JP2003329897A - 光送受信装置 - Google Patents
光送受信装置Info
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光学素子の点数をなるべく少なくできるととも
に、第１及び第２の光モジュールで、多くの共通部品を
使用することができ、製造コストを低減できる光送受信
装置を提供すること。 【解決手段】第1及び第２の光モジュール（３０、６
０）は、第１又は第２の波長（λ１、λ２）の光を発す
る発光素子（５２、８２）と、光ファイバ（１２）から
の光を受ける受光素子（５３，８３）と、発光素子から
の光を光ファイバに集光すると共に光ファイバからの光
を集光する光学部材（４０、７０）と、発光素子からの
直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの回折光
を前記受光素子側に射出する第１及び第２の回折格子
（４２，７２）とを備えた光送受信装置であり、第１の
回折格子のピッチをＰ１として形成し、第２の回折格子
のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）として形成した。
に、第１及び第２の光モジュールで、多くの共通部品を
使用することができ、製造コストを低減できる光送受信
装置を提供すること。 【解決手段】第1及び第２の光モジュール（３０、６
０）は、第１又は第２の波長（λ１、λ２）の光を発す
る発光素子（５２、８２）と、光ファイバ（１２）から
の光を受ける受光素子（５３，８３）と、発光素子から
の光を光ファイバに集光すると共に光ファイバからの光
を集光する光学部材（４０、７０）と、発光素子からの
直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの回折光
を前記受光素子側に射出する第１及び第２の回折格子
（４２，７２）とを備えた光送受信装置であり、第１の
回折格子のピッチをＰ１として形成し、第２の回折格子
のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）として形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光送受信装置に係
り、部品、組立て治具の共用化を図れ安価に製造するこ
とができる光送受信装置に関する。
り、部品、組立て治具の共用化を図れ安価に製造するこ
とができる光送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の端末に設けられる２つの光モジ
ュール２０の間を光ファイバ１２で連結し、長距離間
で、大きなデータ量の信号を高速に授受するに際し、光
モジュール２０の構成は図３のようになっている。この
例では、各光モジュール２０は、発光素子であるレーザ
ダイオード１１から発した第１の波長（一方からはλ＝
１３１０ｎｍ、他方からはλ＝１５５０ｎｍ）の光を光
ファイバ１２に入射するとともに、光ファイバ１２から
射出される他の波長（一方からはλ＝１５５０ｎｍ、他
方からはλ＝１３１０ｎｍ）の光を受光素子であるフォ
トダイオード１３で受光するものである。
ュール２０の間を光ファイバ１２で連結し、長距離間
で、大きなデータ量の信号を高速に授受するに際し、光
モジュール２０の構成は図３のようになっている。この
例では、各光モジュール２０は、発光素子であるレーザ
ダイオード１１から発した第１の波長（一方からはλ＝
１３１０ｎｍ、他方からはλ＝１５５０ｎｍ）の光を光
ファイバ１２に入射するとともに、光ファイバ１２から
射出される他の波長（一方からはλ＝１５５０ｎｍ、他
方からはλ＝１３１０ｎｍ）の光を受光素子であるフォ
トダイオード１３で受光するものである。
【０００３】また、この光送受信装置は、レーザダイオ
ード１１に近接して設けられた第１のコリメーションレ
ンズ２１、光ファイバ１２に近接して設けられた第２の
コリメーションレンズ２２、及びフォトダイオード１３
に近接して設けられた第３のコリメーションレンズ２３
を備え、第１及び第２コリメーションレンズ２１，２２
の間に光軸に対して４５度傾斜して配置された光フィル
タ２４を備えている。
ード１１に近接して設けられた第１のコリメーションレ
ンズ２１、光ファイバ１２に近接して設けられた第２の
コリメーションレンズ２２、及びフォトダイオード１３
に近接して設けられた第３のコリメーションレンズ２３
を備え、第１及び第２コリメーションレンズ２１，２２
の間に光軸に対して４５度傾斜して配置された光フィル
タ２４を備えている。
【０００４】この光送受信装置によれば、レーザダイオ
ード１１の発光素子１５から放射された第１の波長λ１
の光は、第１のコリメーションレンズ２１で平行光にさ
れ、光フィルタ２４を透過して第２のコリメーションレ
ンズ２２で集光されて光ファイバ１２に入射する。
ード１１の発光素子１５から放射された第１の波長λ１
の光は、第１のコリメーションレンズ２１で平行光にさ
れ、光フィルタ２４を透過して第２のコリメーションレ
ンズ２２で集光されて光ファイバ１２に入射する。
【０００５】また、光ファイバ１２から射出された第２
の波長λ２の光は、第２のコリメーションレンズ２２で
平行光とされ、光フィルタ２４で反射され、第３のコリ
メーションレンズ２３で集光され、フォトダイオード１
３の受光素子１４に入射する。
の波長λ２の光は、第２のコリメーションレンズ２２で
平行光とされ、光フィルタ２４で反射され、第３のコリ
メーションレンズ２３で集光され、フォトダイオード１
３の受光素子１４に入射する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した従来
の光送受信装置には、３つのコリメーションレンズと、
多層膜を積層して構成される光フィルタとが用いられて
おり、部品点数が多い。また、それぞれの部品は、授受
光する光の波長に専用のものとなっており、それぞれの
配置位置を変えなければならず、部品の種類が多くなっ
てしまう。このため、組立て調整に手間がかかり、さら
にコストが嵩むこととなる。
の光送受信装置には、３つのコリメーションレンズと、
多層膜を積層して構成される光フィルタとが用いられて
おり、部品点数が多い。また、それぞれの部品は、授受
光する光の波長に専用のものとなっており、それぞれの
配置位置を変えなければならず、部品の種類が多くなっ
てしまう。このため、組立て調整に手間がかかり、さら
にコストが嵩むこととなる。
【０００７】そこで、本発明は、光学素子の点数をなる
べく少なくできるとともに、第１及び第２の光モジュー
ルで、多くの共通部品を使用することができ、製造コス
トを低減できる光送受信装置を提供することを目的とす
る。
べく少なくできるとともに、第１及び第２の光モジュー
ルで、多くの共通部品を使用することができ、製造コス
トを低減できる光送受信装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため光送受信装置を以下のように構成した。本
発明に係る光送受信装置は、第１の光モジュールと第２
の光モジュールとを光ファイバで接続し、両モジュール
間で信号の送受信を行う光送受信装置であって、第1の
光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発する第１
の発光素子と、光ファイバからの第２の波長（λ２）の
光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の光を光
ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を前記第
1の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の波長の
光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの第
２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出する第
１の回析格子とを備え、第２の光モジュールは、第２の
波長の光を発する第２の発光素子と、光ファイバからの
第ｌの波長の光を受ける第２の受光素子と、前記第２の
波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第１の波長
の光を導く光学部材と、前記第２の波長の光の直進光を
光ファイバ側に射出し光ファイバからの第１の波長の光
の回析光を前記第２の受光素子側に射出する第２の回析
格子とを備えた光送受信装置とを備え、前記第１の回折
格子のピッチをＰ１として形成し、前記第２の回折格子
のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で形成した。
解決するため光送受信装置を以下のように構成した。本
発明に係る光送受信装置は、第１の光モジュールと第２
の光モジュールとを光ファイバで接続し、両モジュール
間で信号の送受信を行う光送受信装置であって、第1の
光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発する第１
の発光素子と、光ファイバからの第２の波長（λ２）の
光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の光を光
ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を前記第
1の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の波長の
光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの第
２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出する第
１の回析格子とを備え、第２の光モジュールは、第２の
波長の光を発する第２の発光素子と、光ファイバからの
第ｌの波長の光を受ける第２の受光素子と、前記第２の
波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第１の波長
の光を導く光学部材と、前記第２の波長の光の直進光を
光ファイバ側に射出し光ファイバからの第１の波長の光
の回析光を前記第２の受光素子側に射出する第２の回析
格子とを備えた光送受信装置とを備え、前記第１の回折
格子のピッチをＰ１として形成し、前記第２の回折格子
のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で形成した。
【０００９】前記発明によれば、コリメータレンズの数
を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１
の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、
第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による
第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることがで
きるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や
他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、
また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可
能となる。
を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１
の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、
第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による
第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることがで
きるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や
他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、
また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可
能となる。
【００１０】また、本発明に係る光送受信装置は、各モ
ジュールに備えた光学部材は、各発光素子からの光を回
折格子を経て光ファイバの端面に集光し、光ファイバか
らの光を回折格子を経て各受光素子に集光する凸レンズ
から構成される。
ジュールに備えた光学部材は、各発光素子からの光を回
折格子を経て光ファイバの端面に集光し、光ファイバか
らの光を回折格子を経て各受光素子に集光する凸レンズ
から構成される。
【００１１】前記光学部材が凸レンズから構成される光
送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子から
の光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素
子に集光できる。
送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子から
の光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素
子に集光できる。
【００１２】さらに、本発明に係る光送受信装置は、回
折格子は前記光学部材の一方の面に一体的に形成されて
いるものとしたものである。
折格子は前記光学部材の一方の面に一体的に形成されて
いるものとしたものである。
【００１３】前記回折格子を光学部材の一方の面に一体
的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子と
を型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少
なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なく
なり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置
調整を行うことがなくなる。
的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子と
を型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少
なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なく
なり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置
調整を行うことがなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
添付図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明に
係る光送受信装置の実施の形態に係る各光モジュール３
０，６０を示すものである。
添付図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明に
係る光送受信装置の実施の形態に係る各光モジュール３
０，６０を示すものである。
【００１５】本例に係る光送受信装置を構成する光モジ
ュール３０，６０は、図１に示した第１の光モジュール
３０と、図２に示した第２の光モジュール６０とをシン
グルモードの光ファイバ１２で結合したものである。
ュール３０，６０は、図１に示した第１の光モジュール
３０と、図２に示した第２の光モジュール６０とをシン
グルモードの光ファイバ１２で結合したものである。
【００１６】第１の光モジュール３０は、図１に示すよ
うに、シングルモードで使用される光ファイバ１２に光
学的に接続される光学素子４０と、送受信素子５０とか
ら構成されている。
うに、シングルモードで使用される光ファイバ１２に光
学的に接続される光学素子４０と、送受信素子５０とか
ら構成されている。
【００１７】送受信素子５０は、基板５１上に第１の波
長（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）のレーザ光を発す
る発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）５２と、第
２の波長（この例では、λ２＝１５５０ｎｍ）の光を効
率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）５３とを間隔ｄ
を開けて配置し、光学素子４０との光軸距離Ｄをおいて
配置されている。なお、図１において符号５４は射出光
及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示
している。
長（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）のレーザ光を発す
る発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）５２と、第
２の波長（この例では、λ２＝１５５０ｎｍ）の光を効
率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）５３とを間隔ｄ
を開けて配置し、光学素子４０との光軸距離Ｄをおいて
配置されている。なお、図１において符号５４は射出光
及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示
している。
【００１８】光学素子４０は基板４３の光ファイバ１２
側に凸に形成された非球面の凸レンズ面４１を備えてい
る。また、この光学素子４０は、基板４３の送受信素子
側側面に前記レーザダイオード５２からの第１の波長
（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）の光を光ファイバ１
２に入射するとともに、光ファイバ１２から射出された
第２の波長（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子で
あるフォトダイオード５３に入射する格子面４２とを備
えている。
側に凸に形成された非球面の凸レンズ面４１を備えてい
る。また、この光学素子４０は、基板４３の送受信素子
側側面に前記レーザダイオード５２からの第１の波長
（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）の光を光ファイバ１
２に入射するとともに、光ファイバ１２から射出された
第２の波長（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子で
あるフォトダイオード５３に入射する格子面４２とを備
えている。
【００１９】この格子面４２は格子のピッチｐ１を、
１３１０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透
過させる １５５０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透
過させる という条件で選択され、例えばｐ１＝２０μｍに選択さ
れる。これにより前記の条件が満たされるまた、凸レン
ズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、また
その形状を選択することができる。
過させる １５５０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透
過させる という条件で選択され、例えばｐ１＝２０μｍに選択さ
れる。これにより前記の条件が満たされるまた、凸レン
ズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、また
その形状を選択することができる。
【００２０】第２の光モジュールは、図２に示すよう
に、シングルモードで使用され、第１の光モジュール３
０と接続される光ファイバ１２に光学的に接続される光
学素子７０と、送受信素子８０とから構成されている。
に、シングルモードで使用され、第１の光モジュール３
０と接続される光ファイバ１２に光学的に接続される光
学素子７０と、送受信素子８０とから構成されている。
【００２１】送受信素子８０は、基板８１上に第１の波
長（この例では、λ＝１５５０ｎｍ）のレーザ光を発す
る発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）８２と、第
２の波長（この例では、λ２＝１３１０ｎｍ）の光を効
率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）８３とを間隔ｄ
（図２：第１の光モジュールと同一寸法）を開けて配置
し、光学素子７０との光軸距離Ｄ（図２：第１の光モジ
ュールと同一寸法）をおいて配置されている。なお、図
２において符号８４は射出光及び入射光のうち必要以外
の光を遮断するフィルタを示している。
長（この例では、λ＝１５５０ｎｍ）のレーザ光を発す
る発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）８２と、第
２の波長（この例では、λ２＝１３１０ｎｍ）の光を効
率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）８３とを間隔ｄ
（図２：第１の光モジュールと同一寸法）を開けて配置
し、光学素子７０との光軸距離Ｄ（図２：第１の光モジ
ュールと同一寸法）をおいて配置されている。なお、図
２において符号８４は射出光及び入射光のうち必要以外
の光を遮断するフィルタを示している。
【００２２】光学素子７０は光ファイバ１２側に凸に形
成された非球面の凸レンズ面８１を備えている。また、
この光学素子７０は、基板７３の送受信素子側側面に前
記レーザダイオード８２からの第１の波長（この例で
は、λ＝１３１０ｎｍ）の光を光ファイバ１２に入射す
るとともに、光ファイバ１２から射出された第２の波長
（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォト
ダイオード８３に入射する格子面４２とを備えている。
成された非球面の凸レンズ面８１を備えている。また、
この光学素子７０は、基板７３の送受信素子側側面に前
記レーザダイオード８２からの第１の波長（この例で
は、λ＝１３１０ｎｍ）の光を光ファイバ１２に入射す
るとともに、光ファイバ１２から射出された第２の波長
（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォト
ダイオード８３に入射する格子面４２とを備えている。
【００２３】この格子面４２は格子のピッチｐ２を、
１５５０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透
過させる １３１０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透
過させる という条件で選択され、例えばｐ２＝ｐ１（１３１０／
１５５０）≒１７μｍに選択される。
過させる １３１０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透
過させる という条件で選択され、例えばｐ２＝ｐ１（１３１０／
１５５０）≒１７μｍに選択される。
【００２４】このように選択することにより、また、凸
レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、
またその形状を選択することができる。また、第１の光
モジュールと同一寸法で作成することができる。
レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、
またその形状を選択することができる。また、第１の光
モジュールと同一寸法で作成することができる。
【００２５】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明は上記実施の形態例に限定されることは
なく、その主旨を逸脱しない範囲において変更すること
ができる。
したが、本発明は上記実施の形態例に限定されることは
なく、その主旨を逸脱しない範囲において変更すること
ができる。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明に係る光送
受信装置によれば、以下の優れた効果を奏し得る。
受信装置によれば、以下の優れた効果を奏し得る。
【００２７】本発明によれば、コリメータレンズの数を
減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の
回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第
２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第
１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができ
るので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他
の部材を両モジュールで共通に使用することができ、ま
た、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能
となる。
減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の
回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第
２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第
１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができ
るので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他
の部材を両モジュールで共通に使用することができ、ま
た、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能
となる。
【００２８】また、光学部材が凸レンズから構成される
光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子か
らの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光
素子に集光できる。
光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子か
らの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光
素子に集光できる。
【００２９】さらに、回折格子を光学部材の一方の面に
一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格
子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間
が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要
なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の
位置調整を行うことがなくなる
一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格
子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間
が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要
なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の
位置調整を行うことがなくなる
【図１】本発明の実施の形態に係る光送受信装置の一方
側の光モジュールの構成を示す図である。
側の光モジュールの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光送受信装置の他方
側の光モジュールの構成を示す図である。
側の光モジュールの構成を示す図である。
【図３】従来の光送受信装置を示す図である。
１１ レーザダイオード
１２ 光ファイバ
１３ フォトダイオード
１４ 受光素子
１５ 発光素子
２０ 光モジュール
２１ コリメーションレンズ
２２ コリメーションレンズ
２３ コリメーションレンズ
２４ 光フィルタ
３０ 光モジュール
４０ 光学素子
４１ 凸レンズ面
４２ 格子面
４３ 基板
５０ 送受信素子
５１ 基板
５２ レーザダイオード
５３ フォトダイオード
５４ フィルタ
６０ 光モジュール
７０ 光学素子
７３ 基板
８０ 送受信素子
８１ 凸レンズ面
８１ 基板
８２ 前記レーザダイオード
８３ フォトダイオード
８４ フィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
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 10/28
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の光モジュールと第２の光モジュー
ルとを光ファイバで接続し、両モジュール間で信号の送
受信を行う光送受信装置であって、 第1の光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発す
る第１の発光素子と、光ファイバからの第２の波長（λ
２）の光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の
光を光ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を
前記第1の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の
波長の光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバか
らの第２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出
する第１の回析格子とを備え、 第２の光モジュールは、第２の波長の光を発する第２の
発光素子と、光ファイバからの第ｌの波長の光を受ける
第２の受光素子と、前記第２の波長の光を光ファイバに
集光すると共に前記第１の波長の光を導く光学部材と、
前記第２の波長の光の直進光を光ファイバ側に射出し光
ファイバからの第１の波長の光の回析光を前記第２の受
光素子側に射出する第２の回析格子とを備え、 前記第１の回折格子のピッチをＰ１として形成し、前記
第２の回折格子のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で
形成した光送受信装置。 - 【請求項２】 各モジュールに備えた光学部材は、各発
光素子からの光を回折格子を経て光ファイバの端面に集
光し、 光ファイバからの光を回折格子を経て各受光素子に集光
する凸レンズからなる請求項１に記載の光送受信装置。 - 【請求項３】 回折格子は前記光学部材の一方の面に一
体的に形成されている請求項１又は２に記載の光送受信
装置。
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