JP2004004625A - 光複合モジュール、光波長多重装置、光波長分離装置および光複合モジュール製造方法 - Google Patents
光複合モジュール、光波長多重装置、光波長分離装置および光複合モジュール製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】光軸調整が容易で、小型で実装性に優れた光複合モジュールを提供することである。
【解決手段】一端にバンドパス光フィルタ（ＢＰＦ）５を接着する集束性ロッドレンズ２と、集束性ロッドレンズ２の外径と同一の外径を有し、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを収納する二芯ガラス管３とが固定される。入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂの間の中心線は、集束性ロッドレンズの光軸と一致する。入力用光ファイバ１ａより出射した波長λ４の光は、ＢＰＦ５を通過し、受光チップ７で受光され電気信号に変換される。入力用光ファイバ１ａより出射したそれ以外の光は、ＢＰＦ５で反射し、出力用光ファイバ１ｂに結合する。
【選択図】 図１
【解決手段】一端にバンドパス光フィルタ（ＢＰＦ）５を接着する集束性ロッドレンズ２と、集束性ロッドレンズ２の外径と同一の外径を有し、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを収納する二芯ガラス管３とが固定される。入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂの間の中心線は、集束性ロッドレンズの光軸と一致する。入力用光ファイバ１ａより出射した波長λ４の光は、ＢＰＦ５を通過し、受光チップ７で受光され電気信号に変換される。入力用光ファイバ１ａより出射したそれ以外の光は、ＢＰＦ５で反射し、出力用光ファイバ１ｂに結合する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信に用いる光合波もしくは光分波機能を有する光複合モジュール並びにそれを用いた光波長多重装置および光波長分離装置に関し、より特定的には、発光素子あるいは受光素子を内部に一体化する光複合モジュール並びにそれを用いた光波長多重装置および光波長分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重伝送では、波長間隔が狭いため、効率よく波長を分離する必要があり、より急峻な波長特性を持つ光フィルタが必要となってくる。急峻な特性を得るためには１００層以上の多層膜が必要であり、フィルタ面への入射角も大きく取ることができないため、光学結合系の構成上の制約も多くなってくる。
【０００３】
このような条件の下、高密度の波長間隔で配列された光信号を効率よく合波、分波するため、１９７８年頃、２個の集束性ロッドレンズ間に光フィルタを装着する内部干渉膜形と呼ばれる光合分波器が提案された。
【０００４】
図２１は、内部干渉膜形の従来の光合分波器の構成を示す図である。図２１おいて、光合分波器１１００は、波長λ１、λ２の光を合波、分波する構成となっており、第１の集束性ロッドレンズ１０００と、第２の集束性ロッドレンズ１００１と、波長λ１の光を通過し波長λ２の光を反射するバンドパス光フィルタ（以下、ＢＰＦという）１００２とを含み、第１の集束性ロッドレンズ１０００の一端には光ファイバ１００３および１００４が、第２の集束性ロッドレンズ１００１の一端には光ファイバ１００５が接続されている。
【０００５】
光ファイバ１００４から入力される波長λ２の光は、第１の集束性ロッドレンズ１０００により平行光に変換され、ＢＰＦ１００２に向かって進行し、ＢＰＦ１００２で反射される。ＢＰＦ１００２で反射された波長λ２の光は、再び第１の集束性ロッドレンズ１０００を通って光ファイバ１００３に結合する。一方、光ファイバ１００５から入力される波長λ１の光は、第２の集束性ロッドレンズ１００１で平行光に変換され、ＢＰＦ１００２を通過し、第１の集束性ロッドレンズ１０００により集光されて、光ファイバ１００３に結合する。このように、ＢＰＦ１００２での透過と反射とを利用して波長λ１の光と波長λ２の光とが合波される。
【０００６】
波長λ１，λ２の光を分波する場合、合波の場合と逆にして、波長λ１，λ２の光を光ファイバ１００３に入力し、波長λ２の光を光ファイバ１００４から取り出し、波長λ１の光を光ファイバ１００５から取り出せばよい。
【０００７】
しかし、上記のような内部干渉膜形の従来の光合分波器では、別途光送信用の発光素子モジュール、あるいは光受信用の受光素子モジュールを光ファイバ１００３〜１００５の一端に接続する必要があり、装置が大がかりとなる。また、光ファイバ融着等の処理が必要となるために挿入損失が増加する等の問題が生じる。
【０００８】
そのため、発光素子あるいは受光素子モジュールが一体化されている光モジュールが提案されている。例えば、特許文献１に記載の光モジュールがそれである。図２２は、特許文献１に記載の光モジュールの構成を示す図である。
【０００９】
図２２において、光モジュール２１００は、波長λ１の光を出力する光源２０００と、レンズ２００１と、波長λ１の光を通過し波長λ２の光を反射するＢＰＦ２００２と、集束性ロッドレンズ２００３とを含む。光ファイバ２００５から入力される波長λ２の光は、集束性ロッドレンズ２００３で平行光に変換され、ＢＰＦ２００２に向かって進行し、ＢＰＦ２００２で反射する。ＢＰＦ２００２で反射された波長λ２の光は、再び第１の集束性ロッドレンズ２００３を通って光ファイバ２００４に結合する。一方、光源２０００から出力される波長λ１の光は、レンズ２００１で平行光に変換され、ＢＰＦ２００２を通過し、集束性ロッドレンズ２００３により集光されて、光ファイバ２００４に結合される。このようにして、波長λ１，λ２の光が合波される。光モジュール２１００では、波長λ１の発光素子である光源２０００がその内部に一体化されているので、小型化でき、挿入損失低減を図ることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２４２１３０号公報
【特許文献２】
特開平０５−１８１０３５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
内部干渉膜形の従来の光合分波器１１００には、装置が大がかりになったり、挿入損失が増加するといった問題以外に、光ファイバと集束性ロッドレンズの結合の位置調整が困難であるといった問題があった。具体的には、ＢＰＦ１００２での反射光を光ファイバ１００３に結合するため、光ファイバ１００３および１００４間の中心線と第１の集束性ロッドレンズ１０００の光軸とを一致させる必要がある。この際、出力確認をするための条件として、１０μｍ以下の精度での光軸調整が必要である。また、光ファイバ１００５からの出力光を光ファイバ１００３に結合するために、第２の集束性ロッドレンズ１００１の端面における光ファイバ１００５を、１０μｍ以下の精度で、出力確認するために位置調整する必要がある。
【００１２】
さらに、内部干渉膜形の従来の光合分波器１１００を光波長多重装置や光波長分離装置に用いた場合、装置が大がかりとなり、光損失が増大するといった問題がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載の光モジュール２１００では、受光素子を一体化することによって、装置を小型化し、損失低減を図ることができるものの、製造が困難であるという問題を抱えている。具体的には、光ファイバ２００５から出力される光をＢＰＦ２００２で反射させ、光ファイバ２００４に結合するために、集束性ロッドレンズ２００３の光軸と光ファイバ２００４および２００５間の中心線とを一致させる必要があり、１０μｍ以下の精度で、出力確認をするために光軸調整する必要がある。また、光源２０００からの波長λ１の光を集束性ロッドレンズ２００３に入力し光ファイバ２００４に結合するために、レンズ２００１と集束性ロッドレンズ２００３とを０．１度以下の精度で角度調整する必要がある。
【００１４】
それゆえ、本発明の目的は、発光素子あるいは受光素子を内部に一体化しつつ、反射結合系の位置あるいは角度調整を容易にし、製造が容易で低損失な小型の光複合モジュールを提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、低損失で小型の光波長多重装置および光波長分離装置を提供することである。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、上記光複合モジュールを用いた光波長多重装置および光波長分離装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する集光手段と、
集光手段が集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００１８】
上記第１の発明の構成によれば、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心線とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ光ファイバ保持筐体とを有する。
【００２０】
上記第２の発明の構成によれば、レンズ保持筐体と光ファイバ保持筐体との外径が一致するので、これらの外縁をあわせるだけで光軸と光ファイバ間の中心線とが一致することとなる。
【００２１】
第３の発明は、第１の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ筐体であることを特徴とする。
【００２２】
上記第３の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズの外径と光ファイバを保持する筐体の外径とが一致するので、これらの外縁をあわせるだけで光軸と光ファイバ間の中心線とが一致することとなる。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタから出力される平行光を受光素子上に集光する球レンズであることを特徴とする。
【００２４】
上記第４の発明によれば、平行光を受光素子上に集光する球レンズを用いるので、受光素子の微細な角度調整が不要となる。
【００２５】
第５の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、
光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタの透過光である平行光を集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズと受光素子との間に配置されており、第２の集束性ロッドレンズによって集光された後発散する光を再び受光素子上に集光する球レンズとを有する。
【００２６】
上記第５の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズ、光フィルタおよび第２の集束性ロッドレンズの端面同士をそれぞれ面接触させるだけでよいので、これらの微細な角度調整が不要となる。さらに、汎用品のレンズ付き受光素子が利用できることとなる。
【００２７】
第６の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタが透過した平行光を受光素子上に集光する第２の集束性ロッドレンズであることを特徴とする。
【００２８】
上記第６の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズ、光フィルタおよび第２の集束性ロッドレンズの端面同士をそれぞれ面接触させるだけでよいので、これらの微細な角度調整が不要となる。さらに、第２の集束性ロッドレンズによって集光する光を直接受光することとなるので、僅かな光であっても受光することができ、受光素子の最適位置への位置決めが容易となる。
【００２９】
第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれかに従属する発明であって、所定の角度位置に調整されたときに集光手段による焦点位置に受光素子を配置する受光素子位置決め部材をさらに含む。
【００３０】
上記第７の発明の構成によれば、一次元的に角度調整するだけで受光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００３１】
第８の発明は、第７の発明に従属する発明であって、受光素子位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
保持筐体と同一の外径であって、受光素子を固定するための受光素子保持筐体とを有し、
受光素子保持筐体は、回動されて保持筐体との相対的角度関係が所定の角度位置に調整されたときに受光素子が焦点位置に配置されるよう受光素子を固定することを特徴とする。
【００３２】
上記第８の発明の構成によれば、受光素子保持筐体を軸を中心に回転させて保持筐体との相対的角度関係を調整するだけで、受光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００３３】
第９の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力する発光素子と、
発光素子が出力する光を平行光に変換する平行光変換手段と、
平行光変換手段と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、平行光変換手段から入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００３４】
上記第９の発明の構成によれば、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心線とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００３５】
第１０の発明は、第９の発明に従属する発明であって、平行光変換手段は、
発光素子から出力される発散光を一点に集光する集光レンズと、
光フィルタと集光レンズとの間に配置されており、集光レンズが集光した光を平行光に変換して光フィルタに入射する第２の集束性ロッドレンズとを有する。
【００３６】
上記第１０の発明の構成によれば、発光素子から出力される光が平行光に変換されて光フィルタに入射することとなる。
【００３７】
第１１の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、さらに、集光レンズと第２の集束性ロッドレンズとの間に配置されており、集光レンズからの光による第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面での反射光が発光素子に戻るのを防止する反射戻り光防止手段を含む。
【００３８】
上記第１１の発明の構成によれば、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端での反射光が発光素子に戻るのを防止することができる。
【００３９】
第１２の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、光アイソレータであることを特徴とする。
【００４０】
上記第１２の発明の構成によれば、光アイソレータを用いるので、反射によって発光素子に光が戻ってくるのを確実に防止することが期待できる。
【００４１】
第１３の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた傾斜によって反射光の戻りを防止することを特徴とする。
【００４２】
上記第１３の発明の構成によれば、傾斜が設けられているので、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面で反射された光は、発光素子の位置とは異なる方向に反射されることとなり、反射戻り光の入射を防止できる。
【００４３】
第１４の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた反射防止コートであることを特徴とする。
【００４４】
上記第１４の発明の構成によれば、反射防止コートが施されているので、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端での反射の抑制が期待できる。
【００４５】
第１５の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、集光レンズは、球レンズであることを特徴とする。
【００４６】
上記第１５の発明の構成によれば、汎用の発光素子を用いることができ、取り込む光量の増加も図れる。
【００４７】
第１６の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、集光レンズは、発光素子側のレンズ端面が球面状となっている先球集束性ロッドレンズであることを特徴とする。
【００４８】
上記第１６の発明の構成によれば、レンズ端が球面上となっているので、取り込む光量が増加することとなる。
【００４９】
第１７の発明は、第９の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する光ファイバ保持筐体とを有する。
【００５０】
第１８の発明は、第９の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する筐体であることを特徴とする。
【００５１】
第１９の発明は、第９〜第１８の発明のいずれかに従属する発明であって、所定の角度位置に調整されたときに平行光変換手段から出力される平行光が、光フィルタおよび第１の集束性ロッドレンズを通った後、出力用光ファイバの一端に集光する位置に発光素子を配置する発光素子位置決め部材をさらに含む。
【００５２】
上記第１９の発明の構成によれば、角度位置に調整するだけで発光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００５３】
第２０の発明は、第１９の発明に従属する発明であって、発光素子位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
保持筐体と同一の外径であって、発光素子を固定するための発光素子保持筐体とを有し、
発光素子保持筐体は、回動されて保持筐体との相対的角度関係が所定の角度位置に調整されたときに、平行光変換手段から出力される平行光が出力用光ファイバの一端に集光する位置に発光素子が配置されるよう発光素子を固定することを特徴とする。
【００５４】
上記第２０の発明の構成により、発光素子保持筐体を回転させて保持筐体との相対的角度関係を調整するだけで、発光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００５５】
第２１の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性レンズと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を、平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズの光軸と出力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタと第２の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光が出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００５６】
上記第２１の発明の構成により、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第２の集束性ロッドレンズの光軸と出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００５７】
第２２の発明は、第２１の発明に従属する発明であって、さらに、発光素子と第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第２の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００５８】
上記第２２の発明の構成により、発光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、発光素子側を交換することが可能となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００５９】
第２３の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性レンズと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタは、第１の集束性ロッドレンズからの平行光が屈折して、出力用光ファイバの一端に集光するように、第１の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする。
【００６０】
上記第２３の発明の構成により、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第２の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００６１】
第２４の発明は、第２３の発明に従属する発明であって、さらに、発光素子と第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第２の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００６２】
上記第２４の発明の構成により、発光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、発光素子側を交換することが可能となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００６３】
第２５の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタと第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの反射光である平行光が出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００６４】
上記第２５の発明の構成により、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００６５】
第２６の発明は、第２５の発明に従属する発明であって、さらに、光フィルタと第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００６６】
上記第２６の発明の構成により、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００６７】
第２７の発明は、第２６の発明に従属する発明であって、受光素子と第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第１の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００６８】
上記第２７の発明の構成により、受光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、受光素子側を交換することが可能となる。また、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００６９】
第２８の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００７０】
上記第２８の発明の構成により、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００７１】
第２９の発明は、第２８の発明に従属する発明であって、光フィルタは、透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、第２の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする。
【００７２】
上記第２９の発明の構成により、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００７３】
第３０の発明は、第２９の発明に従属する発明であって、受光素子と第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第１の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００７４】
上記第３０の発明の構成により、受光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、受光素子側を交換することが可能となる。また、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００７５】
第３１の発明は、波長多重されている複数の波長の光信号を受信して各波長毎の光信号に分離する光波長分離装置であって、
受信した波長多重されている光信号を少なくとも２以上の波長群の光信号に分波する波長分波手段と、
各波長群毎に設けられており、波長分波手段が分波した波長群の光信号を波長帯毎の光信号に分離する光信号分離部とを含み、
各光信号分離部は、入力される光信号の一部を分波して電気信号に変換し一部を出力する受光素子を内部に一体化した複数の光複合モジュールを有し、
複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする。
【００７６】
上記第３１の発明の構成によれば、受光素子を内蔵化した光複合モジュールを用いるので、装置の小型化、低損失化が図れる。また、波長群に分割して光信号を分離するので、直列接続によって生じる最終段の累積過剰損失が減少し、光複合モジュールに要求される挿入損失の仕様を緩和することができる。
【００７７】
第３２の発明は、第３１の発明に従属する発明であって、光複合モジュールは、第１〜８，２５〜３０の発明のいずれかの光複合モジュールであることを特徴とする。
【００７８】
第３３の発明は、少なくとも２以上の波長群の光信号に分けられている複数の波長の光信号を波長多重して出力する光波長多重装置であって、
各波長群毎に設けられており、当該波長群に含まれる複数の波長の光信号を合波して波長群の光信号として出力する光信号合波部と、
各光信号合波部が出力する波長群の光信号を合波して出力する波長群光信号合波手段とを含み、
各光信号合波部は、入力される電気信号で変調された光信号を出力し当該光信号と入力される光信号とを合波して出力する発光素子を一体化した複数の光複合モジュールを有し、
複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする。
【００７９】
上記第３３の発明の構成により、発光素子を内蔵化した光複合モジュールを用いるので、装置の小型化、低損失化が図れる。また、波長群に分割して光信号を合波するので、直列接続によって生じる最終段の累積過剰損失が減少し、光複合モジュールに要求される挿入損失の仕様を緩和することができる。
【００８０】
第３４の発明は、第３３の発明に従属する発明であって、光複合モジュールは、第９〜２４の発明のいずれかの光複合モジュールであることを特徴とする。
【００８１】
第３５の発明は、発光素子から出力される一点に集光する光を光軸方向に平行な平行光に変換して出力するための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、レンズ保持部材を挿入する工程と、
発光素子を光らせた状態で、光ファイバからの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、調整スリーブとレンズ保持部材とを固定し、かつ調整スリーブと発光素子を保持する部材とを固定する工程と、
固定する工程の後、割スリーブに挿入されている光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む。
【００８２】
上記第３５の発明では、光ファイバコリメータを用いるので、簡単に、光ファイバ複合モジュールを製造することが可能となる。
【００８３】
第３６の発明は、入射する平行光を一点に集光して、受光素子に入射させるための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、レンズ保持部材を挿入する工程と、
光ファイバから光を出射させた状態で、受光素子からの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、調整スリーブとレンズ保持部材とを固定し、かつ調整スリーブと受光素子を保持する部材とを固定する工程と、
固定する工程の後、割スリーブに挿入されている光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む。
【００８４】
上記第３６の発明では、光ファイバコリメータを用いるので、簡単に、光ファイバ複合モジュールを製造することが可能となる。
【００８５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。本実施形態では、波長λ１〜λ８の多重化された光信号の中より、波長λ４の光信号を受光素子で受信する光複合モジュールについて説明する。図中において、点線は、光の流れを示す。図１において、光複合モジュールは、入力用光ファイバ１ａと、出力用光ファイバ１ｂと、集束性ロッドレンズ２と、二芯ガラス管３と、第１の筐体４と、ＢＰＦ５と、受光素子６と、第２の筐体９と、屈折率整合層１０とを含む。
【００８６】
入力用光ファイバ１ａには、波長λ１〜λ８の多重化された光信号が伝送する。出力用光ファイバ１ｂには、集束性ロッドレンズ２から出力される波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の多重化された光信号が伝送する。
【００８７】
集束性ロッドレンズ２は、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。集束性ロッドレンズ２は、０．２５ピッチの大きさである。ここで、ピッチとは、レンズ内の光線の蛇行周期のことをいう。上記屈折率および大きさの特徴により、集束性ロッドレンズ２は、入力用光ファイバ１ａから入力される光を平行光に変換して出力し、ＢＰＦ５が反射する平行光を出力用光ファイバ１ｂの一端上の点に集光する。
【００８８】
二芯ガラス管３は、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを挿入してこれらを保持するための二つのガイド穴を有するガラス管である。二芯ガラス管３は、第１の筐体４に接着されて固定される。図２は、第１の筐体４に接着された二芯ガラス管３を輪切りにしたときの断面図である。二芯ガラス管３は、入力用光ファイバ１ａを挿入するガイド穴１ｈａと、出力用光ファイバ１ｂを挿入するガイド穴１ｈｂとを有する。二芯ガラス管３の外径は、集束性ロッドレンズ２の外径と同一である。二芯ガラス管３の中心は、ガイド穴１ｈａおよび１ｈｂ間の中心と一致する。すなわち、集束性ロッドレンズ２の光軸に対し、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂは、等距離の位置に配置されており、当該光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とは一致する。
【００８９】
屈折率整合層１０は、光ファイバと空気層間、および空気層間で生じるフレネル反射損失を低減する。
【００９０】
図３は、ＢＰＦ５の波長特性を示す図である。ＢＰＦ５は、λ４の波長帯の光を通過し、λ１〜λ３，λ５〜λ８の波長帯の光を反射させる特性を有する。
【００９１】
受光素子６は、受光チップ７と球レンズ８とを有する。球レンズ８は、ＢＰＦ５から出力される平行光を受光チップ７に集光する。受光チップ７は、受光した光信号を電気信号に変換し、受光素子６に接続されている端子に出力する。受光素子６は、受光する光信号による電気信号の出力レベルが最も最適となる位置に配置される。
【００９２】
第１の筐体４は、二芯ガラス管３を固定するための円筒状の筐体である。第２の筐体９は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および受光素子６を固定するための凸形状の筐体であって、小さい円筒穴と大きい円筒穴とを有する。第１の筐体４の外径と第２の筐体９の小さい円筒穴の外径とは一致する。第１の筐体４および第２の筐体９は、ＳＵＳ３０４などの金属で製作されている。集束性ロッドレンズ２の外縁と二芯ガラス管３の外縁とが一致するようにして（すなわち、第２の筐体９の外縁と第１の筐体４の外縁とが一致するようにして）、第２の筐体９の小さい側の円筒穴端と第１の筐体４の屈折率調整層側一端とは、ＹＡＧ溶接で固定される。第２の筐体９と第１の筐体４とは、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とを一致させる位置決め部材である。
【００９３】
次に、上記光複合モジュールの製造工程について詳しく説明する。
まず、ＢＰＦ５の端面が集束性ロッドレンズ２の焦点位置にくるように、エポキシ樹脂やＵＶ硬化樹脂を用いて、集束性ロッドレンズ２の端面にＢＰＦ５を貼り付ける。なお、ＢＰＦ５は、集束性ロッドレンズ２の端面に蒸着するようにしてもよい。
【００９４】
次に、第２の筐体９の小さい側の円筒穴に、集束性ロッドレンズ２の他端面を第２の筐体９の端面より約１０μｍ程度凹ました状態で、集束性ロッドレンズ２を固定する。次に、第１の筐体４の端面と二芯ガラス管３の端面とが一致するように、端面研磨された入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを挿入した二芯ガラス管３を第１の筐体４に接着し固定する。
【００９５】
次に、入力用光ファイバ１ａの一端に波長λ１の光源を、出力用光ファイバ１ｂの一端に光パワメータを接続する。次に、集束性ロッドレンズ２の二芯ガラス管側端面に屈折率整合剤を塗布し、屈折率整合層１０を形成する。その後、集束性ロッドレンズ２の外縁と二芯ガラス管３の外縁とが一致するように、第１の筐体４と第２の筐体９とをそれぞれ調整治具に固定する。この状態で、第１の筐体４と第２の筐体９とを近づけていくと、屈折率整合剤が入力用光ファイバ１ａおよび出力用ファイバ１ｂの一端に接する。これにより、出力用光ファイバ１ｂに接続された光パワメータから出力値が得られ、出力確認できる。その後、光パワーメータを参照しながら、第１の筐体４と第２の筐体９とを互いに向き合わせた状態で、光軸方向に微調整し、最適な結合状態が得られる位置を決定する。最適な結合状態が得られたら、第１の筐体４および第２の筐体９の接触部にＹＡＧレーザを照射して、これらを溶接する。最適な結合位置は、集束性ロッドレンズ２の焦点位置に入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂの一端が配置される位置である。
【００９６】
次に、第２の筐体９の大きい側の円筒穴に受光素子６を仮接続する。次に、入力用光ファイバ１ａに波長λ４の光源を接続し、受光チップ７が少しでも光を取り込む位置を探す。次に、当該位置の近傍において、受光素子６が出力する電気信号の出力が最大になるように、受光素子６の位置を集束性ロッドレンズ２の光軸垂直面上で微調整し、最大の出力レベルが得られたら、第２の筐体９と受光素子６とをＹＡＧレーザで溶接する。なお、受光素子６は大きいので、光軸垂直面上の位置調整はそれほど厳しくない。最大の出力レベルが得られる位置は、球レンズ８がＢＰＦ５からの平行光を受光チップ７に集光する位置である。このようにして、上記光複合モジュールが完成する。
【００９７】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。入力用光ファイバ１ａから入力される波長λ１〜λ８の光は、フレネル反射することなく屈折率整合層１０を通り、集束性ロッドレンズ２に入射し、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射する。ＢＰＦ５は、波長λ４の光を透過し、残りの波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ５で反射された波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２内を再び通って出力用光ファイバ１ｂの一端に集光し、出力用光ファイバ１ｂに結合される。この集光位置は、集束性ロッドレンズ２の光軸中心に対し、入力用光ファイバ１ａからの光信号の入力位置と点対称の位置となる。上記光複合モジュールでは、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心は、集束性ロッドレンズ２の光軸と一致しているので、集光位置に出力用光ファイバ１ｂが設けられていることとなる。したがって、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、出力用光ファイバ１ｂに結合されることとなる。
【００９８】
一方、ＢＰＦ５を透過した波長λ４の平行光は、受光素子６の球レンズ８によって受光チップ７に集光され、電気信号に変換される。
【００９９】
このように、第１の実施形態では、受光素子を内部に一体化しているので、装置の小型化および挿入損失の低減化を図ることができる。
【０１００】
また、集束性ロッドレンズ２の光軸と入出力用の光ファイバ間の中心線とが一致するように、集束性ロッドレンズ２の外径と二芯ガラス管３の外径とを等しくし、さらに第２の筐体９と第１の筐体４との外径を等しくしているので、出力確認のための位置決めが容易になり、光ファイバに出力光を結合するための光軸調整を簡単に行うことができ、容易に製造することができる光複合モジュールを提供することが可能となる。
【０１０１】
さらに、平行光を球レンズを用いて受光する受光素子６を用いるので、ＢＰＦ５からの光をより多く取り込むことができ、受光チップ７のチップ上のいずれかの位置には集光するので、受光素子６の角度調整が不要となる。
【０１０２】
さらに、入出力用の光ファイバが片側から出ているので実装性に優れているという効果も有する。
【０１０３】
なお、集束性ロッドレンズ２の大きさを０．２５ピッチであるとしたが、レンズ端の焦点位置に光ファイバを配置するのであれば、これに限られることはなく、０．２３ピッチなどであってもよい。
【０１０４】
なお、ＢＰＦ５の波長特性を変えれば、任意の波長帯の光信号のみを受光することができる光複合モジュールが提供できる。
【０１０５】
なお、ここでは、集束性ロッドレンズ２の外径と二芯ガラス管３の外径とが同一となることとしたが、少なくとも第１の筐体４の外径と第２の筐体９の外径とが一致しておれば位置決めを容易に行うことができる。
【０１０６】
なお、二芯ガラス管３を保持する第１の筐体４は、図１で説明したような形に限られない。図４に示すように、第１の筐体４は、その一端の内径が第２の筐体９の外径と同一となる凹形をしている。第２の筐体９の先端を第１の筐体４の凹部分に挿入すれば、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とが一致する。このように、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とが一致するような位置決め部材であれば、特に形が限定されるわけではない。
【０１０７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図５において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１０８】
第２の実施形態に係る光複合モジュールは、発散光を受光し電気信号に変換する受光素子６２と、ＢＰＦ５と受光素子６２との間に配置された集束性ロッドレンズ２２と、第２の筐体９２とを含む。
【０１０９】
集束性ロッドレンズ２２は、０．２５ピッチの大きさである。集束性ロッドレンズ２２は、その大きさが０．２５ピッチであるので、ＢＰＦ５の透過光である平行光をレンズ端の一点に集光する。
【０１１０】
受光素子６２は、有限系（ビームが広がっている光を集光させるようなレンズ系）の球レンズ８２を有する。球レンズ８２は、集束性ロッドレンズ２２からの発散光を受光チップ７の位置に集光する。受光素子６２は、広く一般に用いられている汎用品のレンズ付き受光素子である。受光素子６２は、集束性ロッドレンズ２２からの光を受光し、最大の出力レベルが得られる位置に配置される。
【０１１１】
第２の筐体９２は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２２および受光素子６２を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９２は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を固定する。集束性ロッドレンズ２の端面には屈折率整合層１０が形成され、最適な位置に配置した二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを含む第１の筐体４が、第２の筐体９２と溶接によって接合される。第２の筐体９２の大きい側の円筒穴には、出力レベルが最大となる位置に受光素子６２が配置され、受光素子６２と第２の筐体９２とが溶接される。
【０１１２】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。
入力用光ファイバ１ａから入力される波長λ１〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射する。ＢＰＦ５は、波長λ４の光を透過し、残りの波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ５で反射した光は、第１の実施形態と同様、出力用光ファイバ１ｂに結合する。
【０１１３】
一方、ＢＰＦ５の透過光である波長λ４の平行光は、集束性ロッドレンズ２２によって、そのレンズ端に集光する。レンズ端に集光した光は、再び光ファイバのＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）に相当する広がりを持って進行し、球レンズ８２に入射し、受光チップ７上に集光され電気信号に変換される。
【０１１４】
このように、第２の実施形態では、汎用品のレンズ付き受光素子６２を用いることとなるので、光複合モジュールを低コストに提供することが可能となる。
【０１１５】
また、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２の端面同士を固定するだけでよいので、レンズの高精度の角度調整が不要となる。
【０１１６】
なお、第２の実施形態では、集束性ロッドレンズ２２の大きさを０．２５ピッチであるとしたが、集束性ロッドレンズ２２が内部または外部に光を集光し、発散光を出力するのであれば、その大きさは０．２５ピッチに限られるものではない。
【０１１７】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図６において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１１８】
第３の実施形態に係る光複合モジュールは、球レンズを有しない受光素子６３と、受光素子６３とＢＰＦ５との間に配置される集束性ロッドレンズ２３と、第２の筐体９３とを含む。集束性ロッドレンズ２３は、ＢＰＦ５の端面に貼り付けられている。
【０１１９】
集束性ロッドレンズ２３は、ピッチが０．２５より短く（たとえば、０．２３）、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。集束性ロッドレンズ２３の焦点位置は、レンズ端より外側に存在する。受光素子６３は、球レンズを有していない。受光素子６３は、受光チップ７が集束性ロッドレンズ２３の焦点位置にくるように配置されている。
【０１２０】
第２の筐体９３は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２３および受光素子６３を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９３は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２３を固定する。二芯ガラス管３および光ファイバを含む第１の筐体４は、第２の筐体９３と溶接によって最適な位置に接合される。第２の筐体９３の大きい側の円筒穴には、出力レベルが最大となる位置（受光チップ７が集束性ロッドレンズ２３の焦点にくる位置）に受光素子６３が配置され、受光素子６３と第２の筐体９３とが溶接される。
【０１２１】
ＢＰＦ５の透過光である波長λ４の平行光は、集束性ロッドレンズ２３によって、レンズ端より外側に集光される。この集光位置には、受光素子６３の受光チップ７が存在するので、受光チップ７によって光信号が電気信号に変換される。波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を出力用光ファイバ１ｂに結合するときの動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
【０１２２】
球レンズのない受光素子においては、光軸がずれている状態でも僅かな光を検出することができる。光が検出できれば、出力が最大になるように調整していけばよいため、出力がない状態から探すより容易である。一方、球レンズ付きの受光素子においては、球レンズにおいて僅かな光を受けたとしても光軸がずれている場合、受光チップで必ず受光するとは限らないため、出力が最大になるように調整するのには手間がかかる。
【０１２３】
したがって、第３の実施形態では、球レンズ付きの受光素子を用いる場合に比べ、受光素子での集光位置に対する最適位置の調整を容易に行うことができる光複合モジュールが提供される。
【０１２４】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、光信号を分波する受信用の光複合モジュールについて説明したが、第４の実施形態では、光信号を出力して合波する送信用の光複合モジュールについて説明する。
【０１２５】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図７において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１２６】
第４の実施形態に係る光複合モジュールは、出力用光ファイバ１４ａと、入力用光ファイバ１４ｂと、集束性ロッドレンズ２４と、発光素子６４と、第２の筐体９４とを含む。
【０１２７】
入力用光ファイバ１４ｂには、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光信号が伝送する。出力用光ファイバ１４ａには、合波後の波長λ１〜λ８の光信号が伝送する。第１の実施形態の場合と同様、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａ間の中心と、集束性ロッドレンズ２の光軸とは一致する。すなわち、光軸を中心に、入力用光ファイバ１４ｂと出力用光ファイバ１４ａとが線対称に配置される。
【０１２８】
集束性ロッドレンズ２４は、一端面がエポキシ樹脂等によってＢＰＦ５と接続しており、他端面が研磨されており、８度に傾斜している。集束性ロッドレンズ２４は、集束性ロッドレンズ２と同様、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。発光素子６４は、発光チップ７４と、球レンズ８４とを有している。発光チップ７４は、入力される電気信号で変調された光信号を出力する。球レンズ８４は、発光チップ７４から出力される出射光を集光して集束性ロッドレンズ２４の傾斜面に入射する。発光素子６４は、出力光が集束性ロッドレンズ２４の傾斜面に集光し、集光された光が集束性ロッドレンズ２４、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２を通って、出力用光ファイバ１４ａに結合する位置に配置されている。
【０１２９】
第２の筐体９４は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２４および発光素子６４を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９４は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２４を固定する。二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａを含む第１の筐体４は、第２の筐体９４と溶接によって最適な位置に接合される。第２の筐体９４の大きい側の円筒穴には、出力用光ファイバ１４ａからの出力光パワーが最大となる位置に発光素子６４が配置され、発光素子６４と第２の筐体９４とが溶接される。発光素子６４の位置調整は、集束性ロッドレンズ２および２４の光軸垂直面上で行えばよい。
【０１３０】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。
入力用光ファイバ１４ｂより入力される波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射し、反射される。ＢＰＦ５で反射された波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２内を再び通って、出力用光ファイバ１４ａに結合される。
【０１３１】
発光チップ７４から出力される波長λ４の光は、球レンズ８４によって集光され、集束性ロッドレンズ２４に入射する。集束性ロッドレンズ２４に入射した波長λ４の光は、平行光に変換され、ＢＰＦ５を透過し、集束性ロッドレンズ２によって集光され、出力用光ファイバ１４ａに結合される。これにより、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光と波長λ４の光とが合波される。
【０１３２】
このように、第４の実施形態では、発光素子を内部に一体化しているので、装置の小型化、挿入損失の低減化を図る送信用の光複合モジュールが提供される。
【０１３３】
また、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａ間の中心線とが一致するように、集束性ロッドレンズ２および二芯ガラス管３の外径を等しくし、第２の筐体９４の外径と第１の筐体４の外径とを等しくしているので、光ファイバに出力光を結合するための光軸調整を簡単に行うことができ、容易に製造することができる送信用の光複合モジュールを提供することが可能となる。
【０１３４】
さらに、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２４を予め固定しているので、レンズの高精度の角度調整が不要となる。
【０１３５】
さらに、入出力用の光ファイバが片側から出ているので実装性に優れているという効果も有する。
【０１３６】
さらに、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端が傾斜しているので、発光素子６４の出力光のレンズ端での反射戻り光を抑制することができ、反射戻り光が発光チップ７４に入力することによって発生する雑音を抑圧でき、安定した送信用の光複合モジュールを提供することができる。
【０１３７】
なお、発光素子６４が出力する光の波長およびＢＰＦ５の波長特性を変えることによって、任意の波長帯の光信号を合波することができる送信用の光複合モジュールが提供できる。
【０１３８】
なお、第４の実施形態では、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端の傾斜を８度であるとしたが、反射光が悪影響を与えないのであれば、この角度に限定されるものではない。
【０１３９】
なお、第４の実施形態では、反射戻り光を抑制するために、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端を傾斜させることとしたが、別に、ＡＲコート（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ：反射防止コート）等をレンズ表面に施すのであれば、レンズ端を傾斜させなくてもよい。
【０１４０】
なお、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１ａ間の中心線とが一致するのであれば、第１の筐体４および第２の筐体９４の形状は上記に限られるものではない。
【０１４１】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、送信用の光複合モジュールについて説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図８において、第１、第２および第４の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
図８において、光複合モジュールは、先球集束性ロッドレンズ２６と、光アイソレータ２５と、第２の筐体９５と、第３の筐体２７と、発光素子６５とを含む。発光素子６５は、球レンズを有さない。先球集束性ロッドレンズ２６は、発光チップ７４から出射される光を集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光する。先球集束性ロッドレンズ２６は、先端を球状にすることによって、ＮＡを拡大し、取り込む光量を増大することができる。
【０１４３】
光アイソレータ２５は、先球集束性ロッドレンズ２６と集束性ロッドレンズ２２との間に配置され、先球集束性ロッドレンズ２６からの光は透過するが、集束性ロッドレンズ２２からの光は透過しない。したがって、集束性ロッドレンズ２２のレンズ端で反射される光は、発光チップ７４には入射しない。
【０１４４】
第２の筐体９５は、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を片側の円筒穴に接着し、もう片側の円筒穴に光アイソレータ２５を接着するための凸形状の筐体である。第３の筐体２７は、小さい側の円筒穴に先球集束性ロッドレンズ２６を接着し、大きい側の円筒穴に発光素子６５を固定するための円筒状の筐体である。
【０１４５】
集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２２および光アイソレータ２５を収納した第２の筐体９５と、二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａを収容した第１の筐体４とは、溶接によって最適な位置に接合される。先球集束性ロッドレンズ２６は、第３の筐体２７において、概ね発光素子６５からの出力光が集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光する位置に接着される。第２の筐体９５と、先球集束性ロッドレンズ２６を収納した第３の筐体２７とは、溶接によって接合される。発光素子６５は、出力光が出力用光ファイバ１４ａに結合するよう、集束性ロッドレンズ２および２２、先球集束性ロッドレンズ２６の光軸垂直面上で位置調整して配置され、第３の筐体２７と溶接によって接合される。
【０１４６】
発光チップ７４から出力される光は、先球集束性ロッドレンズ２６によって集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光し、集束性ロッドレンズ２２に入射する。集束性ロッドレンズ２２に入射した光は、第４の実施形態の場合と同様にして、出力用光ファイバ１４ａに結合する。入力用光ファイバ１４ｂから出力される光の流れは第４の実施形態の場合と同様である。
【０１４７】
このように、第５の実施形態においては、光アイソレータ２５によって集束性ロッドレンズ２２からの反射戻り光の発光チップ７４への入射を抑制することとなるので、反射戻り光が発光チップ７４に入力することによって発生する雑音を抑圧でき、安定した送信用の光複合モジュールを提供することができる。
【０１４８】
（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る光複合モジュールの構成は、第２の実施形態に係る光複合モジュールにおける受光素子６２の位置決めをより容易にする構成となる。図９は、本発明の第６の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図１０は、第６の実施形態に係る光複合モジュールの分解斜視図である。図９および図１０において、第２の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。図９において、光複合モジュールは、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を収納する第２の筐体９６と、受光素子６２を収納するための第３の筐体３６とを含む。
【０１４９】
第２の筐体９６は、凸形をした円筒であり、第２の筐体９６の小さい側円筒穴端Ａと第１の筐体４とが接合される。第２の実施形態と同様、第２の筐体９６の小さい側円筒穴の外径と第１の筐体４の外径とは、同一である。第２の筐体９６の大きい側円筒穴端Ｂと、第３の筐体３６とが接合される。第３の筐体３６の外径と第２の筐体９６の大きい側円筒穴の外径とは、同一である。
【０１５０】
第３の筐体３６には、中心から少しずれた位置に受光素子６２の先端部を収納するための受光素子収納穴３６１が開いている。受光素子収納穴３６１の内径は、受光素子６２の外径と一致している。受光素子収納穴３６１の中心は、集束性ロッドレンズ２２がそのレンズ端面に波長λ４の光を集光する集光位置２２ａと一致する。受光チップ７は、受光素子収納穴３６１の中心線上かつ集束性ロッドレンズ２２のレンズ端面からの焦点距離上に配置される。
【０１５１】
入力用光ファイバ１ａ、出力用光ファイバ１ｂの光軸からの間隔が決まっているので、集束性ロッドレンズ２２の集光位置２２ａは、所定の位置として、一意に決まる。一般的に、集光位置２２ａは、出力用光ファイバ１ｂと対向する位置に決まる。したがって、第３の筐体３６における受光素子収納穴３６１の中心位置を決めることができる。この中心位置に受光素子収納穴３６１を形成しておけばよい。受光素子６２の先端部を受光素子収納穴３６１に入れ、受光素子６２と第３の筐体３６とが溶接等によって接合される。
【０１５２】
第３の筐体３６を第２の筐体９６に接合する場合、第３の筐体３６における受光素子収納穴３６１の中心が集束性ロッドレンズ２２の集光位置２２ａにくるように、第３の筐体３６を第２の筐体９６の外縁と一致するようにして回転させるだけでよい。第３の筐体３６と第２の筐体９６とは、受光素子の位置決めをする部材である。
【０１５３】
図１１は、第２の筐体９６の一端面Ｂに、光ファイバ１ａ，１ｂ、集光位置２２ａ、および中心位置３６１ａを投影させた図である。図１１を参照しながら、第３の筐体３６の位置決めについて詳しく説明する。なお、図１１においては、説明のため、集光位置２２ａと光ファイバ１ｂとの位置を少しずらして記載しているが、一般的に、集光位置２２ａと光ファイバ１ｂとは、対向しているのでこれらの位置は、一致することとなる。集束性ロッドレンズ２２のレンズ端での集光位置２２ａと、受光素子収納穴３６１の中心位置３６１ａとを一致させるために、第３の筐体３６を第２の筐体９６の外縁と一致するように回転させると、中心位置３６１ａは、入力用光ファイバ１ａ、出力用光ファイバ１ｂ間の中心点を中心にして円を描くように移動する。中心位置３６１ａが集光位置２２ａに位置すると、受光素子６２の出力レベルが最大となる。この位置で、第３の筐体３６と第２の筐体９６とを溶接して接合すれば、最適な位置に受光チップ７が配置されることとなる。すなわち、第２の筐体９６と第３の筐体３６との相対的角度関係が所定の角度位置となった場合、最適な位置に受光チップ７が配置されることとなる。
【０１５４】
このように、第６の実施形態では、受光素子６２を収納する第３の筐体３６の外径と第２の筐体９６の大きい側円筒穴の外径とを同一にし、相対的な角度関係を調整することによって、受光チップ７を適切な位置に配置することができるので、受光素子６２の位置調整がより簡単となり、より容易に光複合モジュールを製造することが可能となる。
【０１５５】
なお、第３の筐体３６および第２の筐体９６の形状は、上記に限られるものではない。たとえば、図１２に示すように、第３の筐体３６を凹形にし、第２の筐体９６の先端がすっぽり第３の筐体３６に入り込むようにしてもよい。この場合も、第３の筐体３６を回転させるだけで、第２の筐体９６との相対的角度関係が調整され、適切な角度位置に受光チップ７が配置されることとなる。
【０１５６】
なお、ここでは、第２の実施形態に係る光複合モジュールの位置決めを容易にすることができる構成について説明したが、上記その他の実施形態においても同様に受光素子または発光素子を取り付けるような筐体を用いれば、より光複合モジュールの製造が容易となる。
【０１５７】
具体的には、第１の実施形態に係る光複合モジュール（図１参照）においては、ＢＰＦ５から出力される平行光の中心位置を中心に受光素子用の円筒穴が形成されている受光素子６を収納する筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９の外径とを同一のものとすれば、相対的な角度位置を調整するだけでよいので、受光素子６の位置決めが容易となる。
【０１５８】
また、第３の実施形態に係る光複合モジュール（図６参照）においては、集束性ロッドレンズ２３からの光が集光する位置を中心とする円筒穴に受光チップ７が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９３の外径とを同一のものとすれば、受光素子６３の位置決めが容易となる。
【０１５９】
また、第４の実施形態に係る光複合モジュール（図７参照）においては、発光素子６４から出力される光が出力用光ファイバ１４ａに結合する集束性ロッドレンズ２４の端面への入射位置を中心とする円筒穴に発光素子６４が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９４の外径とを同一のものとすれば、発光素子６４の位置決めが容易となる。
【０１６０】
また、第５の実施形態に係る光複合モジュール（図８参照）においては、発光素子６５から出力される光が出力用光ファイバ１４ａに結合する先球集束性ロッドレンズ２６の端面への入射位置を中心とする円筒穴に発光素子６５が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第３の筐体２７の外径とを同一のものとすれば、発光素子６５の位置決めが容易となる。
【０１６１】
（第７の実施形態）
第７の実施形態では、λ１〜λ８までの８波長の光信号を波長多重、波長分離する装置について説明する。図１３は、本発明の第７の実施形態に係る光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の構成、並びにこれらが適用されるシステムの構成を示す図である。図１３において、当該システムは、光波長多重装置５０と、光ファイバ４０と、光波長分離装置６０とを備える。
【０１６２】
光波長多重装置５０は、波長λ１〜λ８までの光信号を波長多重して出力する。光ファイバ４０は、光波長多重装置５０が出力する光信号を伝送し、光波長分離装置６０に入力する。光波長分離装置６０は、光ファイバ４０を介して伝送されてくる波長多重されている波長λ１〜λ８までの光信号を各波長帯に分離する。
【０１６３】
光波長多重装置５０は、光合波器５９と、８つの送信用光複合モジュール５８とを含む。各送信用光複合モジュール５８が出力する光信号の波長帯は異なっており、波長λｉ（ｉ＝１〜８）の光信号を出力する送信用光複合モジュールの参照符号を５８（＃ｉ）と記す。特に波長を限定する以外は、これらを総称して送信用光複合モジュール５８と呼ぶことにする。
【０１６４】
送信用光複合モジュール５８の構成は、上記第４、第５または第６の実施形態で説明した光複合モジュールの構成と同様である。送信用光複合モジュール５８は、波長λ１〜λ４の第１の波長群を出力する送信用光複合モジュール５８（＃１）〜５８（＃４）と、波長λ５〜λ８の第２の波長群を出力する送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）とに分かれる。
【０１６５】
第１の波長群において、送信用光複合モジュール５８（＃４）から順に送信用光複合モジュール５８（＃３）、５８（＃２）、５８（＃１）が直列に接続されている。二つの送信用光複合モジュール５８を接続する場合、出力用光ファイバと入力用光ファイバとが接続される。送信用光複合モジュール５８（＃１）は、最終的に、波長多重されたλ１〜λ４の光信号を出力し、光合波器５９に入力する。
【０１６６】
第２の波長群についても、同様に、送信用光複合モジュール５８（＃８）から順に送信用光複合モジュール５８（＃７）、５８（＃６）、５８（＃５）が直列に接続されている。送信用光複合モジュール５８（＃５）は、最終的に、波長多重されたλ５〜λ８の光信号を出力し、光合波器５９に入力する。
【０１６７】
光合波器５９は、送信用光複合モジュール５８（＃１）から出力される波長λ１〜λ４までの光信号と、送信用光複合モジュール５８（＃５）から出力されるλ５〜λ８までの光信号とを合波し、光ファイバ４０に入力する。
【０１６８】
光波長分離装置６０は、光分波器６９と、８つの受信用光複合モジュール６８とを含む。波長λｉの光信号を受光する受信用光複合モジュール６８は、受信用光複合モジュール６８（＃ｉ）と記す。光分波器６９は、光ファイバ４０から入力される波長λ１〜λ８の光信号を第１の波長群と第２の波長群とに分波し、第１の波長群の光信号を受信用光複合モジュール６８（＃４）に入力し、第２の波長群の光信号を受信用光複合モジュール６８（＃８）に入力する。
【０１６９】
受信用光複合モジュール６８の構成は、上記第１〜第３または第６の実施形態で説明した光複合モジュールの構成と同様である。受信用光複合モジュール６８（＃ｉ）は、波長λｉの光信号を受光し電気信号に変換する。第１の波長群の光信号を分波するために、受信用光複合モジュール６８（＃４）に続いて、受信用光複合モジュール６８（＃３）、６８（＃２）、６８（＃１）が直列に接続されている。第２の波長群の光を分波するために、受信用光複合モジュール６８（＃８）に続いて、受信用光複合モジュール６８（＃７）、６８（＃６）、６８（＃５）が直列に接続されている。
【０１７０】
次に、当該システムにおける波長多重、波長分離の動作について説明する。
まず、送信用光複合モジュール５８（＃４）から出力された波長λ４の光信号は、送信用光複合モジュール５８（＃３）内部のＢＰＦ（図示せず）で反射され、送信用光複合モジュール５８（＃３）が出力する波長λ３の光信号と合波されて、送信用光複合モジュール５８（＃２）に入力する。以下、同様にして、送信用光複合モジュール５８（＃２），（＃１）でそれぞれ波長λ２、λ１の光信号と合波され、波長λ１〜λ４の光信号が光合波器５９に入力する。同様に、第２の波長群の光信号についても、送信用光複合モジュール５８（＃８）〜５８（＃５）によって合波され、光合波器５９に入力する。
【０１７１】
光合波器５９は、入力される第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを合波して、光ファイバ４０に入力する。光ファイバ４０を伝送する波長λ１〜λ８の光信号は、光分波器６９の入力端に入射し、第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とに分波される。光分波器６９で分波された第１の波長群の光信号は、波長λ４の光信号のみ通過するＢＰＦを有する受信用光複合モジュール６８（＃４）に入力し、波長λ４の光信号のみが取り出され電気信号に変換される。残りの波長λ１〜λ３の光信号は、当該ＢＰＦで反射されて、次段の受信用光複合モジュール６８（＃３）に入力する。受信用光複合モジュール６８（＃３）では、波長λ３の光信号のみを取り出し、波長λ１，λ２の光信号を反射し、次段の受信用光複合モジュール６８（＃２）に入力する。以下、同様にして、波長λ２，λ１の光信号を対応する受信用光複合モジュール６８（＃２），６８（＃１）で取り出す。第２の波長群の光信号は、受信用光複合モジュール６８（＃８）に入力され、以下同様に、受信用光複合モジュール６８（＃８）〜６８（＃５）で、波長λ８，λ７，λ６，λ５の光に分離される。
【０１７２】
次に、上記光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の光損失について説明する。光合波器５９の合成損失または光分波器６９の分離損失をΔ１とし、送信用光複合モジュール５８および受信用光複合モジュールの通過損失をΔ２であるとし、波長分離数をｎ（ここでは、ｎ＝８）であるとする。
【０１７３】
この場合、最終段の送信用光複合モジュール（図１３では、送信用光複合モジュール５８（＃４）または５８（＃８））が出力する光の過剰損失、および光波長分離装置に入力した光の最終段の受信用光複合モジュール（図１３では、受信用光複合モジュール６８（＃１）または６８（＃５））での過剰損失は、Δ１＋（ｎ／２−１）×Δ２となる（ただし、ｎが奇数の場合は、上記式においてｎ＝ｎ＋１とする）。
【０１７４】
一方、光合波器を設けずに送信用光複合モジュールを直列にｎ段接続した光波長多重装置、および光分波器を設けずに受信用光複合モジュールを直列にｎ段接続した光波長分離装置の光損失について考える。この場合、最終段の送信用光複合モジュールが出力する光の過剰損失、および光波長分離装置に入力した光の最終段の受信用光複合モジュールでの過剰損失は、（ｎ−１）×Δ２となる。
【０１７５】
たとえば、Δ１＝Δ２＝０．５ｄＢ、ｎ＝８の場合を考えてみると、光合波器を設ける光波長多重装置および光分波器を設ける光波長分離装置での過剰損失は、２ｄＢであるのに対し、８段直列接続した光波長多重装置および光波長分離装置での過剰損失は、３．５ｄＢとなる。
【０１７６】
このように、第７の実施形態における光波長多重装置５０および光波長分離装置６０は、多重または分離する波長を二つの波長群に分けて光合波器または光分波器で合波あるいは分波するので、光損失の低減をはかることが可能となる。
【０１７７】
また、発光素子または受光素子が内蔵されている光複合モジュールを用いているので、小型で、低損失な光波長多重装置および光波長分離装置を提供することができる。
【０１７８】
なお、分波する波長群の数を増やすことでさらに過剰損失を緩和することができる。この場合、光波長多重装置では、送信用光複合モジュールを各波長群ごとに直列接続し、波長群の数だけの入力ポートを持つ光合波器によって、各波長群の光を合波すればよい。光波長分離装置についても、受信用光複合モジュールを各波長群ごとに直列接続し、波長群の数だけの出力ポートを持つ光分波器によって、各波長群の光信号を分波すればよい。
【０１７９】
なお、第７の実施形態では、一方向の光通信について説明しているが、双方向の光通信に上記光複合モジュールを用いることもできる。この場合、光波長多重装置５０における送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）を受信用光複合モジュール６８（＃５）〜６８（＃８）に置き換え、光合波器５９を第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを分波合波するＷＤＭカプラなどに置き換え、光波長分離装置６０における受信用光複合モジュール６８（＃５）〜６８（＃８）を送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）に置き換え、光分波器６９を第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを分波合波するＷＤＭカプラなどに置き換えればよい。このように置き換えることによって、波長多重分離装置が提供され、双方向の光通信が実現できる。この場合も、光損失を低減するため、送信光信号を複数の波長群に分け、直列接続される複数の送信用光複合モジュールからの波長群毎の光信号を光合波器で合波し、直列接続される複数の受信用光モジュールへの光信号を光分波器で波長群毎に分波するようにしてもよい。
【０１８０】
（第８の実施形態）
上記第７の実施形態に係るシステムにおいて、いずれかの送信用光複合モジュール５８（たとえば、５８（＃６））が故障した場合、当該送信用光複合モジュール５８を取り外して交換する必要があるので、それ以前に接続されている送信用光複合モジュール５８（たとえば、５８（＃７），（＃８））からの光の出力が遮断されることとなり、結果、遮断された波長の光信号の伝送が中断することとなる。同様に、いずれかの受信用光複合モジュール６８（たとえば、６８（＃７））が故障して交換する場合、それ以後に接続されている受信用光複合モジュール６８（たとえば、６８（＃６），（＃５））への光信号の伝送が中断されることとなる。
【０１８１】
このように、本願発明の光複合モジュールを用いて、多段接続による光送受信システムを構築した場合、一部の光複合モジュールを故障のため交換する際、全体の伝送に影響を与えてしまう。第８の実施形態では、この問題を解決する光複合モジュールを提案する。
【０１８２】
図１４は、本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの構成を示す断面図である。図１５は、第８の実施形態に係る光複合モジュールを分解したときの構成を示す断面図である。図１６は、第８の実施形態に係る光複合モジュールの割スリーブによる結合の関係を示す分解斜視図である。図１４〜１６において、同一の箇所については、同一の参照符号を付す。図１４、図１５、および図１６において、光複合モジュールは、半導体レーザコリメータユニット１００と、光ファイバ反射結合ユニット２００とを備える。
【０１８３】
半導体レーザコリメータユニット１００は、発光素子１０１と、半導体レーザ用筐体１０２と、集束性ロッドレンズ１０３と、レンズ保持部材１０４と、調整スリーブ１０５と、割スリーブ１０６と、固定部材１０７と、雄ねじ部材１０８とを含む。
【０１８４】
発光素子１０１は、キャンパッケージ内部に集光レンズを内蔵した半導体レーザである。発光素子１０１は、出力光が集束性ロッドレンズ１０３の端面上の光軸に集光する位置に配置されている。保持部材１０７には、半導体レーザ用筐体１０２に圧入された発光素子１０１が接着固定されている。
【０１８５】
集束性ロッドレンズ１０３は、発光素子１０１からの出射光を平行光に変換する。集束性ロッドレンズ１０３の発光素子側端面は、傾斜している。これは、発光素子１０１からの光が反射して、発光素子１０１に戻るのを防止するためである。反射防止膜等を利用して反射戻り光を防ぐのであれば、この傾斜は不要である。集束性ロッドレンズ１０３は、レンズ保持部材１０４に接着固定している。
【０１８６】
レンズ保持部材１０４と調整スリーブ１０５とは、嵌め合い構造となっている。レンズ保持部材１０４の外径と調整スリーブ１０５の内径とは、ほぼ同じである。調整スリーブ１０５は、発光素子１０１からの出射光が集束性ロッドレンズ１０３によって平行光に変換され、かつ、当該平行光が集束性ロッドレンズ１０３の光軸に平行となって出力されるように、半導体レーザ用筐体１０２とレンズ保持部材１０４とを固定するための位置決め部材である。半導体レーザ用筐体１０２と調整スリーブ１０５とによって、発光素子１０１と集束性ロッドレンズ１０３とが、光軸方向および光軸垂直方向の最適な位置に固定されることとなる。
【０１８７】
割スリーブ１０６は、円筒の一部がスリット加工されたもので、レンズ保持部材１０４の外径と同一の内径を有する。固定部材１０７は、半導体レーザ用筐体１０２、調整スリーブ１０５、レンズ保持部材１０４、および割スリーブ１０６を保持するための部材である。固定部材１０７の外側には、雄ねじ部材１０８が取り付けられている。
【０１８８】
光ファイバ反射結合ユニット２００は、二芯ガラス管２０１と、集束性ロッドレンズ２０２と、ＢＰＦ２０３と、弾性体２０４と、光ファイバ用筐体２０５と、雌ねじ部材２０６とを含む。光ファイバ反射結合ユニット２００は、発光素子１０１からの光と入力用光ファイバ１１ａから入力される光とを合成するためのユニットであって、合成した光を出力用光ファイバ１１ｂに出力する。
【０１８９】
二芯ガラス管２０１は、入力用光ファイバ１１ａおよび出力用光ファイバ１１ｂを保持するためのガラス管である。二芯ガラス管２０１の中心は、集束性ロッドレンズ２０２の光軸と一致している。二芯ガラス管２０１の中心には、出力用光ファイバ１１ｂを保持するための穴が穿孔されている。当該中心から適切な距離だけずれた位置に、入力用光ファイバ１１ａを保持するための穴が穿孔されている。二芯ガラス管２０１の外径と集束性ロッドレンズ２０２の外径とは、一致している。
【０１９０】
二芯ガラス管２０１と集束性ロッドレンズ２０２との境界面は、反射戻り光を抑制するために斜めに研磨されている。なお、反射戻り光の影響が無視できるのであれば、当該境界面は、斜めに研磨されていなくてもよい。
【０１９１】
集束性ロッドレンズ２０２は、ＢＰＦ２０３を透過した集束性ロッドレンズ１０３からの平行光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光すると共に、ＢＰＦ２０３によって反射された入力用光ファイバ１１ａからの光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光する。集束性ロッドレンズ２０２の光軸と出力用光ファイバ１１ｂの中心とは一致している。
【０１９２】
ＢＰＦ２０３は、発光素子１０１から出力される光の波長帯は通過するが、それ以外の波長帯の光は反射する。
【０１９３】
集束性ロッドレンズ２０２とＢＰＦ２０３との蒸着面２０７は、傾斜している。この傾斜は、入力用光ファイバ１１ａから入力される光の内、ＢＰＦ２０３によって反射される光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光するために設けられている。したがって、この傾斜の傾斜角は、集束性ロッドレンズ２０２の光軸から出力用光ファイバ１１ｂの中心までの距離によって求めることができる。
【０１９４】
光ファイバ用筐体２０５は、集束性ロッドレンズ２０２と二芯ガラス管２０１とを保持するための筐体である。光ファイバ用筐体２０５に集束性ロッドレンズ２０２と二芯ガラス管２０１とを挿入して、接続面を一致させることによって、出力用光ファイバ１１ｂの中心を集束性ロッドレンズ２０２の光軸と一致させることができる。したがって、入出力用光ファイバと集束性ロッドレンズ２０２との結合位置調整が容易となる。
【０１９５】
雌ねじ部材２０６は、雄ねじ部材１０８と結合するための部材であって、光ファイバ用筐体２０５と接続している。弾性体２０４は、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを締め付ける際の過剰締め付け防止、および締め付けねじのゆるみ防止のためのゴム等の弾性物である。
【０１９６】
以下、光複合モジュールの動作について説明する。
ここでは、集束性ロッドレンズ２０２の光軸上にある入力用光ファイバ１１ａから、波長λ２〜λ８の光が入射するものとする。また、発光素子１０１は、波長λ１の光を出射するものとする。さらに、ＢＰＦ２０３は、波長λ１の光は通過するものの、それ以外の波長の光は反射するものとする。
【０１９７】
入力用光ファイバ１１ａからの波長λ２〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２０２で平行光に変換されて、ＢＰＦ２０３に入射する。ＢＰＦ２０３は波長λ２〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ２０３と集束性ロッドレンズ２０２との接合面は傾斜しているので、反射された波長λ２〜λ４の光は、集束性ロッドレンズ２０２によって集光され、入力用光ファイバ１１ａの出力端とは異なる位置である出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光し、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。
【０１９８】
一方、発光素子１０１より出射する波長λ１の光は、内蔵されている集光レンズの働きにより、集束性ロッドレンズ１０３の端面上の光軸中心に集光し、集束性ロッドレンズ１０３によって、光軸に平行な平行光に変換されて、集束性ロッドレンズ１０３から出力される。集束性ロッドレンズ１０３から出力される平行光は、空気層を通って、ＢＰＦ２０３に垂直に入射する。ＢＰＦ２０３は、当該平行光をそのまま透過して、集束性ロッドレンズ２０２に入射させる。
【０１９９】
当該平行光の集束性ロッドレンズ２０２での入射位置は、入力用光ファイバ１１ａからの波長λ２〜λ８の光が反射する位置と一致する。したがって、集束性ロッドレンズ２０２に入射した平行光は、集束性ロッドレンズ２０２によって、出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光し、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。これによって、波長λ１の光と波長λ２〜λ８の光とが、合波されることとなる。
【０２００】
以上のような動作環境において、半導体レーザが劣化することによって、発光素子１０１からの光出力が低下した場合、ユーザは、半導体レーザコリメータユニット１００を交換する必要がある。このとき、ユーザは、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを緩め、半導体レーザコリメータユニット１００を切り離す。
【０２０１】
半導体レーザコリメータユニット１００が切り離された状態であっても、光ファイバ反射結合ユニット２００は、有効に機能し、入力用光ファイバ１１ａからの光をＢＰＦ２０３で反射して、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。したがって、波長λ２〜λ８の光の伝送は、遮断されることなく正常に行われることとなる。
【０２０２】
ユーザは、切り離された半導体レーザコリメータユニット１００を新しいものと交換することによって、波長λ１の光の伝送を再開することが可能となる。集束性ロッドレンズ１０３から出力される光は、集束性ロッドレンズ１０３および２０２の光軸に平行な平行光である。したがって、集束性ロッドレンズ１０３から出力される光を、容易に、集束性ロッドレンズ２０２に結合させることが可能となるので、部品交換の際、ユーザは、精度が要求される位置決め作業をする必要がなくなる。
【０２０３】
また、割スリーブ１０６が用いられているので、集束性ロッドレンズ２０２を容易に半導体レーザコリメータユニット１００に挿入することができ、ユーザは、簡単に部品交換することができる。
【０２０４】
このように、第８の実施形態によれば、半導体レーザの部品交換を簡単に行うことができる光複合モジュールが提供されることなる。
【０２０５】
なお、上記第８の実施形態によれば、波長λ２〜λ８の光を入力用光ファイバ１１ａから入射することとしたが、双方向伝送する場合、出力用光ファイバ１１ｂから光を入射させてもよい。
【０２０６】
なお、上記第８の実施形態によれば、半導体レーザコリメータユニット１００と光ファイバ反射結合ユニット２００とを結合するために、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを用いることとしたが、別にこれに限られるものではなく、これら二つのユニットを着脱することができる機構のものであればよい。たとえば、これら二つのユニットをボルトとナットとで固定するような構造であってもよい。
【０２０７】
（製造方法について）
図１７は、第８の実施形態に係る半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法を示す図である。以下、図１７を参照しながら、半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法について説明する。
【０２０８】
半導体レーザユニット１００を製造するために、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を用いる。シングル光ファイバコリメータ３００は、光ファイバ３０１と、一芯ガラス管３０２と、集束性ロッドレンズ３０３と、保持部材３０４とを含む。集束性ロッドレンズ３０３と一芯ガラス管３０２とは、保持部材３０４によって固定されている。一芯ガラス管３０２には、集束性ロッドレンズ３０３の光軸を中心とする穴が穿孔されており、当該穴に光ファイバ３０１が挿入されている。一芯ガラス管３０２と集束性ロッドレンズ３０３との境界面は、反射戻り光防止のため傾斜している。なお、この傾斜はなくてもよい。
【０２０９】
集束性ロッドレンズ３０３は、一芯ガラス管側とは逆の端面から光軸に平行な平行光が入射した場合、当該平行光を光ファイバ３０１の一端に集光させるような屈折分布を有する。
【０２１０】
保持部材３０４の外径とレンズ保持部材１０４の外径とは、一致している。保持部材３０４とレンズ保持部材１０４とは、割スリーブ１０６内で、嵌合される。
【０２１１】
まず、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を割スリーブ１０６の一方から挿入し、他方から集束性ロッドレンズ１０３を固定したレンズ保持部材１０４を挿入し、集束性ロッドレンズ３０３の端面と集束性ロッドレンズ１０３の端面とを密着させる。
【０２１２】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５内に、レンズ保持部材１０４を挿入する。
【０２１３】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５を半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触させて、調整スリーブ１０５を光軸垂直方向に動かすと共に、調整スリーブ１０５内のレンズ保持部材１０４を光軸方向に動かすことによって、半導体レーザ用筐体１０２に実装されている発光素子１０１から出力される光が光ファイバ３０１に結合するように、集束性ロッドレンズ１０３の大まかな位置を調整する（図１７（ａ）参照）。なお、製造者は、光ファイバ３０１からの出力を検出すれば、光が最適な位置に結合しているか否かを判断することができる。
【０２１４】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５の端面が半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触した状態で、調整スリーブ１０５内のレンズ保持部材１０４を光軸方向に動かすことによって、光ファイバ３０１からの出力が最大となる位置を決定し、調整スリーブ１０５の側面からＹＡＧレーザを照射して、調整スリーブ１０５とレンズ保持部材１０４とを溶接し、光軸方向の位置を固定する（図１７（ｂ）参照）。
【０２１５】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５の端面が半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触した状態で、調整スリーブ１０５を光軸垂直方向に動かすことによって、光ファイバ３０１からの出力が最大となる位置を決定し、ＹＡＧレーザを照射することによって、調整スリーブ１０５と半導体レーザ用筐体１０２とを溶接し、集束性ロッドレンズ１０３と発光素子１０１との最終的な位置決めをする（図１７（ｃ）参照）。
【０２１６】
最後に、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を割スリーブ１０６から抜き出し、固定部材１０７と雄ねじ部材１０８とを取り付ける。これで、半導体レーザコリメータユニット１００の製造が完了する（図１７（ｄ）参照）。
【０２１７】
このように、上記製造方法によれば、光ファイバ反射結合ユニット２００に使用する実際の二芯コリメータを利用することなく半導体レーザコリメータユニット１００を製造することができるので、簡単に光複合モジュールを製造することが可能となる。したがって、第８の実施形態に係る光複合モジュールは、量産性に優れていることとなる。
【０２１８】
なお、上記第８の実施形態に係る発光素子１０１を受光素子に置き換えれば、光複合モジュールは、光分波器となる。この場合、ＢＰＦ２０３は、分波したい波長の光のみを通過し、それ以外の波長の光を反射する特性を有しておればよい。この場合の製造方法も、基本的には、図１７に示した方法と同様である。異なるのは、光ファイバ３０１から光を入力して、受光素子の出力が最大となる位置で、調整スリーブ１０５およびレンズ保持部材１０４を固定する点だけである。
【０２１９】
（第９の実施形態）
図１８は、本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光学系のみの構成を示す図である。図１９は、第９の実施形態に係る光複合モジュールの光ファイバ側における光学系の反射光路および透過光路を示す拡大図である。
【０２２０】
第９の実施形態において、各光学系部材を保持するための部材の構成は、第８の実施形態の場合と同様であるので、図１４〜１６を援用することにし、光学系の構成についてのみ説明する。また、図１８および図１９において、同一の部分については、同一の参照符号を付す。また、第８の実施形態と同様の部分については、同一の参照符号を付す。
【０２２１】
図１８において、光複合モジュールは、発光素子１０１と、集束性ロッドレンズ１０３ａと、ＢＰＦ２０３ａと、集束性ロッドレンズ２０２ａとを含む。
【０２２２】
集束性ロッドレンズ２０２ａの光ファイバ側端面は、反射戻り光を防止するために傾斜している。なお、反射戻り光の影響が少ないのであれば、この傾斜は、設けなくてもよい。集束性ロッドレンズ２０２ａとＢＰＦ２０３ａとの境界面は、光軸に対して垂直である。
【０２２３】
ＢＰＦ２０３ａの逆側端面は、角度αで内側に傾斜している。この傾斜角αについては、後述する。ＢＰＦ２０３ａは、波長λ１の光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射する。
【０２２４】
入力用光ファイバ１２ａおよび出力用光ファイバ１２ｂは、集束性ロッドレンズ２０２ａの光軸に対して、線対称な位置に配置されている。
【０２２５】
入力用光ファイバ１２ａから入射した光は、集束性ロッドレンズ２０２ａで平行光に変換されて、ＢＰＦ２０３ａに入射する。ＢＰＦ２０３ａは、波長λ１の光のみを透過し、波長λ２〜λ８の光を反射する。
【０２２６】
ＢＰＦ２０３ａを反射した波長λ２〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２０２ａによって集光され、出力用光ファイバ１２ｂに結合する。
【０２２７】
一方、発光素子１０１より出射する波長λ１の光は、内蔵されている集光レンズの働きにより、集束性ロッドレンズ１０３ａの端面上の光軸中心に集光し、集束性ロッドレンズ１０３ａによって、光軸に平行な平行光に変換されて、出力される。集束性ロッドレンズ１０３ａから出力される平行光は、空気層を通って、ＢＰＦ２０３ａに入射する。ＢＰＦ２０３ａの端面は傾斜しているので、当該平行光は屈折して、集束性ロッドレンズ２０２ａの端面に、角度φで入射する。角度φについては後述する。
【０２２８】
次に、傾斜角αおよび角度φについて説明する。
集束性ロッドレンズ２０２ａの光軸中心から出力用光ファイバ１２ａの中心までの距離をｒ、集束性ロッドレンズ２０２ａの軸上屈折率をｎ、集束性ロッドレンズ２０２ａの屈折率分布定数をｇ、ＢＰＦ２０３ａを保持しておくためのガラスブロック（図示せず）の屈折率をｎ１とすると、集束性ロッドレンズ２０２ａのレンズ端面からの光の出射角φは、下記（１）式で表される。
φ＝ｎｇｒ／ｎ１（ラジアン） …（１）
【０２２９】
ここで、ｇ＝０．２９４，ｎ＝１．５９，ｒ＝０．０６２５（ｍｍ），ｎ１＝１．５とすると、φ＝１．１１度となる。すなわち、１．１１度の角度で、集束性ロッドレンズ２０２ａの端面にコリメート光を入射させると、当該コリメート光は、集束性ロッドレンズの他端面における光軸から６２．５μｍの位置に集光することとなる。
【０２３０】
ＢＰＦ２０３のガラスブロック端から光軸に平行に出射させるためには、ガラスブロックの端面角度αは、下記（２）式を満たす必要がある。
ｎ１・ｓｉｎ（α−φ）＝ｎ０・ｓｉｎα …（２）
ここで、ｎ０は、空気の屈折率１である。
【０２３１】
（１）式、（２）式を用いて、上記の場合におけるαを求めると、α＝約２．２２度となる。
【０２３２】
このように、第９の実施形態によれば、ＢＰＦ２０３ａと集束性ロッドレンズ２０２ａとの境界面が、光軸に対して垂直であるので、組立が容易になる。
【０２３３】
また、ＢＰＦ２０３ａからは、光軸に対して平行な平行光が出力されることとなるので、集束性ロッドレンズ１０３ａへの結合が容易となるので、ユーザは、発光素子１０１の取り替え時に、精度の高い位置決め作業を必要としないこととなる。
【０２３４】
なお、上記第８の実施形態に係る発光素子１０１を受光素子に置き換えれば、光複合モジュールは、光分波器となる。この場合、ＢＰＦ２０３ａは、分波したい波長の光のみを通過し、それ以外の波長の光を反射する特性を有しておればよい。
【０２３５】
なお、発光素子１０１から集束性ロッドレンズ１０３ａまでの光の流れは第８の実施形態の場合と同様であるので、第９の実施形態に係る光複合モジュールの製造方法は、光合波器または光分波器どちらの場合であっても、第８の実施形態の場合と同様である。具体的には、光分波器の場合、製造者は、シングル光ファイバコリメータを、割スリーブ１０６の片側から着脱可能に挿入し、割スリーブ１０６の反対側から、集束性ロッドレンズ１０３を保持したレンズ保持部材１０４を装着し、調整スリーブ１０５に、レンズ保持部材１０４を挿入する。その後、製造者は、光ファイバ３０１から光を出射させた状態で、受光素子からの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズ１０３の位置を見つけ、調整スリーブ１０５とレンズ保持部材１０４とを固定し、かつ調整スリーブ１０５と受光素子を保持する部材とを固定する。最後に、製造者は、シングル光ファイバコリメータを抜き出すことによって、光分波器として機能する光複合モジュールを完成する。
【０２３６】
なお、図２０は、第９の実施形態に係る光複合モジュールの発光素子を受光素子に置き換えた場合の構成を示す図である。図２０に示す光複合モジュールの特徴は、集束性ロッドレンズ１０３ｂの出力端面が傾斜していることである。この傾斜により、集光された光が屈折され、斜めに出力されずに、光軸方向を中心に出力されることとなるので、結果、受光素子１０１ａへの光の結合が向上することとなる。
【０２３７】
ＢＰＦ２０３ａから出力される平行光が光軸からＳ（ｍｍ）ずれているとした場合における集束性ロッドレンズ１０３ｂの出力端面の傾斜角βは、下記（３）式によって求められる。
β≒ｎｇＳ …（３）
【０２３８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、発光素子あるいは受光素子を光合波／分波機能と一体化して光複合モジュールを構成しているため、小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、２本の光ファイバ間の中心線と、集束性ロッドレンズの光軸とが一致するような位置決め部材を用いるので、入出力用光ファイバの位置調整が容易となる。さらに、片側より光ファイバが出るために実装性に優れているという効果を有する光複合モジュールを提供することができるものである。さらに、発光素子側または受光素子側を交換したとしても、他の波長の光の伝送を中断しない光複合モジュールを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図２】第１の筐体４に接着された二芯ガラス管３を輪切りにしたときの断面図である。
【図３】ＢＰＦ５の波長特性を示す図である。
【図４】第１の筐体４の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図１０】第６の実施形態に係る光複合モジュールの分解斜視図である。
【図１１】第２の筐体９６の一端面Ｂに、光ファイバ１ａ，１ｂ、集光位置２２ａ、および中心位置３６１ａを投影させた図である。
【図１２】第３の筐体３６の他の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の構成、並びにこれらが適用されるシステムの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールを分解したときの構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの割スリーブによる結合の関係を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法を示す図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光学系の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光ファイバ側における光学系の反射光路および透過光路を示す拡大図である。
【図２０】第９の実施形態に係る光複合モジュールの発光素子を受光素子に置き換えた場合の構成を示す図である。
【図２１】内部干渉膜形の従来の光合分波器の構成を示す図である。
【図２２】特開平１１−２４２１３０号公報に記載の光モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１１ａ，１２ａ，１４ｂ 入力用光ファイバ
１ｂ，１１ａ，１２ｂ，１４ａ 出力用光ファイバ
１ｈａ，１ｈｂ ガイド穴
２，２２，２３，２４、１０３，２０２，１０３ａ，２０２ａ，３０３ 集束性ロッドレンズ
３，２０１ 二芯ガラス管
４ 第１の筐体
５，２０３，２０３ａ ＢＰＦ
６，６２，６３，１０１ａ 受光素子
７ 受光チップ
８，８２，８４ 球レンズ
９，９２，９３，９４，９５，９６ 第２の筐体
１０ 屈折率整合層
２５ 光アイソレータ
２６ 先球集束性ロッドレンズ
２７，３６ 第３の筐体
６４，６５，１０１ 発光素子
７４ 発光チップ
３６１ 受光素子用円筒穴
４０，３０１ 光ファイバ
５０ 光波長多重装置
５８ 送信用光複合モジュール
５９ 光合波器
６０ 光波長分離装置
６８ 受信用光複合モジュール
６９ 光分波器
１００ 半導体レーザコリメータユニット
１０２ 半導体レーザ用筐体
１０４ レンズ保持部材
１０５ 調整スリーブ
１０６ 割スリーブ
１０７ 固定部材
１０８ 雄ねじ部材
２００ 光ファイバ反射結合ユニット
２０５ 光ファイバ用筐体
３００ シングル光ファイバコリメータ
３０２ 一芯ガラス管
３０４ 保持部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信に用いる光合波もしくは光分波機能を有する光複合モジュール並びにそれを用いた光波長多重装置および光波長分離装置に関し、より特定的には、発光素子あるいは受光素子を内部に一体化する光複合モジュール並びにそれを用いた光波長多重装置および光波長分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度波長多重伝送では、波長間隔が狭いため、効率よく波長を分離する必要があり、より急峻な波長特性を持つ光フィルタが必要となってくる。急峻な特性を得るためには１００層以上の多層膜が必要であり、フィルタ面への入射角も大きく取ることができないため、光学結合系の構成上の制約も多くなってくる。
【０００３】
このような条件の下、高密度の波長間隔で配列された光信号を効率よく合波、分波するため、１９７８年頃、２個の集束性ロッドレンズ間に光フィルタを装着する内部干渉膜形と呼ばれる光合分波器が提案された。
【０００４】
図２１は、内部干渉膜形の従来の光合分波器の構成を示す図である。図２１おいて、光合分波器１１００は、波長λ１、λ２の光を合波、分波する構成となっており、第１の集束性ロッドレンズ１０００と、第２の集束性ロッドレンズ１００１と、波長λ１の光を通過し波長λ２の光を反射するバンドパス光フィルタ（以下、ＢＰＦという）１００２とを含み、第１の集束性ロッドレンズ１０００の一端には光ファイバ１００３および１００４が、第２の集束性ロッドレンズ１００１の一端には光ファイバ１００５が接続されている。
【０００５】
光ファイバ１００４から入力される波長λ２の光は、第１の集束性ロッドレンズ１０００により平行光に変換され、ＢＰＦ１００２に向かって進行し、ＢＰＦ１００２で反射される。ＢＰＦ１００２で反射された波長λ２の光は、再び第１の集束性ロッドレンズ１０００を通って光ファイバ１００３に結合する。一方、光ファイバ１００５から入力される波長λ１の光は、第２の集束性ロッドレンズ１００１で平行光に変換され、ＢＰＦ１００２を通過し、第１の集束性ロッドレンズ１０００により集光されて、光ファイバ１００３に結合する。このように、ＢＰＦ１００２での透過と反射とを利用して波長λ１の光と波長λ２の光とが合波される。
【０００６】
波長λ１，λ２の光を分波する場合、合波の場合と逆にして、波長λ１，λ２の光を光ファイバ１００３に入力し、波長λ２の光を光ファイバ１００４から取り出し、波長λ１の光を光ファイバ１００５から取り出せばよい。
【０００７】
しかし、上記のような内部干渉膜形の従来の光合分波器では、別途光送信用の発光素子モジュール、あるいは光受信用の受光素子モジュールを光ファイバ１００３〜１００５の一端に接続する必要があり、装置が大がかりとなる。また、光ファイバ融着等の処理が必要となるために挿入損失が増加する等の問題が生じる。
【０００８】
そのため、発光素子あるいは受光素子モジュールが一体化されている光モジュールが提案されている。例えば、特許文献１に記載の光モジュールがそれである。図２２は、特許文献１に記載の光モジュールの構成を示す図である。
【０００９】
図２２において、光モジュール２１００は、波長λ１の光を出力する光源２０００と、レンズ２００１と、波長λ１の光を通過し波長λ２の光を反射するＢＰＦ２００２と、集束性ロッドレンズ２００３とを含む。光ファイバ２００５から入力される波長λ２の光は、集束性ロッドレンズ２００３で平行光に変換され、ＢＰＦ２００２に向かって進行し、ＢＰＦ２００２で反射する。ＢＰＦ２００２で反射された波長λ２の光は、再び第１の集束性ロッドレンズ２００３を通って光ファイバ２００４に結合する。一方、光源２０００から出力される波長λ１の光は、レンズ２００１で平行光に変換され、ＢＰＦ２００２を通過し、集束性ロッドレンズ２００３により集光されて、光ファイバ２００４に結合される。このようにして、波長λ１，λ２の光が合波される。光モジュール２１００では、波長λ１の発光素子である光源２０００がその内部に一体化されているので、小型化でき、挿入損失低減を図ることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２４２１３０号公報
【特許文献２】
特開平０５−１８１０３５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
内部干渉膜形の従来の光合分波器１１００には、装置が大がかりになったり、挿入損失が増加するといった問題以外に、光ファイバと集束性ロッドレンズの結合の位置調整が困難であるといった問題があった。具体的には、ＢＰＦ１００２での反射光を光ファイバ１００３に結合するため、光ファイバ１００３および１００４間の中心線と第１の集束性ロッドレンズ１０００の光軸とを一致させる必要がある。この際、出力確認をするための条件として、１０μｍ以下の精度での光軸調整が必要である。また、光ファイバ１００５からの出力光を光ファイバ１００３に結合するために、第２の集束性ロッドレンズ１００１の端面における光ファイバ１００５を、１０μｍ以下の精度で、出力確認するために位置調整する必要がある。
【００１２】
さらに、内部干渉膜形の従来の光合分波器１１００を光波長多重装置や光波長分離装置に用いた場合、装置が大がかりとなり、光損失が増大するといった問題がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載の光モジュール２１００では、受光素子を一体化することによって、装置を小型化し、損失低減を図ることができるものの、製造が困難であるという問題を抱えている。具体的には、光ファイバ２００５から出力される光をＢＰＦ２００２で反射させ、光ファイバ２００４に結合するために、集束性ロッドレンズ２００３の光軸と光ファイバ２００４および２００５間の中心線とを一致させる必要があり、１０μｍ以下の精度で、出力確認をするために光軸調整する必要がある。また、光源２０００からの波長λ１の光を集束性ロッドレンズ２００３に入力し光ファイバ２００４に結合するために、レンズ２００１と集束性ロッドレンズ２００３とを０．１度以下の精度で角度調整する必要がある。
【００１４】
それゆえ、本発明の目的は、発光素子あるいは受光素子を内部に一体化しつつ、反射結合系の位置あるいは角度調整を容易にし、製造が容易で低損失な小型の光複合モジュールを提供することである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、低損失で小型の光波長多重装置および光波長分離装置を提供することである。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、上記光複合モジュールを用いた光波長多重装置および光波長分離装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する集光手段と、
集光手段が集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００１８】
上記第１の発明の構成によれば、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心線とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ光ファイバ保持筐体とを有する。
【００２０】
上記第２の発明の構成によれば、レンズ保持筐体と光ファイバ保持筐体との外径が一致するので、これらの外縁をあわせるだけで光軸と光ファイバ間の中心線とが一致することとなる。
【００２１】
第３の発明は、第１の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ筐体であることを特徴とする。
【００２２】
上記第３の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズの外径と光ファイバを保持する筐体の外径とが一致するので、これらの外縁をあわせるだけで光軸と光ファイバ間の中心線とが一致することとなる。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタから出力される平行光を受光素子上に集光する球レンズであることを特徴とする。
【００２４】
上記第４の発明によれば、平行光を受光素子上に集光する球レンズを用いるので、受光素子の微細な角度調整が不要となる。
【００２５】
第５の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、
光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタの透過光である平行光を集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズと受光素子との間に配置されており、第２の集束性ロッドレンズによって集光された後発散する光を再び受光素子上に集光する球レンズとを有する。
【００２６】
上記第５の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズ、光フィルタおよび第２の集束性ロッドレンズの端面同士をそれぞれ面接触させるだけでよいので、これらの微細な角度調整が不要となる。さらに、汎用品のレンズ付き受光素子が利用できることとなる。
【００２７】
第６の発明は、第１の発明に従属する発明であって、集光手段は、光フィルタと受光素子との間に配置されており、光フィルタが透過した平行光を受光素子上に集光する第２の集束性ロッドレンズであることを特徴とする。
【００２８】
上記第６の発明の構成によれば、第１の集束性ロッドレンズ、光フィルタおよび第２の集束性ロッドレンズの端面同士をそれぞれ面接触させるだけでよいので、これらの微細な角度調整が不要となる。さらに、第２の集束性ロッドレンズによって集光する光を直接受光することとなるので、僅かな光であっても受光することができ、受光素子の最適位置への位置決めが容易となる。
【００２９】
第７の発明は、第１〜第６の発明のいずれかに従属する発明であって、所定の角度位置に調整されたときに集光手段による焦点位置に受光素子を配置する受光素子位置決め部材をさらに含む。
【００３０】
上記第７の発明の構成によれば、一次元的に角度調整するだけで受光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００３１】
第８の発明は、第７の発明に従属する発明であって、受光素子位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
保持筐体と同一の外径であって、受光素子を固定するための受光素子保持筐体とを有し、
受光素子保持筐体は、回動されて保持筐体との相対的角度関係が所定の角度位置に調整されたときに受光素子が焦点位置に配置されるよう受光素子を固定することを特徴とする。
【００３２】
上記第８の発明の構成によれば、受光素子保持筐体を軸を中心に回転させて保持筐体との相対的角度関係を調整するだけで、受光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００３３】
第９の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力する発光素子と、
発光素子が出力する光を平行光に変換する平行光変換手段と、
平行光変換手段と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、平行光変換手段から入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００３４】
上記第９の発明の構成によれば、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心線とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００３５】
第１０の発明は、第９の発明に従属する発明であって、平行光変換手段は、
発光素子から出力される発散光を一点に集光する集光レンズと、
光フィルタと集光レンズとの間に配置されており、集光レンズが集光した光を平行光に変換して光フィルタに入射する第２の集束性ロッドレンズとを有する。
【００３６】
上記第１０の発明の構成によれば、発光素子から出力される光が平行光に変換されて光フィルタに入射することとなる。
【００３７】
第１１の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、さらに、集光レンズと第２の集束性ロッドレンズとの間に配置されており、集光レンズからの光による第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面での反射光が発光素子に戻るのを防止する反射戻り光防止手段を含む。
【００３８】
上記第１１の発明の構成によれば、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端での反射光が発光素子に戻るのを防止することができる。
【００３９】
第１２の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、光アイソレータであることを特徴とする。
【００４０】
上記第１２の発明の構成によれば、光アイソレータを用いるので、反射によって発光素子に光が戻ってくるのを確実に防止することが期待できる。
【００４１】
第１３の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた傾斜によって反射光の戻りを防止することを特徴とする。
【００４２】
上記第１３の発明の構成によれば、傾斜が設けられているので、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面で反射された光は、発光素子の位置とは異なる方向に反射されることとなり、反射戻り光の入射を防止できる。
【００４３】
第１４の発明は、第１１の発明に従属する発明であって、反射戻り光防止手段は、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた反射防止コートであることを特徴とする。
【００４４】
上記第１４の発明の構成によれば、反射防止コートが施されているので、第２の集束性ロッドレンズのレンズ端での反射の抑制が期待できる。
【００４５】
第１５の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、集光レンズは、球レンズであることを特徴とする。
【００４６】
上記第１５の発明の構成によれば、汎用の発光素子を用いることができ、取り込む光量の増加も図れる。
【００４７】
第１６の発明は、第１０の発明に従属する発明であって、集光レンズは、発光素子側のレンズ端面が球面状となっている先球集束性ロッドレンズであることを特徴とする。
【００４８】
上記第１６の発明の構成によれば、レンズ端が球面上となっているので、取り込む光量が増加することとなる。
【００４９】
第１７の発明は、第９の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する光ファイバ保持筐体とを有する。
【００５０】
第１８の発明は、第９の発明に従属する発明であって、位置決め部材は、第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に入力用光ファイバおよび出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する筐体であることを特徴とする。
【００５１】
第１９の発明は、第９〜第１８の発明のいずれかに従属する発明であって、所定の角度位置に調整されたときに平行光変換手段から出力される平行光が、光フィルタおよび第１の集束性ロッドレンズを通った後、出力用光ファイバの一端に集光する位置に発光素子を配置する発光素子位置決め部材をさらに含む。
【００５２】
上記第１９の発明の構成によれば、角度位置に調整するだけで発光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００５３】
第２０の発明は、第１９の発明に従属する発明であって、発光素子位置決め部材は、
第１の集束性ロッドレンズを保持するための光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
保持筐体と同一の外径であって、発光素子を固定するための発光素子保持筐体とを有し、
発光素子保持筐体は、回動されて保持筐体との相対的角度関係が所定の角度位置に調整されたときに、平行光変換手段から出力される平行光が出力用光ファイバの一端に集光する位置に発光素子が配置されるよう発光素子を固定することを特徴とする。
【００５４】
上記第２０の発明の構成により、発光素子保持筐体を回転させて保持筐体との相対的角度関係を調整するだけで、発光素子が適切な位置に配置されることとなる。
【００５５】
第２１の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性レンズと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を、平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズの光軸と出力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタと第２の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光が出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００５６】
上記第２１の発明の構成により、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第２の集束性ロッドレンズの光軸と出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００５７】
第２２の発明は、第２１の発明に従属する発明であって、さらに、発光素子と第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第２の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００５８】
上記第２２の発明の構成により、発光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、発光素子側を交換することが可能となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００５９】
第２３の発明は、入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
第１の集束性レンズと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
光フィルタと入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタの反射光である平行光および光フィルタの透過光である平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタは、第１の集束性ロッドレンズからの平行光が屈折して、出力用光ファイバの一端に集光するように、第１の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする。
【００６０】
上記第２３の発明の構成により、内部に発光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第２の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００６１】
第２４の発明は、第２３の発明に従属する発明であって、さらに、発光素子と第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第２の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００６２】
上記第２４の発明の構成により、発光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、発光素子側を交換することが可能となる。また、第１の集束性ロッドレンズからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００６３】
第２５の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
光フィルタと第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの反射光である平行光が出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００６４】
上記第２５の発明の構成により、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００６５】
第２６の発明は、第２５の発明に従属する発明であって、さらに、光フィルタと第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、光フィルタの透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、互いに傾斜していることを特徴とする。
【００６６】
上記第２６の発明の構成により、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００６７】
第２７の発明は、第２６の発明に従属する発明であって、受光素子と第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第１の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００６８】
上記第２７の発明の構成により、受光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、受光素子側を交換することが可能となる。また、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００６９】
第２８の発明は、入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
入力用光ファイバおよび出力用光ファイバと光フィルタとの間に配置されており、入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して光フィルタに入射し、光フィルタが反射した平行光を出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む。
【００７０】
上記第２８の発明の構成により、内部に受光素子を含んでいるので、光モジュールの小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、位置決め部材によって、第１の集束性ロッドレンズの光軸と入力用光ファイバおよび出力用光ファイバの中心とが一致するので、結合位置の調整が容易となる。
【００７１】
第２９の発明は、第２８の発明に従属する発明であって、光フィルタは、透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、第２の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする。
【００７２】
上記第２９の発明の構成により、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されることとなるので、結合位置の調整が容易となる。
【００７３】
第３０の発明は、第２９の発明に従属する発明であって、受光素子と第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
光フィルタ、第１の集束性ロッドレンズ、および位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
第１のユニット部材と第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする。
【００７４】
上記第３０の発明の構成により、受光素子が劣化したとしても、入力する光の伝送を中断することなく、受光素子側を交換することが可能となる。また、光フィルタからは、光軸に平行な平行光が出力されるので、交換の際、ユーザは、高度な位置決めを必要としない。
【００７５】
第３１の発明は、波長多重されている複数の波長の光信号を受信して各波長毎の光信号に分離する光波長分離装置であって、
受信した波長多重されている光信号を少なくとも２以上の波長群の光信号に分波する波長分波手段と、
各波長群毎に設けられており、波長分波手段が分波した波長群の光信号を波長帯毎の光信号に分離する光信号分離部とを含み、
各光信号分離部は、入力される光信号の一部を分波して電気信号に変換し一部を出力する受光素子を内部に一体化した複数の光複合モジュールを有し、
複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする。
【００７６】
上記第３１の発明の構成によれば、受光素子を内蔵化した光複合モジュールを用いるので、装置の小型化、低損失化が図れる。また、波長群に分割して光信号を分離するので、直列接続によって生じる最終段の累積過剰損失が減少し、光複合モジュールに要求される挿入損失の仕様を緩和することができる。
【００７７】
第３２の発明は、第３１の発明に従属する発明であって、光複合モジュールは、第１〜８，２５〜３０の発明のいずれかの光複合モジュールであることを特徴とする。
【００７８】
第３３の発明は、少なくとも２以上の波長群の光信号に分けられている複数の波長の光信号を波長多重して出力する光波長多重装置であって、
各波長群毎に設けられており、当該波長群に含まれる複数の波長の光信号を合波して波長群の光信号として出力する光信号合波部と、
各光信号合波部が出力する波長群の光信号を合波して出力する波長群光信号合波手段とを含み、
各光信号合波部は、入力される電気信号で変調された光信号を出力し当該光信号と入力される光信号とを合波して出力する発光素子を一体化した複数の光複合モジュールを有し、
複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする。
【００７９】
上記第３３の発明の構成により、発光素子を内蔵化した光複合モジュールを用いるので、装置の小型化、低損失化が図れる。また、波長群に分割して光信号を合波するので、直列接続によって生じる最終段の累積過剰損失が減少し、光複合モジュールに要求される挿入損失の仕様を緩和することができる。
【００８０】
第３４の発明は、第３３の発明に従属する発明であって、光複合モジュールは、第９〜２４の発明のいずれかの光複合モジュールであることを特徴とする。
【００８１】
第３５の発明は、発光素子から出力される一点に集光する光を光軸方向に平行な平行光に変換して出力するための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、レンズ保持部材を挿入する工程と、
発光素子を光らせた状態で、光ファイバからの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、調整スリーブとレンズ保持部材とを固定し、かつ調整スリーブと発光素子を保持する部材とを固定する工程と、
固定する工程の後、割スリーブに挿入されている光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む。
【００８２】
上記第３５の発明では、光ファイバコリメータを用いるので、簡単に、光ファイバ複合モジュールを製造することが可能となる。
【００８３】
第３６の発明は、入射する平行光を一点に集光して、受光素子に入射させるための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、レンズ保持部材を挿入する工程と、
光ファイバから光を出射させた状態で、受光素子からの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、調整スリーブとレンズ保持部材とを固定し、かつ調整スリーブと受光素子を保持する部材とを固定する工程と、
固定する工程の後、割スリーブに挿入されている光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む。
【００８４】
上記第３６の発明では、光ファイバコリメータを用いるので、簡単に、光ファイバ複合モジュールを製造することが可能となる。
【００８５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。本実施形態では、波長λ１〜λ８の多重化された光信号の中より、波長λ４の光信号を受光素子で受信する光複合モジュールについて説明する。図中において、点線は、光の流れを示す。図１において、光複合モジュールは、入力用光ファイバ１ａと、出力用光ファイバ１ｂと、集束性ロッドレンズ２と、二芯ガラス管３と、第１の筐体４と、ＢＰＦ５と、受光素子６と、第２の筐体９と、屈折率整合層１０とを含む。
【００８６】
入力用光ファイバ１ａには、波長λ１〜λ８の多重化された光信号が伝送する。出力用光ファイバ１ｂには、集束性ロッドレンズ２から出力される波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の多重化された光信号が伝送する。
【００８７】
集束性ロッドレンズ２は、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。集束性ロッドレンズ２は、０．２５ピッチの大きさである。ここで、ピッチとは、レンズ内の光線の蛇行周期のことをいう。上記屈折率および大きさの特徴により、集束性ロッドレンズ２は、入力用光ファイバ１ａから入力される光を平行光に変換して出力し、ＢＰＦ５が反射する平行光を出力用光ファイバ１ｂの一端上の点に集光する。
【００８８】
二芯ガラス管３は、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを挿入してこれらを保持するための二つのガイド穴を有するガラス管である。二芯ガラス管３は、第１の筐体４に接着されて固定される。図２は、第１の筐体４に接着された二芯ガラス管３を輪切りにしたときの断面図である。二芯ガラス管３は、入力用光ファイバ１ａを挿入するガイド穴１ｈａと、出力用光ファイバ１ｂを挿入するガイド穴１ｈｂとを有する。二芯ガラス管３の外径は、集束性ロッドレンズ２の外径と同一である。二芯ガラス管３の中心は、ガイド穴１ｈａおよび１ｈｂ間の中心と一致する。すなわち、集束性ロッドレンズ２の光軸に対し、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂは、等距離の位置に配置されており、当該光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とは一致する。
【００８９】
屈折率整合層１０は、光ファイバと空気層間、および空気層間で生じるフレネル反射損失を低減する。
【００９０】
図３は、ＢＰＦ５の波長特性を示す図である。ＢＰＦ５は、λ４の波長帯の光を通過し、λ１〜λ３，λ５〜λ８の波長帯の光を反射させる特性を有する。
【００９１】
受光素子６は、受光チップ７と球レンズ８とを有する。球レンズ８は、ＢＰＦ５から出力される平行光を受光チップ７に集光する。受光チップ７は、受光した光信号を電気信号に変換し、受光素子６に接続されている端子に出力する。受光素子６は、受光する光信号による電気信号の出力レベルが最も最適となる位置に配置される。
【００９２】
第１の筐体４は、二芯ガラス管３を固定するための円筒状の筐体である。第２の筐体９は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および受光素子６を固定するための凸形状の筐体であって、小さい円筒穴と大きい円筒穴とを有する。第１の筐体４の外径と第２の筐体９の小さい円筒穴の外径とは一致する。第１の筐体４および第２の筐体９は、ＳＵＳ３０４などの金属で製作されている。集束性ロッドレンズ２の外縁と二芯ガラス管３の外縁とが一致するようにして（すなわち、第２の筐体９の外縁と第１の筐体４の外縁とが一致するようにして）、第２の筐体９の小さい側の円筒穴端と第１の筐体４の屈折率調整層側一端とは、ＹＡＧ溶接で固定される。第２の筐体９と第１の筐体４とは、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とを一致させる位置決め部材である。
【００９３】
次に、上記光複合モジュールの製造工程について詳しく説明する。
まず、ＢＰＦ５の端面が集束性ロッドレンズ２の焦点位置にくるように、エポキシ樹脂やＵＶ硬化樹脂を用いて、集束性ロッドレンズ２の端面にＢＰＦ５を貼り付ける。なお、ＢＰＦ５は、集束性ロッドレンズ２の端面に蒸着するようにしてもよい。
【００９４】
次に、第２の筐体９の小さい側の円筒穴に、集束性ロッドレンズ２の他端面を第２の筐体９の端面より約１０μｍ程度凹ました状態で、集束性ロッドレンズ２を固定する。次に、第１の筐体４の端面と二芯ガラス管３の端面とが一致するように、端面研磨された入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを挿入した二芯ガラス管３を第１の筐体４に接着し固定する。
【００９５】
次に、入力用光ファイバ１ａの一端に波長λ１の光源を、出力用光ファイバ１ｂの一端に光パワメータを接続する。次に、集束性ロッドレンズ２の二芯ガラス管側端面に屈折率整合剤を塗布し、屈折率整合層１０を形成する。その後、集束性ロッドレンズ２の外縁と二芯ガラス管３の外縁とが一致するように、第１の筐体４と第２の筐体９とをそれぞれ調整治具に固定する。この状態で、第１の筐体４と第２の筐体９とを近づけていくと、屈折率整合剤が入力用光ファイバ１ａおよび出力用ファイバ１ｂの一端に接する。これにより、出力用光ファイバ１ｂに接続された光パワメータから出力値が得られ、出力確認できる。その後、光パワーメータを参照しながら、第１の筐体４と第２の筐体９とを互いに向き合わせた状態で、光軸方向に微調整し、最適な結合状態が得られる位置を決定する。最適な結合状態が得られたら、第１の筐体４および第２の筐体９の接触部にＹＡＧレーザを照射して、これらを溶接する。最適な結合位置は、集束性ロッドレンズ２の焦点位置に入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂの一端が配置される位置である。
【００９６】
次に、第２の筐体９の大きい側の円筒穴に受光素子６を仮接続する。次に、入力用光ファイバ１ａに波長λ４の光源を接続し、受光チップ７が少しでも光を取り込む位置を探す。次に、当該位置の近傍において、受光素子６が出力する電気信号の出力が最大になるように、受光素子６の位置を集束性ロッドレンズ２の光軸垂直面上で微調整し、最大の出力レベルが得られたら、第２の筐体９と受光素子６とをＹＡＧレーザで溶接する。なお、受光素子６は大きいので、光軸垂直面上の位置調整はそれほど厳しくない。最大の出力レベルが得られる位置は、球レンズ８がＢＰＦ５からの平行光を受光チップ７に集光する位置である。このようにして、上記光複合モジュールが完成する。
【００９７】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。入力用光ファイバ１ａから入力される波長λ１〜λ８の光は、フレネル反射することなく屈折率整合層１０を通り、集束性ロッドレンズ２に入射し、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射する。ＢＰＦ５は、波長λ４の光を透過し、残りの波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ５で反射された波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２内を再び通って出力用光ファイバ１ｂの一端に集光し、出力用光ファイバ１ｂに結合される。この集光位置は、集束性ロッドレンズ２の光軸中心に対し、入力用光ファイバ１ａからの光信号の入力位置と点対称の位置となる。上記光複合モジュールでは、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心は、集束性ロッドレンズ２の光軸と一致しているので、集光位置に出力用光ファイバ１ｂが設けられていることとなる。したがって、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、出力用光ファイバ１ｂに結合されることとなる。
【００９８】
一方、ＢＰＦ５を透過した波長λ４の平行光は、受光素子６の球レンズ８によって受光チップ７に集光され、電気信号に変換される。
【００９９】
このように、第１の実施形態では、受光素子を内部に一体化しているので、装置の小型化および挿入損失の低減化を図ることができる。
【０１００】
また、集束性ロッドレンズ２の光軸と入出力用の光ファイバ間の中心線とが一致するように、集束性ロッドレンズ２の外径と二芯ガラス管３の外径とを等しくし、さらに第２の筐体９と第１の筐体４との外径を等しくしているので、出力確認のための位置決めが容易になり、光ファイバに出力光を結合するための光軸調整を簡単に行うことができ、容易に製造することができる光複合モジュールを提供することが可能となる。
【０１０１】
さらに、平行光を球レンズを用いて受光する受光素子６を用いるので、ＢＰＦ５からの光をより多く取り込むことができ、受光チップ７のチップ上のいずれかの位置には集光するので、受光素子６の角度調整が不要となる。
【０１０２】
さらに、入出力用の光ファイバが片側から出ているので実装性に優れているという効果も有する。
【０１０３】
なお、集束性ロッドレンズ２の大きさを０．２５ピッチであるとしたが、レンズ端の焦点位置に光ファイバを配置するのであれば、これに限られることはなく、０．２３ピッチなどであってもよい。
【０１０４】
なお、ＢＰＦ５の波長特性を変えれば、任意の波長帯の光信号のみを受光することができる光複合モジュールが提供できる。
【０１０５】
なお、ここでは、集束性ロッドレンズ２の外径と二芯ガラス管３の外径とが同一となることとしたが、少なくとも第１の筐体４の外径と第２の筐体９の外径とが一致しておれば位置決めを容易に行うことができる。
【０１０６】
なお、二芯ガラス管３を保持する第１の筐体４は、図１で説明したような形に限られない。図４に示すように、第１の筐体４は、その一端の内径が第２の筐体９の外径と同一となる凹形をしている。第２の筐体９の先端を第１の筐体４の凹部分に挿入すれば、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とが一致する。このように、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂ間の中心線とが一致するような位置決め部材であれば、特に形が限定されるわけではない。
【０１０７】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図５において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１０８】
第２の実施形態に係る光複合モジュールは、発散光を受光し電気信号に変換する受光素子６２と、ＢＰＦ５と受光素子６２との間に配置された集束性ロッドレンズ２２と、第２の筐体９２とを含む。
【０１０９】
集束性ロッドレンズ２２は、０．２５ピッチの大きさである。集束性ロッドレンズ２２は、その大きさが０．２５ピッチであるので、ＢＰＦ５の透過光である平行光をレンズ端の一点に集光する。
【０１１０】
受光素子６２は、有限系（ビームが広がっている光を集光させるようなレンズ系）の球レンズ８２を有する。球レンズ８２は、集束性ロッドレンズ２２からの発散光を受光チップ７の位置に集光する。受光素子６２は、広く一般に用いられている汎用品のレンズ付き受光素子である。受光素子６２は、集束性ロッドレンズ２２からの光を受光し、最大の出力レベルが得られる位置に配置される。
【０１１１】
第２の筐体９２は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２２および受光素子６２を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９２は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を固定する。集束性ロッドレンズ２の端面には屈折率整合層１０が形成され、最適な位置に配置した二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１ａおよび出力用光ファイバ１ｂを含む第１の筐体４が、第２の筐体９２と溶接によって接合される。第２の筐体９２の大きい側の円筒穴には、出力レベルが最大となる位置に受光素子６２が配置され、受光素子６２と第２の筐体９２とが溶接される。
【０１１２】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。
入力用光ファイバ１ａから入力される波長λ１〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射する。ＢＰＦ５は、波長λ４の光を透過し、残りの波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ５で反射した光は、第１の実施形態と同様、出力用光ファイバ１ｂに結合する。
【０１１３】
一方、ＢＰＦ５の透過光である波長λ４の平行光は、集束性ロッドレンズ２２によって、そのレンズ端に集光する。レンズ端に集光した光は、再び光ファイバのＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）に相当する広がりを持って進行し、球レンズ８２に入射し、受光チップ７上に集光され電気信号に変換される。
【０１１４】
このように、第２の実施形態では、汎用品のレンズ付き受光素子６２を用いることとなるので、光複合モジュールを低コストに提供することが可能となる。
【０１１５】
また、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２の端面同士を固定するだけでよいので、レンズの高精度の角度調整が不要となる。
【０１１６】
なお、第２の実施形態では、集束性ロッドレンズ２２の大きさを０．２５ピッチであるとしたが、集束性ロッドレンズ２２が内部または外部に光を集光し、発散光を出力するのであれば、その大きさは０．２５ピッチに限られるものではない。
【０１１７】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図６において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１１８】
第３の実施形態に係る光複合モジュールは、球レンズを有しない受光素子６３と、受光素子６３とＢＰＦ５との間に配置される集束性ロッドレンズ２３と、第２の筐体９３とを含む。集束性ロッドレンズ２３は、ＢＰＦ５の端面に貼り付けられている。
【０１１９】
集束性ロッドレンズ２３は、ピッチが０．２５より短く（たとえば、０．２３）、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。集束性ロッドレンズ２３の焦点位置は、レンズ端より外側に存在する。受光素子６３は、球レンズを有していない。受光素子６３は、受光チップ７が集束性ロッドレンズ２３の焦点位置にくるように配置されている。
【０１２０】
第２の筐体９３は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２３および受光素子６３を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９３は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２３を固定する。二芯ガラス管３および光ファイバを含む第１の筐体４は、第２の筐体９３と溶接によって最適な位置に接合される。第２の筐体９３の大きい側の円筒穴には、出力レベルが最大となる位置（受光チップ７が集束性ロッドレンズ２３の焦点にくる位置）に受光素子６３が配置され、受光素子６３と第２の筐体９３とが溶接される。
【０１２１】
ＢＰＦ５の透過光である波長λ４の平行光は、集束性ロッドレンズ２３によって、レンズ端より外側に集光される。この集光位置には、受光素子６３の受光チップ７が存在するので、受光チップ７によって光信号が電気信号に変換される。波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光を出力用光ファイバ１ｂに結合するときの動作は、第１の実施形態の場合と同様である。
【０１２２】
球レンズのない受光素子においては、光軸がずれている状態でも僅かな光を検出することができる。光が検出できれば、出力が最大になるように調整していけばよいため、出力がない状態から探すより容易である。一方、球レンズ付きの受光素子においては、球レンズにおいて僅かな光を受けたとしても光軸がずれている場合、受光チップで必ず受光するとは限らないため、出力が最大になるように調整するのには手間がかかる。
【０１２３】
したがって、第３の実施形態では、球レンズ付きの受光素子を用いる場合に比べ、受光素子での集光位置に対する最適位置の調整を容易に行うことができる光複合モジュールが提供される。
【０１２４】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、光信号を分波する受信用の光複合モジュールについて説明したが、第４の実施形態では、光信号を出力して合波する送信用の光複合モジュールについて説明する。
【０１２５】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図７において、第１の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略することとする。
【０１２６】
第４の実施形態に係る光複合モジュールは、出力用光ファイバ１４ａと、入力用光ファイバ１４ｂと、集束性ロッドレンズ２４と、発光素子６４と、第２の筐体９４とを含む。
【０１２７】
入力用光ファイバ１４ｂには、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光信号が伝送する。出力用光ファイバ１４ａには、合波後の波長λ１〜λ８の光信号が伝送する。第１の実施形態の場合と同様、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａ間の中心と、集束性ロッドレンズ２の光軸とは一致する。すなわち、光軸を中心に、入力用光ファイバ１４ｂと出力用光ファイバ１４ａとが線対称に配置される。
【０１２８】
集束性ロッドレンズ２４は、一端面がエポキシ樹脂等によってＢＰＦ５と接続しており、他端面が研磨されており、８度に傾斜している。集束性ロッドレンズ２４は、集束性ロッドレンズ２と同様、光軸上の屈折率が一番高く、外周部に行くに従って屈折率が下がる円柱状のレンズである。発光素子６４は、発光チップ７４と、球レンズ８４とを有している。発光チップ７４は、入力される電気信号で変調された光信号を出力する。球レンズ８４は、発光チップ７４から出力される出射光を集光して集束性ロッドレンズ２４の傾斜面に入射する。発光素子６４は、出力光が集束性ロッドレンズ２４の傾斜面に集光し、集光された光が集束性ロッドレンズ２４、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２を通って、出力用光ファイバ１４ａに結合する位置に配置されている。
【０１２９】
第２の筐体９４は、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２４および発光素子６４を収納するための凸形状の筐体である。第２の筐体９４は、その小さい側の円筒穴に、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２４を固定する。二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａを含む第１の筐体４は、第２の筐体９４と溶接によって最適な位置に接合される。第２の筐体９４の大きい側の円筒穴には、出力用光ファイバ１４ａからの出力光パワーが最大となる位置に発光素子６４が配置され、発光素子６４と第２の筐体９４とが溶接される。発光素子６４の位置調整は、集束性ロッドレンズ２および２４の光軸垂直面上で行えばよい。
【０１３０】
次に、上記光複合モジュールの動作について説明する。
入力用光ファイバ１４ｂより入力される波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２で平行光に変換され、ＢＰＦ５へ入射し、反射される。ＢＰＦ５で反射された波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２内を再び通って、出力用光ファイバ１４ａに結合される。
【０１３１】
発光チップ７４から出力される波長λ４の光は、球レンズ８４によって集光され、集束性ロッドレンズ２４に入射する。集束性ロッドレンズ２４に入射した波長λ４の光は、平行光に変換され、ＢＰＦ５を透過し、集束性ロッドレンズ２によって集光され、出力用光ファイバ１４ａに結合される。これにより、波長λ１〜λ３，λ５〜λ８の光と波長λ４の光とが合波される。
【０１３２】
このように、第４の実施形態では、発光素子を内部に一体化しているので、装置の小型化、挿入損失の低減化を図る送信用の光複合モジュールが提供される。
【０１３３】
また、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａ間の中心線とが一致するように、集束性ロッドレンズ２および二芯ガラス管３の外径を等しくし、第２の筐体９４の外径と第１の筐体４の外径とを等しくしているので、光ファイバに出力光を結合するための光軸調整を簡単に行うことができ、容易に製造することができる送信用の光複合モジュールを提供することが可能となる。
【０１３４】
さらに、集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２４を予め固定しているので、レンズの高精度の角度調整が不要となる。
【０１３５】
さらに、入出力用の光ファイバが片側から出ているので実装性に優れているという効果も有する。
【０１３６】
さらに、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端が傾斜しているので、発光素子６４の出力光のレンズ端での反射戻り光を抑制することができ、反射戻り光が発光チップ７４に入力することによって発生する雑音を抑圧でき、安定した送信用の光複合モジュールを提供することができる。
【０１３７】
なお、発光素子６４が出力する光の波長およびＢＰＦ５の波長特性を変えることによって、任意の波長帯の光信号を合波することができる送信用の光複合モジュールが提供できる。
【０１３８】
なお、第４の実施形態では、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端の傾斜を８度であるとしたが、反射光が悪影響を与えないのであれば、この角度に限定されるものではない。
【０１３９】
なお、第４の実施形態では、反射戻り光を抑制するために、集束性ロッドレンズ２４のレンズ端を傾斜させることとしたが、別に、ＡＲコート（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ：反射防止コート）等をレンズ表面に施すのであれば、レンズ端を傾斜させなくてもよい。
【０１４０】
なお、集束性ロッドレンズ２の光軸と入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１ａ間の中心線とが一致するのであれば、第１の筐体４および第２の筐体９４の形状は上記に限られるものではない。
【０１４１】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、送信用の光複合モジュールについて説明する。図８は、本発明の第５の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図８において、第１、第２および第４の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
図８において、光複合モジュールは、先球集束性ロッドレンズ２６と、光アイソレータ２５と、第２の筐体９５と、第３の筐体２７と、発光素子６５とを含む。発光素子６５は、球レンズを有さない。先球集束性ロッドレンズ２６は、発光チップ７４から出射される光を集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光する。先球集束性ロッドレンズ２６は、先端を球状にすることによって、ＮＡを拡大し、取り込む光量を増大することができる。
【０１４３】
光アイソレータ２５は、先球集束性ロッドレンズ２６と集束性ロッドレンズ２２との間に配置され、先球集束性ロッドレンズ２６からの光は透過するが、集束性ロッドレンズ２２からの光は透過しない。したがって、集束性ロッドレンズ２２のレンズ端で反射される光は、発光チップ７４には入射しない。
【０１４４】
第２の筐体９５は、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を片側の円筒穴に接着し、もう片側の円筒穴に光アイソレータ２５を接着するための凸形状の筐体である。第３の筐体２７は、小さい側の円筒穴に先球集束性ロッドレンズ２６を接着し、大きい側の円筒穴に発光素子６５を固定するための円筒状の筐体である。
【０１４５】
集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５、集束性ロッドレンズ２２および光アイソレータ２５を収納した第２の筐体９５と、二芯ガラス管３、入力用光ファイバ１４ｂおよび出力用光ファイバ１４ａを収容した第１の筐体４とは、溶接によって最適な位置に接合される。先球集束性ロッドレンズ２６は、第３の筐体２７において、概ね発光素子６５からの出力光が集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光する位置に接着される。第２の筐体９５と、先球集束性ロッドレンズ２６を収納した第３の筐体２７とは、溶接によって接合される。発光素子６５は、出力光が出力用光ファイバ１４ａに結合するよう、集束性ロッドレンズ２および２２、先球集束性ロッドレンズ２６の光軸垂直面上で位置調整して配置され、第３の筐体２７と溶接によって接合される。
【０１４６】
発光チップ７４から出力される光は、先球集束性ロッドレンズ２６によって集束性ロッドレンズ２２のレンズ端に集光し、集束性ロッドレンズ２２に入射する。集束性ロッドレンズ２２に入射した光は、第４の実施形態の場合と同様にして、出力用光ファイバ１４ａに結合する。入力用光ファイバ１４ｂから出力される光の流れは第４の実施形態の場合と同様である。
【０１４７】
このように、第５の実施形態においては、光アイソレータ２５によって集束性ロッドレンズ２２からの反射戻り光の発光チップ７４への入射を抑制することとなるので、反射戻り光が発光チップ７４に入力することによって発生する雑音を抑圧でき、安定した送信用の光複合モジュールを提供することができる。
【０１４８】
（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る光複合モジュールの構成は、第２の実施形態に係る光複合モジュールにおける受光素子６２の位置決めをより容易にする構成となる。図９は、本発明の第６の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。図１０は、第６の実施形態に係る光複合モジュールの分解斜視図である。図９および図１０において、第２の実施形態に係る光複合モジュールの構成部材と同等の機能を有する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。図９において、光複合モジュールは、エポキシ樹脂等で貼り付けられた集束性ロッドレンズ２、ＢＰＦ５および集束性ロッドレンズ２２を収納する第２の筐体９６と、受光素子６２を収納するための第３の筐体３６とを含む。
【０１４９】
第２の筐体９６は、凸形をした円筒であり、第２の筐体９６の小さい側円筒穴端Ａと第１の筐体４とが接合される。第２の実施形態と同様、第２の筐体９６の小さい側円筒穴の外径と第１の筐体４の外径とは、同一である。第２の筐体９６の大きい側円筒穴端Ｂと、第３の筐体３６とが接合される。第３の筐体３６の外径と第２の筐体９６の大きい側円筒穴の外径とは、同一である。
【０１５０】
第３の筐体３６には、中心から少しずれた位置に受光素子６２の先端部を収納するための受光素子収納穴３６１が開いている。受光素子収納穴３６１の内径は、受光素子６２の外径と一致している。受光素子収納穴３６１の中心は、集束性ロッドレンズ２２がそのレンズ端面に波長λ４の光を集光する集光位置２２ａと一致する。受光チップ７は、受光素子収納穴３６１の中心線上かつ集束性ロッドレンズ２２のレンズ端面からの焦点距離上に配置される。
【０１５１】
入力用光ファイバ１ａ、出力用光ファイバ１ｂの光軸からの間隔が決まっているので、集束性ロッドレンズ２２の集光位置２２ａは、所定の位置として、一意に決まる。一般的に、集光位置２２ａは、出力用光ファイバ１ｂと対向する位置に決まる。したがって、第３の筐体３６における受光素子収納穴３６１の中心位置を決めることができる。この中心位置に受光素子収納穴３６１を形成しておけばよい。受光素子６２の先端部を受光素子収納穴３６１に入れ、受光素子６２と第３の筐体３６とが溶接等によって接合される。
【０１５２】
第３の筐体３６を第２の筐体９６に接合する場合、第３の筐体３６における受光素子収納穴３６１の中心が集束性ロッドレンズ２２の集光位置２２ａにくるように、第３の筐体３６を第２の筐体９６の外縁と一致するようにして回転させるだけでよい。第３の筐体３６と第２の筐体９６とは、受光素子の位置決めをする部材である。
【０１５３】
図１１は、第２の筐体９６の一端面Ｂに、光ファイバ１ａ，１ｂ、集光位置２２ａ、および中心位置３６１ａを投影させた図である。図１１を参照しながら、第３の筐体３６の位置決めについて詳しく説明する。なお、図１１においては、説明のため、集光位置２２ａと光ファイバ１ｂとの位置を少しずらして記載しているが、一般的に、集光位置２２ａと光ファイバ１ｂとは、対向しているのでこれらの位置は、一致することとなる。集束性ロッドレンズ２２のレンズ端での集光位置２２ａと、受光素子収納穴３６１の中心位置３６１ａとを一致させるために、第３の筐体３６を第２の筐体９６の外縁と一致するように回転させると、中心位置３６１ａは、入力用光ファイバ１ａ、出力用光ファイバ１ｂ間の中心点を中心にして円を描くように移動する。中心位置３６１ａが集光位置２２ａに位置すると、受光素子６２の出力レベルが最大となる。この位置で、第３の筐体３６と第２の筐体９６とを溶接して接合すれば、最適な位置に受光チップ７が配置されることとなる。すなわち、第２の筐体９６と第３の筐体３６との相対的角度関係が所定の角度位置となった場合、最適な位置に受光チップ７が配置されることとなる。
【０１５４】
このように、第６の実施形態では、受光素子６２を収納する第３の筐体３６の外径と第２の筐体９６の大きい側円筒穴の外径とを同一にし、相対的な角度関係を調整することによって、受光チップ７を適切な位置に配置することができるので、受光素子６２の位置調整がより簡単となり、より容易に光複合モジュールを製造することが可能となる。
【０１５５】
なお、第３の筐体３６および第２の筐体９６の形状は、上記に限られるものではない。たとえば、図１２に示すように、第３の筐体３６を凹形にし、第２の筐体９６の先端がすっぽり第３の筐体３６に入り込むようにしてもよい。この場合も、第３の筐体３６を回転させるだけで、第２の筐体９６との相対的角度関係が調整され、適切な角度位置に受光チップ７が配置されることとなる。
【０１５６】
なお、ここでは、第２の実施形態に係る光複合モジュールの位置決めを容易にすることができる構成について説明したが、上記その他の実施形態においても同様に受光素子または発光素子を取り付けるような筐体を用いれば、より光複合モジュールの製造が容易となる。
【０１５７】
具体的には、第１の実施形態に係る光複合モジュール（図１参照）においては、ＢＰＦ５から出力される平行光の中心位置を中心に受光素子用の円筒穴が形成されている受光素子６を収納する筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９の外径とを同一のものとすれば、相対的な角度位置を調整するだけでよいので、受光素子６の位置決めが容易となる。
【０１５８】
また、第３の実施形態に係る光複合モジュール（図６参照）においては、集束性ロッドレンズ２３からの光が集光する位置を中心とする円筒穴に受光チップ７が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９３の外径とを同一のものとすれば、受光素子６３の位置決めが容易となる。
【０１５９】
また、第４の実施形態に係る光複合モジュール（図７参照）においては、発光素子６４から出力される光が出力用光ファイバ１４ａに結合する集束性ロッドレンズ２４の端面への入射位置を中心とする円筒穴に発光素子６４が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第２の筐体９４の外径とを同一のものとすれば、発光素子６４の位置決めが容易となる。
【０１６０】
また、第５の実施形態に係る光複合モジュール（図８参照）においては、発光素子６５から出力される光が出力用光ファイバ１４ａに結合する先球集束性ロッドレンズ２６の端面への入射位置を中心とする円筒穴に発光素子６５が配置される筐体を用い、当該筐体の外径と第３の筐体２７の外径とを同一のものとすれば、発光素子６５の位置決めが容易となる。
【０１６１】
（第７の実施形態）
第７の実施形態では、λ１〜λ８までの８波長の光信号を波長多重、波長分離する装置について説明する。図１３は、本発明の第７の実施形態に係る光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の構成、並びにこれらが適用されるシステムの構成を示す図である。図１３において、当該システムは、光波長多重装置５０と、光ファイバ４０と、光波長分離装置６０とを備える。
【０１６２】
光波長多重装置５０は、波長λ１〜λ８までの光信号を波長多重して出力する。光ファイバ４０は、光波長多重装置５０が出力する光信号を伝送し、光波長分離装置６０に入力する。光波長分離装置６０は、光ファイバ４０を介して伝送されてくる波長多重されている波長λ１〜λ８までの光信号を各波長帯に分離する。
【０１６３】
光波長多重装置５０は、光合波器５９と、８つの送信用光複合モジュール５８とを含む。各送信用光複合モジュール５８が出力する光信号の波長帯は異なっており、波長λｉ（ｉ＝１〜８）の光信号を出力する送信用光複合モジュールの参照符号を５８（＃ｉ）と記す。特に波長を限定する以外は、これらを総称して送信用光複合モジュール５８と呼ぶことにする。
【０１６４】
送信用光複合モジュール５８の構成は、上記第４、第５または第６の実施形態で説明した光複合モジュールの構成と同様である。送信用光複合モジュール５８は、波長λ１〜λ４の第１の波長群を出力する送信用光複合モジュール５８（＃１）〜５８（＃４）と、波長λ５〜λ８の第２の波長群を出力する送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）とに分かれる。
【０１６５】
第１の波長群において、送信用光複合モジュール５８（＃４）から順に送信用光複合モジュール５８（＃３）、５８（＃２）、５８（＃１）が直列に接続されている。二つの送信用光複合モジュール５８を接続する場合、出力用光ファイバと入力用光ファイバとが接続される。送信用光複合モジュール５８（＃１）は、最終的に、波長多重されたλ１〜λ４の光信号を出力し、光合波器５９に入力する。
【０１６６】
第２の波長群についても、同様に、送信用光複合モジュール５８（＃８）から順に送信用光複合モジュール５８（＃７）、５８（＃６）、５８（＃５）が直列に接続されている。送信用光複合モジュール５８（＃５）は、最終的に、波長多重されたλ５〜λ８の光信号を出力し、光合波器５９に入力する。
【０１６７】
光合波器５９は、送信用光複合モジュール５８（＃１）から出力される波長λ１〜λ４までの光信号と、送信用光複合モジュール５８（＃５）から出力されるλ５〜λ８までの光信号とを合波し、光ファイバ４０に入力する。
【０１６８】
光波長分離装置６０は、光分波器６９と、８つの受信用光複合モジュール６８とを含む。波長λｉの光信号を受光する受信用光複合モジュール６８は、受信用光複合モジュール６８（＃ｉ）と記す。光分波器６９は、光ファイバ４０から入力される波長λ１〜λ８の光信号を第１の波長群と第２の波長群とに分波し、第１の波長群の光信号を受信用光複合モジュール６８（＃４）に入力し、第２の波長群の光信号を受信用光複合モジュール６８（＃８）に入力する。
【０１６９】
受信用光複合モジュール６８の構成は、上記第１〜第３または第６の実施形態で説明した光複合モジュールの構成と同様である。受信用光複合モジュール６８（＃ｉ）は、波長λｉの光信号を受光し電気信号に変換する。第１の波長群の光信号を分波するために、受信用光複合モジュール６８（＃４）に続いて、受信用光複合モジュール６８（＃３）、６８（＃２）、６８（＃１）が直列に接続されている。第２の波長群の光を分波するために、受信用光複合モジュール６８（＃８）に続いて、受信用光複合モジュール６８（＃７）、６８（＃６）、６８（＃５）が直列に接続されている。
【０１７０】
次に、当該システムにおける波長多重、波長分離の動作について説明する。
まず、送信用光複合モジュール５８（＃４）から出力された波長λ４の光信号は、送信用光複合モジュール５８（＃３）内部のＢＰＦ（図示せず）で反射され、送信用光複合モジュール５８（＃３）が出力する波長λ３の光信号と合波されて、送信用光複合モジュール５８（＃２）に入力する。以下、同様にして、送信用光複合モジュール５８（＃２），（＃１）でそれぞれ波長λ２、λ１の光信号と合波され、波長λ１〜λ４の光信号が光合波器５９に入力する。同様に、第２の波長群の光信号についても、送信用光複合モジュール５８（＃８）〜５８（＃５）によって合波され、光合波器５９に入力する。
【０１７１】
光合波器５９は、入力される第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを合波して、光ファイバ４０に入力する。光ファイバ４０を伝送する波長λ１〜λ８の光信号は、光分波器６９の入力端に入射し、第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とに分波される。光分波器６９で分波された第１の波長群の光信号は、波長λ４の光信号のみ通過するＢＰＦを有する受信用光複合モジュール６８（＃４）に入力し、波長λ４の光信号のみが取り出され電気信号に変換される。残りの波長λ１〜λ３の光信号は、当該ＢＰＦで反射されて、次段の受信用光複合モジュール６８（＃３）に入力する。受信用光複合モジュール６８（＃３）では、波長λ３の光信号のみを取り出し、波長λ１，λ２の光信号を反射し、次段の受信用光複合モジュール６８（＃２）に入力する。以下、同様にして、波長λ２，λ１の光信号を対応する受信用光複合モジュール６８（＃２），６８（＃１）で取り出す。第２の波長群の光信号は、受信用光複合モジュール６８（＃８）に入力され、以下同様に、受信用光複合モジュール６８（＃８）〜６８（＃５）で、波長λ８，λ７，λ６，λ５の光に分離される。
【０１７２】
次に、上記光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の光損失について説明する。光合波器５９の合成損失または光分波器６９の分離損失をΔ１とし、送信用光複合モジュール５８および受信用光複合モジュールの通過損失をΔ２であるとし、波長分離数をｎ（ここでは、ｎ＝８）であるとする。
【０１７３】
この場合、最終段の送信用光複合モジュール（図１３では、送信用光複合モジュール５８（＃４）または５８（＃８））が出力する光の過剰損失、および光波長分離装置に入力した光の最終段の受信用光複合モジュール（図１３では、受信用光複合モジュール６８（＃１）または６８（＃５））での過剰損失は、Δ１＋（ｎ／２−１）×Δ２となる（ただし、ｎが奇数の場合は、上記式においてｎ＝ｎ＋１とする）。
【０１７４】
一方、光合波器を設けずに送信用光複合モジュールを直列にｎ段接続した光波長多重装置、および光分波器を設けずに受信用光複合モジュールを直列にｎ段接続した光波長分離装置の光損失について考える。この場合、最終段の送信用光複合モジュールが出力する光の過剰損失、および光波長分離装置に入力した光の最終段の受信用光複合モジュールでの過剰損失は、（ｎ−１）×Δ２となる。
【０１７５】
たとえば、Δ１＝Δ２＝０．５ｄＢ、ｎ＝８の場合を考えてみると、光合波器を設ける光波長多重装置および光分波器を設ける光波長分離装置での過剰損失は、２ｄＢであるのに対し、８段直列接続した光波長多重装置および光波長分離装置での過剰損失は、３．５ｄＢとなる。
【０１７６】
このように、第７の実施形態における光波長多重装置５０および光波長分離装置６０は、多重または分離する波長を二つの波長群に分けて光合波器または光分波器で合波あるいは分波するので、光損失の低減をはかることが可能となる。
【０１７７】
また、発光素子または受光素子が内蔵されている光複合モジュールを用いているので、小型で、低損失な光波長多重装置および光波長分離装置を提供することができる。
【０１７８】
なお、分波する波長群の数を増やすことでさらに過剰損失を緩和することができる。この場合、光波長多重装置では、送信用光複合モジュールを各波長群ごとに直列接続し、波長群の数だけの入力ポートを持つ光合波器によって、各波長群の光を合波すればよい。光波長分離装置についても、受信用光複合モジュールを各波長群ごとに直列接続し、波長群の数だけの出力ポートを持つ光分波器によって、各波長群の光信号を分波すればよい。
【０１７９】
なお、第７の実施形態では、一方向の光通信について説明しているが、双方向の光通信に上記光複合モジュールを用いることもできる。この場合、光波長多重装置５０における送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）を受信用光複合モジュール６８（＃５）〜６８（＃８）に置き換え、光合波器５９を第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを分波合波するＷＤＭカプラなどに置き換え、光波長分離装置６０における受信用光複合モジュール６８（＃５）〜６８（＃８）を送信用光複合モジュール５８（＃５）〜５８（＃８）に置き換え、光分波器６９を第１の波長群の光信号と第２の波長群の光信号とを分波合波するＷＤＭカプラなどに置き換えればよい。このように置き換えることによって、波長多重分離装置が提供され、双方向の光通信が実現できる。この場合も、光損失を低減するため、送信光信号を複数の波長群に分け、直列接続される複数の送信用光複合モジュールからの波長群毎の光信号を光合波器で合波し、直列接続される複数の受信用光モジュールへの光信号を光分波器で波長群毎に分波するようにしてもよい。
【０１８０】
（第８の実施形態）
上記第７の実施形態に係るシステムにおいて、いずれかの送信用光複合モジュール５８（たとえば、５８（＃６））が故障した場合、当該送信用光複合モジュール５８を取り外して交換する必要があるので、それ以前に接続されている送信用光複合モジュール５８（たとえば、５８（＃７），（＃８））からの光の出力が遮断されることとなり、結果、遮断された波長の光信号の伝送が中断することとなる。同様に、いずれかの受信用光複合モジュール６８（たとえば、６８（＃７））が故障して交換する場合、それ以後に接続されている受信用光複合モジュール６８（たとえば、６８（＃６），（＃５））への光信号の伝送が中断されることとなる。
【０１８１】
このように、本願発明の光複合モジュールを用いて、多段接続による光送受信システムを構築した場合、一部の光複合モジュールを故障のため交換する際、全体の伝送に影響を与えてしまう。第８の実施形態では、この問題を解決する光複合モジュールを提案する。
【０１８２】
図１４は、本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの構成を示す断面図である。図１５は、第８の実施形態に係る光複合モジュールを分解したときの構成を示す断面図である。図１６は、第８の実施形態に係る光複合モジュールの割スリーブによる結合の関係を示す分解斜視図である。図１４〜１６において、同一の箇所については、同一の参照符号を付す。図１４、図１５、および図１６において、光複合モジュールは、半導体レーザコリメータユニット１００と、光ファイバ反射結合ユニット２００とを備える。
【０１８３】
半導体レーザコリメータユニット１００は、発光素子１０１と、半導体レーザ用筐体１０２と、集束性ロッドレンズ１０３と、レンズ保持部材１０４と、調整スリーブ１０５と、割スリーブ１０６と、固定部材１０７と、雄ねじ部材１０８とを含む。
【０１８４】
発光素子１０１は、キャンパッケージ内部に集光レンズを内蔵した半導体レーザである。発光素子１０１は、出力光が集束性ロッドレンズ１０３の端面上の光軸に集光する位置に配置されている。保持部材１０７には、半導体レーザ用筐体１０２に圧入された発光素子１０１が接着固定されている。
【０１８５】
集束性ロッドレンズ１０３は、発光素子１０１からの出射光を平行光に変換する。集束性ロッドレンズ１０３の発光素子側端面は、傾斜している。これは、発光素子１０１からの光が反射して、発光素子１０１に戻るのを防止するためである。反射防止膜等を利用して反射戻り光を防ぐのであれば、この傾斜は不要である。集束性ロッドレンズ１０３は、レンズ保持部材１０４に接着固定している。
【０１８６】
レンズ保持部材１０４と調整スリーブ１０５とは、嵌め合い構造となっている。レンズ保持部材１０４の外径と調整スリーブ１０５の内径とは、ほぼ同じである。調整スリーブ１０５は、発光素子１０１からの出射光が集束性ロッドレンズ１０３によって平行光に変換され、かつ、当該平行光が集束性ロッドレンズ１０３の光軸に平行となって出力されるように、半導体レーザ用筐体１０２とレンズ保持部材１０４とを固定するための位置決め部材である。半導体レーザ用筐体１０２と調整スリーブ１０５とによって、発光素子１０１と集束性ロッドレンズ１０３とが、光軸方向および光軸垂直方向の最適な位置に固定されることとなる。
【０１８７】
割スリーブ１０６は、円筒の一部がスリット加工されたもので、レンズ保持部材１０４の外径と同一の内径を有する。固定部材１０７は、半導体レーザ用筐体１０２、調整スリーブ１０５、レンズ保持部材１０４、および割スリーブ１０６を保持するための部材である。固定部材１０７の外側には、雄ねじ部材１０８が取り付けられている。
【０１８８】
光ファイバ反射結合ユニット２００は、二芯ガラス管２０１と、集束性ロッドレンズ２０２と、ＢＰＦ２０３と、弾性体２０４と、光ファイバ用筐体２０５と、雌ねじ部材２０６とを含む。光ファイバ反射結合ユニット２００は、発光素子１０１からの光と入力用光ファイバ１１ａから入力される光とを合成するためのユニットであって、合成した光を出力用光ファイバ１１ｂに出力する。
【０１８９】
二芯ガラス管２０１は、入力用光ファイバ１１ａおよび出力用光ファイバ１１ｂを保持するためのガラス管である。二芯ガラス管２０１の中心は、集束性ロッドレンズ２０２の光軸と一致している。二芯ガラス管２０１の中心には、出力用光ファイバ１１ｂを保持するための穴が穿孔されている。当該中心から適切な距離だけずれた位置に、入力用光ファイバ１１ａを保持するための穴が穿孔されている。二芯ガラス管２０１の外径と集束性ロッドレンズ２０２の外径とは、一致している。
【０１９０】
二芯ガラス管２０１と集束性ロッドレンズ２０２との境界面は、反射戻り光を抑制するために斜めに研磨されている。なお、反射戻り光の影響が無視できるのであれば、当該境界面は、斜めに研磨されていなくてもよい。
【０１９１】
集束性ロッドレンズ２０２は、ＢＰＦ２０３を透過した集束性ロッドレンズ１０３からの平行光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光すると共に、ＢＰＦ２０３によって反射された入力用光ファイバ１１ａからの光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光する。集束性ロッドレンズ２０２の光軸と出力用光ファイバ１１ｂの中心とは一致している。
【０１９２】
ＢＰＦ２０３は、発光素子１０１から出力される光の波長帯は通過するが、それ以外の波長帯の光は反射する。
【０１９３】
集束性ロッドレンズ２０２とＢＰＦ２０３との蒸着面２０７は、傾斜している。この傾斜は、入力用光ファイバ１１ａから入力される光の内、ＢＰＦ２０３によって反射される光を出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光するために設けられている。したがって、この傾斜の傾斜角は、集束性ロッドレンズ２０２の光軸から出力用光ファイバ１１ｂの中心までの距離によって求めることができる。
【０１９４】
光ファイバ用筐体２０５は、集束性ロッドレンズ２０２と二芯ガラス管２０１とを保持するための筐体である。光ファイバ用筐体２０５に集束性ロッドレンズ２０２と二芯ガラス管２０１とを挿入して、接続面を一致させることによって、出力用光ファイバ１１ｂの中心を集束性ロッドレンズ２０２の光軸と一致させることができる。したがって、入出力用光ファイバと集束性ロッドレンズ２０２との結合位置調整が容易となる。
【０１９５】
雌ねじ部材２０６は、雄ねじ部材１０８と結合するための部材であって、光ファイバ用筐体２０５と接続している。弾性体２０４は、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを締め付ける際の過剰締め付け防止、および締め付けねじのゆるみ防止のためのゴム等の弾性物である。
【０１９６】
以下、光複合モジュールの動作について説明する。
ここでは、集束性ロッドレンズ２０２の光軸上にある入力用光ファイバ１１ａから、波長λ２〜λ８の光が入射するものとする。また、発光素子１０１は、波長λ１の光を出射するものとする。さらに、ＢＰＦ２０３は、波長λ１の光は通過するものの、それ以外の波長の光は反射するものとする。
【０１９７】
入力用光ファイバ１１ａからの波長λ２〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２０２で平行光に変換されて、ＢＰＦ２０３に入射する。ＢＰＦ２０３は波長λ２〜λ８の光を反射する。ＢＰＦ２０３と集束性ロッドレンズ２０２との接合面は傾斜しているので、反射された波長λ２〜λ４の光は、集束性ロッドレンズ２０２によって集光され、入力用光ファイバ１１ａの出力端とは異なる位置である出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光し、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。
【０１９８】
一方、発光素子１０１より出射する波長λ１の光は、内蔵されている集光レンズの働きにより、集束性ロッドレンズ１０３の端面上の光軸中心に集光し、集束性ロッドレンズ１０３によって、光軸に平行な平行光に変換されて、集束性ロッドレンズ１０３から出力される。集束性ロッドレンズ１０３から出力される平行光は、空気層を通って、ＢＰＦ２０３に垂直に入射する。ＢＰＦ２０３は、当該平行光をそのまま透過して、集束性ロッドレンズ２０２に入射させる。
【０１９９】
当該平行光の集束性ロッドレンズ２０２での入射位置は、入力用光ファイバ１１ａからの波長λ２〜λ８の光が反射する位置と一致する。したがって、集束性ロッドレンズ２０２に入射した平行光は、集束性ロッドレンズ２０２によって、出力用光ファイバ１１ｂの入力端に集光し、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。これによって、波長λ１の光と波長λ２〜λ８の光とが、合波されることとなる。
【０２００】
以上のような動作環境において、半導体レーザが劣化することによって、発光素子１０１からの光出力が低下した場合、ユーザは、半導体レーザコリメータユニット１００を交換する必要がある。このとき、ユーザは、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを緩め、半導体レーザコリメータユニット１００を切り離す。
【０２０１】
半導体レーザコリメータユニット１００が切り離された状態であっても、光ファイバ反射結合ユニット２００は、有効に機能し、入力用光ファイバ１１ａからの光をＢＰＦ２０３で反射して、出力用光ファイバ１１ｂに結合する。したがって、波長λ２〜λ８の光の伝送は、遮断されることなく正常に行われることとなる。
【０２０２】
ユーザは、切り離された半導体レーザコリメータユニット１００を新しいものと交換することによって、波長λ１の光の伝送を再開することが可能となる。集束性ロッドレンズ１０３から出力される光は、集束性ロッドレンズ１０３および２０２の光軸に平行な平行光である。したがって、集束性ロッドレンズ１０３から出力される光を、容易に、集束性ロッドレンズ２０２に結合させることが可能となるので、部品交換の際、ユーザは、精度が要求される位置決め作業をする必要がなくなる。
【０２０３】
また、割スリーブ１０６が用いられているので、集束性ロッドレンズ２０２を容易に半導体レーザコリメータユニット１００に挿入することができ、ユーザは、簡単に部品交換することができる。
【０２０４】
このように、第８の実施形態によれば、半導体レーザの部品交換を簡単に行うことができる光複合モジュールが提供されることなる。
【０２０５】
なお、上記第８の実施形態によれば、波長λ２〜λ８の光を入力用光ファイバ１１ａから入射することとしたが、双方向伝送する場合、出力用光ファイバ１１ｂから光を入射させてもよい。
【０２０６】
なお、上記第８の実施形態によれば、半導体レーザコリメータユニット１００と光ファイバ反射結合ユニット２００とを結合するために、雄ねじ部材１０８と雌ねじ部材２０６とを用いることとしたが、別にこれに限られるものではなく、これら二つのユニットを着脱することができる機構のものであればよい。たとえば、これら二つのユニットをボルトとナットとで固定するような構造であってもよい。
【０２０７】
（製造方法について）
図１７は、第８の実施形態に係る半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法を示す図である。以下、図１７を参照しながら、半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法について説明する。
【０２０８】
半導体レーザユニット１００を製造するために、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を用いる。シングル光ファイバコリメータ３００は、光ファイバ３０１と、一芯ガラス管３０２と、集束性ロッドレンズ３０３と、保持部材３０４とを含む。集束性ロッドレンズ３０３と一芯ガラス管３０２とは、保持部材３０４によって固定されている。一芯ガラス管３０２には、集束性ロッドレンズ３０３の光軸を中心とする穴が穿孔されており、当該穴に光ファイバ３０１が挿入されている。一芯ガラス管３０２と集束性ロッドレンズ３０３との境界面は、反射戻り光防止のため傾斜している。なお、この傾斜はなくてもよい。
【０２０９】
集束性ロッドレンズ３０３は、一芯ガラス管側とは逆の端面から光軸に平行な平行光が入射した場合、当該平行光を光ファイバ３０１の一端に集光させるような屈折分布を有する。
【０２１０】
保持部材３０４の外径とレンズ保持部材１０４の外径とは、一致している。保持部材３０４とレンズ保持部材１０４とは、割スリーブ１０６内で、嵌合される。
【０２１１】
まず、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を割スリーブ１０６の一方から挿入し、他方から集束性ロッドレンズ１０３を固定したレンズ保持部材１０４を挿入し、集束性ロッドレンズ３０３の端面と集束性ロッドレンズ１０３の端面とを密着させる。
【０２１２】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５内に、レンズ保持部材１０４を挿入する。
【０２１３】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５を半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触させて、調整スリーブ１０５を光軸垂直方向に動かすと共に、調整スリーブ１０５内のレンズ保持部材１０４を光軸方向に動かすことによって、半導体レーザ用筐体１０２に実装されている発光素子１０１から出力される光が光ファイバ３０１に結合するように、集束性ロッドレンズ１０３の大まかな位置を調整する（図１７（ａ）参照）。なお、製造者は、光ファイバ３０１からの出力を検出すれば、光が最適な位置に結合しているか否かを判断することができる。
【０２１４】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５の端面が半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触した状態で、調整スリーブ１０５内のレンズ保持部材１０４を光軸方向に動かすことによって、光ファイバ３０１からの出力が最大となる位置を決定し、調整スリーブ１０５の側面からＹＡＧレーザを照射して、調整スリーブ１０５とレンズ保持部材１０４とを溶接し、光軸方向の位置を固定する（図１７（ｂ）参照）。
【０２１５】
次に、製造者は、調整スリーブ１０５の端面が半導体レーザ用筐体１０２の端面に接触した状態で、調整スリーブ１０５を光軸垂直方向に動かすことによって、光ファイバ３０１からの出力が最大となる位置を決定し、ＹＡＧレーザを照射することによって、調整スリーブ１０５と半導体レーザ用筐体１０２とを溶接し、集束性ロッドレンズ１０３と発光素子１０１との最終的な位置決めをする（図１７（ｃ）参照）。
【０２１６】
最後に、製造者は、シングル光ファイバコリメータ３００を割スリーブ１０６から抜き出し、固定部材１０７と雄ねじ部材１０８とを取り付ける。これで、半導体レーザコリメータユニット１００の製造が完了する（図１７（ｄ）参照）。
【０２１７】
このように、上記製造方法によれば、光ファイバ反射結合ユニット２００に使用する実際の二芯コリメータを利用することなく半導体レーザコリメータユニット１００を製造することができるので、簡単に光複合モジュールを製造することが可能となる。したがって、第８の実施形態に係る光複合モジュールは、量産性に優れていることとなる。
【０２１８】
なお、上記第８の実施形態に係る発光素子１０１を受光素子に置き換えれば、光複合モジュールは、光分波器となる。この場合、ＢＰＦ２０３は、分波したい波長の光のみを通過し、それ以外の波長の光を反射する特性を有しておればよい。この場合の製造方法も、基本的には、図１７に示した方法と同様である。異なるのは、光ファイバ３０１から光を入力して、受光素子の出力が最大となる位置で、調整スリーブ１０５およびレンズ保持部材１０４を固定する点だけである。
【０２１９】
（第９の実施形態）
図１８は、本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光学系のみの構成を示す図である。図１９は、第９の実施形態に係る光複合モジュールの光ファイバ側における光学系の反射光路および透過光路を示す拡大図である。
【０２２０】
第９の実施形態において、各光学系部材を保持するための部材の構成は、第８の実施形態の場合と同様であるので、図１４〜１６を援用することにし、光学系の構成についてのみ説明する。また、図１８および図１９において、同一の部分については、同一の参照符号を付す。また、第８の実施形態と同様の部分については、同一の参照符号を付す。
【０２２１】
図１８において、光複合モジュールは、発光素子１０１と、集束性ロッドレンズ１０３ａと、ＢＰＦ２０３ａと、集束性ロッドレンズ２０２ａとを含む。
【０２２２】
集束性ロッドレンズ２０２ａの光ファイバ側端面は、反射戻り光を防止するために傾斜している。なお、反射戻り光の影響が少ないのであれば、この傾斜は、設けなくてもよい。集束性ロッドレンズ２０２ａとＢＰＦ２０３ａとの境界面は、光軸に対して垂直である。
【０２２３】
ＢＰＦ２０３ａの逆側端面は、角度αで内側に傾斜している。この傾斜角αについては、後述する。ＢＰＦ２０３ａは、波長λ１の光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射する。
【０２２４】
入力用光ファイバ１２ａおよび出力用光ファイバ１２ｂは、集束性ロッドレンズ２０２ａの光軸に対して、線対称な位置に配置されている。
【０２２５】
入力用光ファイバ１２ａから入射した光は、集束性ロッドレンズ２０２ａで平行光に変換されて、ＢＰＦ２０３ａに入射する。ＢＰＦ２０３ａは、波長λ１の光のみを透過し、波長λ２〜λ８の光を反射する。
【０２２６】
ＢＰＦ２０３ａを反射した波長λ２〜λ８の光は、集束性ロッドレンズ２０２ａによって集光され、出力用光ファイバ１２ｂに結合する。
【０２２７】
一方、発光素子１０１より出射する波長λ１の光は、内蔵されている集光レンズの働きにより、集束性ロッドレンズ１０３ａの端面上の光軸中心に集光し、集束性ロッドレンズ１０３ａによって、光軸に平行な平行光に変換されて、出力される。集束性ロッドレンズ１０３ａから出力される平行光は、空気層を通って、ＢＰＦ２０３ａに入射する。ＢＰＦ２０３ａの端面は傾斜しているので、当該平行光は屈折して、集束性ロッドレンズ２０２ａの端面に、角度φで入射する。角度φについては後述する。
【０２２８】
次に、傾斜角αおよび角度φについて説明する。
集束性ロッドレンズ２０２ａの光軸中心から出力用光ファイバ１２ａの中心までの距離をｒ、集束性ロッドレンズ２０２ａの軸上屈折率をｎ、集束性ロッドレンズ２０２ａの屈折率分布定数をｇ、ＢＰＦ２０３ａを保持しておくためのガラスブロック（図示せず）の屈折率をｎ１とすると、集束性ロッドレンズ２０２ａのレンズ端面からの光の出射角φは、下記（１）式で表される。
φ＝ｎｇｒ／ｎ１（ラジアン） …（１）
【０２２９】
ここで、ｇ＝０．２９４，ｎ＝１．５９，ｒ＝０．０６２５（ｍｍ），ｎ１＝１．５とすると、φ＝１．１１度となる。すなわち、１．１１度の角度で、集束性ロッドレンズ２０２ａの端面にコリメート光を入射させると、当該コリメート光は、集束性ロッドレンズの他端面における光軸から６２．５μｍの位置に集光することとなる。
【０２３０】
ＢＰＦ２０３のガラスブロック端から光軸に平行に出射させるためには、ガラスブロックの端面角度αは、下記（２）式を満たす必要がある。
ｎ１・ｓｉｎ（α−φ）＝ｎ０・ｓｉｎα …（２）
ここで、ｎ０は、空気の屈折率１である。
【０２３１】
（１）式、（２）式を用いて、上記の場合におけるαを求めると、α＝約２．２２度となる。
【０２３２】
このように、第９の実施形態によれば、ＢＰＦ２０３ａと集束性ロッドレンズ２０２ａとの境界面が、光軸に対して垂直であるので、組立が容易になる。
【０２３３】
また、ＢＰＦ２０３ａからは、光軸に対して平行な平行光が出力されることとなるので、集束性ロッドレンズ１０３ａへの結合が容易となるので、ユーザは、発光素子１０１の取り替え時に、精度の高い位置決め作業を必要としないこととなる。
【０２３４】
なお、上記第８の実施形態に係る発光素子１０１を受光素子に置き換えれば、光複合モジュールは、光分波器となる。この場合、ＢＰＦ２０３ａは、分波したい波長の光のみを通過し、それ以外の波長の光を反射する特性を有しておればよい。
【０２３５】
なお、発光素子１０１から集束性ロッドレンズ１０３ａまでの光の流れは第８の実施形態の場合と同様であるので、第９の実施形態に係る光複合モジュールの製造方法は、光合波器または光分波器どちらの場合であっても、第８の実施形態の場合と同様である。具体的には、光分波器の場合、製造者は、シングル光ファイバコリメータを、割スリーブ１０６の片側から着脱可能に挿入し、割スリーブ１０６の反対側から、集束性ロッドレンズ１０３を保持したレンズ保持部材１０４を装着し、調整スリーブ１０５に、レンズ保持部材１０４を挿入する。その後、製造者は、光ファイバ３０１から光を出射させた状態で、受光素子からの出力が最大となるような、集束性ロッドレンズ１０３の位置を見つけ、調整スリーブ１０５とレンズ保持部材１０４とを固定し、かつ調整スリーブ１０５と受光素子を保持する部材とを固定する。最後に、製造者は、シングル光ファイバコリメータを抜き出すことによって、光分波器として機能する光複合モジュールを完成する。
【０２３６】
なお、図２０は、第９の実施形態に係る光複合モジュールの発光素子を受光素子に置き換えた場合の構成を示す図である。図２０に示す光複合モジュールの特徴は、集束性ロッドレンズ１０３ｂの出力端面が傾斜していることである。この傾斜により、集光された光が屈折され、斜めに出力されずに、光軸方向を中心に出力されることとなるので、結果、受光素子１０１ａへの光の結合が向上することとなる。
【０２３７】
ＢＰＦ２０３ａから出力される平行光が光軸からＳ（ｍｍ）ずれているとした場合における集束性ロッドレンズ１０３ｂの出力端面の傾斜角βは、下記（３）式によって求められる。
β≒ｎｇＳ …（３）
【０２３８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、発光素子あるいは受光素子を光合波／分波機能と一体化して光複合モジュールを構成しているため、小型化、挿入損失の低減化を図ることができる。また、２本の光ファイバ間の中心線と、集束性ロッドレンズの光軸とが一致するような位置決め部材を用いるので、入出力用光ファイバの位置調整が容易となる。さらに、片側より光ファイバが出るために実装性に優れているという効果を有する光複合モジュールを提供することができるものである。さらに、発光素子側または受光素子側を交換したとしても、他の波長の光の伝送を中断しない光複合モジュールを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図２】第１の筐体４に接着された二芯ガラス管３を輪切りにしたときの断面図である。
【図３】ＢＰＦ５の波長特性を示す図である。
【図４】第１の筐体４の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る光複合モジュールの断面図である。
【図１０】第６の実施形態に係る光複合モジュールの分解斜視図である。
【図１１】第２の筐体９６の一端面Ｂに、光ファイバ１ａ，１ｂ、集光位置２２ａ、および中心位置３６１ａを投影させた図である。
【図１２】第３の筐体３６の他の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係る光波長多重装置５０および光波長分離装置６０の構成、並びにこれらが適用されるシステムの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールを分解したときの構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第８の実施形態に係る光複合モジュールの割スリーブによる結合の関係を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の第８の実施形態に係る半導体レーザコリメータユニット１００の製造方法を示す図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光学系の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第９の実施形態に係る光複合モジュールの光ファイバ側における光学系の反射光路および透過光路を示す拡大図である。
【図２０】第９の実施形態に係る光複合モジュールの発光素子を受光素子に置き換えた場合の構成を示す図である。
【図２１】内部干渉膜形の従来の光合分波器の構成を示す図である。
【図２２】特開平１１−２４２１３０号公報に記載の光モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１１ａ，１２ａ，１４ｂ 入力用光ファイバ
１ｂ，１１ａ，１２ｂ，１４ａ 出力用光ファイバ
１ｈａ，１ｈｂ ガイド穴
２，２２，２３，２４、１０３，２０２，１０３ａ，２０２ａ，３０３ 集束性ロッドレンズ
３，２０１ 二芯ガラス管
４ 第１の筐体
５，２０３，２０３ａ ＢＰＦ
６，６２，６３，１０１ａ 受光素子
７ 受光チップ
８，８２，８４ 球レンズ
９，９２，９３，９４，９５，９６ 第２の筐体
１０ 屈折率整合層
２５ 光アイソレータ
２６ 先球集束性ロッドレンズ
２７，３６ 第３の筐体
６４，６５，１０１ 発光素子
７４ 発光チップ
３６１ 受光素子用円筒穴
４０，３０１ 光ファイバ
５０ 光波長多重装置
５８ 送信用光複合モジュール
５９ 光合波器
６０ 光波長分離装置
６８ 受信用光複合モジュール
６９ 光分波器
１００ 半導体レーザコリメータユニット
１０２ 半導体レーザ用筐体
１０４ レンズ保持部材
１０５ 調整スリーブ
１０６ 割スリーブ
１０７ 固定部材
１０８ 雄ねじ部材
２００ 光ファイバ反射結合ユニット
２０５ 光ファイバ用筐体
３００ シングル光ファイバコリメータ
３０２ 一芯ガラス管
３０４ 保持部材
Claims (36)
- 入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバと前記光フィルタとの間に配置されており、前記入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタが反射した平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
前記光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する集光手段と、
前記集光手段が集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
前記第１の集束性ロッドレンズの光軸と前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む、光複合モジュール。 - 前記位置決め部材は、
前記第１の集束性ロッドレンズを保持するための前記光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
前記レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ光ファイバ保持筐体とを有する、請求項１に記載の光複合モジュール。 - 前記位置決め部材は、前記第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、前記第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を持つ筐体であることを特徴とする、請求項１に記載の光複合モジュール。
- 前記集光手段は、前記光フィルタと前記受光素子との間に配置されており、前記光フィルタから出力される平行光を前記受光素子上に集光する球レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の光複合モジュール。
- 前記集光手段は、
前記光フィルタと前記受光素子との間に配置されており、前記光フィルタの透過光である平行光を集光する第２の集束性ロッドレンズと、
前記第２の集束性ロッドレンズと前記受光素子との間に配置されており、前記第２の集束性ロッドレンズによって集光された後発散する光を再び前記受光素子上に集光する球レンズとを有する、請求項１に記載の光複合モジュール。 - 前記集光手段は、前記光フィルタと前記受光素子との間に配置されており、前記光フィルタが透過した平行光を前記受光素子上に集光する第２の集束性ロッドレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の光複合モジュール。
- 所定の角度位置に調整されたときに前記集光手段による焦点位置に前記受光素子を配置する受光素子位置決め部材をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の光複合モジュール。
- 前記受光素子位置決め部材は、
前記第１の集束性ロッドレンズを保持するための前記光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
前記保持筐体と同一の外径であって、前記受光素子を固定するための受光素子保持筐体とを有し、
前記受光素子保持筐体は、回動されて前記保持筐体との相対的角度関係が前記所定の角度位置に調整されたときに前記受光素子が前記焦点位置に配置されるよう前記受光素子を固定することを特徴とする、請求項７に記載の光複合モジュール。 - 入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力する発光素子と、
前記発光素子が出力する光を平行光に変換する平行光変換手段と、
前記平行光変換手段と前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、前記平行光変換手段から入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記光フィルタと前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、前記入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタの反射光である平行光および前記光フィルタの透過光である平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
前記第１の集束性ロッドレンズの光軸と前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む、光複合モジュール。 - 前記平行光変換手段は、
前記発光素子から出力される発散光を一点に集光する集光レンズと、
前記光フィルタと前記集光レンズとの間に配置されており、前記集光レンズが集光した光を平行光に変換して前記光フィルタに入射する第２の集束性ロッドレンズとを有する、請求項９に記載の光複合モジュール。 - さらに、前記集光レンズと前記第２の集束性ロッドレンズとの間に配置されており、前記集光レンズからの光による前記第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面での反射光が前記発光素子に戻るのを防止する反射戻り光防止手段を含む、請求項１０に記載の光複合モジュール。
- 前記反射戻り光防止手段は、光アイソレータであることを特徴とする、請求項１１に記載の光複合モジュール。
- 前記反射戻り光防止手段は、前記第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた傾斜によって反射光の戻りを防止することを特徴とする、請求項１１に記載の光複合モジュール。
- 前記反射戻り光防止手段は、前記第２の集束性ロッドレンズのレンズ端面に設けられた反射防止コートであることを特徴とする、請求項１１に記載の光複合モジュール。
- 前記集光レンズは、球レンズであることを特徴とする、請求項１０に記載の光複合モジュール。
- 前記集光レンズは、前記発光素子側のレンズ端面が球面状となっている先球集束性ロッドレンズであることを特徴とする、請求項１０に記載の光複合モジュール。
- 前記位置決め部材は、
前記第１の集束性ロッドレンズを保持するための前記光軸を中心とする円筒状のレンズ保持筐体と、
前記レンズ保持筐体と同一の外径であって、中心から径方向等間隔の位置に前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する光ファイバ保持筐体とを有する、請求項９に記載の光複合モジュール。 - 前記位置決め部材は、前記第１の集束性ロッドレンズと同一の外径であって、前記第１の集束性ロッドレンズの光軸から径方向等間隔の位置に前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバを保持するための二つのガイド穴を有する筐体であることを特徴とする、請求項９に記載の光複合モジュール。
- 所定の角度位置に調整されたときに前記平行光変換手段から出力される平行光が、前記光フィルタおよび前記第１の集束性ロッドレンズを通った後、前記出力用光ファイバの一端に集光する位置に前記発光素子を配置する発光素子位置決め部材をさらに含む、請求項９〜１８のいずれかに記載の光複合モジュール。
- 前記発光素子位置決め部材は、
前記第１の集束性ロッドレンズを保持するための前記光軸を中心とする円筒状の保持筐体と、
前記保持筐体と同一の外径であって、前記発光素子を固定するための発光素子保持筐体とを有し、
前記発光素子保持筐体は、回動されて前記保持筐体との相対的角度関係が前記所定の角度位置に調整されたときに、前記平行光変換手段から出力される平行光が前記出力用光ファイバの一端に集光する位置に前記発光素子が配置されるよう前記発光素子を固定することを特徴とする、請求項１９に記載の光複合モジュール。 - 入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
前記発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
前記第１の集束性ロッドレンズと前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、前記第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記光フィルタと前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、前記入力用光ファイバから入力される光を、平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタの反射光である平行光および前記光フィルタの透過光である平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
前記第２の集束性ロッドレンズの光軸と前記出力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
前記光フィルタと前記第２の集束性ロッドレンズとの境界面は、前記光フィルタの反射光である平行光および前記光フィルタの透過光である平行光が前記出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする、光複合モジュール。 - さらに、前記発光素子と前記第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
前記光フィルタ、前記第２の集束性ロッドレンズ、および前記位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
前記第１のユニット部材と前記第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする、請求項２１に記載の光複合モジュール。 - 入力される電気信号で変調された光を出力し、当該光と入力用光ファイバから入力される複数の波長の光とを合波して、出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入力される電気信号で変調された光を出力し、一点に集光する発光素子と、
前記発光素子が集光する光を、光軸に平行な平行光に変換する第１の集束性ロッドレンズと、
前記第１の集束性ロッドレンズと前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、入射する光の内、前記第１の集束性ロッドレンズから入力される波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記光フィルタと前記入力用光ファイバおよび出力用光ファイバとの間に配置され、前記入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタの反射光である平行光および前記光フィルタの透過光である平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
前記第２の集束性ロッドレンズの光軸と前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含み、
前記光フィルタは、前記第１の集束性ロッドレンズからの平行光が屈折して、前記出力用光ファイバの一端に集光するように、前記第１の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする、光複合モジュール。 - さらに、前記発光素子と前記第１の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
前記光フィルタ、前記第２の集束性ロッドレンズ、および前記位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
前記第１のユニット部材と前記第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする、請求項２３に記載の光複合モジュール。 - 入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバと前記光フィルタとの間に配置されており、前記入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタが反射した平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
前記光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
前記第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
前記第１の集束性ロッドレンズの光軸と前記入力用光ファイバの中心とを一致させる位置決め部材とを含み、
前記光フィルタと前記第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、前記光フィルタの反射光である平行光が前記出力用光ファイバの一端に集光するように、互いに傾斜していることを特徴とする、光複合モジュール。 - さらに、前記光フィルタと前記第１の集束性ロッドレンズとの境界面は、前記光フィルタの透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、互いに傾斜していることを特徴とする、請求項２５に記載の光複合モジュール。
- 前記受光素子と前記第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
前記光フィルタ、前記第１の集束性ロッドレンズ、および前記位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
前記第１のユニット部材と前記第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする、請求項２６に記載の光複合モジュール。 - 入力用光ファイバから入力される複数の波長の光を分波し、一部を電気信号に変換し、一部を出力用光ファイバに出力する光複合モジュールであって、
入射する光の内、電気信号に変換したい波長帯の光を透過し、それ以外の波長帯の光を反射する光フィルタと、
前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバと前記光フィルタとの間に配置されており、前記入力用光ファイバから入力される光を平行光に変換して前記光フィルタに入射し、前記光フィルタが反射した平行光を前記出力用光ファイバの一端に集光する第１の集束性ロッドレンズと、
前記光フィルタの透過光である平行光を一点に集光する第２の集束性ロッドレンズと、
前記第２の集束性ロッドレンズが集光した光を受光して電気信号に変換する受光素子と、
前記第１の集束性ロッドレンズの光軸と前記入力用光ファイバおよび前記出力用光ファイバ間の中心線とを一致させる位置決め部材とを含む、光複合モジュール。 - 前記光フィルタは、前記透過光である平行光が光軸に対して平行となるように、前記第２の集束性ロッドレンズ側が傾斜していることを特徴とする、請求項２８に記載の光複合モジュール。
- 前記受光素子と前記第２の集束性ロッドレンズとを一体化する第１のユニット部材と、
前記光フィルタ、前記第１の集束性ロッドレンズ、および前記位置決め部材を一体化する第２のユニット部材とを含み、
前記第１のユニット部材と前記第２のユニット部材とは、着脱可能であることを特徴とする、請求項２９に記載の光複合モジュール。 - 波長多重されている複数の波長の光信号を受信して各波長毎の光信号に分離する光波長分離装置であって、
受信した波長多重されている光信号を少なくとも２以上の波長群の光信号に分波する波長分波手段と、
各前記波長群毎に設けられており、前記波長分波手段が分波した波長群の光信号を波長帯毎の光信号に分離する光信号分離部とを含み、
各前記光信号分離部は、入力される光信号の一部を分波して電気信号に変換し一部を出力する受光素子を内部に一体化した複数の光複合モジュールを有し、
前記複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする、光波長分離装置。 - 前記光複合モジュールは、請求項１〜８，２５〜３０のいずれかに記載の光複合モジュールであることを特徴とする、請求項３１に記載の光波長分離装置。
- 少なくとも２以上の波長群の光信号に分けられている複数の波長の光信号を波長多重して出力する光波長多重装置であって、
各前記波長群毎に設けられており、当該波長群に含まれる複数の波長の光信号を合波して波長群の光信号として出力する光信号合波部と、
各前記光信号合波部が出力する波長群の光信号を合波して出力する波長群光信号合波手段とを含み、
各前記光信号合波部は、入力される電気信号で変調された光信号を出力し当該光信号と入力される光信号とを合波して出力する発光素子を一体化した複数の光複合モジュールを有し、
前記複数の光複合モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする、光波長多重装置。 - 前記光複合モジュールは、請求項９〜２４のいずれかに記載の光複合モジュールであることを特徴とする、請求項３３に記載の光波長多重装置。
- 発光素子から出力される一点に集光する光を光軸方向に平行な平行光に変換して出力するための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
前記割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
前記レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、前記レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、前記レンズ保持部材を挿入する工程と、
前記発光素子を光らせた状態で、前記光ファイバからの出力が最大となるような、前記集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
前記集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、前記調整スリーブと前記レンズ保持部材とを固定し、かつ前記調整スリーブと前記発光素子を保持する部材とを固定する工程と、
前記固定する工程の後、前記割スリーブに挿入されている前記光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む、光複合モジュール製造方法。 - 入射する平行光を一点に集光して、受光素子に入射させるための光複合モジュールを製造するための方法であって、
光軸中心に配置されている光ファイバからの出射光を光軸中心に対して平行な平行光に変換する光ファイバコリメータを、割スリーブの片側から着脱可能に挿入する工程と、
前記割スリーブの反対側から、集束性ロッドレンズを保持したレンズ保持部材を装着する工程と、
前記レンズ保持部材の外周の一部を嵌合すると共に、前記レンズ保持部材が軸方向に移動可能な調整スリーブに、前記レンズ保持部材を挿入する工程と、
前記光ファイバから光を出射させた状態で、前記受光素子からの出力が最大となるような、前記集束性ロッドレンズの位置を見つける工程と、
前記集束性ロッドレンズの位置を見つける工程で見つかった位置で、前記調整スリーブと前記レンズ保持部材とを固定し、かつ前記調整スリーブと前記受光素子を保持する部材とを固定する工程と、
前記固定する工程の後、前記割スリーブに挿入されている前記光ファイバコリメータを抜き出す工程とを含む、光複合モジュール製造方法。
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- 2003-03-18 JP JP2003074378A patent/JP2004004625A/ja active Pending
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