JP2003344709A - ファイバ型光モジュール - Google Patents

ファイバ型光モジュール

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JP2003344709A
JP2003344709A JP2002149470A JP2002149470A JP2003344709A JP 2003344709 A JP2003344709 A JP 2003344709A JP 2002149470 A JP2002149470 A JP 2002149470A JP 2002149470 A JP2002149470 A JP 2002149470A JP 2003344709 A JP2003344709 A JP 2003344709A
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light
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fiber
filter
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Seishi Takagi
清史 高木
Noboru Fukushima
登 福島
Chohei Hirano
長平 平野
Toshiki Sakamoto
俊貴 坂本
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Okano Electric Wire Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で、製造時間が短くてすみ、小型
で低コストのファイバ型光モジュールを提供する。 【解決手段】 第1設定波長(λ)の光を透過して第
1設定波長と異なる第2設定波長(λ)と第3設定波
長(λ)の光を反射する第1のフィルタ5と、波長λ
の光を透過して波長λの光を反射する第2のフィル
タ6と、波長λの光を受光する第1の受光素子2、波
長λの光を受光する第2の受光素子3、波長λの光
を発する発光素子4を基板7に設ける。波長λ、λ
の光を第1のフィルタ5に導く第1の光ファイバ1a
と、第1のフィルタ1aで反射する波長λの光を第2
のフィルタ6に導く第2の光ファイバ1b、発光素子4
が発する波長λの光を第2フィルタ6に導く第3の光
ファイバ1cをそれぞれレンズ付き光ファイバにより形
成して基板7に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野に適用
され、例えば光通信用の映像信号、インターネット信号
等からなる3波以上の光信号を分離し、送受を行うため
のレーザーダイオード(LD)や発光ダイオード(LE
D)等の発光素子や、PINフォトダイオード(PD)等
の受光素子を光ファイバと共に設けたファイバ型3波長
光モジュール等の、ファイバ型光モジュールに関するも
のである。
【0002】
【背景技術】近年、光ファイバネットワークを用いて様
々な光通信が行われている。例えば、数十チャネルのC
ATV映像信号を局側から加入者側に送信することが行
われている。また、64QAM等の変調手段を用いて、
数百MHz〜1GHzの帯域でデジタル信号を、局側から加
入者側に送信することが行われている。さらに、インタ
ーネットやデータ伝送のために数十Mbps〜数百Mbpsの伝
送速度で、局側と加入者側との双方向の信号をやりとり
することが行われている。
【0003】上記光通信は、それぞれの信号に、ある特
定の波長を割り当てて行われる。例えば、図15に示す
ように、映像信号には波長λを割り付け、双方向信号
用として、例えば、局10側から加入者12へのデータ
信号に波長λを、加入者12から局側10へのデータ
信号には波長λを割り付けることが行われている。一
般に、局10側から加入者12へ伝送される信号を下り
信号と呼び、加入者12から局10側へ伝送される信号
を上り信号と呼ぶ。なお、ONUは、opticalnetwork u
nitである。
【0004】また、通常、このようなシステムにおいて
は、敷設等のネットワークコストを下げ、部品・機器等
を小型化するために、光伝送路11は単線の光ファイバ
により形成され、この光伝送路11を介して、例えば前
記3波長(λ, λ, λ)光の波長多重通信が行わ
れる。また、伝送される3波長(λ, λ, λ
は、局10側及び加入者12側において、それぞれ合波
・分波される。
【0005】上記合波・分波は、局10側においては、
ヘッドエンド装置の送・受信装置等により行われ、加入
者12側においては、加入者宅に設けられた光加入者端
末デバイスにおいて行われる。
【0006】加入者12側では、分離された波長の光、
つまり、映像信号λやデータ信号λをフォトダイオ
ード等の受光素子を有する受光装置で受光する。また、
データ信号λはレーザダイオード等の発光素子を有す
る発光装置から発する。
【0007】加入者12側には、従来、3波長を分離す
るために、図16に示すような光合分波モジュールが設
けられている。光合分波モジュールは合分波手段22を
有する。合分波手段22は、例えば第1のフィルタ5、
第2のフィルタ6を有する薄膜フィルタ型光カプラー等
を有して形成されている。
【0008】合分波手段22は、光ファイバ21a,2
1b,21cを介し、第1、第2の受光素子2,3およ
び発光素子4に接続されている。受光素子2,3はフォ
トダイオードであり、発光素子4はレーザダイオードで
ある。また、合分波手段22は、光ファイバ21eを介
して光伝送路11に接続されている。
【0009】前記第1のフィルタ5は、局10側から送
信されて光伝送路11から入力される波長λの映像信
号と波長λのデータ信号のうち、波長λの映像信号
を透過し、波長λのデータ信号を第2のフィルタ6側
に反射する。
【0010】波長λの映像信号は、第1のフィルタ5
を透過し、光ファイバ21aを通って第1の受光素子2
により受光される。そして、この受光素子2からの微弱
な信号が、ハイブリッドICからなる前置増幅器(TI
A;Trans Impedance Amplifier)40を介して増幅され
て、ビデオ回路等のデータ処理回路(駆動回路)41に
光接続される。
【0011】前記第2のフィルタ6は、波長λのデー
タ信号を反射し、発光素子4から発せられる波長λ
データ信号を透過する。そこで、前記第1のフィルタ5
で反射した波長λのデータ信号は、第2のフィルタ6
で反射し、光ファイバ21bを通って受光素子3により
受光される。そして、この受光素子3からの微弱な信号
が、ハイブリッドICからなる前置増幅器(TIA)43
を介して増幅されて、データ処理回路44に光接続され
る。
【0012】発光素子4から送出された波長λのデー
タ信号は、第2のフィルタ6を透過し、第1のフィルタ
5で反射して、光伝送路11側に入射する。このデータ
信号は、光伝送路11を通って局10側に伝送する。
【0013】図17には、従来の光合分波モジュールが
示されている。この光合分波モジュールは、合分波手段
22を有し、合分波手段22と光受信手段13,14、
光送信手段15を接続して形成されている。合分波手段
22は第1の合分波手段23と第2の合分波手段24を
接続して形成されている。
【0014】第1の合分波手段23は、前記第1のフィ
ルタ5を有している。第1のフィルタ5は、厚さ0.5
〜1mm程度の石英や耐熱ガラスの基板上に設けられた
設定厚みのフィルタであり、予め定められた分光性能を
有している。つまり、第1のフィルタ5は、前記の如
く、波長λの光を透過し、波長λと波長λの光を
反射する特性を有している。
【0015】また、第1の合分波手段23は、第1のフ
ァイバ保持手段33、第1のレンズ34、第2のレンズ
37、第2のファイバ保持手段38、第3のレンズ3
5、第3のファイバ保持手段36を有している。第1、
第2、第3のレンズ34,37,35は直径が3〜5m
m程度のガラスレンズである。
【0016】なお、ファイバ保持手段は、図18の
(a)に示すように、直径125μと極めて細くて破断
しやすい光ファイバを、図示しない金属筐体に固定する
ためのものである。ファイバ保持手段は、筒状体45を
有し、筒状体45の貫通穴46に光ファイバを引きとお
してエポキシ樹脂等の接着剤47で固定して形成されて
いる。
【0017】筒状体45は例えば外径1〜3mm程度の
金属や、石英、ガラスキャピラリー等により形成されて
おり、貫通穴46の内径は127〜130μmである。
また、ファイバ保持手段の一端面42は図18の(b)
に示すように、光ファイバ21中の光が表面で反射しな
いように斜面研磨されている。
【0018】図17に示すように、第1のファイバ保持
手段33には、局10側から送出されて光伝送路11を
伝搬してきた波長λと波長λの光(信号光)が光フ
ァイバ21eを通って入射する。この光は、第1のレン
ズ34に入射し、第1のレンズ34によって平行光にさ
れ、第1のフィルタ5に入力する。第1のレンズ34
は、第1のフィルタ5から数mm程度離れた位置に設け
られている。
【0019】第2のレンズ37は、第1のフィルタ5を
通過する平行な信号光(λ)を集光し、第2のファイ
バ保持手段38に保持された光ファイバ21aに入力す
る。光ファイバ21aに入力された信号光(λ)は、
第1の受光素子2を有する光受信手段13に入力され
る。
【0020】一方、前記第3のレンズ35は、第1のフ
ィルタ5によって反射された平行な信号光(λ)を集
光し、第3のファイバ保持手段36に保持された光ファ
イバ21dを介して第2の合分波手段24側に導く。
【0021】第2の合分波手段24は、第2のフィルタ
6を有している。第2のフィルタ6は、厚さ0.5〜1
mm程度の石英や耐熱ガラスの基板上に設けられた設定
厚さのフィルタであり、波長λの光を透過し、波長λ
の光を反射する特性を有している。第2の合分波手段
24は、この第2のフィルタ6の特性により、下り信号
λと上り信号λを分離する。
【0022】また、第2の合分波手段24は、第4のレ
ンズ51、第4のファイバ保持手段52、第5のファイ
バ保持手段54、第5のレンズ53、第6のレンズ5
5、第6のファイバ保持手段56を有している。第4、
第5、第6のレンズ51,53,55は直径が3〜5m
m程度のガラスレンズである。
【0023】第4のファイバ保持手段52は、第1の合
分波手段23側から光ファイバ21dを介して導入され
る信号光(λ)を第4のレンズ51に入力する。第4
のレンズ51はこの信号光を平行光にして第2のフィル
タ6に入力する。第2のフィルタ6は信号光(λ)を
第5のレンズ53側に反射する。
【0024】第5のレンズ53は、第2のフィルタ6で
反射する信号光(λ)を集光し、第5のファイバ保持
手段54に保持された光ファイバ21bに入力する。光
ファイバ21bに入力された信号光(λ)は、第2の
受光素子3を有する光受信手段14に入力される。
【0025】第6のファイバ保持手段56は、発光素子
4を有する光送信手段15から送出される信号光
(λ)を第6のレンズ55に入力する。第6のレンズ
55はこの信号光を平行光にして第2のフィルタ6に入
力する。第2のフィルタ6はこの信号光(λ)を透過
する。
【0026】前記第4のレンズ51と第4のファイバ保
持手段52は、第2のフィルタ6を透過した信号光(λ
)を、光ファイバ21dを介して前記第1の合分波手
段23側に導く。
【0027】第1の合分波手段23の第3のファイバ保
持手段36は、第2の合分波手段24側から第1の合分
波手段23に入力される信号光(λ)を第3のレンズ
35に入力する。第3のレンズ35は、この信号光を平
行光にして第1のフィルタ5に入力する。第1のフィル
タ5は、信号光(λ)を反射し、前記第1のレンズ3
4と第1のファイバ保持手段33に導く。第1のレンズ
34と第1のファイバ保持手段33を通った信号光(λ
)は光伝送路11に入力される。
【0028】第1、第2の合分波手段22,23を形成
する上記複数のレンズ、複数のファイバ保持手段、複数
のフィルタ等は後述する光軸調整を経て、SUS303等
の金属固定台にYAG溶接等の固定手段で固定され、SU
S303等からなる金属筐体により気密に封止される。
【0029】また、光受信手段13はファイバ保持手段
57及びレンズ58を有している。同様に、光受信手段
14、光送信手段15は、ファイバ保持手段とレンズを
有しているが、図17においては、光受信手段14、光
送信手段15は、ファイバ保持手段、レンズ、前置増幅
器等を省略して示している。
【0030】光受信手段13,14、光送信手段15
は、フォトダイオード、レーザダイオード、前置増幅器
等を光軸調整した状態で半田等により固定し、上記と同
様のSUS303等の金属筐体に収容して、気密に封止し
て形成されている。
【0031】上記第1、第2の合分波手段23,24、
光受信手段13,14、光送信手段15にそれぞれ設け
られているファイバ保持手段と、そのファイバ保持手段
に対応するレンズは、一体的に配置されている。つま
り、図18の(c)に示すように、前部筐体48と後部
筐体49から成る筐体内に、図18の(a)、(b)に
示したような筒状体45を備えたファイバ保持手段と、
対応するレンズとが一体的に配置されて、レンズ・ファ
イバ保持手段が形成されている。
【0032】なお、図18の(c)に示す光ファイバ2
1は、図17で示した光ファイバ21a〜21eのうち
対応する光ファイバであり、この光ファイバ21の先端
側の被覆が除去されて、前記の如く、筒状体45に挿入
されている。光ファイバ21の先端部の被覆除去領域の
長さは、数mm〜10mm程度である。また、光ファイ
バ21の先端面(接続端面)は、筒状体45の一端面4
2と共に、光ファイバ21の光軸に垂直な面(図18の
Rに沿った面)に対して6〜8度斜面研磨されている。
【0033】このように、光ファイバ21の接続端面を
斜面研磨することにより、局10側から光ファイバ21
の端面に向けて入射してくる光の入射方向への戻りを抑
え、レーザダイオード等の劣化や、入射側に設けられる
フォトダイオードでの信号劣化を抑えている。
【0034】前記ファイバ保持手段の筒状体45は後部
筐体49内に設けられ、前記レンズは前部筐体48に収
容されている。ファイバ保持手段とレンズは互いに間隔
を介して配置されている。前部筐体48は、SUS303
等の材料からなり、精密研削されている。レンズは、レ
ンズ表面での反射光を抑えるため、酸化ケイ素や、5酸
化タンタル積層膜等の反射防止膜が設けられた後、前部
筐体48に取り付けられている。
【0035】次に、ファイバ保持手段とレンズの光軸調
整及び固定方法について説明する。まず、前部筐体48
の中心軸がファイバ保持手段中心軸と合致するように、
図示しない精密5軸光軸調整機を用いて調整し、レンズ
を前部筐体48に取り付ける。その後、同様の精密5軸
光軸調整機を用いて、前記筒状体45と後部筐体49を
YAG溶接等の固定手段62で固定し、その後、前記前
部筐体48と後部筐体49の固定をYAG溶接等の固定
手段63で行う。
【0036】なお、図18の図中Cはファイバ保持手段
の中心軸を示す。前部筐体48と後部筐体49は、その
中心軸が互いにX,Y,Z方向(光軸方向と光軸に直交
し、かつ、互いに直交する方向)に0.3μm以内の公
差で一致し、かつ、中心軸のあおり角が0.3μm以内
の公差で一致するように位置決めされた後、YAG溶接
等の固定手段で固定・組立てられる。
【0037】上記のようにして前部筐体48と後部筐体
49内に一体的に配置されたファイバ保持手段とレンズ
は、それぞれ、図19に示すように、筐体60内に配置
される。この配置により、前記第1と第2の合分波手段
23,24が形成される。なお、図19は、第1の合分
波手段23の構成を示している。ただし、第2の合分波
手段24におけるファイバ保持手段の配置構成は第1の
合分波手段23における配置構成と同様である。
【0038】筐体60は、SUS303等からなり、0.
3μm以内の公差で研削加工されている。合分波手段2
3を製造するときは、筐体60内にフィルタ5と、第1
〜第3のファイバ保持手段33,36,38と第1〜第
3のレンズ34,35,37を配置し、3波長(λA,
λB, λC)を通光する。
【0039】そして、それぞれのファイバ保持手段3
3,36,38のファイバ端(3つのファイバ端)に光
量測定器(パワーメータ)を設け、この光量測定器で必
要な波長の光量を測定しながら、各部材の位置精度を更
に、図示しない専用の光軸調整冶具にとりつけ、5軸光
軸調整機を用いて、位置決めする。そして、YAG溶接
等の固定手段で固定することにより、第1の合分波手段
23を組立てる。
【0040】また、第2の合分波手段24も、同様にし
て組み立てる。
【0041】また、図17に示した光受信手段13およ
び、光受信手段14、光送信手段15についても、上記
と同様の方法で、レンズと一体化されたファイバ保持手
段を作成し、LD,PD等の光素子を収納した送受信手
段筐体と、通光、光量測定器での光量測定により光軸調
整を行って、ファイバ保持手段・送受信手段筐体をYA
G溶接等の固定手段で固定・組立てていた。
【0042】なお、光受信手段13,14、光送信手段
15において、例えば図20の(a)の斜視図および図
20の(b)の断面図に示すように、受発光素子(ここ
では受光素子2)と、アルミナ等の回路基板の上に設け
られる前置増幅器のTIA回路部は、受発光素子の背面
から出るリード端子85と回路基板63に設けられた貫
通孔64を半田付けして一体化されている。
【0043】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光合分波モジュールは、以下に示すような様々な問題を
有していた。第1に、光合分波モジュールを構成するレ
ンズ・ファイバ保持手段の材料コストが高く、また、5
軸の光学調整機・YAG溶接機等の加工機械投資が大き
いといった問題があった。例えば上記レンズ・ファイバ
保持手段は必要数が多い上に、各部品に求められる機械
的精度が極めて高いために、ファイバ保持手段筒状体4
5、筐体等のコストが高い。
【0044】第2に、従来の光合分波モジュールは、そ
の組立加工時間が長いといった問題があった。つまり、
光合分波モジュールを構成する合分波手段23,24等
のそれぞれの構成要素は、レンズ・ファイバ保持手段の
形成において5軸の光学調整が必要なだけで無く、各構
成要素の組立の際にも5軸の光学調整が必要であるた
め、組立加工時間が一組あたり30分以上もかかり、生
産性が極めて低い問題を有していた。
【0045】第3に、上記光合分波モジュールは、複数
の外部筐体・複数のファイバを設けて構成されており、
取扱いが困難であるといった問題があった。つまり、光
学部品は、通信系の安定化のために極めて高い信頼性が
求められ、高価な気密封止が必要である。しかし、上記
光合分波モジュールは、合分波手段23,24、光受信
手段13,14,光送信手段15を別個に設け、これら
を接続して形成しているために、筐体・ファイバの重複
があり、取扱い性が悪く、かつ、高価となる欠点があっ
た。
【0046】第4に、光合分波モジュールは、そのサイ
ズが大きいといった問題があった。つまり、上記光合分
波モジュールは、光受信手段13,14、光送信手段1
5、第1と第2の合分波手段23,24を別部品により
形成し、かつ複数のレンズ・ファイバ保持手段を用いて
いるために、光合分波モジュールのサイズを小型化する
ことが難しかった。例えば、実質的に光送受信手段にお
いては20mm以下、合分波手段においては40mm
以下にすることは困難であり、使用上、満足できるも
のではなかった。
【0047】なお、多数の光合分波モジュールが設置さ
れる局10側においては、光合分波モジュールの大きさ
は、ヘッドエンド装置自体のサイズを決めるために極力
小さいことが必要である。また、加入者12側において
も外観上、設置場所が限られるため、小さいことが必要
である。したがって、上記のようにモジュールサイズが
大きいことは非常に好ましくない。
【0048】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、例えば光分岐モジュール
のように異なる波長の合分波機能を的確に果たすことが
でき、かつ、部品点数が少なく、加工時間が短く、更に
経済性が高い小型のファイバ型光モジュールを提供する
ことにある。
【0049】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第1の発明は、受光素
子と発光素子の少なくとも一方の光素子を1つ以上有
し、少なくとも一端側にレンズ系を一体化して形成され
たレンズ付き光ファイバと前記光素子とが同一基板に配
置されて筐体内に収容されており、前記レンズ付き光フ
ァイバは前記基板に形成された光ファイバ挿入溝に挿入
固定されて対応する光素子と光接続されている構成をも
って課題を解決する手段としている。
【0050】また、第2の発明は、上記第1の発明の構
成に加え、第1設定波長の光を透過して該第1設定波長
と異なる第2設定波長および第3設定波長の光を反射す
る第1のフィルタと、前記第2設定波長の光を透過して
該第2設定波長と異なる第3設定波長の光を反射する第
2のフィルタが基板に設けられ、該基板には前記第3設
定波長の光を発する発光素子が前記第2のフィルタの入
射側に設けられており、前記第1設定波長と第2設定波
長の光を前記第1のフィルタに導く第1の光ファイバ
と、前記第1のフィルタで反射する第2設定波長の光を
前記第2のフィルタに導く第2の光ファイバと、前記発
光素子が発する第3設定波長の光を前記第2フィルタに
導く第3の光ファイバがそれぞれレンズ付き光ファイバ
により形成され、前記第1の光ファイバは前記第1のフ
ィルタと交わる方向に形成された第1の光ファイバ挿入
溝に挿入固定され、前記第2の光ファイバは前記第1の
フィルタおよび前記第2のフィルタと交わる方向に形成
された第2の光ファイバ挿入溝に挿入固定され、前記第
3の光ファイバは前記第2のフィルタと交わる方向に形
成された第3の光ファイバ挿入溝に挿入固定されてお
り、前記基板には前記第1のフィルタの光透過側に前記
第1設定波長の光を受光する第1の受光素子が設けら
れ、該第2のフィルタの光透過側に前記第2設定波長の
光を受光する第2の受光素子が設けられている構成をも
って課題を解決する手段としている。
【0051】さらに、第3の発明は、上記第1または第
2の発明の構成に加え、前記レンズ付き光ファイバのレ
ンズ系はグレーデッドインデックスファイバである構成
をもって課題を解決する手段としている。
【0052】さらに、第4の発明は、上記第3の発明の
構成に加え、前記グレーデッドインデックスファイバは
該グレーデッドインデックスファイバ中を周期的に伝わ
る光の光路周期の1/4を越える長さで、かつ、前記光
路周期の1/3以内の長さに形成されている構成をもっ
て課題を解決する手段としている。
【0053】さらに、第5の発明は、上記第1乃至第4
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記基板には光フ
ァイバ挿入溝を横切る方向に横切り溝が形成され、該横
切り溝形成部位にレンズ付き光ファイバのレンズ系と光
ファイバの接続部が配置されている構成をもって課題を
解決する手段としている。
【0054】さらに、第6の発明は、上記第1乃至第5
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記レンズ付き光
ファイバの周囲には光ファイバ周方向の一部領域に金属
薄膜が形成されており、該金属薄膜形成領域の光ファイ
バ周方向の一端側と光ファイバ中心とを結ぶ線と、前記
金属薄膜形成領域の光ファイバ周方向の他端側と光ファ
イバ中心とを結ぶ線とが成す角度は約120°以上18
0°以下である構成をもって課題を解決する手段として
いる。
【0055】さらに、第7の発明は、上記第1乃至第6
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記レンズ付き光
ファイバには、光ファイバ挿入溝への挿入位置決め用の
位置決め部が形成されている構成をもって課題を解決す
る手段としている。
【0056】さらに、第8の発明は、上記第1乃至第7
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記レンズ付き光
ファイバを複数有し、少なくとも1組の隣り合うレンズ
付き光ファイバ同士は光素子側寄りの端部で互いに交わ
る方向に配置されており、これらのレンズ付き光ファイ
バは、それぞれのレンズ付き光ファイバの光素子側寄り
の一端側の接続端面同士を結ぶ線の垂線に対して、光素
子側寄りの端部の角度が互いにほぼ等しく設定配置され
ている構成をもって課題を解決する手段としている。
【0057】さらに、第9の発明は、上記第1乃至第8
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記レンズ付き光
ファイバを複数有し、少なくとも1組の隣り合うレンズ
付き光ファイバ同士は光素子側寄りの端部で互いに交わ
る方向に配置されて、これらのレンズ付き光ファイバの
成す角度が約10°以上20°以下に形成されている構
成をもって課題を解決する手段としている。
【0058】さらに、第10の発明は、上記第1乃至第
9のいずれか一つの発明の構成に加え、前記光ファイバ
挿入溝は断面がV字形のV字形溝である構成をもって課
題を解決する手段としている。
【0059】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明にお
いて、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その
重複説明は省略又は簡略化する。
【0060】図1の(a)には、本発明に係るファイバ
型光モジュールの一実施形態例の要部構成が平面図によ
り示されており、図1の(b)にはその側面図が示され
ている。
【0061】本実施形態例のファイバ型光モジュール
は、基板7と回路配設基板16を筐体17内に収容して
形成されており、基板7には受光素子と発光素子の少な
くとも一方の光素子を1つ以上(ここでは、第1と第2
の2つの受光素子2,3と1つの発光素子4)が設けら
れている。前記筐体17は、筐体17内に収容されてい
る構成要素を一体的に保護する機能を有している。な
お、図1の(a)においては筐体17を省略して示して
いる。
【0062】また、本実施形態例のファイバ型光モジュ
ールは、第1、第2、第3の光ファイバ1(1a,1
b,1c)を有しており、これら第1、第2、第3の光
ファイバ1(1a,1b,1c)と前記光素子とが同一
基板7に配置されている。これら第1、第2、第3の光
ファイバ1(1a,1b,1c)は、少なくとも一端側
にレンズ系8を一体化して形成されたレンズ付き光ファ
イバである。
【0063】前記基板7は、厚さ1〜3mm程度のシリコ
ンや、結晶化ガラス基板、又は石英ガラス等の微粉体の
焼結基板等により形成されている。図2に示すように、
基板7には複数の光ファイバ挿入溝9(9a,9b,9
c1,9c2)が、エッチングや研削によって形成され
ている。光ファイバ挿入溝9(9a,9b,9c1,9
c2)は、断面がV字形状のV字形溝であり、その深さ
は100〜180μmである。
【0064】また、基板7には、深さ0.5〜2mm程
度の凹部(切り欠き部)26,27,28と、貫通孔6
7,68,69が設けられている。凹部26,27,2
8の端部26a,27a,28aは、基板7の側面29
と平行に形成されている。
【0065】図1に示すように、基板7には、第1設定
波長(ここではλ)の光を透過して該第1設定波長と
異なる第2設定波長(ここではλ)および第3設定波
長(ここではλ)の光を反射する第1のフィルタ5が
設けられている。第1のフィルタ5は、その配設角度を
回転調整され、基板7の凹部26に半田固定されてい
る。
【0066】なお、本明細書において、「凹部に固定さ
れている」、「凹部の上に固定されている」、「凹部の
上に形成されている」といった表現は、凹部の底面上に
固定または形成されていることを示す。
【0067】凹部26には、第1のフィルタ5の光透過
側に、前記第1設定波長の光を受光する前記第1の受光
素子2が設けられている。第1の受光素子2のリード端
子85は、基板7の貫通孔67を通り、図1の(b)に
示すように、基板7の下側に配置されている回路配設基
板26に導かれている。リード端子85はPD回路18
に接続されている。なお、PD回路18は、前置増幅の
ための回路である。
【0068】前記第1のフィルタ5は、図3の(a)、
(b)に示すようにBK−7等の光学ガラス97上に、
酸化チタンや、五酸化タンタル、酸化ケイ素等の薄膜9
8を設定膜厚、設定数、設定された順序で形成すること
により、全体の膜厚が10〜30μmとなるようにした
ものである。この薄膜の機能により、第1のフィルタ5
が上記機能を有している。
【0069】また、第1のフィルタ5の下面にはクロム
やニッケル等で金属薄膜99が設けられており、第1の
フィルタ5は、この金属薄膜99を介して前記の如く基
板7の凹部26の上に半田固定されている。
【0070】図1の(a)に示すように、基板7には、
前記第2設定波長(ここではλ)の光を透過して該第
2設定波長と異なる第3設定波長(ここではλ)の光
を反射する第2のフィルタ6が設けられている。なお、
この第2のフィルタ6の光透過特性および光反射特性
は、従来例に設けられていた第2のフィルタ6の特性と
異なる。第2のフィルタ6は、基板7の凹部27上に半
田固定されている。
【0071】凹部27には、第2のフィルタ6の光透過
側に、前記第2設定波長の光を受光する前記第2の受光
素子3が設けられている。第2の受光素子3のリード端
子86は、基板7の貫通孔68を通り、図1の(b)に
示すように、前記回路配設基板26に配設されているP
D回路19に接続されている。なお、PD回路19は、
前置増幅のための回路である。
【0072】第2のフィルタ6も、第1のフィルタ5と
同様に、光学ガラス上に、適宜の材料の薄膜を設定膜
厚、設定数、設定された順序で形成することにより形成
されており、この薄膜の機能により、第2のフィルタ6
が上記機能を有している。第2のフィルタ6も、その下
面に形成された金属薄膜を介して基板7の凹部27上に
半田固定されている。
【0073】前記第1の光ファイバ1aは、前記第1設
定波長と第2設定波長の光を前記第1のフィルタ5に導
く光ファイバであり、第1のフィルタ5と光結合され
る。第1の光ファイバ1aは、第1のフィルタ5側の端
部にレンズ系8を一体化形成して成る。第1の光ファイ
バ1aは、前記第1のフィルタ5と交わる方向に形成さ
れた第1の光ファイバ挿入溝9(9a)に挿入固定され
ており、第1の光ファイバ1aの先端は、第1のフィル
タ5のフィルタ面から0.5〜1mm程度離間して設け
られている。
【0074】前記第2の光ファイバ1bは、前記第1の
フィルタ5で反射する第2設定波長の光を前記第2のフ
ィルタ6に導く光ファイバであり、第1のフィルタ5と
第2のフィルタ6に光結合される。第2の光ファイバ1
bは、第1のフィルタ5側の端部と第2のフィルタ6側
の端部にそれぞれレンズ系8を一体化形成して成る。
【0075】第2の光ファイバ1bは前記第1のフィル
タ5および前記第2のフィルタ6と交わる方向に形成さ
れた第2の光ファイバ挿入溝9(9b)に挿入固定され
ている。第2の光ファイバ1bの一端は、第1のフィル
タ5のフィルタ面から0.5〜1mm程度離間して設け
られており、第2の光ファイバ1bの他端は、第2のフ
ィルタ6のフィルタ面から0.5〜1mm程度離間して
設けられている。
【0076】前記発光素子4は、前記第3設定波長の光
を発する発光素子であり、前記第2のフィルタ6の入射
側に設けられている。発光素子4は、第3設定波長であ
るλ の上りデータ信号を変調して送信するレーザダイ
オードにより形成されており、凹部28上に固定されて
いる。
【0077】発光素子4のリード端子87は、基板7の
貫通孔69を通り、図1の(b)に示すように、前記回
路配設基板26のLD回路20に接続されている。な
お、LD回路20はレーザダイオードの変調・駆動のた
めの回路である。
【0078】前記第3の光ファイバ1cは、発光素子4
が発する第3設定波長の光を前記第2フィルタ6に導く
光ファイバであり、第3の光ファイバ1cは前記第2の
フィルタ6と交わる方向に形成された第3の光ファイバ
挿入溝9(9c1,9c2)に挿入固定されている。第
3の光ファイバ1cの一端側が光ファイバ挿入溝9c1
に挿入固定され、他端側が光ファイバ挿入溝9c2に挿
入固定されている。第3の光ファイバ1cの中央部は凹
部26に挿入されている。
【0079】第3の光ファイバ1cは、発光素子4側の
端部と第2のフィルタ6側の端部にそれぞれレンズ系8
を一体化形成して成る。第3の光ファイバ1cの、第2
のフィルタ6に対向する端部は、第2のフィルタ6のフ
ィルタ面から0.5〜1mm程度離間して設けられてい
る。
【0080】前記第1の受光素子2は、半導体シリコン
等からなるPINフォトダイオードであり、前記第1のフ
ィルタ5の光透過側に設けられて、前記第1設定波長の
光を受光する。第1の受光素子2は、基板7上に、第1
のフィルタ5と0.2〜1mm程度離間して設けられて
いる。
【0081】前記第2の受光素子3は、PINフォトダイ
オードであり、第2のフィルタ6の光透過側の基板7に
設けられて、前記第2設定波長の光を受光する。第2の
受光素子3は、基板7上に、第2のフィルタ6と0.2
〜1mm程度離間して設けられている。
【0082】図4には、図1の(a)のA部が詳細に示
されている。図4の(a)、(b)に示すように、前記
基板7上には、クロム、ニッケル、金等の積層体からな
る金属薄膜81,82,83,84が形成されている。
なお、図1においては、これらの金属薄膜81,82,
83,84を省略して示している。これらの金属薄膜8
1,82,83,84は、図示しないマスクパターンを
用いて、設定位置に形成されている。
【0083】金属薄膜81は、光ファイバ挿入溝9a,
9bを挟む両側に、光ファイバ挿入溝9a,9bに沿っ
て、図4の(a)に示す幅が1〜2mm程度となるよう
に形成されている。
【0084】金属薄膜82,83,84は、それぞれ凹
部26上に形成されている。金属薄膜82は、第1のフ
ィルタ5を固定するために用いられ、金属薄膜83は第
1の受光素子2を固定するために用いられる。金属薄膜
84は貫通孔67の周りに形成され、第1の受光素子2
のリード端子85を固定させるために用いられる。
【0085】なお、図1、図2には図示されていない
が、上記金属薄膜81,82,83,84と同様に、図
1の(a)および図2の(a)に示す基板7上の、光フ
ァイバ挿入溝9c1,9c2の両側および、第2のフィ
ルタ6、第2の受光素子3、発光素子4の配設位置、リ
ード端子86,87を通す貫通孔68,69の周りに
は、金属薄膜が形成されている。
【0086】前記第1、第2、第3の光ファイバ1(1
a,1b,1c)を形成するレンズ付き光ファイバのレ
ンズ系8は、いずれもグレーデッドインデックスファイ
バである。このグレーデッドインデックスファイバは、
図5に示すような屈折率分布を持つコア径110μm、
外径125μmのファイバである。
【0087】この屈折率分布は、グレーデッドインデッ
クスファイバの中心部の屈折率をn 0、コアの半径を
a、コアの最外部の屈折率をn1、Δ=(n0 − n1)/n
0としたとき、コア内の屈折率の半径方向依存性n
(r)を、n(r)=n0(1−Δ(r/a)α)で表
せる分布であり、αを1.44とした1.44乗分布で
ある。
【0088】また、このグレーデッドインデックスファ
イバのレンズ系8はグレーデッドインデックスファイバ
中を周期的に伝わる光の光路周期の1/4を越える長さ
で、かつ、前記光路周期の1/3以内の長さに形成され
ている。
【0089】本実施形態例は、レンズ系8の長さを上記
長さとすることにより、前記第1設定波長、第2設定波
長、第3設定波長の光を、対応するフィルタや光素子に
効率的に導く構成としている。その理由を以下に説明す
る。
【0090】図6の(a)に示すように、上記各光ファ
イバ1は、シングルモード光ファイバ25の端部に、グ
レーデッドインデックスファイバのレンズ系8を形成し
て成る。
【0091】この構成の光ファイバ1において、シング
ルモード光ファイバ25を伝搬した光は、レンズ系8に
入射すると、図5に示したようなグレーデッドインデッ
クスファイバの径方向の屈折率分布に応じて、レンズ系
8内を周期的に伝わる。そして、レンズ系8から出射さ
れる光の出射態様は、レンズ系8の長さにより変化す
る。
【0092】従来、特開昭62−501732、特開平
4−25805等に詳細に記載されているごとく、レン
ズ系8を周期的に伝わる光の幅が最大になる点、つま
り、レンズ系8を形成するグレーデッドインデックスフ
ァイバを、図6の(a)の破線部aで切断することによ
り、レンズ系8から平行なビーム(出射光)を出射でき
ると考えられていた。この線aは、グレーデッドインデ
ックスファイバ中を周期的に伝わる光の光路周期の1/
4の長さで切断する線である。
【0093】しかしながら、本発明者は、グレーデッド
インデックスファイバのレンズ付き光ファイバを用いた
コリメータ系での実験・考察を繰り返した結果、従来の
構成においては、図6の(b)に示すように、レンズ系
8の先端で、光線が空気中に出射される際に、出射され
た光線が1.5°程度、僅かに広がることが分かった。
【0094】そして、本実施形態例のように、屈折率分
布が図5に示した1.44乗分布で、コア径が110μ
mのグレーデッドインデックスファイバの場合、グレー
デッドインデックスファイバの端面とフィルタ間の距離
dが2mm以上になると、上記出射光のわずかな拡がり
に起因して、フィルタによって反射した光が反射光の接
続相手方に有効に導かれないことを見出した。
【0095】つまり、例えば図6の(b)に示す第1の
光ファイバ1aの先端と第1のフィルタ5間の距離dが
2mm以上になると、第1のフィルタ5によって反射し
た光が、反射光の接続相手方、つまり、ここでは第2の
光ファイバ1b(同図では図示せず)に有効に導かれ
ず、外部に拡散してしまい、損失が極めて大きくなるこ
とを本発明者は見出した。
【0096】そして、上記現象を防ぐには、グレーデッ
ドインデックスファイバのレンズ系8の長さを、グレー
デッドインデックスファイバ中を周期的に伝わる光の光
路周期の1/4を越える長さで、かつ、前記光路周期の
1/3以内の長さに形成すればよいことが分かった。
【0097】つまり、レンズ系8は、グレーデッドイン
デックスファイバ中で拡散した光が平行となる位置を越
え、光がやや収束しつつある位置(例えば図6の(a)
の破線b)でグレーデッドインデックスファイバを切断
して形成することが好ましいことが分かった。この位置
でグレーデッドインデックスファイバを切断した場合、
大気中に出射される光は平行となり、光接続相手側、つ
まり、本実施形態例の場合は、対応するフィルタや光素
子、光ファイバに有効に導かれる。
【0098】また、本実施形態例において、図7に示す
ように、第1、第2、第3の光ファイバ1a,1b,1
cは、それぞれ、接続端面32が光ファイバの光軸に垂
直な面Rに対して斜めに傾けて形成されており、この斜
面角αは6〜8度である。このように、接続端面32を
斜めに形成すると、シングルモード光ファイバ25から
伝送される光信号が接続端面32で反射して、伝送特性
を劣化させることを抑制できる。
【0099】また、本実施形態例において、第1、第
2、第3の光ファイバ1a,1b,1cは、その接続端
面32がそれぞれ対応する凹部26,27,28の端部
(切り欠き線)26a,27a,28aを基準線とし、
これらの基準線と対応する接続端面32とがほぼ一致す
るまたは平行になるように配置されている。
【0100】例えば図8の(a)、(b)に示すよう
に、第1の光ファイバ1aの接続端面32は凹部26の
端部26aとほぼ一致するように配置されている。ま
た、第2の光ファイバ1bの第1のフィルタ5に対向す
る側の接続端面32も凹部26の端部26aとほぼ一致
するように配置されている。そして、第1の光ファイバ
1aの接続端面32と、第2の光ファイバ1bの、第1
のフィルタ5に対向する側の接続端面32は、第1のフ
ィルタ5のフィルタ面とほぼ平行に配置されている。
【0101】なお、図8には図示されていないが、第2
の光ファイバ1bの、第2のフィルタ6に対向する側の
接続端面32と、第3の光ファイバ1cの、第2のフィ
ルタ6に対向する側の接続端面32は、凹部27の端部
27aおよび第2のフィルタ6のフィルタ面とほぼ平行
に配置されている。また、第3の光ファイバ1cの発光
素子4側の接続端面32は、凹部28の端部28aおよ
び発光素子4の発光面とほぼ平行に配置されている。
【0102】本実施形態例では、上記のように、第1、
第2、第3の光ファイバ1a,1b,1cは、その接続
端面32がそれぞれ対応する基準線(凹部26,27,
28の端部26a,27a,28a)とほぼ一致するま
たは平行になるように配置することにより、ファイバ型
光モジュールの設計を容易にしている。
【0103】例えば、第1の光ファイバ1aは第1設定
波長である波長λの光と第2設定波長である波長λ
の光を伝搬して、接続端面32から出射するが、これら
の光はレンズ部8の先端の6〜8度傾斜した接続端面3
2から大気中に入る場合、スネル(Snell)の法則によ
り、図8の(a)、(c)の矢印Aに示すように、ファ
イバ中心軸よりやや傾斜した方向に(具体的には角度γ
が8.8〜11.8°となるように)偏向される。
【0104】また、前記の如く、第1、第2、第3の光
ファイバ1(1a,1b,1c)に設けられているレン
ズ系8はグレーデッドインデックスファイバであり、こ
のグレーデッドインデックスファイバはその有効レンズ
径が50〜110μm程度であって、従来のガラス製の
凸レンズのレンズ系(数mm)より小さく、かつ、シング
ルモードファイバのコアの出射位置によって光線の焦点
距離が異なる。
【0105】そのため、例えば第1の光ファイバ1aの
レンズ系8から出射する光線が実質的に平行に進行する
距離(実効平行飛行距離)は、1〜3mm程度であり、光
の進行距離がそれ以上になると、光線は次第に拡がって
進む。したがって、第1の光ファイバ1aの接続端面3
2と第1のフィルタ5のフィルタ面との距離は、この範
囲内に収めることが求められる。
【0106】ここで、比較のために、例えば第1の光フ
ァイバ1aを図8の(a)の状態から、光ファイバ挿入
溝9a内で光ファイバ光軸を中心に180°回転させ
て、図13に示すように、接続端面32が凹部26の端
部26aに交わる方向に成るように配置した場合を考え
る。この場合、接続端面32での偏向により、第1の光
ファイバ1aから出射される光線の実効平行飛行距離
は、図8の(a)に示す配置における実効平行飛行距離
に比べ数十%程度長くなる。
【0107】そうなると、第1の光ファイバ1aから出
射される光線が、第1のフィルタ5で反射して第2の光
ファイバ1bへ有効に入る確率が低まることとなる。し
たがって、本実施形態例のように、第1の光ファイバ1
aの接続端面32を凹部26の端部26aとほぼ一致す
るように配置することが好ましい。
【0108】このように、光ファイバ挿入溝9a,9
b,9c1,9c2と第1、第2のフィルタ5,6、第
1、第2の受光素子2,3、発光素子4等の位置決め・
組立を確実で、容易にするためには、これらの配置の基
準線を基板7板の凹部26,27,28の端部26a,
27a,28aとし、接続端面32を基準線と一致させ
るまたは平行にすることが好ましい。
【0109】また、基準線に平行に第1、第2のフィル
タ5,6を設ける。こうすると、第1、第2のフィルタ
5,6の固定が簡単に行える。なお、本実施形態例にお
いて、第1の光ファイバ1aの接続端面32と第1のフ
ィルタ5のフィルタ面との離間距離は1mm以下(飛行
距離では3mm以下)が好ましいので、第1の光ファイ
バ1aの接続端面32と第1のフィルタ5のフィルタ面
との離間距離は1mm以下としている。
【0110】また、上記基準線に垂直な垂直線(例えば
図8の(a)、(d)の線S)を定め、この線Sに対す
る広がり角度を等しくなるように、つまり、線Sと第1
の光ファイバ1aとの成す角度θおよび線Sと第2の
光ファイバ1bの成す角度θ が等しくなる(θ=θ
=θとなる)ように、光ファイバ挿入溝9a,9bを
形成することが好ましい。
【0111】そこで、本実施形態例において、少なくと
も1組の隣り合うレンズ付き光ファイバ同士(図8の
(a)、(d)では第1と第2の光ファイバ1a,1
b)は光素子(ここでは第1の受光素子2)側寄りの端
部で互いに交わる方向に配置され、これらの第1、第2
の光ファイバ1a,1bは、第1、第2の光ファイバ1
a,1bの受光素子2側寄りの一端側の接続端面32同
士を結ぶ線の垂線Sに対して、第1の受光素子2側寄り
の端部の角度θとθが互いにほぼ等しく設定配置さ
れている。
【0112】なお、例えば上記広がり角θの値を大き
くすると、第1の光ファイバ1aと第1のフィルタ5の
角度が大きくなるため、光の飛行距離が長くなり、ま
た、逆に広がり角θの値を小さくすると、第1、第2
の光ファイバ1a,1bを固定する第1、第2の光ファ
イバ挿入溝9a,9bの間隔が狭くなり、これらの溝の
加工上の問題点が生ずる。このため、上記角度θは5
〜10°程度にすることが好ましく、同様の理由によ
り、角度θも5〜10°程度にすることが好ましい。
【0113】つまり、隣り合うレンズ付き光ファイバで
ある第1の光ファイバ1aと第2の光ファイバ1bとの
成す角度(θ+θ=2θ)は、約10〜20°とす
ることが好ましい。また、第2の光ファイバ1bと第3
の光ファイバ1cの配置構成も、凹部27の端部27a
を基準線として同様に構成し、第2の光ファイバ1bと
第3の光ファイバ1cとの成す角度を約10〜20°と
することが好ましい。
【0114】また、図8の(a)に示すように、前記第
1の受光素子2は、上記偏向されて第1のフィルタ5を
通る波長λの光の中心軸の延長線上に設けられてい
る。
【0115】なお、第2、第3の光ファイバ1b,1
c、第2のフィルタ6、第2の受光素子3、発光素子4
についても、上記と同様にして、それぞれ、第2、第3
の光ファイバ1b,1cのレンズ系8の屈折率分布や、
コア径によって定まる実効平行飛行距離に応じて予め設
定される設定距離だけ接続端面32と第2のフィルタ6
を離して、基板7の適宜の位置に配置され、固定されて
いる。
【0116】図2に示すように、基板7には光ファイバ
挿入溝9を横切る方向に横切り溝30が形成され、該横
切り溝30の形成部位に、第1、第2、第3の光ファイ
バ1(1a,1b,1c)を形成するレンズ付き光ファ
イバのレンズ系8と光ファイバの接続部が配置されてい
る。横切り溝30は、光ファイバ挿入溝9とほぼ直交し
て設けられており、その深さは20〜50μm程度であ
る。
【0117】また、図7に示したように、レンズ付き光
ファイバは、グレーデッドインデックスファイバのレン
ズ系8とシングルモード光ファイバ25を融着接続して
形成しており、レンズ系8とシングルモード光ファイバ
25の外径は同じであるが、グレーデッドインデックス
ファイバはコア径が大きい。
【0118】そのため、グレーデッドインデックスファ
イバは、コア屈折率を高めるためにドープするゲルマニ
ウムの含有量がシングルモード光ファイバ25に比べて
多い。なお、グレーデッドインデックスファイバのゲル
マニウムの含有量は5〜22%、比屈折率は0.4%〜
2%程度である。
【0119】ゲルマニウムは低融点であるので、上記の
ようにコア径が大きいグレーデッドインデックスファイ
バをシングルモード光ファイバ25と融着接続すると、
融着時にグレーデッドインデックスファイバ端が溶融
し、図7に示すように、シングルモード光ファイバ25
とレンズ系8との接続部に、数〜数十μm突起部が形成
される可能性がある。
【0120】そうすると、第1、第2、第3の光ファイ
バ1a,1b,1cを光ファイバ挿入溝9c1,9c
2,9c1,9c2に固定する際、上記突起部によっ
て、第1、第2、第3の光ファイバ1a,1b,1cが
位置ずれする可能性があるので、本実施形態例では、上
記のように横切り溝30を形成した。なお、図7の図
中、31は光ファイバ挿入溝の底部を示しており、横切
り溝30は光ファイバ挿入溝より深く形成されている。
【0121】本実施形態例は、このように、横切り溝3
0を形成し、第1、第2、第3の光ファイバ1a,1
b,1cのシングルモード光ファイバ25とレンズ系8
との融着接続部を横切り溝30の形成部に配置すること
により、第1、第2、第3の光ファイバ1a,1b,1
cを光ファイバ挿入溝9c1,9c2,9c1,9c2
に的確に固定することができる。
【0122】図9の(a)、(b)、(c)に示すよう
に、第1、第2、第3の光ファイバ1(1a,1b,1
c)には、それぞれ、予め定めた設定位置に位置決め部
50と薄膜形成部70が設けられている。
【0123】これら位置決め部50と薄膜形成部70
は、アルミニウム、クロム、ニッケル等の金属からな
り、例えば厚さ0.5〜3μmに形成されている。本実
施形態例では、位置決め部50と薄膜形成部70の厚み
をそれぞれ約1μmとしている。
【0124】位置決め部50と薄膜形成部70は、電子
ビーム蒸着装置や、スパッタ、イオンビーム蒸着装置等
の薄膜形成手段を用いて形成されるものであり、本実施
形態例では、図10の(a)に示す電子ビーム蒸着装置
を適用して薄膜形成部70を形成している。この装置を
用いて薄膜を形成する際は、この装置の上部に取付けら
れたファイバホルダー71に複数本の光ファイバ1を取
付け、SUS303等の金属からなるファイバホルダー71を
100〜150℃で加熱する。
【0125】なお、図10の(b)に示すように、光フ
ァイバ1はファイバホルダー71の光ファイバ配列溝9
2に配列される。この状態で、同図の(a)に示すよう
に、複数のるつぼ74に収納したクロム、ニッケル、金
の金属材料75に、電子銃73からの電子ビーム76を
照射する。そして、上記金属材料75を加熱・蒸発させ
て、マスク72の開孔部90,91を介して光ファイバ
1に金属を蒸着させ、薄膜形成部70を形成する。
【0126】なお、ファイバホルダー71は銅等の熱伝
導性の高い金属や、窒化アルミ等の高熱伝導性絶縁材料
からなり、マスク72は、厚さ0.2mm程度のSUS303
材料からなる。
【0127】上記のように位置決め部50と薄膜形成部
70を一体に作ることにより、光ファイバ挿入溝9内で
の第1、第2、第3の光ファイバ1の回転方向を正確に
位置決めすることができる。
【0128】図11は、第1の光ファイバ1aを基板7
に取り付ける工程を示している。図11の(a)の斜視
図に示すように、第1の光ファイバ1aは、位置決め手
段50と薄膜形成部70を上にして、光ファイバ挿入溝
9aに挿入され、同図の(b)の断面図に示すように、
光ファイバ挿入溝9aに載置される。そして、同図の
(c)の断面図に示すように、レーザ半田付け装置等を
用いて、スズ・アンチモン合金等のハンダ88等の固着
手段によって光ファイバ挿入溝9aに半田固定される。
【0129】なお、ファイバ保持手段コリメータ系の位
置決め精度は、図12に示すdとdにより規定され
るものであり、この精度を0.2μm以下の精度でコアの
中心を一致させることが必要である。
【0130】しかし、従来例のように、大口径のレンズ
を用いるコリメータ系は、図12の(a)に示すよう
に、光ファイバの全周にわたって、数〜数十μmの厚さ
に金メッキ(Ni/Au)を電解、又は無電解メッキを行う
ことにより、V溝等に固定することが行われている。
【0131】この場合、メッキ厚さを、ファイバの円周
方向及び光ファイバ長手方向に均一に保たなければなら
ないが、このような水溶液系のメッキにおいては、電解
質の中の金属イオンの分布の不均一等により、メッキ厚
さを必要な位置決め精度である公差0.3μm以下にす
ることは実質的に極めて困難であり、位置決め精度を上
記のような値にすることができない。
【0132】それに対し、本実施形態例は、上記のよう
に、第1、第2、第3の光ファイバ1の位置決めを容易
に、かつ、正確にできる。
【0133】なお、本実施形態例において、図12の
(b)に示すように、金属薄膜70の形成領域の光ファ
イバ周方向の一端側78と光ファイバ中心Cとを結ぶ
線と、金属薄膜70の形成領域の光ファイバ周方向の他
端側79と光ファイバ中心Cとを結ぶ線とが成す角度
(薄膜形成部70の薄膜付着角度β)は、約120°以
上180°以下に形成されている。
【0134】この薄膜付着角度βは特に限定されるもの
ではないが、少なくとも90°以上とするとよい。ま
た、薄膜付着角度βは、好ましくは上記のように約12
0°以上180°以下、さらに好ましくは120°以上
150°以下とするとよい。
【0135】上記薄膜付着角度βが小さすぎると、すな
わち、付着部分の面積が小さすぎると絶対量としての付
着強度が低下するため、光ファイバ1を光ファイバ挿入
溝9に半田固定する工程において、金属薄膜70が剥離
する場合がある。また、薄膜付着角度βが大きすぎる
と、光ファイバ挿入溝9の壁面と、光ファイバ1のコア
間の距離を一定に制御することが困難となる。
【0136】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、このファイバ型光モジュールを加入者12宅内に設
け、第1の光ファイバ1aを光伝送路11に接続する
と、図1の(a)に示すように、例えば映像信号である
波長λと下りデータ信号である波長λの光が光伝送
路11から第1の光ファイバ1aに入射する。
【0137】これらの光は第1の光ファイバ1aを伝搬
し、その接続端面32から出射されて第1のフィルタ5
側に導かれる。なお、第1の光ファイバ1aの出射光
は、図8の(a)に示した光路を通って第1のフィルタ
5に入射する。
【0138】そして、波長λとλの光のうち、波長
λの光は第1のフィルタ5を透過して第1の受光素子
2に受光され、波長λの光は第1のフィルタ5で反射
して第2の光ファイバ1bに入射する。この波長λ
光は、図1の(a)に示すように、第2の光ファイバ1
bを伝搬した後、その接続端面32から出射されて第2
のフィルタ6に入射し、第2のフィルタ6を透過して第
2の受光素子3に受光される。
【0139】また、発光素子4からは波長λの光が発
せられて第3の光ファイバ1cに入射し、第3の光ファ
イバ1cを伝搬した後、その接続端面32から出射して
第2のフィルタ6に入射する。波長λの光は、第2の
フィルタ6で反射して第2の光ファイバ1bに入射し、
第2の光ファイバ1bを伝搬する。
【0140】その後、波長λの光は第2の光ファイバ
1bの接続端面32から出射して第1のフィルタ5に入
射し、第1のフィルタ5で反射して第1の光ファイバ1
aに入射する。そして、図1の(a)に示すように、第
1の光ファイバ1aを介して前記光伝送路11に入射
し、局10側に伝送する。
【0141】本実施形態例は、上記のように動作し、3
波長λ、λ、λの光の合分波を、設計通り良好に
行うことができる。
【0142】また、本実施形態例によれば、コリメータ
として、シングルモード光ファイバ25にグレーデッド
インデックスファイバのレンズ系8を接続したレンズ付
き光ファイバ(第1、第2、第3の光ファイバ1a,1
b,1c)を適用し、その接続端面32を斜面研磨して
戻り光を抑える構成としているので、部品点数を従来の
光合分波モジュールに比べて大幅に減ずることができ
る。また、接続端面32における反射光による悪影響も
抑制できる。
【0143】また、本実施形態例によれば、光軸合せが
平面上で行えるために、レンズ付き光ファイバ(第1、
第2、第3の光ファイバ1a,1b,1c)と光素子
(第1、第2の受光素子2,3と発光素子4)との位置
調整が容易であり、簡単な調心治具・装置で位置調整で
きる。そのため、ファイバ型光モジュールを例えば5分
以内で組み立てることができ、高い生産性のファイバ型
光モジュールを実現できる。
【0144】さらに、本実施形態例では、基板7に光フ
ァイバ挿入溝9a,9b,9c1,9c2を形成し、こ
れらの光ファイバ挿入溝9a,9b,9c1,9c2に
上記第1、第2、第3の光ファイバ1a,1b,1cを
挿入固定し、これら第1、第2、第3の光ファイバ1
a,1b,1cに接続される第1、第2の受光素子2,
3と発光素子4を同一基板7に固定することにより、モ
ジュール構成を簡略化し、小型のモジュールを形成でき
る。
【0145】さらに、本実施形態例は、第1、第2のフ
ィルタ5,6の端面や基板7上に金属薄膜を設け、両者
を半田接合することにより、従来のモジュールに設けて
いた合分波手段23,24と光受信手段13,14およ
び光送出手段15との間の接続用光ファイバを廃するこ
とができ、筐体17を単一化できる。このため、高価な
精密研削が必要な多数筐体が不要であり、コストの低減
を図ることができると共に、光部品同士の接続の高精度
化を図ることができる。
【0146】さらに、本実施形態例によれば、レンズ系
8をグレーデッドインデックスファイバで形成すること
により、モジュールサイズをさらに大幅に小型化でき、
例えば長手方向の長さが約15〜20mm、高さが約1
0〜12mm、幅が約8〜12mmの小型のモジュール
を実現できる。
【0147】なお、本発明は上記各実施形態例限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、第1、第2の受光素子2,3およ
び発光素子4を同一基板7上に設けたが、例えば第2の
受光素子3や発光素子4は基板7と別個に設けた配置部
に配置してもよい。
【0148】また、上記実施形態例では、光ファイバ挿
入溝9a,9b,9c1,9c2等を配置するための基
準とする基準線を、基板7の側面29と平行に形成した
端部26a,27a,28aとしたが、例えば図14に
示すように、端部26a,27a,28aを基板7の側
面29に対してθ傾け、この端部26a,27a,28
aを基準線としてもよい。なお、角度θは、第1の光フ
ァイバ1aと第2の光ファイバ1bの成す角度(2θ)
の半分の値である。
【0149】また、上記基準線は必ずしも凹部26,2
7,28の端部26a,27a,28aとするとは限ら
ず、例えば図4の(a)の破線Tに示すように、第1の
フィルタ5や第2のフィルタ6の固定用に形成する金属
薄膜(図4の(a)においては金属薄膜82)の端部を
基準線としてもよい。
【0150】さらに、上記実施形態例では、レンズ系8
をグレーデッドインデックスファイバにより形成し、そ
の長さを、グレーデッドインデックスファイバ中を周期
的に伝わる光の光路周期の1/4を越える長さで、か
つ、前記光路周期の1/3以内の長さにしたが、グレー
デッドインデックスファイバの長さは特に限定されるも
のではない。ただし、グレーデッドインデックスファイ
バの長さを上記のように設定すると、レンズ付き光ファ
イバからの光を接続相手側に効率的に導くことができる
ので好ましい。
【0151】さらに、上記実施形態例では、基板には光
ファイバ挿入溝9を横切る方向に横切り溝30を形成し
たが、横切り溝30は省略することもできる。
【0152】さらに、上記実施形態例では、レンズ付き
光ファイバの表面に位置決め部50や金属薄膜70を形
成したが、位置決め部50は省略することもできるし、
金属薄膜70を省略し、光ファイバを接着剤により固定
してもよい。
【0153】さらに、上記実施形態例では、隣り合うレ
ンズ付き光ファイバ同士の成す角度を約10°以上20
°以下としたが、隣り合うレンズ付き光ファイバ同士の
成す角度は特に限定されるものでなく適宜設定されるも
のである。
【0154】さらに、上記実施形態例では、光ファイバ
挿入溝9は断面がV字形のV字形溝としたが、光ファイ
バ挿入溝9は例えば断面がU字形状の溝としてもよい。
【0155】さらに、本発明のファイバ型光モジュール
は、必ずしも上記実施形態例のように第1、第2、第3
の光ファイバ1a,1b,1cと第1、第2の受光素子
2,3、発光素子4を有する構成とするとは限らず、受
光素子や発光素子の少なくとも一方の光素子を1つ以上
設け、この光素子に接続されるレンズ付き光ファイバと
光素子を同一基板上に設けて適宜構成されるものであ
る。
【0156】
【発明の効果】本発明によれば、光素子とレンズ付き光
ファイバを同一基板に配置し、レンズ付き光ファイバを
前記基板に形成された光ファイバ挿入溝に挿入固定し、
対応する光素子と光接続することにより、少ない部品点
数で、容易、かつ、正確に、短時間で光素子とレンズ付
き光ファイバを光接続した、小型で安価なファイバ型光
モジュールを実現できる。
【0157】つまり、本発明のファイバ型光モジュール
は、加工精度が高く、部品点数が少ない。また、本発明
のファイバ型光モジュールは、光軸合せが平面であるた
めに、レンズ付き光ファイバと光素子との位置調整が容
易であり、簡単な調心治具・装置で位置調整できるた
め、加工機械投資が小さい利点を持つ。さらに、本発明
のファイバ型光モジュールは、多数筐体が不要であるた
め、コストを低減できる。
【0158】また、本発明において、第1設定波長の光
を透過して該第1設定波長と異なる第2設定波長および
第3設定波長の光を反射する第1のフィルタと、前記第
2設定波長の光を透過して該第2設定波長と異なる第3
設定波長の光を反射する第2のフィルタおよび、これら
に光接続される第1、第2、第3の光ファイバ、第1、
第2の受光素子、発光素子を有する構成によれば、第
1、第2、第3設定波長の3波長光の合分波を的確にで
きる。
【0159】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバのレンズ系はグレーデッドインデックスファイバ
である構成によれば、モジュールサイズを大幅に小型化
できる。
【0160】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバのレンズ系を形成するグレーデッドインデックス
ファイバは該グレーデッドインデックスファイバ中を周
期的に伝わる光の光路周期の1/4を越える長さで、か
つ、前記光路周期の1/3以内の長さに形成されている
構成によれば、レンズ付き光ファイバからの出射光を平
行光線にして効率的に光接続相手側に導くことができ
る。
【0161】さらに、本発明において、基板には光ファ
イバ挿入溝を横切る方向に横切り溝が形成され、該横切
り溝形成部位にレンズ付き光ファイバのレンズ系と光フ
ァイバの接続部が配置されている構成によれば、たとえ
レンズ付き光ファイバのレンズ系と光ファイバの接続部
に突起等が形成されていても、この突起を横切り溝に配
置することにより、レンズ付き光ファイバをより一層正
確な位置に固定できる。
【0162】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバの周囲には光ファイバ周方向の一部領域に金属薄
膜が形成されており、該金属薄膜形成領域の形成範囲を
設定した構成によれば、光ファイバ挿入溝の壁面と、光
ファイバのコア間の距離を一定に制御できるし、金属薄
膜を利用して光ファイバを光ファイバ挿入溝に適切に半
田固定することができる。
【0163】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバには、光ファイバ挿入溝への挿入位置決め用の位
置決め部が形成されている構成によれば、レンズ付き光
ファイバをさらにより一層正確に、かつ、容易に位置決
め固定できる。
【0164】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバを複数有し、少なくとも1組の隣り合うレンズ付
き光ファイバ同士は光素子側寄りの端部で互いに交わる
方向に配置されており、これらのレンズ付き光ファイバ
は、それぞれのレンズ付き光ファイバの光素子側寄りの
一端側の接続端面同士を結ぶ線の垂線に対して、光素子
側寄りの端部の角度が互いにほぼ等しく設定配置されて
いる構成によれば、レンズ付き光ファイバの接続端面加
工を容易、かつ、的確に行うことができる。
【0165】さらに、本発明において、レンズ付き光フ
ァイバを複数有して、少なくとも1組の隣り合うレンズ
付き光ファイバ同士は光素子側寄りの端部で互いに交わ
る方向に配置され、隣り合うレンズ付き光ファイバ同士
の成す角度を約10°以上20°以下とした構成によれ
ば、複数のレンズ付き光ファイバの配置をより一層容
易、かつ、良好に行うことができる。
【0166】さらに、本発明において、光ファイバ挿入
溝は断面がV字形のV字形溝である構成によれば、光フ
ァイバ挿入溝の形成を容易にでき、かつ、レンズ付き光
ファイバの挿入固定を容易に、かつ、正確に行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るファイバ型光モジュールの一実施
形態例を示す要部構成図である。
【図2】上記実施形態例に適用されている基板を示す平
面説明図(a)と側面説明図(b)である。
【図3】上記実施形態例に適用されている第1のフィル
タを示す斜視説明図(a)と正面説明図(b)である。
【図4】図1のA部を示す平面説明図(a)と側面説明
図(b)である。
【図5】グレーデッドインデックスファイバの屈折率分
布例を示すグラフである。
【図6】グレーデッドインデックスファイバ中を通る光
の光路の説明図(a)と、レンズ付き光ファイバの出射
光の状態を示す説明図(b)である。
【図7】上記実施形態例に適用されているレンズ付き光
ファイバの構成と配置形態を示す説明図である。
【図8】上記実施形態例に適用されている第1、第2の
光ファイバの配置構成と、光の進行方向を示す説明図で
ある。
【図9】上記実施形態例に適用されている光ファイバの
位置決め部と薄膜形成部の形成形態例を示す説明図であ
る。
【図10】上記実施形態例に適用されている光ファイバ
の位置決め部と薄膜形成部の形成装置の例を示す説明図
(a)と、この装置に配置される光ファイバの配置説明
図(b)である。
【図11】上記実施形態例に適用されている光ファイバ
の光ファイバ挿入溝への挿入固定工程を示す説明図であ
る。
【図12】光ファイバの光ファイバ挿入溝への挿入状態
例を示す説明図である。
【図13】基板上に配置される光ファイバの別の配置例
を示す説明図である。
【図14】本発明に係るファイバ型光モジュールの他の
実施形態例における光ファイバ配置例を示す説明図であ
る。
【図15】光通信システムの構成例を示す模式図であ
る。
【図16】従来の光合分波モジュールの例を示すブロッ
ク図である。
【図17】図17に示した従来の光合分波モジュールの
構成を示す説明図である。
【図18】ファイバ保持手段を示す斜視図(a)、断面
図(b)と、ファイバ保持手段とレンズを一体化した従
来のレンズ・ファイバ保持手段の構成例を示す断面説明
図(c)である。
【図19】従来の光合分波モジュールに適用される光合
分波手段の構成例を示す説明図である。
【図20】従来の光合分波モジュールに適用される光受
信手段の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
1a 第1の光ファイバ 1b 第2の光ファイバ 1c 第3の光ファイバ 2 第1の受光素子 3 第2の受光素子 4 発光素子 5 第1のフィルタ 6 第2のフィルタ 7 基板 8 レンズ系 9,9a,9b,9c1,9c2 光ファイバ挿入溝 17 筐体 25 シングルモード光ファイバ 26,27,28 凹部 30 横切り溝
フロントページの続き (72)発明者 平野 長平 神奈川県大和市深見西1丁目5番28号 岡 野電線株式会社内 (72)発明者 坂本 俊貴 神奈川県大和市深見西1丁目5番28号 岡 野電線株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA03 BA12 BA32 CA08 DA03 DA04 DA05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光素子と発光素子の少なくとも一方の
    光素子を1つ以上有し、少なくとも一端側にレンズ系を
    一体化して形成されたレンズ付き光ファイバと前記光素
    子とが同一基板に配置されて筐体内に収容されており、
    前記レンズ付き光ファイバは前記基板に形成された光フ
    ァイバ挿入溝に挿入固定されて対応する光素子と光接続
    されていることを特徴とするファイバ型光モジュール。
  2. 【請求項2】 第1設定波長の光を透過して該第1設定
    波長と異なる第2設定波長および第3設定波長の光を反
    射する第1のフィルタと、前記第2設定波長の光を透過
    して該第2設定波長と異なる第3設定波長の光を反射す
    る第2のフィルタが基板に設けられ、該基板には前記第
    3設定波長の光を発する発光素子が前記第2のフィルタ
    の入射側に設けられており、前記第1設定波長と第2設
    定波長の光を前記第1のフィルタに導く第1の光ファイ
    バと、前記第1のフィルタで反射する第2設定波長の光
    を前記第2のフィルタに導く第2の光ファイバと、前記
    発光素子が発する第3設定波長の光を前記第2フィルタ
    に導く第3の光ファイバがそれぞれレンズ付き光ファイ
    バにより形成され、前記第1の光ファイバは前記第1の
    フィルタと交わる方向に形成された第1の光ファイバ挿
    入溝に挿入固定され、前記第2の光ファイバは前記第1
    のフィルタおよび前記第2のフィルタと交わる方向に形
    成された第2の光ファイバ挿入溝に挿入固定され、前記
    第3の光ファイバは前記第2のフィルタと交わる方向に
    形成された第3の光ファイバ挿入溝に挿入固定されてお
    り、前記基板には前記第1のフィルタの光透過側に前記
    第1設定波長の光を受光する第1の受光素子が設けら
    れ、該第2のフィルタの光透過側に前記第2設定波長の
    光を受光する第2の受光素子が設けられていることを特
    徴とする請求項1記載のファイバ型光モジュール。
  3. 【請求項3】 レンズ付き光ファイバのレンズ系はグレ
    ーデッドインデックスファイバであることを特徴とする
    請求項1または請求項2記載のファイバ型光モジュー
    ル。
  4. 【請求項4】 グレーデッドインデックスファイバは該
    グレーデッドインデックスファイバ中を周期的に伝わる
    光の光路周期の1/4を越える長さで、かつ、前記光路
    周期の1/3以内の長さに形成されていることを特徴と
    する請求項3記載のファイバ型光モジュール。
  5. 【請求項5】 基板には光ファイバ挿入溝を横切る方向
    に横切り溝が形成され、該横切り溝形成部位にレンズ付
    き光ファイバのレンズ系と光ファイバの接続部が配置さ
    れていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいず
    れか一つに記載のファイバ型光モジュール。
  6. 【請求項6】 レンズ付き光ファイバの周囲には光ファ
    イバ周方向の一部領域に金属薄膜が形成されており、該
    金属薄膜形成領域の光ファイバ周方向の一端側と光ファ
    イバ中心とを結ぶ線と、前記金属薄膜形成領域の光ファ
    イバ周方向の他端側と光ファイバ中心とを結ぶ線とが成
    す角度は約120°以上180°以下であることを特徴
    とする請求項1乃至請求項5のいずれか一つに記載のフ
    ァイバ型光モジュール。
  7. 【請求項7】 レンズ付き光ファイバには、光ファイバ
    挿入溝への挿入位置決め用の位置決め部が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一
    つに記載のファイバ型光モジュール。
  8. 【請求項8】 レンズ付き光ファイバを複数有し、少な
    くとも1組の隣り合うレンズ付き光ファイバ同士は光素
    子側寄りの端部で互いに交わる方向に配置されており、
    これらのレンズ付き光ファイバは、それぞれのレンズ付
    き光ファイバの光素子側寄りの一端側の接続端面同士を
    結ぶ線の垂線に対して、光素子側寄りの端部の角度が互
    いにほぼ等しく設定配置されていることを特徴とする請
    求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載のファイバ型
    光モジュール。
  9. 【請求項9】 レンズ付き光ファイバを複数有し、少な
    くとも1組の隣り合うレンズ付き光ファイバ同士は光素
    子側寄りの端部で互いに交わる方向に配置されて、これ
    らのレンズ付き光ファイバの成す角度が約10°以上2
    0°以下に形成されていることを特徴とする請求項1乃
    至請求項8のいずれか一つに記載のファイバ型光モジュ
    ール。
  10. 【請求項10】 光ファイバ挿入溝は断面がV字形のV
    字形溝であることを特徴とする請求項1乃至請求項9の
    いずれか一つに記載のファイバ型光モジュール。
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