JP2005156643A - Optical fiber, optical waveguide, optical apparatus, optical receiver module, optical transmitter and receiver module - Google Patents

Optical fiber, optical waveguide, optical apparatus, optical receiver module, optical transmitter and receiver module Download PDF

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JP2005156643A JP2003391438A JP2003391438A JP2005156643A JP 2005156643 A JP2005156643 A JP 2005156643A JP 2003391438 A JP2003391438 A JP 2003391438A JP 2003391438 A JP2003391438 A JP 2003391438A JP 2005156643 A JP2005156643 A JP 2005156643A
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優子 竹居
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber, an optical waveguide, an optical apparatus, or the like wherein the variance of transmitted light intensity caused by interference between higher modes and the fundamental mode is small. <P>SOLUTION: With respect to optical fibers 26, 27, and 28 which are short in the direction of an optical axis, both end faces are inclined to a surface orthogonal to the optical axis, and one and the other of both end faces are arranged forming about 90° angle. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光通信やセンシングを行う際に使用される光ファイバ、光導波路、並びにこれらを使用した光学装置、光受信モジュール、光送受信モジュールに関する。   The present invention relates to an optical fiber and an optical waveguide used when performing optical communication and sensing, and an optical device, an optical receiving module, and an optical transmitting / receiving module using these.

光通信に用いる光送受信モジュールには、光軸方向の長さが数ミリメートルから数センチメートルの短い光ファイバや、導波路がしばしば使用される。このような例として、下記の特許文献1に記載されている光送受信モジュールなどが知られている。   In an optical transceiver module used for optical communication, a short optical fiber having a length in the optical axis direction of several millimeters to several centimeters or a waveguide is often used. As such an example, an optical transmission / reception module described in Patent Document 1 below is known.

図7に下記の特許文献1に開示されている光送受信モジュールの構成を示す。この光送受信モジュールでは、光導波路6中に光フィルタ7及びハーフミラー9を介して光ファイバと受光素子や発光素子としてのレーザダイオード11が接続されている。すなわち、図7において、基板は1で、接続部は2で示されている。しかし、このように短い光導波路や光ファイバは、接合部にロスがあると、入力端において発生した高次モードが減衰しないうちに出力端に達し、ここで一部が基本モードに変換されて基本モードと干渉することが、下記の非特許文献1に記されている。溝や、フィルタなどを介した接合では、ロスを0(ゼロ)とすることは不可能であるため、このようなモード間干渉は必ず発生する。このため、通過する光の波長が変化したり、温度変化などによって導波路や光ファイバの長さ、導波路径、屈折率などに微小な変化があると、モード間の位相差が変化し、透過光強度が大きく変動する可能性がある。   FIG. 7 shows a configuration of an optical transceiver module disclosed in Patent Document 1 below. In this optical transceiver module, an optical fiber and a laser diode 11 as a light receiving element or a light emitting element are connected to an optical waveguide 6 via an optical filter 7 and a half mirror 9. That is, in FIG. 7, the substrate is denoted by 1 and the connecting portion is denoted by 2. However, in such a short optical waveguide or optical fiber, if there is a loss in the joint, the higher order mode generated at the input end reaches the output end before being attenuated, and part of it is converted to the fundamental mode here. The interference with the fundamental mode is described in Non-Patent Document 1 below. In joining through a groove or a filter, it is impossible to set the loss to 0 (zero). Therefore, such inter-mode interference always occurs. For this reason, if there is a minute change in the length of the waveguide or optical fiber, the diameter of the waveguide, the refractive index, etc. due to changes in the wavelength of light passing through, temperature changes, etc., the phase difference between the modes changes, The transmitted light intensity may fluctuate greatly.

例えば、長さ1.5cmの短尺光ファイバのカットオフ波長は1360nm程度であり、この光ファイバが光ファイバ光学系に挿入されている場合、この光学系の、光通信の短波長帯(1260〜1360nm)における透過ロスは、波長によって−0.5〜+0.3dB程度変動する。この変動を抑えるための従来の方法として、下記の非特許文献2に記載の光ファイバ構造が知られている。
特開2000−347050号公報 Abe, K.; Lacroix, Y.; Bonnell, L.; Jakubczyk, Z.; "Modal interference in a short fiber section: Fiber length, splice loss, cutoff, and wavelength dependences", IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol.10, Issue 4, April, 1992 Renner, H.; "Leaky-Mode Loss in Coated Depressed-Cladding Fibers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.3, Issue 1, January 1991
For example, a cut-off wavelength of a short optical fiber having a length of 1.5 cm is about 1360 nm, and when this optical fiber is inserted into an optical fiber optical system, a short wavelength band (1260 to 1260) of this optical system. The transmission loss at 1360 nm varies by about −0.5 to +0.3 dB depending on the wavelength. As a conventional method for suppressing this fluctuation, an optical fiber structure described in Non-Patent Document 2 below is known.
JP 2000-347050 A Abe, K .; Lacroix, Y .; Bonnell, L .; Jakubczyk, Z .; "Modal interference in a short fiber section: Fiber length, splice loss, cutoff, and wavelength dependences", IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, Issue 4, April, 1992 Renner, H .; "Leaky-Mode Loss in Coated Depressed-Cladding Fibers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 3, Issue 1, January 1991

従来例における光ファイバの特性を横軸に半径、縦軸に屈折率とした図8に示す。この光ファイバのコアは、周縁部から中央部に向かって屈折率が低くなっており、クラッドは、屈折率がコアより低い内層と屈折率が内層より高い外層の2層からなっている。さらに、クラッド外側面は誘電体でコーティングされている。コアをこのような構造とすることで、高次モードLP11がクラッドに漏れやすくなり、さらにクラッドを二重構造とし、また、空気との界面を無反射コーティングすることにより、LP11モードがクラッド内に閉じこめられ、ここで減衰する。 The characteristics of the optical fiber in the conventional example are shown in FIG. 8 with the abscissa indicating the radius and the ordinate indicating the refractive index. The core of this optical fiber has a refractive index that decreases from the peripheral edge toward the center, and the cladding is composed of two layers, an inner layer having a lower refractive index than the core and an outer layer having a higher refractive index than the inner layer. Furthermore, the outer surface of the cladding is coated with a dielectric. By making the core like this, the higher-order mode LP 11 tends to leak into the clad, and the clad has a double structure, and the interface with the air is anti-reflective coated, so that the LP 11 mode is clad. It is confined inside and attenuates here.

従来法は、コアの屈折率に傾斜をつけ、クラッドを二重構造とし、さらにクラッドの外側をコーティングするという特殊な構造の光ファイバを必要とするものである。
本発明は、従来のような特殊な構造の光ファイバを使用せずに、高次モードと、基本モードとの干渉による光学系の透過光強度変動を抑制することを目的とする。
The conventional method requires an optical fiber having a special structure in which the refractive index of the core is inclined, the clad has a double structure, and the outside of the clad is coated.
An object of the present invention is to suppress fluctuation of transmitted light intensity of an optical system due to interference between a higher-order mode and a fundamental mode without using an optical fiber having a special structure as in the prior art.

本発明の光ファイバは、光軸方向の長さが短い光ファイバにおいて、双方の端面が前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記双方の端面の一方の面が前記直交面に対して傾斜する方向と前記双方の端面の他方の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれ角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、前記光ファイバの両端面に光ファイバを接続したとき、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項1)。
In the optical fiber of the present invention, in an optical fiber having a short length in the optical axis direction, both end faces are inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one of the two end faces is orthogonal. A deviation angle between a direction inclined with respect to the surface and a direction in which the other surface of the both end surfaces is inclined with respect to the orthogonal surface is approximately 90 degrees.
With this configuration, when an optical fiber is connected to both end faces of the optical fiber, the transmitted light intensity fluctuation of the optical system due to inter-mode interference is suppressed (claim 1).

また、本発明の光導波路は、光軸方向の長さが短い光導波路において、双方の端面が前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記双方の端面の一方の面が前記直交面に対して傾斜する方向と前記双方の端面の他方の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれ角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、前記光導波路の両端面に光導波路又は光ファイバを接続したとき、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項2)。
The optical waveguide of the present invention is an optical waveguide having a short length in the optical axis direction. Both end faces are inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one of the two end faces is A deviation angle between a direction inclined with respect to the orthogonal plane and a direction in which the other of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees.
With this configuration, when an optical waveguide or an optical fiber is connected to both end faces of the optical waveguide, fluctuations in transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference are suppressed (claim 2).

また、本発明の光ファイバは、光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光ファイバにおいて、前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、2つの溝を通過する光の、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項3)。
In the optical fiber of the present invention, the length in the optical axis direction is short, and a plurality of grooves are provided between both ends. Each of the surfaces including the plurality of grooves is orthogonal to the optical axis. Deviation between a direction inclined with respect to the orthogonal plane, and a direction in which a plane including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal plane, and a direction in which a plane of a groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal plane The angle is approximately 90 degrees.
With this configuration, fluctuations in transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference of light passing through the two grooves are suppressed (claim 3).

また、本発明の光導波路は、光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光導波路において、前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、2つの溝を通過する光の、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項4)。
Further, the optical waveguide of the present invention is short in the optical axis direction and includes a plurality of grooves in a portion between both ends, and each of the surfaces including the plurality of grooves is orthogonal to the optical axis. Deviation between a direction inclined with respect to the orthogonal plane, and a direction in which a plane including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal plane, and a direction in which a plane of a groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal plane The angle is approximately 90 degrees.
With this configuration, the transmitted light intensity fluctuation of the optical system due to the inter-mode interference of the light passing through the two grooves is suppressed.

また、本発明の光ファイバは、光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光ファイバにおいて、双方の端面が前記光軸に直交する面に対して傾斜していて、かつ前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であり、かつ前記複数の溝のうち、前記双方の端面のそれぞれと隣り合う溝を含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う端面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、前記光導波路の片端又は両端面に光ファイバを接続したとき、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項5)。
Further, the optical fiber of the present invention has a short length in the optical axis direction, and in an optical fiber having a plurality of grooves in a portion between both ends, both end faces are inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis. And each of the surfaces including the plurality of grooves is inclined with respect to an orthogonal surface orthogonal to the optical axis, and the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface; A surface including a groove adjacent to each of both of the end faces of the plurality of grooves, the angle of deviation in a direction in which the surface of the groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal surface is approximately 90 degrees. Is characterized in that the angle of deviation between the direction inclined with respect to the orthogonal plane and the direction in which the end face adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees.
With this configuration, when an optical fiber is connected to one or both end faces of the optical waveguide, fluctuations in transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference are suppressed (Claim 5).

また、本発明の光導波路は、光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光導波路において、双方の端面が前記光軸に直交する面に対して傾斜していて、かつ前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であり、かつ前記複数の溝のうち、前記双方の端面のそれぞれと隣り合う溝を含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う端面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする。
この構成により、前記光導波路の片端又は両端面に光導波路又は光ファイバを接続したとき、モード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項6)。
Also, the optical waveguide of the present invention is short in the optical axis direction, and in the optical waveguide having a plurality of grooves in the portion between both ends, both end faces are inclined with respect to the plane perpendicular to the optical axis. And each of the surfaces including the plurality of grooves is inclined with respect to an orthogonal surface orthogonal to the optical axis, and the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface; A surface including a groove adjacent to each of the two end faces among the plurality of grooves, the angle of deviation in a direction in which the surface of the groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal surface is approximately 90 degrees. Is characterized in that the angle of deviation between the direction inclined with respect to the orthogonal plane and the direction in which the end face adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees.
With this configuration, when an optical waveguide or an optical fiber is connected to one or both end faces of the optical waveguide, fluctuations in transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference are suppressed (Claim 6).

また、本発明の光学装置は、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと他の光ファイバとの接続のために、前記光ファイバの先端又は全体を挿入するための、前記光ファイバの直径とほぼ一致するか又は若干大きい内径を持つ保持部を有している。
この構成により、光ファイバ先端の軸ずれの方向が、モード間干渉を抑圧するために望ましい方向に生じやすくなり、溝を含む各端面を通過する光のモード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項7)。
An optical device of the present invention is provided for inserting the tip or the whole of the optical fiber for connecting the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 to another optical fiber. And a holding portion having an inner diameter substantially equal to or slightly larger than the diameter of the optical fiber.
With this configuration, the direction of axial misalignment at the tip of the optical fiber is likely to occur in a desired direction to suppress inter-mode interference, and the transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference of light passing through each end face including the groove The fluctuation is suppressed (claim 7).

また、本発明の光学装置は、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと他の光ファイバとの接続が、前記光ファイバの一方又は両方に対し、接続点で光軸に平行でかつ相互に向き合う方向に圧力をかける工程を経てなされている。
この構成により、光ファイバ先端の軸ずれの方向が、モード間干渉を抑圧するために望ましい方向に生じやすくなり、溝を含む各端面を通過する光のモード間干渉による前記光学系の透過光強度変動が抑制される(請求項8)。
An optical device according to the present invention is such that the connection between the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 and another optical fiber is light at one or both of the optical fibers at a connection point. This is done through a process of applying pressure in a direction parallel to the axis and facing each other.
With this configuration, the direction of axial misalignment at the tip of the optical fiber is likely to occur in a desired direction to suppress inter-mode interference, and the transmitted light intensity of the optical system due to inter-mode interference of light passing through each end face including the groove Variation is suppressed (claim 8).

また、本発明の光受信機は、複数の受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタとを備える。
この構成により、フィルタ間の距離を短くしても、透過光及びフィルタによって反射された光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で出力の安定した受信機が実現される(請求項9)。
Moreover, the optical receiver of the present invention is placed at different locations in the plurality of light receiving elements, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 and the groove of the optical fiber, Each of the plurality of light receiving elements includes two or more wavelength selection filters that reflect light in a specific wavelength range out of the optical fiber transmission light.
With this configuration, even if the distance between the filters is shortened, intensity variation due to inter-mode interference between transmitted light and light reflected by the filter is suppressed, so a small and stable output receiver is realized ( Claim 9).

また、本発明の光受信機は、複数の受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタとを備える。
この構成により、フィルタ間の距離を短くしても、透過光及びフィルタによって反射された光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で出力の安定した受信機が実現される(請求項10)。
Moreover, the optical receiver of the present invention is placed in different locations in the plurality of light receiving elements, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and the groove of the optical waveguide, Each of the plurality of light receiving elements includes two or more wavelength selection filters that reflect light in a specific wavelength range out of the optical waveguide transmission light.
With this configuration, even if the distance between the filters is shortened, intensity variation due to inter-mode interference between transmitted light and light reflected by the filter is suppressed, so a small and stable output receiver is realized ( Claim 10).

また、本発明の光送受信モジュールは、複数の受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタ、又は1つ以上の波長選択フィルタとハーフミラーと、前記光ファイバの片端に光を送出する発光素子を備える。
この構成により、フィルタ間の距離を短くしても、受信光及び前記モジュールの出力光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で送受信信号レベルの安定した光送受信機が実現される(請求項11)。
Moreover, the optical transceiver module of the present invention is placed at different locations in the plurality of light receiving elements, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 and the groove of the optical fiber, For each of the plurality of light receiving elements, two or more wavelength selection filters that transmit light in a specific wavelength range of the optical fiber transmission light by reflection, or one or more wavelength selection filters and half mirrors, and the light A light emitting element for sending light to one end of the fiber is provided.
With this configuration, even if the distance between the filters is shortened, fluctuations in the intensity of the received light and the output light of the module due to inter-mode interference are suppressed, so a compact and stable optical transceiver with a stable transmission / reception signal level is realized. (Claim 11).

また、本発明の光送受信モジュールは、複数の受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタ、又は1つ以上の波長選択フィルタとハーフミラーと、前記光導波路の片端に光を送出する発光素子を備える。
この構成により、フィルタ間の距離を短くしても、受信光及び前記モジュールの出力光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で送受信信号レベルの安定した光送受信機が実現される(請求項12)。
Moreover, the optical transceiver module of the present invention is placed at different locations in the plurality of light receiving elements, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and the groove of the optical waveguide, For each of the plurality of light receiving elements, two or more wavelength selective filters that transmit light in a specific wavelength range out of the optical waveguide transmission light by reflection, or one or more wavelength selective filters and a half mirror, and the light A light emitting element for transmitting light is provided at one end of the waveguide.
With this configuration, even if the distance between the filters is shortened, fluctuations in the intensity of the received light and the output light of the module due to inter-mode interference are suppressed, so a compact and stable optical transceiver with a stable transmission / reception signal level is realized. (Claim 12).

また、本発明の光送受信モジュールは、受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記受光素子に対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する波長選択フィルタと、前記光ファイバの片端に光を送出する発光素子を備える。
この構成により、光出力端と波長選択フィルタ間の距離を短くしても、受信光及び前記モジュールの出力光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で送受信信号レベルの安定した光送受信機が実現される(請求項13)。
An optical transceiver module according to the present invention is placed in a light receiving element, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5, and a groove of the optical fiber, and the light receiving module. A device includes a wavelength selection filter that transmits light in a specific wavelength range by reflection in the optical fiber transmission light, and a light emitting device that transmits light to one end of the optical fiber.
With this configuration, even if the distance between the optical output end and the wavelength selection filter is shortened, intensity variation due to inter-mode interference between the received light and the output light of the module is suppressed, so the transmission / reception signal level is small and stable. An optical transceiver is realized (claim 13).

また、本発明の光送受信モジュールは、受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する波長選択フィルタと、前記光導波路の片端に光を送出する発光素子を備える。
この構成により、光出力端と波長選択フィルタ間の距離を短くしても、受信光及び前記モジュールの出力光の、モード間干渉による強度変動が抑制されるため、小型で送受信信号レベルの安定した光送受信機が実現される(請求項14)。
An optical transceiver module according to the present invention is placed at different locations in a light receiving element, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and a groove of the optical waveguide. Each of the light receiving elements includes a wavelength selection filter that sends out light in a specific wavelength range of the optical waveguide transmission light by reflection, and a light emitting element that sends light to one end of the optical waveguide.
With this configuration, even if the distance between the optical output end and the wavelength selection filter is shortened, intensity variation due to inter-mode interference between the received light and the output light of the module is suppressed, so the transmission / reception signal level is small and stable. An optical transceiver is realized (claim 14).

本発明の光ファイバは上記目的を達成するために、双方の端面が光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、双方の端面の一方と他方の端面が略90度の角度関係で配されているので、従来例のような特殊な構造の光ファイバを使用せずに、高次モードと基本モードとの干渉による光学系の透過光強度変動を抑制することができるものである。   In order to achieve the above object, in the optical fiber of the present invention, both end faces are inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one end face and the other end face of both end faces are in an angular relationship of approximately 90 degrees. Therefore, it is possible to suppress the transmitted light intensity fluctuation of the optical system due to the interference between the higher-order mode and the fundamental mode without using an optical fiber having a special structure as in the conventional example.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図1Aは、本発明の第1の実施の形態に係る光送受信モジュールの基本構成を示す模式図である。また、基本構成に保持部材を設けた例の模式図を図1Bに示す。図1Aに示す基本構成の光送受信モジュールは、それぞれが光軸方向の長さが短い3つの光ファイバ、すなわち第1から第3の光ファイバ26、27、28を有している。これらの第1から第3の光ファイバ26、27、28は同一光軸に沿って、一直線になるよう直列接続されている。第1から第3の光ファイバ26、27、28のそれぞれは、双方の端面が光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、双方の端面の一方と他方の面が略90度の角度関係で配されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical transceiver module according to the first embodiment of the present invention. Moreover, the schematic diagram of the example which provided the holding member in the basic composition is shown to FIG. 1B. The optical transceiver module having the basic configuration shown in FIG. 1A has three optical fibers each having a short length in the optical axis direction, that is, first to third optical fibers 26, 27, and 28. These first to third optical fibers 26, 27, and 28 are connected in series so as to be in a straight line along the same optical axis. Each of the first to third optical fibers 26, 27, and 28 has both end faces inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one end and the other end of both end faces are approximately 90 degrees. They are arranged in an angular relationship.

具体的には、第1の光ファイバ26は、一方の端面が光軸に直交する面に対して8度、他方の端面が同じく光軸に直交する面に対して30度傾斜している。第2の光ファイバ27は、第1の光ファイバ26と接続される一方の端面が光軸に直交する面に対して30度、第3の光ファイバ28と接続される他方の端面が同じく光軸に直交する面に対して30度傾斜している。第3の光ファイバ28は、第2の光ファイバ27と接続される一方の端面が光軸に直交する面に対して30度、他方の端面が同じく光軸に直交する面に対して8度傾斜している。   Specifically, in the first optical fiber 26, one end face is inclined by 8 degrees with respect to a plane orthogonal to the optical axis, and the other end face is inclined by 30 degrees with respect to a plane that is also orthogonal to the optical axis. In the second optical fiber 27, one end face connected to the first optical fiber 26 is 30 degrees with respect to the plane perpendicular to the optical axis, and the other end face connected to the third optical fiber 28 is the same light. It is inclined 30 degrees with respect to a plane perpendicular to the axis. In the third optical fiber 28, one end face connected to the second optical fiber 27 is 30 degrees with respect to a plane orthogonal to the optical axis, and the other end face is 8 degrees with respect to a plane that is also orthogonal to the optical axis. Inclined.

これらの光ファイバ26、27、28を内蔵し、端面が内蔵した光ファイバと同じ傾きを持った第1から第3のフェルール29、30、31が設けられている。また、波長選択フィルタ24が第1の光ファイバ26と第2の光ファイバ27の間に挿入され、ハーフミラー25が第2の光ファイバ27と第3の光ファイバ28の間に挿入されている。さらに、第1の波長λ2(1.31μm)の光を出力する発光素子21が、第3の光ファイバ28の8度傾斜した端面側に配置されている。また、第1の受光素子22が、波長選択フィルタ24で反射された第2の波長λ2(1.55μm)の受信光の進行方向に配置され、第2の受光素子23が、ハーフミラー25で反射された第1の波長λ1(1.31μm)の受信光の進行方向に配置されている。   First to third ferrules 29, 30, and 31 having these optical fibers 26, 27, and 28 and having the same inclination as that of the optical fiber having a built-in end face are provided. The wavelength selection filter 24 is inserted between the first optical fiber 26 and the second optical fiber 27, and the half mirror 25 is inserted between the second optical fiber 27 and the third optical fiber 28. . Furthermore, the light emitting element 21 that outputs light having the first wavelength λ2 (1.31 μm) is disposed on the end face side of the third optical fiber 28 inclined at 8 degrees. Further, the first light receiving element 22 is disposed in the traveling direction of the received light having the second wavelength λ2 (1.55 μm) reflected by the wavelength selection filter 24, and the second light receiving element 23 is formed by the half mirror 25. The reflected light is disposed in the traveling direction of the received light having the first wavelength λ1 (1.31 μm).

波長選択フィルタ24及びハーフミラー25は、ポリイミド基板やガラス基板などの上に誘電体多層膜を積層してなるものであり、UV硬化樹脂や、熱硬化樹脂などによって対応する光ファイバ間に固定されている。また、各受光素子22、23は、対応するフェルールの切り欠き上に樹脂固定されている。また、第1から第3の光ファイバ26、27、28は、受光素子部分に切り欠きを設けた図示省略の円筒形のスリーブ内に挿入され、前記樹脂により固定されている。   The wavelength selection filter 24 and the half mirror 25 are formed by laminating a dielectric multilayer film on a polyimide substrate, a glass substrate, or the like, and are fixed between corresponding optical fibers by a UV curable resin or a thermosetting resin. ing. Each of the light receiving elements 22 and 23 is resin-fixed on the notch of the corresponding ferrule. The first to third optical fibers 26, 27, and 28 are inserted into a cylindrical sleeve (not shown) provided with a notch in the light receiving element portion, and are fixed by the resin.

図1Bは、図1Aの基本構成の光送受信モジュールに保持部材70を設けた例を示しているが、この例では保持部材70は、フェルール29、30、31、33を保持する構成となっている。なお、図1Cに一部を示すようにフェルールではなく、光ファイバを直接保持する保持部材72を設けることもできる。保持部材70、72は、ジルコニア、りん青銅など、石英と熱膨張係数がほぼ等しい材質のものにより構成することが好ましい。保持部材70、72は、光ファイバ及び/又はフェルールと同軸に構成されているが、その断面形状は完全な円筒の環状ではなく、図1Dに断面を示すように一部にスリット74を有するもの、すなわちいわゆる割スリーブでもよい。かかる割スリーブの場合、保持部材70、72の内径は、光ファイバ又はフェルールに装着されていないときは、装着対象の光ファイバ又はフェルールの外径より小さく、装着時には、スリット74は開いて内径が大きくなり、装着対象の光ファイバ又はフェルールの外径と同一あるいは、やや大きくなる。   FIG. 1B shows an example in which the holding member 70 is provided in the optical transceiver module having the basic configuration shown in FIG. 1A. In this example, the holding member 70 is configured to hold the ferrules 29, 30, 31, and 33. Yes. In addition, as shown in part in FIG. 1C, a holding member 72 that directly holds the optical fiber may be provided instead of the ferrule. The holding members 70 and 72 are preferably made of a material having a coefficient of thermal expansion substantially equal to that of quartz, such as zirconia or phosphor bronze. The holding members 70 and 72 are configured to be coaxial with the optical fiber and / or the ferrule, but the cross-sectional shape is not a complete cylindrical annular shape, but has a slit 74 in part as shown in the cross section of FIG. 1D. That is, a so-called split sleeve may be used. In the case of such a split sleeve, the inner diameters of the holding members 70 and 72 are smaller than the outer diameter of the optical fiber or ferrule to be attached when not attached to the optical fiber or ferrule. It becomes larger and is the same as or slightly larger than the outer diameter of the optical fiber or ferrule to be attached.

図1Eは、光ファイバ同士を接続する部分を詳細に示す断面図である。図1Eは、光ファイバ同士の端面を突き合わせて接続する例を示しているが、光ファイバが挿入されたフェルール同士の端面を突き合わせて接続する場合も同様である。光ファイバと他の光ファイバとの接続は、図1E中に2つの矢印で示すように、光ファイバの一方又は両方に対し、接続点で光軸に平行でかつ相互に向き合う方向に圧力をかける工程を経てなされる。   FIG. 1E is a cross-sectional view showing in detail a portion connecting the optical fibers. FIG. 1E shows an example in which the end faces of the optical fibers are butted and connected, but the same applies to the case where the end faces of the ferrules into which the optical fibers are inserted are butted. The connection between the optical fiber and another optical fiber applies pressure to one or both of the optical fibers in the direction parallel to the optical axis at the connection point and facing each other, as indicated by two arrows in FIG. 1E. It goes through the process.

なお、波長選択フィルタ24及びハーフミラー25は、図2に示す波長選択フィルタ37のように光ファイバ34とフェルール35の両端(図示省略)の間の部分に設けられた溝36の中に挿入されていてもよく、図3に示す波長選択フィルタ42のように、ライトガイドを構成する光導波路40と光導波路基板39の一部に設けられた溝41の中に挿入されていてもよい。なお、図2中、受光素子は38で示され、また図3中、受光素子は43で示されている。また、光ファイバ34の光軸に垂直な面から8度傾斜するよう研磨された端面は、垂直端面であってもよい。   The wavelength selection filter 24 and the half mirror 25 are inserted into a groove 36 provided in a portion between both ends (not shown) of the optical fiber 34 and the ferrule 35 as in the wavelength selection filter 37 shown in FIG. Alternatively, as in the wavelength selection filter 42 shown in FIG. 3, the light guide 40 may be inserted into a groove 41 provided in a part of the optical waveguide 40 and the optical waveguide substrate 39 constituting the light guide. In FIG. 2, the light receiving element is indicated by 38, and in FIG. 3, the light receiving element is indicated by 43. Further, the end face polished so as to be inclined by 8 degrees from the plane perpendicular to the optical axis of the optical fiber 34 may be a vertical end face.

次に、この光モジュールの動作について簡単に説明する。発光素子21の発する波長λ1の光は、第3の光ファイバ28に入射し、ハーフミラー25、第2の光ファイバ27、波長選択フィルタ24、第1の光ファイバ26を通過した後、外部伝送路光ファイバ32に送出される。一方、光伝送路より入力される波長λ2の光は、第1の光ファイバ26を通って波長選択フィルタ24に達し、ここにおいて反射されて第1の受光素子22に入射する。また、光伝送路より入力される波長λ1の光は、第1の光ファイバ26、波長選択フィルタ24、第2の光ファイバ27を通過して、ハーフミラー25に達し、ここにおいて一部が反射されて第2の受光素子23に入射する。なお、発光素子21は、電気クロストーク低減のため、第1及び第2の受光素子からは若干離れた場所に配置されている。   Next, the operation of this optical module will be briefly described. The light of wavelength λ1 emitted from the light emitting element 21 enters the third optical fiber 28, passes through the half mirror 25, the second optical fiber 27, the wavelength selection filter 24, and the first optical fiber 26, and then is transmitted externally. The optical fiber 32 is sent out. On the other hand, the light having the wavelength λ 2 input from the optical transmission path passes through the first optical fiber 26 and reaches the wavelength selection filter 24, where it is reflected and enters the first light receiving element 22. In addition, light of wavelength λ1 input from the optical transmission path passes through the first optical fiber 26, the wavelength selection filter 24, and the second optical fiber 27, and reaches the half mirror 25, where a part of the light is reflected. Is incident on the second light receiving element 23. The light emitting element 21 is disposed at a position slightly away from the first and second light receiving elements in order to reduce electrical crosstalk.

光ファイバの結合効率が100%となるのは、結合しようとする光の進行方向と光ファイバの光軸が一致し、結合しようとする光のビームウエストが光ファイバ端面にあり、ここにおける強度分布が光ファイバの基本モードの強度分布と完全に一致している場合である。これは、コア形状、コアの屈折率、クラッドの屈折率が互いに完全に一致した2本の光ファイバを、光軸ずれ0(ゼロ)、端面間距離0(ゼロ)で接続した場合や、高結合レンズによってレーザ光を光ファイバ端面に集光した場合などに相当する。   The coupling efficiency of the optical fiber is 100% because the traveling direction of the light to be coupled and the optical axis of the optical fiber coincide, and the beam waist of the light to be coupled is on the end face of the optical fiber, and the intensity distribution here Is completely consistent with the intensity distribution of the fundamental mode of the optical fiber. This is because when two optical fibers whose core shape, core refractive index, and clad refractive index completely match each other are connected with an optical axis offset of 0 (zero) and an end-to-end distance of 0 (zero), This corresponds to the case where laser light is condensed on the end face of the optical fiber by a coupling lens.

しかし光ファイバ同士をフィルタなどの他の光学部材を挟んで接合する場合や、光導波路に溝を設けた場合などは、この条件を満たすのは非常に困難であり、結合部においてモード変換が起こる。   However, when optical fibers are joined with another optical member such as a filter or when a groove is provided in the optical waveguide, it is very difficult to satisfy this condition, and mode conversion occurs at the coupling portion. .

モード変換の例を図6に示す。図6(a)は2本の光ファイバの光軸を、光軸と垂直な方向にずらした場合の例であり、図6(b)は2本の光ファイバの光軸の角度を、互いに傾けた場合の例である。いずれの場合についても、光軸のずれた方向に、基本モードとは異なる新たな定在波が立つ。この定在波は光ファイバ長が短ければ、減衰せずに次の接続点に達する。次の接続点でも、前の接続点と同様に、光軸のずれた方向に基本モードとは異なる新たな定在波が立つため、減衰せずに前記接続点に達した高次モードの一部が基本モードに戻って、本来の基本モードと干渉し、出力光に変動を生じさせる。   An example of mode conversion is shown in FIG. FIG. 6A shows an example in which the optical axes of the two optical fibers are shifted in a direction perpendicular to the optical axis, and FIG. 6B shows the angles of the optical axes of the two optical fibers. This is an example when tilted. In any case, a new standing wave different from the fundamental mode is generated in the direction in which the optical axis is shifted. This standing wave reaches the next connection point without being attenuated if the length of the optical fiber is short. At the next connection point, as in the previous connection point, a new standing wave that is different from the fundamental mode is generated in the direction in which the optical axis is shifted, so that one of the higher-order modes that have reached the connection point without being attenuated. The unit returns to the basic mode, interferes with the original basic mode, and causes fluctuations in the output light.

図1Aの光学系において、このようなモード変換が多く発生する結合部は、フィルタの挿入されている第1の光ファイバ26と第2の光ファイバ27の間、及び、ハーフミラーの挿入されている第2の光ファイバ27と第3の光ファイバ28の間、及び、発光素子21の置かれた第3の光ファイバ28端である。いずれも、結合ロスが大きい場所である。ただし、第3の光ファイバ28の長さは、電気クロストーク低減のため長くしてあるため、第3の光ファイバ28端におけるモード変換が他の接合部において他のモードと結合することはない。したがって、図1の光学系を伝わる光のモードは、高次モードが伝送中に減衰する通常のシングルモード光伝送路に、第2の光ファイバ27を挿入した光学系と同等であると考えられる。   In the optical system of FIG. 1A, the coupling part where such mode conversion occurs frequently is between the first optical fiber 26 and the second optical fiber 27 in which the filter is inserted, and the half mirror is inserted. The second optical fiber 27 and the third optical fiber 28 and the end of the third optical fiber 28 where the light emitting element 21 is placed. Both are places where the coupling loss is large. However, since the length of the third optical fiber 28 is increased to reduce electrical crosstalk, mode conversion at the end of the third optical fiber 28 does not couple with other modes at other junctions. . Therefore, the mode of light transmitted through the optical system in FIG. 1 is considered to be equivalent to an optical system in which the second optical fiber 27 is inserted in a normal single mode optical transmission line in which the higher-order mode attenuates during transmission. .

モード間干渉を抑えるため、本実施の形態では、第2の光ファイバ27の両端面の傾斜方向を次のように設定している。すなわち、双方の端面が光軸に直交する面(直交面と言う)に対して傾斜していて、光軸方向をZ軸とし、前記面がX軸とY軸の双方に平行な面であるとき、双方の端面の一方がX軸と略平行な面であり、双方の端面の他方がY軸と略平行な面である。すなわち、一方の面の直交面に対する傾斜の回転軸と他方の面の直交面に対する傾斜の回転軸のなす角度が略90度とされている。この角度を直交面に対する傾斜方向のずれ角度という。この構成によりモード間干渉が抑えられる理由を以下に説明する。   In this embodiment, in order to suppress inter-mode interference, the inclination directions of both end faces of the second optical fiber 27 are set as follows. That is, both end faces are inclined with respect to a plane orthogonal to the optical axis (referred to as an orthogonal plane), the optical axis direction is the Z axis, and the plane is a plane parallel to both the X axis and the Y axis. In this case, one of both end surfaces is a surface substantially parallel to the X axis, and the other of both end surfaces is a surface substantially parallel to the Y axis. That is, the angle formed by the inclined rotation axis with respect to the orthogonal surface of one surface and the inclined rotation axis with respect to the orthogonal surface of the other surface is approximately 90 degrees. This angle is referred to as a tilt angle in the tilt direction with respect to the orthogonal plane. The reason why the inter-mode interference can be suppressed by this configuration will be described below.

光ファイバの端面間を通過する光は、光ファイバ、接着剤、誘電体多層膜の各層、多層膜用基板などの、互いに異なる屈折率を持つ媒質の境界面において屈折し、このために、出射側端面において光強度が最大となる点と、入射側端面において光強度が最大となる点は、若干ずれた点となる。ずれる方向は、YZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合にはX軸方向、XZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合にはY軸方向である。この構成では、屈折率の境界面が互いにほぼ並行な面となるため、光ファイバへの入射角ずれはほとんど生じない。したがって、YZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合、入射側端面入射直後の光の進行方向及び強度分布は、垂直端面の光ファイバ同士の光軸がX軸方向にずれている場合とほぼ同じであり、XZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合、入射側端面入射直後の光の進行方向及び強度分布は、垂直端面の光ファイバ同士の光軸がY軸方向にずれている場合とほぼ同じである。入射側端面入射直後の光の進行方向及び強度分布が同じであれば、結合効率及び発生する高次モードも等しくなる。   The light passing between the end faces of the optical fiber is refracted at the interface of media having different refractive indexes, such as optical fiber, adhesive, each layer of the dielectric multilayer film, and the substrate for the multilayer film. The point at which the light intensity is maximum at the side end face and the point at which the light intensity is maximum at the incident side end face are slightly shifted. The direction of deviation is the X-axis direction when the end face is perpendicular to the optical axis in the YZ sectional view, and the Y-axis direction when the end face is perpendicular to the optical axis in the XZ sectional view. In this configuration, since the boundary surfaces of the refractive indexes are substantially parallel to each other, the incident angle shift to the optical fiber hardly occurs. Therefore, when the end face is perpendicular to the optical axis in the YZ cross-sectional view, the light traveling direction and intensity distribution immediately after incidence on the incident side end face are shifted in the X-axis direction between the optical fibers on the vertical end faces. When the end face is perpendicular to the optical axis in the XZ sectional view, the traveling direction and intensity distribution of the light immediately after incidence on the incident side end face is such that the optical axis between the optical fibers on the vertical end face is the Y axis. It is almost the same as when it is displaced in the direction. If the traveling direction and intensity distribution of the light immediately after incidence on the incident side end face are the same, the coupling efficiency and the higher order mode to be generated are also equal.

また、フェルールに内蔵された光ファイバ同士を接合する際には、しばしば、フェルールをスリーブ中に挿入して、接続点に向かって両側から力を加えて接着固定する方法が採られる。この方法を用いると、フェルールとスリーブの外形の若干の微少な不整合などから、YZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合にはX軸方向、XZ断面図において端面が光軸に対して垂直である場合にはY軸に光軸がずれやすくなる。この場合も、出射面と入射面の光量がピークとなる点は上述の方向にずれることになる。   Further, when joining the optical fibers built in the ferrule, a method is often adopted in which the ferrule is inserted into the sleeve, and the adhesive is fixed by applying force from both sides toward the connection point. If this method is used, the end face is perpendicular to the optical axis in the YZ cross-sectional view due to slight misalignment between the ferrule and the sleeve, and the end face is the optical axis in the XZ cross-sectional view. If it is perpendicular to the optical axis, the optical axis tends to shift from the Y axis. Also in this case, the point at which the light amount on the exit surface and the entrance surface peaks is shifted in the above-described direction.

以上を考慮すると、図1の光学系を伝わる光のモードは、高次モードが伝送中に減衰する通常のシングルモード光伝送路に、第2の光ファイバ27が挿入され、この第2の光ファイバ27の前後の光ファイバの軸ずれの方向が、光軸に対して互いに90度異なっている状態と同じであると考えてよい。   Considering the above, the mode of light transmitted through the optical system of FIG. 1 is such that the second optical fiber 27 is inserted into a normal single mode optical transmission line in which the higher-order mode attenuates during transmission. It may be considered that the direction of the axis deviation of the optical fiber before and after the fiber 27 is the same as the state where they are different from each other by 90 degrees with respect to the optical axis.

ところで、Harris D. O., Throckmorton R.A., "Azimuthal dependence of modal interference in closely spaced single-mode fiber joints", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.6, Issue 10, Oct. 1994には、シングルモード光ファイバの伝送路内に、短尺(例として17mm)シングルモード光ファイバを挿入した、光ファイバ3本からなる結合系において、2つの接合部の軸ずれの方向が互いに光軸に対して90度異なる場合には、モード間干渉の結果である透過光強度の波長依存性が極めて小さくなることが示されている。このようにモード間干渉が低減される理由は、2つの接合点間で、光ファイバの光軸に垂直な方向の定在波の節がモード変換によって増減する方向が異なるために、1つ目の接合点で高次モードに変換された基本モードが、2つ目の接合点で基本モードに変換されることがないためである。   By the way, Harris DO, Throckmorton RA, "Azimuthal dependence of modal interference in closely spaced single-mode fiber joints", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 6, Issue 10, Oct. 1994 In addition, in a coupling system consisting of three optical fibers into which a short (for example, 17 mm) single-mode optical fiber is inserted, if the directions of axial misalignment of the two joints differ from each other by 90 degrees with respect to the optical axis, It has been shown that the wavelength dependence of the transmitted light intensity, which is the result of interfering interference, is extremely small. The reason why the inter-mode interference is reduced in this manner is that the direction in which the node of the standing wave in the direction perpendicular to the optical axis of the optical fiber increases or decreases by the mode conversion is different between the two junction points. This is because the fundamental mode converted to the higher-order mode at this junction point is not converted to the fundamental mode at the second junction point.

図1の光学系は、前記文献に述べた、モード間干渉が最も小さい状態に相当しているため、高次モードと基本モードとの干渉を抑制することができ、前記光モジュールの出力光強度、受信信号強度の変動が抑えられる。   Since the optical system of FIG. 1 corresponds to the state in which the inter-mode interference is the smallest as described in the above-mentioned document, it is possible to suppress the interference between the higher-order mode and the fundamental mode, and the output light intensity of the optical module. , Fluctuations in received signal strength are suppressed.

また、第1の光ファイバ26と外部伝送路光ファイバ32の接合部におけるロスが大きい場合には、1つおいて隣り合う接合部間の距離、すなわち、第1の光ファイバ26と第2の光ファイバ27の接合部から第2の光ファイバ27と第3の光ファイバ28の接合部の間の距離が、ここを通過する間に高次モードが減衰する距離以上でなければならない。具体的には、第1の光ファイバ26と第2の光ファイバ27とを繋げた長さを、この光ファイバ連におけるLP11のカットオフ波長が、伝送光の波長よりも短くなる長さにする必要がある。この条件さえ満足すれば、始めの接合部で発生した高次モードが、1つ置いた隣の接合部で基本モードに結合することがなくなるため、隣り合う2つの接合部間のモード間干渉のみ考慮すればよい。前記2つの接合部は、前記文献に述べたモード間干渉が最も小さい状態に相当するため、高次モードと基本モードとの干渉を抑制することができ、前記光モジュールの出力光強度、受信信号強度の変動が抑えられる。この場合には、光ファイバの端面の傾斜方向を本実施の形態のようにしない場合に比べ、光ファイバ1本の長さを半分にしても、同程度のモード間干渉しか起こらなくなるため、総光路長が短く設定でき、光送受信モジュールの小型化が可能となる。 In addition, when the loss at the joint between the first optical fiber 26 and the external transmission line optical fiber 32 is large, the distance between the adjacent joints, that is, the first optical fiber 26 and the second optical fiber 26 is the same. The distance between the joint portion of the optical fiber 27 and the joint portion of the second optical fiber 27 and the third optical fiber 28 must be equal to or greater than the distance at which the higher-order mode attenuates while passing through the joint portion. Specifically, the length connecting the first optical fiber 26 and the second optical fiber 27 is set so that the cutoff wavelength of the LP 11 in this optical fiber series is shorter than the wavelength of the transmitted light. There is a need to. If this condition is satisfied, the higher mode generated at the first junction will not be coupled to the fundamental mode at the next adjacent junction, so only inter-mode interference between two adjacent junctions will occur. You should consider it. Since the two joints correspond to the state in which the inter-mode interference described in the document is the smallest, interference between the higher-order mode and the fundamental mode can be suppressed, and the output light intensity of the optical module, the received signal Variation in strength is suppressed. In this case, compared with the case where the inclination direction of the end face of the optical fiber is not changed as in the present embodiment, even if the length of one optical fiber is halved, only the same level of inter-mode interference occurs. The optical path length can be set short, and the optical transceiver module can be miniaturized.

第1の実施の形態は、受光素子を2つ備えた光送受信モジュールの例であるが、本発明は、図4に示す第2の実施の形態のように、受光素子を1つのみ備え、外部伝送路光ファイバ50と第1の光ファイバ47の端面が斜め研磨された光送受信モジュールとしてもよい。この場合は、外部伝送路光ファイバ50と第1の光ファイバ47の接合部におけるロスが大きい場合のみ、光ファイバの2つの接合部の一方で発生した高次モードが、もう一方で基本モードに結合することによって発生する、出力光強度、受信信号強度の変動を抑制することができる。   The first embodiment is an example of an optical transmission / reception module including two light receiving elements, but the present invention includes only one light receiving element as in the second embodiment shown in FIG. An optical transmission / reception module in which end faces of the external transmission line optical fiber 50 and the first optical fiber 47 are obliquely polished may be used. In this case, only when the loss at the joint between the external transmission line optical fiber 50 and the first optical fiber 47 is large, the higher-order mode generated at one of the two joints of the optical fiber becomes the fundamental mode at the other. It is possible to suppress fluctuations in the output light intensity and the received signal intensity that occur due to the combination.

また、本発明は、図5に示す第3の実施の形態のような、伝送路中に挿入するタイプの光受信モジュールとしてもよい。この場合は、外部伝送路光ファイバ59と第1の光ファイバ55の接合部及び外部伝送路光ファイバ60と第3の光ファイバ57の接合部におけるロスが小さい場合のみ、第3の光ファイバの57の一方の端で発生した高次モードが、もう一方の端で基本モードに結合することによって発生する、出力光強度、受信信号強度の変動を抑制することできる。なお、前記ロスが大きい場合は、外部光伝送路光ファイバ端におけるモード変換の影響が無視できないため、変動抑制の効果は小さいと思われる。   Further, the present invention may be an optical receiver module of the type inserted into a transmission line as in the third embodiment shown in FIG. In this case, only when the loss at the junction between the external transmission path optical fiber 59 and the first optical fiber 55 and the junction between the external transmission path optical fiber 60 and the third optical fiber 57 is small, the third optical fiber It is possible to suppress fluctuations in the output light intensity and the received signal intensity, which are generated when the higher-order mode generated at one end of 57 is coupled to the fundamental mode at the other end. If the loss is large, the influence of mode conversion at the end of the optical fiber on the external optical transmission line cannot be ignored, so the effect of suppressing fluctuation is considered to be small.

上記実施の形態は、光受信モジュールや光送受信モジュールとして説明したが、本発明は、これらの実施の形態中の光ファイバや、光導波路あるいは光学装置として把握することができる。なお、本発明でいう光学装置とは、一定の機能を有する光学装置の一部としての光学部品をも含むものである。   Although the said embodiment was demonstrated as an optical receiver module or an optical transmission / reception module, this invention can be grasped | ascertained as an optical fiber in these embodiments, an optical waveguide, or an optical apparatus. The optical device referred to in the present invention includes an optical component as a part of an optical device having a certain function.

本発明によれば、特殊な構造の光ファイバを使用せずに、高次モードと基本モードとの干渉による光学系の透過光強度変動を抑制することができるので、本発明は光通信分野などに有用である。   According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in transmitted light intensity of the optical system due to interference between the higher-order mode and the fundamental mode without using an optical fiber having a special structure. Useful for.

本発明の第1の実施の形態における光送受信モジュール基本構成の模式図Schematic diagram of the basic configuration of the optical transceiver module according to the first embodiment of the present invention. 図1Aの基本構成に保持部材を設けた例を示す模式図Schematic diagram showing an example in which a holding member is provided in the basic configuration of FIG. 1A 図1Bの構成に代えて、保持部材が光ファイバを直接保持する例を示す模式図Schematic diagram showing an example in which the holding member directly holds the optical fiber instead of the configuration of FIG. 1B 図1B、図1Cの保持部材として用いることができる割スリーブの断面図Sectional drawing of the split sleeve which can be used as a holding member of FIG. 1B and FIG. 1C 本発明の第1の実施の形態における光送受信モジュールにおいて光ファイバ同士を接続する部分を詳細に示す断面図Sectional drawing which shows in detail the part which connects optical fibers in the optical transmission / reception module in the 1st Embodiment of this invention フィルタ実装例Filter implementation example 導波路へのフィルタ実装例Example of filter mounting on a waveguide 本発明の第2の実施の形態における光送受信モジュールの構成図The block diagram of the optical transmission / reception module in the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施の形態における光受信モジュールの構成図The block diagram of the optical receiver module in the 3rd Embodiment of this invention (a)は、光軸の位置ずれによって生じるモード変換を示す説明図、(b)は、光軸の角度ずれによって生じるモード変換を示す説明図(A) is explanatory drawing which shows mode conversion which arises by position shift of an optical axis, (b) is explanatory drawing which shows mode conversion which arises by angle shift of an optical axis. 従来の光送受信モジュールの構造図Structure diagram of conventional optical transceiver module 従来の高次モードを抑圧する光ファイバの特性図Characteristics of conventional optical fiber that suppresses higher-order modes

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
1a 段部
2 接続部
2a ガイド溝
3 第1の受信部
4 送信部
5 第2の受信部
6 光導波路
6a 下部クラッド層
6b コア層
6c 上部クラッド層
7 反射型光フィルタ
9 ハーフミラー
10 フォトダイオード
11 レーザダイオード
12 モニタ用フォトダイオード
21、44 発光素子
22、51 第1の受光素子
23、52 第2の受光素子
24、37、42、46 波長選択フィルタ
25 ハーフミラー
26、47、55 第1の光ファイバ
27、48、56 第2の光ファイバ
28、57 第3の光ファイバ
29 第1のフェルール
30 第2のフェルール
31 第3のフェルール
32、50、59、60 外部伝送路光ファイバ
33 外部伝送路用フェルール
34、61 光ファイバ
35、49、58 フェルール
36 溝
38、43、45 受光素子
39 光導波路基板
40 光導波路
41 溝
53 第1の波長選択フィルタ
54 第2の波長選択フィルタ
62 コア
63 クラッド
70、72 保持部材
74 スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 1a Step part 2 Connection part 2a Guide groove 3 1st receiving part 4 Transmitting part 5 2nd receiving part 6 Optical waveguide 6a Lower clad layer 6b Core layer 6c Upper clad layer 7 Reflective optical filter 9 Half mirror 10 Photo Diode 11 Laser diode 12 Photodiode for monitoring 21, 44 Light emitting element 22, 51 First light receiving element 23, 52 Second light receiving element 24, 37, 42, 46 Wavelength selection filter 25 Half mirror 26, 47, 55 First Optical fiber 27, 48, 56 Second optical fiber 28, 57 Third optical fiber 29 First ferrule 30 Second ferrule 31 Third ferrule 32, 50, 59, 60 External transmission line optical fiber 33 External Ferrule for transmission line 34, 61 Optical fiber 35, 49, 58 Ferrule 36 Groove 38, 4 3, 45 Light receiving element 39 Optical waveguide substrate 40 Optical waveguide 41 Groove 53 First wavelength selection filter 54 Second wavelength selection filter 62 Core 63 Clad 70, 72 Holding member 74 Slit

Claims (14)

光軸方向の長さが短い光ファイバにおいて、双方の端面が前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記双方の端面の一方の面が前記直交面に対して傾斜する方向と前記双方の端面の他方の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれ角度が略90度であることを特徴とする光ファイバ。   In an optical fiber having a short length in the optical axis direction, both end faces are inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane. And an angle of deviation in a direction in which the other of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees. 光軸方向の長さが短い光導波路において、双方の端面が前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記双方の端面の一方の面が前記直交面に対して傾斜する方向と前記双方の端面の他方の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれ角度が略90度であることを特徴とする光導波路。   In an optical waveguide having a short length in the optical axis direction, both end faces are inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis, and one of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane. And an angle of deviation in a direction in which the other of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees. 光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光ファイバにおいて、前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする光ファイバ。   In an optical fiber having a short length in the optical axis direction and having a plurality of grooves in a portion between both ends, each of the surfaces including the plurality of grooves is inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis. The angle of deviation between the direction in which the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface and the direction in which the surface of the groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal surface is approximately 90 degrees. An optical fiber characterized by 光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光導波路において、前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする光導波路。   In an optical waveguide having a short length in the optical axis direction and having a plurality of grooves in a portion between both ends, each of the surfaces including the plurality of grooves is inclined with respect to an orthogonal plane orthogonal to the optical axis. The angle of deviation between the direction in which the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface and the direction in which the surface of the groove adjacent thereto is inclined with respect to the orthogonal surface is approximately 90 degrees. An optical waveguide characterized by 光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光ファイバにおいて、双方の端面が前記光軸に直交する面に対して傾斜していて、かつ前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であり、かつ前記複数の溝のうち、前記双方の端面のそれぞれと隣り合う溝を含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う端面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする光ファイバ。   In an optical fiber having a short length in the optical axis direction and provided with a plurality of grooves in a portion between both ends, both end faces are inclined with respect to a plane orthogonal to the optical axis, and the plurality of grooves are provided. Each of the included surfaces is inclined with respect to an orthogonal surface orthogonal to the optical axis, and a direction in which the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface, and a surface of the groove adjacent thereto are provided. The angle of deviation in the direction inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees, and a plane including the grooves adjacent to each of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane. An optical fiber characterized in that the angle of deviation between the direction and the direction in which the end face adjacent to the direction is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees. 光軸方向の長さが短く、両端の間の部分に複数の溝を備えた光導波路において、双方の端面が前記光軸に直交する面に対して傾斜していて、かつ前記複数の溝を含む面のそれぞれが前記光軸に直交する直交面に対して傾斜していて、前記複数の溝のそれぞれを含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う溝の面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であり、かつ前記複数の溝のうち、前記双方の端面のそれぞれと隣り合う溝を含む面が前記直交面に対して傾斜する方向と、これに隣り合う端面が前記直交面に対して傾斜する方向のずれの角度が略90度であることを特徴とする光導波路。   In an optical waveguide having a short length in the optical axis direction and provided with a plurality of grooves in a portion between both ends, both end faces are inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis, and the plurality of grooves are Each of the included surfaces is inclined with respect to an orthogonal surface orthogonal to the optical axis, and a direction in which the surface including each of the plurality of grooves is inclined with respect to the orthogonal surface, and a surface of the groove adjacent thereto are provided. The angle of deviation in the direction inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees, and a plane including the grooves adjacent to each of the two end faces is inclined with respect to the orthogonal plane. An optical waveguide characterized in that an angle between a direction and a direction in which an end face adjacent to the direction is inclined with respect to the orthogonal plane is approximately 90 degrees. 請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと他の光ファイバとの接続とために、前記光ファイバの先端又は全体を挿入するための、前記光ファイバの直径とほぼ一致するか又は若干大きい内径を持つ保持部を有する光学装置。   A diameter substantially equal to the diameter of the optical fiber for inserting the tip or the whole of the optical fiber for connecting the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 to another optical fiber. Or an optical device having a holding part with a slightly larger inner diameter. 請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと他の光ファイバとの接続が、前記光ファイバの一方又は両方に対し、接続点で光軸に平行でかつ相互に向き合う方向に圧力をかける工程を経てなされていることを特徴とする請求項7に記載の光学装置。   A direction in which the connection between the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5 and another optical fiber is parallel to the optical axis at a connection point and faces each other with respect to one or both of the optical fibers. The optical device according to claim 7, wherein the optical device is subjected to a step of applying pressure to the optical device. 複数の受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタとを備えた光受信モジュール。   A plurality of light receiving elements, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5, and a groove in the optical fiber, are placed at different locations, and for each of the plurality of light receiving elements, An optical receiver module comprising two or more wavelength selective filters that transmit, by reflection, light in a specific wavelength range of optical fiber transmission light. 複数の受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタとを備えた光受信モジュール。   A plurality of light receiving elements, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and a groove in the optical waveguide, are placed at different locations, and each of the plurality of light receiving elements, An optical receiver module comprising two or more wavelength selective filters that transmit, by reflection, light in a specific wavelength range out of optical waveguide transmission light. 複数の受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタ、又は1つ以上の波長選択フィルタとハーフミラーと、前記光ファイバの片端に光を送出する発光素子を備えた光送受信モジュール。   A plurality of light receiving elements, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5, and a groove in the optical fiber, are placed at different locations, and for each of the plurality of light receiving elements, Two or more wavelength selection filters that transmit light in a specific wavelength range by reflection among optical fiber transmission light, or one or more wavelength selection filters and a half mirror, and a light emitting element that transmits light to one end of the optical fiber Optical transmission / reception module. 複数の受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する2つ以上の波長選択フィルタ、又は1つ以上の波長選択フィルタとハーフミラーと、前記光導波路の片端に光を送出する発光素子を備えた光送受信モジュール。   A plurality of light receiving elements, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and a groove in the optical waveguide, are placed at different locations, and each of the plurality of light receiving elements, Two or more wavelength selective filters that transmit light in a specific wavelength range by reflection in the optical waveguide transmission light, or one or more wavelength selective filters and a half mirror, and a light emitting element that transmits light to one end of the optical waveguide Optical transmission / reception module. 受光素子と、請求項1、3、5のいずれか1つに記載の光ファイバと、前記光ファイバの溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記受光素子に対し、前記光ファイバ伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する波長選択フィルタと、前記光ファイバの片端に光を送出する発光素子を備えた光送受信モジュール。   A light receiving element, the optical fiber according to any one of claims 1, 3, and 5, and a groove in the optical fiber, are placed at different locations, and the optical fiber transmission light is placed on the light receiving element. An optical transmission / reception module comprising: a wavelength selection filter that transmits light in a specific wavelength range by reflection; and a light emitting element that transmits light to one end of the optical fiber. 受光素子と、請求項2、4、6のいずれか1つに記載の光導波路と、前記光導波路の溝内の、互いに異なる場所に置かれ、前記複数の受光素子それぞれに対し、前記光導波路伝送光のうち特定の波長範囲の光を反射によって送出する波長選択フィルタと、前記光導波路の片端に光を送出する発光素子を備えた光送受信モジュール。
A light receiving element, the optical waveguide according to any one of claims 2, 4, and 6, and the optical waveguide disposed in different locations in the groove of the optical waveguide, and each of the plurality of light receiving elements An optical transmission / reception module comprising: a wavelength selection filter that transmits, by reflection, light in a specific wavelength range of transmitted light; and a light emitting element that transmits light to one end of the optical waveguide.
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