JP2005062505A - Bidirectional optical module, device for performing bidirectional optical communication therewith, and bidirectional optical transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一芯の光ファイバにより双方向の光通信を具現化する一芯双方向光通信システムにおいて入力される電気信号を光信号に変換して光ファイバに出力するとともに、光ファイバから入力される光信号を電気信号に変換して出力する一芯双方向光モジュールに関する。 The present invention converts an electrical signal input to a single-fiber bidirectional optical communication system that realizes bidirectional optical communication with a single-fiber optical fiber, outputs the optical signal to the optical fiber, and inputs from the optical fiber. The present invention relates to a single-core bidirectional optical module that converts an optical signal to be converted into an electrical signal and outputs the electrical signal.
近年ブロードバンドネットワーク社会の到来により、通信の高速化・大容量化が求められている。こうした要求にこたえることのできるシステムの1つに光通信システムが挙げられるが、この光通信システムの構成要素の中でもキーデバイスとなるのは光モジュールであり、これまで様々なタイプのものが提案されてきた。
例えば、従来の一芯双方向光モジュール及びその動作を概念的に図16に示す(下記の特許文献1、特許文献2参照)。図16において、光ファイバを斜めに切断して得た第1の光ファイバ61+62(以降、コアxとクラッドyかならなる光ファイバを「光ファイバx+y」のように表す)と第2の光ファイバ63+64との間に、第1の光ファイバ61+62からの光信号を通過させるとともに、第2の光ファイバ63+64からの光信号を反射させる波長選択フィルタ5が配置されている。光モジュールは、さらに発光素子7、発光素子7が出力する光信号を集光するためのレンズ67、波長選択フィルタ5が反射した第2の光ファイバ63+64からの光信号を受信する受光素子6からなる。以上の要素は、互いに光学的に効率よく結合されるように位置決めした状態でフェルール、割りスリーブなど種々の指示部材及び接着剤によって固定される。
In recent years, with the arrival of a broadband network society, higher speed and higher capacity of communication are required. One of the systems that can meet these requirements is an optical communication system. Among the components of the optical communication system, the key device is an optical module, and various types have been proposed so far. I came.
For example, a conventional single-core bidirectional optical module and its operation are conceptually shown in FIG. 16 (see
入力される電気信号に応じて発光素子7は光信号を発する。この光信号は、レンズ67により集光されて第1の光ファイバ61+62のコア61に入力され、波長選択フィルタ5を通過し、第2の光ファイバ63+64に出力される。一方、第2の光ファイバ63+64のコア63から入力される光信号は、波長選択フィルタ5により反射され、受光素子6に入力され、電気信号に変換される。このように、上記従来の光モジュールでも、入力される光信号を電気信号に変換して出力するとともに、入力される電気信号を光信号に変換して出力することができ、一芯の伝送用光ファイバで送受信用の光信号をやり取りする一芯双方向の光通信を具現化することができる。
しかしながら、従来の光モジュールにおいては、発光素子7が出力した光信号がレンズ67により十分に集光されず、クラッド62にも入力されてしまい、クラッドモードとして伝播し、反射屈折により、迷光として受光素子6に入力され、受信光に対して妨害光となってしまうという問題があった。この点は、図17に示すように、レンズ67を用いることなく、発光素子7の出力光を直に光ファイバ61+62に結合させるタイプの光モジュールも同様である。
したがって、発光素子からの光信号の一部がクラッドモードとして伝播して自局の受光素子に入射するのを防ぐことができる光モジュールが望まれる。
また、発光素子からの光信号の一部がクラッドモードとして伝播して自局の受光素子に入射するのを防ぐことができる光モジュールを用いて、妨害光が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信が可能な装置が望まれる。
However, in the conventional optical module, the optical signal output from the
Therefore, an optical module that can prevent a part of the optical signal from the light emitting element from propagating as a cladding mode and entering the light receiving element of the local station is desired.
In addition, the optical module that can prevent a part of the optical signal from the light emitting element from propagating as a clad mode and entering the light receiving element of the local station is used. An apparatus capable of bidirectional optical communication is desired.
上記課題を解決するために請求項1に記載の双方向光モジュールは、入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光通信に用いるポートの役割を果たす第1のフォトニック結晶光ファイバと、前記発光素子からの前記送信光信号を透過させて前記第1のフォトニック結晶光ファイバに入射させ、前記第1のフォトニック結晶光ファイバから入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射させるように製造・配置された光合波分波手段と、前記光合波分波手段と前記発光素子との間に光路を与える第2のフォトニック結晶光ファイバと、前記第1のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第2のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ基板とを備える。この構成により、フォトニック結晶光ファイバのクラッドには伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。 In order to solve the above-described problem, a bidirectional optical module according to claim 1 is a light-emitting element that emits a transmission optical signal in response to an input electric signal, and a light-receiving element that converts the incident optical signal into an electric signal. , A first photonic crystal optical fiber serving as a port used in optical communication, and the transmission optical signal from the light emitting element is transmitted and incident on the first photonic crystal optical fiber, Optical multiplexing / demultiplexing means manufactured and arranged to reflect the received optical signal input from the photonic crystal optical fiber and enter the light receiving element, and between the optical multiplexing / demultiplexing means and the light emitting element A second photonic crystal optical fiber providing an optical path; and a substrate in which the first photonic crystal optical fiber, the optical multiplexing / demultiplexing means, and the second photonic crystal optical fiber are embedded. Obtain. With this configuration, since no propagation light can exist in the cladding of the photonic crystal optical fiber, the optical signal from the light emitting element does not propagate to the light receiving element of the local station, so that interference light is reduced and reception characteristics can be improved. .
請求項2に記載の双方向光モジュールは、入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光導波部分を除く部分はフォトニック結晶からなる基板に斜めの切り込みを前記光導波部分を含めて入れることにより第1の光導波部及び第2の光導波部を備えたフォトニック結晶光導波基板と、前記切り込みに挿入されて、前記発光素子からの送信光信号は透過して前記第1の光導波部に入射させ、前記第1の光導波部から入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射するように構成された光合波分波手段とを備える。この構成により、フォトニック結晶部分には送信光信号が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。
The bidirectional optical module according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の双方向光モジュールにおいて、前記第1のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第2のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバを埋め込み接着した基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングしたものである。これにより、請求項1と同様の効果が得られる。 According to a third aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to the first aspect, the first photonic crystal optical fiber, the optical multiplexing / demultiplexing means, and the second photonic crystal optical fiber are embedded. The substrate is inserted into the substrate with the photonic crystal optical fiber embedded and bonded at least until it reaches the core of the photonic crystal optical fiber, and plate-like optical multiplexing / demultiplexing means is inserted obliquely into the notch. The light receiving element is directly bonded to the vicinity of the optical multiplexing / demultiplexing means of the substrate. Thereby, the same effect as that of claim 1 can be obtained.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の双方向光モジュールにおいて、前記第1のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第2のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバが埋め込まれた基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記受光素子を前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に接着したものである。この構成により、受光素子の出力信号をモニタリングしながら受光素子の実装位置を決定するアクティブアラインメントが可能となり、妨害光が少なく、受信特性が優れ、小型化された低価格の一芯双方向光モジュールを実現することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to the first aspect, the first photonic crystal optical fiber, the optical multiplexing / demultiplexing means, and the second photonic crystal optical fiber are embedded. In the substrate, an oblique cut is made in the substrate embedded with the photonic crystal optical fiber until at least the core of the photonic crystal optical fiber is reached, and plate-like optical multiplexing / demultiplexing means is inserted obliquely into the cut. After the light receiving element is directly bonded to the electric circuit substrate, the light receiving element is bonded to the vicinity of the optical multiplexing / demultiplexing means of the substrate. This configuration enables active alignment that determines the mounting position of the light receiving element while monitoring the output signal of the light receiving element, reduces interference light, has excellent reception characteristics, and is a low-cost single-core bidirectional optical module. Can be realized.
請求項5に記載の発明は、請求項2に記載の双方向光モジュールにおいて、前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングしたものである。これにより、請求項2と同様の効果が得られる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to the second aspect, the light receiving element is directly bonded to the vicinity of the optical multiplexing / demultiplexing means of the photonic crystal optical waveguide substrate. Thereby, the same effect as that of
請求項6に記載の発明は、請求項2に記載の双方向光モジュールにおいて、前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を接着したものである。この構成により、受光素子の出力信号をモニタリングしながら受光素子の実装位置を決定するアクティブアラインメントが可能となり、妨害光が少なく、受信特性が優れ、小型化された低価格の一芯双方向光モジュールを実現することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to the second aspect, after the light receiving element is directly bonded to an electric circuit substrate, the optical multiplexing / demultiplexing unit of the photonic crystal optical waveguide substrate The light receiving element is bonded to the vicinity. This configuration enables active alignment that determines the mounting position of the light receiving element while monitoring the output signal of the light receiving element, reduces interference light, has excellent reception characteristics, and is a low-cost single-core bidirectional optical module. Can be realized.
請求項7に記載の発明は、請求項3、4又は6に記載の双方向光モジュールにおいて、前記接着に用いる接着剤の屈折率が、前記フォトニック結晶光ファイバ又は前記フォトニック結晶光導波基板の屈折率にほぼ等しいものである。この構成により、フォトニック結晶光ファイバと接着剤の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信システム用の光モジュールを得ることができる。
The invention according to
請求項8に記載の発明は、請求項2、5又は6に記載の双方向光モジュールにおいて、前記基板は、石英系のガラス、シリコン結晶及びポリマーのいずれか1つからなるものである。この構成により、石英系のガラス、シリコン結晶又はポリマーは光通信に使用している信号光の波長帯に対して透明であるため、フォトニック結晶光ファイバと基板の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信システム用の光モジュールを提供することができる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to the second, fifth, or sixth aspect, the substrate is made of any one of quartz-based glass, silicon crystal, and polymer. With this configuration, quartz-based glass, silicon crystal, or polymer is transparent to the wavelength band of signal light used for optical communications, so there is little refraction or irregular reflection between the photonic crystal optical fiber and the substrate. It is possible to provide an optical module for a single-core bidirectional optical communication system having excellent reception characteristics.
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合波分波手段として波長分割多重素子を用いるものである。この構成により、請求項1又は2と同様の効果を得ることができる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to any one of the first to eighth aspects, a wavelength division multiplexing element is used as the optical multiplexing / demultiplexing means. With this configuration, the same effect as in the first or second aspect can be obtained.
請求項10に記載の発明は、請求項1から8のいずれか1つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合波分波手段としてハーフミラーを用いるものである。この構成により、請求項1又は2と同様の効果を得ることができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the bidirectional optical module according to any one of the first to eighth aspects, a half mirror is used as the optical multiplexing / demultiplexing means. With this configuration, the same effect as in the first or second aspect can be obtained.
請求項11に記載の発明は、請求項1から10のいずれか1つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記フォトニック結晶の禁制帯が、送信光信号の送信波長と受信光信号の受信波長を実質的に含むものである。この構成により、フォトニック結晶部分には送信光信号が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。
The invention according to
請求項12に記載の装置は、請求項1から11のいずれか1つに記載の双方向光モジュールと、伝送すべき電気信号を前記双方向光モジュールに含まれる前記発光素子を駆動できる信号に変換する駆動回路と、前記双方向光モジュールに含まれる前記受光素子の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号からデータ信号とクロック信号を再生する電気回路を備えることにより、一芯双方向光通信が可能である。 An apparatus according to claim 12 is a bidirectional optical module according to any one of claims 1 to 11, and an electric signal to be transmitted is converted into a signal capable of driving the light emitting element included in the bidirectional optical module. A drive circuit for conversion; an amplifier circuit for amplifying an output signal of the light receiving element included in the bidirectional optical module; and an electric circuit for reproducing a data signal and a clock signal from the output signal of the amplifier circuit. Core bidirectional optical communication is possible.
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の双方向光通信を行う装置において、前記装置を光送受信装置としたものである。この構成により、一芯双方向光通信が可能な光送受信装置を得ることができる。 A thirteenth aspect of the present invention is the apparatus for performing bidirectional optical communication according to the twelfth aspect, wherein the apparatus is an optical transmission / reception apparatus. With this configuration, it is possible to obtain an optical transmission / reception device capable of single-core bidirectional optical communication.
請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の光送受信装置を2つ備え、前記2つの光送受信装置を伝送用光ファイバにより相互に接続し、前記光信号と前記第2の光信号に異なる波長を用いた一芯双方向光伝送システムである。この構成により、妨害光が少なく、受信特性が優れた波長分割多重方式の一芯双方向光伝送システムを得ることができる。 A fourteenth aspect of the invention includes the two optical transmission / reception apparatuses according to the thirteenth aspect, wherein the two optical transmission / reception apparatuses are connected to each other by a transmission optical fiber, and the optical signal and the second optical signal are connected. This is a single-core bidirectional optical transmission system using different wavelengths. With this configuration, it is possible to obtain a single-core bidirectional optical transmission system with a wavelength division multiplexing system that has less interference light and excellent reception characteristics.
本発明によれば、光導波路として、送受信に用いる周波数に対応する禁制帯を有するフォトニック結晶で囲んだ光導波路を用いることにより、フォトニック結晶部分にはその周波数の伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性が改善できる一芯双方向光モジュールを得ることができる。 According to the present invention, since an optical waveguide surrounded by a photonic crystal having a forbidden band corresponding to a frequency used for transmission and reception is used as the optical waveguide, the photonic crystal portion cannot have propagating light of that frequency. Since the optical signal from the light emitting element does not propagate to the light receiving element of the local station, it is possible to obtain a single-core bidirectional optical module that can reduce the interference light and improve the reception characteristics.
また、本発明の一実施の形態によれば、クロストークの影響を低減させた光モジュールを用いることにより、優れた受信特性で一芯双方向通信が可能な装置を得ることができる。これには、光送受信装置や光送受信モジュールも含まれる。 Further, according to an embodiment of the present invention, an apparatus capable of single-core bidirectional communication with excellent reception characteristics can be obtained by using an optical module in which the influence of crosstalk is reduced. This includes an optical transceiver and an optical transceiver module.
また、本発明の別の実施の形態によれば、送信側及び受信側の双方に本発明の光送受信装置を備え、光ファイバで接続することにより、優れた受信特性で一芯双方向通信が可能な光送受信システムを得ることができる。 In addition, according to another embodiment of the present invention, the optical transmission / reception apparatus of the present invention is provided on both the transmission side and the reception side, and by connecting with an optical fiber, single-core bidirectional communication can be performed with excellent reception characteristics. A possible optical transmission / reception system can be obtained.
以下、本発明の実施の形態と添付図面により本発明を詳細に説明する。
なお、複数の図面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
図1は、本発明の技術思想を説明するために本発明の光モジュールを概念的に表した図である。図1の本発明による光モジュールは、次の点を除いて図16の光モジュールと同じである。すなわち、図1の構成によれば、導波路1、3を導波路1、3と屈折率の異なる材質で囲む代わりに、導波路1、3をフォトニック結晶材料2、4でそれぞれ囲む又は被覆している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention and the accompanying drawings.
In addition, when showing the same element in several drawing, the same referential mark is attached | subjected.
FIG. 1 is a diagram conceptually showing an optical module of the present invention in order to explain the technical idea of the present invention. The optical module according to the present invention in FIG. 1 is the same as the optical module in FIG. 16 except for the following points. That is, according to the configuration of FIG. 1, instead of surrounding the
具体的には、フォトニック結晶材料(例えば、フォトニック結晶光ファイバのクラッド)2、4の部分に光波長サイズの屈折率の異なる物質を周期的に配列した周期構造を持たせることにより、フォトニック・バンド・ギャップ(PBG)を形成することができる。このPBGの大きさをEgで表すと、Eg=hc/λ(hはプランク定数、cは光速)で対応する波長λの光はフォトニック結晶中に進入できないので、フォトニック結晶は波長λに対しては光絶縁体となる。したがって、光信号として使用する波長に応じたPBGを持つような周期的構造をフォトニック結晶材料(又はクラッド)2の部分に形成すればよい。これにより、発光素子7からの光信号が導波路被覆部(すなわち、フォトニック結晶材料)2を通って受光素子6に入射するのを防ぐことができる。なお、フォトニック結晶光ファイバは、空孔(ホール)を周期的に配列した構造を持つので、マイクロ構造(Microstructured)光ファイバ又はホーリー(Holey)光ファイバとも称する。本発明の原理は、図17に示したタイプの光モジュールにも適用できる。
Specifically, the photonic crystal material (for example, the clad of the photonic crystal optical fiber) 2 and 4 is provided with a periodic structure in which substances having different refractive indexes of optical wavelength sizes are periodically arranged. A nick band gap (PBG) can be formed. When the size of this PBG is expressed by Eg, light of the corresponding wavelength λ cannot enter the photonic crystal at Eg = hc / λ (h is Planck's constant, c is the speed of light). On the other hand, it becomes a photo insulator. Therefore, a periodic structure having a PBG corresponding to a wavelength used as an optical signal may be formed in the photonic crystal material (or cladding) 2 portion. Thereby, it is possible to prevent the optical signal from the
<第1の実施の形態>
図2は、本発明の第1の実施の形態による光モジュールの斜視図である。図3、図4は、図2の光モジュールを平面Pa及びPbでそれぞれ切断したときの断面図である。図2〜図4において、本発明の第1の実施の形態の光モジュール30は、発光素子7がボンディングされたチップキャリア9と、フォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4と波長分割多重素子5が埋め込まれたガラス基板10と、ガラス基板10にフリップチップボンディングされた受光素子6で構成されている。ガラス基板10にはあらかじめフォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4を埋め込むための溝が切られており、その溝にフォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4を埋め込んで、接着剤11で固定されている。ここでガラス基板10に代えて光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板でもよい。光信号を多重化・分離する波長分割多重(WDM)素子5を挿入するための溝は、フォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4を接着した後に、ガラス基板10にフォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4ごとに作られ、波長分割多重素子5が挿入されて接着される。受光素子6には、ハンダバンプ8がつけられており、ハンダバンプ8を用いてガラス基板10にフルップチップボンディングされる。このときに、受光素子6の実装位置はマーカがつけられた位置に正確にボンディングされる。なお、接着剤11の屈折率は、フォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4のそれと等しいことが望ましい。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a perspective view of the optical module according to the first embodiment of the present invention. 3 and 4 are cross-sectional views when the optical module of FIG. 2 is cut along planes Pa and Pb, respectively. 2 to 4, in the
なお、フォトニック結晶光ファイバ1+2、3+4のクラッド2、4のPBGの大きさEgは、送信に使用する波長λ1と受信に使用する波長λ2の、例えば平均に応じて決定される。換言すれば、クラッド2、4のフォトニック結晶の禁制帯が送受信用の波長λ1、λ2を含むように設計する。
Note that the PBG size Eg of the
以上のように構成された光モジュール30の動作を説明する。まず、発光素子7に入力された電気信号は光信号に変換され、フォトニック結晶光ファイバ1+2のコア1とクラッド2に入射する。ここで、クラッド2に入射した光信号はフォトニック結晶光ファイバの禁制帯となるように設定されているため、クラッド2の周期構造により減衰され、フォトニック結晶光ファイバのコア1に入力された光信号のみが伝播される。コア1に入力され、伝播された光信号は、波長分割多重素子5を通過し出力される。一方、コア3から入力される光信号は、波長分割多重素子5により反射され、受光素子6に入射し、電気信号に変換され、出力される。
The operation of the
このように本発明の第1の実施の形態の光モジュール30によれば、フォトニック結晶光ファイバを備えることにより、光ファイバのクラッド中を伝播するクラッドモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。
As described above, according to the
<第2の実施の形態>
図5は、本発明の第2の実施の形態による光モジュールの斜視図である。図6、図7は、図5の光モジュールを平面Pa及びPbでそれぞれ切断したときの断面図である。図5〜図7において、本発明の第2の実施の形態の光モジュール30aは、第1の実施の形態と比べて、受光素子6aを電気回路用基板22にボンディングした後に、ガラス基板10に接着剤20により接着することが、第1の実施の形態と構成を異にしている。受光素子6aは、光信号が裏面から入力されるため、受光効率を高めるために裏面をエッチングにより一部削除したものであってもよい。また、ガラス基板10に換えて光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板でもよい。電気回路用基板22には、電気コネクタ24が、電気配線23により接続されている。電気配線23は、機械的自由度が高いフレキシブル基板などでもよい。受光素子6aは、ガラス基板10に接着する際に、フォトニック結晶光ファイバのコア3に光信号を入力しながら、電気コネクタ24を介して出力電気信号をモニタリングすることができるため、出力電気信号が適当な値になるように位置を決めることができる。なお、接着剤20の屈折率は、使用するフォトニック結晶光ファイバのクラッド2、4の屈折率と等しいことが望ましい。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a perspective view of an optical module according to the second embodiment of the present invention. 6 and 7 are cross-sectional views when the optical module of FIG. 5 is cut along planes Pa and Pb, respectively. 5 to 7, the
以上のように構成された光モジュール30aの動作を図7を用いて説明する。
まず、発光素子7に入力された電気信号は光信号に変換され、この光信号はフォトニック結晶光ファイバのコア1とクラッド2に入射する。ここで、クラッド2に入射した光信号はフォトニック結晶光ファイバ1+2の禁制帯となるように設定されているため、クラッド2の周期構造により減衰され、フォトニック結晶光ファイバのコア1に入射した光信号のみが伝播される。コア1に入射して伝播した光信号は、波長分割多重素子5を通過し出力される。一方、コア3から入力される光信号は、波長分割多重素子5により反射され、受光素子6aに入射し、電気信号に変換され、出力される。
The operation of the
First, an electrical signal input to the
このように本発明の第2の実施の形態の光モジュールによれば、フォトニック結晶光ファイバを備えることにより、光ファイバのクラッド中を伝播するクラッドモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。さらに、受光素子の位置決めが出力信号をモニタリングしながらできる(アクティブアラインメント)ため、簡単化することができ、低価格化することができる。 As described above, according to the optical module of the second embodiment of the present invention, by providing the photonic crystal optical fiber, it is possible to suppress the clad mode propagating in the clad of the optical fiber and Since the signal does not interfere with the received optical signal, good reception characteristics can be obtained. Furthermore, since the positioning of the light receiving element can be performed while monitoring the output signal (active alignment), it can be simplified and the cost can be reduced.
<第3の実施の形態>
図8は、本発明の第3の実施の形態による光モジュールを示す斜視図である。図9、図10は、図8の光モジュール30bを平面Pa及びPbでそれぞれ切断したときの断面図である。図8〜図10の光モジュール30bは、次の点を除けば、図2〜図4の光ファイバ30と同じである。すなわち、図8〜図10では、ガラス基板10をフォトニック結晶基板26で置き換え、接着剤11と光ファイバ1+2とを導波路27で置き換え、接着剤11と光ファイバ3+4とを導波路28で置き換えてある。導波路27、28を形成したフォトニック結晶基板26に波長分割多重素子5を挿入するための溝を作り、この溝に波長分割多重素子5を挿入接着することにより、導波路27、28とこれに挟まれた波長分割多重素子5からなる光学系が形成される。なお、接着に用いる接着剤の屈折率は、フォトニック結晶基板26の屈折率と等しいことが好ましい。なお、フォトニック結晶基板26のPBGの大きさEgは、送信に使用する波長λ1と受信に使用する波長λ2の、例えば平均に応じて決定する。換言すれば、フォトニック結晶基板26のフォトニック結晶の禁制帯が送受信用の波長λ1、λ2を含むように設計する。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a perspective view showing an optical module according to the third embodiment of the present invention. 9 and 10 are cross-sectional views when the
以上のように構成された光モジュール30bについて、図10を用いてその動作を説明する。まず、発光素子7に入力された電気信号は光信号に変換され、フォトニック結晶光導波路(フォトニック結晶材料で囲まれた(境界が定義された)導波路の意味である)27に入力される。ここで、フォトニック結晶導波路27に入力された光信号はフォトニック結晶基板26の禁制帯となるように設定されているため、フォトニック結晶基板26の周期構造により減衰され、フォトニック結晶導波路27に入力された光信号のみが伝播される。伝播された光信号は、波長分割多重素子5を通過し出力される。一方、フォトニック結晶導波路28から入力される光信号は、波長分割多重素子5により反射され、受光素子6に入射され、電気信号に変換され、出力される。
The operation of the
このように本発明の第3の実施の形態の光モジュールによれば、フォトニック結晶導波路を備えることにより、導波路以外を伝播するモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。 As described above, according to the optical module of the third embodiment of the present invention, by providing the photonic crystal waveguide, it is possible to suppress a mode propagating other than the waveguide and to receive the optical signal of the local station. Since the optical signal is not disturbed, good reception characteristics can be obtained.
<第4の実施の形態>
図11は、本発明の第4の実施の形態による光モジュールを示す斜視図である。図12、図13は、図11の光モジュール30cを平面Pa及びPbでそれぞれ切断したときの断面図である。図11〜図13の光モジュール30cは、図5〜図7の光モジュール30aの構成要素1〜5、10を図8〜10の構成要素26〜28、5で置き換えたものである。
<Fourth embodiment>
FIG. 11 is a perspective view showing an optical module according to the fourth embodiment of the present invention. 12 and 13 are cross-sectional views when the
したがって、本発明の第4の実施の形態の光モジュール30cによれば、フォトニック結晶導波路を備えることにより、導波路以外を伝播するモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。さらに、受光素子の位置決めが出力信号をモニタリングしながらできるため、簡単化することができ、低価格化することができる。
Therefore, according to the
<第5の実施の形態>
図14は、本発明の第1から第4の実施の形態による双方向光モジュール30、30a、30b又は30c(以下、一括して「光モジュール30」と記す)を用いて一芯双方向光通信を行う装置の光送受信回路又は光送受信モジュールを示す略ブロック図である。図14において、光送受信回路38は、上述の光モジュール30と、光モジュール30の受光素子6又は6aからの受信信号の増幅を行う増幅回路35と、受信信号からクロック成分を抽出するクロック再生回路36と、受信信号とクロック信号からデータ信号を再生するデータ再生回路37と、光モジュールに含まれる発光素子7を駆動するための駆動回路34を含む。また、光送受信回路38は、伝送用光ファイバ32と光学的に結合されている。
<Fifth embodiment>
FIG. 14 shows a single-core bidirectional light using bidirectional
以上のように構成された光送受信回路38の動作を説明する。
伝送用光ファイバ32により伝送されてきた光信号は、光送受信回路38の光モジュール30に入力される。光モジュール30に入力された光信号は、波長分割多重素子5で反射され、受光素子6又は6aに入射して電気信号に変換され、増幅回路35に出力される。増幅回路35により増幅された電気信号は二分岐され、一方はクロック再生回路36へ、他方はデータ再生回路37へ入力される。クロック再生回路36は、入力された電気信号からクロック信号を生成して、データ再生回路37及びその他の回路部分に供給する。また、データ再生回路37は、入力される電気信号をクロック再生回路36から入力されるクロック信号を用いて波形整形を行うことによりデータ信号を再生する。また、光送受信回路38において送信すべき信号(データ)は、駆動回路34を通して光モジュール30の発光素子7に入力されて光信号に変換され、波長分割多重素子5を透過して伝送用光ファイバ32に結合される。
The operation of the optical transmission /
The optical signal transmitted through the transmission
このように本発明の第5の実施の形態の装置によれば、自局の光信号が受信光信号を妨害することなく、良好なデータ信号とクロック信号を得ることができる。本発明の第5の実施の形態は、一芯双方向光通信を行うものであれば、独立した装置に対しても、システムの一部を構成する光送受信モジュールに対しても応用することができる。 Thus, according to the apparatus of the fifth embodiment of the present invention, a good data signal and clock signal can be obtained without the optical signal of the local station interfering with the received optical signal. The fifth embodiment of the present invention can be applied to an independent apparatus or an optical transmission / reception module constituting a part of the system as long as it performs single-core bidirectional optical communication. it can.
<第6の実施の形態>
図15は、本発明の第6の実施の形態による光伝送システムの略ブロック図を示す。図15の光伝送システムは、光送受信を行う2つの装置39、40を伝送用光ファイバ32で接続したものである。2つの装置39、40は、それぞれ一芯双方向光通信を行うために図14の光送受信回路(又は光モジュール30)38を備えている。2つの装置39、40の各光送受信回路38は、互いに通信が成立するように、一方が出力する光信号の波長を他方が受信できるように、受光素子及び波長分割多重素子が選定されている。また、各光送受信回路38は、送受信に異なる周波数を用いることが好ましい。
<Sixth Embodiment>
FIG. 15 is a schematic block diagram of an optical transmission system according to the sixth embodiment of the present invention. The optical transmission system of FIG. 15 is configured by connecting two
例えば、装置39の光送受信回路38が、1.3μm帯の光を送信し、1.5μm帯の光を受信するなら、装置40の光送受信回路38は、1.5μm帯の光を送信し、1.3μm帯の光を受信するという具合に、送受信に逆の周波数帯を用いる。このように、送信する光信号と受信する光信号の波長が異なる2つの光送受信装置38を伝送用光ファイバ32で接続して対向させることにより、自局の光信号が受信信号を妨害することなく、良好な一芯双方向の光通信を行うことが可能となる。
以上述べた実施の形態では、波長分割多重素子を用いたが、これに代えて、ハーフミラーを用いてもよい。
For example, if the optical transmission /
In the embodiment described above, the wavelength division multiplexing element is used, but a half mirror may be used instead.
本発明によれば、光導波路として、送受信に用いる周波数に対応する禁制帯を有するフォトニック結晶で囲んだ光導波路を用いることにより、フォトニック結晶部分にはその周波数の伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性が改善できる一芯双方向光モジュールを得ることができるので、本発明は一芯の光ファイバを用いた双方向通信システムなどに利用可能である。 According to the present invention, since an optical waveguide surrounded by a photonic crystal having a forbidden band corresponding to a frequency used for transmission and reception is used as the optical waveguide, the photonic crystal portion cannot have propagating light of that frequency. Since the optical signal from the light emitting element does not propagate to the light receiving element of the local station, it is possible to obtain a single-core bidirectional optical module with less interference light and improved reception characteristics. Therefore, the present invention uses a single-core optical fiber. It can be used for a bidirectional communication system.
1、3 フォトニック結晶光ファイバのコア(導波路)
2、4 フォトニック結晶光ファイバのクラッド(フォトニック結晶材料)
5 波長分割多重素子(波長選択フィルタ、WDM素子)
6、6a 受光素子
7 発光素子
8 ハンダバンプ
9 チップキャリア
10 ガラス基板
11、20 接着剤
22 電気回路用基板
23 電気配線
24 電気コネクタ
26 フォトニック結晶基板
27、28 フォトニック結晶導波路(導波路)
30、30a〜30c 光モジュール
32 伝送用光ファイバ
34 駆動回路
35 増幅回路
36 クロック再生回路
37 データ再生回路
38 光送受信回路
39、40 光送受信を行う装置(装置)
61 第1の光ファイバのコア
62 第1の光ファイバのクラッド
63 第2の光ファイバのコア
64 第2の光ファイバのクラッド
1, 3 Photonic crystal optical fiber core (waveguide)
2, 4 Clad of photonic crystal optical fiber (photonic crystal material)
5 Wavelength division multiplexing elements (wavelength selection filters, WDM elements)
6, 6a Light-receiving
30, 30a to
61 Core of the first
Claims (14)
14. Two optical transmission / reception devices according to claim 13, wherein the two optical transmission / reception devices are connected to each other by a transmission optical fiber, and both optical fibers and the second optical signal use different wavelengths. Muco-optical transmission system.
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JP2008003116A (en) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Fujifilm Corp | Optical branch element, laser module and light source with stabilized laser light output |
CN108317971A (en) * | 2018-01-30 | 2018-07-24 | 河南理工大学 | A kind of angle detection device |
WO2022246917A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | 武汉华工正源光子技术有限公司 | Cob process-based planar multi-channel single-fiber bidirectional device |
-
2003
- 2003-08-13 JP JP2003292964A patent/JP2005062505A/en not_active Withdrawn
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