 10%. Therefore, about 10% (about several dB) of the received signal 200A becomes the light amount of the received signal 200B received by the PD 58, but this does not pose a problem if the intensity level of the received signal 200A is sufficient. Further, by changing the shape of the groove bending portion 60 so as to further increase the degree of bending, the degree of bending of the fiber bending portion 90 is increased, and the ratio of the amount of light of the reception signal 200D is increased to, for example, about 50%. Is also possible. The transmission signal 100 transmitted from the LD 57 is emitted as the transmission signal 100B corresponding to the bending loss by about 10% in the fiber bending section 90, but the intensity level of the transmission signal 100A is about 90% of the transmission signal 100Z. There is no problem because there is enough. The above is the optical coupler 51
The operation on the optical coupler 51a side is shown in FIG.
As shown in (1), the transmission signal 200 is transmitted from the LD 57a, and the transmission signal 200A having a light intensity of 90% is transmitted to the optical communication network 20. Then, the transmission signal 200A of the optical coupler 51a is received as the reception signal 200A of the optical coupler 51. Conversely, the transmission signal 10 on the optical coupler 51 side
0A is received as the reception signal 100A on the optical coupler 51a side. In the present embodiment, for example, 90% of the amount of light transmitted from the LD 57a is transmitted as the transmission signal 200A on the optical coupler 51a side, and 10% of the reception signal 200A is received on the optical coupler 51 side. 9% of the light amount of the transmitting LD 57a on the optical coupler 51a side can be received by the PD 58 on the optical coupler 51 side. this is,
Although the light quantity is smaller than 25% of the transmitting light emitting element that can be received by the PDs 10 and 10a as the light receiving elements in the conventional optical couplers 1 and 1a shown in FIG. 5, this is not a problematic level. As described above, the light receiving ratio of the PDs 58 and 58a can be increased to, for example, close to 50% by changing the shape of the groove bending portion 60.
【0010】図3は、カプラ側光コネクタ55およびカ
プラ側光コネクタ55内部の長波長光遮断膜56を拡大
して示した斜視図である。カプラ側光コネクタ55と通
信網側光コネクタ22とが接続されると、カプラ側光フ
ァイバ54の端面62と通信網側光ファイバ21の端面
とが対向する位置に配置されることにより、光カプラ5
1と光通信網20との間における波長1.3μm帯の通
信用光信号100A、200Aの送受信が可能になる。
ここで、本実施形態では、カプラ側光ファイバ54の端
面62に長波長遮断膜56が形成されているため、光通
信網20から送出される波長1.55μm帯の線路監視
用光信号300は、長波長遮断膜56により遮断されて
光カプラ51には入射しない。同様にカプラ側光ファイ
バ54aの端面62aにも長波長遮断膜56aが形成さ
れるため、線路監視用光信号300は光カプラ51aに
入射しない。本実施形態では、長波長遮断膜56をカプ
ラ側光ファイバ54の端面62に形成すると共に、長波
長遮断膜56aをカプラ側光ファイバ54aの端面62
aに形成したので、従来のPLC光カプラのように別構
成の長波長遮断フィルタ4等をシリコン基板52に接着
固定する必要がなくなり、小型の光カプラを作成するこ
とができる。図4は、本発明の第2の実施形態のシリコ
ン基板52のファイバガイド溝53中の溝屈曲部60を
拡大して示した断面図である。なお、図中各部の拡大比
率は説明の便宜上から実際の比率よりも寸法差が少なく
記載されている。本実施形態では、第1の実施形態にお
けるシリコン基板52中のPD58の設置される位置
に、例えば、半球レンズあるいはシリンドリカルレンズ
の如き集光レンズ59を配置し、集光レンズ59の焦点
位置にPD58を配置した。他の構成は、第1の実施形
態と同様である。本実施形態では、ファイバ湾曲部90
から洩れて放出される曲がり損失分の通信用光信号(受
信信号200D)が、集光レンズ59によりPD58上
の焦点に向かう受信信号200Eとなって集光されるの
で、受信光(受信信号200D)から効率良く受信信号
200X(電気信号)を得ることができ、また、例え
ば、受信光(受信信号200D)が微弱なレベルに減衰
している場合であっても集光することにより確実に受信
信号200Dから受信信号200Xを得ることができ
る。なお、上記各実施形態では、ファイバガイド溝53
を略L字型形状として直角部を有する構成としたが、例
えば、溝屈曲部60をファイバ湾曲部90の湾曲する曲
率に合わせて湾曲した構成としてもよい。また、上記各
実施形態のファイバガイド溝53は、溝直線状部61が
溝屈曲部60において略直角に曲がる略L字型の形状で
あるが、溝屈曲部60の曲げ角度は、略直角に限られる
ものではなく、例えば、ファイバ湾曲部90から数dB
程度(受信光全体中の10%程度)の受信光(曲がり損
失分の通信用光信号)が洩れる角度であれば他の角度で
あっても良い。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the coupler-side optical connector 55 and the long-wavelength light blocking film 56 inside the coupler-side optical connector 55. When the coupler-side optical connector 55 and the communication network-side optical connector 22 are connected, the end face 62 of the coupler-side optical fiber 54 and the end face of the communication network-side optical fiber 21 are arranged at positions facing each other. 5
1 and the optical communication network 20 can transmit and receive the communication optical signals 100A and 200A in the 1.3 μm band.
Here, in the present embodiment, since the long wavelength blocking film 56 is formed on the end face 62 of the coupler-side optical fiber 54, the line monitoring optical signal 300 in the 1.55 μm wavelength band transmitted from the optical communication network 20 is Are blocked by the long wavelength blocking film 56 and do not enter the optical coupler 51. Similarly, since the long-wavelength blocking film 56a is also formed on the end face 62a of the coupler-side optical fiber 54a, the line monitoring optical signal 300 does not enter the optical coupler 51a. In the present embodiment, the long-wavelength blocking film 56 is formed on the end face 62 of the coupler-side optical fiber 54, and the long-wavelength blocking film 56a is formed on the end face 62 of the coupler-side optical fiber 54a.
Since it is formed at a, it is not necessary to adhere and fix the long-wavelength cutoff filter 4 and the like having a different configuration to the silicon substrate 52 unlike the conventional PLC optical coupler, and a compact optical coupler can be manufactured. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a groove bending portion 60 in a fiber guide groove 53 of a silicon substrate 52 according to a second embodiment of the present invention. In the drawings, the enlargement ratio of each part is shown with a smaller dimensional difference than the actual ratio for convenience of explanation. In the present embodiment, for example, a condenser lens 59 such as a hemispherical lens or a cylindrical lens is arranged at the position where the PD 58 is installed in the silicon substrate 52 in the first embodiment, and the PD 58 is located at the focal position of the condenser lens 59. Was placed. Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the present embodiment, the fiber bending portion 90
The communication optical signal (received signal 200D) corresponding to the bending loss leaked and emitted from the light source is collected by the condensing lens 59 as a received signal 200E directed to the focal point on the PD 58, so that the received light (received signal 200D) ) Can efficiently obtain the received signal 200X (electrical signal). For example, even if the received light (received signal 200D) is attenuated to a weak level, it can be reliably received by condensing. The received signal 200X can be obtained from the signal 200D. In the above embodiments, the fiber guide groove 53 is used.
Is formed in a substantially L-shape and has a right angle portion, but for example, the groove bending portion 60 may be curved in accordance with the curvature of the fiber bending portion 90. In addition, the fiber guide groove 53 of each of the above embodiments has a substantially L-shaped shape in which the groove linear portion 61 bends at a substantially right angle at the groove bending portion 60. However, the bending angle of the groove bending portion 60 is substantially a right angle. It is not limited, for example, several dB from the fiber bending portion 90.
Any other angle may be used as long as the received light (communication optical signal corresponding to the bending loss) of the degree (about 10% of the whole received light) leaks.
【0011】[0011]
【発明の効果】上記のように請求項1の本発明では、シ
リコン基板上に2酸化珪素(SiO2)等の厚膜を成膜
してからエッチングして光導波路を形成する工程が必要
無く、シリコン基板上に光ファイバを固定するためのフ
ァイバガイド溝を屈曲させて設けるのみであるので、低
コストにて光カプラを作成することができる。請求項2
の本発明は、ファイバ湾曲部から洩れて放出される曲が
り損失分の通信用光信号を受光素子上の焦点に向けて集
光する集光レンズを備えているので、受信光から効率良
く受信信号を得ることができ、また、受信光が微弱レベ
ルに減衰している場合であっても集光することにより確
実に受信光を受光して受信信号を得ることができる。請
求項3の本発明は、光コネクタ内の光ファイバの端面
に、線路監視用の光信号を遮断する長波長遮断膜を成膜
したので、小型の光カプラを作成することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, there is no need to form an optical waveguide by forming a thick film such as silicon dioxide (SiO 2 ) on a silicon substrate and then etching it. Since only the fiber guide groove for fixing the optical fiber is provided on the silicon substrate by bending, the optical coupler can be manufactured at low cost. Claim 2
Since the present invention includes a condensing lens for converging a communication optical signal corresponding to a bending loss leaked and emitted from the fiber bending portion toward a focal point on the light receiving element, the received signal can be efficiently converted from the received light. Can be obtained, and even if the received light is attenuated to a weak level, it is possible to reliably receive the received light and obtain a received signal by focusing. According to the third aspect of the present invention, since a long-wavelength blocking film for blocking an optical signal for line monitoring is formed on an end face of an optical fiber in an optical connector, a small-sized optical coupler can be manufactured.
【図1】本発明の第1の実施形態の光カプラを用いた通
信用光信号の送受信の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating transmission and reception of a communication optical signal using an optical coupler according to a first embodiment of the present invention.
【図2】シリコン基板のファイバガイド溝中の溝屈曲部
を拡大して示した断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a groove bending portion in a fiber guide groove of a silicon substrate.
【図3】カプラ側光コネクタおよびカプラ側光コネクタ
内部の長波長光遮断膜を拡大して示した斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of a coupler-side optical connector and a long-wavelength light blocking film inside the coupler-side optical connector.
【図4】本発明の第2の実施形態のシリコン基板のファ
イバガイド溝中の溝屈曲部を拡大して示した断面図であ
る。FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a groove bending portion in a fiber guide groove of a silicon substrate according to a second embodiment of the present invention.
【図5】従来のPLC光カプラを用いた通信用光信号の
送受信の概略を示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating transmission and reception of a communication optical signal using a conventional PLC optical coupler.
20 光通信網、21、21a 通信網側光ファイバ、
22、22a 通信網側光コネクタ、51、51a 光
カプラ、52、52a シリコン基板、53、53a
ファイバガイド溝、54、54a カプラ側光ファイ
バ、55、55aカプラ側光コネクタ、56、56a
長波長光遮断膜、57、57a レーザーダイオード
(LD:発光素子)、58、58a フォトダイオード
(PD:受光素子)、60、60a 溝屈曲部、61、
61a 溝直線状部、62、62a端面、90、90a
ファイバ湾曲部、91、91a ファイバ直線状部、
100、100A、100B、100C 光カプラ51
の送信信号(通信用光信号)=光カプラ51aの受信信
号、100Z 光カプラ51の送信信号(電気信号)、
100X 光カプラ51aの受信信号(電気信号)、2
00、200A、200B、200C 光カプラ51a
の送信信号(通信用光信号)=光カプラ51の受信信
号、200Z 光カプラ51aの送信信号(電気信
号)、200X 光カプラ51の受信信号(電気信
号)、300 線路監視用光信号20 optical communication network, 21, 21a communication network side optical fiber,
22, 22a Communication network side optical connector, 51, 51a Optical coupler, 52, 52a Silicon substrate, 53, 53a
Fiber guide groove, 54, 54a Coupler side optical fiber, 55, 55a Coupler side optical connector, 56, 56a
Long wavelength light blocking film, 57, 57a Laser diode (LD: light emitting element), 58, 58a Photodiode (PD: light receiving element), 60, 60a Groove, 61,
61a groove linear portion, 62, 62a end face, 90, 90a
Fiber bending section, 91, 91a fiber straight section,
100, 100A, 100B, 100C Optical coupler 51
Transmission signal (communication optical signal) = reception signal of the optical coupler 51a, transmission signal (electric signal) of the 100Z optical coupler 51,
100X Received signal (electric signal) of optical coupler 51a, 2
00, 200A, 200B, 200C Optical coupler 51a
Transmission signal (communication optical signal) = reception signal of optical coupler 51, transmission signal (electric signal) of 200Z optical coupler 51a, reception signal (electric signal) of 200X optical coupler 51, 300 line monitoring optical signal
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/135 10/13 10/12 Fターム(参考) 2H036 NA01 QA12 QA22 QA53 2H037 AA01 BA02 BA12 CA06 DA03 DA04 DA12 2H047 KA02 MA07 QA02 TA44 5F089 AA01 AC10 AC16 CA03 CA20 GA01 5K002 BA16 BA31 BA33 FA01 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H04B 10/135 10/13 10/12 F term (reference) 2H036 NA01 QA12 QA22 QA53 2H037 AA01 BA02 BA12 CA06 DA03 DA04 DA12 2H047 KA02 MA07 QA02 TA44 5F089 AA01 AC10 AC16 CA03 CA20 GA01 5K002 BA16 BA31 BA33 FA01
Claims (3)
する発光素子と、通信用光信号を受信して電気信号に変
換する受光素子と、前記発光素子および前記受光素子が
設置されるシリコン基板と、一端が前記発光素子と接続
される光ファイバと、該光ファイバの他端に固定される
光コネクタと、により構成される光カプラであって、 前記シリコン基板上には光ファイバを固定するための屈
曲部を有するファイバガイド溝が形成され、 前記受光素子は、前記ファイバガイド溝に固定された光
ファイバの湾曲部から放出される受信光を受光するため
に、前記ファイバガイド溝の屈曲部に面して設置される
ことを特徴とする光カプラ。1. A light emitting element for converting an electric signal into an optical signal for communication and sending it, a light receiving element for receiving the optical signal for communication and converting it to an electric signal, and the light emitting element and the light receiving element are provided. An optical coupler comprising a silicon substrate, an optical fiber having one end connected to the light emitting element, and an optical connector fixed to the other end of the optical fiber, wherein an optical fiber is provided on the silicon substrate. A fiber guide groove having a bent portion for fixing is formed, and the light receiving element receives the light emitted from the curved portion of the optical fiber fixed to the fiber guide groove. An optical coupler characterized by being installed facing a bent portion.
めの集光レンズを備えることを特徴とする請求項1に記
載の光カプラ。2. The optical coupler according to claim 1, further comprising: a condenser lens for receiving the received light corresponding to the bending loss.
は、線路監視用の光信号を遮断する長波長遮断膜を成膜
することを特徴とする請求項1または2に記載の光カプ
ラ。3. The optical coupler according to claim 1, wherein a long wavelength blocking film for blocking an optical signal for line monitoring is formed on an end face of the optical fiber in the optical connector.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000111196A JP2001296456A (en) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Optical coupler |
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-04-12 JP JP2000111196A patent/JP2001296456A/en active Pending
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