JP2002124687A - 双方向光通信器および双方向光通信装置並びに双方向光通信器の組み立て方法 - Google Patents
双方向光通信器および双方向光通信装置並びに双方向光通信器の組み立て方法Info
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Abstract
で、送信・受信共に伝送損失が少なく、安価で小型の双
方向光通信器および双方向光通信装置を提供する。 【解決手段】 発光素子4から放射された送信光8は、
送信レンズ6により集光され、光学部材10を通過して
光ファイバ2に結合される。光ファイバ2から放射され
た受信光9は、光学部材10に形成された反射ミラー7
により反射されると共に集光されて受光素子4に結合さ
れる。光ファイバ2の端面により反射された送信光8
は、反射ミラーの一部である遮光部16により反射され
て受光素子4に結合されない。
Description
送受信することが可能な双方向光通信器および双方向光
通信装置並びに双方向光通信機の組み立て方法に関し、
より詳しくは、プラスチック光ファイバ等のマルチモー
ド光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器
間通信、LAN(Local Area Networ
k)等に使用することができる双方向光通信器および双
方向光通信装置に関する。
を用いて通信を行うネットワーク技術が注目されてい
る。特に、近年のプラスチック光ファイバ(以下、PO
Fと表記する)の低損失化および広帯域化に伴って、家
庭内通信や電子機器間通信への応用が進んでいる。
長の信号光の送受信を行う光通信装置においては、二本
の光ファイバを用いた全二重方式のものが主流であっ
た。しかし、二本の光ファイバを用いた場合、光通信器
の小型化が困難であることや、伝送距離が長くなるに伴
って光ファイバのコストが高くなるという問題があっ
た。このため、一本の光ファイバを用いて全二重方式の
光通信を行う、双方向光通信器が提案されている。
び受信を同一の光ファイバを用いて行うことから、送信
光と受信光との混信を防止することが重要となる。受信
光に送信光が混信する原因としては、送信光が光ファ
イバに入射するときに光ファイバ端面で反射される場合
(以下、近端反射と表記する)、光ファイバを伝搬し
た送信光が光ファイバから出射するときに光ファイバ端
面で反射される場合(以下、遠端反射と表記する)、
通信相手の双方向光通信器によって送信光が反射される
場合(以下、相手モジュール反射と表記する)、双方
向光通信器内での内部散乱光によるもの(以下、迷光と
表記する)等が挙げられる。さらに、光学的な混信(送
信光と受信光との混信)以外にも、電気的または電磁
的なノイズにより混信が生じてS/Nが低下するという
要因もある。
れている代表的な方法としては、特開平10−1537
20号公報に開示されているように、偏光分離素子(偏
光分離膜)を用いて送受信光を分離する方法がある。こ
の従来技術について、図13に基づいて説明する。
ザダイオード104から発せられる送信光108は、S
偏光状態でプリズム111の斜面上に設けられた偏光反
射膜107に入射する。この送信光108は、偏光反射
膜107によりその大部分が反射され、レンズ106に
より集光されて光ファイバ102に結合される。一方、
マルチモードの光ファイバ102から放射される受信光
109は、レンズ106で集光されてランダム偏光状態
で偏光反射膜107に入射する。この受信光109は、
略半分が偏光反射膜107により反射され、残りの半分
が偏光反射膜107を透過して受光素子105に結合さ
れる。ここで、光ファイバ102で反射された送信光1
08はS偏光であるため、偏光反射膜107により殆ど
全てが反射され、受光素子105には結合されない。よ
って、近端反射による送信光108と受信光109との
混信を防止することができる。
配置することにより、近端反射による送信光の受信光へ
の混信を防止する方法が知られている。この従来技術に
ついて図14に基づいて説明する。
04から発せられる送信光208は、送信光学系206
により集光されて光ファイバ202に結合される。一
方、光ファイバ202から放射される受信光209は、
受信光学系224により集光されて受光素子205に結
合される。そして、送信部と受信部との間には金属等か
らなる遮光板207が配置されており、光ファイバ20
2で反射された送信光208が受光素子205に結合さ
れるのを防いでいる。
光を集光して、光ファイバに結合させる方法が特開昭6
2−222211号公報に開示されている。この方法で
は、発光素子から放射された送信光を凹面鏡により光フ
ァイバの方向に反射させると共に集光して光ファイバに
結合させる。この凹面鏡として回転楕円体形状のものを
用い、その凹面鏡の2つの焦点位置に発光素子と光ファ
イバの端面とを各々配置することにより、発光素子から
放射された送信光が光ファイバの端面で集光されて光フ
ァイバに結合される。これを応用して、発光素子の代わ
りに受光素子を配置することによって、光ファイバから
出射される受信光を効率良く受信することが可能であ
る。
た特開平10−153720号公報に開示されている方
法では、受信光の約半分が偏光反射膜107により反射
されるため、約3dBの受信損失が生じ、効率的に光を
利用することができないという問題があった。また、こ
の従来技術では、近端反射による送信光と受信光の混信
を防止することは可能であるが、遠端反射および相手モ
ジュール反射については偏光方向が揃っていないため
に、受信光と分離することが困難であるという問題があ
った。また、この従来技術では、偏光を利用しているた
めに発光素子として安価な発光ダイオード(LED)を
用いることができず、さらに、この従来技術では、高価
な偏光分離膜(偏光反射膜)が必要であるため、コスト
が高くなるという問題があった。さらに、この従来技術
では、受光素子105が形成された基板上に、レーザダ
イオード104が受光素子105に近接して配置されて
おり、レーザダイオード104がシールドされていない
ため、電気的なノイズや電磁的なノイズによる影響が生
じ易いという問題があった。
部を分離する方法では、部品点数が多くなってコストが
高くなることや、遮光板207の厚み分だけ光ファイバ
202の領域が使用できないために受信効率が悪くなる
ことが問題であった。さらに、この従来技術では、発光
素子204と受光素子205を配置する際の自由度が低
く、送信光学系206と受信光学系224との位置合わ
せ等を高精度で行う必要があるため、製造コストが高く
なるという問題があった。
に開示されている技術は、二本の光ファイバを用いた双
方向光通信に応用することはできるが、一本の光ファイ
バを用いた双方向光通信および全二重方式の通信には対
応することができない。
決するためになされたものであり、一本の光ファイバを
用いた全二重方式の双方向光通信が可能であり、送信お
よび受信共に光の損失が少なく、受信光への送信光の混
信および電気的なノイズや電磁的なノイズによる混信を
防止することが可能であり、さらに、POFのように大
口径の光ファイバに対しても高効率で結合させることが
でき、安価で小型の双方向光通信器および双方向光通信
装置並びに双方向光通信器の組み立て方法を提供するこ
とを目的とする。
は、一本の光ファイバにより光信号の送受信を行う双方
向光通信装置に用いられる双方向光通信器であって、送
信光を生成する発光素子と、光ファイバから出射される
受信光を受光する受光素子と、反射率の高い薄膜からな
る反射ミラーとを備え、該反射ミラーが形成されている
光学部品は、該発光素子よりも光ファイバ側に設置さ
れ、該反射ミラーの一方の表面によって光ファイバから
出射される受信光を反射して該受光素子に導くと共に、
該反射ミラーの受信光を反射する面とは反対側の表面の
少なくとも一部によって該発光素子から出射される送信
光または光ファイバの端面で反射される送信光を反射し
て、送信光が該受光素子に入射するのを防ぐように構成
されており、そのことにより上記目的が達成される。
た送信光(近端反射光)と受信光とを、受信光を受光素
子に導く反射ミラーにより分離しているため、近端反射
による送信光と受信光との混信を防ぐことが可能であ
る。また、光学部品に設けた反射ミラーにより送信光と
受信光を分離しているため、偏光分離膜や遮光板を用い
て送信光と受信光を分離する従来技術よりも、部品点数
を減らすことが可能である。また、反射ミラーによって
近端反射光の分離を行うことができるので、偏光分離膜
を用いた従来技術のように偏光分離損失による光の利用
効率低下が生じない。また、薄膜からなる反射ミラーに
よって近端反射光の分離を行うことができるので、受信
領域を大きく取ることが可能であり、遮光板を用いた従
来技術のように遮光板の厚み分だけ受信領域が利用でき
なくなって光の利用効率が低下するのを防ぐことができ
る。さらに、反射ミラーによって、双方向通信器内での
内部散乱光である迷光を反射して受光素子に入射するの
を防ぐことも可能である。
イバにより光信号の送受信を行う双方向光通信装置に用
いられる双方向光通信器であって、送信光を生成する発
光素子と、光ファイバから出射される受信光を受光する
受光素子と、反射率の高い薄膜からなる反射ミラーとを
備え、該反射ミラーが形成されている光学部品は、該発
光素子よりも光ファイバ側に設置され、該反射ミラーの
一方の表面によって光ファイバから出射される受信光を
反射して該受光素子に導くと共に、該反射ミラーの受信
光を反射する面とは反対側の表面の少なくとも一部に設
けられた光吸収層によって該発光素子から出射される送
信光または光ファイバの端面で反射される送信光を吸収
して、送信光が該受光素子に入射するのを防ぐように構
成されており、そのことにより上記目的が達成される。
た送信光(近端反射光)と受信光とを、受信光を受光素
子に導く反射ミラーにより分離しているため、近端反射
による混信を防ぐことが可能である。また、光学部品に
設けた反射ミラーにより送信光と受信光を分離している
ため、偏光分離膜や遮光板を用いて送信光と受信光を分
離する従来技術よりも、部品点数を減らすことが可能で
ある。また、反射ミラーによって近端反射光の分離を行
うことができるので、偏光分離膜を用いた従来技術のよ
うに偏光分離損失による光の利用効率低下が生じない。
また、薄膜からなる反射ミラーによって近端反射光の分
離を行うことができるので、受信領域を大きく取ること
が可能であり、遮光板を用いた従来技術のように遮光板
の厚み分だけ受信領域が利用できなくなって光の利用効
率が低下するのを防ぐことができる。また、反射ミラー
によって、双方向通信器内での内部散乱光である迷光を
反射して受光素子に入射するのを防ぐことも可能であ
る。さらに、光吸収層によって双方向光通信器内での迷
光を吸収することができるため、混信の防止を図ること
が可能である。
ーが曲面形状であり、光ファイバから出射される受信光
を反射すると共に集光して、受信光を受光素子に結合さ
せる構成とすることができる。
光の集光を行うため、集光用のレンズを別に設ける必要
がなく、さらに部品点数を減らして組み立て調整を容易
にすることが可能である。
ーが形成されている光学部材の一部を前記発光素子から
出射される送信光が通過する構成とすることができる。
部(送信光が通る部分)と受信部(受光素子が設けられ
ている部分)との光学的分離を行う際に、送信光を反射
ミラーが形成されている光学部材の一部を通す。反射ミ
ラーが薄膜からなるので、送信光を受信部の近傍に通す
ことができ、送信領域と受信領域(光ファイバの各領
域)の境界を最小限にすると共に、双方向光通信器を小
型化することが可能である。
から出射される送信光を集光するレンズが前記光学部材
に形成されている構成とすることができる。
送信と受信のための集光光学系を構成することができ、
小型で安価で組み立て易い双方向光通信器を得ることが
可能である。
が、送信光が出射する位置に、送信光を屈折させて光フ
ァイバに入射させるプリズムが形成されている構成とす
ることができる。
を屈折させて光ファイバの外周方向から入射させること
ができ、光ファイバの受信領域をより拡大することが可
能である。また、プリズムによって相手モジュール反射
を抑制することが可能である。さらに、発光素子の配置
の自由度を増すことができ、光学部材に一体形成するこ
とにより、小型で組み立て調整が容易な双方向光通信器
を得ることが可能である。
が、前記レンズが形成された面を前記発光素子を外部か
ら封止する封止部材の一部に用いる構成とすることがで
きる。上記構成によれば、光学部材を発光素子のカバー
ガラスとして用いることにより、部品点数を減らすと共
に組み立てを容易にすることが可能である。
バの光軸に対して、前記発光素子の光軸が傾斜している
構成とすることができる。
れる受信光の一部が発光素子に照射されて反射され、再
び光ファイバに戻ることを防止することができ、相手モ
ジュール反射を低減することが可能である。。
バの光軸に対して、前記受光素子の受光面が傾斜してい
る構成とすることができる。
れる受信光の一部が受光素子に照射されて反射され、再
び光ファイバに戻ることを防止することができ、相手モ
ジュール反射を低減することが可能である。。
イバにより光信号の送受信を行う双方向光通信装置に用
いられる双方向光通信器であって、送信光を生成する発
光素子と、光ファイバから出射される受信光を受光する
受光素子と、反射率の高い薄膜からなる反射ミラーとを
備え、該反射ミラーが形成されている光学部品は、該受
光素子よりも光ファイバ側に設置され、該反射ミラーの
一方の表面によって該発光素子から出射される送信光を
反射して光ファイバに導くと共に、光ファイバの端面で
反射される送信光を反射して、送信光が該受光素子に入
射するのを防ぐように構成されており、そのことにより
上記目的が達成される。
た送信光(近端反射光)と受信光とを、送信光を光ファ
イバに導く反射ミラーにより分離しているため、近端反
射による混信を防ぐことが可能である。また、光学部品
に設けた反射ミラーにより送信光と受信光を分離してい
るため、偏光分離膜や遮光板を用いて送信光と受信光を
分離する従来技術よりも、部品点数を減らすことが可能
である。また、反射ミラーによって近端反射光の分離を
行うことができるので、偏光分離膜を用いた従来技術の
ように偏光分離損失による光の利用効率低下が生じな
い。また、薄膜からなる反射ミラーによって近端反射光
の分離を行うことができるので、受信領域を大きく取る
ことが可能であり、遮光板を用いた従来技術のように遮
光板の厚み分だけ受信領域が利用できなくなって光の利
用効率が低下するのを防ぐことができる。また、反射ミ
ラーによって、双方向通信器内での内部散乱光である迷
光を反射して受光素子に入射するのを防ぐことも可能で
ある。
ーが曲面形状であり、前記発光素子から出射される送信
光を反射すると共に集光して、光ファイバに結合させる
構成とすることができる。
光の集光を行うため、集光用のレンズを別に設ける必要
がなく、さらに部品点数を減らして組み立て調整を容易
にすることが可能である。
ーが形成されている光学部材の一部を前記光ファイバか
ら出射される受信光が通過する構成とすることができ
る。
部(送信光が通る部分)と受信部(受光素子が設けられ
ている部分)との光学的分離を行う際に、受信光を反射
ミラーが形成されている光学部材の一部を通す。反射ミ
ラーが薄膜からなるので、受信光を送信部の近傍に通す
ことができ、送信領域と受信領域(光ファイバの各領
域)の境界を最小限にすると共に、双方向光通信器を小
型化することが可能である。
受光素子に集光するレンズが前記光学部材に形成されて
いる構成とすることができる。
送信と受信のための集光光学系を構成することができ、
小型で安価で組み立て易い双方向光通信器を得ることが
可能である。
バの光軸と垂直な方向に対して、前記発光素子の光軸が
傾斜している構成とすることができる。
れる受信光の一部が発光素子に照射されて反射され、再
び光ファイバに戻ることを防止することができ、相手モ
ジュール反射を低減することが可能である。。
の光軸と垂直な方向に対して、前記受光素子の受光面が
傾斜している構成とすることができる。
れる受信光の一部が受光素子に照射されて反射され、再
び光ファイバに戻ることを防止することができ、相手モ
ジュール反射を低減することが可能である。。
ーの一部が光ファイバの端面に接触しているか、または
近接して配置されている構成とすることができる。
射ミラーの裏面全面ではなく、反射ミラー裏面の光ファ
イバ側の先端部分である遮光部)により、より確実に近
端反射による送信光と受信光との混信を防止することが
可能である。
ーが前記受光素子のグランド電極と電気的に接続されて
いる構成とすることができる。
素子を発光素子から電気的および電磁的に分離すること
ができ、電気的な混信や電磁的な混信を低減することが
可能である。
の一部に、前記受光素子と該光学部品との相対的な位置
を決定する受光素子用位置決め部が設けられ、該受光素
子用位置決め部の位置に合わせて該受光素子が配置され
ている構成とすることができる。
を直接位置決めすることができるので、簡易な方法によ
り高精度で受光素子と光学部品との位置合わせを行うこ
とが可能である。
の一部に、前記発光素子と該光学部品との相対的な位置
を決定する発光素子用位置決め部が設けられ、該発光素
子用位置決め部の位置に合わせて該発光素子が配置され
ている構成とすることができる。
を直接位置決めすることができるので、簡易な方法によ
り高精度で発光素子と光学部品との位置合わせを行うこ
とが可能である。
の各端に光学的に結合された複数の双方向光通信器を有
し、該光ファイバを伝送路として各双方向光通信器間で
光信号を送受信する双方向光通信装置であって、該複数
の双方向光通信器の少なくとも1つが本発明の双方向光
通信器であり、そのことにより上記目的が達成される。
信を防ぐことが可能な本発明の双方向通信器を用いて、
一本の光ファイバにより全二重方式の通信が可能で、小
型で低コストな双方向光通信装置を得ることが可能であ
る。
イバの端面が該光ファイバの光軸に対して傾斜している
構成とすることができる。
きた光が光ファイバから出射するときに反射される光
(遠端反射光)が受光素子に入射されるのを抑制するこ
とが可能である。また、送信光が光ファイバに入射する
ときに光ファイバの端面により反射された光は光ファイ
バの外周方向に反射されるため、近端反射による混信防
止が容易となる。さらに、受信光が光ファイバ端面から
受光素子側に屈折して出射されるため、より高効率に受
信光を受光素子に結合させることが可能である。
イバの端面が球面形状である構成とすることができる。
きた光が光ファイバから出射するときに反射される光
(遠端反射光)が受光素子に入射されるのを抑制するこ
とが可能である。また、送信光が光ファイバに入射する
ときに光ファイバの端面により反射された光は光ファイ
バの外周方向に反射されるため、近端反射による混信防
止が容易となる。さらに、受信光が光ファイバ端面から
集光されて出射されるため、より高効率に受信光を受光
素子に結合させることが可能である。さらに、光ファイ
バと双方向光通信器との接続方向(両者の配置方向)を
一定に決める必要が無いため、接続が容易となる。
イバが、コアおよびクラッドがプラスチック材料からな
るプラスチック光ファイバ(POF)である構成とする
ことができる。
Fを用いているため、曲げによる損失が少なく、かつ、
光ファイバが折れ難い。また、コア径が1mm程度の大
口径の光ファイバを容易に製造できるので、光ファイバ
と双方向光通信器との結合調整(位置合わせ)が容易で
あり、かつ、双方向光通信装置を安価に作製することが
可能である。
イバが、クラッドがプラスチック材料からなり、コアが
石英からなるポリマークラッドファイバ(PCF)であ
る構成とすることができる。
Fを用いているため、伝送帯域が広く、長距離での通信
や高速での通信を行うことが可能である。
前記受光素子の一部と前記光学部品の受光素子用位置決
め部との両方に接触させて両者の相対的な位置を決定す
る受信部組み立て部材を用いて、該受光素子と該光学部
品との位置決めを行い、そのことにより上記目的が達成
される。
レンズ等が形成された光学部材に設けた受光素子用位置
決め部と受光素子とを受光部組み立て部材に接触させて
配置するという簡単な方法により受光素子と光学部品の
位置合わせを行うことができるので、低コストで双方向
光通信器を組み立てることが可能である。
は、前記光学部品の発光素子用位置決め部と前記発光素
子の一部を位置合わせするか、または該光学部品の発光
素子用位置決め部と該発光素子が取り付けられている保
持部を位置合わせすることにより、該発光素子と該光学
部品との位置決めを行い、そのことにより上記目的が達
成される。
レンズ等が形成された光学部材に設けた発光素子用位置
決め部により、発光素子または発光素子の保持部(サブ
マウント)と光学部品の位置合わせを高精度に行うこと
が可能である。
て、図面に基づいて説明する。 (実施形態1)実施形態1の双方向光通信装置および双
方向光通信器について、図1および図2を用いて説明す
る。
概略構成を説明するための図である。この双方向光通信
装置3は、伝送するデータ信号に基づいて伝送に適した
波長に変調された変調光を双方向に伝送するための光フ
ァイバ2と、光ファイバ2の両端に光学的に結合される
ように、各々接続された双方向光通信器1、1とを備え
ている。
略構成を説明するための図である。この双方向光通信器
1は、データ信号に基づいて変調光である送信光8を生
成する発光素子4と、光ファイバ2から出射される受信
光9を受光してデータ信号を生成するための受光素子5
と、発光素子4から出射される送信光8を集光して光フ
ァイバ2に結合させる送信レンズ6と、光ファイバから
出射される受信光9を反射して受光素子5に結合させる
反射ミラー7とを有している。送信レンズ6と反射ミラ
ー7とは光学部材10に形成され、発光素子4はSiC
等からなる放熱特性に優れたサブマウント12上に配置
されている。これらの構成部材は、ステム13上に位置
合わせされて配置され、ステム13は図示しない回路
(受信光をデータ信号に変換する回路や制御回路等)に
電気的に接続されている。
材について説明する。
マルチモード光ファイバを用いることが好ましい。PO
Fは、コアがPMMA(PolymethylMeth
aAcrylate)やポリカーボネート等の光透過性
に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記コアよ
りも屈折率の低いプラスチックからなる。このような光
ファイバでは、石英光ファイバに比べてそのコアの径を
約200μm〜約1mmと大きくすることが容易である
ので、双方向光通信器1と光ファイバとの結合調整(位
置合わせ)が容易となり、安価な双方向光通信装置3を
得ることができる。本実施形態のように送信光8と受信
光9とを空間的に分離する場合、コア径が1mm程度で
あるものを利用するのが好ましい。
英ガラスからなり、クラッドがポリマーからなるPCF
を用いてもよい。PCFはPOFに比べて価格が高い
が、伝送損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴があ
る。このため、PCFを伝送媒体とすることにより、長
距離での通信やより高速での通信を行うことが可能な双
方向光通信装置3を得ることができる。
ダイオード(LED)が用いられる。発光素子4として
は、使用する光ファイバ2の伝送損失が少ない波長が得
られ、かつ、安価に製造できることが好ましい。光ファ
イバとして例えばPOFを用いる場合には、DVD等に
用いられており、量産されているため安価に製造するこ
とができる波長650nmの半導体レーザ等を用いるこ
とができる。また、発光素子4の後部にモニター用フォ
トダイオード14を配置することにより、発光素子4の
光量を一定に保つようにモニターすることができる。
弱を電気信号に変換することができ、発光素子4の波長
域で感度が高いフォトダイオードを使用する。例えば、
シリコン材料からなるPINフォトダイオードやアバラ
ンシェフォトダイオード等を用いることができる。
ボネート等のプラスチックを材料として、射出成形等に
より作製することができる。そして、光学部材10の反
射ミラー7となる部分にアルミニウムや金等の反射率の
高い金属薄膜を蒸着法等により形成して、反射ミラー7
を作製することができる。この反射ミラー7は、図2に
示したような1/4円をくり抜いた形状の光学部材10
の左下側から蒸着することにより、マスク等によりパタ
ーニングを行わなくても簡単に形成することができる。
本実施形態において、反射ミラー7は曲面形状であり、
受信光9を集光する役割も有している。
する面には電極21が形成されている。この電極21
は、反射ミラー7と同時に蒸着法等により形成され、少
なくともその一部が反射ミラー7と繋がっている。ま
た、光学部材10には、送信光8を集光して光ファイバ
2に結合させる送信レンズ6と、送信光8を屈折させて
光ファイバ2に入射させるプリズム11とが形成されて
いる。さらに、光学部材10は発光素子4を封止する封
止部材の一部としても用いられる。このように一つの光
学部材10に多数の機能を持たせることにより、構成部
材を大幅に低減できると共に、組み立て時の公差を低減
することができる。よって、低コストで小型な双方向光
通信器1を得ることができる。さらに、一つのステム1
3上に発光素子4、受光素子5および光学部材10を各
々光ファイバ2の光軸と平行に配置することができるの
で、複雑な組み立て工程が不要となり、組み立て工程を
大幅に削減することが可能となる。
4から生成された送信光8は、発光素子4の放射角に従
って放射状に発散した後、送信レンズ6により任意の開
口数に変換されて集光され、光学部材10を通過して光
ファイバ2に結合される。一方、光ファイバ2から出射
される通信相手からの受信光9は、反射ミラー7により
受光素子5の方向に反射されると共に、曲率を有する反
射ミラー7により集光されて受光素子5に結合される。
ァイバ2の口径内で空間的に分離する場合、送信光8が
入射する光ファイバ2部分から出射される受信光9は受
光素子5に結合されない。このため、送信光が入射する
光ファイバ2部分の位置を光ファイバ2のより外周側の
部分とし、かつ、小面積とすることにより、受信光9を
効率良く受光素子5に結合させることができる。
ファイバ2の光軸に対して傾斜したプリズム11を有し
ており、このプリズム11により送信光8を屈折させて
光ファイバ2に入射させている。
バ2からの反射光が当たる部分、図2に斜線で示す))
は、光ファイバ2に接触または近接させて配置されてい
る。光ファイバ2に入射する送信光8の一部は、光ファ
イバ2の端面により反射される。この光ファイバ2の端
面での送信光8の反射光は、反射ミラー7の遮光部16
により遮光されて受光素子5に結合されない。よって、
近端反射による混信を防止することができる。なお、送
信光8はミラー7の全面で反射される。
止するための方法について、より詳細に説明する。
と受信光とを分離する場合には、図3に示すように、光
ファイバ2の送信光8が結合される送信領域を小さくす
ることにより受信領域が大きくなり、利用可能な受信光
9を増加させて効率の良い双方向光通信器を得ることが
できる。このためには、送信光8と受信光9との分離
を、如何に光損失を少なくして行うかということが重要
となる。
3dBの分離損失が生じる。また、従来の遮光板を用い
た方式でも、遮光板の厚みと、送信領域および受信領域
の空間分離とによって損失が大きくなる。
なる反射ミラー7により送信光と受信光との分離を行っ
ているため、遮光部での損失を実質的に零とすることが
できる。また、薄膜からなる反射ミラー7の極(図2で
は上端)近傍に送信光8を通過させることが可能とな
り、送信領域と受信領域との境界を殆ど無くして受信領
域をより拡大することが可能となる。さらに、プリズム
11により、送信光8を光ファイバ2の外周方向から屈
折させて入射させているため、受信領域をより拡大し
て、高効率で送受信光の分離を行うことが可能となる。
光を防止する方法について説明する。ここでは、送信光
8は光学部材10に形成されたプリズム11により屈折
され、光ファイバ2の外周部から光ファイバ2に入射す
る。その反射光17は、光ファイバ2の中心部方向に向
かって反射される。ここで、光学部材10に形成された
プリズム11の先端部であり、かつ、反射ミラー7の一
部である遮光部16は、光ファイバ2に接触または数十
μm〜数百μm程度離れた位置に設置されている。この
ため、反射光17は反射ミラー7の受信光が入射する側
とは反対側の面(裏面)によって反射(遮光)され、受
光素子5方向に入射されることがなくなる。
8の一部は送信レンズ6に入射せずに迷光となり、双方
向光通信器1内を散乱する。しかし、本実施形態では、
受光素子5が反射ミラー7によって発光素子4側の光学
部材10から光学的に分離されているため、迷光18が
生じても反射ミラー7の裏面により反射され、受光素子
5に結合されるのを防ぐことができる。さらに、発光素
子4の組み立て公差により発光素子4の位置ずれが生じ
た場合でも、予期しない迷光18が受光素子5に入射す
ることが無いため、発光素子4の組み立て公差を大きく
して組み立てコストを低減することができる。さらに、
反射光17も迷光となって双方向光通信器1内を散乱す
るが、同様の理由によりこの迷光も受光素子5に結合さ
れない。
射および集光して受光素子5に結合させると共に、反射
光17や迷光18を受光素子から光学的に分離する働き
を有している。さらに、この反射ミラー7により受光素
子5が発光素子4から分離されているので、迷光の影響
を気にすることなく、発光素子4の配置を決定すること
ができる。よって、双方向光通信器1の設計自由度が増
し、組み立て調整が容易な配置にすることができる。
射を低減する方法について説明する。本実施形態で示し
た双方向光通信器1において相手モジュール反射が生じ
る要因としては、受光素子4の表面で反射した素子反射
光19が再び光ファイバ2に結合させることと、光ファ
イバ2から出射される受信光9の一部が光学部材10に
照射される面(主としてプリズム11)で反射されて生
じるプリズム反射光20が再び光ファイバ2に結合させ
ることの2通りが考えられる。
シリコン等の薄膜により反射防止コートを施すことによ
り受信光の反射を防止して、受光効率を向上させてい
る。しかし、受信光9は全てが受光面に入射するわけで
はなく、その一部が受光面以外に入射して反射し、この
ような素子反射光19が相手モジュール反射の原因とな
る。このため、受光面以外の部分にも、例えば黒色の着
色レジスト等、使用する波長領域での光吸収率が高く、
反射率の低い材料を用いて反射防止膜を形成することに
より、より確実に相手モジュール反射を抑制することが
できる。
11の傾斜角度を最適化することにより、プリズム反射
光20が光ファイバ2に入射しても結合されず、通信光
として伝送されないようにすることができる。このため
には、プリズム反射光20が光ファイバ2の開口数より
も大きな角度で光ファイバ2に入射するようにすればよ
く、光ファイバ2の光軸に対するプリズム11の傾斜角
度を光ファイバ2のNA程度以上に設定すればよい。例
えばNA0.3の光ファイバ2を用いる場合、傾斜角は
10゜以上、好ましくは17゜以上にすればよい。しか
し、プリズム11の傾斜角を大きくした場合には、光フ
ァイバ2への送信光8の入射角度も大きくなり、送信光
8の結合損失が多くなる場合もある。このため、両者の
トレードオフを考慮してプリズム11の傾斜角度を設定
する必要がある。
ために、図6に示すように、送信光8が通過する部分に
はプリズム11を形成せず、送信光8が通過しない部分
にのみ傾斜角の大きいプリズム11を形成してもよい。
この場合、プリズム11が形成されていない部分からの
反射光20は相手モジュール反射となるが、その面積を
充分小さくすることにより、その影響を小さくすること
ができる。または、プリズム11の傾斜角を2段階に形
成して、送信光8が通過する部分のプリズム11の傾斜
角を小さくし、その他の部分のプリズム11の傾斜角を
大きくしてもよい。または、受信光9が照射される光学
部材10の面(プリズム11が形成された面)に反射防
止コートを施して、反射率を低減させてもよい。
光9の一部は光学部材10を透過して、発光素子4また
はサブマウント12に照射される。この受信光9が発光
素子4またはサブマウント12により再び反射して相手
モジュール反射となる場合がある。これを防ぐために、
例えば図7に示すように、光ファイバ2の光軸に対して
発光素子4の光軸またはサブマウント12を傾斜させて
配置してもよい。このような構成とすることにより、発
光素子4またはサブマウント12に照射されて反射され
た受信光9が再び光ファイバ2に結合されるのを防ぐこ
とができる。同様に、受光素子5の受光面を光ファイバ
2の光軸に対して傾斜させることにより、受光素子5に
より反射された素子反射光19が光ファイバ2に結合さ
れて、相手モジュール反射となるのを低減することがで
きる。なお、光ファイバ2の光軸に対する受光素子5の
受光面の傾斜角は、反射ミラー7の形状および配置によ
って適切なものに調整することができる。また、光ファ
イバ2の光軸に対する発光素子4の光軸またはサブマウ
ント12の傾斜角は、送信レンズ6の形状および配置に
よって適切なものに調整することができる。
明する。図2で示したように、光ファイバ2の端面が光
軸に対して垂直となっている場合には、約4%の遠端反
射が生じる。この遠端反射は、光ファイバ2の端面形状
を工夫することにより低減することが可能となる。
端面を光軸に対して傾斜させる方法と、図8に示すよう
に、光ファイバ2の端面を球面にする方法とがある。ど
ちらの方法とも、光ファイバ2の端面での遠端反射の方
向を変えて、光ファイバ2の開口数以上の角度にするこ
とによって、遠端反射が光ファイバ2を伝搬しないよう
にしている。例えばPOFでは、端面を任意の形状のホ
ットプレートに押し付けて熔融させることにより、容易
に傾斜加工や球面加工を行うことが可能である。このよ
うに光ファイバ2の端面形状を変えた場合における、双
方向光通信器1と光ファイバ2との光学的結合状態につ
いて説明する。
は、図7に示すように、光ファイバ2の送信光8が入射
する側を光ファイバ2の断面が鈍角となる側に固定し
て、光ファイバ2と双方向光通信器1を結合させる。こ
のように配置することにより、送信光8の光ファイバ2
による反射光17(近端反射)が光ファイバ2の外周部
方向に反射される。このため、遮光部16を光ファイバ
の外周側(図7の上側)に形成しても反射光17が受光
素子5に結合されなくなり、より受信領域を拡大するこ
とが可能となる。また、光ファイバ2を伝搬してきた受
信光(図7に点線で示す)の光ファイバ2の端面による
反射光(遠端反射)は、光軸に対する角度が大きくなる
ため、光ファイバ2内での損失が大きくなる。よって、
遠端反射を低減することができる。さらに、光ファイバ
2から出射される受信光9は、出射時に光ファイバ2端
面の傾斜によって受光素子側(図7の下方)に屈折する
ため、より受信効率を向上させることができる。このと
きの光ファイバ2の端面傾斜角度は、光ファイバ2の開
口数程度に設定することにより、遠端反射を確実に低減
することができる。例えばNA0.3の光ファイバ2の
傾斜角αを80゜とした場合、遠端反射を0.4%に低
減することができた。
端面を球面とした場合には、端面を傾斜させた場合のよ
うに、双方向光通信器1に対する光ファイバ2の方向を
決定する必要が無い。このため、容易に光ファイバ2
(光ファイバ2を固定したプラグ)を抜き差しすること
ができる。また、送信光8を光ファイバ2の外周部近傍
に入射させることにより、光ファイバ2を傾斜させた場
合と同様に、反射光17を光ファイバ2の外周方向に反
射させて、受信領域を拡大することができる。これによ
り、遠端反射(図8に点線で示す)も低減することがで
きる。さらに、光ファイバ2から出射される受信光9の
一部が球面(端面)から集光されて出射されるため、受
信効率を向上させることが可能となる。
は球面の場合には、光ファイバ2に入射した送信光8は
端面形状に従って屈折する。よって、送信光8の光ファ
イバ2への結合効率を向上させるためには、光ファイバ
2の光軸に対する屈折した送信光8の角度を小さくする
必要がある。このためには、図9に示すように、プリズ
ム11を図2とは逆方向の傾斜面にするのが好ましい。
または球面にすることにより、遠端反射を低減すると共
に、より受信効率を向上させることが可能となる。
信および電磁的混信を低減する方法について説明する。
ここでは、ステム13が受光素子5のグランド電極と接
続されている。サブマウント12はSiC等の絶縁体か
らなり、発光素子4と受光素子5は電気的に分離されて
いる。また、反射ミラー7は光学部材10の下部にも電
極21として形成されており、この電極21によって反
射ミラー7はステム13と電気的に接続されている。発
光素子4から見た場合、受光素子5は反射ミラー7、電
極21およびステム13によりシールドされており、こ
れにより電気的および電磁的な混信が抑制される。この
反射ミラー7は、光学部材10の左下側からアルミニウ
ムや金等の反射率が高く、導電性を有する材料を蒸着す
ることにより形成される。このとき同時に電極21が形
成される。反射ミラー7および電極21は、光学部材1
0の下部側全面に形成されるため、マスク等によりパタ
ーニングを行わなくても容易に形成することができる。
トダイオード14は送信部カバー15により覆われてい
る。この送信部カバー15は光学部材10とステム13
とに接着されており、発光素子4を外部から封止してい
る。送信部カバー15はステム13と電気的に接続され
ており、発光素子4を外部から電磁的に封止する役割も
有している。また、光学部材10の一部を発光素子4を
封止する封止部材の一部(通常のカバーガラスに相当す
るもの)として使用しているため、部品点数を低減して
部品コストを低減することができ、製造工程も簡略化す
ることができる。
細に説明する。図11は本実施形態における光学部材1
0の構成例を示す斜視図である。この光学部材10は、
上述した送信用レンズ6と、曲面形状を有する反射ミラ
ー7と、その面を発光素子の光軸に対して傾斜させたプ
リズム11とを有している。また、光学部材10には、
ステム13に固定される固定部26が設けられている。
さらに、光学部材10には、発光素子4に対する光学部
材10の相対的位置を決めるための発光素子用位置決め
部27と、受光素子5に対する光学部材10の位置を決
めるための受光素子用位置決め部28とが、角部または
切り欠け部等として形成されている。
置決め部28とは、光学部材10の任意の位置に形成さ
れ、双方向光通信器1の組み立て時には、この部分を基
準として組み立てを行う。このように、受信光9を集光
する反射ミラー7および送信光8を集光する送信用レン
ズ6が形成されている光学部品に組み立て基準となる位
置決め部を光学部材10に形成することにより、高精度
で受光素子5および発光素子4と光学部材10との位置
合わせを行うことができる。また、簡易な方法で双方向
光通信器を組み立てることが可能となる。
の組み立て方法について説明する。
受光素子5と反射ミラー7の相対的位置および発光素子
4と送信用レンズ6との相対的位置を、如何に精度良
く、かつ、簡易な方法により合わせるかということが重
要である。
ラー7が形成された光学部材10)との位置合わせ方法
について説明する。図12に示すように、ステム13に
両者の位置決めのために用いる受信部組み立て部材29
を固定する。この受信部組み立て部材29には、光学部
材10を位置決めするための光学部位置31と受光素子
5を位置決めするための受光部位置30とが角部または
切り欠け部等として形成されている。この受信部組み立
て部材29の受光部位置30に受光素子5の外周を合わ
せて配置してステム13に接着し、受光素子5と図示し
ないプリアンプ部とのワイヤーボンディングを行う。次
に、光学部材10の受光素子用位置決め部28を受信部
組み立て部材29に形成された光学部位置31に合わせ
て配置してステム13に接着する。その後、受信部組み
立て部材29を取り除く。この受信部組み立て部材29
は、他の双方向光通信器1の組み立て時に再び使用す
る。
学部位置31との相対的位置は高精度で加工されてい
る。この組み立て方法による組み立て公差は、例えば受
光素子5の外形公差約20μm、光学部材10の成形公
差約20μm、受信部組み立て部材29の加工公差約5
μm、および受光素子5と光学部材10との配置公差約
20μmから、合計約65μmとなる。
ステム13に受光素子5と光学部材10の配置基準位置
を設けて配置する場合に比べて、ステム13の加工公差
約50μm分を低減することができる。また、光学部材
10に直接受光素子用位置決め部28を形成しているた
め、成形時に反射ミラー7と受光素子用位置決め部28
との相対的位置を管理することにより、精度良く双方向
光通信器を組み立てることが可能となる。さらに、顕微
鏡等を用いて位置合わせを行う場合に比べて、各部品を
受信部組み立て部材29に押し当てて配置することがで
きるため、容易に双方向光通信器1を組み立てることが
できる。
用レンズ6が形成された光学部材10)との位置合わせ
方法について説明する。上述した受信部の組み立てによ
り、ステム13上に光学部材10が接着されている。こ
の光学部材10に形成された発光素子用位置決め部27
に、発光素子の一部(発光点や外形部)を合わせるよう
に発光素子4を配置して、ステム13に接着する。また
は、発光素子4を予めサブマウント12に接着してお
き、サブマウント12を発光素子用位置決め部27に合
わせて配置して、ステム13に接着してもよい。
6が形成された光学部材10に発光素子用位置決め部2
7が形成されているため、両者の位置精度が高い。よっ
て、この発光素子用位置決め部27に合わせて発光素子
4を配置することにより、間接的に送信用レンズ6との
位置合わせを行うことができ、容易に双方向光通信器1
を組み立てることができる。
および受信用の光学系と発光素子および受光素子との位
置決め部を形成することにより、構成部品を低減するこ
とができ、かつ、双方向光通信器の組み立てを容易に行
うことができる。
信器1を双方向光通信装置3を構成する双方向光通信器
の少なくとも一方として用いることにより、近端反射、
遠端反射、相手モジュール反射および迷光による送信光
と受信光との混信を防止することができ、さらに、電気
的および電磁的な混信も低減することができるので、一
本の光ファイバ2により全二重方式の双方向光通信を行
うことが可能となる。
を持たせているので、低コストで小型化が可能であり、
かつ、簡易に製造することが可能な双方向光通信器1を
得ることができる。
れるものではなく、図10に示すように、平面形状であ
ってもよい。この場合、反射ミラー7による受信光9の
集光効果が無いため、別途受信レンズ25を設けて受信
光9の集光を行うようにする。このような構成では、部
品点数が多くなってコストが高くなるという問題がある
が、発光素子4と受光素子5との配置距離を長くするこ
とができ、電気的および電磁的なノイズの低減が容易に
なるため、特に高速動作が必要とされるような場合には
有用である。このことは以下の実施形態2および実施形
態3についても同様である。 (実施形態2)実施形態2の双方向光通信器について、
図11を用いて説明する。但し、この実施形態2では、
上記実施形態1にて説明した部分と同様の機能を有する
部材については、実施形態1と同様の符号を付して説明
を省略する。
の概略構成を説明するための図である。この双方向光通
信器1は、発光ダイオード(LED)や面発光レーザ等
の面発光型の発光素子4を備えている。この発光素子4
から出射された送信光8は光学部材10に形成された第
1の送信レンズ22により集光されて光学部材10を通
過し、さらに、光学部材10に形成された第2の送信レ
ンズ23により集光されて光ファイバ2に結合される。
は、半導体レーザを用いた場合のように高価な駆動装置
が不要であり、低コストの双方向光通信器1を得ること
ができる。しかし、一般に、LEDは半導体レーザに比
べて放射角が広く、かつ、発光部の面積が大きいため、
送信レンズと高効率で結合させるためには、発光部と送
信レンズとを近接させて配置する必要がある。ところ
が、送信レンズに発光部を近接させた場合には、充分に
集光することができないという問題があった。
信レンズ22と第2の送信レンズ23との二つのレンズ
を使用することにより、発光素子4としてLEDを用い
ても、送信光8の集光が容易となり、送信効率を向上さ
せることができる。この場合、実施形態1で示したよう
なプリズム11の傾斜角度による相手モジュール反射防
止効果は無くなるが、第2の送信レンズ23に照射され
た受信光9は発散して反射されるため、同様の効果を得
ることができる。
信器1を双方向光通信装置3を構成する双方向光通信器
の少なくとも一方として用いることにより、安価なLE
Dを用いても高効率で送信光8を光ファイバ2に結合さ
せることができる。また、同様の構成によって面発光レ
ーザを使用することにより、LEDでは困難な高速での
駆動を行うことができる。
面形状を球面状にしているが、実施形態1と同様に光軸
に対して垂直な平面にしてもよく、光軸に対して傾斜し
た平面としてもよい。光ファイバ2の端面形状を球面や
傾斜面にすることにより、実施形態1で説明したのと同
様な効果が得られる。
学部材10に薄膜の反射ミラー7を蒸着により形成した
が、これに限られず、例えばスパッタリング法等の他の
方法により形成することも可能である。また、光学部材
10と反射ミラー7の間(反射ミラー7の受光素子5側
とは反対側の面、一部でも良い)に黒色レジスト等から
なる光吸収層を形成することにより、発光素子4から出
射される送信光または光ファイバ2の端面により反射さ
れた送信光をこの光吸収層により吸収して、送信光が受
光素子に入射するのを防止することが可能である。
器について、図12を用いて説明する。但し、この実施
形態3では、上記実施形態1および実施形態2にて説明
した部分と同様の機能を有する部材については、実施形
態1および実施形態2と同様の符号を付して説明を省略
する。
の概略構成を説明するための図である。この双方向光通
信器1は、実施形態1および実施形態2で示した双方向
光通信器に対して、発光素子4と受光素子5の配置が逆
になっている。この構成により、発光素子4から出射さ
れる送信光8は、光学部材10に形成された曲率を有す
るミラー7によって反射されると共に集光され、光ファ
イバ2に結合される。一方、受信光9は、光学部材10
に形成された受信レンズ24によって集光され、受光素
子5に結合される。
信光8の近端反射は、反射ミラー7によって遮光され、
受光素子5に結合されない。また、迷光も同様に受光素
子5には結合されない。さらに、受信レンズ24の曲率
によって受信光9が反射しても発散されるため、相手モ
ジュール反射を低減することができる。
面形状を光軸に対して傾斜した面にしているが、実施形
態1と同様に光軸に対して垂直な平面にしてもよく、球
面状としてもよい。光ファイバ2の端面形状を球面や傾
斜面にすることにより、実施形態1で説明したのと同様
な効果が得られる。
に対して、受光素子5の受光面を傾斜させることによ
り、実施形態1で説明したのと同様に、受光面で反射さ
れた受信光9が光ファイバ2に結合されるのを防いで相
手モジュール反射を低減することができる。同様に、光
ファイバ2の光軸と垂直な方向に対して、発光素子4の
光軸を傾斜させることにより、発光素子4に照射されて
反射された受信光9が光ファイバ2に結合されるのを防
いで相手モジュール反射を低減することができる。
に、光学部材10の一部に受光素子5および発光素子4
との位置合わせのために用いる受光素子用位置決め部2
8および発光素子用位置決め部27を形成してもよい。
信器1を双方向光通信装置3を構成する双方向光通信器
の少なくとも一方として用いることにより、実施形態1
および実施形態2と同様に、近端反射、遠端反射、相手
モジュール反射および迷光による光の混信を防止するこ
とができ、かつ、高効率の双方向光通信装置3を得るこ
とができる。
本発明によれば、光ファイバで反射した送信光と受信光
とを、受信光を受光素子に導く反射ミラーにより分離し
て、近端反射による混信を防ぐと共に、部品点数を減ら
すことができる。また、薄膜からなる反射ミラーによっ
て反射光の分離を行うので、受信領域を大きく取って分
離損失を少なくすることができる。さらに、迷光が受光
素子に入射して混信するのを防ぐことができる。
果に加えて、双方向光通信器内での迷光を吸収して、さ
らなる混信の防止を図ることができる。
ラーにより受信光を集光するため、集光用のレンズを別
に設ける必要がなく、さらに部品点数を減らして組み立
て調整を容易にすることができる。
らなる反射ミラーにより送信部と受信部との光学的分離
を行うため、送信光を受信部の近傍に通して送信領域と
受信領域の境界を最小限にすると共に、双方向光通信器
を小型化することができる。
光学部材のみで送信と受信のための集光光学系を構成す
ることができ、小型で安価で組み立て易い双方向光通信
器を得ることができる。
ムにより送信光を屈折させて光ファイバの外周方向から
入射させることができ、光ファイバの受信領域をより拡
大することができる。また、プリズムによって相手モジ
ュール反射による混信を抑制することができる。さら
に、発光素子の配置の自由度を増すことができ、光学部
材に一体形成することにより、小型で組み立て調整が容
易な双方向光通信器を得ることができる。請求項7に記
載の本発明によれば、光学部材を発光素子のカバーガラ
スとして用いることにより、部品点数を減らすと共に組
み立てを容易にすることができる。
子およびサブマウントに照射された受信光が反射されて
再び光ファイバに結合されるのを防止することができる
ため、相手モジュール反射を低減することができる。
子の受光面により反射された受信光が再び光ファイバに
結合されるのを防止することができるため、相手モジュ
ール反射を低減することができる。
ァイバで反射した送信光と受信光とを、送信光を光ファ
イバに導く反射ミラーにより分離して、近端反射による
混信を防ぐと共に、部品点数を減らすことができる。ま
た、薄膜からなる反射ミラーによって反射光の分離を行
うので、受信領域を大きく取って分離損失を少なくする
ことができる。さらに、迷光が受光素子に入射して混信
するのを防ぐことができる。
ミラーにより送信光を集光するため、集光用のレンズを
別に設ける必要がなく、さらに部品点数を減らして組み
立て調整を容易にすることができる。
ミラーにより送信部と受信部との光学的分離を行うた
め、受信光を送信部の近傍に通して送信領域と受信領域
の境界を最小限にすると共に、双方向光通信器を小型化
することができる。
の光学部材のみで送信と受信のための集光光学系を構成
することができ、小型で安価で組み立て易い双方向光通
信器を得ることができる。
素子およびサブマウントに照射された受信光が反射され
て再び光ファイバに結合されるのを防止することができ
るため、相手モジュール反射を低減することができる。
素子の受光面により反射された受信光が再び光ファイバ
に結合されるのを防止することができるため、相手モジ
ュール反射を低減することができる。
ミラーの一部により確実に近端反射による混信を防止す
ることができる。
ミラーにより受光素子を発光素子から電気的および電磁
的に分離して、電気的な混信や電磁的な混信を低減する
ことができる。
素子と光学部材とを簡易な方法により高精度に位置合わ
せして組み立てることができる。さらに、部品点数を減
らして安価な双方向光通信器を得ることができる。
素子と光学部材とを簡易な方法により高精度に位置合わ
せして組み立てることができる。さらに、部品点数を減
らして安価な双方向光通信器を得ることができる。
の光ファイバにより全二重方式の通信を行うことがで
き、小型で低コストな双方向光通信装置を得ることがで
きる。
ァイバの遠端反射による混信を抑制することができる。
また、送信光の光ファイバによる反射光を光ファイバの
外周方向に反射させることができるので、近端反射によ
る混信防止を容易に行うことができる。さらに、受信光
を受光素子側に屈折して出射することができるので、よ
り高効率に受信光を受光素子に結合させることができ
る。
ァイバの遠端反射による混信を抑制することができる。
また、送信光の光ファイバによる反射光を光ファイバの
外周方向に反射させることができるので、近端反射によ
る混信防止を容易に行うことができる。また、受信光を
集光させて出射させることができるので、より高効率に
受信光を受光素子に結合させることができる。さらに、
光ファイバと双方向光通信器との接続方向を一定に決め
る必要が無いため、接続を容易に行うことができる。
ァイバとしてPOFを用いることにより、曲げ損失が少
なく、光ファイバが折れ難い。また、コア径が1mm程
度の大口径の光ファイバを容易に製造できるので、光フ
ァイバと双方向光通信器との結合調整が容易であり、か
つ、双方向光通信装置を安価に作製することができる。
ァイバとしてPCFを用いることにより、伝送帯域が広
く、長距離での通信や高速での通信を行うことができ
る。
素子と光学部材とを簡易な方法により高精度に位置合わ
せして受信部を組み立てることができる。
素子と光学部材とを簡易な方法により高精度に位置合わ
せして送信部を組み立てることができる。
明するための図である。
するための図である。
信領域を説明するための図である。
び迷光の防止原理を説明するための図である。
ル反射の防止原理を説明するための図である。
ル反射の防止原理を説明するための図である。
ュール反射の防止原理を説明するための図である。
イバの端面を光軸に対して傾斜させた例を説明するため
の図である。
イバの端面を球面形状とした例を説明するための図であ
る。
ズム形状を変化させた例を説明するための図である。
材の形状を説明するための図である。
を説明するための図である。
ミラーの形状を変化させた例を説明するための図であ
る。
明するための図である。
明するための図である。
の図である。
の図である。
Claims (26)
- 【請求項1】 一本の光ファイバにより光信号の送受信
を行う双方向光通信装置に用いられる双方向光通信器で
あって、 送信光を生成する発光素子と、光ファイバから出射され
る受信光を受光する受光素子と、反射率の高い薄膜から
なる反射ミラーとを備え、 該反射ミラーが形成されている光学部品は、該発光素子
よりも光ファイバ側に設置され、 該反射ミラーの一方の表面によって、光ファイバから出
射される受信光を反射して該受光素子に導くと共に、 該反射ミラーの受信光を反射する面とは反対側の表面の
少なくとも一部によって、該発光素子から出射される送
信光または光ファイバの端面で反射される送信光を反射
して、送信光が該受光素子に入射するのを防ぐように構
成されている双方向光通信器。 - 【請求項2】 一本の光ファイバにより光信号の送受信
を行う双方向光通信装置に用いられる双方向光通信器で
あって、 送信光を生成する発光素子と、光ファイバから出射され
る受信光を受光する受光素子と、反射率の高い薄膜から
なる反射ミラーとを備え、 該反射ミラーが形成されている光学部品は、該発光素子
よりも光ファイバ側に設置され、 該反射ミラーの一方の表面によって光ファイバから出射
される受信光を反射して該受光素子に導くと共に、 該反射ミラーの受信光を反射する面とは反対側の表面の
少なくとも一部に設けられた光吸収層によって、該発光
素子から出射される送信光または光ファイバの端面で反
射される送信光を吸収して、送信光が該受光素子に入射
するのを防ぐように構成されている双方向光通信器。 - 【請求項3】 前記反射ミラーは曲面形状であり、光フ
ァイバから出射される受信光を反射すると共に集光し
て、受信光を受光素子に結合させる請求項1または請求
項2に記載の双方向光通信器。 - 【請求項4】 前記反射ミラーが形成されている光学部
材の一部を前記発光素子から出射される送信光が通過す
る請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の双方向光通
信器。 - 【請求項5】 前記発光素子から出射される送信光を集
光するレンズが前記光学部材に形成されている請求項1
乃至請求項4のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項6】 前記光学部材は、送信光が出射する位置
に、送信光を屈折させて光ファイバに入射させるプリズ
ムが形成されている請求項1乃至請求項5のいずれかに
記載の双方向光通信器。 - 【請求項7】 前記光学部材は、前記レンズが形成され
た面を前記発光素子を外部から封止する封止部材の一部
に用いる請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の双方
向光通信器。 - 【請求項8】 前記光ファイバの光軸に対して、前記発
光素子の光軸が傾斜している請求項1乃至請求項7のい
ずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項9】 前記光ファイバの光軸に対して、前記受
光素子の受光面が傾斜している請求項1乃至請求項8の
いずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項10】 一本の光ファイバにより光信号の送受
信を行う双方向光通信装置に用いられる双方向光通信器
であって、 送信光を生成する発光素子と、光ファイバから出射され
る受信光を受光する受光素子と、反射率の高い薄膜から
なる反射ミラーとを備え、 該反射ミラーが形成されている光学部品は、該受光素子
よりも光ファイバ側に設置され、 該反射ミラーの一方の表面によって該発光素子から出射
される送信光を反射して光ファイバに導くと共に、光フ
ァイバの端面で反射される送信光を反射して、送信光が
該受光素子に入射するのを防ぐように構成されている双
方向光通信器。 - 【請求項11】 前記反射ミラーは曲面形状であり、前
記発光素子から出射される送信光を反射すると共に集光
して、光ファイバに結合させる請求項10に記載の双方
向光通信器。 - 【請求項12】 前記反射ミラーが形成されている光学
部材の一部を前記光ファイバから出射される受信光が通
過する請求項10または請求項11に記載の双方向光通
信器。 - 【請求項13】 受信光を前記受光素子に集光するレン
ズが前記光学部材に形成されている請求項10乃至請求
項12のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項14】 前記光ファイバの光軸と垂直な方向に
対して、前記発光素子の光軸が傾斜している請求項10
乃至請求項13のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項15】 前記光ファイバの光軸と垂直な方向に
対して、前記受光素子の受光面が傾斜している請求項1
0乃至請求項14のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項16】 前記反射ミラーの一部が光ファイバの
端面に接触しているか、または近接して配置されている
請求項1乃至請求項15のいずれかに記載の双方向光通
信器。 - 【請求項17】 前記反射ミラーが前記受光素子のグラ
ンド電極と電気的に接続されている請求項1乃至請求項
16のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項18】 前記光学部品の一部に、前記受光素子
と該光学部品との相対的な位置を決定する受光素子用位
置決め部が設けられ、該受光素子用位置決め部の位置に
合わせて該受光素子が配置されている請求項1乃至請求
項17のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項19】 前記光学部品の一部に、前記発光素子
と該光学部品との相対的な位置を決定する発光素子用位
置決め部が設けられ、該発光素子用位置決め部の位置に
合わせて該発光素子が配置されている請求項1乃至請求
項18のいずれかに記載の双方向光通信器。 - 【請求項20】 光ファイバの各端に光学的に結合され
た複数の双方向光通信器を有し、該光ファイバを伝送路
として各双方向光通信器間で光信号を送受信する双方向
光通信装置であって、該複数の双方向光通信器の少なく
とも1つが請求項1乃至請求項19のいずれかに記載の
双方向光通信器である双方向光通信装置。 - 【請求項21】 前記光ファイバの端面が該光ファイバ
の光軸に対して傾斜している請求項20に記載の双方向
光通信装置。 - 【請求項22】 前記光ファイバの端面が球面形状であ
る請求項20に記載の双方向光通信装置。 - 【請求項23】 前記光ファイバは、コアおよびクラッ
ドがプラスチック材料からなるプラスチック光ファイバ
である請求項20乃至請求項22のいずれかに記載の双
方向光通信装置。 - 【請求項24】 前記光ファイバは、クラッドがプラス
チック材料からなり、コアが石英からなるポリマークラ
ッドファイバである請求項20乃至請求項23のいずれ
かに記載の双方向光通信装置。 - 【請求項25】 請求項18に記載の双方向光通信器を
組み立てる方法であって、 前記受光素子の一部と前記光学部品の受光素子用位置決
め部との両方に接触させて両者の相対的な位置を決定す
る受信部組み立て部材を用いて、該受光素子と該光学部
品との位置決めを行う双方向光通信器の組み立て方法。 - 【請求項26】 請求項19に記載の双方向光通信器を
組み立てる方法であって、 前記光学部品の発光素子用位置決め部と前記発光素子の
一部を位置合わせするか、または該光学部品の発光素子
用位置決め部と該発光素子が取り付けられている保持部
を位置合わせすることにより、該発光素子と該光学部品
との位置決めを行う双方向光通信器の組み立て方法。
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