JP2003524789A - マルチチャネル用途に対する双方向光モジュール - Google Patents
マルチチャネル用途に対する双方向光モジュールInfo
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Abstract
Description
伝送に対する送受信モジュールもしくは送受光モジュールに関する。
重方式または半2重方式において少なくともそれぞれ1つのチャネルを双方向に
おいて伝送することは従来技術である。EP−A−0463214号において例
えば、BIDIモジュールとして公知の、双方向の光学的な通信伝送および信号
伝送に対する送受信モジュールが記載されている。このモジュールでは、2つの
能動素子(送光器および受光器)は独立した素子としてハーメチックシールされ
てカプセル化されて1つの共通のモジュールケーシングに組み込まれている。ケ
ーシングの中空空間内部に、1つのビームスプリッタおよび1つのレンズ結合光
学素子(レンズカップリング)が配置されておりかつこのケーシングは共通の光
導波ファイバに対する1つのファイバ接続部を有している。送光器を通って、光
学的な信号は結合されているガラスファイバに入力結合され、一方同時にまたは
時間的にずらされて、別の光学的な信号を同じファイバから受信することができ
る。2つの信号の分離はビームスプリッタによって行われる。ビームスプリッタ
はWDM(Wavelenth Division Multiplexing)(波長分割多重)フィルタも含
んでいることができる。このフィルタで所定の波長を反射しかつ別の波長を通過
させることができる。
向において、もう1つのチャネルを伝送すべきであるときは、例えばモジュール
の前に、外部のファイバスプリッタまたは外部のWDMフィルタを供給ガラスフ
ァイバに組み込むことができる。しかしこのことは比較的非現実的な解決法であ
る。これに対してドイツ連邦共和国特許出願第93114859.7号明細書に
はいわゆるマルチチャネル・トランシーバ・モジュールが提案されている。すな
わちここでは、上述した従来のBIDIモジュールの共通のケーシングに、少な
くとも1つの別の送光器および/または受光器並びにこれらに属しているレンズ
結合光学素子と少なくとも1つの別つのビームスプリッタとが設けられている。
その際単数または複数の別の送光器および/または受光器は殊に、例えばドイツ
連邦共和国特許出願第93120733.6号明細書にも記載されているように
、いわゆるTO(Transistor Outline)標準構造の形において実現される。しか
しこの解決法には、別のチャネルの双方向の伝送のためには、2つのTOモジュ
ール、すなわち送光モジュールおよび受光モジュールを共通のケーシングに組み
込むことが必要であるという欠点を有している。
るだけ簡単な方法で更なる双方向チャネル分を拡張可能である、双方向の光学的
な通信伝送および信号伝送に対するマルチチャネル能力のある送受信モジュール
を提供することである。
クトなモジュールであって、その中に少なくとも1つの送光器もしくは送信器お
よび少なくとも1つの受光器もしくは受信器が共通のケーシングに組み込まれて
いる送受信ユニットもしくは送受光ユニットに結合されておりかつこの共通のケ
ーシングに少なくとも1つの別のこの形式の送受信ユニットまたは少なくとも1
つの送信ユニットもしくは送光ユニットまたは受信ユニットもしくは受光ユニッ
トが設けられているというようにして解決する。
出願第93120733.5号明細書に記載されている、TO−BIDIモジュ
ールとも称される、双方向のトランシーバ・モジュールとしても実現されている
。更に、少なくとも1つの送信ユニットまたは少なくとも1つの受信ユニットを
TOモジュールとして実現すれば有利である。これにより本発明は、それぞれ特
性を持った公知のBIDIモジュールおよびTOモジュールのサブアッセンブリ
を統合したコンパクトなモジュールということになる。
チャネルにおける通常の双方向の機能の他に、付加的に、1つまたは2つの以上
のチャネルをそれぞれの方向において同時に伝送することができる。
信チャネルを有する従来のBIDIモジュールは、1つのTO送信または受信モ
ジュールを同じ外寸を有する1つのTO−BIDIによって補充することによっ
て3つのチャネルを有する1つのモジュールになる。1つのTO送信モジュール
を1つのTO−BIDIによって補充すれば、1つの送信チャネルおよび受信チ
ャネルおよび第2の受信チャネルが得られる。1つのTO受信モジュールを1つ
のTO−BIDIによって補充すれば、相応に2つの送信チャネルおよび1つの
受信チャネルが得られる。更に、TOレーザおよびTO受信器をそれぞれTO−
BIDIによって補充すれば、2つの送信チャネルおよび2つの受信チャネルが
、すなわち4つのチャネルが生じる。このことは勿論、3つのTO構成要素を有
するモジュール装置にも拡大することができ、その結果5つのチャネルおよび6
つのチャネルを有するモジュールが生じる。もっと多くのチャネル数への相応の
拡張は、光学的なビーム路における付加的なフィルタによって相応の付加的なT
O構成要素に同時に出力結合されるモジュールの相応の延長によって行うことが
できる。このことは殊に、TO構成要素の光学素子がモジュール内のコリメート
されたビームに選定されているとき、光学的にまさしく簡単に可能である。これ
により、可能なチャネルの最大数は、結合されているTO−BIDIの数の2倍
の大きさになるが、TO−BIDIではなくて、簡単なTO送信構成要素または
受信構成要素が使用されるとき、その分だけ僅かになる。
は同じ形式のTO−BIDIおよびBIDIモジュールにおいて可能であるとい
うことにある。例えばモジュールにおいてWDMフィルタが2つの波長の殆ど損
失のない分離のために使用されるとき、TO−BIDIにおいて分離は、同じく
この場合もWDMフィルタによって2つの別の波長に基づいて行うこともできる
し、3dBビームスプリッタによって、1つの波長を強度についてそれぞれ1つ
の受信チャネルおよび送信チャネルに分配することもできる。
として使用することによって、複数のディスクレートな波長(例えばITU標準
にしたがって4つの波長またはそれ以上の数の波長)を有するWDMシステム、
いわゆるHD−WDMシステムにおいて殊に、それぞれ個別のチャネルを双方向
に作動することができるということを意味している。これにより、単方向でしか
作動されないこれまで通例であったマルチチャネルHD−WDMシステムに比べ
て、それぞれのWDMチャネルにおいて完全な双方向の機能性が生じる。このこ
とは、個々のガラスファイバにおいて新規なマルチチャネルWDM伝送する際に
、本発明の装置によって、ファイバの伝送容量は双方向の作動によって2倍にな
ることを意味している。
ジュールタイプが、個々のモジュールタイプの特性より著しく優れている機能特
性を有する新規なモジュールタイプが生じるように巧妙に組み合わされる。すな
わち、本発明に装置によれば、任意のマルチチャネルモジュールが製作されるの
みならず、単方向のマルチチャネルHD−WDM伝送システムも完全に双方向に
作動される。この場合、例えば温度安定化による必要な波長安定化は、例えばド
イツ連邦共和国特許出願第93114860.5号に記載されているように、モ
ジュール全体の相応の温度安定化によって実施することができる。
示し、 図4は、n個のTO−BIDIを有する別の種々様々な実施例を示し、 図5は、TO−BIDIの形の送受信ユニットを示す。
DIの基本構造は、共通のケーシング基体100と、2つのサブ構成要素10お
よび20と、共通のSM(single mode)接続ファイバ0とから構成されている
。この共通の光導波ファイバ0に対するレンズ結合光学素子110は光導波ファ
イバ0の端部の近傍に球形レンズの形において配置されている。しかしこのレン
ズは結合光学素子全体が相応に実現される場合には省略することもできる。モジ
ュール軸線に取り付けられているサブ構成要素10は送受信ユニットである。こ
れは1つの送光器および1つの受光器を含んでいる。この送受信ユニットは例え
ば、上述したTO−BIDIモジュール、すなわち上述したTO標準構造におい
て製作されかつドイツ連邦共和国特許出願第93120773.6号明細書に記
載されている双方向送受信ユニットであってよい。このユニットは、受信チャネ
ルA、例えば1480nmおよび送信チャネル、例えば1300nmに対する完
全な双方向機能を有している。共通のケーシング100に組み込まれているサブ
構成要素20は、図示の実施例ではTO−PINダイオード、すなわち同様に上
述したTO標準構造において製作された、例えば1550nmの波長に調整設定
されている別の受信チャネルBに対するダイオード受信器である。それぞれ95
%より高い効率を有する完全な波長選択性チャネル分離は、別の受信チャネルに
対して、ビームスプリッタ22に含まれている、ビーム軸線にある相応のWDM
フィルタによって従来のBIDI技術に従って実現される。サブ構成要素20の
TOケーシングの前に更に、阻止フィルタ21を置いて、不都合な波長を除去す
ることができる。
ネル分離は、公知の、例えばドイツ連邦共和国特許出願第93120773.6
号明細書に記載されているTO−BIDI技術において実現することができる。
もう一度説明したい。図5には、TO構造(TO−BIDIモジュール)におけ
る双方向送受信モジュールが図示されている。これはサブ構成要素10として使
用することができる。送受信モジュールは実質的に、レンズ結合光学素子6を有
している、送光器としてのレーザチップ1と、受光器8と、ビーム路に中間配置
されているビームスプリッタ9とから成っている。ビームスプリッタは少なくと
も部分的にケーシング7によって包囲されている。ケーシングには光の入出射ウ
ィンドウ11がガラスで取り付けられている。レーザチップ1は共通の支持体2
に配置されている。この支持体は有利には、シリコンから成っておりかつサブマ
ウントとして例えば、TOケーシングの底板19にマウントすることができる。
レーザチップ1は共通の支持体上に2つの支持体部分3,4の間に配置されてい
る。これら支持体部分の、レーザチップ1の光学的な共振器面に隣接している端
面にはミラー層5が備えられておりかつ共振器面に対して約45゜の角度で傾け
られているので、レーザチップ1から放射されるコヒーレントなビームは発散す
る光束として共通の支持体2の表面にほぼ垂直に上方に向かってレーザチップ1
の上方に配置されているレンズ結合光学素子6に偏向される。2つの支持体部分
3,4は有利にはガラスから成っておりかつ支持体2のようにシリコンから成っ
ておりかつ台形の横断面形状を有している。少なくとも1つの支持体部分、この
実施例では支持体部分3に、レンズ結合光学素子6が、レーザチップ1から放射
されるビームがこれにほぼ垂直に当たるように配置されかつ固定されている。
ている。このビームスプリッタはレーザチップ1から放射されるビームを反射し
かつ外部からレンズ結合光学素子6を介して入力結合されるビームを通過させる
。ビームスプリッタ9の下方において、共通の支持体2の下面に受光器8または
受光器8に対する光結合部が設けられている。
置を形成している。送信分岐および受信分岐に対する光波長が異なっている場合
、すなわちビームスプリッタが波長選択的に動作するとき、95%より大きな分
離を実現することができる。同じ波長の場合、2つの分岐に対して例えば50%
の分離または別の分離を調整設定することができる。双方向の伝送を実現するた
めに、レーザチップ1の前面に隣接していて、支持体部分3に被着されているミ
ラー層5が、ビームスプリッタ9としてのフィルタ層を備えている必要があるだ
けある。このフィルタ層はレーザから放射される波長のレーザ光を反射しかつ外
部から入射された、別の波長の光を通す。1.1μmより大きい波長を有する光
の場合、シリコンは透明でありかつ、有利にはシリコンから成ってる共通の支持
体2の下面に、光が出射する個所に適当な受光器8または外部の受光器に対する
適当な光結合部を取り付けることで十分である。
ジュールにおいて送受信ユニットとしてないし図1のサブ構成要素10として使
用することができる。しかしサブ構成要素10として送受信ユニットのいずれか
別の考えられる構成のものを使用することもできる。
ともできる。この場合、有利には、主ビーム路においてビームスプリッタ22と
して約5dBのビームスプリッタを使用することになる。このビームスプリッタ
は約30%をサブ構成要素20に分岐しかつ60%を通過させる。この60%は
それから例えば30dBでTO−BIDIモジュール10に分配される。
送チャネルに対する第1の可能な双方向の作動条件に対する多様性が生じる:
1a.) 3つの波長(例えば1300nm;1480nm;1550nm)を
使用した場合、個々のチャネルに対してそれぞれ95%の効率を上回りかつ35
dBを上回るチャネル分離を有する3つのチャネルにおける全2重作動。
合、受信チャネル(例えば1550nmの場合)に対してそれぞれ95%を上回
る効率および50dBを上回るチャネル分離を有する1つの受信チャネルおよび
1つの送信チャネルにおける全2重作動およびそれぞれ例えば約50%の効率を
有する(例えば1300nmの場合)それぞれ第2の受信チャネルおよび送信チ
ャネルに対する半2重作動。
場合、すべて3つのチャネル(例えば2つの受信チャネルおよび1つの送信チャ
ネル)に対する半2重作動、例えば約30%の効率ですべてのチャネルに均一に
分配されるか、またはそれぞれ別の関係において分配可能である。
ュール体の側方に配置されているTO構成要素がTO−PINダイオードではな
くて、その放射特性がモジュール光学素子に整合されているTOレーザであると
き、本発明の装置において使用可能となるものである。種々の可能性は、1a)
、1b)、1c)から目的に合わせて導き出すことができる。
、モジュールケーシングに配置されている2つのTO構成要素が(側方および軸
方向)TO−BIDIであるとき、本発明の装置において使用可能になるもので
ある。この場合それぞれ2つの2重チャネルは光学的なビーム軸にある1つのビ
ームスプリッタおよびTO−BIDIにあるそれぞれ1つのビームスプリッタに
よって分離される。変形の可能性はこの場合1チャネルだけ拡張されてこの場合
も上述したパターンに相応して導き出すことができる。この場合特別強調される
べきは、4つのチャネル(例えば1280nm;1380nm;1480nm;
1560nm)を介する全2重伝送の可能性である。
通のモジュールケーシングに1つのSM接続ファイバ0を有する本発明の装置の
別の実施例が図示されている。TO構成要素10はTO−BIDIでありかつ2
つの別のTO構成要素20および30はTOレーザおよび/またはTO−PIN
ダイオードまたはTO−BIDIである。付加的なビームスプリッタ32によっ
て、接続ファイバ0から到来するビームの少なくとも1部分がTO構成要素30
の方向に偏向される。このビームスプリッタも波長選択性フィルタを省略するこ
とができる。図1を参照して説明した、作動および使用可能性の多様性によって
、これにより3ないし6個の可能な伝送チャネルが生じる。
のサブ構成要素のTOケーシングに、阻止フィルタ21および31を前置接続す
ることができる。
れている。
よび50および共通のモジュールケーシング100に1つのSM接続ファイバ0
を有する本発明の装置の別の実施例が図示されている。ビームスプリッタ42お
よび52は少なくとも部分的にサブ構成要素40および50の方向にビーム偏向
する作用をする。TO構成要素の少なくとも1つはTO−BIDI、または送信
器、受信器またはTO−BIDIの目的に合わせた任意の変形例である。すなわ
ち、全体として、TO−BIDIによる完全な実装の場合最大で10個の双方向
の伝送チャネルが生じる。この構造において次の変形例が特別重要であると分か
っている: I) 第1の変形例において、4つのTO受信器が側方に配置されかつ1つのT
O−BIDIが軸方向に配置されている。この場合例えば、HDWDMフィルタ
がITUラスタにおいて同調されて4つの受信チャネルを1550nmのウィン
ドウに分離することができかつ従ってモジュールは4つのチャネルを受信するこ
とができる。その際TO−BIDIは軸方向に配置されて、1300nmのウィ
ンドウにおいてまたは1480nmの場合双方向に監視チャネルを作動させるこ
とができる(図3a参照)。
DIが軸方向に相応のHDWDM送信器としてI)の場合とは逆に配置されてい
る(図3b参照)。
ルに対する1つのTO−BIDIが軸方向に、完全な双方向のHDWDMマルチ
チャネル送受信素子としてITUラスタにおいて配置されている(図3c参照)
。
加することによって有意味なnないし2n個のチャネルに、n≧2に対してn個
のTO構成要素を有する「双方向マルチチャネルモジュール」の本発明の拡張可
能性が示されている。この場合殊に、光学的なモジュール軸線にコリメートされ
たビームが有意味である。TO構成要素は本発明によれば、TO−BIDI、T
OレーザまたはTO−PINであってよい。この場合も上述した説明から多種多
様な組み合わせが実現される。
IDIである図4に図示の変形例である。この場合例えばHDWDMチャネル割
り当てを、例えば8個またはそれ以上の数のチャネルのITU標準に従って全2
重作動または半2重作動において行うことができる。
4 支持体部材、 5 ミラー層、 6 レンズ結合光学素子、 7 ケーシン
グキャップ、 9 ビームスプリッタ、 10 送受信ユニット、 11 光入
射および出射ウィンドウ、 19 ケーシング底部、 20 第2のサブ構成要
素、 21 阻止フィルタ、 22 ビームスプリッタ、 30 第3のサブ構
成要素、 31 阻止フィルタ、 32 ビームスプリッタ、 40 第4のサ
ブ構成要素、 41 阻止フィルタ、 42 ビームスプリッタ、 50 第5
のサブ構成要素、 51 阻止フィルタ、 52 ビームスプリッタ、 100
共通のケーシング基体、 110 レンズ結合光学素子、 (n+1) (n
+1)番目のサブ構成要素、 (n+2) (n+2)番目のサブ構成要素、
(2n+1) (2n+1)番目のサブ構成要素、 (n+1)2 (n+1)
2番目のビームスプリッタ、 (n+2)2 (n+2)2番目のビームスプリ
ッタ、 (2n+1)2 (2n+1)2番目のビームスプリッタ
Claims (14)
- 【請求項1】 双方向の光学的な通信伝送および信号伝送に対する送受信モ
ジュールであって、少なくとも1つの送光器と、少なくとも1つの受光器と、光
導波ファイバ(0)に対する少なくとも1つのファイバ接続部と、レンズ結合光
学素子と、自由まビーム路に中間配置されている少なくとも1つのビームスプリ
ッタ(22)とを備え、これらは共通のケーシング(100)に配置されている
形式のものにおいて、 少なくとも1つの送信器(1)および少なくとも1つの受信器(8)が前記共通
のケーシング(100)に組み込まれている送受信ユニット(10)に結合され
ており、かつ 前記共通のケーシング(100)に、少なくとも1つの別の送受信ユニットまた
は少なくとも1つの付加的な送信ユニットまたは付加的な受信ユニットが設けら
れている ことを特徴とする送受信モジュール。 - 【請求項2】 前記送受信ユニット(10)は光導波ファイバ(0)の軸線
に配置されている 請求項1記載の送受信モジュール。 - 【請求項3】 前記ビームスプリッタ(22)は波長選択フィルタを含んで
いる 請求項1または2記載の送受信モジュール。 - 【請求項4】 前記送受信ユニット(10)に含まれているビームスプリッ
タ(5)は波長選択フィルタ(9)を含んでいる 請求項1から3までのいずれか1項記載の送受信モジュール。 - 【請求項5】 前記送受信ユニットにおいて、レーザチップ(1)が共通の
支持体(2)上に送信器として少なくとも1つの支持体部分(3)間に配置され
ており、該支持体部分の、レーザチップ(1)の共振器面に隣接している側面に
はミラー層(5)が備えられておりかつ共振器面に対して約45°の角度で傾斜
されていて、その結果レーザチップ(1)から放射されるビームが共通の支持体
(2)の表面に対してほぼ垂直に上方に、レーザチップ(1)の上方に配置され
ておりかつ少なくとも1つの支持体部分(3,4)に固定されているレンズ結合
光学素子(6)に配向されるようになっており、かつ レーザチップ(1)の前面に隣接しているミラー面(5)はビームスプリッタ(
9)を備えており、該ビームスプリッタはレーザチップ(1)から放射されるビ
ームを反射しかつ外部からレンズ結合光学素子(6)を介して入力結合されたビ
ームを通過させ、かつ ビームスプリッタ(9)の下方において共通の支持体(2)の下面に、受光器(
8)または受光器に対する光学的な結合部が設けられている 請求項1から4までのいずれか1項記載の送受信モジュール。 - 【請求項6】 受信ユニット(20)を有している(図1) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
- 【請求項7】 送信ユニットを有している 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
- 【請求項8】 別の送受信ユニットを有している 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
- 【請求項9】 2つの受信ユニット(20,30)を有している(図2a) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
- 【請求項10】 1つの受信ユニット(20)および1つの別の送受信ユニ
ット(30)を有している(図2b) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。 - 【請求項11】 4つの受信ユニット(20,30,40,50)を有して
いる(図3a) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。 - 【請求項12】 4つの送信ユニットを有している(図3b) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
- 【請求項13】 4つの別の送受信ユニット(30)を有している(図3c
) 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。 - 【請求項14】 2n個の別の送受信ユニットを有しており、ここでn≧2
である 請求項1から5までのいずれか1項記載の送受信モジュール。
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DE19819533 | 1998-04-30 | ||
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